Your Federal Quarterly Tax Payments are due April 15th Get Help Now >>

College e51 Inleiding Railbouwkunde - PowerPoint by 1ygrs3W6

VIEWS: 0 PAGES: 52

									Bab 9 Pressure Components design




                        BAB IX
DESIGN OF PRESSURE
   COMPONENTS

 Pipa dengan tekanan internal
 Pipa dengan tekanan eksternal
 Bends
 Percabangan
 Flexibilitas


                                                                           1
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design




9.1 Tebal Minimum Pipa yang menerima
    tekanan internal
   Tebal minimum diding pipa yang mendapat beban
    internal harus ditentukan sbb:
     1. Untuk t < D/6
                                                 PD
                                        tm                c
                                             2(SE q  PY )

    t   = tebal dinding pipa, in
    P   = tekanan internal relatif (gauge pressure), psig
    D   = diameter luar pipa, in
    E   = faktor kualitas
    S   = tegangan yang diijinkan (hot stress),
    Y   = koefisien sifat material
    c   = mechanical + corrosion + erosion allowances  0.02 in
                                                                                      2
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design




 Koefisien sifat material, Y
     Untuk t < d/6
       Temp                    9000F 9500F 10000F                 10500F        11500F     11500F
          Material

     Ferritic Steel              0.4          0.5       0.7            0.7            0.7     0.7
     Austenitic Steel            0.4          0.4       0.4            0.4            0.5     0.7
     Cast iron                   0.4           -          -             -              -       -
     Non ferrous metal           0.4           -          -             -              -       -

      Untuk t  d/6                     d  2c
                                     Y
                                        D  d  2c
     d = diameter dalam pipa = D-2t, in

                                                                                                      3
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design




 Factor kualitas, Eq

                      E q  E c E jE s

   Ec = casting quality factor  0.85  1.0
   Ej = joint quality factor    0.6  1.0
   Es = structural grade quality factor  0.92

    Type of suplementary examination                         Ec
    Surface examination (0.25 m Ra)                       0.85
    Magnetic particle method                               0.85
    Ultrasonic examination                                 0.85
    Type 1 & 2                                             0.90
    Type 1 & 3                                             1.00
    Type 2 & 3                                             1.00
                                                                                     4
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design



Factor kualitas joint (straight & spiral longitudinal weld)

Type of Joint                                        Examination                       Ej

Furnace but weld                                     A. r. b. s.                       0.6
Electric resistance weld                             A. r. b. s.                       0.85
Electric fusion weld (single butt)                   A. r. b. s.                       0.80
Electric fusion weld (single butt)                   Spot radiograph                   0.90
Electric fusion weld (single butt)                   100% radiograph                   1.00
Electric fusion weld (double butt)                   A. r. b. s.                       0.85
Electric fusion weld (double butt)                   Spot radiograph                   0.90
Electric fusion weld (double butt)                   100% radiograph                   1.00
By ASTM A211 specification                           A. r. b. s.                       0.75
Double submerged arc weld (API)                      radiograph                        0.95

                                                                                              5
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design




   Persamaan alternatif untuk menghitung tebal
    minimum pipa :
                               PD
                           t
                              2SE q

                              D             
                               1  SE q  P 
                           t
                              2
                                   SE q  P 
                                             
                                   P ( d  2c )
                           t
                                2[SE q  P(1  Y )]


    2. Untuk t > D/6 (pipa tebal) atau P/SE > 0.385
     perlu pertimbangan khusus : teori kegagalan, thermal
      stress, fatigue, dll
                                                                                     6
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design




9.2 Penentuan Diameter Luar
   Dalam perhitungan tebal diperlukan diameter luar pipa
   Diameter luar dihitung : D = d + 2t
   d = diameter dalam dihitung dari konservasi massa
    fluida yang mengalir

           Q  A.V
                                                           4Q
              2                                 d
           A d                                            V
             4
     Q = kapasitas aliran fluida, in3/s
     A = luas penampang, in2
     V = kecepatan aliran, in/s
                                                                                       7
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




 Kecepatan maksimum aliran fluida dalam pipa

        Jenis fluida                     Kecepatan maksimum
                                                [ft/s]
    Uap untuk proses                              120  150
           Slurry                                   5  10
          Uap air                                 100  130
             Air                                    6  10
        Fluida cair                                100/1/2




