Download - 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Transcript
Page 1: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

DEFINISI SISTEM PEMIPAAN

Desain/Perancangan Sistem Pemipaan pada dasarnya bertanggung jawab untuk

mempelajari dan menghasilkan sebuah sistem perpipaan untuk mentransportasikan fluida

yang mengalir di dalam pipa dengan efektif dan efisien berdasar kode dan standar yang

berlaku.

Sistem pemipaan tidak hanya terdiri dari pipa, tapi merupakan hasil interkoneksi antar pipa

dan antara berbagai komponen pipa (tee, elbow, reducer,dll) ditambah juga katup,

sambungan ekspansi yang saling terhubung untuk membentuk sebuah sistem yang dapat

bekerja sesuai tujuannya atau fungsinya.

PIPA

Secara umum, pipa diartikan sebagai sebuah benda yang mempunyai penampang

melintang yang bulat dan berlubang, yang digunakan untuk mengangkut/mendistribusikan

fluida seperti minyak, gas, air, bahan kimia, dll.

UKURAN PIPA

Dulu biasa disebut dengan inisial IPS (iron pipe size) untuk penamaan pipa

berdasarkan ukuran diameternya dalam satuan inch, misal, pipa IPS 6 adalah pipa

dengan ukuran diameter yang mendekati 6 inch, seiring dengan perkembangan

kebutuhan akan ketebalan dinding yang lebih tipis dan desain pada kekuatan dan

ketahanan korosi material pipa membuat penamaan baru untuk ukuran dan tebal pipa.

NPS menggantikan IPS dan istilah schedule (SCH) digunakan untuk nominal tebal

dinding pipa.

JENIS-JENIS PIPA BERDASAR CARA PEMBUATAN

Seamless

Dibuat dari pipa padat (billets) yang dipanaskan hingga temperature tertentu, hingga

cukup lunak untuk dilubangi dengan cara ditusuk dengan mandrel.

Page 2: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Pipa seamless

Buttwelded (ERW)

Menggunakan plat besi yang dilipat membentuk pipa kemudian disambung dengan

lasan.

pk

Spiral Welded

Dibuat dengan cara memuntir pita besi menjadi spiral.

Page 3: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Pipa Spiral

METODE UNTUK MENYAMBUNG PIPA

Buttwelded

Pipa 2 in ke atas biasa disambung dengan teknik ini, karena paling mudah dan murah untuk pipa-

pipa berukuran besar dan paling anti bocor. Tapi yang menjadi masalah adalah intrusi logam

lasan ke dalam pipa yang dapat mempengaruhi aliran fluida, sehingga untuk beberapa kasus

dipasang back-up ring.

Shockwelded

Di aplikasikan untuk pipa-pipa bermuatan fluida yang mudah terbakar, beracun, dan material-

material tertentu yang sangat mahal, dan atau system yang tidak boleh ada kebocoran.

Keuntungan teknik sambungan ini adalah kebocoran hampir tidak mungkin terjadi, lebih mudah

di-alignment disbanding buttwelded, tidak ada intrusi metal lasan ke dalam pipa.

Threaded/Screwed

Teknik ini diaplikasikan untuk pipa-pipa 2 in ke bawah, biasanya untuk pipa drain. Teknik ini

sangat mudah di-fabrikasi di lapangan, bisa diaplikasikan untuk pemasangan pipa di area-area

berbahaya (yang mudah terbakar). Teknik sambungan ini relative lebih mudah bocor dibanding

lainnya, tidak cocok untuk pipa yang bermuatan fluida yang korosif dan diaplikasikan di area

yang sangat korosif.

Page 4: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

MATERIAL PIPA

Material pipa dibagi dalam 2 kategori yaitu : logam dan non-logam. Pipa logam biasa

dibuat dari material yang bersifat korosif dan non-korosif, untuk material yang

bersifat korosif seperti besi tuang, baja karbon dan baja paduan, yang bersifat non-

korosif adalah tembaga, alumunium, plastic, dll

Material Pipa yang Umum

KOMPONEN-KOMPONEN PIPA

Page 5: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Komponen-komponen pipa ini berfungsi untuk menyambung pipa (misal,

union,coupling), membelokan pipa (misal :siku/elbow), membuat percabangan (misal

: tee,cross,Y) mengubah ukuran pipa (misal : reducer), menutup aliran (misal : cap,

plug, blind).

