Selamat tahun baru 1432H dan 2011

Assalamu'alaikum,selamat menyambut tahun baru hijriah 1432H dan tahun 2011 (sekalipun Safar 1432H menjengah),pastinya akan tersingkap kalender baru dalam hidup dan impian kita sebagai hamba Allah yang sentiasa mengharapkan redhaNya..sekalipun baru bermula dalam dunia blog baru2 ni,insyaAllah kawan akan terus kongsi dan berdiskusi bersama rakan2 seperjuangan dalam menyampaikan ilmu2 kurniaan Allah ini..sekalipun December 2010 kawan tidak dpt post di sebabkan ade kekangan masa menyelesaikan laporan-laporan untuk Talisman Malaysia Limited,insyaAllah kawan akan susun dan cuba sampaikan apa yang kawan dapat sepanjang 2 bulan di perairan Malaysia-Vietnam..mudah2an projek selepas ini ExxonMobil dan project2 lain akan membuatkan kawan lebih matang dalam menguraikan terma2 kejuruteraan dalam bidang kakisan dan perlindungan nya...terima kasih Shaiful RIzam dan Nuruddin kerana mencetuskan idea untuk kawan mencoret perjalananku di samuderaNya

CP untuk Perlindungan Keluli Kapal

Perlindungan Katod untuk perlindungan keluli kapal.
Mohd Nuruddin Bashah
B.C Hons (Engineering) Material

Terima kasih buat artikel yang sangat bermakna sampai kawan pun tercari-cari mana sistem ni di dalam kapal,tapi mungkin agak sukar sebab kawan bukanla krew marin tapi krew projek.InsyaAllah ade kesempatan dan peluang akan dapat dipertemukan dengan sistem perlindungan katod ini di depan mata.Walau apapun kredit kepada En Nuruddin Bashah atas artikel anda.Tahniah..=)

Kapal adalah pengangkutan klasik yang kekal hingga hari ini sama ada dibina menggunakan kayu, fiber atau keluli. Kakisan atau karat adalah musuh utama bagi kejuruteraan pembinaan kapal malah baik dari aspek penyelesaian penggantian penggunaan besi tempa yang berkarbon tinggi kepada keluli tahan karat dan besi karbon biasa perlitik, ataupun perlindungan karatan melalui pelbagai teknik lain.

Persoalan yang bermain diminta jurutera kapal untuk menetukan jenis perlindungan yang sesuai antaranya ialah apakah bentuk metod pelrindungan yang sesuai. Apakah metod yang paling menjimatkan pengeluar serta efisyen untuk kegunaan jangka panjang? Jika pengecatan diperlukan, apakah jenis cat, gred dan piawaian cat yang ingin digunakan? Jika menggunakan perlindungan jenis anod terkorban, berapa banyakkah anod yang ingin dipasang dan apakah bahan yang paling optimum digunakan.

Kakisan adalah satu gejala pengurangan gred sesuatu bahan secara semulajadi sama ada dengan faktor sekitar atau faktor teknikal yang disebabkan oleh manusia. Salah satu contoh kakisan yang utama di dalam dunia adalah karatan. Selalunya dalam kejuruteraan kakisan, istilah kakisan (corrosion) selalunya disamaertikan dengan karatan (rusting). Jadi dalam makalah ini istilah kakisan akan merujuk kepada karat sepertimana tanggapan umum. Kakisan adalah satu proses elektrokimia yang melibatkan arus elektrik sama ada dalam skala yang besar mahupun mikro. Perubahan logam apabila karat adalah melibatkan proses anodik iaitu proses pengurangan gred bahan yang tulen dan elok kepada bentuk bergred rendah iaitu logam karat melalui persamaan umum di bawah;

M → M⁺ + e-

Fe → Fe2⁺ + 2e-

Proses ini menghasilkan elektron bebas yang keluar darioada komposisi logam menuju ke permukaan logam yang menerima proses katodik. Jika ada dua logam yang didekatkan, kakisan hanya berlaku pada logam yang memiliki ciri elektronegatifan tinggi di mana logam tersebut lebih reaktif dan mudah mengeluarkan elektron. Katod pula adalah loga yang lebih stabil kerana menerima elektron daripada logam anod, dan ia telah terselamat daripada kakisan.