                                                                           8
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design




9.3 Penentuan Diameter Nominal
   Setelah tm ditentukan  pemilihan ukuran pipa komersial
    Dimensi standard
   Pilih pipa dengan d yang diperlukan dan tm > tm-dihitung
        diameter nominal & schedule




                                                                                      9
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           10
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
                Bab 9 Pressure Components design



    CONTOH SOAL
     Tentukan tebal dinding sebuah pipa dengan diameter eksternal D =
     8.625 inch dengan kondisi rancang T = 500F dan P = 850 psig
          menghitung tebal dinding pipa.
                                   PD
                       tm                   c
                               2(SE q  PY )

    E = Faktor kualitas, adalah faktor pereduksi tegangan yang diijinkan yang
        harganya didasarkan pada proses pembuatan pipa. Harga E berkisar
        antara 0.6, yaitu untuk furnace butt weld (FBW) dan 1.0 untuk seamless
        pipa (pipa tak berkampuh)  0.85

    Y = Faktor kompensasi tegangan temperatur dipergunakan untuk
        mengakomodasi kenyataan bahwa penurunan tegangan yang diijinkan
        pada temperatur 900F adalah tidak linear. )  0. 4
    S = allowable stress (hot stress) 18 900 psi
                                                                                           11
                                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design




 Tebal dinding pipa berdasarkan mechanical strength :
                        8.625  850
            t                                 0.223 inch
                 218900  0.85  0.4  850 

  Tebal minimum dinding pipa :
          tm = t + (corrosion Allowance) + (mill tolerance)
               = 0.223 + 0.063 + 0.010 = 0.296 inch

  Pipa komersial dengan tebal dinding yang terdekat di atas tm adalah :

                   Dnom = 8 inch
                   Schedule 40 dengan tnom = 0.322 inch



                                                                                       12
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design




9.4 Penentuan Tebal Pipa yang Mendapat
    Beban Tekanan Eksternal

   Pipa mengalami tekanan eksternal (atmosfir) jika tekanan
    di dalam lebih kecil dari tekanan atmosfir (ex: vakum)
   Pipa yang lebih kecil dari pipa konsentris juga mendapat
    tekanan eksternal jika tekanan di pipa besar lebih tinggi
   Pipa (tube) di dalam vessel dapat mengalami tekanan
    internal, jika tekanan vessel > tekanan tube
   Prosedur penentuan tm                                  ASME Boiler &
                                                           Pressure Vessel
                                                           Code Section VIII,
                                                           Division I
                                                                                     13
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design




A. Untuk D/t  10

1. Ambi suatu harga t (anggapan) dan hitunglah rasio L/Do dan Do /t.

2. Dengan kedua harga L/Do dan Do /t, masuklah ke charts, charts
   UGO-28.0 yang terdiri dari dua buah charts

       untuk harga L/Do 50.0, pakailah harga L/Do = 50, sedang

       untuk harga L/Do  0.05, pakailah harga L/Do = 0.0

3. Tentukan titik potong antara kurva Do/t (dari hasil perhitungan pada
   langkah 1 ) dan garis horizontal L/Do (hasil perhitungan pada
   langkah 1). Titik potong tersebut boleh berupa titik hasil interpolasi
   untuk harga D0/t yang terletak di antara dua harga Do/t yang ada di
   charts. Dari titik potong (atau titik hasil interpolasi) tersebut, tarik
   garis vertikal ke bawah dan bacalah harga faktor A.


                                                                                      14
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



4. Dengan harga A yang diperoleh dari langkah 3, masuklah ke chart
   ke-3 untuk material pipa. Dengan harga A, buatlah garis vertikal
   sampai memotong garis yang menunjukan garis temperatur
   rancang. (boleh dilakukan interpolasi untuk menentukan titik
   potong).

