09 bab ix piping
DESCRIPTION
teknolgogi pipaTRANSCRIPT
BAB VIII - PIPING
Piping code
Kebutuhan terhadap suatu standar
national untuk pipa bertekanan di
Amerika Serikat, mulai dirasakan sejak
tahun 1915 sampai 1925. Untuk
mencapai kebutuhan tersebut
American Engineering Standard
Commitee (AESC), yang akhirnya
berubah menjadi American Standard
Association (ASA) memprakarsai suatu
project pada 31 Maret 1926, atas
permintaan American Society of
Mechanical Engenering (ASME) dan
para profesional sebagai sponsor.
Setelah bekerja beberapa tahun, edisi
pertama dipublikasikan tahun 1935
sebagai American Tentative Code For
Pressure Piping. Revisi dimulai tahun
1937 dan selama periode itu ada
penambahan seksi baru yaitu
refrigeration piping yang berakhir
tahun 1942, dan dilanjutkan sampai
1955. American Standard Code For
Pressure Piping sebagai ASA B31.1
pada tahun 1952 mempublikasikan gas
transmission and distribution piping
systems. Edisi pertama dari petroleum
refinery piping dipublikasikan sebagai
ASA B31.3 pada tahun 1959.
Pada tahun 1969 United State Of
American Standards Institute Inc.
berubah menjadi ANSI B31.
Sasaran
Setelah mempelajari dan
menyelesaikan bab ini,
saudara mampu
memahami:
Piping code
Pipe stress analysis
Piping loads
Metode pengetesan
pipa
Fleksibelitas
pipa
Perhitungan
kekuatan pipa
Flange dan
gasket
Ringkasan
Sebagai sarana
transportasi fluida pada
dunia perminyakan,
pipa tidak bisa
dipisahkan dari proses
pengeboran, produksi,
sampai ke pemasaran.
Pemilihan jenis pipa
yang sesuai dengan
fluida yang akan
dialirkan adalah rencana
rancang bangun yang
Tahun 1978 American National Standard Commitee B31
direorganisasi sebagai ASME Code For Pressure Piping B31
commitee di bawah prosedur pengembangan ASME dan diakui oleh
ANSI. Penandaan code berubah menjadi ANSI/ASME B31 seperti
yang ada saat ini.
Standar pipa bertekanan mengikuti persyaratan dari ANSI/ASME
B31. Standar ini terdiri dari 7 bagian:
1. ANSI B31.1 : Power Piping, untuk semua sistem perpipaan
di Boiler
2. ANSI B31.2 : Fuel Gas Piping, untuk semua sistem
perpipaan gas untuk bahan bakar gas ketel uap dan industri
3. ANSI B31.3 : Chemical Plant and petroleum refinery piping,
termasuk perpipaan di LNG dan LPG plant
4. ANSI B31.4 : Liquid Petroleum Transportation Piping
Systems, untuk crude oil dan petroleum product, dalam
perpipaan jarak jauh (cross country)
5. ANSI B31.5 : Refrigeration Piping, untuk perpipaan sistem
pendingin dalam “package unit maupun bangunan umum”
6. ANSI B31.6 : Nuclear Power Piping, code ini disatukan
dengan standard code ASME bagian – 3
7. ANSI B31. 8 : Gas Transmission and Distribution Siystem,
untuk gas dalam perpipaan jarak jauh (cross country)
maupun distribusinya
Dalam prosedur penggunaan sistem perpipaan selalu mengacu
pada standard & code yang bertujuan untuk:
Mendapatkan kepastian agar sistem perpipaan aman dan tidak
membahayakan jiwa manusia, lingkungan, peralatan, dan
fasilitas
Mengurangi:
Cost dalam pemilihan & pemakaian peralatan, sistem
material, dan prosedur
Inconvenience (tidak sesuai)
Confusion
Di lingkungan atau instalasi Pembekalan Pemasaran Dalam Negeri
(PPDN) ada 4 (empat) jenis sistem perpipaan yang mengikuti
persyaratan standar di atas:
1. Pipa uap di Lubricant Oil Blending Plant (LOBP), mengikuti
persyaratan ANSI B31.1
2. Pipa di dalam instalasi, menurut ANSI B31.3
3. Pipa transportasi minyak, menurut ANSI B31.4
4. Pipa gas transmisi dan distribusi, menurut ANSI B31.8
Dalam aplikasi perpipaan, pipa berfungsi untuk mengalirkan fluida
(cairan dan gas) dari satu atau beberapa titik ke satu atau
beberapa titik lainnya.
Persyaratan pengaliran fluida sbb;
Tidak boleh bocor
Harus ada perbedaan tekanan antara titik awal dan titik akhir
Gesekan antara pipa dan fluida perlu diatasi
Diperlukan energi pendorong
Perbedaan piping dengan pipeline
Piping memerlukan ukuran panjang total yang relatif pendek
dan beroperasi pada suatu plant atau Gathering Station,
sedangkan pipeline relatif panjang yang berfungsi untuk
kebutuhan transmisi dan distribusi.