Gambar 2.1 Komponen-komponen pemipaan (Sumber : Pipe Drafting And Design 2nd Edition)

KATUP

Sebuah katup adalah sebuak alat mekanik yang berfungsi untuk mengatur aliran dan

atau tekanan fluida yang mengalir di dalam pipa. Ada beberapa fungsi katup yang

akan dibahas di bawah ini :

Katup yang berfungsi buka-tutup (On-Off), ini adalah jenis katup yang

berfungsi untuk membuka penuh atau menutup aliran fluida, jenis katup yang

biasa digunakan adalah katup pintu (gate), bola (ball), globe, plug.

Page 6: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Gambar 2.2 katup pintu (gate)(Sumber : Valve Selection Handbook 4nd Edition)

Katup yang berfungsi untuk mengatur aliran fluida (Regulating), yang

biasa digunakan untuk fungsi ini adalah katup globe, bola.

Gambar 2.3 Katup control(Sumber : Valve Selection Handbook 4nd Edition)

Katup yang berfungsi untuk memisahkan aliran (Switching), katup jenis

ini biasanya memiliki lubang keluar lebih dari satu/multiport, biasa digunakan

katup jenis plug dan bola untuk fungsi ini.

Page 7: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Gambar 2.3 Three Way Valve(Sumber : Valve Selection Handbook 4nd Edition)

Katup yang berfungsi untuk mencegah aliran balik (Checking), katup ini

berfungsi untuk mencegah aliran fluida, yang dipakai untuk fungsi ini adalah

katup check, biasa dipasang pada saluran keluar pompa.

Gambar 2.4 Katup check jenis swing & lift(Sumber : Valve Selection Handbook 4nd Edition)

Katup yang berfungsi untuk mencegah membuang tekanan berlebih

(discharging)

Katup jenis ini berfungsi untuk membuang tekanan berlebih baik ke atmosfer,

ke saluran buang, atau ke system lainnya, ke vessel dengan tekanan yang

lebih rendah. Jenis katup yang termasuk jenis ini adalah safety & relief valve,

rupture disc.

Page 8: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

BAGIAN-BAGIAN KATUP

Seat dan disc, pintu keluar masuknya fluida

Stem, penggerak dari disc

Body dan Bonnet, penutup dari katup

Operator¸tipe pengoperasian dari katup, apakah manual atau otomatis

PEMILIHAN KATUP

Sumber : Valve Selection Handbook 5th Edition

2.1 KODE DAN STANDAR

Sebelum memilih kode yang akan digunakan, sedikit pembahasan tentang kode dan

standard akan kami jabarkan di sini.

Kode biasanya menetapkan atau berisi syarat-syarat tentang desain, material, fabrikasi,

ereksi, pengujian, dan inspeksi sistem pemipaaan.

Page 9: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Standar berisi aturan dan persyaratan desain dan konstruksi untuk masing komponen-

komponen pemipaan seperti belokan/elbow, tee, flanges, katup dll.

Selain itu ada Recommended Practices yaitu berupa dokumen yang dipersiapkan oleh

professional- professional untuk menyarankan sebuah aturan praktis yang efisien tapi

bersifat optional.

Berkembangnya kode dan standar pemipaan berdasar pada kebutuhan untuk penyesuaian

dengan variasi desain suhu dan tekanan operasi, B31 kode untuk pipa bertekanan yang

dikembangkan ASA atau American Standard Association (sejak 1969 berubah nama

menjadi ANSI) yang untuk selanjutnya kode ini diadopsi oleh ASME. Selama tahun 1950-

an, kode itu tersegmentasi untuk memenuhi kebutuhan individu dari berbagai

mengembangkan industri pipa, dengan kode-kode yang diterbitkan untuk kekuasaan,

petrokimia dan industri transmisi gas antara lain. 1960-an dan 1970-an mencakup periode

pengembangan konsep standar, persyaratan dan metodologi. Pengembangan dan

penggunaan komputer model matematika sistem pipa telah membawa analisis, desain dan

penyusunan untuk tingkat kecanggihan baru. Peraturan dan standar yang dibentuk untuk

memberikan metode manufaktur, pencatatan dan pelaporan data desain.

