modul 6 dcvg

8/10/2019 Modul 6 Dcvg

1/17

IV-1

Jobsheet Prakti kum D ir ect Curr ent Voltage Gradient

Tujuan Pembelajaran Umum

Mahasiswa mengetahui cara pendeteksian kerusakan coating pada pipa menggunakan

metode DCVG

Tujuan Pembelajaran Khusus

1.Mahasiswa melakukan pengukuran besar kerusakan coating pada pipa

MODUL VI

DIRECT CURRENT VOLTAGE GRADI ENT (DCVG)


2/17

VI-2Jobsheet Prakti kum D ir ect Curr ent Vol tage Gradient (DCVG)

BAB I

PENDAHULUAN

Sistemperpipaan merupakan salah satu hal yang sangatpenting dalam dunia

perindustrian. Pemasangan intalasi perpipaan banyak sekali digunakan didunia

perindustrian. Salah satunya digunakan di dunia perindustrian minyak dan gas di

Indonesia. Proyekpipanisasi gas dibangun untuk mengatasi kekuranganpasokan gas

bumi dalam negeri yaitu dengan mengangkut gas dari pusat cadangan gas yang

tersebar di luar pulau jawa ke pusat pengguna gas di sektor pembangkit listrik,

industri,rumahtanggadan transportasi. Pipanisasi mulai diterapkan oleh

PerusahaanGasNegara(PGN)dalambentukproyekPipanisasiGasTerpadu Indonesia

dan merupakanbagian dari proses distribusi gas yang digunakan sebagai pasokan

energi pada beberapa pembangkit listrik maupun rumah tangga.

Pipanisasi yang dilakukan mengacu berdasarkan peraturan dari Keputusan

Menteri Pertambangan dan Energi tentang standar perpipaan ditanam di dalam

tanah, pasal 7 ayat 1, 2 dan 3 :

1. Penggelaran Pipa Penyalur baik di darat maupun di laut dapat dilakukandengancaraditanam ataudiletakkan di permukaan tanah.

2. Pipa Transmisi Gas dan Pipa Induk yang digelar di daratan wajib ditanam,dengan kedalamanminimum 1(satu) meter dari permukaan tanah.

3. Desain, konstruksi dan klasifikasi lokasi penggelaran wajib memenuhi

Standar Pertambangan Migas (SPM) yang ditetapkan oleh Menteri.

Karena medan yang dilalui saluran pipa sangat beragam, yakni mulai daridalamlaut, dataran rendah, lembah dan di dalam tanah maka dalam pengoperasiannya

akanbanyakditemukanberbagaimacampersoalan, salahsatunya menggunakan metode

DCVG.


3/17


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Pengertian KorosiSetiap material di bumi ini terutama logam memiliki karakteristik dan sifat

yang berbeda-beda. Hal ini dapat dilihat dari nilai potensial yang dimiliki setiap

logam. Nilai potensial dari setiap logam sangat berpengaruh terhadap kondisi

logam tersebut. Ketika dua buah logam yang memiliki potensial yang berbeda

kemudian digabungkan, maka akan menimbulkan aliran listrik dimana listrik akan

mengalir dari logam yang memiliki potensial lebih negatif ke potensial yang lebih

positif. Korosi akan terjadi pada suatu kondisi dimana muatan positif (kation)

meninggalkan permukaan suatu logam (Bushman, 2000).

Korosi dapat merusak permukaan logam, juga dapat mengurangi fungsi dari

suatu logam. Korosi terjadi karena adanya degradasi atau penurunan mutu suatu

logam akibat reaksi elektrokimia antara logam dengan lingkungannya. Lingkungan

yang dapat menyebabkan korosi yaitu lingkungan yang lembap (mengandung uap

air) dan diinduksi oleh adanya gas O2, CO2, atau H2S.

Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana logam mengalami oksidasi,

sedangkan oksigen mengalami reduksi. Korosi jauh lebih ekstensif berlangsung jika

besi kontak dengan oksigen dan air (Oxtoby, dkk, 1988). Korosi merupakan

pembebasan oksidatif yang terjadi pada suatu luas permukaan logam (Atkins

1999). Korosi pada logam dapat juga dipandang sebagai proses pengembalian

logam ke keadaan asalnya, yaitu bijih logam. Misalnya, korosi pada besi menjadi besioksida atau besi karbonat seperti pada reaksi berikut:

4Fe(s) + 3O2(g) + 2nH2O(l) 2Fe2O3.nH2O(s)

Fe(s) + CO2(g) + H2O(l) Fe2CO3(s) + H2(g)

Oleh karena korosi dapat mengubah struktur dan sifat-sifat logam maka

korosi cenderung merugikan. Logam yang terkorosi disebabkan karena logam

tersebut mudah teroksidasi. Menurut tabel potensial reduksi standar, selain logam

emas umumnya logam-logam memiliki potensial reduksi standar lebih rendah dari

oksigen. Jika setengah reaksi reduksi logam dibalikkan (reaksi oksidasi logam)

digabungkan dengan setengah reaksi reduksi gas O2 maka akan dihasilkan nilai

potensial sel, Esel positif. Jadi, hampir semua logam dapat bereaksi dengan gas

O2 secara spontan. Beberapa contoh logam yang dapat dioksidasi oleh oksigen

ditunjukkan pada persamaan reaksi berikut.

4Fe(s) + O2(g) + 2nH2O(l) 2Fe2O3.nH2O(s) Esel = 0,95 V

Zn(s) + O2(g) + 2H2O(l) Zn(OH)4(s) Esel = 0,60 V


4/17


Proses korosi logam dalam lingkungan akuatik merupakan reaksi elektrokimia

yang meliputi proses perpindahan massa dan perpindahan muatan. Bila suatu logam

dicelupkan dalam larutan elektrolit maka akan terbentuk dua lokasi yang disebut

anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi dan pada katoda terjadi reaksi

reduksi.

2.2Termodinamika Korosi BesiBerdasarkan termodinamika korosi, korosi terjadi karena

adanya kecenderungan

suatu logam kembali pada keadaan lebih stabil, dengan reaksi reduksi oksidasi.

Hasil reaksi oksidasi membebaskan energi. Kecenderungan oksidasi bermacam-

macam logam berkaitan dengan potensial elektrodanya. Kesetimbangan potensial

elektroda (Eeq) suatu logam sesuai dengan kesetimbangan oksidasi dan reduksinya

(Tonapa dkk, 2002).

Termodinamika korosi dapat dipelajari berdasarkan diagram E-pH

(diagram Pourbaix). Diagram E-pH menampilkan daerah-daerah kestabilan air,

daerah-daerah logam pada kondisi imun, terkorosi atau terpasivasi sebagai fungsi daripotensial setengah sel dan pH. Diagram ini memberikan informasi tentang reaksi

yang mungkin terjadi dan kemungkinan proteksi korosi logam. berdasarkan

harga pH dan potensial (Tonapa dkk, 2002). Gambar diagram E-pHuntuk sistem Fe-H2O dapat dilihat seperti gambar 2.1

Jika aktifitas logam semakin turun, yang ditandai dengan potensial yang

turun, maka arah gerak ke bawah sehingga terbentuk endapan Fe yang stabil,

artinya Fe akan imun atau kebal terhadap korosi. Apabila bergerak ke atas maka

aktifitas logam akan naik. Hal ini mengakibatkan terbentuknya ion Fe2+ sehingga

terjadi korosi. Diagram E-pH dapat digunakan dalam menentukan beberapa cara

proteksi korosi pada logam yaitu :

1) Pengaturan lingkungan (dengan perubahan pH)2) Membawa potensial antar muka ke daerah imun (proteksi katodik).

3) Membawa potensial antar muka ke daerah pasif (proteksi anodik).

4) Penambahan paduan logam dasar agar luas daerah pasif dapat diperbesar.

5) Penambahan pasivator.


5/17


Gambar 2.1 Diagram E-pH sistem Fe-H2O

(Sumber:www.substech.com)

2.3Metode Pengendalian KorosiKorosi tidak dapat dicegah, namun dapat dikendalikan seminimal mungkin. Ada

beberapa metode yang biasanya digunakan untuk mengendalikan korosi, diantaranya

adalah sebagai berikut:

a. Perancangan geometris alat atau benda kerja.

b. Pemilihan bahan atau material logam yang sesuai dengan lingkungan.

