Abstrak —Korosi  merupakan  penyebab  utama  terjadinya kegagalan  material pipeline akibat  berinteraksi  secara  langsung dengan  lingkungan.  Pemberian  lapis  lindung  yang  selama  ini menjadi pilihan utama untuk mengontrol korosi tidak selamanya bisa  diandalkan.  Hal  ini  disebabkan  kemungkinan  terjadinya kerusakan  lapis  lindung  selama  proses shipping atau  instalasi sangatlah  besar.  Oleh  karena  itu  sering  kali  pemberian  lapis lindung  dikolaborasikan  dengan  perlindungan  sistem  proteksi katodik,  khususnya  sistem  arus  paksa  (ICCP).  Penelitian  ini bertujuan  mempelajari  pengaruh  luas  goresan  lapis  lindung  dan pH  tanah  terhadap  arus  proteksi  sistem  proteksi  katodik  arus paksa  (ICCP).  Goresan  yang diberikan berbentuk lingkaran dan persegi panjang dengan luas 10 mm 2 , 50 mm 2 , 100 mm 2 , 150 mm 2 , 250 mm 2 , dan 500 mm 2 . Spesimen tanpa goresan dan tanpa lapis lindung digunakan sebagai pembanding. Sedangkan untuk variasi pH  tanahnya  adalah  pH  3  (asam),  pH  7  (netral),  dan  pH  11 (basa). Pipa API 5L grade B digunakan sebagai katoda dan grafit sebagai  anoda,  serta rectifier sebagai  penyearah  arus (DC). Arus proteksi  ICCP  diatur  hingga  mencapai  nilai  potensial  proteksi  - 850 mV vs elektroda Cu/CuSO 4 . Setelah dilakukan pengkondisian awal selama 8 hari dan 7 hari pengukuran arus, didapatkan hasil bahwa  semakin  semakin  besar  goresan  lapis  lindung  maka semakin  besar  arus  proteksi  yang  dibutuhkan  dalam  kondisi  pH tanah  yang  sama.  Sedangkan  dalam  kondisi  luas  goresan  yang sama, kebutuhan arus proteksi meningkat seiring dengan semakin rendahnya pH tanah (semakin asam).
Kata  Kunci —arus  proteksi,  goresan  lapis  lindung,  ICCP,  pH tanah, pipeline .

## I. PENDAHULUAN
ndustri  minyak  dan  gas  sangat  memperhatikan  jaringan pipa bawah tanah (Onshore Pipeline) . Umumnya, onshore pipeline didesain  dengan  usia  antara  10  sampai  40  tahun. Namun,  sering  kali  desain onshore  pipeline yang  sudah direncanakan  tidak  sesuai  dengan  realita  yang  ada  karena korosi.  Korosi  adlah  serangan  pada  material  logam  karena bereaksi dengan lingkungannya  [1]. Korosi menjadi penyebab utama  dari  kegagalan  ini,  yang  mana  bisa  menyebabkan kualitas  dari  suatu  material  itu  menurun  akibat  berinteraksi dengan  lingkungan.  Oleh  karena  itu,  dalam  perancangan onshore  pipeline harus  memperhatikan  banyak  faktor  dan dengan beberapa pertimbangan agar bisa dihasilkan rancangan
yang  sedemikian  rupa  yang  memiliki  umur  pakai  yang  lebih lama serta sesuai dengan standar yang ada.
Korosi  dalam  industri  minyak  dan  gas  sangatlah  besar kemungkinannya.  Fluida  yang  dialirkan,  belum  lagi  faktor lingkungan,  semuanya  bersifat  korosif  dan  bisa  mengancam desain onshore pipeline yang sudah dirancang. Maka dari itu, sangat penting untuk melakukan perlindungan yang sedemikian  rupa  supaya  jaringan  pipa  aman,  mulai  dari pemilihan material sampai dengan instalasi pipa. Material yang biasa  digunakan  di  industri  minyak  dan  gas  adalah  Pipa  API 5L Grade B. Pipa ini sangat cocok dipakai untuk mengalirkan fluida minyak dan gas karena sudah sesuai dengan standar dari American Petroleum Institute .