"Sebuah standar adalah satu set spesifikasi untuk suku cadang, bahan atau proses

dimaksudkan untuk mencapai keseragaman, efisiensi dan kualitas tertentu". Dasar Tujuan

dari standar ini adalah untuk menempatkan batas maksimal jumlah item dalam spesifikasi,

sehingga dapat memberikan suatu akal inventarisasi tooling, ukuran dan bentuk dan variasi

[4]. Beberapa dokumen penting yang berkaitan dengan pipa adalah:

American Society of Mechanical Engineers (ASME)

American National Standards Institute (ANSI)

American Society of Testing and Materials (ASTM)

Pipe Fabrication Institute (PFI)

American Welding Institute (AWS)

Nuclear Regulatory Commission (NRC)

American Welding Institute (AWS)

Tujuan dasar kode adalah untuk menyediakan kriteria desain seperti material konstruksi,

diijinkan bekerja stres dan beban set digunakan untuk desain kekuasaan komersial dan

industri sistem pipa Bagian ini memiliki bagian sub berikut [1].

Page 10: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

B31.1 Power Piping.

B31.3 Procces Piping.

B31.4 Liquid transportation System For Hydrocarbons

B31.5 Refrigeration Piping.

B31.8 Gas Transportation And Distribution Piping System.

Untuk sistem pemipaan pada Fasilitas Produksi Air Itam yang berkenaan dengan proses

produksi hidrokarbon, maka termasuk dalam lingkup ASME B31.3 Proccess Piping

dimana dalam kode ini mencakup sistem pemipaan pada unit pengolahan minyak, bahan

kimia, farmasi, tekstil, kertas, semikonduktor, dan lainnya yang berkaitan.

2.2 PENOPANG PIPA (PIPE SUPPORT)

Penopang pipa harus di desain sedemikian rupa sehingga dapat menyangga dengan baik

semua beban-beban pada pipa dan peralatan yang terkoneksi dan untuk membuat

kemiringan/slope, mengakomodasi ekspansi pipa, anchorage dan insulasi. Keahlian

desainer pemipaan dalam memahami dan kebiasaan menggunakan praktek standar,

pengetahuan tentang pasar komersil yang mendukung dan juga pengalaman praktek, semua

itu bersama-sama dapat membantu dalam mencapai hasil yang diinginkan.

Desain layout dan pemipaan yang baik sangat membantu dalam desain penopang pipa.

Misalnya, dengan pertimbangan-pertimbangan lainnya dianggap sama, pipa arus diarahkan

mendekat ke struktur-struktur di sekitarnya untuk kemudahan dalam mengikat pipa ke

struktur, memasang anchor, dsb, pipa juga sebaiknya di-routing dengan dikelompokkan ke

dalam grup-grup untuk meminimalkan jumlah tumpuan yang harus dipasang, dari berbagai

tipe penopang pipa (pipe support) yang sering digunakan, menurut fungsinya, di sini akan

kami jelaskan beberapanya dari berbagai macam penopang pipa, antara lain

2.5.1 Weight support

Page 11: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Tipe tumpuan ini hanya digunakan untuk menyangga beban vertical pada arah

gravitasi, macamnya antara lain, sleeper, hanger, shoe, variable spring support,

constant spring support.

Gambar 2.9 Macam-macam tipe weight support(Sumber : Piping & Pipe Support Systems Design Engineering)1

2.5.2 Rigid restraint

adalah macam-macam tumpuan yang digunakan untuk menahan pergerakan pipa

akibat beban temperatur, berat, dan lain-lain. Tumpuan ini dipilih bila pergerakan

pipa akibat temperatur cukup kecil sehingga tidak memerlukan tumpuan seperti

pegas atau snubber. Bila diinginkan untuk menahan pergerakan pipa ke semua arah

maka biasa digunakan tumpuan jenis jangkar/anchor, penahan/guide biasa untuk

menahan gerakan pipa ke samping, juga stopper yang digunakan untuk megizinkan

gerakan pipa yang searah sumbu aksial pipa.

