Zinc Anode Sebagai Pelindung Kapal dari Korosi Air Laut

Penulis : Eko Indra Purwanto

 

Kapal-kapal modern yang mengutamakan kekuatan fisik, daya angkut beban besar, dan kecepatan tinggi, menggunakan baja di sebagian besar konstruksi fisik dan permesinannya. Kapal-kapal besar terdiri dari kapal-kapal niaga, kapal-kapal penumpang, kapal-kapal riset dan SAR, serta kapal-kapal perang, dan kapal-kapal untuk kegunaan lainnya.

Besi yang merupakan bagian terbesar dari konstruksi kapal, mudah mengalami korosi yang disebabkan oleh air laut. Untuk menurunkan laju korosi yang tinggi, maka baja harus mendapat perlindungan yang baik. Perlindungan didapat melalui pelapisan permukaan baja menggunakan cat anti korosi, dan perlindungan bagian-bagian yang penting menggunakan logam-logam yang lebih reaktif sebagai anoda.

Proteksi katoda adalah cara pengendalian korosi suatu logam menggunakan reaksi elektrokimia, di mana reaksi oksidasi dalam sel galvanik terkonsentrasi pada anoda, yang mampu menekan laju korosi katoda dalam sel yang sama.

PerlindunganKatoda (Catode Protection / CP)

Ketika logam berbeda berada dalam kontak listrik atau fisik di dalam larutan elektrolit, korosi galvanik dapat terjadi pada logam tersebut. Proses ini mirip dengan sel DC sederhana di mana logam yang lebih reaktif bertindak sebagai anoda yang lebih mudah teroksidasi, dan logam yang kurang reaktif bertindak sebagai katoda yang dilindungi. Gaya gerak listrik (EMF) seri yang ditunjukkan pada Tabel 1 dapat digunakan untuk memprediksi logam yang akan menimbulkan korosi pada kontak dengan logam lain, berdasarkan apakah itu katoda atau anoda terhadap yang lain.

Proteksi katoda adalah cara pengendalian korosi menggunakan prinsip elektrokimia, di mana reaksi oksidasi dalam sel galvanik terkonsentrasi pada anoda dan menekan korosi dari katoda dalam sel yang sama. Gambar 1 menunjukkan sistem perlindungan katoda sederhana. Pipa baja katodik dilindungi oleh koneksi ke anoda magnesium yang ditanam di elektrolit tanah yang sama.

Perlindungan katodik pertama kali dikembangkan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1824 sebagai cara untuk mengendalikan korosi pada kapal-kapal angkatan laut Inggris. Hampir semua pipa modern dilapisi dengan lapisan pelindung organik yang dilengkapi dengan sistem proteksi katodik berukuran tertentu, untuk mencegah korosi pada lapisan pelindung. Kombinasi lapisan pelindung dan proteksi katodik digunakan pada hampir semua struktur baja karbon yang tenggelam atau tertanam, dengan pengecualian dari platform produksi minyak lepas pantai dan struktur beton bertulang.

Dasar-dasar Perlindungan Katodik

Tabel 1 menunjukkan teori potensi elektrokimia yang diperoleh logam murni dalam 1 N larutan ion mereka sendiri. Gambar 1 menunjukkan dua logam ini – besi dan seng – secara terpisah direndam dalam asam klorida. Reaksi kimia yang terjadi dalam Gambar 1 adalah:

2 H+  + 2e   =====>  H2  ,   reaksi reduksi

2 H+  +  Fe   ======>   Fe2+  +  H2  , reaksi reduksi-oksidasi

Zn  ======>   Zn2+  +  2e  , reaksi oksidasi

2 H+  + 2 e  ======>   H2   , reaksi reduksi

2 H+  +  Zn  ======>   Zn2+  +  H2  reaksi reduksi-oksidasi

Tabel 1
Deret gaya gerak listrik standar (Potensial Elektroda Standar) untuk beberapa jenis logam

Nama Logam        Potensial Elektroda Standar

Ag Ɩ Ag+                             0,80  volt
Cu Ɩ Cu2+                           0,34  volt
H2 Ɩ H+                               (referensi) 0
Fe Ɩ Fe2+                           -0,44  volt
Zn Ɩ Zn2+                                   -0,76  volt
Al Ɩ Al3+                            -1,66  volt
Mg Ɩ Mg2+                        -2,36  volt

Kedua logam (pada gambar 1) menimbulkan korosi, dan kedua reaksi korosi (oksidasi) yang seimbang dengan reaksi reduksi yang sama, yang dalam kedua kasus melibatkan pembebasan gas hidrogen dari lingkungan asam. Dua reaksi korosi adalah independen satu sama lain dan ditentukan oleh laju korosi asam klorida pada dua logam yang bersangkutan.

