MENGENAL SACRIFICIAL ANODE (ANODA KORBAN) BAGIAN 1

Mengenal Sacrificial Anode (anoda Korban) – Sacrificial Anode (Anoda Korban) atau yang biasa dikenal dengan Galvanic anode adalah tipe proteksi katodik yang menghasilkan arus proteksi berdasarkan prinsip korosi galvanis. Arus diproduksi berdasarkan beda potensial antara kedua jenis logam yang terhubung dalam sebuah elektrolit. Magnesium, Zinc dan Aluminium adalah logam yang biasa digunakan sebagai Sacrificial Anode (Anoda Korban). Logam – logam sebagai Sacrificial Anode (Anoda Korban) ini tidak  berbentuk murni lagi namun merupakan logam campuran (alloy) dengan tujuan memperkuat fungsinya dalam memproteksi katodik. Nilai potensial Sacrificial Anode (Anoda Korban) harus lebih negative dari struktur yang dilindungi. Perbedaan potensial antara sturuktur dan Sacrificial Anode (Anoda Korban) disebut driving voltage atau driving potential.

NIlai Keluaran arus (current output) sebuah Sacrificial Anode (Anoda Korban) adalah fungsi dari driving voltage dan tahanan sirkuit berdasarkan kaidah hukum ohm. Saat pertama kali instalasi untuk mencapai nilai polarisasi yakni kondisi setimbang  antara potensial struktur dan potensial pipa maka nilai current output Sacrificial Anode (Anoda Korban) akan self regulating ( mengatur sendiri) dan cenderung menurun bersamaan dengan makin negatifnya nilai potensial struktur (driving voltage antara anode dan struktur makin menurun).

Perhitungan menunjukkan bahwa zinc dan aluminium menunjukkan nilai current output 2 kali lebih besar dari current output desain saat awal-awal masa polarisasi. Nilai current output tersebut kemudian akan turun dan cenderung setimbang saat struktur terpolarisasi, karena itulah saat waktu polarisasi perlu dilakukan pengecekan rutin terhadap potensial struktur untuk mengetahui indikasi cukup atau tidaknya  sistem proteksi katodik yang dipasang.Sacrificial Anode (Anoda Korban).

Gambar 1. Instalasi Galvanic Anode

Keuntungan Sacrificial Anode (Anoda Korban) adalah :

  • Tidak membutuhkan sumber listrik dari luar
  • Tidak membutuhkan pengaturan arus
  • Mudah dalam pemasangan
  • Tidak menimbulkan DC stray current interference
  • Anode dapat dengan mudah ditambahkan
  • Pemeliharaan minimum
  • Distribusi arus dapat merata
  • Biaya instalasi lebih murah (saat konstruksi)

Keterbatasan Sacrificial Anode (Anoda Korban) adalah :

  • Driving potensial terbatas
  • Driving potensial tetap
  • Current output rendah
  • Biaya instalasi mahal (setelah konstruksi)
  • Untuk struktur dengan coating buruk membutuhkan banyak anode
  • Tidak efektif untuk lingkungan dengan soil resistivity tinggi

Karena itu penggunaan Sacrificial Anode (Anoda Korban) sebaiknya dilakukan pada lokasi –lokasi sebagai berikut :

  • Pada struktur pipa dengan lingkungan oil resistivity rendah, air tawar dan rawa
  • Pada jaringan pipa pendek (lebih ekonomis)
  • Jika tidak ada sumber listrik untuk Impressed current
  • Untuk proteksi katodik sementara pada pipa baru.
  • Untuk proteksi katodik sementara pada pipa existing jika pipeline isolation belum dipasang
  • Jika diasumsikan bahwa peralatan impressed current tidak bisa dipelihara oleh operator
  • Untuk lokasi hot spot sebagai pendukung sistem impressed current.

Dalam buku Peabody diakatakan bahwa secara umum galvanic anode digunakan untuk struktur yang membutuhkan arus proteksi lebih rendah dari 1 A dan dengan soil resistivity dibawah 10.000 ohm cm untuk mendapatkan nilai arus proteksi yang sesuai dengan jumlah anode yang tidak terlalu banyak.  Jika arus proteksi yang dibutuhkan lebih dari 1 A maka sistem impressed current lebih ekonomis untuk digunakan.

Secara umum, magnesium anode digunakan untuk lokasi tanah dan air tawar. Zinc digunakan untuk lokasi air laut, air payau, sea mud dan tanah dengan soil resistivity tidak lebih dari 1500 ohm cm. Aluminium digunakan untuk lokasi air laut, air payau dan sea mud.