Daripada teori umum inilah muncul satu kaedah mengelakkan kakisan melalui perlindungan katodik iaitu menjadikan mana-mana bahagian yang ingin diselamatkan sebagai katod. Jika dalam sistem marin tentulah bahagian badan kapal akan diutamakan untuk diselamatkan daripada kakisan air laut. Maka bahagian ini perlu dijelmakan menjadi katod manakala bahagian tertentu pula dijadikan anod. Untuk mengelakkan seluruh bahagian kapal menajdi mangsa karat, maka anod diambil daripada bahan tambahan yang dipasang pada badan kapal untuk dikorbankan menjadi karat. Anod selalunya dipilih daripada bahan zink dan magnesium kerana lebih reaktif berbanding keluli kapal yang selalnya memiliki spesifikasi besi karbon biasa pearlitik dengan sedikit bahagian dengan besi tahan karat austenitik. Anod yang dipasang itu akan menderma elektron kepada badan kapal untuk menjadikan badan kapal, malah seluruh struktur kapal sebagai katod.

Pertama kali teknik perlindungan katod digunakan adalah pada sekitar tahun 1820an oleh Sir Humphrey Davy . Davy mengkaji bagaimana cara untuk menyelamatkan kuprum daripada karat. Apabila disambungkan dawai dengan zink yang lebih reaktif daripada kuprum ternyata kuprum tidak terkarat. Maka terciptalah sistem selamatkan logam iaitu perlindungan katod.

Pada 1936 Pertubuhan Perlindungan Katod Benua Tengah telah dibentuk untuk membincang dan memperhalusi teknik perlindungan katod ini. Pertubuhan ini kemudiannya menjadi ‘National Association of Corrosion Engineers’. Pada 1939 pula teknik ini digunakan untuk menyelamatkan paip-paip gas dan minyak di Bahrain.

Kerugian negara maju seperti Amerika Syarikat akibat karat dalam bidang perkapalan dan marin adalah dianggarkan sebanyak $2.7 billion setahun .Kos penyelenggaran dan pembaiki semula dianggarkan $0.8 billion setahun da jumlah ini kian bertambah dari tahun ke tahun.

Pembangunan pesat dalam sistem perlindungan katod ini dilakukan oleh pihak Amerika Syarikat untuk menyelamatkan pelantar minyak, sistem perpaipan serta dinding kapal. Menjelang perang dunia kedua, Amerika banyak mengaplikasikan sistem ini untuk memastikan keselamatan tentera marinnya. Kini piawaian yang digunakan untuk sistem perlindungan katod sebgai contoh adalah piawaian BS 7361 Bahagian 1 1991 'Perlindungan Katod bahagian 1 – Kod untuk aplikasi tanah dan marin' Institut Piawaian British, U.K.

Terdapat dua kaedah untuk menyelamatkan badan kapal melalui perlindungan katod ini iaitu melalui impressed current chatodic protection (ICCP) atau melalui kaedah sacrificial anodes atau pun anod terkorban melalui prinsip galvani.

Teknik ICCP

Sumber tenaga elektrik DC (arus terus) digunakan untuk mengeluarkan elektron. Hal ini mengantikan peranan anod untuk menderma elektron kepada bahagian yang ingin kita lindungi. Sumber elektrik tersebut akan disambung dengan menghubungkan katodnya kepada bahagian badan kapal, manakala anodnya disalurkan kepada bahan tertentu untuk menerima ion positif da bukannya untuk dijadikan korban kakisan.

Antara kompenen penting sistem ini ialah ;

i) Anod lengai yang tidak reaktif

ii) Sumber tenaga elektrik DC.

iii) Kurang rintangan antara anod dengan badan kapal.