Selain  faktor  fluida,  kondisi  lingkungan  tanah  yang ekstrem  juga  semakin  memperparah  kecenderungan  korosi untuk  terjadi.  Tidak  hanya  korosi  internal  yang  disebabakan oleh  fluida  yang  mengalir  didalam  pipa,  namun  korosi eksternal  juga  bisa  terjadi.  Adapun  pengoperasian pipeline di industri  minyak  dan  gas  membutuhkan  proteksi  pada permukaan  eksternal  pipa,  karena  pipa  kerap  terekspos lingkungan  dan  cenderung  bereaksi  dengan  lingkungan  [2]. Perlindungan  korosi  dengan  cara  pelapisan (coating) menjadi sebuah  kewajiban  untuk  dilakukan  guna  menanggulangi masalah  ini.  Pelapisan (coating) merupakan  salah  satu  cara yang  efektif  untuk  mencegah  terjadinya  korosi  pada  pipa. Lapisan coating ini  akan  melindungi  pipa  dari  korosi  dengan cara  mencegahnya  untuk  berinteraksi  dengan  lingkungan secara langsung. Namun, kemungkinan untuk terjadi kerusakan pada coating tetaplah selalu ada, seperti saat pemasangan dan saat  pengiriman (shipping) ,  bahkan  dalam  kondisi  kerja  pun juga  demikian.  Dari  sini  bisa  dilihat  bahwasanya  meskipun sudah  dilakukan coating ,  tidaklah  menjamin  suatu  material bisa terbebas dari serangan korosi.
Coating merupakan  suatu  kewajiban  untuk  diberikan pada pipa untuk mengontrol terjadinya korosi. Namun, seiring dengan  banyaknya  kemungkinan  pada coating untuk mengalami  sebuah  kerusakan  maka  seringkali  metodenya harus  dipadukan  dengan  sistem  proteksi  katodik  [3].  Ada  dua macam  proteksi  katodik,  namun  yang  biasa  digunakan  adalah metode  sistem Impressed  Current  Cathodic  Protection (ICCP).  Sistem  ICCP  ini  sanggup  memberikan  jangkauan

## Pengaruh Variasi Goresan Lapis Lindung dan Variasi pH Tanah terhadap Arus Proteksi Sistem Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) pada Pipa API 5L Grade B
Trendy Leo Pratama, Sulistijono, dan Tubagus Noor R.
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : ssulistijono@mat-eng.its.ac.id
I
perlindungan  yang  relatif  besar  terhadap  jaringan  pipa  serta arus  yang  diberikan  dari  sumber  luar  bisa  diatur  sedemikian rupa  dengan  sebuah  alat  yang  bernama rectifier .  Umumnya anoda  yang  dipakai  adalah  material  dengan  laju  konsumsinya yang  rendah  (inert),  dimana  material  itu  lebih  mulia  daripada material pipa.
