eISSN : 2721-5717

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
-spasi -Times New Roman 11 Italic- -spasi -Times New Roman 11 Italic-

## ANALISA PENEMPATAN DAN KEBUTUHAN PROTEKSI KATODIK PADA SISTEM PIPA GAS BAWAH LAUT OFFSHORE DARI PULAU PEMPING KE TANJUNG UNCANG BATAM
-spasi-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic- *Nur Azisah, Daeng Paroka dan Wahyuddin Departemen Teknik Kelautan Universitas Hasanuddin *asisah18@yahoo.com
-spasi-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic-

## Abstrak
Korosi merupakan suatu permasalahan yang sering terjadi pada rangkaian pipa bawah laut. Hal ini dikarenakan material pipa logam yang dipasang di lingkungan yang memiliki tingkat korosifitas tinggi. Walaupun korosi tidak dapat dihindari atau dihilangkan, namun dapat dikendalikan untuk meminimalisir kerusakan pada pipa dengan melakukan perancangan proteksi  katodik.  Salah  satunya  adalah  dengan  menggunakan  metode  anoda  korban.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk membuat rancangan pengendalian laju korosi pada pipa bawah laut sepanjang 13,5 km, berdiameter 16 inci untuk umur desain 45 tahun dimana kebutuhan proteksi tiap meter pipa dianggap sama. Anoda yang digunakan adalah anoda gelang dengan panjang 400 mm dan tebal 40 mm  yang berbahan paduan aluminium. Dalam perancangan proteksi katodik ini, penulis mengacu pada ketentuan DNVGL-F103 dan ISO 15589-2. Dari hasil penelitian ini, akan di dapatkan total anoda yang dibutuhkan untuk memproteksi pipa serta jarak pemasangan antar anoda. Berdasarkan total anoda tersebut, dapat diketahui estimasi biaya yang diperlukan dalam pembuatan proteksi katodik.
-spasi-Times New Roman 11 Italic- Kata Kunci: Pipa, Proteksi,  Korosi, Anoda Korban, DNVGL, ISO. -spasi-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic-

## Abstarct
Corrosion is a problem that often occurs in submarine pipelines. This is because the metal pipe material is installed in environments  that  have  a  high  level  of  corrosivity.  Although  corrosion  cannot  be  avoided  or  eliminated,  it  can  be controlled by cathodic protection. One of them is the sacrificial anode method. The aim of this research is to design a corrosion rate control in an underwater pipe along 13.5km, with a diameter of 16 inches for a design life of 45 years. The anode used is a 400 mm long and 40 mm thick anode made of aluminum alloy. In designing this cathodic protection, the writer refers to DNVGL-F103 and ISO 15589-2. From the results of this study, we will get the total anode needed to protect the pipe and the installation distance between the anodes. Based on the total anode, it can be seen the estimated cost needed in making cathodic protection.
-spasi-Times New Roman 11 Italic- Keyword: Pipe, Protection, Corrosion, Sacrificial Anode, DNVGL, ISO. -spasi-Times New Roman 11 Italic- -spasi-Times New Roman 11 Italic-

## 1. PENDAHULAN
Daerah  pengoperasian  struktur  mempunyai  pengaruh  yang  berbeda-beda  terhadap  penyerangan  korosi. Beberapa kandungan air laut yang mempengaruhi tingkat korosi antara lain: salinitas, temperatur, dan zat-zat yang terkandung di dalamnya seperti gas-gas yang terlarut [1][2].
Korosi  merupakan  salah  satu  masalah  utama  dalam  dunia  industri.  Tentunya  karena  korosi  menyebabkan kegagalan  pada  material  yang  berujung  pada  kerusakan  pada  peralatan  atau  kegagalan  pada  operasi  yang menimbulkan kerugian yang tidak sedikit seperti pada gambar 1. Pengendalian korosi dapat dilakukan dengan berbagai cara.  Untuk mengendalikan serangan korosi internal dibagian dalam pipa, dapat dilakukan dengan menggunakan metode lining atau menggunakan inhibitor [3][4]. Untuk mencegah korosi pada bagian luar pipa dapat  dilakukan  dengan  cara  mengubah  ingkungan  sekitar  pipa  menjadi  tidak  korosif.  Upaya  lain  untuk mengendalikan  serangan  korosi  pada  bagian luar  pipa  juga  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan coating .
Selain  kedua  metode  tersebut,  pengendalian  korosi  dapat  menggunakan  sistem  proteksi  katodik.  Proteksi katodik  dapat  dilakukan  dengan  2  cara  yaitu  metode impressed  current dan  metode  anoda  korban ( sacrificial/galvanic anode ) [5].