Jika dua logam direndam dalam asam yang sama dan terhubung secara elektrik (Gambar 2), maka reaksi untuk zinc akan menjadi:

Zn ———> Zn2+ + 2e               Oksidasi
2H+ + 2e ———–>  H2               Reduksi

Pada gambar 2, terlihat bahwa hampir semua reaksi oksidasi (korosi seng) terkonsentrasi di elektroda seng (anoda), dan hampir semua reaksi reduksi (pembebasan hidrogen) terkonsentrasi pada elektroda besi (katoda). Oksidasi yang terjadi pada anoda seng di gambar 2 terjadi dalam laju yang jauh lebih cepat dibanding oksidasi yang terjadi pada Gambar 1. Pada saat yang sama, sebagian besar korosi besi pada Gambar 1 telah berhenti pada Gambar 2. Seperti yang ditunjukkan secara skematis, anoda seng pada Gambar 1 digunakan untuk melindungi katoda besi pada Gambar 2.

Tentu saja, beberapa korosi dari besi masih mungkin terjadi; apakah terjadi atau tidak, tergantung pada ukuran relatif dari elektroda seng dan besi. Beberapa reduksi ion hidrogen menjadi gas nya mungkin masih terjadi pada anoda seng. Anoda adalah elektroda di mana reaksi oksidasi logam terjadi, sedangkan katoda adalah elektroda tempat terjadinya reaksi reduksi. Semua sistem proteksi katodik membutuhkan anoda, katoda, sebuah sirkuit listrik antara anoda dan katoda, dan larutan elektrolit. Dengan demikian, perlindungan katodik tidak akan bekerja pada struktur yang berada di lingkungan udara. Udara adalah zat elektrolit yang buruk, yang mencegah arus mengalir dari anoda ke katoda.

CP dapat dilakukan dengan dua metode yang digunakan secara luas. Salah satu metode adalah sistem kopling struktur tertentu (katakan Fe) dengan logam yang lebih aktif seperti seng, aluminium, atau magnesium. Cara ini menghasilkan sel galvanik, di mana logam yang lebih reaktif bekerja sebagai anoda dan menyediakan fluks elektron pada struktur, yang kemudian menjadi katoda. Pada metode ini, katoda dilindungi oleh anoda progresif yang akan hancur akibat oksidasi, dan karenanya sering disebut sebagai anoda korban.

besi dan zinc terpisah dalam HCl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1. Korosi yang terjadi pada logam zinc dan besi pada larutan HCl

 

Katoda Besi dan Anoda zinc yang terhubung kabel listrik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 2: Proteksi Katodik Besi Yang Dilakukan Zinc sebagai Anoda

 

Bahan – Bahan  Anoda

Ada tiga logam utama yang sering digunakan sebagai anoda galvanik, magnesium, aluminium dan seng. Logam-logam ini Mereka semua tersedia dalam bentuk batangan, piringan, atau lembaran. Masing-masing jenis anoda memiliki kelebihan dan kekurangan.

Magnesium memiliki potensial elektroda standar yang paling negatif dari tiga jenis anoda, dan lebih cocok untuk daerah di mana zat elektrolit (tanah atau air) memiliki resistivitas yang lebih tinggi. Elektroda ini biasanya digunakan untuk pipa dalam tanah  dan struktur baja ditanam lainnya, meskipun juga digunakan pada kapal di air tawar dan di pemanas air.

Seng dan aluminium umumnya digunakan dalam air garam, di mana resistansi larutan umumnya memiliki nilai yang lebih rendah. Seng dan aluminium digunakan untuk anoda lambung kapal dan perahu, pipa lepas pantai, sistem pendingin  mesin kelautan, pada baling-baling perahu kecil dan kemudi kapal, dan untuk permukaan internal tangki penyimpanan.

