tugas 01 pmi

14
Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND. 1 TUGAS 1 PERALATAN MEKANIKA INDUSTRI 1. Jelaskan secara singkat sejarah tentang pipa Pipa adalah perlatan yang berbentuk silinder berlubang yang digunakan untuk memindahkan zat. Pipa pada awalnya digunakan untuk memindahkan air dari sumber air ke pemukiman mereka. Material yang digunakan juga masih sederhana, yakni hanya dari bamboo. Kemudian seiring berkembangnya zaman, penduduk Mesir serta Aztec mengembangkan jenis material pipa yang lebih baik, yakni dari lempung yang dibakar. Lalu pada masa Yunani Romawi digunakan pipa dengan material dasar logam berupa bronze. Dengan pesatnya perkembangan teknologi, pipa mulai bergeser dari bronze menjadi besi dan baja yang saat ini masih populer digunakan dalam berbagai jenisnya. Gambar 1. Pipa bamboo untuk transportasi air Gambar 2. Pipa timah peninggalan zaman Romawi kuno Gambar 3. Pipa besi tuang di perancis untuk membawa air ke Taman Versailles pada 1748

Upload: panji14

Post on 21-Nov-2015

41 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Tugas 01 PMI

TRANSCRIPT

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    1

    TUGAS 1

    PERALATAN MEKANIKA INDUSTRI 1. Jelaskan secara singkat sejarah tentang pipa Pipa adalah perlatan yang berbentuk silinder berlubang yang digunakan untuk memindahkan zat. Pipa pada awalnya digunakan untuk memindahkan air dari sumber air ke pemukiman mereka. Material yang digunakan juga masih sederhana, yakni hanya dari bamboo. Kemudian seiring berkembangnya zaman, penduduk Mesir serta Aztec mengembangkan jenis material pipa yang lebih baik, yakni dari lempung yang dibakar. Lalu pada masa Yunani Romawi digunakan pipa dengan material dasar logam berupa bronze. Dengan pesatnya perkembangan teknologi, pipa mulai bergeser dari bronze menjadi besi dan baja yang saat ini masih populer digunakan dalam berbagai jenisnya.

    Gambar 1. Pipa bamboo untuk transportasi air

    Gambar 2. Pipa timah peninggalan zaman Romawi kuno

    Gambar 3. Pipa besi tuang di perancis untuk membawa air ke Taman Versailles pada 1748

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    2

    Gambar 4.Pipa dari tanah liat yang dibuat sekitar 1800 di California

    2. Sebutkan standar dan spesifikasi apa saja yang dipakai untuk pipa baja. a. API (American Petroleum Society)

    Salah satu standar line pipe yang terkenal dari API adalah API 5L. b. ASTM (American Society for Testing Materials)

    Di dalam standar ini pipa dibagi atas beberapa jenis grade, yakni grade A, B dan C. Grade B memiliki kekuatan tarik dan kekuatan luluh lebih baik daripada grade A dan grade C memiliki kekuatan tarik dan luluh yang lebih baik ketimbang grade A maupun B seperti yang tertera pada ASTM-106.

    c. JIS (Japan Industrial Standard) d. SNI (Standar Nasional Indonesia) e. BS (British Standard) f. ANSI

    B36.10 American Standard for Wrought Steel and Wrought Iron Pipe B36.19 American Standard for Stainless Steel Pipe

    g. ASME B31.2 Fuel Gas Piping B31.3 Petroleum Refinery Piping B31.4 Liquid Petroleum Transportation Piping B31.5 Refrigeration Piping B31.7 Nuclear Power Piping B31.8 Gas Transmission and Distributing Piping Systems

    h. AWWA (American Water Works Association) C-200 tentang pipa sambungan dan tanpa sambungan untuk conveyance

    airdengan ukuran 6 in. atau lebih. Spesifikasi pipa berdasarkan grade dari API 5L tahun 2007:

    Tabel 1.spesifikasi dan grade berdasarkan API 5L

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    3

    Tabel 2.Ukuran pipa ASTM dan API scheduled

    3. Menurut standar API 5L, pipa dibedakan atas jenis apa saja ? Berdasarkan API 5L, pipa berdasarkan atas jenis lingkungan dimana pipa tersebut digunakan. Jenis-jenis pipa tersebut antara lain pada lingkungan:

    a. Onshore: pipa jenis ini digunakan pada perusahaan migas yang melakukan operasi pengeboran dan transportasi minyak di daratan.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    4

    Gambar 5. onshore pipeline

    b. Offshore pipa jenis ini digunakan oleh perusahaan migas yang melakukan operasinya di lepas pantai. Biasanya dilakukan di rig. Pipa ini harus menghubungkan antara rig tempat minyak diambil dan daratan tempat pemrosesan minyak tersebut. Pipa ini sangat rentan akan serangan korosi bila tidak diproteksi dengan baik.