Bahan-bahan yang sesuai untuk digunakan sebagai anod tidak terguna (non-consumable anodes) atau anod lengai untuk sistem ICCP ini perlulah memiliki ciri berikut iaitu;

a. tahap pengaliran elektrik yang baik.

b. Kadar karatan yang rendah. Tidak sesuai menggunakan magnesium dan zink kerana tidak ekonomi dan perlu kerap ditukar akibat kakisan padanya.

c. Ciri mekanikal yang baik iaitu tahan tegasan dan tekanan yang dikenakan padanya.

d. Mudah dibentuk untuk disesuaikan dengan kondisi badan kapal.

e. Rendah kos penyelenggaraan.

f. mampu menahan arus elektrik tinggi yang berterusan tanpa menerbitkan lapisan oksida pada permukaannya.

Anod pada sistem ICCP adalah berbentuk tiub dan rod solid. Bahan yang sesuai digunakan sebagai anod tidak terguna ialah bahan magnetik iaitu logam dengan struktur BCC ( kubus berpusat badan) , bahan berkorban seperti grafit, besi tinggi silikon(14-18% Si), Plumbum oksida, Aloi Plumbum, bahan logam plat seperti tantalum, niobium, titanium).

Contoh anod yang digunakan dalam perlindungan katod jenis ICCP untuk kapal.

Rajah dibawah menunjukkan contoh penggunaan kaedah ICCP untuk mengelak karatan pada tangki atau paip bawah tanah.

Arus terus dipasang dan disebarkan kepada badan kapal seluruhnya. Anod tidak terguna disambung kepada hujung positif manakala badan kapal disambung dengan hujung negatif untuk dijadikan katod. Sistem ICCP akan mengawal jumlah elektrik yang dugunakan agar tida melampau dan merosakkan bahan lain dalam struktur kapal dan menghasilkan pelrindunga karat yang lebih optimum. Sebenarnya sistem ICCP adalah sistem sekunder yang bersifat kecemasan. Kapal selalunya akan dicat dengan cat anti karat. Cat akan berfungsi sebagai penghalang keluli daripada bersentuhan dengan air laut yang kaya dengan natrium klorida serta mempasifkan permukaan keluli. Apabila cat tercalar, terhakis atau terkupas, barulah sistem ICCP akan mengedarkan arus elektrik ke seluruh kapal dan bahan anod.

Perlindungan melalui anod terkorban

Kaedah kedua untuk perlindungan katod adalah menggunakan teknik anod terkorban. Antara perkara penting dalam sistem ini ialah keperluan menyediakan

i) bahan anod terkorban.

ii) Pematerian berterusan kepada struktur yang ingin dilindungi atau terdapat penghubung konduktor antara anod dengan bahan yang ingin dilundungi.

iii) Tiada halangan penebat antara badan kapal dengan anod tersebut.

Metod ini menghendaki kita memilih bahan yang lebih reaktif untuk mengeluarkan elektron. Selalunya zink, aluminium dan magnesium digunakan kerana mampu mengelurakan elektron dalam keadaan berair.

Sebagai misalan Zink telah digunakan sebagai anod terkorbanuntuk perlindunga katod bahan-bahan marin sejak tahun 1824 lagi. Anod zink moden selalunya memiliki kandungan zink (99.99%) dialoikan dengan aluminium kadmium bersama beberapa bahan terhad seperti plumbum, besi kuprum. Reaksi kimia yang berlaku apabila anod ini dipasang pada kapal ialah;

Zn----------> Zn2⁺ + 2e-

Manakala pada keluli badan kapal pula;

Fe2+ + 2e- ---------> Fe (katod)

Contoh perlindungan katod jenis anod terkorban yang menggunakan zink.

Perlindungan katod jenis anod terkorban selalunya dipasang pada hujung belakang kapal kerana kakisan cat pada kapal kerap berlaku. Hal ini disebabkan putaran ombak kuat akibat pusingan kipas kapal yang berterusan. Di sinilah anod berperanan menggantikan cat untuk melindungi belakang kapal daripada terus berkarat. Propeler (kipas) kapal yang kerap menggunakan bahan bukan besi seperti kandungan kuprum yang tinggi menyebabkan kipas menjadi lebih katod berbanding hujung belakang badan kapal. Maka anod akan menyeimbangkan kecenderungan karat agar menumpu kepada anod terkorban yang dipasang tersebut

Contoh satu set perlindungan katod jenis ICCP

Kelebihan penggunaan Perlindungan Katod berbanding teknik biasa seperti cat dan

Penggalvanian

Kelebihan utama menggunakan teknik perlindungan katod ialah ia boleh dipercayai untuk melindungi badan kapal secara terus menerus sama ada menggunakan anod terkorban mahupun ICCP. Ia juga meyakinkan jika cat pada kapal terguris atau calar.

