Proteksi katodik

Proteksi katodik adalah teknik yang digunakan untuk mengendalikan korosi pada permukaan logam dengan menjadikan permukaan logam tersebut sebagai katode dari sel volta. Proteksi katodik ini merupakan metode yang umum digunakan untuk melindungi struktur logam dari korosi. Sistem proteksi katodik ini biasanya digunakan untuk melindungi baja, jalur pipa, tangki, tiang pancang, kapal, anjungan lepas pantai dan selubung sumur minyak di darat. Efek samping dari penggunaan yang tidak tepat adalah timbulnya molekul hidrogen yang dapat terserap ke dalam logam sehingga menyebabkan kegetasan hidrogen. Proteksi katodik adalah cara yang effektif dalam mencegah keretakan karena korosi.
Proteksi katodik pertama kali diterapkan pada tahun 1852, ketika Sir Humphry Davy, salah seorang perwira angkatan laut Inggris, melekatkan sebongkah besi pada bagian luar badan kapal berlapis tembaga yang terendam air. Besi cenderung lebih mudah mengalami korosi yang menimbulkan karat dibandingkan dengan tembaga sehingga ketika dilekatkan pada badan kapal, laju korosi pada tembaga akan menjadi turun.
Pada saat ini, galvanik atau anode tumbal dibuat dalam berbagai bentuk dengan menggunakan logam paduan dari seng, magnesium dan alumunium. Potensial elektrokimia, kapasitas arus, dan laju konsumsi dari campuran logam ini lebih besar sebagai proteksi katodikdaripada besi.
Anode galvanik dirancang agar memiliki voltase aktif (sebenarnya secara teknik memiliki potensial elektrokimia lebih negatif) lebih tinggi daripada logam yang terdapat pada struktur baja. Untuk mendapatkan proteksi katodik yang effektif, potensial dari permukaan baja dipolarisasi (didorong) agar menjadi lebih negatif hingga permukaannya memiliki potensial yang seragam. Pada tahap ini, daya dorong yang dapat menyebabkan reaksi korosi menjadi tertahan. Anode galvanik kemudian akan terus terkorosi, memakan material anode hingga suatu saat perlu diganti. Polarisasi disebabkan oleh laju arus dari anode yang menuju ke katode. Daya dorong bagi laju arus dari proteksi katodik adalah perbedaan potensial elektrokimia antara anode dan katode.
Pada struktur bangunan yang lebih besar, anode galvanik tidak dapat secara ekonomis mengalirkan arus yang cukup untuk melakukan perlindungan yang menyeluruh. Sistem proteksi katodik arus impresi menggunakan anode yang dihubungkan dengan sumber arus searah yang dinamakan penyearah proteksi katodik. Anode untuk sistem proteksi katodik arus impresi dapat berbentuk batangan tubular atau pita panjang dari berbagai material khusus. Material ini dapat berupa campuran besi dan silikon, grafit, campuran logam oksida, platina dan niobium serta material lainnya.
Tipe sistem proteksi katodik arus impresi yang umum untuk jalur pipa terdiri dari penyearah bertenaga arus bolak-balik dengan output arus searah maksimum antara 10-50 Ampere dan 50 Volt. Terminal positif dari keluaran arus searah tersebut dihubungkan melalui kabel ke anode-anode yang ditanam di dalam tanah. Banyak aplikasi menanam anode hingga kedalaman 60 m (200 kaki) dengan diameter lubang 25 cm (10 inci) serta ditimbun dengan material yang dapat meningkatkan performa dan umur dari anode. Sebuah kabel berkapasitas sesuai dengan arus yang timbul menghubungkan terminal negatif penyearah dengan jalur pipa. Output operasi yang dihasilkan dari penyearah diatur pada tingkat optimal oleh seorang ahli proteksi katodik setelah sebelumnya melakukan berbagai pengujian termasuk diantaranya pengukuran potensial elektrokimia.
Potensial elektrokimia diukur dengan berdasarkan pada elektrode referensi. Elektrode tembaga-tembaga (II) sulfat digunakan untuk struktur (bangunan) yang kontak dengan tanah atau air tawar. Elektrode perak klorida digunakan untuk struktur yang kontak dengan air laut.
Mobil-mobil modern menggunakan rangka dan panel galvanis berlapis seng. Baja yang tak terproteksi akan membentuk lapisan besi oksida, yang dapat menyerap udara dan air sehingga dapat menyebabkan korosi terus berlanjut di bawahnya. Akan tetapi, seng oksida yang dihasilkan di permukaan barang dengan lapisan seng tidak dapat ditembus. Selama lapisan seng dan seng oksida tidak terganggu (terkikis atau tergores), baja di bawahnya tidak akan berkarat.
Baja galvanis memiliki sifat yang dapat memperbaiki diri sendiri; goresan kecil di mana baja terekspos ke udara luar akan ditutup kembali oleh seng. Hal ini terjadi karena seng di sekitarnya akan terserap dan mengendap pada baja tersebut, mengganti apa yang sebelumnya hilang karena goresan.