    Garis vertikal yang dibuat melalui titik A dengan harga yang diperoleh
    pada langkah 3, disamping dapat memotong garis temperatur rancang,
    dapat pula tidak memotong garis temperatur rancang tersebut karena (1)
    garis vertikal tersebut terletak di sebelah kiri titik potong antara garis
    temperatur rancang dan sumbu horizontal (dalam hal ini, lihat langkah 7
    untuk menentukan faktor B ) dan (2) garis vertikal terletak diluar sumbu
    vertikal kanan atau harga A  harga A terbesar pada chart. Untuk kasus
    terakhir harga faktor B di anggap harga terbesar pada garis temperatur
    rancang pada chart.

5. Dari titik potong yang diperoleh pada langkah 4, dapat di baca
   harga faktor B.

                                                                                      15
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design



6. Dengan harga faktor B yang diperoleh pada langkah 5, dapat
   dihitung harga tekanan eksternal maksimum yang diijinkan,
   dari rumus berikut :
                                      4B
                               Pa 
                                    3D o / t 
7. Untuk harga A yang terletak disebelah kiri garis temperatur
   rancang, dihitung dari rumus berikut :

                                             2AE
                               Pa 
                                         3 Do / t

8. Bandingkan harga yang dihitung pada langkah 6 atau langkah 7
   dengan harga P. Jika harga Pa < p, maka ulangilah prosedur 1 s/d
   8 dengan memilih harga t yang lebih besar. Iterasi tersebut
   dilakukan terus sampai diperoleh harga t yang menghasilkan yang
   lebih besar dari P
                                                                                     16
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           17
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           18
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           19
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           20
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           21
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           22
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
              Bab 9 Pressure Components design



   CONTOH SOAL
    Tentukan tebal dinding pipa lurus dengan diameter eksternal 10.75
    inch, terbuat dari baja karbon, beroperasi pada temperatur 3000 F
    dan mengalami beban eksternal 350 psig. Pipa tersebut panjang
    sekali.
    1. Misalkan t = 0.365 inch, maka
            L/Do = 50 (sebenarnya L/Do >50, tapi untuk L/Do > 50, maka
             dipakai harga L/Do =50 )
            Do/t = 10.75/0.365 = 29.45
    2&3. Dengan L/Do = 50 dan Do/t = 29.45, maka dari chart 5 - UGO - 28.0
           diperoleh harga A= 0.00122
    4&5 Dengan harga A = 0.00122 dan chart untuk baja karbon dengan
          temperatur rancang 3000F, diperoleh harga B = 11600



                                                                                         23
                                      Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design




6.                 4  11600
           Pa                      525psig
                    3  29.45

7.   Check : Pa = 525 psig > P = 300 psig


    Karena itu pipa denga tebal dinding t = 0.365 inch cukup kuat untuk
     menahan beban tekanan eksternal sebesar 350 psig.


    Apakah perlu dilakukan iterasi dengan memilih tebal dinding yang lebih
     kecil, karena t = 0.365 inch mungkin terlalu kuat ?




                                                                                      24
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
         Bab 9 Pressure Components design




9.5 Penentuan Tebal Belokan Pipa

 1. Pipe Bends
       Pipe bends terbuat dari pipa lurus yang
        dibengkokkan
       Untuk pipe bend, tebal minimum diding pipa setelah
        dibengkokkan tidak boleh lebih kecil dari tm pipa
        lurus
 2. Elbow
       Dibuat dengan cara di cor
       Kekuatannya menahan tekanan internal dihitung
        dengan cara pada paragraf 304.7.2 (B31.3)
                                                                                    25
                                 Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
         Bab 9 Pressure Components design


3. Multiple Mitter Bend
Pipa belok yang terbuat dari potongan-potongan pipa lurus
                                                 Pm = tekanan internal maksimum yang
                                                     diijinkan terjadi di miter bends
                                                  r2 = jari-jari rata-rata pipa dengan
                                                       memakai tebal dinding nominal
                                                  R1 = jari-jari efektif miter bend,
                                                      didefinisikan sebagai jarak
                                                      terpendek dari garis sumbu pipa
                                                      ke garis potong dua bidang datar
                                                      dari sambung miter yang
                                                      bersebelahan
                                                 T = Tebal dinding pipa miter
                                                  = sudut potong miter
                                                  = sudut perubahan arah pada
                                                     sambungan miter = 2 
                                                                                         26
                                 Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
               Bab 9 Pressure Components design




