JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 1‐6 (1‐6 Print) 

1

ANALISA RISIKO PADA OFFSHORE PIPELINE MILIK PT. TRANS PACIFIC PETROCHEMICAL

INDOTAMA (PT. TPPI) TUBAN AKIBAT FREE SPAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE RISK

BASED INSPECTION (RBI)

1Achmad Rudiyanto , 2Daniel M.Rosyid , 2Yoyok S. Hadiwidodo

1Mahasiswa Teknik Kelautan 2Dosen Teknik Kelautan

Jurusan Teknik Kelautan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Keputih Sukolilo – Surabaya 60111

E-mail : dmrosyid@oe.its.ac.id

ABSTRAK Pada tugas akhir ini dibahas analisa resiko free span dengan moda kegagalan untuk osilasi In-flow (PSL) dan Osilasi Cross-flow (PSLC). Pipeline 36” milik PT. Trans Pacific Petrochemical Indotama (TPPI) Tuban telah mengalami span sepanjang 29 meter. Dikarenakan adanya beban lingkungan seperti beban gelombang, arus,dan lain-lain. Ada kemungkinan free span akan semakin bertambah panjang dan menyebabkan kegagalan struktur. Oleh karena itu, perlu diadakan suatu inspeksi dengan berbasis keandalan. Metode Risk Based Inspection menggunakan kombinasi dua parameter yaitu kemungkinan kegagalan dan konsekuensi kegagalan. Probabilitas kegagalan didapatkan dengan menggunakan simulasi Monte Carlo dan konsekuensi kegagalan didapatkan dengan metode semi kuantitatif Risk Based Inspection (RBI), sehingga bisa diketahui risiko dari suatu segmen pipeline dengan kategori konsekuensi safety, environment, economy, dan property. Dari hasil simulasi, maka diperoleh peluang kegagalan (PoF) untuk Osilasi in-flow (PSL1) = 0.0076; in-flow (PSL2) = 0.0026%; Osilasi cross-flow (PSCL1) = 5.21 x 10-5 dan Osilasi cross-flow (PSCL2) = 2.1 x 10-5. Dengan mengacu pada API RBI 581 maka diperoleh tingkat resiko untuk jenis in-flow (PSL1) & (PSL2) dengan kategori konsekuensi safety, environment, economy: resiko medium (3A) dan medium 3B untuk kategori Property; in-flow (PSL2): resiko medium (3B) dan cross-flow (PSCL1) & (PSCL2) dengan kategori konsekuensi safety, environment, economy : medium (3A) dan medium 3B untuk kategori Property. Berdasarkan tingkat resiko tersebut, maka metode inspeksi yang tepat adalah dengan Clamp-on supports untuk frekuensi inspeksi 2 tahun sekali (menengah).

Kata–kata Kunci : Free span, Risk Based Inspection, In-flow, Cross Flow , PSL, PSLC Simulasi Monte Carlo

1 . PENDAHULUAN

Dalam suatu plant, rancangan proses produksi yang dilakukan oleh PT. TPPI-Tuban bermaksud untuk mengaktifkan kembali pada pipa 36”. Para perancang pipa menentukan diameter luar serta ketebalannya. Kemudian menganalisa kestabilannya di dasar laut. para desainer juga mempetimbangkan rute yang akan dilalui oleh pipa. Salah satu pertimbangan untuk rute pipa bawah laut adalah adanya free span yang terjadi. Posisi pipa bawah laut yang terletak di seabed tidak selamanya meletak di tanah. Kondisi yang dinamakan free span atau bentangan bebas dapat terjadi. Free span pada pipa bawah laut terjadi bisa disebabkan oleh berbagai hal, antara lain kondisi seabed yang tidak merata, perubahan kontur dasar laut, penggerusan, serta tumpuan-tumpuan buatan. Selain aspek desain yang harus aman dan mendukung agar fenomena free span tidak terlalu cepat terjadi, dewasa ini ketentuan pedoman keselamatan dalam dunia perindustrian semakin meningkat misalnya Peraturan Menteri

Pertambangan dan Energi No.5/P/M/ Pertambangan/1977 menyatakan perlu adanya suatu pemeriksaan atau inspeksi dari bangunan laut. Dengan peraturan tersebut telah dikembangkan suatu metode pemeriksaan yang berbasis keandalan (Risk Based Inspection/RBI) mengidentifikasi kegagalan yang akan terjadi.

Risk Based Inspection (RBI) adalah sebuah pendekatan sistematis tentang metode pengelolaan inspeksi atas peralatan atau unit kerja pada sebuah pabrik yang didasarkan pada tingkat risiko yang dimiliki oleh peralatan atau unit kerja tersebut. Oleh karena itu, secara umum metode RBI dapat diaplikasikan ke semua jenis industri dan sangat bergantung pada kondisi aktual dari peralatan industri yang dianalisis.