## Gambar 1. Korosi [9]
Sistem  proteksi  katodik  menggunakan  metode Sacrificial  Anode (anoda  korban)  yang  disimulasikan  untuk mengevaluasi kinerja Sistim Pipa Gas Bawah Laut Diameter 16” Sepanjang + 13.5 Km Dari Orf Di Pulau Pemping Ke Plant Gate Pembangkit Listrik Tanjung Uncang. Pada perencanaan, pipa akan menerima beban yang berbeda (seperti beban gelombang) sehingga memerlukan penanganan (dalam hal ini perawatan dan juga pemberian  sacrificial  anoda)  yang  berbeda  juga.  Untuk  itu  dilakukan  suatu  analisis  untuk  mengetahui kebutuhan  proteksi  katodik  dari  sistem  perpipaan  bawah  laut.  Dari  hasil  analisis  ini,  diketahui  kebutuhan lapisan proteksi katodik yang akan digunakan pada sistem perpipaan dan dibuat suatu perencanaan sistem pipa yang dapat sesuai dengan ketentuan pemesan dan dapat dipertanggung jawabkan.

## 2. METODE
Proteksi adalah perlindungan terhadap suatu benda agar benda tersebut dapat tetap bekerja dengan optimal tanpa  adanya  gangguan.  Berbagai  macam  proteksi  dilakukan  oleh  perusahan  dan  industri  –  industri  salah satunya  adalah  proteksi  katodik.    Proteksi  katodik  adalah  sebuah  sistem  proteksi  dimana  sebuah  struktur dilindungi  menggunakan  metoda  reaksi  oksidasi  yang  terjadi  pada  2  buah  logam.  Struktur  yang  dapat dilindungi oleh proteksi katodik memiliki banyak jenis diantaranya seperti pipa bawah tanah, tangki timbun ataupun tangki penyimpanan, bahkan bagian hulu kapal laut [6].

## 2.1. Objek Penelitian
Penelitian ini  dilakukan  untuk  mengetahui jumlah  proteksi  katodik  yang  dibutuhkan  pada  Pipa  gas  16  inci sepanjang ± 13,5 km yang dipasang dari Pulau Pemping (Pemping ORF) ke Tanjung Uncang (Batam ORF). Peta rute pemasangan dapat dilihat pada Gambar 2. Sistem pipa gas dirancang dengan tekanan 550-710 Psig pada  titik  yang  diterima  dengan  kapasitas  aliran  gas  maksimum  125  MMscfd  untuk  memenuhi  kebutuhan transportasi  di  masa  depan.  Kedua  belah  pihak  akan  menggunakan  volume  gas  ini  untuk  kepentingannya sendiri untuk menggerakkan pembangkit listrik turbin gas baru, yang akan dibangun di Tanjung Uncang Batam dengan kapasitas terpasang sekitar 210MW.
Gambar 2. Rute Pemasangan Pipa

