BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Bersamaan dengan peningkatan kegiatan ekonomi, maka meningkat

pula mobilitas manusia, barang dan jasa. Semua ini akan membutuhkan

tingkat pelayanan transportasi yang luar biasa berupa kebutuhan akan

prasarana dan sarana transportasi yang memadai baik di daerah perkotaan

maupun di pedesaan.

Salah satu sarana transportasi yang sering digunakan masyarakat adalah

jembatan. Jembatan di Indonesia saat ini banyak yang menggunakan rangka

baja dengan pondasi tiang pancang pipa baja. Jembatan-jembatan tersebut

berada di lingkungan tropis dengan curah hujan, kelembapan dan intensitas

sinar matahari yang tinggi. Beberapa jembatan yang berada pada lingkungan

tersebut telah menunjukkan adanya kerusakan yang dipengaruhi oleh

terjadinya korosi pada Tiang Pipa Baja Jembatan

Tiang Pipa Baja Jembatan umumnya sering berada pada lokasi air,

tanah basah, dan lumpur. Hal ini menyebabkan terjadinya korosi yang dapat

menurunkan kekuatan dan keutuhan struktur tersebut.

Kerusakan jembatan akibat korosi ini mengarah pada keruntuhan

jembatan yang merupakan sangat membahayakan pengguna jalan. Selain itu

menyebabkan kerugian besar akibat biaya perbaikan jembatan. Karena itu,

perlu dilakukan tindakan cepat sedini mungkin agar Tiang Pipa Baja

Jembatan tidak mudah terkorosi. Salah satunya dengan metode proteksi

katodik anoda korban.

Berdasarkan uraian di atas, sehingga makalah ini akan membahas

tentang penerapan metode proteksi katodik anoda korban pada tiang pipa baja

jembatan. Makalah ini akan membahas hal-hal mengenai prinsip dasar

proteksi katodik anoda korban untuk penanggulangan korosi tiang pancang

pipa baja jembatan

1

B. Tujuan

Tujuan penyusunan makalah ini adalah:

1. memahami salah satu contoh penanggulangan korosi pada kehidupan

sehari-hari

2. memahami prinsip-prinsip dasar proteksi katodik anoda tumbal pada

tiang pipa baja jembatan

C. Manfaat

1. Penulis dapat memahami salah satu contoh penanggulangan korosi pada

kehidupan sehari-hari

2. Penulis dapat memahami prinsip-prinsip proteksi katodik anoda tumbal

pada tiang pipa baja jembatan

D. Batasan Masalah

Mengingat betapa luas dan kompleknya permasalahan pada

penanggulangan korosi pada tiang pipa jembatan dengan metode proteksi

katodik anoda korban, maka batasan penyusunan makalah ini hanya

membahas tentang prinsip-prinsip dasar proteksi katodik anoda tumbal dan

perencanaannya pada tiang pipa baja jembatan.

E. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penulisan makalah

ini yaitu metode browsing dimana dibutuhkan beberapa website dan blog

sebagai referensi.

2

BAB II

DASAR TEORI

A. Pengertian Korosi

Korosi didefinisikan sebagai proses kerusakan material, terutama

logam, karena berinteraksi dengan lingkungan. Dalam pembicaraan sehari-

hari dikenal istilah karat atau pengkaratan, yang tidak lain adalah proses

korosi dari besi atau baja. Seperti kita ketahui logam telah kita peroleh dari

alam dengan menghabiskan sejumlah energi. Oleh karena itu logam berada

dalam kedudukan energi tinggi, bersifat temporer, dan akan kembali ke

lingkungan alam sebagai mineral yang energinya lebih rendah. Proses

kembalinya logam ke alam inilah yang kita kenal sebagai proses korosi. Jadi

korosi adalah proses alam yang tak dapat dicegah, tetapi dengan teknologi

anti korosi kita dapat mengendalikan Sehingga kerugian-kerugian yang

timbul akibat korosi dapat kita kurangi.

Banyak teori korosi logam telah dikemukakan oleh para ahli, tetapi

rupanya teori elektrokimia telah diterima, karena teori ini telah dapat

menerangkan peristiwaperistiwa korosi dan dapat digunakan sebagai landasan

teknik penanggulangan korosi.