Piping umumnya berdiameter relatif kecil (<18”), sedangkan
pipeline relatif besar (> 20”)
Gambaro: 9.1 Piping & pipeline life circle process
Fitting dan Flange
Fitting yang dilas dibuat supaya pas dengan pipa. Bagaimanapun
bukan berarti bahwa tebal pipa dan fitting adalah sama. Pipa untuk
berbagai schedule dapat diperoleh, namun tidak semua fitting
mempunyai schedule. Fitting biasanya ditentukan oleh berat
standar, extra strong, schedule 160 dan double extra strong.
Dalam penentuan atau pemilihan fitting, pada pipa perlu
dipastikan dahulu schedule pipa yang digunakan. Apabila schedule
fitting yang tersedia tidak ada yang sesuai, maka pilihan diambil
bedasarkan spesifikasi fitting yang diatasnya (tebal dinding fitting).
Contoh:
Pipa 14” schedule 10 (0,25” tebal dinding),maka berat
standard fitting akan diambil tebal dinding 0,37”.
Pipa 14” schedule 40 (0,438 tebal dinding) maka extra
strong (XXS) fitting akan diambil tebal dinding 0,500”
Pipa ukuran 2” ke bawah, welding fitting biasanya tidak digunakan.
Untuk tekanan rendah, system proses yang tidak kritis,
menggunakan threat fitting dan socket fitting.
Tabel 1-1
Socket fitting lebih mahal dari pada threat fitting. Biaya semua ini
dapat diperhitungkan dalam penghematan instalasi secara
keseluruhan, karena sebagaimana diketahui bahwa welding socket
adalah lebih kuat terhadap tes hidrosatatik dan tahan lama
terhadap kebocoran.
Nominal pipe size (mm)
Depth of socket / Y (mm)
Drilling / bolt circle diam. (mm)
Drilling / number of holes (mm)
Drilling / diam. of holes (mm)
Bolting / diam. of bolts (inch)
Bolting / machine bolt length / raised face (mm)
Bolting / stud bolt length / raised face (mm)
Bolting / stud bolt length / raised face (mm)
Approximate weight / welding neck (kg)
Approximate weight / welding neck (lb.)
Approximate weight / slip-on and threaded (kg)
Approximate weight / slip-on and threaded (lb.)
Approximate weight / lap joint (kg)
Approximate weight / lap joint (lb.)
Approximate weight / blind (kg)
Approximate weight / blind (lb.)
Approximate weight / socket welding (kg)
Approximate weight / socket welding (lb.)
1/2 9.7 60.5 4 15.7 1/2 50.8 57.2 N/A 0.51 1.10 0.47 1.00 0.51 1.00 0.47 1.00 0.47 1.00 3/4 11.2 69.9 4 15.7 1/2 50.8 63.5 N/A 0.73 1.60 0.58 1.30 0.64 1.40 0.63 1.40 0.59 1.30 1 12.7 79.2 4 15.7 1/2 57.2 63.5 76.2 1.07 2.40 0.86 1.90 0.93 1.80 0.94 2.10 0.87 1.90 1-1/4 14.2 88.9 4 15.7 1/2 57.2 69.9 82.6 1.40 3.10 1.08 2.40 1.16 2.00 1.23 2.70 1.11 2.40 1-1/2 15.7 98.6 4 15.7 1/2 63.5 69.9 82.6 1.81 4.00 1.41 3.10 1.51 3.30 1.62 3.60 1.45 3.20 2 17.5 120.7 4 19.1 5/8 69.9 82.6 95.3 2.59 5.70 2.26 5.00 2.38 5.20 2.64 5.80 2.33 5.00 2-1/2 19.1 139.7 4 19.1 5/8 76.2 88.9 101.6 4.28 9.40 3.43 7.60 3.60 7.90 4.06 9.00 3.55 7.80 3 20.6 152.4 4 19.1 5/8 76.2 88.9 101.6 5.18 11.40 3.87 8.50 4.04 8.90 4.90 10.80 4.02 8.90 3-1/2 22.4 177.8 8 19.1 5/8 76.2 88.9 101.6 5.45 12.00 4.99 11.00 4.99 11.00 5.90 13.00 4.99 11.00 4 23.9 190.5 8 19.1 5/8 76.2 88.9 101.6 7.32 16.10 5.75 12.70 5.96 13.00 7.41 16.30 5.99 13.20 5 23.9 215.9 8 22.4 3/4 82.6 95.3 108.0 8.91 19.60 6.22 13.70 6.44 14.00 8.76 19.30 6.68 14.70 6 26.9 241.3 8 22.4 3/4 82.6 101.6 114.3 11.26 24.80 7.38 16.30 7.59 16.70 11.31 24.90 7.99 17.60 8 31.8 298.5 8 22.4 3/4 88.9 108.0 120.7 17.68 39.00 12.36 27.30 12.66 27.90 19.92 43.90 13.29 29.30 10 33.3 362.0 12 25.4 7/8 101.6 114.3 127.0 24.79 54.70 17.10 37.70 16.78 37.00 29.39 64.80 19.50 43.00 12 