Prosedur melakukan Pipe Stress Analysis

 

Secara umum, langkah-langkah dalam menganalisa pipe stress adalah sebagai berikut….cekidot yachh…

A. Mengumpulkan data-data yang digunakan sebagai input data, meliputi: 

1. Output dari performance, yaitu pipe line design data, meliputi :

– Piping and Instrumentation Diagram (P & ID)

– Design Pressure, Design Temperature dan Pipe size pada masing-masing Pipe  Line

– Persyaratan tambahan yang berhubungan dengan proses piping tersebut

2. Persyaratan untuk Wind load dan seismic load

3. Preliminary isometric drawing pada masing-masing pipe line dari design drafting

B. Menentukan design parameter pada masing-masing pipe line dan setiap elevation

C. Melakukan analisa terhadap masing-masing pipe line dengan menggunakan software yang ada dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Memasukan input data, meliputi :

– Data geometri model pipe line sesuai dengan isometric drawing

– Design pressure dan design temperature

– Pipe size, schedule atau thickness, manufacturing tolerance, corrosion allowance, insulation thickness dan material specification

– Wind load dan seismic load yang disyaratkan

– Menentukan lokasi pipe support atau pipe hanger

– Menentukan code atau standard yang berlaku

2. Melakukan analisa terhadap pipe line tersebut dengan mengikuti langkah-langkah yang berlaku pada software tersebut.

3. Melakukan check dan review terhadap hasil analisa dengan memperhatikan kondisi dari masing-masing pipe line, meliputi :

– Stress, displacement dan thermal expansion yang terjadi pada pipe line, pipe support atau pipe hanger, apakah kondisi tersebut masih dalam kondisi yang diijinkan.

– Melakukan “try and error” guna mendapatkan hasil yang optimal yaitu menentukan lokasi dan jenis pipe support atau pipe hanger.

D. Merencanakan atau mendesign bentuk/jenis pipe support atau pipe hanger berdasarkan besarnya force dan moment pada setiap lokasi pipe support atau pipe hanger. Design pipe support menggunakan software steel structure analysis, untuk prosedur analisa dan perhitungan mengacu pada prosedur analisa dan perhitungan untuk steel structure.

E. Summary output yang harus diberikan ke design drafting, meliputi:

1. Material specification, nominal thickness/pipe size dan fitting yang digunakan

2. Lokasi dan design pipe support atau pipe hanger

Read More

Pressure Vessel (Bejana Bertekanan)

 

Pressure Vessel

 

Adalah sebuah bejana tekan dengan kondisi tertutup yang dirancang untuk menahan gas atau cairan bertekanan dengan tekanan lebih besar dari tekanan ambien. Operasi pressure dibatasi dengan Maximum Allowable Working Pressure.

Komponen-komponen utama dari Pressure Vessel, antara lain :

1. Shell

Shell adalah komponen utama yang berisi tekanan. Shell dari pressure vessel terbentuk dari steel plate dan dilas bersama-sama membentuk struktur yang memiliki sumbu rotasi yang sama. Sebagian besar shell berbentuk silinder, bola dan berbentuk kerucut.

2. Head

 

2 sisi shell dari pressure vessel harus ditutup pada ujungnya dengan
forming plate yang biasanya disebut sebagai head. Head biasanya berbentuk melengkung ketimbang datar. Konfigurasi melengkung lebih kuat dan memungkinkan head untuk menjadi lebih tipis, lebih ringan, dan lebih murah daripada head berbentuk flat. Head biasanya dikategorikan menurut bentuknya. Adapun bentuk yang umum adalah ellipsoidal, hemispherical, orispherical, kerucut, toriconical dan flat.Elipsoidal (2:1) adalah konfigurasi yang paling umum dari head.

3. Nozzle

Nozzle adalah komponen silinder yang menembus shell atau head dari pressure vessel. Ujung nozzle biasanya berbentuk flange untuk memungkinkan koneksi dengan part lain dan mudah untuk pemeliharaan atau akses. Nozzle digunakan untuk aplikasi berikut:
– Pasang pipa untuk aliran masuk atau keluar dari vessel.
– Pasang koneksi instrument, (misalnya, level gauge, thermowells, atau alat pengukur tekanan).
– Menyediakan akses ke internal vessel melalui Manhole.
– Menyediakan attachment langsung dari peralatan lainnya, (misalnya, penukar panas atau mixer).

