Peranan dan Metode Cathodic Protection Pada Kapal

Fungsi dan Metode Cathodic Protection Pada Kapal - Sering sekali kita mendengar anoda ketika kapal berada di atas dok pada saat reparasi dan perawatan kapal. Fungsi dari anoda ini adalah sebagai perlindungan lambung kapal agar tidak cepat korosi. Air laut yang bersifat korosif akan memakan anoda ini terlebih dahulu sebelum menyerang lambung kapal. Sehingga anoda harus diganti setiap beberapa waktu untuk tetap menjaga kondisi lambung tidak mengalami korosi yang berlebihan. Disini akan dijelaskan mengenai Pengertian, peranan Cathodic Protection pada kapal serta metode Proteksi katodik yang sering digunakan untuk melindungi kapal. (www.kapaldanlogistik.com)
Lihat >>> Pengecatan Kapal (Marine Coating) dan Jenis Cacatnya

Peranan Cathodic Protection (Proteksi Katodik)

Cathodic Protection adalah metode yang digunakan untuk mencegahan struktur baja dari korosi dengan cara anoda (sacrificial Anode) atau impressed current (sumber listrik). Cathodic Protection secara umum telah diterapkan pada banyak struktur baja seperti pada tangki penyimpanan bawah tanah, bendungan, fasilitas pengolahan air, well casing, rak sampah, jembatan, tiang baja, dan kapal. Utamanya pada kapal, Cathodic Protection direkomendasikan digunakan pada tangki ballast, yang dikombinasikan dengan coating (cat pelapis). Khususnya, di bagian bawah tangki, yang jarang benar-benar kering, anoda (sacrificial Anode) dipasang sedekat mungkin dengan pelat bawah sehingga dapat mencegah atau mengurangi korosi pitting yang dimulai dari local coating defects.

Sistem cathodic protection pertama kali diaplikasikan pada sebuah kapal. Sir Humphry Davy mempelopori sistem proteksi katodik pada kapal angkatan laut pada tahun 1824. Dia menjelaskan bahwa metode untuk mencegah korosi lambung kayu berlapis tembaga kapal angkatan laut Inggris. Dia melindungi tembaga yang direndam dalam air laut dengan menempelkan sejumlah kecil besi atau seng yang bertindak sebagai anoda. Saat ini metode Davy ini masih digunakan untuk meminimalkan kerusakan korosi pada kapal baja dengan memasang anoda seng (Zn) pada kapal di seluruh dunia.

Sistem Cathodic Protection (proteksi katodik) adalah metode yang paling banyak digunakan untuk melindungi material dari korosi selain marine coating. Saat ini, banyak kapal dan anjungan lepas pantai terlindung dari korosi dengan bantuan sistem Cathodic Protection. Cathodic Protection dapat digunakan sebagai metode proteksi tunggal atau dapat digunakan bersamaan dengan sistem proteksi lainnya seperti marine coating. Kombinasi Cathodic Protection dan Marine Coating (pelapis) dapat dianggap sebagai cara pencegahan korosi yang paling efektif dari aspek praktis dan ekonomis.

Jenis Metode Cathodic Protection

Terdapat 2 metode pada proteksi katodik yaitu:

Sistem perlindungan katodik impressed current (ICCP)
Sistem perlindungan katodik anoda korban/ sacrificial anode (SACP)

1. Sistem Cathodic Protection Impressed Current (ICCP)

Sistem Impressed Current ini menghasilkan elektron dari sumber daya DC eksternal. Sistem ICCP terdiri dari penyearah (rectifier), anoda, elektroda referensi, dan unit pengontrol. Arus positif yang diperlukan maka disediakan oleh penyearah (rectifier) dan dikirim oleh anoda ke struktur yang akan dilindungi. Selama proses ini, elektroda referensi melacak tingkat perlindungan dan unit pengontrol mengatur arus yang dihasilkan. Akhirnya struktur logam menjadi bermuatan negatif, sehingga menyebabkan penurunan potensial di bawah nilai ambang tertentu.

Sistem ICCP telah umum digunakan karena memberikan perlindungan yang luar biasa terhadap korosi di semua jenis kapal dan anjungan lepas pantai, jaringan pipa, pelabuhan, tiang baja, dan lain-lain. Terlepas dari semua manfaat sistem ICCP, sistem ICCP memiliki kelemahan sebagai berikut :

Dibutuhkan pekerja terampil
Catu daya terus menerus harus dipertahankan
Arus harus selalu terhubung ke arah yang benar
Jika anoda permanen digunakan, maka pelindung arus diperlukan

2. Sistem Cathodic Protection Anoda Korban/ Sacrificial Anode (SACP)

Konsep dasar dari sistem SACP adalah adanya perbedaan potensial antara baja yang akan dilindungi dengan logam kedua di lingkungan yang sama menyebabkan tegangan. Jika tidak ada anoda yang dipasang pada lambung kapal, maka seiring waktu baja akan mulai berinteraksi dengan elektrolit dan oksigen yang terlarut dalam air laut. Akhirnya baja akan mengalami korosi untuk kembali ke bijih yang terjadi secara alami (seperti oksida besi), sehingga Anoda korban digunakan untuk mencegah lambung dari korosi ini. Selama pemasangan, anoda dijepit atau dilas ke permukaan baja lambung untuk memastikan kontak antara dua jenis logam ini. Kedua logam akan memiliki potensi elektrokimia yang berbeda, yang berarti sel galvanik dihasilkan antara dua logam karena perbedaan tegangan. Dalam sel ini, baja lambung bertindak sebagai katoda, dan logam lainnya bertindak sebagai anoda korban. Reaksi redoks kemudian dapat terjadi antara dua logam dengan transfer elektron yang terjadi dari anoda ke katoda (ditentukan oleh perbedaan potensial elektrokimia).