Gambar 2.1. Sel korosi

3

B. Mekanisme Korosi

Korosi dapat dikatakan sebagai suatu peristiwa elektrokimia antara

logam dengan lingkungannya, dengan beberapa komponen sebagai syarat

terjadinya, yaitu:

1. Anoda

Anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari

atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan.

Ion-ion ini mungkin tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk

hasil korosi yang tidak larut. Reaksi pada anoda dapat dituliskan dengan

persamaan :

Dengan z adalah valensi logam dan umumnya z = 1, 2, atau 3

2. Katoda

Katoda merupakan tempat terjadi reaksi reduksi dimana ion positif

berkumpul. Katoda biasanya tidak mengalami korosi, walaupun mungkin

menderita kerusakan dalam kondisi-kondisi tertentu.

Reaksi yang terjadi pada katoda berupa reaksi reduksi. Reaksi pada

katoda tergantung pada pH larutan yang bersangkutan, seperti :

3. Media elektrolit

Elektrolit adalah larutan yang mempunyai sifat menghantarkan listrik.

Elektrolit dapat berupa larutan asam, basa dan larutan garam. Larutan

elektrolit mempunyai peranan penting dalam korosi logam karena larutan

ini dapat menjadikan kontak listrik antara anoda dan katoda

4. Anoda dan Katoda harus Terhubung secara Elektris

Antara anoda dan katoda harus ada hubungan listrik agar arus dalam sel

korosi dapat mengalir. Hubungan secara fisik tidak diperlukan jika anoda

dan katoda merupakan bagian dari logam yang sama.

4

C. Proteksi Katodik Dan Anodik

Proteksi katodik adalah jenis perlindungan korosi dengan

menghubungkan logam yang mempunyai potensial lebih tinggi ke struktur

logam sehingga tercipta suatu sel elektrokimia dengan logam berpotensial

rendah bersifat katodikdan terproteksi. Proteksi katodik dibagi dua metode :

1. Arus Tanding (Impressed Current)

Proteksi katodik dengan sistem arus tanding dilakukan dengan alat

sumber arus dari luar, anoda yang digunakan umumnya tidak habis,

umumnya digunakan saat kebutuhan arus tinggi dan lingkungan

resistivitas tinggi

Gambar 2.2. Proteksi Katodik Sistem Arus Tanding (Impressed Current)

2. Anoda Tumbal (Sacrificial Anode)

Proteksi katodik dilakukan dengan menghubungkan anoda tumbal

ke struktur, prinsipnya untuk membuat suatu sel galvanik dengan

mewakilkan anoda sebagai material kurang mulia yang akan habis saat

interaksi galvanik

Gambar 2.3. Proteksi Katodik dengan Anoda Tumbal

5

BAB III

PEMBAHASAN

A. Gambaran Umum

Korosi tiang pancang pipa baja adalah menurunnya mutu tiang

pancang pipa baja akibat bereaksi dengan lingkungan secara elektrokimia.

Korosi akan terjadi apabila terdapat anoda, katoda, elektrolit, dan hubungan

listrik antara anoda dan katoda. Anoda dan katoda terjadi apabila terdapat dua

logam yang memiliki potensial listrik yang berbeda. Pada tiang pancang pipa

baja, anoda dan katoda dapat terbentuk akibat mutu baja yang tidak seragam

atau lingkungan yang menyebabkan terjadinya perbedaan potensial listrik

pada bagian-bagian tiang pancang pipa baja. Apabila pada anoda dan katoda

ini terdapat hubungan listrik (kontak satu sama lain) dan keduanya berada

pada lingkungan air atau tanah yang bersifat elektrolit dan memiliki tahanan

jenis yang rendah, maka akan terjadi proses korosi dimana bagian baja yang

berfungsi sebagai anoda akan rusak dan membentuk karat. Dengan demikian,

maka tebal baja pada tiang pancang pipa baja tersebut akan terus menerus

berkurang sejalan dengan laju korosinya.