4. Support

Jenis support yang digunakan tergantung pada ukuran dan orientasi dari pressure vessel. Dalam semua kasus, support untuk pressure vessel harus kuat untuk menerima beban selfweight, angin, dan beban gempa. Basic load dihitung untuk merancang anchorage dan pondasi untuk pressure vessel. Jenis support yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

– Skirt : aplikasi untuk pressure vessel yang tinggi, posisi vertikal. Support jenis 

  

ini adalah steel plate berbentuk silinder dan dilas pada bagian bawah shell dari pressure vessel atau pada head bagian bawah. Skirt untuk vessel jenis bola dilas ke bagian vessel di dekat mid-plane dari shell. Skirt biasanya menyediakan cukup fleksibilitas sehingga ekspansi termal dari shell tidak menyebabkan tekanan panas yang tinggi di titik temu dengan skirt.

– Legs : aplikasi untuk vessel vertikal kecil, biasanya dilas ke bagian bawah shell. 

Rasio maksimum panjang legs support terhadap diameter drum biasanya 2:1. Jumlah legs yang dibutuhkan tergantung pada ukuran vessel dan beban yang diterima. Support legs biasanya digunakan pada spherical pressure vessel. Support legs untuk vessel vertikal kecil dan spherical pressure vessel dibuat dari profil baja struktur atau profil pipa dan menyediakan desain yang paling optimal. Cross bracing apabila diperlukan menguatkan antar legs, digunakan untuk menyerap beban angin atau gempa.

– Saddle : aplikasi untuk vessel horisontal, biasanya disupport di dua lokasi  

dengan saddle support. Saddle support berfungsi mendistribusikan beban berat di seluruh permukaan dari shell untuk mencegah erjadinya local stress yang berlebihan dalam shell di titik-titik support. Lebar saddle, antara lain detail desain, ditentukan dari desain kondisi pressure vessel. Salah satu saddle biasanya dipasang sebagai fix anchor dan lainnya sebagai fleksibel anchor yang mengakomodasi thermal expansion ke arah longitudinal.

Read More

Tahap Dalam Konstruksi Pipeline

Urutan tahapan dalam konstruksi pipeline pada umumnya adalah sebagai berikut :

Clearing / Pembukaan lahan
Sebelum pekerjaan dimulai dan alat berat dibawa ke lokasi, right of way (ROW) harus siap dengan penebangan pohon, semak belukar dan tanaman-tanaman penghalang jika ada. ROW pada umumnya mempunyai lebar 50 dan 100 ft, tergantung pada ukuran pipeline.

Clearing area

Grading
Grading adalah proses penyediaan area kerja untuk memfasilitasi tools operation sepanjang ROW. Tanah lapisan atas akan dihilangkan dan ditimbun di sebelah ROW sehingga dapat meminimalkan proses pencampuran tanah lapisan atas dengan tanah hasil galian. Untuk proses akhir, Grading memerlukan perataan, pemotongan, dan pengisian.

Ditching / Penggalian parit
Ditching adalah proses penggalian menyerupai parit yang cukup lebar sehingga dapat menampung pipa dan memungkinkan untuk menurunkan pipa dan backfiling. Kedalaman parit bervariasi tergantung pada jumlah pipeline dan lokasi.

Ditching / penggalian

Stringing / Peletakan                                                                                   Stringing adalah proses delivery pipa di mana akan diperlukan di bagian ROW. Field operation termasuk unloading pipa dari truk ke lokasi stockpile, transportasi ke ROW dan pendistribusian sambungan ujung-ujung pipa di sepanjang area kerja.

Stringing pipa

Bending / Pembengkokan sesuai topografi tanah
Jalur pipa melewati berbagai fitur topografi mulai dari datar sampai ke bukit-bukit dan pegunungan. Proses bending memungkinkan pipa agar sesuai dengan kontur daerah yang dilalui.

Bending pipa

Welding / Penyambungan
Welding adalah tahapan penting dalam konstruksi pipeline. Setiap pipa akan melalui berbagai tahap proses pengelasan, x-ray dan pengujian. Setiap pengerjaan pengelasan yang dicapai sangat menentukan kualitas, keselamatan dan operasional.