## 2.2. Metode Anode Korban
Dalam penentuan hal tersebut, digunakan sebuah metode penentuan proteksi anoda pada pipa bawah laut yaitu metode sacrificial anode atau anoda korban. Sistem ini dikenal juga  dengan galvanic  anode ,  di  mana cara kerja  dan  sumber  arus  yang  digunakan  berasal  hanya  dari reaksi galvanis anoda itu sendiri. Prinsip dasar dari sistem anoda korban adalah hanya dengan cara menciptakan sel elektrokimia galvanic  dimana  dua  logam
yang    berbeda    dihubungkan    secara  elektris  dan  ditanam  dalam  elektrolit  alam  (tanah  atau  air)  [7].  Ada beberapa keuntungan yang diperoleh jika menggunakan sistem anoda korban, yaitu:
a. Tidak memerlukan arus tambahan dari luar, karena arus proteksi berasal dari anodanya itu sendiri
b. Pemasangan dilapangan relatif lebih sederhana
c. Perawatannya mudah
d. Ditinjau dari segi biaya, sistem ini lebih murah disbanding sistem arus tanding
e. Kemungkinan menimbulkan efek interfensi kecil
f. Kebutuhan material untuk sistem anoda korban relatif sedikit yaitu anoda, kabel, dan test box .

## 2.3. Gelang Anoda
Dalam desain perlindungan katodik, perhitungan akan dilakukan untuk memastikan anoda yang cukup tersedia untuk menyediakan total arus yang dibutuhkan untuk melindungi pipa selama masa desainnya. Kepadatan arus awal dan akhir diperiksa untuk memastikan bahwa anoda dapat memberikan keluaran arus yang cukup untuk mempolarisasi pipa sepanjang masa pakainya [8].
Desain perlindungan katodik yang di gunakan adalah ISO 15589-2 dan DNV RP F103. Sistem Perlindungan katodik yang akan digunakan adalah Half  Shelf  Sacrificial Anode , seperti yang terlihat pada gambar 3 untuk bagian offshore pipeline yang akan melindungi pipa sepanjang 13,5 km berdiameter 16 inci serta dengan umur desain berkisar selama 45 tahun.
Gambar 3. Anoda Gelang (DNV-RP-F103)
Dalam desain perlindungan katodik, perhitungan akan dilakukan untuk memastikan anoda yang cukup tersedia untuk menyediakan total arus yang dibutuhkan untuk melindungi pipa selama masa desainnya. Kepadatan arus awal dan akhir diperiksa untuk memastikan bahwa anoda dapat memberikan keluaran arus yang cukup untuk mempolarisasi pipa sepanjang masa pakainya. Data anoda yang digunakan dapat dilihat pada tabel 1.
Parameter Nilai Celah gelang anoda ( gap ) 75 mm Desain umur anoda 45 Tahun Jenis Bahan Anoda Paduan aluminium (AI-Zinc-In) Efisiensi Elektrokimia dalam Air Laut pada Suhu Sekitar (25 o C) 2000 A-jam / kg Ketebalan anoda (t a ) 40 mm Massa jenis anoda ( 𝜌 a) 2750 kg/m 3 Panjang anoda (L at ) 400 mm Core thickness (t core ) 6 mm Inti per anoda (n core ) 2 Ketebalan lapisan internal anoda (t ac ) 0.1 mm Resistivitas Di Air Laut. 0,21ohm-m ( typical ) Faktor Pemanfaatan Anoda 0.80 Toleransi diameter luar pipa (ODtol) 0 mm Toleransi diameter dalam pipa (IDtol) 0 mm Toleransi fabrikasi (Ftol) 0% Lebar inti (Wcore) 50 mm Maksimum jarak antar anoda (sesuai spesifikasi) (M AS ) 300 m