39.6 431.8 12 25.4 7/8 101.6 120.7 133.4 38.98 85.90 27.68 61.00 28.30 62.40 43.70 96.30 29.03 64.00 14 41.4 476.3 12 28.4 1 114.3 133.4 146.1 51.71 114.00 35.20 77.60 41.50 91.50 59.42 140.00 38.56 85.00 16 44.5 539.8 16 28.4 1 114.3 133.4 146.1 64.41 142.00 42.18 93.00 52.98 116.80 77.11 170.00 44.49 98.00 18 49.3 577.9 16 31.8 1-1/8 127.0 146.1 158.8 74.84 165.00 49.71 109.60 59.00 130.00 94.80 209.00 54.43 120.00 20 54.1 635.0 20 31.8 1-1/8 139.7 158.8 171.5 89.36 197.00 65.50 140.00 72.12 159.00 123.38 272.00 70.31 155.00 24 63.5 749.3 20 35.1 1-1/4 152.4 171.5 184.2 119.66 263.80 90.50 199.50 99.02 218.30 188.24 415.00 95.25 210.00
Tabel 1... menguraikan baja fitting las
(buttwelding) dan tabel 1...memberikan
dimensinya..
Pipe stress analysis
Pipe stress analysis adalah menghitung/menganalisa beban dari
sistem perpipaan, bertujuan untuk menjamin keamanan operasi
sistem perpipaan dengan verifikasi integritas struktur yang
mendapat berbagai kondisi pembebanan. Hal ini dapat dilakukan
dengan melakukan perhitungan dan perbandingan parameter
berikut terhadap harga-harga yang diizinkan:
Tegangan yang terjadi pada dinding pipa
Perpindahan akibat ekspansi pipa
Beban-beban pada nozzle
Frekuensi pembebanan pada sistem
Stres analisis juga dirancang untuk menentukan beban-beban
penyangga (support) sehingga sistem dapat ditumpu dengan baik.
Secara spesifik sistem perpipaan dibagi menjadi 2 kategori;
1. Hot system, design temp. ≥ 150 oF (66 oC)
2. Cold system, design temp. < 150 oF (66 oC)
Hot system pipelines memerlukan analisis fleksibilitas yang teliti
untuk menentukan gaya thermal, tegangan dan pergeseran dari
penyangga.
Piping load
Jenis-jenis beban pada sistem perpipaan dapat diklarifikasikan
menjadi 3 yaitu:
Sustained load, beban yang bekerja terus-menerus selama
operasi normal (contoh: berat, tekanan, dll)
Occasional load, beban yang terjadi ”kadang-kadang”
selama operasi normal (contoh: angin, gempa, dll)
Expansion load, beban akibat perpindahan pada struktur
pipa (contoh: thermal expansion, differansial anchor
displacement, dll)
Beban yang bekerja pada sistem perpipaan diteruskan ke struktur
bangunan penyangga melalui titik penyangga dan restraints
Sustained loads-weight
Semua sistem perpipaan haruslah dirancang mampu menahan
beban berat fluida, isolasi, komponen, dan struktur pipa itu sendiri.
Semua beban berat kemudian diteruskan ke komponen penyangga
(support) yang harus dirancang mampu menahan beban-beban
tersebut. Metode sederhana untuk menghitung tegangan dan
beban penyangga adalah dengan memodelkan pipa sebagai beam
dengan beban terdistribusi merata.
Dalam kenyataan, kondisi penyangga umumnya adalah antara
symply supported dengan fixed-end, sehingga tegangan
maksimum biasanya dihitung dengan persamaan:
σ =
Dimana:
σ = bending stress, psi
W = weight per linear unit of pipe, lb/inch
L = length of pipe between support, inch
Z = section modulus of pipe, inch3
Jadi untuk pipa horizontal lurus, jarak antara
penyangga dapat dihitung dengan rumus:
L =
Dimana:
L = Jarak penyangga maksimum
S = tegangan yang diijinkan (tergantung dari jenis
material pipa, temperatur dan code)
Gaya-gaya penyangga
Untuk menyederhanakan perhitungan, Manufactures Standardization
Society (MSS) memberikan rekomendasi jarak antara penyangga
dalam SP-69. Rekomendasi pada SP-69 telah mempertimbangkan
ukuran pipa, jenis fluida yang mengalir, isolasi, S = 1500 psi, dan
defleksi maksimum 0,1 inch.