Mengingat bahwa Trans-Pacific Petrochemical

Indotama Tuban (TPPI-Tuban), bermaksud untuk mengaktifkannya kembali pada pipa oil line 36”. maka perlu dilakukan analisa risiko pada offshore pipeline akibat free span agar pipeline tidak

2

mengalami kegagalan. Pada penelitian kali ini akan menganalisa risiko free span pada offshore pipeline dengan metode RBI dengan operasi pipeline, adapun pipa berdasarkan data pada table sebagai berikut :

Tabel 1.1 Pipeline Process Data

tabel 1.2 Pipeline Material Properties

Oleh karena itu, aspek desain dan inspeksi harus mendukung untuk mencegah fenomena Free Span. Desain yang aman dan inspeksi secara berkala dapat meminimalisir terjadinya Free Span.

2. KONSEP DAN PERHITUNGAN FREE

SPAN

2.1. KONSEP FREE SPAN

free span dapat mgalami getaran vortex-induced (VIV) dan akibatnya mengalami kerusakan kelelahan pada pipa karena gelombang dan arus. Pusaran yang menghasilkan fenomena dalam dua jenis kekuatan periodik pada rentang bebas pipa. Simetris vortisitas adalah melepaskan ketika kecepatan aliran rendah. Sebuah pipa akan mulai terombang-ambing in-line dengan arus ketika pusaran shedding frekuensi sekitar sepertiga dari frekuensi alami dari rentang pipa. Lock-in terjadi ketika pusaran shedding frekuensi adalah setengah dari frekuensi alami. Sebagai kecepatan aliran meningkat lebih lanjut, cross flow yang osilasi mulai terjadi dan frekuensi pelepasan vortex dapat mendekati frekuensi alami dari rentang pipa. Amplified tanggapan karena resonansi antara pusaran shedding frekuensi dan frekuensi alami rentang bebas dapat menyebabkan kerusakan kelelahan. Dengan demikian, penentuan kritis panjang rentang diperbolehkan di bawah berbagai lingkungan menjadi bagian penting dari desain pipa. (H.S. Choi, 2000). Gambar free span dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini :

Gambar 2.1. Ilustrasi Freespans di Dasar Laut (Kenny,1993)

Secara keseluruhan free span terjadi karena kegagalan pipeline akibat free span untuk arus in-flow (PSL) dan cross flow (PSCL). Untuk analisa dinamis untuk mencari besarnya vortex shedding frequency dengan menggunakan rumus yaitu :

Dengan mensubstitusi nilai-nilai dari masing-masing parameter ke persamaan, maka di dapatkan hasil untuk nilai f = 0.355 s-1.

Selanjutnya menghitung vortex induced vibration (VIV) untuk in-line flow dan cross-flow dengan mengasumsikan support pada ujung span berupa pin-pin dengan nilai konstantanya adalah Ce = 1.57.

a. Panjang span untuk osilasi in-flow Nilai VIV untuk in-line flow dapat dicari dengan menggunakan rumus :

b. Panjang span untuk osilasi cross-flow

Nilai VIV untuk cross-flow dapat dicari dengan menggunakan rumus :

2.2. PERHITUNGAN FREE SPAN

Pipeline yang menjadi objek pada penelitian ini adalah pipeline 16” milik PT Trans Pacific

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 1‐6 (1‐6 Print) 

3

Petrochemical Indotama (PT. TPPI) Tuban tepatnya di jalan tanjung awar-awar Ds. Remen Tasikharjo dari kota Tuban.

Gambar 2.2 Peta Jawa Timur dan Lokasi Free Span

Gambar 2.3 Peta lokasi terjadinya free span, Tuban, Jawa

timur

a. Perhitungan Properti Pipeline

Dalam perhitungan akan digunakan data-data operasional yang telah diuraikan di atas. Awalnya diperhitungakan properti pipeline sebagai berikut:

Tabel 2.1 Properti Pendukung Pipeline

b. Analisa Pipeline Berikut ini adalah data analisa pipeline:

3. PERHITUNGAN PELUANG KEGAGALAN

Dari data-data yang diperoleh dilakukan perhitungan awal untuk menentukan nilai peluang kegagalan akibat terjadinya ketika panjang span aktual lebih besar dari panjang baik untuk Cross flow dan In flow. Variabel acak dalam moda kegagalan terhadap free span dapat dilihat dalam tabel 3.1 Didapatkan dengan bantuan software EasyFit Profesional

Tabel 3.1 Distribusi Variabel acak moda kegagalan terhadap free span

Untuk mendapatkan moda kegagalan free span yang disebabkan oleh panjang span kritis melebihi panjang span dinamis dengan menggunakan simulasi Monte Carlo. Jumlah sampel yang digunakan sebanyak 1000-10.000 kali. Analisis ini dilakukan dengan moda kegagalan :

][ cLLMK

a. Panjang span untuk gerakan in-line flow dapat di sederhanakan sebagai berikut :

4

Dan

Dengan :

L1 dan L2 = Panjang span untuk aliran In-line flow (m).