 Tekangan internal maksimum yang diijinkan haruslah harga
  terkecil dari dua persamaan berikut :

         SE T  c  
                                     Tc                
                                                                      SE T  c  R1  r2 
    Pm                                                           Pm                        
                      ( t  c)  0.643 tan  r T  c  
             r2                               2                          r2      R1  05r2 
                                                                                          .
      haruslah < 22.50


4. Mitter Bend Tunggal
    Mitter dengan  < 22.50

          SE T  c  
                                     Tc                 c = corrosion+errosion allowance
                                                         
     Pm 
              r2       ( t  c)  0.643 ton r T  c   E = faktor kualitas
                                              2         
                                                                 S = tegangan yang diijinkan


                                                                                                  27
                                       Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design




                                                       A    D
 Batasan harga R1 (B31.3)                      R1       
                                                     tan  2
 A mempunyai harga empirik sbb :
              English unit                                                   SI
    (T-c), inch                    A                      (T-c), mm                      A
       0.5                       1.0                          13                       25
 0.5  (T-c) 0.88             2 (T-c)                 13  (T-c) 22                  2 (T-c)
      0.88              [2(T-c)/3] + 1.17                     22                [2(T-c)/3] + 30

   Tebal dinding pipe bends dan tebal dinding segmen-segmen
   belokan miter yang mengalami tekanan eksternal dapat ditentukan
   dengan cara yang sama dengan cara yang dipakai untuk
   menentukan tebal dinding pipa lurus yang menerima tekanan
   eksternal
                                                                                                    28
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
              Bab 9 Pressure Components design



   CONTOH SOAL
    Hitunglah tekanan internal maksimum yang diijinkan untuk pipa
    belokan miter dengan diameter 36 inch dari tebal dinding nominal
    0.375 inch yang dibuat dari A 515 Gr. 60 (material pelat), dengan
    temperatur = 500 F, C=0.1 inch, E= 1.0, = 1.5 x 36 = 54 inch, = 0.5,
    toleransi pembuatan (plate mill under-run tolerance) = 0.01 inch.
    1. Perhitungan tekanan internal maksimum untuk pipa miter ganda :
        untuk  = 22.5 ,

         dari persamaan (1):
                   SET  c                Tc
            Pm              x
                      r2       T  c  0.643 tan  r2 T  c
            dengan        S = 17300 psi
                          T = 0.375 - 0.010 = 0.365 inch
                          r2 = 0.536 – 0.375) = 17.8125 inch
                                                                                         29
                                      Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



  Tekanan maksimum
          17300 x 0.365  0.1                      0.365  0.1
   Pm 
                                                                          
                                x
               17 .8125           (0.365  0.1  0.643 tan 22 .5o 17 .8125 x 0.215 )

   Pm  80psig

 dari persamaan (2) :

        SE T  c  R1  r2 
   Pm                        
            r2      R1  05r2 
                           .

          17300 x 0.365  0.1      54  17 .8125
   Pm                          x                       206 psig
               17 .8125           54  0.5x17 .8125 


  Kesimpulan : Pm = 80 psig

                                                                                       30
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design



2. Perhitungan tekanan internal maksimum untuk pipa miter tunggal

     dengan R1= 36 inch, diperoleh
                SET  c                 Tc
       Pm                 x
                   r2        T  c  1.25 tan  r2 T  c
                17300x 0.265                   0.265
                            x                                     37 psig
                  17.8125      0.265  1.25x 0.577 17.8125x 0.265

    Berdasarkan B31.3 R1 minimum adalah (untuk T-c < 0.5)

                                A D     1.0       36
       =                 R1                      20 .4 inch
                                                               
            22.50
                               tg 2 tg 22 .5 o
                                                   2


        = 22.50          R1  19 .7 inch


                                                                                       31
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           32
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