Dalam kasus dimana pipa tidak hanya lurus horizontal, karena
umumnya sistem perpipaan tidak horizontal lurus, maka dalam
menentukan posisi penyangga perlu mempertimbangkan hal-hal
berikut:
1. Penyangga harus diletakkan sedekat mungkin dengan pusat
beban seperti; valves, flanges, dll. Dari segi tegangan,
penyangga terbaik diletakkan pada peralatan, hal ini sulit
dilakukan. Peralatan atau equipment tersebut sebagai pusat
beban (concentrated load).
2. Jika arah pipa mengalami perubahan (belokan) disarankan
jarak penyangga adalah ¾ dari tabel MSS, untuk menjaga
stabilitas dan untuk mengakomodasi beban eksentrik.
3. Standar pada SP-69 tidak berlaku pada pipa vertikal (riser).
Penyangga biasanya ditentukan berdasarkan panjang pipa
dan distribusi beban pada struktur bangunan penumpu.
Direkomendasikan penyangga diletakkan pada ½ bagian
atas riser untuk mencegah buckling dan instability. Guide
dapat ditempatkan di sepanjang riser untuk mencegah
defleksi pipa. Jarak guide biasanya 2 kali jarak tabel SP-69,
dan tidak menahan beban berat.
4. Lokasi penyangga diusahakan sedekat mungkin dengan
bangunan baja yang ada, sehingga tidak diperlukan
bangunan tambahan untuk menopang struktur pipa
Tabel: Suggested max. Span between support of pipe (basis
standard pipe at 750 oF, 1500 psi) combined stress or 0.1 inch
Nominal pipe size Water-filled Steam, air, gas filled
In mm ft m ft m
1
2
3
4
6
8
12
16
20
24
25
50
75
100
150
200
300
400
500
600
7
10
12
14
17
19
23
27
30
32
2.1
3.0
3.7
4.3
5.2
5.8
7.0
8.2
9.1
9.8
9
13
15
17
21
24
30
35
39
42
2.7
4.0
4.6
5.2
6.4
7.3
9.1
10.7
11.9
12.8
Sumber: MSS Sp-69 (Courtesy Of Manufacturers Standardization Society)
Sustained loads-pressure
Pada system perpipaan umumnya mendapat beban tekanan
internal dari fluida yang mengalir di dalamnya. Beban tekanan
internal lebih berpengaruh pada tegangan yang ditimbulkan pada
dinding pipa dibandingkan dengan menimbulkan beban pada
tumpuan. Hal ini diakibatkan beban tekanan dilawan oleh
tegangan pada dinding pipa (hoop and longitudinal stress).
Gambar: 9.2 Tegangan akibat beban tekanan internal
Keseimbangan gaya dapat dituliskan
(p x Ap) – (σ x Am) = 0 .......... = (P x Ap)/Am
Dimana:
P = Internal pressure, psi
σ = tension stress of pipe wall, psi
Ap = Internal area of pipe, in2
Am = metal area of pipe, in2
Jika dinding pipa tidak menyambung/kontinyu dari satu tumpuan
anchor ke anchor lainnya, gaya akibat tekanan tidak dapat ditahan
oleh tegangan di dalam dinding pipa, sehingga beban tekanan
harus ditahan oleh anchor atau tumpuan jenis lain. Hal ini terjadi
jika dalam system pipa digunakan expansion devices (slip joints
atau bellows) untuk menyerap gerakan akibat beban thermal pada
pipa. Slip-type expansion joint (gambar: 9.3) adalah simply a
telescoping tube dengan packing of a sealant untuk mencegah
kebocoran fluida. Pipa dapat bergerak bebas di dalam tube, tidak
dapat meneruskan gaya akibat tekanan pada joint yang lebih besar
dari gaya gesek yang terjadi.
Gambar: 9.3 Pipe Slip joint
Luas penampang yang menerima tekanan
A =
Dimana:
Do = diameter luar pipa
Occasioanal loads
Occasional loads adalah beban yang bekerja pada sistem pipa
dalam periode yang sebagian saja dari total periode operasi sistem
(1 – 10%).
Contoh:
Fenomena alam (angin,gempa, dll)
Posisi tumpuan yang optimal untuk menahan occasioanal loads
tidak selalu sama dengan posisi tumpuan untuk sustained load,
dalam perancangan perlu dilakukan kompromi sehingga tumpuan
dapat menahan kedua jenis beban tersebut. Dalam perencanaan
perlu dilakukan dengan baik, sehingga tumpuan dapat menahan
kedua jenis beban tersebut.
Contoh:
Beban dinamik paling baik ditahan dengan rigid support, tetapi
akan menurunkan fleksibelitas pipa.