Welding pipeline

Coating / Pelapisan
Coating berfungsi untuk melindungi pipa dari korosi. Fungsi utama dari lapisan ini adalah untuk mencegah air masuk ke dalam dan kontak dengan pipa. Lokasi jalur pipa tertentu mungkin memerlukan coating lebih tahan lama dan khusus sesuai dengan kondisi daerah tersebut. Pelapisan beton akan di digunakan di daerah rawa atau tanah dengan kadar korosi yang tinggi.

Coating pipe

Lowering / Menurunkan
Menurunkan pipa ke dalam parit akan umumnya dilakukan dengan mengangkat dua ujung pipa secara bersama-sama. Kadang kala parit mengandung bahan yang dapat merusak lapisan/coating, sehingga pipa akan diturunkan di tempat yang bebas dari tanah gembur atau pasir.

Lowering pipe

Backfilling / Penimbunan
Selokan ditimbun dengan cara yang menyediakan dukungan kuat di sekitar pipa dan tidak merusak coating dan pipa. Pada instalasi pipa pada lokasi parit yang curam, kantong pasir umumnya dikenal sebagai “soft-plugs” yang bertindak sebagai penghalang yang pada akhirnya akan mencegah tanah longsor.

Backfilling area

Clean-up dan Restorasi
Restorasi memerlukan pemadatan dan pengurukan parit, mengembalikan kontur tanah asli, membangun air bank kontrol rendah untuk membatasi kecepatan air di permukaan, respreading lapisan atas tanah yang sebelumnya ditimbun, reseeding. Penumbuhan kembali flora asli tetapi pohon dan tanaman berakar tidak diperbolehkan. ROW akan dihijaukan kembali dengan tanaman penutup yang sudah disetujui dan dipertahankan pada tingkat pertumbuhan tertentu.

Cleanup area

Read More

Perhitungan Ketebalan Shell Pressure Vessel menurut ASME VIII Div. 1

Ketentuan dalam menghitung ketebalan shell sebuah pressure vessel berdasarkan code standard ASME VIII Div. 1, UG-27 Sub (c). Secara garis besar, formulanya dapat dituliskan seperti dibawah :

(1). Untuk Circumferential Stress (Longitudinal Weld) –> Sambungan Memanjang

(2). Untuk Longitudinal Stress (Circumferential Weld). –> Sambungan Melingkar

dimana :

P = internal pressure (psi)

R = internal radius (in)

S = maximum allowable stress (psi)

Umumnya nilai S didapat dari ASME II Part D Tabel 1A

E = joint efficiency

Umumnya nilai E = 1 untuk Welded Vessel. Atau apabila ada metode lain nilai S

didapat dari ASME VII Div. 1, Table UW-12

t = minimum required thickness of shell (in)

Dalam blog ini, Anda bisa download Excel spreadsheet untuk menghitung

ketebalan shell Pressure Vessel lengkap dengan fasilitas tambahan. Cek disini

 

Read More

Macam-macam Metode Proses Pengelasan (Welding) Pada Pressure Vessel

Dalam dunia Pressure Vessel dikenal macam-macam proses pengelasan (Welding) yang umum digunakan, antara lain :

a. Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Disebut juga Stick Welding atau Manual Metal Arc Welding, jenis pengelasan ini banyak digunakan. Prinsip kerjanya adalah menggunakan logam elektroda consumable dengan komposisi/kandungan yang tepat untuk menghasilkan arc welding antara elektroda dengan benda kerja. Logam elektroda yang meleleh akibat panas mengisi celah antara ujung elektroda dan bergabung dengan benda kerja. Ini adalah proses pengelasan yang paling populer dan mampu menghasilkan berbagai macam pengelasan. Elektroda dilapisi dengan shielding flux yang terbuat dari komposisi khusus. Shielding flux meleleh bersama dengan logam inti dari elektroda, membentuk gas dan kerak, dan melindungi arc welding dan weld pool. Fluks melakukan pembersihan permukaan logam, mensuplai beberapa elemen paduan untuk kontak welding, dan melindungi lelehan logam dari oksidasi dan menstabilkan arc wleding. Kerak dihilangkan setelah dilakukan proses Solidification yaitu proses transformasi dari fase lelehan dari paduan menjadi bagian padat dari paduan, melibatkan kristalisasi dari fase cair, pemisahan kotoran dan elemen paduan, pembebasan gas terlarut dalam lelehan dan pembentukan porositas.