Sistem  ICCP  ini  bisa  digunakan  untuk  melindungi struktur  baik  yang  diberi coating ataupun  tidak.  Tingkat fleksibelitas  dari  sistem  ini  juga  cukup  baik  karena  bisa didesain  dengan  rentang  kapasitas  output  arus  yang  luas. Artinya,  kebutuhan  arus  dapat  diatur  baik  secara  manual maupun  secara  otomatis  dengan  merubah  tegangan  output sesuai  dengan  kebutuhan.  Dengan  tingkat  fleksibelitas  yang tinggi  tersebut,  yang  mana  kita  bisa  menentukan  kebutuhan arus proteksi dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan korosi pada  jaringan  pipa  baik  yang  memiliki coating yang  bagus ataupun  dalam  kondisi  yang  rusak.  Hal  inilah  yang  melatar belakangi  penulis  melakukan  penelitian  dengan  menggunakan metode ICCP pada struktur pipa dengan kondisi coating yang rusak  atau  terdapat  cacat,  lalu  menggunakan  anoda  grafit dalam  lingkungan  tanah (onshore) dengan  kondisi  derajat keasaman (pH) tanah yang berbeda.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Preparasi Spesimen (Katoda)
Spesimen  (katoda)    yang  digunakan  adalah  pipa  API  5L grade B.  Pipa  dibotong  menjadi  42  bagian  dengan  masing- masing berukuran panjang 100 mm dan berdiameter 60,3 mm. Setelah  dipotong,  speismen  dibersihkan  dari  produk  korosi dengan  cara  diampelas  hingga  benar-benar  bersih.  Spesimen yang telah bersih kemudian dilubangi dibagian ujungnya untuk dimasukkan  kabel  lalu  ditutup  dengan  lem  tembak.  Tahap selanjutnya  adalah  pemberian  lapisan coating dengan zinc chromate sebanyak  dua  lapis  dan epoxy  filler juga  dua  lapis. Pada  pemberian  lapisan epoxy juga  diberikan  hardener  yang merupakan pasangan dari epoxy filler yang digunakan. Selama pemberian  lapisan,  kekentalan coating sangat  diperhatiakan. Hal  ini  terkait  dengan  pemberian thinner sebagai  campuran lapis  lindung.  Terakhir  adalah  menutup  kedua  ujung  pipa dengan  karet sponge agar  tidak  ada  elektrolit  yang  masuk kedalam  pipa.    Tidak  lupa  dilakukan  pemberian  kodefikasi pada spesimen agar mudah dalam pengamatan dan pebgukuran nantinya.

## B. Preparasi Anoda
Anoda  yang  digunakan  adalah  grafit.  Grafit  dipilih  karena memiliki  laju  konsumable  yang  sangat  rendah  atau  bisa dikatakan  terholong  logam  yang  mulia  [4].  Memang  dalam sistem  arus  paksa  (ICCP),  anoda  diharuskan  untuk  memiliki potensial  yang  lebih  tinggi  daripada  material  yang  digunakan pada  katoda.  Grafit dipotong-potong  hingga memiliki ukuran sebesar  tebal  13  mm  lalu  berdiameter  36  mm.  Anoda  lalu dilubangi  dengan  menggunakan  bor  untuk  jalan  masuknya kabel. Kabel dililitkan kemudian ditutup dengan lem tembak.

## C. Preparasi Media Elektrolit
Dalam  penelitian  ini  menggunakan  media  tanah  sebagai elektrolit dengan perlakuan tertentu sehingga menghasilkan pH tanah sebesar 3 (asam), 7 (netral), dan 11 (basa). Berdasarkan standar  NACE  TM  0169-95,  rasio  minimum  yang  dianjurkan untuk  volume  larutan  (elektrolit)  terhadap  luas  permukaan spesimen  adalah  20  ml/cm 2 [5].  Spesimen  yang  digunakan memiliki  luas  permukaan  189,342  cm 2 maka  volume  tanah minimum  yang  digunakan  sebesar  4  L.  Untuk  pembuatan elektrolit pH tanah 3 digunakan HCL 1M sebanyak 1 ml yang dicampurkan kedalam 1 L aquades lalu dicampurkan ke tanah hingga  homogen.  Untuk  pH  tanah  7  (netral)  maka menggunakan  tanah  di  lingkungan  pada  umumnya  yang  mana sudah memiliki range pH 7, sehingga hanya perlu ditambahkan aquades 1 L saja. Sedangkan untuk lingkungan dengan pH 11 (basa) maka digunakan larutan NaOH 1M sebanyak 1 ml yang dilarutkan  kedalam  1  L  aquades  lalu  dicampurkan  hingga homogen kedalam tanah.