Sistem ICCP dipilih juga kerana mampu melindungi kapasiti yang luas dan besar kerana para meter yang perlu diubah semasa mengubah saiz badan kapal hanyalah kapasiti aeus elektrik yang digunakan tanpa mengubah kedudukan anod dan pendawaian yang lain.

Dalam praktikal kejuruteraan marin, perlindungan ini juga menyakinkan untuk struktur marin yang tenggelam di dalam air masin yang cukup mudah menghasilkan karatan retak natrium.

Rekabentuk untuk sistem perlindungan yang moden memerlukan jurutera mengambil kira keperluan arus yang digunakan mengikut kapasiti kapal dan spessifikasi keluli badan kapal tersebut, kekuatan anod untuk menahan pembumian arus, kuantiti anod yang digunakan serta kedudukan yang paling sesuai untuk dipasang, pemeriksaan dan penyelenggaraan yang diperlukan.

Menurut James B. Bushman daripada Konsultan Kejuruteraan di Ohio Amerika Syarikat dalam tulisannya Rekabentuk Perlindungan Katod ICCP, terdapat juga kelemahan dan kekurangan jika menggunakan sistem perlindungan katod ini. Antaranya ialah penggunaan cas elektron secara melampau boleh mempercepatkan karatan pada struktur kapal yang mengandungi plumbum dan aluminum kerana persekitaran beralkali tercipta pada bahagian katod. Keadaan beralkali ini boleh menghakis sesetengah cat pada badan kapal. Evolusi hidrogen pada permukaan keluli yang berkekuatan tinggi boleh menyebabkab kerapuhan hidrogen yang semesstinya mengurangkan kekuatan keluli kapal. Kegagalan katastrofik (catastrophic) juhga boleh terjadi. Dari segi penyelenggaraan, ICCP kerap mengalami masalah kerosakan suis dan fius yang menyebabkan ketidakkawalan arus yang terlepas ke badan kapal. Serakan ion posistif juga kerap tersesat serta mengenai struktur kapal yang ingin dilindungi dan ia menyebabkan karatan boleh berlaku (stray current corrosion).

Namun begitu penyelesaian karatan pada kapal hanya mampu diselesaikan secara menyeluruh jika jurutera berjaya mengadunkan teknik pengecatan, penggalvanian, ICCP, anod terkorban serta penggunaan bahan keluli yang sesuai dengan kapasiti dan suhu perlayaran kapal tersebut. Walau apapun, bidang kejuruteraan kapal ini adalah satu bidang yang amat luas, malah kian berkemabang apabila dimajukan melalui perkongsian pintar antara negara maju dan negara membangun yang memiliki jenis air laut dan iklim yang berbeza.

Apa itu Kakisan?What's Corrosion?

Gambar:Ammonite-Corrosion

Sedikit sebanyak info untuk dunia 'corrosion' sekadar ulangkaji teori asas kakisan =)

Kakisan adalah kegagalan, kerosakan ,kemerosotan atau 'degradasi' logam akibat tindak balas redoks antara suatu logam dengan oksidan yang memberikan hasil tindakbalas atau zat yang lain. Dalam bahasa yang paling mudah, kakisan ialah kemerosotan bahan-bahan oleh saling tindak kimia dengan persekitaran mereka. Kakisan juga disebut sebagai karat. Contoh kakisan yang paling lazim adalah pengaratan besi.Perkataan Kakisan kadangkala diaplikasikan untuk degradasi plastik, kayu dan konkrit, tetapi umumnya merujuk kepada logam-logam.(namun saya sendiri masih mencari-cari apakah dan bagaimanakah 'degradasi' plastik atau polimer ini)

