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