    Gambar 6.offshore pipeline

    c. Sweet service pipa ini digunakan pada lingkugnan dengan kadar karbon dioksida (CO2) yang tinggi. CO2 bisa menjadi penyebab korosi pada material, khususnya pada pipa, karena bisa bertransformasi menjadi asam karbonat (H2CO3) melalui reaksi-reaksi terkait dan menggerogoti material. Pada pipa baja karbon, akan terbentuk karbonat besi (FeCO3) sebagai produk korosinya.

    d. Sour service pipa jenis ini digunakan pada lingkungan dengan kadar asam sulfida (H2S) yang tinggi. Mirip dengan pada lingkungan sweet, H2S bisa langsung menyerang pipa baja karbon dan membentuk senyawa sulfida, yakni FeS. Korosi jenis ini biasa menyerang pipa yang beroperasi pada industri migas dan lepas pantai. Oleh karena itu diperlukan usaha proteksi yang baik serta pemilihan material pipa yang pas agar korosi jenis ini dapat diminimalisasi.

    Menurut proses fabrikasinya, pipa baja dibagi menjadi: a. Seamless steel pipe

    Pipa jenis ini tidak menggunakan sambungan pada ujung pipa tersebut, sehingga tidak dibutuhkan proses pengelasan. Ketanpasambungan pipa ini didapatkan dari proses fabrikasinya, yaitu hot extrusion yang dapat menghasilkan produk yang continuous

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    5

    dengan panjang yang diinginkan. Selain itu, pipa jenis ini juga bisa dibuat dengan proses rolling billet pada beberapa roller.

    Gambar 7. Skema pembuatan pipa seamless dengan ekstrusi dan mandrel

    Pipa jenis ini biasanya memiliki diameter kecil hingga medium. Salah satu karakteristik pipa berjenis ini adalah memiliki ketebalan yang relatif tinggi untuk ukuran pipa kecil bila dibandingkan deng jenis pipa lainnya.

    b. API Welded steel pipe Pipa jenis ini biasanya berasal dari pelat lalu disambungkan dengan berbagai jenis proses pengelasan, seperti Submerged Arc Welding (SAW), Electric Resistance Welding (ERW) dan High-Frequency Welding (HFW).

    Gambar 8. Skema pembuatan pipa welded

    4. Apa perbedaan antara a. Onshore dan Offshore dan b. Sweet & Sour Service ? a. Onshore dan Offshore

    Pipa onshore biasa digunakan untuk operasi pengeboran minyak dan transportasi di daratan, sedangkan pipa offshore digunakan pada operasi pengeboran minyak lepas pantai, sehingga pipa diletakkan pada dasar. Pipa onshore dapat menggunakan beragam jenis pengelasan logam sehingga fabrikasinya mudah, sedangkan pipa offshore disambung dengan metode khusus baik dengan fabrikasi penyambungan di daratan maupun penyambungan di dalam laut (underwater welding) sehingga cost perpipaan offshore menjadi lebih mahal dibandingkan dengan perpipaan onshore. Kondisi operasi perpipaan offshore lebih ekstrim ketimbang onshore sehingga membutuhkan perhatian lebih di dalam pengoperasiannya.

    b. Sweet dan Sour Service

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    6

    Pada sweet service, daerah operasi dari material, dalam hal ini pipa, memiliki kadar CO2 yang tinggi sehingga sangat potensial terjadinya sweet corrosion, yakni terbentuknya senyawa FeCO3. Pada sour service daerah operasi pipa memiliki kadar H2S yang tinggi sehingga sangat berpotensi untuk terbentuknya senyawa FeS yang merupakan bentuk dari sour corrosion.