Pemilihan material haruslah dipertimbangkan. Jenis material yang digunakan harus

memiliki ketahanan korosi yang tinggi pada suatu media tertentu yang sesuaidengan lingkungan tempat aplikasinya

c. Metode Pelapisan (Coating) adalah suatu upaya mengendalikan korosi dengan

menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam yang akan dilindungi.

Misalnya, dengan pengecatan atau penyepuhan logam. Zat atau logam yang akan

melapisi suatu logam harus bisa membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap

karat (pasivasi) sehingga logam yang dilindungi terlindung dari korosi. Pasivasi

adalah pembentukan lapisan film permukaan dari oksida logam hasil oksidasi

yang tahan terhadap korosi sehingga dapat mencegah korosi lebih lanjut.

d.

Proteksi Katodik merupakan salah satu cara untuk mencegah terjadinya korosi

pada logam. Prinsip kerjanya adalah dengan mengubah benda kerja menjadi katoda.

Proteksi dilakukan dengan mengalirkan elektron tambahan ke dalam material.Terdapat dua jenis proteksi katodik, yaitu metode impressed current (arus

paksa) dan sacrificial anode (anoda korban).

e. Proteksi anodik yaitu dengan cara mempertebal lapisan pasif dari suatu material

dengan cara memberikan potensial ke arah anodik.

f.

Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalam suatu lingkungan korosif

dengan kadar sangat kecil (ukuran ppm) guna mengendalikan korosi. Inhibitor

korosi dapat dikelompokkan berdasarkan mekanisme pengendaliannya, yaitu
http://www.substech.com/http://www.substech.com/http://www.substech.com/http://www.substech.com/


6/17


inhibitor anodik, inhibitor katodik, inhibitor campuran, dan inhibitor

teradsorpsi.

2.3.1 Metode Pengendalian Korosi dengan Coating

Coating merupakan sistem proteksi logam terhadap korosi dengan caramemberikan lapisan di permukaan logam untuk mencegah kontak langsung atau

reaksi reduksi-oksidasi antara logam dengan lingkungan sekitar. Coating diberikan

untuk melindungi pipa dengan keadaan tanah. Tanah memiliki harga resistivitas

yang berbeda-beda, bergantung kepada keadaan geometris dan jenis tanah. Untuk

mengetahui tingkat korosifitas, digunakan alat resistivity meter. Beberapa harga

resistivitas dan tingkat korosifitas dari tanah terangkum dalam tabel 2.1

Tabel2.1Derajatkorosifitastanahberdasarkannilairesistivitasnya

Soil resistivity (ohm.cm) Degree of corrosivity

0500 Very corrosive

5001,000 Corrosive1,0002,000 Moderately corrosive

2,00010,000 Mildly corrosiveAbove 10,000 Negligible

(Sumber:peabody-controlofpipelinecorrosion2001(NACECorrosionBasics).

Pada umumnya, coating dibagi menjadi dua macam, yaitu organic coating dan

anorganic coating. Organic coating berbahan kimia biasanya menggunakan senyawa

polimer seperti HDPE (High Density Polyethylene). Sedangkan organic coating yang

umum digunakan dan murah adalah coal tar atau aspal. Anorganic coating biasanya

bekerja dengan pembentukan oksida dengan proses anodisasi dan pembentukan

senyawa anorganik di permukaan logam. Pelapisan dengan organic coatingbiasanyamenggunakan metode pengecatan. Sedangkan pelapisan anorganic coating yang

biasanya dilakukan adalah anodisasi aluminium, kromatisasi dan fosfatisasi.Syarat dari coating pada sistem perpipaan dimuat di NACE Standard RP

0169-96, diantaranya :1) Insulator elektrik yang efektif

2) Pelindung Kelembaban yang efektif

3) Aplikatif terhadap struktur

4) Memiliki sifat adesi yang kuat terhadap pipa

5) Mampu menahan defect dari kemungkinan membesar dalam jangka waktu lama

Berikut adalah sifat fisis dan teknis dariglassfibre (senyawa polimer), yang biasa

digunakan sebagai coating :