9.6 Penentuan Tebal Penguat Percabangan
    Percabangan pipa terdiri dari pipa utama, dan pipa cabang, yang
     diameternya pada umumnya lebih kecil daripada diameter pipa
     utama.
    Pada lokasi dimana pipa cabang akan disambungkan, maka pada
     pipa utama dibuat lubang  sebagian permukaan pipa utama
     dibuang.
    Dengan dibuatnya lubang, maka luas potongan aksial (dimana hoop
     stress bekerja) akan berkurang  pipa utama diperlemah.
    Sebenarnya pipa dengan dimensi standard yang dipilih mempunyai
     tebal dinding > tm, maka ‘kelebihan” tebal tersebut dapat menjadi
     kompensasi berkurangnya luas potongan aksial yang terbuang.
    Dasar pemikiran inilah yang dipakai Code dalam melakukan analisis
     kekuatan percabangan pipa. Metode tersebut dinamakan area
     replacement method atau Metode kompensasi.
                                                                                      33
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




                                                                           34
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design


   Dalam analisis metode kompensasi, tebal dinding pipa diperinci
    dalam tebal-tebal, yang dalam perkembanganya berasal dari urutan
    berikut:

       t = tebal dinding pipa yang dihitung                             PD     
                                                                 t             
       tm = t + c                                                  2 SE  PY 
       tnom = tm + mill tolerance + tebal lebih

   Variabel :                                        0.125 tnom
     T’ = tebal dinding pipa nominal
     t = tebal dinding pipa sesuai mechanical strength
     c = corrosion + erosion allowance
     tm = tebal dinding pipa minimum yang diperlukan
     T = tebal dinding pipa minimum dari pipa standard yang dipilih
     T = T’ - mill tolerance
     Subskrip : b  pipa cabang
                 h  pipa utama
                                                                                      35
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design




   Tebal lebih    = T’ – (t + c + mill tolerance)
                   = T – (t-c)


   Luas dinding pipa utama yang terbuang
                A1 = th d1  tegak lurus
                A1 = th d1 (2 – sin )  miring

   Luas lebih pada pipa utama (karena tebal lebih)
                 A2 = (2d2 – d1)(Th – th – c)

   Luas lebih pada pipa cabang
                 A3 = 2L4(Th – th – c)/sin




                                                                                       36
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design



   Variabel
    d1 = panjang efektif (pipa utama) yang terbuang untuk pipa
         cabang
    d2 = setengah lebar dari daerah penguat, yaitu panjang dan luas
         lebih pada pipa utama, yang besarnya diambil harga terbesar
         di antara dua harga berikut :

          d 2  d1                   d 2  Tb  c   Th  c   d1 / 2
         dengan batasan : d2  Dh
    L4 = tinggi daerah penguat (yaitu panjang dari luas lebih) pada
          pipa cabang, yang harganya diambil yang terkecil dari dua
          harga berikut

          L 4  2.5Th  c                        L4  2.5Tb  c  Tr
    Tr = tebal dinding minimum dari pelat penguat, jika ternyata diperlukan
                                                                                     37
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design



   Kriteria kekuatan
         Percabangan pipa dengan lubang pada pipa utama
          dinyatakan kuat jika

                         A 2  A 3  A 4 las  A1

         jika kriteria di atas tidak dipenuhi  ditambahkan penguat

            A 2  A 3   A 4  las   A 4  penguat   A 4  laspenguat  A 1




                                                                                       38
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
             Bab 9 Pressure Components design



   CONTOH SOAL
    Hitunglah replacement area untuk percabangan pipa berikut:
        Pipa utama : NPS 8, Schedule 40, ASTM A 53 Gr., B ERW
        Pipa cabang: NPS 4, Schedule 40, ASTM A 53 Gr., B SMLS
        P = 600 psig, temperatur = 400 F dan C = 0.10 inch
        mill tolerance = 0.01 inch untuk pipa utama
        mill tolerance = 0.02 inch untuk pipa cabang

    Dari tabel pipa standard diperoleh :
       Dh = 8.625 inch
       T’h = 0.322 inch
       Db = 4.500 inch
       T = 0.237 inch
    Dari tabel material, diperoleh
       Sh = SE = 20.000 x 0.85 = 17.000 psi
       Sb = 20.000 psi
                                                                                        39
                                     Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



Dihitung :
   Th = T’ - mill tolerance = 0.312 inch
   Tb = 0.207 inch
   d1 = Db – 2(Tb-c) = 4.5 – 2(0.207-0.10) = 4.286 inch
   d2 = dipilih harga terbesar antara d1 atau (Tb-c)+(Th-c) + d1/2
      = 4.286 inch
   L4 : 2.5(0.207 – 0.10) + 0 = 0.267 inch

Tebal pipa :             PD                              t h  0.150 inch
                  t             :
                     2 SE  PY                         t b  0.067 inch

Luas pipa utama yang terbuang oleh lubang :

                  A 1  t h xd 1  2  sin   0.643inch 2


                                                                                      40
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
               Bab 9 Pressure Components design



Luas lebih :

       A 2  2d 2 d 1 Th  t h  c  0.266inch 2
       A 3  2L 4 Tb  t b  c  0.021inch 2
       A 4  0.055inch 2                          t c  0166inch
                                                         .