Zinc dianggap sebagai bahan yang dapat diandalkan, tetapi tidak cocok untuk digunakan pada suhu yang lebih tinggi, karena cenderung untuk pasif (tegangan elektroda standar menjadi kurang negatif); jika hal ini terjadi, arus listrik mungkin berhenti mengalir dan anoda berhenti bekerja.

Aluminium memiliki beberapa keunggulan, seperti bobot yang lebih ringan, dan kapasitas elektron yang jauh lebih tinggi dari seng. Namun, perilaku elektrokimia aluminium yang cenderung sangat mudah teroksidasi (tak seperti halnya seng), dan akan pasif pada konsentrasi ion klorida di bawah 1.446 ppm (1 ppm = 1 part per million / 1 per 1 juta). Oleh karena itu, penggunaan aluminium sebagai anoda korban hanya dilakukan pada bagian-bagian tertentu dari struktur suatu kapal.

Secara volume, zinc lebih banyak digunakan sebagai anoda dibanding aluminium. Ini disebabkan moderatnya sifat-sifat zinc, dan laju oksidasi yang lebih rendah dibanding logam aluminium.

Penggunaan Zinc Anode Pada Kapal Niaga Nasional      

Kapal-kapal yang terbuat dari baja, tak terhindarkan, haruslah menggunakan anoda zinc (zinc anode), jika pemiliknya menginginkan umur lapisan baja yang panjang, dan biaya perawatan yang rendah. Kapal-kapal barang, kapal tanker, kapal penumpang, kapal-kapal untuk kegunaan khusus, dan kapal-kapal perang, haruslah menggunakan anoda zinc (zinc anode) sebagai anoda pelindung baja dari bagian-bagian penting dari kapal.

Dari segi nilai ekonomi, biaya yang dikeluarkan untuk pengadaan zinc anode sebagai anoda korban pada ribuan kapal nasional bukanlah suatu nilai yang kecil. Dari beberapa sumber data, dapat diperkirakan pengeluaran untuk zinc anode bisa mencapai trilyunan per tahunnya.

Penggunaan Zinc Anode Pada Kapal Perang

Seperti halnya kapal niaga yang terbuat dari baja, kapal-kapal perang juga dilindungi oleh zinc anode. Ada ratusan kapal perang Indonesia yang menggunakan zinc anode dalam struktur mereka. Sebagai bagian dari alutsista, penggunaan zinc anode yang hingga saat ini masih berasal dari impor tentu memiliki kerawanan, ditinjau dari segi kemandirian pertahanan nasional. Dengan embargo zinc anode saja, dapat dipastikan kapal-kapal perang nasional menjadi tak layak untuk berlayar dan menjaga kedaulatan perairan nasional.

Potensi Industri Pembuatan Zinc Anode Dalam Negeri

Sebagai negara maritim dengan luasan laut yang mencapai 2/3 dari luas negara, maka kebutuhan akan anoda zinc (zinc anode) dalam industri pelayaran nasional sangatlah tinggi. Tak hanya untuk kebutuhan komersial, industri pertahanan juga sangat membutuhkan logam ini.

Banyaknya ketersediaan batuan mineral zinc di hampir setiap wilayah Indonesia mestinya menjadi peluang tumbuhnya industri yang memproduksi logam zinc, dimana salah satunya berguna sebagai zinc anode. Dan juga, dalam rangka kemandirian alutsista, perlu dipikir bagaimana kebutuhan akan zinc anoda dalam kapal-kapal perang TNI diproduksi di dalam negeri.

One comment

  1. Spesifikasi Produk SFU Aluminium Flush Mounted Anode
    Perusahaan kami Memproduksi berbagai macam ukuran dan sepesifikasi Aluminium & Zinc Anode / Chatodic Protection dengan merek SFU Anode, dan kami juga dapat membuat cathodic protection yang di sesuaikan dengan spesifikasi dan aplikasi yang custumer butuhkan.

    Kapasitas Produksi Chatodic Protection yang kami buat bisa mencapai 100 Ton/ Bln. Dengan Fasilitas Reverb Crucible Furnace 2 unit kapasitas 200 Kg/ melt dan 1 unit Reverberactory furnace 850 Kg/ melt.

    Untuk informasi lebih lanjut silahkan hubungi kami.

    085795980444

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Comment moderation is enabled. Your comment may take some time to appear.