PENGUJIAN KUALITAS MAGNESIUM ANODE

Seseorang bertanya bagaimana mengetahui kualitas sebuah magnesium anode yang baru diterima? Selama ini memang kita biasa melakukan pengujian hanya dengan mengukur berat anode baik itu dengan dan tanpa backfill kemudian memasukkannya kedalam bak air untuk diukur nilai potensial anodenya. Selain pengetesan itu biasanya adalah kita melihat sertifikat yang dikeluarkan pabrik yang belum tentu dapat diyakini kebenarannya. Biasanya sebuah pabrikan juga hanya mengeluarkan sertifikat hanya untuk pembelian magnesium anode dalam jumlah banyak, sedangkan jika membeli hanya dalam jumlah sedikit maka tidak akan disertai dengan sertifikat. Pengujian menggunakan pihak ketiga atau laboratorium jarang bahkan belum pernah dilakukan, sedangkan pengujian dengan hanya menimbang berat magnesium anode tidak dapat menentukan adanya kerusakan internal casting, porosity, slag, dan kerusakan pada sisi bagian dalam anode. Pengujian secara benar terhadap sebuah magnesium anode perlu dilakukan terlebih dengan banyaknya anode yang dijual dipasaran tanpa adanya kontrol pihak ketiga. Terutama dengan magnesium anode jenis High Potensial.

Terdapat beberapa factor yang menentukan performance magnesium anode, diantaranya adalah komposisi kimia, open circuit potential, dan current capacity atau efficiency.

  1. Komposisi kimia

Komposisi kimia dari sebuah magnesium anode harus memenuhi komposisi yang diatur oleh ASTM B 843-07 (Specification for magnesium alloy anode for cathodic protection)

  1. Open circuit Potential

Open circuit potential measurement digunakan untuk mengetahui kemampuan sebuah anode dalam memproduksi voltase yang dapat digunakan untuk proteksi katodik. Secara umum sebuah magnesium anode dapat dikatakan lulus uji jika mempunyai nilai potensial sebesar -1,55 volt untuk tipe standard dan -1,75 volt untuk tipe high potential anode.

  1. Current capacity atau efficiency

Current capacity atau efficiency dapat diartikan sebagai kemampuan sebuah anode untuk menggunakan dirinya hingga habis seperti sebuah batere dalam sebuah senter yang memproduksi voltase untuk menghidupkan lampu sampai tidak bisa digunakan lagi. Current capacity normal tidak boleh kurang dari 500 amp/hr/lb atau 50 % efisiensi. Semakin besar efisiensi sebuah anode maka akan memperlama umur kerja dan mengurangi jumlah anode yang di install.

Jika ketiga factor ini tidak terpenuhi maka akan mempengaruhi performance anode tersebut serta mengurangi umur anode dari yang seharusnya.

Menurut standard Teknis Material (STM) sebuah magnesium anode harus mempunyai komposisi sesuai dengan ASTM B843-07 sebagai berikut :

Gambar 1. Komposisi Magnesium Anode

Cara untuk mengetahui open circuit potential dan current efficiency adalah dengan melakukan test di laboratorium sesuai dengan prosedur ASTM G97, dimana dari sekian banyak magnesium anode diambil 1 buah untuk dijadikan sampel. Sampel dibuat dengan cara memotong magnesium anode menjadi bentuk pensil dengan ukuran panjang 152 mm dan diameter 12,7 mm sesuai gambar berikut :

Gambar 2. Persiapan sampel pengujian ASTM G97

Setelah itu magnesium anode dimasukkan kedalam sebuah wadah pengujian bersama dengan reference, dalam hal ini menggunakan calomel reference anode dengan gambar sebagai berikut :

Gambar 3. Wadah tempat magnesium dan reference anode pada pengujian ASTM G97

Wadah tersebut diisi dengan larutan Saturated calcium sufate-Magnesium hydroxide Solution dengan cara menambahkan sesuai perbandingan  5 gram bubuk reagent CaSO4.2H2O dan 0.1 gram Bubuk reagent Mg(OH)2 kedalam 1000 ml air tipe IV (air khusus untuk reagent).

Selain itu, peralatan yang harus disiapkan lagi adalah :

  1. sumber listrik yang bisa mengirimkan arus minimal 2 mA dan 12 V
  2. Voltmeter (electrometer) dengan input impedansi minimal 107 atau lebih
  3. Oven Pengering dengan suhu minimal 110 oC
  4. Copper Coulometer atau electronic coulometer

Copper coulometer adalah alat yang digunakan untuk menghitung jumlah listrik yang mengalir (dalam satuan coulomb) dengan cara menghitung perubahan massa copper electrode dan memasukkannya kedalam rumus berikut :

Q = Jumlah aliran listrik (coulomb)

∆m =  Perubahan berat copper electrode sebelum dan sesudah

F = Konstanta Faraday (96485.3383 coulombs per mole)

63.546 = Berat atom copper (gram/mole)

Gambar coulometer yang digunakan adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Copper Coulometer

Larutan yang digunakan dalam coulometer adalah cooper-cooper sulphate yang dibuat dengan cara melarutkan 235 g bubuk reagent CuSO4.%H2O, 27 ml 98 % H2SO4 dalam 1000 ml air tipe 4 ( air khusus reagent).