Rekomandasi untuk menentukan posisi tumpuan untuk beban
occasional:
1. Tentukan posisi tumpuan awal yang sesuai untuk beban
sustained
2. Tentukan jarak tumpuan (span) optimum untuk occasional
load
3. Pada sistem pipa dingin, gunakan rigid support di semua
tumpuan
4. Pada sistem pipa panas, tentukan dulu dimana lokasi rigid
support dapat ditempatkan
Occaasional loads – wind
System perpipaan yang terletak di luar (outdoor) dan mendapat
terpaan angin, harus dirancang untuk mampu menahan beban
angin maksimum yang terjadi sepanjang umur pipa tersebut.
Kecepatan angin tergantung pada kondisi lokal, dan biasanya
bervariasi terhadap elevasi.
Occasional loads – relief valve discharge
Relief valve digunakan dalam sistem perpipaan sebagai
pembuangan tekanan dari sistem jika tekanan meningkat di atas
operasi yang aman. Saat relief valve discharge, fluida akan meng-
initiate jet force yang ditransfer ke sistem pipa. Gaya pipa dapat
dihitung dengan rumus
Gambar: 9.4 Relief valve discharge load
Pengetesan pipa
Setiap pipa baru selesai penyambungan/pengelasan ataupun pipa
lama yang akan digunakan untuk penyaluran fluida, selalu
dilakukan pengetesan terhadap: kekuatan, kebocoran, ketelitian
dan kesempurnaan dalam pengelasan pipa. Sebelum pengetesan
dilakukan ada beberapa hal yang dilakukan:
1.Sistem perpipaan dan equipment yang lain harus dicek
sesuai dengan gambar P&ID dan spesifikasinya pada
sambungannya
2.Semua pipe line yang akan dites dibersihkan dengan
menggunakan uap atau air
3.Semua pipe support harus sudah terpasang, jika perlu
diberikan support tambahan
4.Equipment yang tidak termasuk dalam pengetesan harus
dipisahkan, misalnya dengan menggunakan blind flange
Yang perlu diperhatikan dalam pengetesan:
1. Mechanical equipment yaitu; pompa, exchangers turbines dan
compressor dipisahkan dari pengetesan dangan memasang
blind flanges
2. Untuk alat-alat instrument dilakukan terpisah, dan selama
pengetesan pipa dapat dipisahkan dengan menggunakan block
valve. Alat-alat instrument antara lain adalah; rupture discs,
relief valves, orifice plates, turbine meters dan lain-lain
3. Control valve juga dipisahkan dari pengetesan pipa dengan
cara menggunakan spool,sementara itu setelah menutup
dengan blind flange pada bagian depan dan belakang dari
control valve, sehingga pengetesan akan melalui spool atau
bypass sebagai penghubung aliran dari bahan untuk
pengetesan.
Test pressure pada system perpipaan ditentukan berdasarkan ANSI
B 313 atau ASME 1 boiler code.
Untuk praktisnya pipa ditest pada posisi terpasang, bila mungkin
berikut perlengkapannya. Untuk vessel dan perlengkapannya
hanya dapat ditest bila sistem perpipaan sudah terpasang dimana
test pressure untuk vessel tersebut adalah sama atau lebih besar
dari pressure test pipa. Harus diperhitungkan volume dari bagian-
bagian peralatan dan sistem pemipaannya.
Bila test pressure untuk vessel lebih rendah dari sistem pemipaan,
sedangkan vessel tersebut tidak dapat dipisahkan dari sistem
pemipaannya, maka pengetesan pipa pipa dilakukan sebelum
vessel terpasang.
Uji “X” ray (“X” ray test)
Pengetesan sambungan las pada pipa, dimana untuk pengetesan
“X” ray ini dapat difoto sambungan las tersebut. Seandainya
terdapat ketidak sempurnaan pada pengelasan bahkan kebocoran,
maka hal tersebut dapat terlihat pada hasil pengetesan yang
berupa filem. Pada pengetesan ini, daerah kurang lebih 10-15
meter radius harus dikosongkan dari manusia, kecuali pekerja
khusus karena pengaruh radiasi.
Gambar xray……..
Pneumatic test
Pengetesan ini menggunakan udara atau gas nitrogen yang
disuplai dari compressor. Tekanan awal yang diberikan adalah 1,5
kg/cm2 (21 psi) dan dipertahankan dalam jangka waktu tertentu
untuk mendapatkan strain yang sama pada pipa. Semua
sambungan dapat diperiksa dari kebocoran dengan menggunakan
cairan yang dapat berbusa. Tekanan ditambah secara bertahap ±
10% dari tekanan terakhir hingga mencapai pressure test yang
dibutuhkan dan dipertahankan dalam jangka waktu tertentu
(minimum 10 menit). Untuk pneumatic test yang bertekanan
tinggi, terutama di atas 7 kg/cm2 (100 psi) perlu diambil
pengamanan yang lebih teliti.
Hydrostatic test
Pengetesan ini menggunakan air dengan temperatur minimal 10 0C, pompa yang digunakan untuk mensuplai air dan bagian atau
sistem yang akan di test harus dilengkapi alat ukur tekanan
(pressure gauge). Tekanan dinaikkan secara kontinu dan pelan-
pelan agar diperoleh strain yang sama pada pipa selama
pengetesan.