Baca juga : cara melakukan pengetesan sacrificial anode

Gambar 2, Perfomance Galvanic Anode

Efisiensi galvanic anode tergantung dari campuran (alloy) dan lingkungan pemasangan anode. Konsumsi logam pada anode sebanding dengan jumlah arus yang keluar dari permukaan anode. Jika keluaran arus besar maka laju konsumsi juga besar. Efisiensi anoda adalah ratio dari konsumsi logam yang menghasilkan arus proteksi dengan dengan total logam yang dikonsumsi. Secara umum, Efisiensi magnesium adalah 50 %, zinc dan aluminium bisa mencapai 90 % tapi tetap tergantung dari lingkungan dipasangnya anode.

Efisiensi identik dengan current capacity. Current capacity tergantung dengan tahanan permukaan anode, karena itulah untuk memaksimalkan performance dari sebuah anode maka tahanan anode arus diturunkan. Anode yang panjang dan ramping mempunyai tahanan yang lebih rendah dibandingkan anode yang pendek. Penggunaan backfill dimaksudkan untuk menurunkan tahanan permukaan anode. Dengan turunnya tahanan anode maka akan meningkatkan current output dari anode. Sebagai contoh anode dengan berat 20 lb yang tertanam pada tanah dengan soil resistivity yang sama. Anode yang panjang akan menghasilkan current output yang lebih besar sehingga lebih efektif.

Magnesium dan zinc jika digunakan pada lingkungan tanah selalu menggunakan backfill. Untuk mendapatkan keuntungan dari energy kimia yang tersimpan pada galvanic anode maka reaksi elektrokimia yang menghasilkan arus proteksi katodik harus terjadi pada permukaan anode. Tujuan dari penggunaan backfill adalah :

  1. Mendapatkan lingkungan yang homogen sehingga tidak terjadi sel corrosion pada anode
  2. Mendapatkan nilai resistivity rendah
  3. Lingkungan kimia yang meminimalkan terjadinya polarisasi pada anode
  4. Menjaga kelembaban sekitar anode untuk reaksi ionic

Secara umum komposisi backfill untuk magnesium dan zinc adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Backfill Galvanic Anode

Tujuan dari penambahan gypsum (calcium sulphate) adalah untuk mendapatkan banyak supply ion sulphate. Ketika galvanic anode terjadi reaksi korosi untuk mendapatkan arus proteksi, maka ion logam (kation) akan terlepas keluar dari anode menuju elektrolit lewat permukaan anode. Ion logam akan bereaksi dengan anion yang terdapat pada elektrolit. Jika anion yang terdapat disekitar permukaan anode adalah bicarbonate, carbonat atau phosphate maka akan terjadi reaksi pembentukan komponen yang tidak larut dan terdeposit pada permukaan anode. Deposit menyebabkan polarisasi pada permukaan anode. Jika ion sulphate banyak terdapat di permukaan anode maka akan terbentuk magnesium sulphate atau zinc sulphate yang  mudah larut dan akan keluar dari permukaan anode.

Bentonite yang terdapat pada backfill berguna untuk menjaga kelembaban pada permukaan anode.Bentonite (sodium montmorillonite) berbentuk seperti tanah liat. Sodium dan kation lain akan terjerap dan kehilangan ikatan kimianya pada permukaan partikel bentonite.

Sodium sulphate pada backfill akan mudah terionisasi menyediakan ion konduktif. Sodium sulphate menurunkan nilai resistivity backfill sehingga menurunkan resistance anode terhadap tanah.

Menurut NACE Manual Sodium sulphate secara umum tidak ditambahkan kedalam backfill untuk zinc karena anode zinc biasanya digunakan untuk resistivitas tanah yang rendah, namun menurut manual dikatakan bahwa zinc dapat mengalami passivasi jika tidak ditambahkan sodium sulphate pada backfill karena itu komposisi backfill pada anoda zinc tetap sama dengan anoda magnesium.

Referensi :

  1. NACE CP 1 Course Manual, NACE International, Houston, 2000
  2. NACE CP 3 Course Manual, NACE International, Houston, 2005
  3. US Army Engineer, “Cathodic Protection Anode Selection”, Washington, 2001
  4. Appalachian underground Short Course manual, “Advanced Course”, West Virginia, 2013
  5. Shell, “DEP 30.10.73.10 Gen “Cathodic Protection Manual”, Shell Group, 1983
  6. Shell, “DEP 30.10.73.31 Gen “Design Of Cathodic Protection Systems For Onshore Buried Pipelines”, Shell Group, 1992
  7. Shell, “DEP 30.10.73.33 Gen “Installation and Comissioning Of Cathodic Protection Systems ”, Shell Group, 2000
  8. Peabody, “Control Of pipeline Corrosion”, NACE International, Houston 2001