Berikut merupakan gambar hasil dari perhitungan peluang kegagalan pipeline terhadap free span untuk in-flow Gambar 3.1 Perhitungan keandalan pipeline terhadap free

span untuk In-flow

b. Panjang span untuk gerakan cross flow dapat di sederhanakan sebagai berikut :

Dan

Dengan: LC1 dan LC2 = Panjang span untuk aliran Cross flow (m).

Berikut merupakan gambar hasil dari perhitungan peluang kegagalan pipeline terhadap free span untuk Cross flow:

Gambar 3.2 Perhitungan keandalan pipeline terhadap free span untuk Cross flow

Sedangkan untuk perhitungan & analisis risiko

pipeline, kegagalan terjadi ketika panjang span kritis baik untuk In-flow dan Cross flow lebih besar dari panjang freespan aktual, dengan persamaan :

)( akf LLsPP

Maka moda kegagalan free span dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

][ akLLsMKf

Berikut grafik pipeline terhadap panjang span L1,L2,LC1,dan LC2 dari hasil jumlah simulasi montecarlo untuk In-flow dan Cross flow :

Gambar 3.3 Grafik kestabilan simulasi Montecarlo

untuk keandalan

Gambar 3.4 Grafik kestabilan simulasi Montecarlo

untuk probabilitas kegagalan

4. ANALISIS KONSEKUENSI DENGAN METODE SEMIKUANTITATIF RBI Dalam melakukan analisis konsekuensi dengan menggunakan metode semi-kuantitatif RBI untuk kasus kegagalan free span ditentukan kategori konsekuensi kegagalannya. Kategori konsekuensi yang diambil pada penelitian pada tugas akhir ini adalah Safety (keamanan), Environment(lingkungan), Economy (ekonomi), dan kondisi properti/kondisi pipeline berdasarkan kerusakan/damage yang terjadi mengacu pada besarnya UC (Unity Check) dari rasio antara combined stress dengan allowable stress.

4.1 Kategori Konsekuensi

a. Konsekuensi Safety dan Environment

Dalam analisis konsekuensi kegagalan untuk kasus free span, konsekuensi kegagalan untuk kategori safety dan environment dapat dikatakan rendah. Maka kategori konsekuensinya masuk pada kategori A atau Low (rendah). Dikarenakan kegagalan free span tidak mengakibatkan dampak kecelakaan dan kerusakan lingkungan yang begitu berarti bila di

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2014) ISSN: 1‐6 (1‐6 Print) 

5

tinjau hanya dari aspek gagal free span mengalami buckling bukan terjadi kebocoran /ledakan.

b. Konsekuensi Ekonomi

Analisis konsekuensi kegagalan yang dilakukan adalah dengan menghitung besarnya biaya pipa per tonnya berdasarkan harga pipa terbaru berasal dari website yang menjual pipeline.

Diambil asumsi harga pipeline untuk line pipe 16” ASTM A106B untuk fluida crude oil adalah US $800/Ton. Hasil perhitungan biaya masing-masing panjang pipeline untuk pembebanan panjang pipeline adalah Perhitungan ditabelkan sebagai berikut :

Tabel 4.1 Perhitungan Biaya Pipeline

c. Konsekuensi Properti/Kondisi Pipeline

Analisis konsekuensi kegagalan pipeline untuk kategori properti mengacu pada hasil perhitungan dan perbandingan rasio antara combined stress dan allowable stress, yaitu :

Yang menghasilkan UC (Unity Check). UC yang di peroleh dari perhitungan ini adalah 0.545

4.2 Tingkat Risiko Semi Kuantitatif

Berikut tingkat risiko untuk berbagai failure mode diatas :

Gambar 4.1 Distribusi tingkat risiko seluruh peralatan pada matriks risiko semi kuantitatif RBI dengan Failure Mode

PSL1

Untuk kategori konsekuensi kegagalan Safety, Environment adalah 3A (Medium), sedangkan untuk kategori Economy nilai biaya yang dikeluarkan apabila satu segmen mengalami kegagalan free span

adalah 0.008156 juta dollar USA < 0.0134 juta dollar USA maka kategorinya adalah 3A (Medium) dan untuk kategori properti damage/kerusakan yang dialami segmen pipeline untuk moda kegagalan PSL1 adalah 0.545, maka kategorinya adalah 3B (Medium). Untuk hasil analisis konsekuensi semi kuantitatif lainnya disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut:

Tabel 4.2 Tingkat risiko kegagalan pipeline akibat In-flow

(PSL1&PSL2)