1 Lihat Daftar Pustaka no 2

Page 12: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Gambar 2.10 Pipe anchor(Sumber : Pipe Drafting And Design 2nd Edition)

2.3 ANALISA TEGANGAN PADA SISTEM PEMIPAAN

Dalam sistem pemipaan terjadi berbagai reaksi akibat beban-beban (loading) yang terjadi

pada sistem pemipaan tersebut. Misalnya, pada sebuah sistem pemipaan yang beroperasi

pada kondisi tekanan dan temperatur tertentu akan mengakibatkan reaksi pada pipa-pipa

yang akan berkontraksi atau berekspansi jika koefisien ekspansi material tidak mampu

menahan lagi dinamika tekanan dan temperatur yang terjadi di dalam pipa.

Pembebanan pada pipa juga bisa terjadi karena berat material pipa, fluida yang mengalir di

dalam pipa, juga berat-berat dari komponen-komponen pipa, dll, beban-beban ini bersifat

permanen terhadap sistem pemipaan tersebut.

Beban pada pipa dapat diklasifikasikan sebagai beban primer dan beban sekunder. Beban

primer terjadi akibat beban-beban tetap/sustained seperti berat pipa, katup, insulasi dan

komponen-komponen pipa lainnya. Sedangkan beban sekunder berhubungan dengan

ekspansi thermal karena beban temperatur pada pipa.

Dalam kaitannya dengan denah atau tata letak peralatan dalam sebuah pabrik atau fasilitas

produksi minyak, dll, analisa tegangan pipa sangat bergantung dengan denah/layout

pemipaan dan desain tumpuan/support, denah sistem pemipaan harus diperhitungkan

sedemikian rupa sehingga memenuhi kriteria dari batasan tegangan pipa dan penopang

pipa, sehingga bila perlu denah sistem pemipaan bisa berubah karena tidak memenuhi

persyaratan dari analisa tegangan yang sudah diperhitungkan.

2.5.1 TEGANGAN DAN REGANGAN

Jika suatu material dikenai tegangan yang membesar hingga melebihi kemampuan

tegangan maksimum yang bisa ditahan, material itu pasti akan rusak/gagal/fail.

Tegangan atau stress adalah jumlah gaya yang diberikan per satuan luas.

σ= FA …………………………………pers. 2.5.1

Page 13: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

σ = Tegangan, N/m2

F = Gaya pada benda, N

A = Luas penampang benda, mm2

Regangan atau strain adalah rasio antara panjang pemuluran benda dan panjang

benda semula

e=∆ LL

= l−LL …………………………………pers. 2.5.2

e = regangan

∆L = panjang pemuluran benda

L = panjang awal benda

2.5.2 TEGANGAN PADA PIPA

Tekanan internal di pipa akan menimbulkan tiga jenis tegangan seperti gambar di

bawah ini,

Gambar 2.6 Arah Tegangan hoop (h), longitudinal (l), radial (r)

Page 14: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Tegangan hoop, adalah tegangan keliling (circumferential stress) dalam benda yang

berbentuk silindris sebagai akibat tekanan internal atau eksternal itulah definisi dari

tegangan hoop, tegangan ini bekerja tegak lurus baik dengan sumbu dan jari-jari

benda atau bekerja secara circumferentially. Jika perbandingan antara diameter pipa

dengan tebal dinding pipa lebih dari 20 maka termasuk dalam jenis pipa berdinding

tipis, pada kasus ini, tegangan hoop yang melewati dinding pipa mendekati konstan

atau sama dengan,

σ p=PD2 t ………………………………….pers. 2.5.3

P = tekanan desain, kPa

D = diameter luar pipa, mm

t = tebal dinding pipa, mm

Tegangan longitudinal adalah tegangan yang arahnya sejajar dengan sumbu pipa,

seperti tegangan akibat berat dan temperatur, bending, dan akibat tekanan dalam.