Katoda mengalami reduksi, menjadi lebih bermuatan negatif karena sumbangan elektron dari anoda dan anoda mengalami oksidasi, dengan ion logam bermuatan positif (kation) terbentuk di permukaannya. Kation-kation ini akan mengalami reaksi dengan oksigen terlarut dalam air laut, yang mengarah pada pembentukan oksida logam (korosi) di permukaan anoda. Perbedaan potensial elektrokimia yang menguntungkan antara anoda korban dan lambung kapal menghindari korosi yang terjadi pada permukaan lambung itu sendiri - sebaliknya, hanya anoda yang terpasang yang mengalami korosi (Sehingga diberi istilah "anoda korban")

Anoda ini umumnya terbuat dari paduan aluminium, seng atau magnesium, yang bersifat anodik terhadap bahan baja. Menentukan jenis anoda merupakan pertimbangan penting. Pemilihan anoda tergantung pada faktor ekonomi dan perhitungan teknik. Direkomendasikan 15% - 20% anoda korban harus dipasang di area buritan dan kemudi kapal. Cara pemasangan anoda pada kapal dapat dilakukan dengan cara di las (welded) atau dengan cara di baut (Bolted).

Secara umum terdapat 2 aspek yang dilihat untuk penggunaan cathodic protection pada kapal yaitu:

Lokasi dipasangnya anoda (biasanya di bagian belakang kapal dan rudder lebih cepat habis kemakan)
Kondisi perairan dari pelayaran kapal (berbeda antara kapal yang sering beroperasi di laut dan di sungai)

Perbandingan Cathodic Protection: Impressed Current VS Anoda Korban

Sangat penting untuk memutuskan sistem Cathodic Protection mana yang paling efisien untuk kapal. Keputusan tergantung pada beberapa faktor. Faktor yang paling signifikan adalah jenis struktur, dan keamanan yang berkaitan dengan lingkungan dan kargo. Sistem arus yang terkesan umumnya digunakan untuk area eksternal dari struktur geometris sederhana karena sistem ICCP yang rumit lebih mahal daripada sistem SACP sederhana bahkan dalam jangka waktu yang lama. Namun, ini tidak menimbulkan masalah bagi lambung kapal karena memiliki permukaan bidang yang besar. Berikut ini adalah beberapa hal yang menjelaskan keuntungan terbesar dari kedua metode Cathodic Protection:

Keuntungan Metode Cathodic Protection Impressed Current (ICCP):

Permukaan halus, tanpa hambatan ekstra
Fleksibilitas
Ringan untuk kapal perpindahan besar
Waktu umur panjang
Tidak ada persyaratan pengelasan
Sepenuhnya otomatis

Keuntungan Metode Cathodic Protection Anoda Korban/ Sacrificial Anode (SACP):

Instalasi sederhana
Bebas perawatan di antara dok kering
Ketersediaan di seluruh dunia
Biaya rendah untuk operasi jangka pendek

Sistem SACP sangat sesuai untuk penggunaan internal dan struktur kapal yang kompleks karena perlindungan dapat diterapkan pada seluruh struktur dengan mendistribusikan anoda kecil. Oleh karena itu, tangki di dalam kapal sering kali dilindungi dengan menggunakan anoda korban. Dalam memakai metode anoda korban maka harus memilih paduan logam mana yang akan digunakan. Beberapa anoda korban yang sering digunakan adalah anoda seng (Zn) atau aluminium (Al). Magnesium tidak digunakan dalam air laut karena melepaskan sejumlah besar gas hidrogen akibat proses korosi yang terjadi (Magnesium efektif untuk penggunaan di air tawar).

Untuk kapal yang memiliki umur lebih tua dengan sisa lifetime kapal yang singkat, maka pemasangan sistem Impressed Current (ICCP) tidak efisien lagi. Memasang sistem Cathodic Protection Anoda Korban (SACP) lebih disukai untuk kapal-kapal ini karena akan menghindari biaya awal yang tinggi untuk memasang sistem ICCP. Metode Anoda Korban (SACP) lebih digunakan untuk waktu jangka pendek karena biayanya yang rendah.

Biaya awal sedikit lebih tinggi untuk ICCP, sedangkan biaya setelah 15 tahun adalah 7 sampai 8 kali lebih tinggi untuk SACP. Perbandingan metode cathodic protection dapat dilihat dibawah ini.

Cathodic Protection sangat dibutuhkan di kapal karena operasinya di lingkungan laut yang dapat menyebabkan korosif pada material kapal. Peranan Cathodic Protection ini mampu menurunkan laju korosi yang dihasilkan dengan memperlambat tingkat korosi yang bekerja pada lambung kapal. Terdapat 2 metode yang biasa digunakan pada kapal yaitu Immersed Current dan Sacrifical Anode (anoda korban). Kedua cara ini dinilai mampu menurunkan tingkat korosi dibandingkan tanpa menggunakan sistem proteksi katodik.

Ilmu Kapal dan Logistik