Keuntungan dari metode pengelasan ini :

– Sederhana, peralatan portabel dan low cost;

– Bisa untuk berbagai jenis logam, posisi pengelasan dan elektroda;

– Cocok untuk aplikasi luar ruangan.

Kerugian dari metode pengelasan ini :

– Proses diskontinu karena keterbatasan panjang elektroda;

– Weld mungkin berisi sisa-sisa dari kerak;

– Asap yang timbul membuat sulit kontrol selama proses pengelasan.

b. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)

Tungsten Inert Gas Arc Welding (Gas Tungsten Arc Welding) adalah proses pengelasan, di mana panas yang dihasilkan oleh arc welding menumbuk antara elektroda tungsten dan benda kerja. Weld pool dilindungi oleh gas inert (Argon, helium, Nitrogen) yang berfungsi melindungi logam yang telah meleleh dari kontaminasi udara atmosfer. Panas yang dihasilkan oleh arc welding melelehkan ujung dari benda kerja dan menggabungkannya. Filler rod dapat digunakan, jika diperlukan. GTAW menghasilkan las kualitas tinggi untuk aplikasi yang sebagian besar di logam. Tidak menggunakan flux selama proses pengelasan.

Keuntungan dari metode pengelasan ini :

– Komposisi welding sangat rapat logam induknya;

– Struktur las kualitas tinggi

– Penghilangan kerak tidak diperlukan (tidak ada kerak);

– Distorsi termal dari benda kerja yang minim karena konsentrasi panas dalam

jumlah yang kecil

Kerugian dari metode pengelasan ini :

– Kecepatan las yang rendah;

– High cost;

– Memerlukan skill welding operator yang tinggi.

Read More

Deskripsi Material Pipa yang Sering Digunakan dalam Dunia Industri

Haloo, ketemu lagi dech…kali ini membahas tentang Material Pipa…Selamat menikmati lohhh..

Dalam dunia industri, kegunaan pipa sangatlah dominan. Antara lain sebagai sistem transportasi berbagai produk industri. Oleh karena itu pemilihan material sangatlah penting mengingat fluida yang akan dialirkan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda sehingga medianya (pipa) akan menyesuaikan.

A. Carbon Steel (Baja Karbon)

Baja diklasifikasikan menurut komposisi kimia yang terkandung di dalamnya. Pipa baja dan fitting merupakan paduan dari besi (Fe) dan karbon (C), dan mengandung karbon kurang dari 1,7%. Klasifikasi baja dalam tiga kelompok, yaitu: Carbon steel, low alloy steel dan high alloy steel.

Baja karbon terdiri dari besi, karbon kurang dari 1,7%, mangan kurang dari 1,65%, sejumlah silikon (Si), aluminium (Al), dan batas kontaminan seperti belerang (S), oksigen (O), nitrogen (N), dan tidak ada batas minimal yang ditentukan untuk elemen seperti Al, Cr, Co, Ni, Mo, Ni [ASM, ASTM A 941].

Baja karbon adalah bahan pipa yang paling umum dalam industri power plant, kimia, proses, hidrokarbon dan pipa industri. Spesifikasi pipa baja karbon umum digunakan dalam steam operation, air atau udara termasuk ASTM A106 dan ASTM A53. Baja karbon yang umum untuk apliaksi pipeline adalah pipa API 5L. Baja ringan adalah baja karbon dengan kandungan karbon kurang dari 0,30%. Baja karbon menengah memiliki 0,30% sampai 0,60% karbon. Baja karbon tinggi memiliki karbon diatas 0,6%.

B. Alloy Steel (Baja Paduan)

Baja paduan adalah baja yang mengandung sejumlah elemen paduan,
seperti 0,3% kromium (Cr), nikel 0,3% (Ni), molibdenum 0,08% (Mo), dll
[ASTM A 941]. Baja paduan rendah adalah baja paduan yang mengandung kurang dari minimum persentase paduan yang didefinisikan.