Tegangan-tegangan tersebut dirumuskan sebagai berikut :

Tegangan longitudinal akibat temperatur dan gaya berat dirumuskan sebagai

berikut :

σ l=F A

A ………………………..……..pers. 2.5.4

σ l = tegangan longitudinal, N/m2

FA = gaya pada permukaan, N

A = luas penampang pipa, m2

= π (do2−d i

2 )/4

Tegangan bengkok/bending karena temperatur, berat pipa, fluida yang mengalir

di dalam pipa, insulasi, angin atau gempa bumi dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

σ b=√ ( Mi Ii )2+( M o I o )2

Z ………………………….pers. 2.5.5

Page 15: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Mi = momen in-plane, kg.m

Mo = momen out-plane, kg.m

Ii = in-plane stress intensification factor

Io = out-plane stress intensification factor

Z = section modulus, mm3

Tegangan longitudinal akibat tekanan dalam

Dirumuskan sebagai berikut :

σ p=PD4 t ……….………………………….pers. 2.5.6

Ketiga tegangan tegangan diatas bearah sejajar dengan sumbu pipa sehingga

tegangan longitudinal yang terjadi pada pipa adalah penjumlahan ketiga

tegangan diatas :

σL = σl + σb + σp……………………………..pers. 2.5.7

Tegangan radial, terutama karena tekanan internal adalah sama dengan P

2.4 PROSEDUR ANALISA TEGANGAN PADA PIPA

Diagram alir di bawah ini menggambarkan langkah-langkah umum dalam penganalisaan

dalam sebuah sistem pemipaan

DESAIN

GAMBARISOMETRISDATA PROSES

ANALISASISTEM PEMIPAAN

SISTEM PEMIPAAN

RE-ROUTING DANDESAIN TUMPUAN

Page 16: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Gambar 2.7 Diagram Aliran Analisa Tegangan pada Pipa

Denah pipa (Piping Layout) harus dianalisa dengan pertimbangan individual dari masing-

masing jalur yang dipengaruhi oleh restraint untuk memperkirakan reaksi pada anchor dan

titik terminal dan tegangan pada pipa. Metode analisa diklasifikasikan dalam level-level

analisa tegangan

Gambar 2.8 Diagram Level Analisa Tegangan pada Pipa(Sumber : Piping Flexibility Analysist)2

Level-level persyaratan dan metode analisa yang berhubungan yang digambarkan diagram

di atas didefinisikan sebagai berikut :

Level 1 : pemeriksaan visual yang berdasar pengalaman

Metode inspeksi visual adalah metode perkiraan, dalam hal ini sudah barang tentu

seorang Stress Engineer harus memiliki pengalaman yang luas. Dilihat pada

diagram diatas maka level ini berada pada rentang temperature -30 hingga 150 oC

dan diperuntukkan untuk pipa ukuran 1 inchi hingga 10 inchi. Metode ini harus

2 Lihat Daftar Pustaka no. 9

Page 17: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

dibatasi untuk jalur-jalur yang sejenis dengan jalur-jalur lainnya yang terkalkulasi,

atau jalur yang mempunyai fleksibilitas yang cukup.

Dalam hal untuk memastikan, jalur level ini bisa diklasifikasikan ke level 2 atau 3.

Tidak ada nilai aktual dari gaya dan momen yang beraksi pada penopang yang

dihasilkan untuk analisa level 1.

Level 2 : analisa sederhana

Metode ini termasuk menggunakan tabel, nomographs dan rumus sederhana yang

boleh digunakan jika digunakan untuk range konfigurasi dimana tingkat akurasi

hasil perhitungannya masih bisa diterima. Level ini mempunyai rentang

temperature lebih rendah dari sebelumnya yang mencapai -50 oC hingga 250 oC,

dan untuk pipa dengan diameter hingga 20 inchi.

Dalam hal untuk memastikan, jalur level ini bisa diklasifikasikan ke level 3

Hasil dari analisa level 2 hanya menampilkan perhitungan isometric, atau dalam

laporan sederhana termasuk isometric dan output perhitungan computer untuk

restraint summary

Level 3 : analisa komprehensif

Metode komprehensif terdiri dari prosedur analitis dengan menggunakan bagan

grafik untuk mencapai evaluasi mengenai gaya, momen dan tegangan yang

disebabkan oleh tegangan geser. Rentang temperature untuk level 3 daerah yang

tidak dijangkau oleh level 2 baik di baas atas maupun bawahnya dengan ukuran

diameter pipa di atas level 2. Penyelesaian untuk metode komprehensif ini harus

dilakukan computer sebab akhir-akhir ini pekerjaan untuk level ini meliputi banyak

data dalam angka, maka jelas tidak lagi ekonomis untuk melakukan perhitungan

dengan tangan. Ada cukup banyak program-program computer yang sanggup

memproseskan denah pipa yang meliputi ratusan percabangn.