Purging
Pada industri perminyakan dikenal istilah purging (membersihkan),
istilah ini umumnya digunakan untuk membersihkan aliran pipa.
Purging dilakukan pada sistem perpipaan yang selesai instalasi dan
perpipaan lama yang memerlukan pemeliharaan.
Fleksibilitas pipa
Fleksibilitas pipa adalah salah satu hal yang penting di dalam
perhitungan dan perencanaan perpipaan. Pemanasan pipa tentu
akan menimbulkan pemuaian begitu pula dengan pendinginan pipa
akan menimbulkan penyusutan. Pemuaian dan penyusutan ini
yang akan merupakan masalah fleksibilitas dan tegangan. Analisa
tegangan ditentukan oleh gaya-gaya pada angker, momen
lengkung, dan tegangan pada sistem perpipaan di suatu titik atau
segmen. Dalam perhitungan, untuk bahan-bahan tertentu dengan
schedule atau ketebalan tertentu, gaya-gaya, tegangan, dan
momen lengkungannya dapat dicari batas maksimal yang diijinkan,
sehingga bagi perencana mempunyai suatu patokan perhitungan
yang tak boleh melebihi batas tersebut. Untuk perhitungan
fleksibilitas dan analisis tegangan pada jalur dan titik kritis harus
dilakukan, misalnya untuk setiap jalur yang disambung dengan
nozzle peralatan. Sehingga tujuan fleksibilitas untuk menganalisis
setiap jalur jalur perpipaan dan terutama jalur-jalur kritis dapat
direncanakan secara aman. Di samping itu tidak kalah pentingnya
data-data peralatan dari pembuat atau penjual, terutama untuk
batas-batas yang diijinkan, baik gaya, momen lengkung dan
tegangan.
Dalam meningkatkan fleksibilitas pipa yang cukup, maka di dalam
sistem perpipaan akan digunakan expansion loops atau bentuk
lengkungan pipa. Dengan loops pemuaian pipa dapat dikendalikan
yang memungkinkan ujung pipa yang lain dapat bergerak bebas
(tak tertahan). Pada dasarnya apabila perhitungan fleksibilitas
sistem perpipaan dapat dilakukan dan ternyata aman, maka
perhitungan analisis tegangan tidak perlu dilakukan lagi kecuali
untuk jalur kritis atau khusus sebagai pengecekan ganda.
Metoda perhitungan fleksibilitas pipa harus didasarkan:
1. Batas angker yang diketahui atau diasumsikan
2. perencanaan temperatur, koefiien ekspansi baik untuk jalur
utama atau cabang
3. perencanaan kondisi khusus, seperti start up, siklus operasi,
tracing uap dll
Apabila tebal pipa berbeda daripada standar berat yang ada, maka
dapat dibandingkan dengan pipa standar yang ada.
Tipe lengkungan atau loops fleksibilitas:
1. Lengkunagn L
2. lengkungan Z
3. Lengkungan U
4. Lengkungan sistem loops
5. Loops dengan penuntun
Rumus:
h2 = DoLT meter
h min. = 0,0276 DoLT
Do = dalam inches
L = dalam meter
T = dalam oF
Lmaks =
Tes h = 0,3048 A x Do meter
A = lihat tabel koefisien karbon steel
Misalkan.
Pipa 6” sch 40
Do = 6,625 dibulatkan 7”
L = 9,144 m
T = 650o – 70o = 580o F
Dari rumus di atas.
h2 min = DoLT
= x 7 x 9,144 x 580
= 28,289
h min = 5,319 m
Tes h = 0,3048 A x Do
Untuk A pada temperatur 650º F, interpolasi didapat A = 2,35
(tabel)
Tabel: koefisian “A” untuk baja karbon
Disain Temp.(oF) A Disain Temp.
(oF)
A
150 0,4 600 2,20
200 0,6 700 2,50
300 1,0 800 2,80
400 1,4 900 2,95
500 1,8 1000 3,15
Tes h = 0,3048 x 2,35 x n7
= 5,014 m.