Baja paduan umumnya dipakai dalam operasi temperatur tinggi dan tekanan tinggi seperti di pembangkit listrik, penukar panas dan tabung tungku, serta reaktor kimia. Contoh baja paduan rendah termasuk 0.5Cr-0.5Mo (ASTM A P2 335), LCR-0.5Mo (ASTM A 335 P12), 1.5Cr-0.5Mo (ASTM PLL 335), 2Cr-MOL (ASTM A 335 P3B), 2.25Cr-MOL (ASTM A 335 P22), 3Cr-MOL (ASTM A 335 P21). Baja paduan menengah mengandung antara 3% dan 10% Cr, seperti 4 sampai 9Cr – 0,5 untuk IMO (ASTM A 335 P5 ke P9).

Setiap elemen paduan memberikan fungsi yang khusus dalam meningkatkan sifat dari material properties-nya :
– Carbon (C) : meningkatkan kekuatan (yield dan ultimate) dan kekerasan.

– Mangan (Mn) : sebagai deoxidizer dan desulfurizer pada baja paduan. Menangkap kotoran sulfur, menghilangkan sifat rapuh dari besi sulfida, meningkatkan kekuatan pada proses hot-work. Jika kadar Mn/C > 3%, maka akan meningkatkan sifat thoughness/ketangguhan . Kadar diatas 0,8% cenderung memberikan sifat keras pada baja.

– Silicon (Si) : sebagai deoxidizer yang menangkap oksigen terlarut dan menghindari porositas. Meningkatkan castability.

– Chromium (Cr) : meningkatkan ketahanan terhadap abrasi dan keausan. Di atas 11,5% Cr akan membentuk lapisan oksida yang stabil. Cr juga meningkatkan ketahanan terhadap temperatur tinggi.

– Molibdenum (Mo) : meningkatkan sifat yield dan kekuatan terhadap temperatur tinggi.

– Nikel (Ni) : menyebabkan peningkatan yang signifikan dalam ketangguhan sifat getas dan fatigue strengt. Kadar diatas 7% menyebabkan struktur atom menjadi austenit pada suhu kamar.

– Aluminium (Al) : meningkatkan proses deoksidasi apabila dikombinasi dengan Silicon.

– Tembaga (Cu) : meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

– Vanadium (V) : memurnikan biji baja, meningkatkan sifat mekaniknya. Meningkatkan ketahanan terhadap hidrogenisasi pada suhu tinggi.

Pengotor yang paling umum dalam unsur baja adalah sulfur dan fosfor. Sulfur (S) & Fosfor (P) adalah pengotor yang membentuk kerapuhan, yang akan membentuk besi-sulfida. Fosfor (P)

*) taken from Pipeline Design Handbook..

Read More

Material Selection untuk Pressure Vessel

Pemilihan material untuk konstruksi pressure vessel harus dari material yang sudah  disetujui oleh Standard Code. Adapun faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih bahan yang paling cocok termasuk:

1. Service untuk proses korosif dan non korosif

Non Korosif : untuk ketahanan non korosif material yang dipilih berdasarkan operating temperature. Ada 3 tingkat operating temperature:
a. Temperature rendah –> low alloy carbon steel yang diuji dengan thoughness test.
b. Temperature Menengah –> low carbon steel.
c. Temperature tinggi –> carbon steel dengan ultimate & yield strength yang tinggi.

Korosif : untuk operasi korosif tinggi, biasanya kita menggunakan stainless steel material. Karena harga dari stainless steel yang sangat mahal, yang bisa tiga kali lipat dari harga baja karbon, ada tiga metode yang bisa digunakan sebagai alternatif untuk plat baja karbon:

a. Cladding –> pelapisan yang dilakukan di sebuah pabrik baja dengan proses hot rolled antara plat carbon steel dengan corrosion resistant sheet yang telah dilas di tepinya.
b. Strip atau sheet lining –> Stainless steel yang tidak dapat dilas secara konvensional seperti baja titanium, maka untuk mengelas menggunakan metode Explosion Caldding.
c. Weld overlay cladding –> Stainless steel yang dapat dilas dengan menggunakan las konvensional akan dilas baris demi baris sampai seluruh permukaan benar-benar tertutupi.

2. Design Condition (Pressure & Temperature)

3. Design Life & Fatigue Effects selama operasi

4. Wear & Abrassive Resistant

5. Welding & Fabrication Process

Read More