## D. Pengkondisian Spesimen
Sebelum  dilakukan  instalasi  ICCP  untuk  kemudian mengukur  arus  proteksi  yang  diberikan,  terlebih  dahulu spesimen  katoda  dikondisikan  dalam  media  tanah  yang  telah dibuat dengan variasi pH tertentu. Pengkondisian ini bertujuan untuk  merusak  lapisan  pasif  yang  terbentuk  pada  permukaan pipa.  Pengkondisian  dilakukan  dengan  cara  imersi  dalam media  tanah  selama  8  hari.  Dari  3  variasi  pH  elektrolit  yang berbeda,  masing-masing  elektrolit  ditempatkan  dalam  3 box container dengan warna yang berbeda untuk membedakan pH tanah  didalamnya.  Selama  pengkondisian  awal  ini  juga dilakukan  pengukuran  potensial  awal  dari  spesimen  (katoda) untuk  dibandingkan  nanti  besarnya  dengan  potensial  setelah pemasangan sistem proteksi arus paksa (ICCP).

## E. Pengukuran Arus Proteksi
Pada  penelitian  ini  pengujian  korosi pipeline yang dilakukan  adalah  dengan  mengukur half-cell  potential . Elektroda  acuan  yang  digunakan  adalah  elektroda  referens Cu/CuSO 4 .  Dalam  sistem  ICCP,  fokus  utama  yang  menjadi parameter  dalam  sistem  adalah  tingkat  proteksi  yang  didapat dari  potensial  korosi.  Dari  potensial  korosi  yang  diketahui, arus proteksi dapat diatur sedemikian rupa agar nilai potensial spesimen berada dalam kondisi terproteksi.
Pengujian  potensial  spesimen  dengan  metode Half-Cell Potential dilakukan untuk mengetahui tingkatan proteksi yang diberikan  dan  potensi  korosi  yang  terjadi  pada  pipa. Pengukuran  arus  proteksi dilakukan  selama  7  hari  dengan interval  setiap  hari  selama  7  hari  dilakukan  pengukuran  data half-cell potential dengan elektroda referens Cu/CuSO 4 .

## III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Pengukuran Arus Proteksi dalam pH yang Sama
Pada  gambar  1  dan  gambar  2  berikut  ini  memperlihatkan hasil  pengukuran  arus  proteksi  dalam  lingkungan  pH  tanah yang sama dengan variasi goresan lapis lindung.
Gambar 1. Grafik Pengaruh Luas Goresan Lingkaran terhadap Rata- Rata Kebutuhan Arus Proteksi
Gambar  2.  Grafik  Pengaruh  Luas  Goresan  Persegi  Panjang  terhadap Rata-Rata Kebutuhan Arus Proteksi
Dari  hasil  pengukuran  arus  porteksi  yang  didapatkan selama  7  hari  proses  pengukuran,  dapat  dilihat  bahwa  dalam lingkungan elektrolit yang sama (pH sama), semakin besar luas goresan pada pipa maka semakin besar pula arus proteksi yang harus  diberikan  pada  pipa.  Atau  dengan  kata  lain  semakin besar  luasan  pipa  yang  kontak  secara  langsung  dengan lingkungan,  maka  semakin  besar  arus  proteksi  yang dibutuhkan untuk melindungi pipa agar tetap berada pada level terproteksi.  Semakin  besar  luas  permukaan  pipa  yang  terbuka
dengan  lingkungan,  maka  daerah  anodik  menjadi  lebih  besar dari  sebelumnya  jika  tertutup  atau  terisolasi  dari  lingkungan sehingga  reaksi  oksidasi  akan  lebih  banyak  terjadi  dan  ini tentunya  sangatlah  merugikan.  Sesuai  dengan  prinsip  teori terjadinya  korosi  pada  umumnya,  bahwa  elektron  memiliki peranan yang sangat penting dalam menjaga dari korosi karena elektron  akan  bereaksi  dengan  ion  positif  elektrolit  dan  akan melindungi katoda. Pasokan elektron dibutuhkan lebih banyak didaerah  anodik  ini  untuk  menekan  reaksi  anodik  yang melibatkan  ion  logam,  menghindari  korosi  yang  lebih  parah. Oleh  sebab  itu,  arus  proteksi  yang  diberikan  juga  harus  lebih besar  karena  arus  proteksi  berbanding  lurus  dengan  arus elektron [6].