Proteksi katodik adalah suatu teknik penanggulangan korosi

komponen baja jembatan, khususnya pada bagian tiang pancang pipa baja

yang berada dalam lingkungan air dan atau tanah karena pada bagian tersebut

relatif sulit dilakukan teknik penanggulangan korosi dengan teknik yang lebih

murah yaitu pengecatan. Pada prinsipnya, korosi terjadi karena adanya aliran

elektron dari bagian tiang pancang pipa baja (anoda) yang diikuti dengan

perubahan logam menjadi ion logam (karat) ke bagian tiang pancang pipa

baja lain yang karena kualitas baja atau kondisi lingkungannya menjadi

katoda. Pada proteksi katodik, terjadinya kerusakan baja akibat aliran elektron

dari anoda ke katoda ditanggulangi dengan memberikan pasokan elektron

secukupnya pada seluruh struktur baja yang dilindungi atau dengan kata lain

menjadikan seluruh struktur baja tersebut menjadi katoda yang kaya akan

6

elektron. Dilihat dari cara memasok elektron, proteksi katodik terbagi dalam

dua cara, yaitu:

1. Metoda arus terpasang (impressed current) yaitu pasokan elektron

dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan

katoda pada suatu sumber listrik. Metoda ini menggunakan sumber arus

searah dari luar, misalnya Transformer Rectifier, DC Generator, dan lain-

lain. Rangkaian dari sistem ini dapat dilihat pada Gambar 1. sebagai

berikut:

Gambar 3.1. Proteksi Katodik Arus Terpasang

Arus listrik pada sistem ini dialirkan ke permukaan logam yang

diproteksi melalui anoda pembantu, misalnya Anoda Graphite, Baja,

Platina, dan Besi Tuang. Keuntungan besar dari metoda arus terpasang

adalah bahwa sistem ini dapat menggunakan anoda inert atau anoda yang

tahan karat seperti platina dan karbon. Metode ini tidak disampaikan lebih

terperinci pada makalah ini.

2. Metoda anoda korban (sucricifial anoda) yaitu pasokan elektron

dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan

logam lain sebagai anoda korban yang memiliki potensial lebih rendah.

Pada cara ini terjadi aliran elektron dari logam dengan potensial yang

lebih rendah ke tiang pancang pipa baja yang potensialnya lebih tinggi.

7

Dengan demikian maka tiang pancang pipa baja akan terlindung dari

korosi namun sebagai konsekwensinya logam anoda dalam waktu tertentu

akan rusak/habis dan selanjutnya dapat diganti atau diperbaharui.

Mengganti anoda lebih ringan secara teknik maupun ekonomis dibanding

mengganti tiang pancang pipa baja. Gambar 3.2 menunjukkan rangkaian

dari proses sistem ini.

Gambar 3.2. Proteksi Katodik Anoda Korban

Proteksi katodik dengan anoda korban inilah yang akan dipakai dan

dibahas pada makalah ini untuk menanggulangi korosi pada tiang pancang

pipa jembatan.

B. Bahan Dan Sifat Anoda Korban

Anoda korban harus terbuat dari logam yang mempunyai potensial

listrik lebih rendah dari logam yang diproteksi (Lihat Tabel 1). Logam yang

diproteksi dalam hal ini adalah tiang pancang pipa baja jembatan. Dengan

demikian maka akan terjadi aliran elektron (supley elektron) dari anoda ke

katoda yang berlangsung secara terus menerus sampai logam anoda yang

dikorbankan habis.

8

Tabel 3.1. Deret Nernst

Anoda yang digunakan pada proteksi katodik tiang pancang pipa baja

jembatan dengan metoda anoda korban biasanya digunakan logam paduan

dari Magnesium, Seng, dan Alumunium sebagaimana tampak pada Tabel 2

berikut.

Tabel 3.2. Bahan-Bahan Dan Sifat Anoda Korban

9

Di samping sifat anoda, faktor-faktor lain yang juga mempengaruhi

proses proteksi katodik yaitu :

1. Luas permukaan TPPB yang akan diproteksi. Makin luas permukaan

makin banyak anoda yang digunakan;

2. Beda potensial listrik antara anoda dan katoda. Makin besar perbedaan

makin besar arus proteksi dari anoda ke katoda;

3. Logam dan ukuran anoda. Makin kecil tahanan anoda berarti makin

sedikit penggunaan logam anoda. Makin kecil ukuran logam anoda makin

besar tahanan anoda, berarti makin banyak penggunaan logam anoda.