       A 2  A 3  A 4  0.342inch 2

Dengan membandingkan kedua harga luas di atas ditemukan bahwa

                             A 2  A 3  A 4  A1

Sehingga dapat disimpulkan bahwa diperlukan metal penguat.

                                                                                          41
                                       Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
                  Bab 9 Pressure Components design




Luas metal penguat yang diperlukan dapat dihitung sebagai berikut :

         Total ruang yang tersedia untuk metal penguat

              A 4  penguat  2d 2  D b Tr
          Total ruang yang tersedia untuk metal penguat

              A4 laspenguat  2t c2  2 x 0.0055  1.325
             Jika dipilih : Tr = ……….

             maka (A4)penguat = ……….

             sehingga :
                               A2  A3  A4  A4 penguat  A4 laspenguat  A1

                                                                                             42
                                          Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



9.7 Fleksibiltas Sistem Perpipaan
    Sebuah sistem perpipaan dikatakan mempunyai fleksibilitas yang
     cukup atau baik, bila sistem perpipaan tersebut
         dapat mengalami perubahan panjang akibat ekspansi atau
          kontraksi termal
         gerak titik tumpu sistem perpipaan tanpa mengalami
          kerusakan-kerusakan :
              kegagalan sistem perpipaan atau titik-titik tumpunya akibat
               tegangan berlebih atau akibat lelah
              bocor pada sambungan
              tegangan yang merusak atau distorsi yang dialami sistem
               perpipaan, katup atau peralatan yang tersambung dengan
               sistem perpipaan akibat beban gaya atau momen yang
               berlebih pada sistem perpipaan

                                                                                      43
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design



 Persyaratan khusus ANSI/ASME mencantumkan beberapa tentang
  fleksibilitas yang harus dipenuhi oleh sistem perpipaan :
       range tegangan hasil perhitungan, SE di setiap titik sistem
        perpipaan akibat perpindahan titik tidak boleh melebihi daerah
        tegangan yang diijinkan (the allowable stress range, SA )
       gaya reaksi hasil perhitungan tidak merusak titik tumpu sistem
        perpipaan atau peralatan yang tersambung dengan sistem
        perpipaan
       perpindahan sistem perpipaan hasil perhitungan haruslah
        berada dalam batas-batas yang ditentukan.




                                                                                     44
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
           Bab 9 Pressure Components design



 Sistem perpipaan yang tidak memerlukan analisis fleksibilitas:
       sistem perpipaan yang merupakan duplikat sistem perpipaan
        yang sudah ada, yang dalam operasi menunjukan kinerja yang
        memuaskan
       sistem perpipaan yang dengan mudah dapat dinilai mempunyai
        fleksibilitas yang cukup bila dibandingkan dengan sistem
        perpipaan yang fleksibilitasnya telah dianalisis sebelumnya
       sistem perpipaan dengan ukuran seragam, yang ditumpu
        dengan hanya dua titik tumpu tanpa ada titik restraint diantara
        keduanya, dan yang memenuhi ketentuan empirik berikut :

                               D     = diameter luar pipa, dalam inch (atau mm)
                               y     = perpindahan resultante total, dalam inch (mm)
            Dy
                    K1        L     = panjang pipa di antara dua titik tumpu, dalam ft (m)
         L  U 2
                               U     = jarak antara kedua titik tumpu, dalam ft (m)
                               K     = 0.03 untuk satuan Inggris
                                     = 208.3 untuk satuan metrik

                                                                                              45
                                   Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
          Bab 9 Pressure Components design