## B. Hasil  Pengukuran  Arus  Proteksi  dalam  Luas  Goresan yang Sama
Pada  gambar  3  dan  gambar  4  berikut  ini  memperlihatkan hasil  pengukuran  arus  proteksi dalam luas goresan yang sama dengan variasi pH tanah.
Gambar  3.  Grafik  Pengaruh  pH  Tanah  terhadap  Arus  Proteksi  pada Goresan Berbentuk Lingkaran
0 1 2 3 4 5 6 7 A ru s P ro te ks i (m A ) Luas Goresan (mm2) pH 3 pH 7 pH 11 0 1 2 3 4 5 6 7 A ru s P ro te ks i (m A ) Luas Goresan (mm2) pH 3 pH 7 pH 11 0 1 2 3 4 5 6 7 3 7 11 A ru s Pr ot ek si (m A ) pH Goresan 0 mm2 Goresan 10 mm2 Goresan 50 mm2
Goresan 100 mm2 Goresan 150 mm2 Goresan 250 mm2 Goresan 500 mm2 Goresan 18934,2 mm2
Gambar 4. Grafik Pengaruh pH Tanah terhadap Arus Proteksi pada Goresan Berbentuk Persegi Panjang
Pengukuran  arus  proteksi  juga  dibandingkan  berdasarkan lingkungan  elektrolit  dengan  pH  tanah  yang  berbeda.  Dalam pipa  dengan  luas  goresan yang sama, kebutuhan arus proteksi semakin  meningkat  seiring  dengan  semakin  kecilnya  nilai  pH media, yaitu dari pH 11, pH 7, hingga pH 3.
Dalam  penelitian  ini  material  yang  digunakan  adalah  pipa API  5L grade B  yang  mana  tergolong  kedalam  baja  karbon rendah. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa kondisi derajat  keasaman  atau  yang  biasa  disebut  pH  tanah  cukup berpengaruh  terhadap  kebutuhan  arus  proteksi,  walaupun pengaruhnya tidak begitu signifikan seperti ditunjukkan dalam perhitungan  Anova (Analysis  of  Variance) .  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  semakin  asam  atau  semakin  rendah  nilai pH  maka  kebutuhan  arus  proteksi  cenderung  lebih  besar.  Hal tersebut terbukti pada trend hasil penelitian yang ada.
Dengan hasil yang diperoleh tersebut maka sesuai dengan literatur  yang  ada,  bahwasanya  semakin  rendah  pH  maka semakin  asam  dan  butuh  arus  proteksi  yang  lebih  besar.  Kita bisa  lihat  pada  diagram  hubungan  antara  pH  dengan  laju korosi seperti yang ditunjukkan pada gambar 5 berikut ini:
Gambar 5. Kurva Hubungan pH dengan Laju Korosi [1]
Terlihat  pada  kurva  bahwa  semakin  asam  kondisi  suatu lingkungan  maka  laju  korosi  semakin  tinggi,  begitu  juga sebaliknya  semakin  basa  kondisi  suatu  lingkungan  maka  laju korosi  akan  semakin  rendah.  Hal  ini  berkaitan  dengan  erat dengan  pengaruh  adanya  lapisan  pasif  yang  memiliki  sifat protektif.  Hampir  semua  logam  memiliki  kemampuan membentuk  lapisan  pasif  yang  bersifat  protektif  pada permukaan  logam.  Lapisan  pasif  ini  biasanya  terbentuk  dari oksida logam atau senyawa lain yang akan memisahkan logam dari media (larutan).