    5. Buat bagan diagram klasifikasi pipa secara umum.

    Gambar 9. Diagram klasifikasi pipa

    6. Jelaskan perbedaan pipa SAW, ERW, HFWdan Seamless. Table 3. Perbandingan pipa SAW, ERW, HFW, dan seamless

    Karakteristik Pipa SAW Pipa ERW Pipa HFW Seamless Prinsip las Panas berasal

    dari korsleting antara elektroda dan filler Busur filler

    Panas berasal dari resistansi material yang dilas

    Panas dari energi listrik frekuensi tinggi dan memanfaatkan resistansi dan penekanan rol

    Tanpa las

    Kebradaan Las Ada Ada ada Ada Keberadaan filler

    Ada Tidak tidak -

    FillerFiller

    Keberadaan sambungan

    Berdasarkan jenis material dasarnya

    Pipa

    Pipa non-metalik

    Pipa metalik

    Welded-pipe

    Dengan Filler

    Pipa SAW

    Pipa UOE Pipa roll-tekuk Pipa Spiral

    Pipa GMAW

    Tanpa filler

    ERW

    ER Contact welding

    ER Induction Welding

    Cont. Butt Welding

    pipe

    Laser Welding

    pipe

    Seamless pipe

    Mandrel-rolling mill

    Plug Rolling

    MillKeberadaan filler Jenis roll

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    7

    Energi produksi Rendah Sedang besar Sangat besar Bahan baku HRC/Sheet HRC HRC Billet Kualitas permukaan

    +++ ++ ++ +

    7. Sebutkan beberapa aspek dalam pemilihan pipa baja dan jelaskan yg dimaksud dengan Schedule dalam pipa. Di dalam pemilihan pipa baja, terdapat beberapa aspek yang harus diperhatikan agar pipa tersebut dapat memberikan performa terbaik sesuai dengan keinginan pemakai. Aspek-aspek tersebut antara lain:

    a. Segi desain Perancangan pipa yang baik adalah yang sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan. Pendesainan pipa ini mengacu pada standar SNI 13-3474-2002 tentang sistem perpipaan dan transmisi gas yang diadopsi dari standar internasional, yakni ASME B31.8. Berdasarkan kedua standar tersebut, kita dapat merancang ketebalan dinding pipa (pipe wall thickness) dengan menggunakan rumus sbb:

    = 2() Keterangan: t = tebal dinding yang dipersyaratkan P = Tekanan luar pipa (psi) Do = diameter luar pipa (in.) S = kekuatan luluh minimum pipa (psi) F = Faktor desain E = Longitudinal joint factor T = Temperature derating factor Di dalam standar ASME B31.8 bisa dijadikan referensi untuk menentukan beberapa variabel seperti faktor desain, longitudinal joint factor, serta temperature derating factor.

    Table 4. Faktor desain untuk konstruksi pipa baja

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    8

    Table 5. Longitudinal Joint factor

    Table 6. Temperature derating factor

    Dengan menghitung nilai dari ketebalan dinding pipa yang dibutuhkan dan menambahkannya dengan nilai dari ketebalan dinidng yang terkorosi (corrosion allowance) (c), kita bisa dapatkan nilai dari minimum ketebalan dinding pipa (tm)

    = + Dari nilai tm tersebut kita bisa dapatkan nilai nominal ketebalan dinding desain ( tn) dengan cara sbb:

    = (1 )

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    9

    Dari nilai tn tersebutlah kita dapat membandingkannya dengan ketebalan desain dindin pipa yang tersebut, seperti pipa dengan schedule 40, 80 dsb. Pipa yang aman digunakan adalah pipa dengan ketebalan dinding nominalnya lebih besar dari desain ketebalan dinding nominalnya. Salah satu parameter yang berkontribusi adalah longitudinal joint factor. (E). E adalah variabel yang menyatakan karakteristik kekuatan sambungan pipa. Tiap proses pengelasan (penyambungan) pipa menghasilkan nilai E yang berbeda-beda. Pada Seamless dan ERW menghasilkan nilai yang sama. Oleh karena itu, ketebalan dari pipa yang digunakan pada operasi tertentu bisa sama dengan menggunakan kedua jenis sambungan pipa ini .

    b. Segi proses produksi dan kualitas pipa Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, menurut API 5L terdapat 2 jenis pipa baja, yakni seamless pipe dan welded pipe. Kedua jenis pipa ini menghasilkan kualitas serta karakteristik yang cukup berbeda baik dari segi proses fabrikasi maupun operasionalnya.

    Pipa seamless Pipa jenis ini dibuat dengan proses press piercing melalui hot extrusion serta rotary piercing melalui beberapa jenis roller. Hasil fabrikasi pipa berjenis ini akan menguntungkan bila memiliki ketebalan yang tinggi ketimbang membaut pipa dengan ketebalan tinggi berasal dari pelat.