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan  kebutuhan  anoda  membutuhkan  beberapa  kriteria  desain  sesuai  permintaan.  Kriteria  tersebut antara lain adalah data pipeline (Tabel 1), data operasional pipa (Tabel 2) di lokasi pemasangan pipa yaitu dari Pulau Pemping (Pemping ORF) ke Tanjung Uncang (Batam ORF) dan data anoda yang akan dipasang (Tabel 3).
Tabel 1. Data Propertis Pipa dan Material yang Digunakan
Parameter Unit Nilai Panjang Pipa (±) km 13.5 Diameter luar pipa mm (inch) 406.4 (16) Ketebalan dinding pipa mm (inch) 12.7 (0.5) Spesifikasi material - Carbon Steel Tebal pelindung beton mm 40 Rujukan grade bahan - API 5L Grade X60 MO PSL2 CS Panjang sambungan pipa m 12.2 Tebal lapisan korosi mm 50 Field joint coating mm 220 Tabel 2.  Data Operasional Pipa Parameter Unit Nilai Pemasangan Pipa - Exposed (tidak terkubur) Umur Desain tahun 45 Temperature lokasi pemasangan pipa o C 25 Content temperature o C 40 Temperatur permukaan anoda o C 30 Tabel 3. Data Anoda yang Digunakan Parameter Nilai Celah gelang anoda ( gap ) 75 mm Desain umur anoda 45 Tahun Jenis Bahan Anoda Paduan aluminium (AI-Zinc-In) Efisiensi Elektrokimia dalam Air Laut pada Suhu Sekitar (25 o C) 2000 A-jam / kg Ketebalan anoda (t a ) 40 mm Massa jenis anoda ( 𝝆 a) 2750 kg/m 3 Panjang anoda (L at ) 400 mm Core thickness (t core ) 6 mm Inti per anoda (n core ) 2 Ketebalan lapisan internal anoda (t ac ) 0.2 mm Resistivitas Di Air Laut. 0,21ohm-m ( typical ) Faktor Pemanfaatan Anoda 0.80 Toleransi diameter luar pipa (ODtol) 0 mm Toleransi diameter dalam pipa (IDtol) 0 mm Toleransi fabrikasi (Ftol) 0% Lebar inti (Wcore) 50 mm Maksimum jarak antar anoda (sesuai spesifikasi) (M AS ) 300 m

## 3.1. Penentuan Total Anoda yang Dibutuhkan
Dalam penentuan total anoda yang dibutuhkan untuk memproteksi pipa, terdapat 4 faktor yang memengaruhi, yaitu:
a. Berdasarkan massa anoda [3]
1) Persamaan yang digunakan untuk menentukan total anoda berdasarkan massa anoda:
𝑁 𝑚𝑐𝑑 = 𝑀 𝑡𝑜𝑡 𝑀 𝑎𝑑 (1)

## 2) Persamaan yang digunakan untuk menentukan jarak antar anoda berdasarkan massa anoda:
𝑆𝑃 𝑚 = (𝐿𝑒𝑛𝑑−𝐿𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡) 𝐿𝑗 𝑁 𝑚𝑐𝑑
(2)
Berdasarkan  persamaan  (1),  N mcd adalah  jumlah  anoda  yang  di  butuhkan  (buah),  Mtot  adalah  Total  massa anoda yang dibutuhkan (kg) dan Mad adalah Massa per Anoda (kg). Berdasarkan persamaan (2), SP m adalah Rata-rata persyaratan jarak antar anoda (m), L end adalah Panjang akhir pipa (m), L start adalah panjang awal pipa (m), dan Lj adalah Panjang sambungan pipa (m).
b. Berdasarkan Kepadatan Arus
1) Persamaan yang digunakan untuk menentukan total anoda berdasarkan kepadatan arus:
𝑁 𝑓𝑐𝑑 = 𝐼 𝑐𝑓 𝐼 𝑎𝑓 (3)

## 2) Persamaan yang digunakan untuk menentukan jarak antar anoda berdasarkan kepadatan arus:
𝑆𝑃 𝑓 = (𝐿𝑒𝑛𝑑−𝐿𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡) 𝐿𝑗 𝑁 𝑓𝑐𝑑 (4)
Berdasarkan persamaan (3), N fcd adalah jumlah anoda yang di butuhkan (buah), I cf adalah kepadatan arus rata- rata (A) dan I af adalah Output arus akhir anoda (A). Berdasarkan persamaan (4), SP f adalah Rata-rata persyaratan jarak antar anoda (m), L end adalah Panjang akhir pipa (m), L start adalah panjang awal pipa (m), dan Lj adalah Panjang sambungan pipa (m).
c. Berdasarkan faktor pelemahan anoda
1) Persamaan yang digunakan untuk menentukan total anoda berdasarkan faktor pelemahan anoda:
𝑁 𝑚 = 𝐿 𝑒𝑛𝑑 −𝐿 𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑎𝑛𝑡𝑎𝑟𝑎 2 𝑠𝑎𝑚𝑏𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
(5)