 Persyaratan analisis formal :
       Sistem perpipaan yang tidak memenuhi salah satu dari ketiga
        persyaratan diatas haruslah dianalisis dengan salah satu cara
        analisis berikut : metode analisis sederhana, metode analisis
        pendekatan (approximate analysis) atau metode analisis
        komprehensif
       Metode komprehensif yang dapat diterima meliputi metode
        analitik dan metode yang memakai charts, yang dapat
        menghitung      gaya, momen dan tegangan-tegangan yang
        ditimbulkan oleh displacement strains.
       Pada analisis komprehensif, faktor-faktor intensitas tegangan
        pada komponen perpipaan selain pipa lurus haruslah
        diperhitungkan. Komponen tersebut mempunyai kelebihan
        fleksibilitas.
       Pada analisis fleksibilitas, maka semua komponen perpipaan
        yang terletak antara dua anchor points haruslah diperlakukan
        secara keseluruhan
                                                                                     46
                                  Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design



 Tegangan Fleksibilitas :
         Displacement stress range, SE, dihitung berdasarkan rumus
          berikut ini

                                SE  S2  S2
                                      b    t

          Sb = Resultan tegangan lentur
          St = tegangan puntir = Mt/2Z
          Z    = section modulus pipa

          Resultan tegangan lentur untuk pipa belok dihitung dengan
           rumus


               (i i Mi ) 2  (i 0 M 0 ) 2
          Sb 
                           Z

                                                                                       47
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
         Bab 9 Pressure Components design



    Resultan tegangan lentur untuk pipa belok dihitung dengan
     rumus


         (i i Mi ) 2  (i 0 M 0 ) 2
    Sb                                           ii = faktor intensifikasi tegangan
                     Z                                  in-plane
                                                  i0 = faktor intensifikasi tegangan
                                                        out-plane
                                                  Mi = momen lentur in-plane
                                                  Mo = momen lentur out-plane
                                                  Mt = momen torsi




                                                                                    48
                                 Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
         Bab 9 Pressure Components design



   Resultan tegangan lentur untuk percabangan pipa dihitung
    dengan rumus
           pipa utama

     (i i Mi ) 2  (i 0 M 0 ) 2
Sb 
                 Z
         pipa cabang

     (i i M i ) 2  (i 0 M 0 ) 2
Sb 
                  Ze

Ze = section modulus efektif pipa cabang =  r22 Ts
r2 = jari-jari rata-rata pipa cabang
Ts = tebal efektif dinding pipa cabang, harga terkecil antara
      Th’ dan (ii)(Tb’)
Th = tebal dinding pipa utama, diluar penguat
Tb’ = tebal dinding pipa cabang
                                                                                    49
                                 Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
             Bab 9 Pressure Components design



   CONTOH SOAL
    Sistem perpipaan dengan dua buah anchor seperti ditunjukkan pada
    gambar, memiliki diameter luar OD = 8.625 in dan schedule 40,
    terbuat dari baja carbon. Temperature rancang adalah 200o F,
    sedangkan temperature instalasi adalah 70oF. Diketahui e = 0.99
    in./100 ft pada 2000 F. Tentukanlah apakah sistem perpipaan dengan
    dua anchor ini memerlukan analisis fleksibilitas.




                                                                                        50
                                     Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
            Bab 9 Pressure Components design




    Solusi :
     diameter luar, D = 8.625 in.
     regangan akibat perpindahan

                                               Y  12  099 / 100  01188
                                                          .           .
       y  Y  Z 2            2

                                               Z  25  099 / 100  02475
                                                          .           .

       y    01188
               .
                         2
                              0.2475  0.2745
                                               2



     panjang pipa, L = 12 + 25 = 37 ft.
     jarak antara kedua anchor, U = (122 +252)1/2 = 27.73 ft.
     hitung :
          DY/(L-U)2 = 8.625 X 0.2745/(37 - 27.72)2 = 0.0275 < 0.03

        Dari analisis di atas dapat dilihat bahwa sistem perpipaan dengan
        dua anchor ini tidak memerlukan analisis fleksisbilitas.
                                                                                       51
                                    Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan
Bab 9 Pressure Components design




END OF CHAPTER IX




                                                                           52
                        Desain, Fabrikasi, dan Inspeksi Sistem Perpipaan

								
To top