Ternyata 5,014m < 5,319 m, jadi gunakan ukuran terbesar yaitu
5,319 m
1. PERHITUNGAN KEKUATAN PIPA
untuk menghitung kekuatan pipa, tergantung dimana pipa
itu digunakan misalnya pipa tersebut berada dilokasi boiler, kilang
(refinery), sebagai pipa transportasi maupun gas. Perhitungan
kekuatan pipa-pipa tersebut diata mengikuti perhitungan ANSI
(American National Standard Institute) yaitu :
- Pipa panas (boiler) menurut ANSI B31-1
- Pipa refinery menurut ANSI B31-3
- Pipa transportasi menurut ANSI B31-4
- Pipa gas transmisi dan distribusi menurut ANSI B-31-8
1.1. Pipa Panas (Boiler), menurut ANSI B31-1
t = + C
dimana:
t = design wall thickness (inch)
P = pressure design (psig)
D = outside diameter (inch)
S = allowable stress (psi). Yang besarnya tergantung pada
standard pipa yang digunakan dan temperatur operasi
y = coefficient ferritic steel
= 0, 4 untuk temperatur sampai 900º F
= 0,5 untuk temperatur dari 900º sampai dengan 1000º F
= 0,7 untuk temperatur diatas 1000º F
C = corrosion allowance (inch), yang besarnya tergantung umur
pipa yang direncanakan x corrosion rate, misalnya umur pipa
20 tahun sedangkan corrosion rate 0,005 ipy (inchies per year),
maka harga C = 20x 0,005 = 0,1 inch untuk mencari harga S,
misalnya standard pipa yang digunakan adalah ASTM A-106
Grade B, seamless pada tenperatur operasi 700 F, maka harga
S = 14.350 psi (tabel ANSI B31-1)
1.2. pipa refinery, menurut ANSI B31-3
P .D
t = + C
2S + 2Y.P
dimana :
p = allowable working pressure (psig)
s = allowable stress (psi)
t = thickness (inch)
C = corrosion allowance (inch)
D = out side diameter (inch)
Y = coefficient for ferritic steel
(s/d 900 F = 0,4 ; 900 s/d 1000 F = 0,5 ; lebih besar 1000 F
0,7
Untuk mencari harga (S) harus diketahui terlebih dahulu jenis
material dari pipa tersebut, misalnya ASTM A-53 gread B maka
terlihat pada tabel harga allowable stress (S) = 16000
1.3. Pipa transportasi minyak, menurut ANSI B 31-4
P .D
t = + C
2S
harga S untuk pipa transportasi minyak = 0,72 x E x yield strength
(psi)
sebagai contoh: misal pipa yang kita gunakan standardnya adalah
API 5L Grade B, ERW berarti harga yield strength = 35.000 psi,
sedangkan joint efficientcy (E) = 0,85 sehingga harga S = 0,72 x
0,85 x 35.000 = 21.420 psi
1.4. pipa tranmissi dan distribusi gas, ANSI B31-8
P .D
t = + C
2S . F. E .T
dimana :
P = allowable working pressure (psig)
t = thickness (inch)
D = outside diameter (inch)
F = faktor bahaya kebocoran
E = join faktor (lihat tabel pada halaman 49)
T = temperatur derating faktor
S = allowable stress (psi)
C = corrosion allowance (inch)
Faktor bahaya kebocoran (F) :
F = 0,72 hutan/sawah F = 0,50 perkotaan
= 0,60 desa = 0,40 pusat kota
temperatur derating faktor (T)
T = 1 (temperatur = 250 F )
= 0,967 (temperatur = 300 F )
= 0,933 (temperatur = 350 F )
= 0,9 (temperatur = 400 F )
= 0,867 (temperatur = 450 F )
harga S pada pipa gas = yield strength (psi), misal standard pipa
yang digunakan adalah API 5LX Grade X-42, maka yield strength-
nya = 42.000 psi sehingga harga S juga = 42.000 psi.
BAUT DAN GASKET PIPA
Pada dasarnya ada dua jenis baut yang dipakai untuk memegang
dan mengencangkan flange, baut-baut itu adalah:
1. Baut mesin untukflange 150 #
2. Baut batang untuk flange 300 # ke atas (stud bolt)
Baut
Baut mesin memepunyai kepala segi enam dan mur segi enam,
digunakan untuk pekerjaan tekanan dan temperatur rendah sekitar
400 oF, yaitu tingkat temperatur yang umum dipakai pada ASTM A
807 Gr B.
Panjang baut diukur dari sebelah dalam pipa
Panjang baut (L)
L = total tebal dua flange
+ tebal gasket
+ tebal mur ¼“
Gambar baut
Baut batang berulir seluruh panjangnya lengkap dengan dua mur.
Baut ini dipakai untuk tekanan dan temperatur tinggi yang pada
umumnya dipakai pada proses enyulingan minyak dan steam:
ASTM A 193 Gr. B7 untuk temperatur sampai 900 oF dan ASTM
A193 Gr B 14 untuk temperatur sampai 160 oF. Panjang baut
batang adalah sepanjang batangnya. Gambar
Panjang baut (L)
L = 2 flange + 2 mur + gasket + ½”
Sedangkan untuk baut-baut temperature dingin dan sangat panas
di atas 1100 oF digunakan baut-baut bebas karet (stainless steel)
sedangkan untuk pemasangan dan pemakaian torsi baut pada
sambungan flange, perlu diperhatikan cara pengencangan dan
tahap-tahap pemasangan sbb:
1. komponen yang akan disambung dibuat supaya lurus
sumbunya, baik dengan clamp atau peralatan lainnya.