Bahan anoda korban yang umum untuk baja dalam air laut adalah

Seng. Humphrey Davy dalam tahun 1824 melaporkan keberhasilan

penggunaan anoda Seng untuk melindungi pelapis tembaga pada kapal

perang. Seng digunakan untuk proteksi katodik di air laut dan air tawar, Seng

khususnya sangat sesuai untuk proteksi katodik di kapal-kapal yang bergerak

antara air laut dan air sungai (muara sungai). Anoda Seng yang digunakan

untuk melindungi bantalan-bantalan tangki, pengubah panas, dan banyak

komponen-komponen mekanis pada kapal, pembangkit listrik pantai, dan

struktur-struktur di pantai. Anoda Magnesium adalah anoda korban yang

biasa dispesifikasikan untuk penggunaan ditanam di dalam tanah. Khusus

anoda Magnesium di Amerika Serikat tersedia dengan kemasan terbungkus

lempung bentonit di dalam kantong kain. Bungkus ini menjamin bahwa

anoda akan bersifat konduktif lingkungan dan mudah terkorosi. Beberapa

anoda Magnesium telah digunakan untuk struktur lepas pantai. Alumunium

juga digunakan pada struktur lepas pantai di mana beratnya yang ringan dan

menguntungkan, Alumunium tidak pasif di dalam air garam bila ada

tambahan logam paduan tertentu seperti Titanium, Antimon, dan Merkuri.

10

C. Perencanaan Proteksi Katodik Anoda Korban

Perencanaan proteksi katodik anoda korban meliputi beberapa tahap

kegiatan yaitu:

1. Pengukuran luas tiang pancang pipa baja yang terdiri dari luas dalam air

dan luas dalam tanah;

2. Pengukuran potensial tiang pancang baja;

3. Pengukuran tahanan jenis air dan tanah tempat tiang pancang dipasang;

4. Identifikasi karakteristik dan jenis anoda

5. Perhitungan tahanan anoda dalam air dan dalam tanah;

6. Perhitungan arus yang dihasilkan anoda dalam air dan dalam tanah;

7. Perhitungan umur proteksi dalam air dan dalam tanah;

8. Pengukuran rapat arus dan perhitungan arus proteksi yang diperoleh dari

pengukuran luas permukaan luar pipa baja dalam air dan dalam tanah

dikalikan dengan rapat arus dalam air dan dalam tanah;

9. Penghitungan kebutuhan minimum anoda diperoleh dari arus proteksi

dibagi dengan arus yang dihasilkan anoda.

Gambar 3.1. Posisi Anoda Korban 1 meter di bawah Muka Air Terendam

11

BAB IV

PENUTUP

A. Kesimpulan

Salah satu cara penangulangan korosi pada Tiang Pancang Pipa Baja

jembatan, khususnya untuk bagian yang berada di lingkungan air dan atau

tanah, adalah dengan Proteksi Katodik Anoda Korban. Cara ini dilakukan

karena cara lain yang umum dilakukan pada penanggulangan korosi, yaitu

dengan cara pengecatan, relatif sulit dilakukan di dalam media air dan atau

tanah. Proteksi katodik anoda korban adalah suatu teknik penanggulangan

korosi dengan cara menghubungkan logam yang akan diproteksi dengan

logam lain yang dikorbankan (anoda Seng, Magnesium, dan Alumunium)

dalam media elektrolit sehingga membentuk suatu sel listrik. Logam yang

dijadikan sebagai anoda korban harus mempunyai potensial listrik lebih

negatif dari logam yang diproteksi. Pada sel ini, katoda tidak akan terkorosi

karena memiliki cukup elektron sedangkan anoda akan terkorosi hangga habis

sesuai umur rencana dan harus diganti dengan anoda baru.

B. Saran

Makalah ini disusun untuk melengkapi salah satu tugas mata kuliah

korosi pada semester VII Program Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP

UNS. Penulis menyadari keterbatasan materi yang penulis kuasai, sehingga

penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Kritik dan saran

semoga menjadi pembelajaran bagi penyusun untuk pembuatan makalah

lainnya ataupun dalam mendalami ilmu korosi.

12