Ketika kakisan bermula, logam akan mengalami pengoksidaan, sedangkan oksigen (udara) mengalami tindakbalas penurunan Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Formula kimia karat besi adalah Fe₂O₃.nH₂O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

Kakisan merupakan proses elektrokimia. Pada kakisan besi, bahagian tertentu dari besi itu dinamakan sebagai anod, di mana besi mengalami pengoksidaan.Sila lihat gambarajah ini

Berikut adalah tindak balas yang berlaku di anod

Fe(s) <--> Fe²⁺(aq) + 2e

Elektron yang dibebaskan di anod mengalir ke bahagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katod, di mana oksigen mengalami penurunan.

Berikut adalah tindak balas yang berlaku di katod

O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e <--> 2H₂O(l)

atau

O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e <--> 4OH^-(aq)

Ion ferum(II) yang terbentuk pada anod selanjutnya teroksida membentuk ion ferum(III) yang kemudian membentuk oksida terhidrasi, iaitu ferum oksida atau karat besi (terma Bahasa Indonesia). Mengenai bahagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anod dan bahagian mana yang bertindak sebagai katod, bergantung kepada pelbagai faktor, misalnya potensi perbezaan logam itu sendiri.

Ada definisi lain yang mengatakan bahwa kakisan adalah tindakbalas berbalik (sila rujuk berdasarkan pemahaman anda ketika sekolah menengah atau internet) dari proses pengekstrakan logam dari bijih mineralnya.Contohnya, bijih mineral logam ferum di persekitaran udara yang bebas akan wujud dalam bentuk ferum oksida atau ferum sulfida, setelah diekstraks dan diolah, akan menghasilkan besi yang digunakan untuk membuat besi waja.

Antara kesan buruk dari kakisan adalah;

-Pengurangan ketebalan logam yang membawa kepada kehilangan kekuatan mekanik dan kegagalan struktur atau kerosakan. Apabila logam hilang dalam zon-zon setempat yang menghasilkan struktur 'cracklike', faktor pelemahan yang sangat banyak yang boleh dihasilkan dari agak sedikit kehilangan logam.
-Bahaya atau kecederaan kepada orang yang akan terjadi akibat dari kegagalan struktur atau kerosakan (contoh: jambatan-jambatan, kereta-kereta, pesawat).
-Kehilangan ciri-ciri permukaan yang dari segi teknik penting satu komponen berlogam. Ini mungkin termasuk geseran dan ciri-ciri 'bearing', kemudahan aliran bendalir mengenai permukaan paip, kekonduksian elektrik sentuhan, permukaan kepantulan atau pemindahan haba merentasi satu permukaan.

Untuk mengetahui lebih lanjut sila berkunjung ke laman sesawang, yang masih belajar di institusi pendidikan bolehla merujuk kepada pensyarah-pensyarah anda

P/S:Terima Kasih Murdani dari Indonesian Corrosion Society, (Bila pulak nak ade Malaysian Corrosion Society ni?)xpun nanti kawan jela yang tubuhkan hehe..apapun terima kasih geng kerana sedia membantu

Akan datang InsyaAllah; Jenis-jenis Kakisan dan Jenis- Jenis Perlindungan Kakisan

Faryd Syakirin

Jurutera Kakisan

Malaysia

Sarjana Islam Jabir Ibn Hayyan:Dilupakan atau ditenggelamkan Barat

Assalamu'alaikum dan salam sejahtera sahabat2ku, apabila dalam keadaan standby ni ligat kepala kawan untuk memulakan penulisan sedikit sebanyak ilmu tentang Corrosion and Cathodic Protection yang kawan dapat dalam pelayaran ni, namun bila kawan fikir-fikir balik,baik kawan mulakan dari tokoh sarjana Islam yang dilupakan dan tentu ada yang tidak tahu tentang kajian yang mereka lakukan dan menjadi 'fundamental' konsep untuk 'research' masakini..