2. beri minyak pelumas pada ujung baut atau mur yang akan
dipasang (untuk kemudahan pengencangan)
3. kencangkan dengan tangan semua mur dan baut sekeliling
flange.
4. pemasangan baut harus sesuai dengan torsi yang
direncanakan
5. berikan torsi 20% (1/5) tahap dari masing-masing
pengencangan, sampai seluruhnya sama dan mulai dengan
tahap berikutnya sampai selesai
6. kencangkan baut dimulai berurutan dari 0 – 180o, 90 – 70o,
45 – 225o, 135 – 315o, sampai selesai dengan urutan (no 5)
7. gunakan pengencangan rotasi sampai seluruh baut benar-
benar selesai pada torsi level
Urutan
pengencangan:
1 – 2
3 – 4
5 – 6
7 – 8
Urutan rotasi:
1 – 5 – 3 – 7 – 2 – 6 –
4 - 8
Gambar: Flange tipe 8 baut
Gasket pipa
Ring gasket pada sambungan flange perlu digunakan gasket, baik
yang berbetuk oval atau lingkaran (ring), lihat gambar, S adalah
jarak di antara sambungan flange, bilamana ring gasket telah
diproses atau ditekan, untuk penggunaan gasket ini perlu dilihat
tabel berikut:
Jarak S antara hubungan flange untuk ring oktagonal dan ring oval
dari gasket setelah ditekan.
Tabel: Dimensi S dibanding tekanan
Ukuran
nominal
(Inch)
Tekanan, Lb/inch2
150 300 400 600 900 1500 2500Dimensi S, Inch
½ 1/8 1/8 1/8 1/8 - - 5/32¼ 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/321 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32
1 ¼ 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 1/81 ½ 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 5/32 1/82 5/32 7/32 3/16 5/32 1/8 1/8 1/8
2 ½ 5/32 7/32 3/16 3/16 1/8 1/8 1/83 5/32 7/32 3/16 3/16 5/32 1/8 1/84 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 1/8 5/325 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 1/8 5/326 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 1/8 5/328 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 5/32 3/1610 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 5/32 1/412 5/32 7/32 7/32 3/16 5/32 5/32 5/16
14 1/8 7/32 7/32 3/16 5/32 7/32 -
16 1/8 7/32 7/32 3/16 5/32 5/32 -
18 1/8 7/32 7/32 3/16 3/16 3/16 -
20 1/8 7/32 7/32 3/16 3/16 3/16 -
22 - 1/4 1/4 7/32 - - -
24 1/8 1/4 1/4 7/32 7/32 7/16 -
Sumber: pipe fitter handbook
Tipe gasket
Gasket type
Steam Water, gas and air
Oil, oil vapor Refrigerant
LP LP HP HPLT HP LT HT
LP HPLT LT
LP LP HP HPLT HP LT HT
LP HPLT LT
Soft rubber sheets with or without reinforcement.
Hard rubber sheets with or without reinforcement.
Fiber sheets
Asbestos composition.
Corrugated metal, asbestos inserted, and spiral-wound metal, asbestos filled.
Corrugated metal jacket, asbestos filled
Flat metal jacket,
- - - -
- - - -
- - - -
X X X -
X X X X
X X - -
X X X X
X -
X -
X X
X X
X X
X X
X X
- - - -
- - - -
X - X -
X X X -
X X X X
X X X X
X X X X
X -
X -
X X
X X
X X
X X
X X
asbestos filled
Corrugated metal: copperMonel, steel and iron
Solid metal:Alumunium,CopperMonel, steel and iron
X X - - - - X X
- - - - X X X - X X X X
X X X X
- - X X X X
X X - - X X X X
- - - - X X X X X X X X
X - X X
- -X XX X
When you need to make a cost-effective, safe, and controlled-condition entry into a pipe or vessel operating at a pressure or vacuum -- without losing product or interrupting system operations -- the Team Hot Tap is the best way to do it.
Team's hot taps allow drilling and cutting into pressurized operations or lines, and have been used extensively and successfully world-wide for making branch connections into operating heat exchangers, vessels, columns, tanks, a pipelines.
They can be performed on lines from 1/2" to 48" in diameter, in temperatures from cyrogenic to 1350oF (732oC), and on pressures from vacuum to 4300 psig (296 Bar). Recently two
HOT TAP VIDEOHot Tap Animation
Download RealPlayer for Video
2500 psig hot taps were performed on 6" carbon steel pipes in carbon dioxide service.
Tapping operations by experienced Team engineers and technicians begin only after detailed coordination and planning have been completed with plant engineers. Team hot tap applications include the following:
Prevent shutdowns New construction tie-ins Installation of by-pass systems Pressure and vacuum gauge installation New pipeline construction Sight glass installations Quality control sample points Valve installations Thermowell coupling installation Orifice taps for flow meters Offshore and underwater service Pipe inspection Temperature indicators Sparger installations