7/17


Tabel2.2Sifatfisisdanteknisdariglassfibre

(Sumber:www.cathodicprotectionnetwork)

2.4Metode Pendeteksi Kerusakan CoatingPada penerapan di lapangan, kerusakan coating dapat dideteksi dengan dua

metode yang umum digunakan, yaitu metode Direct Current Voltage Gradient

(DCVG) dan Close Interrupted Potential Survey (CIPS).

Metode DCVG ditemukan oleh seorang insinyur telekomunikasi yangberasal dari Australia, bernama John Mulvany pada awal 1980 (Wikipedia,

2013). Dikembangkan bersama dengan Dr. John Leeds, seorang ahli korosi dari

Inggris. Metode DCVG biasanya hanya dikenal di kalangan profesional di bidang

korosi. Dasar metode DCVG diatur dalam NACE International Test method TM-

0109-2009. Referensi dari kalangan inspeksi perpipaan diatur dalam API 571 danAPI RP 574 (Wikipedia, 2013).

Metode kerja dari DCVG dan CIPS adalah dengan memastikan sistemperpipaan telah diproteksi dengan arus paksa (ICCP). Adanya kerusakan coating akan

menyebabkan terjadinya peningkatan arus dalam jumlah yang besar di sekitar

kerusakan coating. Ilustrasi dari kerusakan coating dapat dilihat pada gambar 2.4

dan 2.5.

Gambar2.5Ilustrasiarusmasukkedaerahcoatingyangrusak

(Sumber:www.cathodicprotectionnetwork.com)


8/17


Gambar2.6Ilustrasijeniskerusakancoating

(Sumber:PMLDCVGManualSheet)

Metode DCVG merupakan pengembangan dari metode CIPS. Dengan

menggunakan metode DCVG, tidak hanya posisi kerusakan dari coating yang dapat

diketahui, akan tetapi besar kerusakan atau derajat kerusakan coating. Apabila ada

kerusakan coating maka akan berdampak pada aliran arus listrik yang mengalir dari

tanah sekitar dan masuk menuju pipa. Aliran listrik ini akan menyebabkan adanya

gradient tegangan yang terjadi di tanah, yang dapat diukur dengan menggunakan

voltmeter. Dengan mengamati arah dari gradien arus listrik tersebut, maka lokasi

coating yang rusak dapat diidentifikasi. Dengan memasukkan data dari arah gradien

tegangan yang terukur di sekitar lokasi coating yang rusak, maka jenis dan

karakteristk kerusakan coating dapat diketahui.

2.5Metode Direct Curr ent Voltage GradientSurvey DCVG dan CIPS dapat dilakukan dengan menggunakan interrupter

pengaturan on/off dalam interval waktu tertentu. Tujuan dari penggunaan interrupter

adalah untuk membedakan adanya arus yang liar yang mengganggu pengukuran

dengan arus prokteksi. Dengan mengetahui frekuensi dari interrupter, maka arus

proteksi struktur perpipaan dapat diketahui dengan pasti. on/off dari arus rectifier

diatur siklusnya melalui current interruptor. Dengan begitu, potensial soil to soil

atau tanah ke tanah bisa diukur pada saat siklus on dan juga pada saat siklus off.

Apabila telah dilakukan pengukuran CIPS, maka pengukuran DCVG tidak perlu

menggunakan interrupter. Istilah potensial DCVG diartikan sebagai perbedaan/selisih

antara potensial soil to soil di sekitar lokasi coating yang rusak.

Beberapa peralatan yang digunakan untuk survey DCVG adalah sebagai

berikut:

a. Current Interrupter

b.

DC Power Supply (12 V, 1 Ampere)

c. Data Probe (dua buah elektroda Cu/CuSO4)

d.

Perlengkapan Safety untuk Personil yang berupa Helmet, SafetyBoot, Goggles,


9/17


dan Gloves

e. Data Loggerberupa Voltmeter (akurasi 1mV).