Menurut ASME B31.3 par. 319.4.1, perhitungan tegangan tidak harus dilakukan pada

sistem pemipaan di bawah ini :

Pipa-pipa yang berukuran sama.

Pipa-pipa yang dipasang melalui dua titik sambung saja.

Tidak ada penghalang di sepanjang pipa tersebut.

Page 18: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Sistem pemipaan yang langsung dapat dianalisa hanya dengan membandingkan

dengan system yang sudah dianalisa sebelumnya atau merupakan duplikasi dari

sistem sebelumnya.

Untuk sistem-sistem pipa yang dikategorikan diatas dapat dihitung dengan persaman

sederhana berikut ini :

D . y( L−U )2

≤ K1 ………………………………..pers. 2.6.1

D = Diameter luar pipa, mm

y = resultan dari regangan geser yang terjadi, mm

L = panjang total pipa yang terletak diantara anchor , m

U = jarak lurus/terdekat antar anchor, m

K1= 208.000 Sa/Ea (mm/m)2

2.5 KETENTUAN-KETENTUAN FLEKSIBILITAS MINIMUM

Pipa-pipa umumnya difabrikasi dengan suhu lingkungan setempat, misalnya pada suhu

lingkungan, bilamana pipa digunakan dalam sebuah kilang minyak, mungkin sekali pipa

tersebut akan mengalami temperatur tinggi yang bisa mencapai 6000 oC pada saluran pipa

reactor, atau pada suhu dingin -150 oC bilamana dipakai dalam sebuah system pendingin

ethanol. Kenaikan atau penurunan temperature seperti diatas akan mengakibatkan

pemuaian atau penyusutan dari panjang pipa.

Jikalau pipa tersebut terbuat dari low alloy steel, setiap 100 kaki akan memuai antara ¾

samapai 1 inchi setiap kenaikan temperature 100 oF (terdapat dalam Tabel 319.3.1A dari

standar ASME B31.1), jadi jika ada sepotong pipa antara dua buah peralatan/equipment

sejauh 100 kaki kemungkinan besar akan memanjang ¾ inchi atau lebih jika panasnya

meningkat. Tetapi karena kedua ujungnya terikat dengan peralatan atau tidak bebas

bergerak, pemanjangan tersebut akan menimbulkan tegangan dalam pipa, hal ini tidak

terjadi jika kedua ujung pipa dalam kondisi bebas, bila pipa tidak dalam kondisi kerja maka

Page 19: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

pemanjangan atau ekspansi akan kembali nol, maka tegangan yang terjadi pada pipa yang

terikat tadi juga menghilang.

Apabila hal diatas terjadi pada pipa tersebut berulang-ulang, jenis tegangan seperti ini akan

menimbulkan retak. Keretakan akan muncul pada salah satu titik atau pada beberapa titik

sekaligus, hal ini disebut fatigue failure (gagal karena kelelahan).

Jikalau pipa tersebut sedang membawa fluida yang mudah terbakar atau meledak atau yang

bersuhu tinggi, maka bisa jadi akan menimbulkan bahaya kebakaran atau ledakan.Untuk

itu harus ditentukan batas-batas tegangan maksimum yang diizinkan terjadi pada pipa

bilamana temperature-nya meningkat hingga temperatur desain maksimumnya. Nilai-nilai

batas ini dikenal sebagai allowable expansion stress range, yang diatur dalam ASME

B31.3 dengan rumusan sebagai berikut :

Sa=f (1.25Sc+0.25Sh ) …………….………….pers 2.7.1

Sa = allowable expansion stress range, MPa

Sc = stress yang diijinkan untuk bahan pipa dalam keadaan dingin, MPa

Sh = stress yang diijinkan untuk bahan pipa dalam keadaan dingin, MPa

f = faktor yang ditentukan siklus yang dialami (Tercantum dalam Tabel

302.3.5 di bawah ini yang diambil dari ASME B31.3)