Tabel 4.3 Tingkat risiko kegagalan pipeline akibat cross flow (PSCL1&PSCL2)

4.3 Penentuan Sistem Inspeksi Untuk menentukan metode inspeksi yang cocok

untuk perairan di daerah tuban dimana kedalaman perairan ± 21.33 ft, jenis tanah adalah sand (pasir), dan kontur dasar laut yang tidak merata dan ketinggian span off-bottom yang relatif rendah misalnya kurang dari 1 m (3 ft), kantong pasir-semen atau matras yang direkomendasikan. Jika ketinggian span off-bottom lebih besar dari 1 m (3 kaki), clamp-on supports dengan kaki telescoping atau auger screw auger lebih praktis. Ilustrasi grafis dari setiap metode yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Gambar 4.4 Inspeksi Pipeline Untuk Masalah Free span

Frekuensi pemeriksaan pada setiap segmen berdasarkan tabel di atas untuk masing-masing moda pembebanan free span adalah sebagai berikut:

Daerah I & II : 30 bulan (2.5 tahun sekali) Daerah III : 24 bulan (2 tahun sekali) Daerah IV & V : 12 bulan (1 tahun sekali)

6

Apabila kombinasi ketiga metode pengujian dan frekuensi pemeriksaan tersebut diaplikasikan maka dapat memberikan hasil yang akan lebih memuaskan.

Tabel 4.5 Frekuensi inspeksi pipeline untuk in-flow

Tabel 4.6 Frekuensi inspeksi pipeline untuk cross flow

5. KESIMPULAN Adapun beberapa kesimpulan dari proses analisis yang telah dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Besarnya peluang kegagalan pipeline akibat free

span untuk osilasi in-flow dan osilasi cross-flow dimana peluang kegagalan diambil dari jumlah simulasi terbanyak yaitu 10000 simulasi adalah sebagai berikut :

Tabel 5.1 Peluang Kegagalan Dengan Simulasi Monte Carlo

2. Berdasarkan hasil perhitungan analisis

consequence of failure dan likelihood of failure, maka penentuan tingkat resiko menggunakan metode semi-kuantitatif RBI untuk tiap jenis osilasi free span adalah sebagai berikut :

Tabel 5.2 Hasil Perhitungan Analisis Consequence Of Failure dan Likelihood Of Failure

3. Untuk menentukan metode mitigasi & inspeksi

yang cocok untuk perairan di daerah tuban dimana kedalaman perairan ± 21.33 ft, jenis tanah adalah sand (pasir), dan kontur dasar laut

yang tidak merata dan ketinggian span off-bottom yang lebih besar dari 1 m (3 kaki), clamp-on supports dengan kaki telescoping atau auger screw auger lebih praktis., sedangkan frekuensi pemeriksaan pada setiap segmen berdasarkan tabel di atas untuk masing-masing moda pembebanan free span adalah sebagai berikut:

Tabel 5.3 Frekuensi Inspeksi Pada Tiap Moda Pembebanan Untuk Osilasi In-Flow Dan Cross-Flow

5. Daftar Pustaka Abdul Rahman, R. (2013). Analisis Risiko Upheaval

Buckling Pada Buried Pipeline Dangan Metode Risk Based inspection. Laporan Tugas Akhir Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

. Aller,JE. (2012). The Risk Based Management System :

A New Tool for Assessing Mechanical Integrity,Asme.

American Petroleum Institute (API 581). (2001). Risk-Based Inspection - Base Resource Document, API Publishing Service, Washington, D.C

Ang, HS dan Tang, W.H. 1985. Probability Concepts In Engineering Planning And Design. New York : John Wiley.

Azhar, A. F. (2007). “Analisa Resiko Offshore Pipeline dengan Menggunakan Metode RBI”. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

Bai, Yong, dan wicocks, Jhon, (2000). Risk Based Inspection and integrity management of pipeline systems, Houston, USA.

DNV RP F105. (2006). Recommended Practices For Free Spanning Pipelines Det Norske Veritas. Norway.

Ikhwani, H. (2009). Diktat Kuliah Perancangan Pipa Bawah Laut (Edisi 1). Jurusan Teknik Kelautan, Surabaya.

Masduky S, Yudi. (2003) “Aplikasi Atas Inspeksi Berdasarkan Risiko (RBI) Terhadap Suatu Plant” .Makalah Seminar Temu Ilmiah Dirjen MIGAS, Bandung,.

Nahari,Didit Rizky, (2001). Analisa Free span Pada Pipa Bawah Laut. Laporan Tugas Akhir Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

Rosyid,D.M dan Mukhtasor (2002). Diktat Mata Kuliah Keandalan dan Resiko, Jurusan Teknik Kelautan ITS.

R,Soegiono. (2007). Pipa Laut. Airlangga University Press, Surabaya.