## 2) Persamaan yang digunakan untuk menentukan jarak antar anoda berdasarkan faktor pelemahan anoda:
𝑆𝑃 𝑚 = (𝐿𝑒𝑛𝑑−𝐿𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡) 𝐿𝑗 𝑁 𝑚𝑎𝑟 (6)
Berdasarkan persamaan (5), N m adalah jumlah anoda yang di butuhkan (buah). Berdasarkan persamaan (6), SP m adalah Rata-rata persyaratan jarak antar anoda (m), L end adalah Panjang akhir pipa (m), L start adalah panjang awal pipa (m), dan Lj adalah Panjang sambungan pipa (m).
d. Berdasarkan jarak maksimal antar anoda [2]
1) Persamaan yang digunakan untuk menentukan total anoda berdasarkan jarak maksimal antar anoda:
𝑁 𝑚𝑎𝑟 = 𝐿 𝑒𝑛𝑑 −𝐿 𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡 𝑀 𝐴𝑆 (7)
2) Persamaan yang digunakan untuk menentukan jarak antar anoda berdasarkan jarak maksimal antar anoda:
𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑠 = (𝐿𝑒𝑛𝑑−𝐿𝑠𝑡𝑎𝑟𝑡) 𝐿𝑗 𝑁 𝑚𝑎𝑟
(8)
Berdasarkan persamaan (5), N mar adalah jumlah anoda yang di butuhkan (buah). Berdasarkan  persamaan  (6),  SP mas adalah  Rata-rata  persyaratan  jarak  antar  anoda  (m),  L end adalah  Panjang akhir pipa (m), L start adalah panjang awal pipa (m), dan Lj adalah Panjang sambungan pipa (m).
Berdasarkan  faktor  diatas,  di  ketahui  bahwa  faktor  yang  digunakan  dalam  menentukan  jumlah  dan  jarak pemasangan antar anoda adalah faktor jarak maksimal antar anoda (biasanya digunakan pada rangkaian pipa panjang). Untuk megetahui apakah perhitungan yang dihasilkan sesuai dengan yang dibutuhkan dilapangan, maka perlu digunakan persamaan rasio kecenderungan retak, yaitu:
𝐶𝑃𝑅 = 𝜋×𝐿 𝑎𝑡 ×𝐼𝐷 𝑎 5×𝑡 𝑎 ^3 (9)
Dimana:
CPR adalah Rasio kecenderungan retak, nilai π : 3.14159265358979323846, nilai IDa adalah diameter dalam anoda  (mm),  nilai  ta  adalah  ketebalan  anoda  (mm).  Dalam  penentuan  rasio  keretakan  ini,  nilai  CPR  harus kurang dari 5mm -1 .

## 3.2. Rekapitulasi Hasil Penelitian
Berdasarkan persamaan yang digunakan, didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel 4. Rekapitulasi Hasil Penelitian Deskripsi Unit Nilai Diameter luar pipa mm 406.4 Panjang sambungan pipa m 12.2 Panjang pipa m 135000 Luas permukaan pipa m 2 172360 Umur desain Tahun 45 Tebal anoda mm 40 Massa jenis anoda Kg/m 3 2750 Panjang anoda mm 400 Jarak antar anoda m 300 Total anoda yang dibutuhkan buah 450