Antara  pH  4  sampai  10  terdapat  endapan  lapisan ferro oxide yang  porous  dan  menutupi  permukaan  sehingga  bisa terhalang  untuk  bisa  bereaksi  langsung  dengan  lingkungan. Pada kondisi pH dibawah 4 maka laju korosi cenderung sangat tinggi.  Hal  ini  dikarenakan  oksida  besi  (FeO)  ini  larut,  maka dari  itu  tidak  ada  lagi  yang  bisa  membentuk  film  pelingdung dari  lingkungan,  sehingga  material  akan  bereaksi  dengan lingkungan.  Korosi  semakin  meningkat  karena  konsentrasi H + yang  cukup  tinggi  [7].  Atom-atom  H  bergabung  dengan oksigen dengan reaksi:
2H + 1/2O 2 H 2 0
Jika  konsentrasi  H+  cukup  tinggi  (pH  rendah)  maka  terjadi reaksi:
Fe + 2H + 2H + Fe 2+
Ion  Fe 2+ juga  bereaksi  dengan  oksigen  dan  membentuk karat  (coklat  kemerah-merahan)  dengan  menghasilkan  ion  H + yang  selanjutnya  direduksi  menjadi  H 2 - .  Sedangkan  untuk suatu kondisi dimana pH dalam kondisi basa atau 10 keatas itu cenderung  lebih  tahan  terhadap  korosi.  Hal  ini  dikarenakan pada kondisi ini terbentuklah lapisan pasif fero oksida (Fe 2 O 3 ) yang  protektif.  Hal  ini  juga  sejalan  dengan  teori  dari persamaan Nerst. Jika dihitung melalui persamaan nerst maka pada kondisi asam memiliki nilai E  atau potensial korosi yang lebih  besar  jika  dibandingkan  dengan  kondisi  netral  bahkan basa.
0 1 2 3 4 5 6 7 3 7 11 A ru s Pr ot ek si (m A ) pH
Goresan 0 mm2 Goresan 10 mm2 Goresan 50 mm2 Goresan 100 mm2 Goresan 150 mm2 Goresan 250 mm2 Goresan 500 mm2 Goresan 18934,2 mm2

## IV. KESIMPULAN
Dari penelitian yang sudah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dalam  pH  tanah  yang  sama,  arus  proteksi  yang dibutuhkan pada sistem ICCP meningkat seiring dengan semakin bertambah besarnya luas goresan pada pipa.
2. Dalam  luas  goresan  yang  sama,  arus  proteksi  yang dibutuhkan pada sistem ICCP meningkat seiring dengan semakin  rendahnya  pH  tanah  (semakin  asam  kondisi lingkungan).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bardal, Einar. 2003. Corrosion and Protection. Trondheim: Norway.
[2] Rafferty,  K.  1989. A  Materials  and  Equipment  Review  of  Selected . Report to USDOE, GeO-Heat Center, Klamath Falls, OR.
[3] ASM Metal Handbook Vol.13 9 th ed. 1987. Corrosion. Colorado: ASM International Handbook Committee.
[4] Callister, William. D. Jr,. 2006. Fundamentals of Materials Science and Engineering . Seventh Edition. USA: John Wiley & Sons Inc.
[5] NACE  Standard  TM0169-95.  1995. Laboratory  Corrosion  Testing  of Metals . Houston: NACE International.
[6] Departemen  Perindustrian  dan  Perdagangan.  (___). Pendidikan  dan Pelatihan  Inspektur  Korosi .  Jakarta:  Balai  Besar  Bahan  dan  Barang Teknik.
[7] Roberge,  Pierre,  R,.  2000. Handbook  of  Corrosion  Engineering. USA: The Mc.Graw-Hill Companies Inc.