    Pipa sambungan dengan High-Frequency Welding HFW adalah proses penyambungan logam dengan sambungan listrik. Pipa berjenis ini menghasilkan jenis lasan yang longitudinal di sepanjang pipa. Hasilnya adalah pipa dengan dimensi, diameter serta ovalitas yang baik sebagai hasil dari serangkaian rol pembentukan sebelum dilakukan pengelasan Perbedaan yang terjadi pada hasil produk kedua produk fabrikasi tersebut adalah sbb:

    Pipa sambungan HFW dihasilkan lebih cepat dibandingkan pipa seamless. oleh karena itu dapat menghasilkan produk lebih banyak

    Pipa sambungan HFW minim terjadinya perubahan ketebalan pada produk akhirnya, sedangkan pada seamless pipe rentan terjadinya perubahan ketebalan dinding pipa.

    c. Segi ketahanan korosi Tidak dipungkiri bahwa logam merupakan material yang rentan terhadap korosi yang akan membuat produk menjadi gagal. Pipa, khususnya pipa baja juga tidak dapat mengelak dari hal ini. Di lingkungan yang dianggap aman sekalipun korosi pada pipa bisa saja terjadi, karena di udara terdapat uap air serta oksigen yang merupakan penyulut terjadinya korosi. Korosi terjadi dengan kecepatan tertentu, tergantung pada faktor internal, seperti jenis material maupun penggunaan coating maupun eksternal seperti lingkungan operasi, inhibitor dsb. Ketahanan korosi pipa tidak diatur di dalam API, ASTM, dll, melainkan diatur oleh NACE (National Association of Corrosion Engineers)

    d. Segi komersil Pendesainan pipa diharapkan bisa seefisien dan seefektif mungkin sehingga tidak terjadi kelebihan bahan. Harga dari pipa baja saat ini terhitung mahal, apalagi jenis baja tahan karat yang mampu mencapai ratusan ribu rupiah per kilogramnya.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    10

    e. Segi regulasi

    Saat ini pipa sch. 80 dengan berbagai ukurannya belum bisa diproduksi di dalam negeri. Padahal, pipa berjenis ini sangat diperlukan oleh industri migas nasional. Untuk itu, perlu dilakukan impor dari luar negeri. Pengimporan ini tidak terlepas dari regulasi yang dikeluarkan pemerintah agar industri nasional tidak mati. Schedule pada pipa adalah nominal ukuran pipa yang menyatakan ketebalan dindingnya. Schedule ini bergantung pada ukuran pipanya.

    8. Hitunglah tebal pipa (schedule-nya) yang direkomendasikan bila diketahui : a. Diameter pipa = 4,5 b. Operating pressure = 1000 psi c. Jenis pipa = Carbon Steel Pipe API 5L LB ERW d. Corrosion Allowance = 0.05 in

    = 2() Keterangan: t = tebal dinding yang dipersyaratkan P = Tekanan luar pipa (psi) Do = diameter luar pipa (in.) S = kekuatan luluh minimum pipa (psi) F = Faktor desain E = Longitudinal joint factor T = Temperature derating factor

    = 1300 4.52(0.81.001.0035500) = 0.103

    = + = 0.103 + 0.05 = 0.153 . 9. Jelaskan beberapa cara (metoda) dalammelindungi pipa baja dari serangan korosi.

    1. Material selection Pemilihan material yang tepat dengan operasi serta kondisi lingkungan yang tepat dapat memberikan performa yang baik serta laju korosi yang rendah. Penggunaan baja jenis paduan yang memiliki elemen paduan yang mendukung ketahanan korosi, seperti Cr, Ni, Mo dll dapat meningkatkan umur pakai pipa. Pipa-pipa tersebut antara lain pipa HSLA (High Strength Low Alloy), Stainless steel.. Yang perlu diperhatikan di dalam pemilihan material adalah tingkat ketahanan korosinya serta harga dari material tersebut. Kedua aspek tersebut haruslah diperhatikan agar mendapatkan material pipa yang cocok pada operasi tertentu dengan harga yang sepantasnya.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    11

    Gambar 10. Grafik jenis-jenis material pipa beserta perbandingan harganya

    2. Inhibitor Penggunaan inhibitor ini dilakukan pada fluida di sekitar pipa sehingga terbentuk mekanisme-mekanisme seperti pembentukan lapisan yang protektif sehingga melindungi pipa dari serangan korosi. Penambahan inihibitor ini dalam jumlah yang sedikit saja dan penambahan yang terlalu banyak akan menyebabkan kejenuhan yang pada akhirnya tidak memproteksi pipa.