## 3.3. Jarak Antar Anoda
Penempatan/pemasangan anoda korban dideskripsikan pada Gambar 4. Rancangan dipasang dengan cara di las termit untuk menghubungkan antara anoda korban dengan pipa baja.
Gambar 4. Usulan pemasangan anoda (tanpa penskalaan)

## 3.4. Rancangan Biaya yang Dibutuhkan
Rancangan biaya yang akan diperlukan dalam pengadaan per anoda gelang diketahui melalui situs penjualan material internasional [10]. Dengan menggunakan harga maksimal, diketahui analisis biayanya adalah:
Tabel 5. Analisa ekonomis proteksi katodik anoda tumbal
No  Jenis Anoda Total Unit (Buah) Biaya Material Satuan (Rp) Total (Rp) Keterangan 1 Gelang 450 731.034 328,965,300 Packaged Al-Alloy Half Bracelet Squared Ends Jumlah Rp 328.965.300

## 4. KESIMPULAN
Setelah melakukan pengolahan data mengenai analisis kebutuhan sistem proteksi katoda metode anoda korban dengan menggunakan anoda berupa anoda gelang, berikut merupakan kesimpulan yang didapatkan. Total anoda yang dibutuhkan untuk pipa sepanjang 13,5 km dan umur desain selama 45 tahun adalah 450 buah dan berat keseluruhan anoda adalah 21671.66 kg. Panjang masing-masing anoda adalah 400 mm, tebal anoda 40mm, dan luas permukaan per anoda adalah 0.623 m2. Jarak pemasangan antar anoda yang digunakan adalah 300m. Biaya yang dibutuhkan untuk pembuatan proteksi katodik ini adalah Rp328.965.300 dengan harga per anoda Rp 731.034.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  yang  pertama  ingin  saya  tujukan  kepada  Departemen  Teknik  Kelautan  Universitas Hasanuddin  yang  telah  membimbing  penulis  dalam  menyelesaikan  segala  tugas  dan  penelitian  selama perkuliahan. Kedua, ucapan terima kasih saya sampaikan kepada PT. ZEE Indonesia yang telah membimbing dan mengarahkan penulis selama kerja praktek  serta dalam pengambilan data dari proyek perusahaan yang pernah dikerjakan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bethune, K. And Hartt, “A Novel Approach To Cathodic Protection Design For Marine Pipelines: Part II Applicability Of The Slope Parameter Method”, Presented At Corrosion, Paper No.00674, 2000.
[2] DNV  GL-RP  F103,  Cathodic  Protection  Of  Submarine  Pipelines,  Det  Norke  Veritas  Industry  AS, Hovik, 2016.
[3] ISO 15589-2, “Petroleum, Petrochimical And Natural Gas Industries-Chatodic Protecti0n Of Pipeline Transportation  System  -  Part  2:Offshore  Pipelines”,  International  Organization  For  Standardization, Washington, DC, 2012.
[4] Jones,  D.A.,  Principles  And  Prevention  Of  Corrosion,  First  Edition,  Macmillan Inc.,  New  York,  Pg. 437-445,1992.
[5] Kurnia, Dadang, Perancangan Sistem Proteksi Katodik (Cp) Anoda Korban Pada Pipa Baja, Universitas Pamulang : Pamulang, 2016.
[6] Mulyono, Pribadi Ridzky.,Perancangan Sistem Proteksi Anoda Tumbal Pada Pipa Baja Api 5l Grade B Dengan Variasi Jumlah Coating Yang Dipasang Dalam Tanah, Institut Teknologi Sepuluh Nopember : Surabaya, 2017.
[7] Peabody,Control Of Pipeline Corrosion 2nd Edition, 2001.
[8] Sunde, E.D., Earth Conduction Effects In Transaction Systems, Dover Publishing Inc., New York, NY, Pg. 70-73, 1968.
[9] Www.Corrosion-Doctors.Org/Lnhibitors/Lessonl 1 .Htm. Diakses Pada 29 April 2020
[10]  Www.Bukalapak.Com. Diakses Pada Tanggal 30 Juni 2020