2.6 PERHITUNGAN KETEBALAN PIPA

2.7

Page 20: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Langkah pertama dalam menghitung dan menganalisa tegangan pipa adalah menghitung

ketebalan pipa yang dibutuhkan, agar pipa bisa bekerja di bawah tekanan dan temperatur

yang kita inginkan, maka kita perlu menghitung ketebalan dinding pipa minimum, jadi

tebal pipa minimum tidak boleh kurang dari perhitungan berikut :

tm=P Do

2 (SE+PY )+ A=t +A …………………….pers. 2.8.1

tm = tebal minimum dari dinding pipa, termasuk faktor korosi, dll, dalam mm

P = tekanan desain, N/m2

Do = diameter luar pipa, mm

S = nilai batas tegangan untuk material pada temperatur desain diambil dari Tabel

A-1 ASME B31.3

E = faktor sambungan lasan pada Tabel A-1A dan A-1B ASME B31.3

Y = koefisien dari Tabel 304.1.1 ASME B31.3, akurat untuk nilai t < D/6 dan

Material- material yang di dalam tabel, untuk t ≥ D/6 nilai Y bisa

diinterpolasikan dengan,

Y= d+2 cD+d+2 c ……..…………………………..pers. 2.8.2

c = jumlah dari faktor-faktor seperti korosi, dalam ulir, dll.

Tabel 2.1 Tabel nilai Y yang diambil dari ASME B31.3

Page 21: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

2.8 PERHITUNGAN TEKANAN KERJA YANG DIIJINKAN

Tekanan operasi yang diijinkan dapat dihitung dengan persamaan berikut :

P=2 (S x E ) x t( Do−2Yt ) …………………………………….pers. 2.9.1

t = tebal dinding pipa yang sudah dipilih/aktual, mm

Untuk pipa belokan seperti siku/elbow ketebalan dindingnya tidak boleh kurang dari tebal

minimum yang dibutuhkan pada pipa lurus.

2.9 PERHITUNGAN BEBAN SUSTAINED

Beban ini termasuk beban karena berat maupun tekanan, dan beban jenis ini selalu ada

selama masa operasional, sehingga desain tumpuan untuk pipa harus memperhitungkan

agar mampu menahan beban-beban ini, misalnya adalah berat pipa, fluida yang mengalir di

dalam pipa, komponen-komponen pipa, insulasi, dan termasuk tumpuan itu sendiri,

Berat pipa = π4 (Do

2−Di2 ) x ρpipa x g ……………….... pers. 2.9.1

Berat pipa = π4

Di2 x ρfluid x g ………………………… pers 2.9.2

Page 22: 207677667 pengetahuan-dasar-piping

Do = diameter luar pipa, mm

Di = diameter dalam pipa, mm

g = percepatan gravitasi, mm/s2

pipa = massa jenis pipa, kg/mm3

fluida = massa jenis fluida, kg/mm3

2.10 PERHITUNGAN BEBAN THERMAL

Pipa akan memuai jika terkena panas akibat temperatur fluida yang mengalir di dalamnya,

khususnya memuai panjangnya, hal ini akan menimbulkan tegangan pada pipa, bahkan

dalam kondisi ekstrim, akan mnyebabkan pipa patah. Nilai dari ekspansi dapat dihitung

denga persamaan berikut,

Ekspansi = x L x ∆T …………………………….pers 2.10.1

L = panjang pipa, m

∆T= perbedaan temperatur antara lingkungan dan temperatur operasi, °C

= koefisien ekspansi

2.11 JARAK ANTAR PIPA (PIPE SPAN) YANG DIIJINKAN

Dalam menghitung jarak antar pipa secara manual, kita ambil batas dari tegangan akibat

beban mati (dead load) misal : berat pipa dan komponennya, σh

2 , sehingga kita tidak perlu

menghitung jumlah tegangan longitudinal plus tegangan akibat beban mati (σ h=¿ tegangan

yang diijinkan pada temperatur maksimum, berdasar Kode ASME B31.3)

Dengan mengasumsikan pipa sebagai sebuah balok lurus dan bebas pada kedua ujungnya

(simply supported), persamaan di bawah ini berdasar batas tegangan :

L=√ 0.33 Z Sh

w …………………….……….pers. 2.11.2