    3. Proteksi katodik Proteksi katodik terdiri dari 2 jenis:

    Anoda korban Anoda korban adalah jenis proteksi katodik dimana digunakannya logam yang lebih anodik dibandingkan dengan pipa baja, seperti Al, Zn maupun Mg sehingga yang terjadi korosi/pengikisan adalah logam-logam tersebut dan pipa baja pun aman. Penggunaan logam-logam tersebut tergantung pada lingkungan operasinya.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    12

    Gambar 11. Skema proteksi katodik anoda korban

    Impressed current

    Impressed current adalah metode perlindungan korosi dengan cara mengalirkan arus listrik DC kepada pipa sehingga pipa tersebut tidak memiliki perbedaan potensial dan menjadi lebih bersifat katodik. Penggunaan arus yang terlalu besar tidak baik dan malah akan merusak material yang dilindungi.

    Gambar 12. Skema proteksi katodik impressed current

    4. Pelapisan Pelapisan pada pipa bertujuan untuk melindungi pipa dari korosi dengan penambahan ketebalan dari pipa dengan elemen-elemen reaktif sehingga pipa terlindungi. Proses pelapisan ini bisa dilakukan pada internal maupun eksternal pipa.

    10.Jelaskan analisa segi korosi dan segi harga (komersial) bilamenggunakan pipa HFWSch. 40 yang di coating (coated pipe) denganBare Seamless pipe Sch.80.

    Asumsi bahwa dengan menggunakan pipa yang tebal dan tidak diproteksi terhadap korosi seperti pelapisan lebih baik daripada pipa yang lebih tipis namun diproteksi oleh pelapisan adalah salah. Meski kelihatannya pipa yang tebal akan lebih lama terserang korosi, kenyataannya tidaklah demikian bila kita lihat dari segi lapangan serta teknisnya.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    13

    Dari segi korosi, bare seamless pipe sch.80 akan lebih mudah terserang korosi seperti localized attack, pitting, dsb dibandingkan dengan HFW pipe sch.40 dilapisi internal. Fluida yang mengalir di dalam pipa dapat mengandung bermacam-macam zat. Senyawa-senyawa kimia seperti CO2, H2S, sampai ion seperti Cl- yang berbahaya bagi pipa baja dapat mengikis bagian dalam pipa dengan laju tertentu. Pipa yang dilapisi internal akan lebih sedikit terserang korosi karena pipa tidak secara langsung kontak dengan fluida. Sedangkan seamless pipe sch.80 berkontak langsung dengan fluida sehingga senyawa-senyawa ataupun ion-ion yang berbahaya dapat secara langsung pula menyerang pipa sehingga mengikis bagian dalam pipa dengan korosi dan umur pipa tersebut sudah dipastikan lebih kecil dibandingkan yang dilapisi secara internal.

    Dari segi komersil, seamless pipe sch.80 dapat dikatakan overdesign pada lingkungan non-korosif. Dengan ketebalan dinding yang tebal, rasanya akan lebih mahal biaya material serta fabrikasinya ketimbang menggunakan pipa HFW sch.40 namun dilapisi yang pada lingkungan korosif saja memiliki ketahanan korosi yang lebih baik ketimbang pipa seamless tersebut. Dengan menggunakan pipa yang lebih tipis namun dilapisi dengan pelapis polimer yang lebih murah dan tidak mengalami korosi tentunya akan lebih efisien ketimbang membeli pipa yang tebal karena harga logam baja yang harga per kilonya sudah mahal.

    Tabel 13. Perbandingan ongkos pembuatan pipa sch.40 dan 80.

  • Panji Maulana TUGAS 1 1006676823 PER. MEK. IND.

    14

    REFERENSI

    [1] Slide kuliah 2 Peralatan Mekanika Industri Dr. Ir. Winarto, M.Sc [2] Anonim. 2006. Specification for Steel Pipe.

    http://www.indps.com/pdfs/Specification_for_Steel_Pipe.pdf . waktu akses: 15 September 2013

    [3] Anonim.2012.API 5L. http://www.hnssd.com/news.asp?type=1&id=235 waktu akses: 15 September 2013.

    [4] API Specification 5L, Specification for Line Pipe, 2004 [5] Anonim.2004.Pipes:Ancient/Early Types.

    http://www.sewerhistory.org/grfx/components/pipe-early1.htm . Waktu akses: 16 September 2013