Tokoh yang kawan maksudkan adalah Jabir Ibn Hayyan,nama penuhnya Abu Musa Jabir Ibn Hayyan dikenali dgn formula kimia yang menjadi kayu ukur dan 'fundamental' kepada dunia kimia itu sendiri,dipopularkan sebagai Bapa Ilmu Kimia Dunia dan barat dikenali sebagai 'Geber'. Sedikit sebanyak kawan akan coretkan perkara penting yang menjadi kayu ukur kajian penyelidik ulung bernama Jabir Ibn Hayyan ini.

Jabir banyak berselisih pendapat dengan para ilmuan sebelum zamannya di bidang kimia. Kenyataan demikian dibuktikan dengan sifat peribadi beliau yang secara bersahaja melakukan testimony (pengujian) di dalam mencari pembuktian lantas terus meyakini kebenaran teorinya dengan mendalam. Beliau menegaskan kepada pelajarnya supaya melazimi ujikaji. Beliau pernah berkata: “Perkara pertama yang mesti dilaksanakan adalah melakukan ujikaji; kerana mereka yang tidak melakukannya tidak akan dapat mencapai tahap minima dari aspek kesungguhan mencari bukti dan kebenaran. Maka anda mesti melakukannya untuk mencapai tahap ilmu yang meyakinkan”.

Kemampuan Jabir dan ilmuan Islam selepasnya mengubah persepsi ilmu kimia dari khurafat dan tahyul ke alam nyata terbukti setelah mereka berjaya merungkaikan empat asas penting dalam kimia iaitu: Air, Udara, Api dan Tanah. Kesemua ahli kimia sebelumnya berpendapat bahawa sebab utama pembentukan satu logam seperti emas, perak, tembaga, besi, belerang dan timah adalah berasal dari asal yang satu. Air, udara, api dan tanah telah menyebabkan ia berubah dari jenis asal kepada pelbagai jenis logam yang berbeza dari asalnya.

Kemampuan beliau melakukan eksperimen saintifik untuk menentukan kesahihan dari teori sebelumnya memungkinkan beliau membuat penemuan sejumlah besar bahan kimia, serta pengetahuan tentang beberapa tindakbalas kimia serta mampu mengesani tahap kemampatan kimia sederhana berdasarkan beberapa ujikaji seperti teknik tapisan dan kristal dan pengoksidaan.

Di samping itu sumbangan beliau di bidang penyelidikan empirikal mengenai pengenalan kimia adalah seperti penemuan alkali, cecair perak dan mendahului ilmuan Eropah dalam mendefinisikan garam dan air, amonia, kalium karbonat, emas, minyak, hijau asam belerang atau asid sulfurik.

Jabir bin Hayyan juga banyak memberi sumbangan dalam bidang pemurnian logam dan penyediaan baja dan campuran kimia tekstil celupan dan cecair untuk penyamakan kulit serta kain lapisan penghalang kebocoran air. Keunggulan tersebut adalah satu kredit untuk kegunaan magnesium dioksida dalam industri kaca, seperti yang ditemui oleh beliau tentang penggunaan tawas dalam membantu menstabilkan Warna.

Jabir bin Hayan telah mengarang antara 232-500 buku akan tetapi sebahagian besar buku-buku ini telah hilang. Sebahagian bukunya telah diterjemahkan ke bahasa Latin dan sebahagiannya pula ke dalam bahasa Inggeris pada Zaman Pertengahan.

Jabir bin Hayyan meninggal pada tahun 815 M namun ahli sejarawan berbeza pendapat untuk menentukan tarikh lahir dan kematian secara tepat, tetapi beberapa orientalis mengatakan bahawa penulisan buku-buku Jabir tidak dapat diselesaikan dalam tempoh kurang dari 95 tahun dan sebahagaian ahli sejarah lain pula mengatakan bahawa Jabir bin Hayyan dilahirkan pada 722 Masihi dan meninggal pada 815 Masihi.

Sungguh sekalipun dirimu dilupakan dan dipinggirkan,namun bg drku,kaulah pencetus ilmu yang menjadi momentum kepada kajian saintifik masa kini.

Faryd Syakirin