Dalam survey DCVG, dikenal dua teknik yang digunakan untuk menentukan

posisi kerusakan coating, yaitu teknik tegak lurus dan teknik parallel

sesuai dengan gambar 2.7 dan 2.8. Yang membedakan dari teknik ini adalahpergerakan dari Data Probe berupa Elektroda Standar Cu/CuSO4 (Copper

Sulphate Electrode atau CSE).

Pada teknik tegak lurus, pergerakan CSE dilakukan dalam kondisi dimanaposisi dari kedua elektroda tersebut tegak lurus terhadap centerline dari struktur pipa.

Jarak antar elektroda umumnya antara 50 cm sampai 1 meter, dengan salah satu

elektroda berada tepat di garis pusat dari pipa. Data logging umumnya dilakukan

setiap interval satu sampai dua meter.

Pada teknik DCVG ini sebelum memasuki daerah coating defect yang

ditunjukkan dengan daerah di luar lingkaran merah, beda potensial yang terbaca pada

voltmeter dari data logger akan menunjukkan angka nol. Semakin mendekati coating

defect maka beda potensial akan semakin naik dan mencapai nilai maksimumtepat pada bagian dari pipa yang mengalami coating defect. Dan sebaliknya

apabila pergerakan menjauhi lokasi yang mengalami coating defect, beda potensial

yang terbaca akan turun kembali. Profil dari survey DCVG dengan teknik tegak lurus

apabila menemui suatu lokasi yang mengalami coating defect dapat dilihat di gambar

2.7 (b).


10/17


Gambar2.7:(a)PosisiPenempatanElektroda (b)ProfilDCVGTegakLurus(sumber:EUS,ManualDCVG)

Pada survey DCVG dengan teknik Paralel, posisi dari kedua elektroda

standard Cu/CuSO4 segaris dengan centre line dari pipa. Sehingga pergerakan dari

data probe segaris antar probe yang satu dengan yang lain. Pada metode ini, lokasi

dari coating defect ditunjukkan dengan adanya simpangan dari nilai beda potensial,

dimana:

a) Pada saat pergerakan data probe mendekati area yang mengalami coating defect,

nilai beda potensial akan meningkat dan bernilai positif.

b) Pada saat data probe berada tepat di atas lokasi pipa yang mengalamicoating

defect, beda potensial yang terbaca di voltmeter adalah nol.

c)

Pada saat data probe menjauhi area yang mengalami coating defect, nilai beda

potensial bernilai negatif.Setelah dapat menentukan posisi dari kerusakan coating, maka dapat

dilakukan pengukuran tingkat kerusakan dari coating tersebut. Persen kerusakan dari

coating menggunakan variabel total potensial dalam satuan mV. Total potensial

merupakan perbedaan antara potensial maksimum pada lokasi coating defect dan

potensial tanah yang semakin meningkat akibat kontribusi sistem Proteksi Katodik

terhadap aliran arus ke coating defect.

Untuk menentukan Total mV, terlebih dahulu harus diketahui posisi yang pastidari coating defect, contoh: lokasi dimana bacaan potensial DCVG mencapai

maksimum yang diketahui dari survey DCVG sebelumnya.. Kemudian dilakukan

pengukuran potensial DCVG dengan menggerakan data probe segaris dengan arah

tegak lurus dari arah pipa.


11/17


12/17


13/17


Gambar2.10VisualisasiKerusakanCoatingberdasarkanVoltageGradient(Sumber:DokumenPresentasiIndocorr)

Nilai dari IR drop dari persamaan tersebut di atas, diambil dari pengukuran IR

drop pada 2 test point terdekat dari lokasi coating defect (lokasi coating defectberadadi antara 2 test point). Nilai IR drop pada masing masing test point merupakan

selisih dari potensial pipa terhadap tanah pada saat CP on dan potensial pipa

terhadap tanah pada saat CP off. Apabila hasil pengukuran selisih potensial on/off di

kedua test point sama, maka nilai itulah yang digunakan sebagai nilai IR drop.