 Kemudian rangkaian dibuat sesuai gambar berikut :

Gambar 4. Rangkaian Test ASTM G97

Sumber listrik diatur mengalirkan arus listrik secara konstan 1.60 mA selama 14 hari. Kemudian dihiung nilai Ampere Hour dan  perubahan berat magnesium dan copper electrode dengan mengunakan rumus berikut :

Jika menggunakan copper coulometer

Jika menggunakan electronic coulometer :

Kemudian diukur jumlah ampere hour terhadap perubahan berat magnesium :

Pengukuran open circuit potensial dilakukan setelah 14 hari dan harus berkisar antara -1.5 V  untuk standard Magnesium dan – 1.75 V untuk high potensial anode dengan elektroda Copper sulphate standard.

Open circuit potential adalah pengukuran beda potential antara dua terminal. Atau jika dalam proteksi katodik adalah pengukuran biasa antara reference dan magnesium anode yang dikur dengan multimeter.

Gambar 5. Open Circuit
Gambar 6. Pengukuran Open Circuit

Pengukuran dalam laboratorium ini cukup sulit untuk dilakukan dilapangan, karena butuh keterampilan khusus dalam membuat bahan dan merangkai alat. Karena itu digunakan jasa pihak ketiga atau laboratorium industry yang mempunyai sertifikat pengujian ASTM G97 atau kita bisa meminta vendor untuk melakukan pengujian terhadap magnesium anode yang akan kita beli dengan tambahan biaya.

Pengujian terhadap kualitas magnesium anode ini sangat penting karena itu dalam prakteknya dilapangan menurut saya kita masih bisa melakukan pendekatan pengujian untuk mengetahui kualitas magnesium anode sebagai berikut :

  1. Pengecekan company profile dari perusahaan pembuat anode. Semakin banyak sertifikat internasional yang dimiliki oleh perusahaan tersebut maka semakin meyakinkan kualitas node yang dibuatnya. Contoh ISO 9001, ISO 14000 dll.
  2. Pengecekan sertifikat magnesium anode, terkait komposisi sesuai standard
  3. Pengecekan visual yang meliputi :
  • Permukaan anode harus bersih dan tidak kasar
  • Tidak ada retak
  • Salah satu ujung anode tertutup dan ujung lainnya bisa dipasang kabel.
  • Sambungan kabel dengan batang core magnesium anode harus dilas
  • Panjang kabel minimal 3 m double insulated tipe 12 AWG
  1. Pengecekan berat tanpa backfill dan dengan backfill
  2. Pengecekan open circuit potential dengan cara :
  • Keluarkan magnesium anode dari backfill
  • Rangkai magnesium anode, power supply dan pipa galvais seperti rangkaian impressed current.
  • Hidupkan power suppy dengan aliran arus sebesar 1.6 mA selama 14 hari.
  • Matikan selama sejam dan kemudian ukur nilai potensial open circuitnya.

Jika hasil pengujian tidak memenuhi standard minimal pengukuran maka hal ini tergantung dari pengguna apakah tetap akan menggunakan magnesium anode tersebut atau tidak. Nilai potensial -1,68 V misalnya bukanlah anode yang terlalu buruk walaupun memang efisiensinya akan kurang dari 50 % dan konsekuensinya kita perlu menambahkan beberapa anode.

Munculnya berbagai jenis magnesium anode dengan bermacam-macam harga, bahkan cenderung murah menjadikan pengukuran kualitas anode menjadi sangat diperlukan, walaupun hanya pendekatan pengukuran dilapangan maka sudah saatnya kita kebih concern dengan anode yang kita pasang.

Referensi :

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Copper_coulometer
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Open_circuit
  3. ASTM International, “ASTM G97-Standard Test Method forLaboratory Evaluation of Magnesium Sacrificial Anode TestSpecimens for Underground Applications”, October 2002
  4. Farwest Corrosion Control Company, “Magnesium Anode Performance The Farwest Corrosion UltraMag High Potential Anode”, com
  5. Mesa, “Not All magnesium Anode are Alike”, Mesa Company, 2006
  6. PT Perusahaan Gas Negara, “Standard Teknis Material onshore Cathodic Protection”, PT PGN, 2013