Tetapi apabila dari hasil pengukuran didapatkan nilai selisih potensial yang berbeda

diantara kedua test point tersebut, maka nilai selisih potensialnya bisa ditentukan

dengan cara ekstrapolasi dari jarak antara test point dengan lokasi coating defect.

Ukuran dari coating defect diekspresikan dalam hubungan IR potensial drop

dalam tanah dengan adanya aliran proteksi katodik dari arus paksa.

Besaran coating defect diekspresikan dalam % IR dengan formula sebagaiberikut:


14/17


Gambar2.11GrafikKarakteristikKerusakanCoating

(Sumber:DokumenIndocorr,2013)

Keterangan :

V1 = Potensial terukur pada test box pertama (mV)

V2 = Potensial terukur pada test box kedua (mV)

X = Jarak test box atau panjang pipa dari test box pertama (m)

dX = Letak atau posisi kebocoran pipa (m)

Dari hasil perhitungan % IR, maka dapat diketahui seberapa besar

kerusakan coating. Untuk menentukan tingkat kerusakan coating dapat didasarkansesuai table 2.3 berikut:

Tabel 2.3 Tingkat Kerusakan Coatingberdasarkan % IR

Klasifikasi Kerusakan % IR

Ringan 0-15

Sedang 15-35

Berat 35-70

Parah 70-100

(Sumber : Dokumen Presentasi Indocor, 2013


15/17


BAB III

METODOLOGI

3.1 AlatPeralatan-peralatan yang digunakan dalam praktikum ini, yaitu :

1) Simulator Perpipaan

2)

Pengukur DCVG

3) Elektroda Standar Cu/CuSO4 (1 pasang)

4)

Voltmeter Digital

5) Transformator

6) Recifer

7)

Kabel

8)

Peralatansafetyuntuk personil (Helmet, Safety Boot, Googledan Gloves)

3.2Prosedur Percobaan

3.2.1 Mengoperasikan Proteksi Arus Paksa

1) Menghubungkan Transformatordengan sumber arus AC 220V

2)

MenghubungkanRectifierdengan Transformator.

3) Mengatur Set Potensial Proteksi di Angka 4.5V

4) MenyalakanMain Switcherke Posisi 1

3.2.2 Pemasangan Alat Ukur DCVG

1)

Siapkan dua buah halfcell dan satu buah multimeter.2) Sambungkan kabel dari masing-masing halfcell kepada multimeter.

3.2.3 Mencari Nilai Overline (OL/RE) dan Tititk Kerusakan CoatingPipa

1)

Telusuri daerah yang diduga terdapat kerusakan coatingpada pipa dengan

melihat data pengukuran CIPS.

2) Tancapkan kedua buah halfcell diantara pipa sampai menemukan nilai 0

mV di multimeter.

3) Titik kerusakan coatingpipa terdapat ditengah jarak halfcell.

3.2.4 Mencari Nilai Remote Ear th

1)

Tancapkan satu halfcellpada titik kerusakan pipa.2) Tancapkan satu halfcell lainnya tegak lurus dengan pipa.

3) Catat nilai yang terbaca oleh multimeter sampai terjadi perubahan yang

tidak signifikan.


16/17


BAB IV

LANGKAH PENGOLAHAN DATA


17/17


DAFTAR PUSTAKA

Jones, D.A. Principles And Prevention of Corrosion-2ndEdition, Prentice Hall,

Singapore,1997.

Bariyyah, Mariana, Analisa Risiko Pipa Transmisi gas Onshore Di Sumatera,

UniversitasIndonesia,Depok, 2012.

Peabody, A.W., Control of Pipeline Corrosion 2ndEdition, Houston, NACE

International, 2001.

Parker, Marshall E., Peattie, Edward G., Pipeline Corrosion and Cathodic

Protection, Gulf Professional Publishing, Burlington MA.

EngineersNAoC.NACE SP0169. Control of External Corrosion on Underground or

Submerged Metallic Piping System 2007.

Engineers NAoC. NACE SP0207. Performing Close Interval Potential Survey and

DCSurfacePotentialGradientSurveysonBuriedorSubmergedMetallic Piping

System 2007.

modul 6 dcvg

Documents