08/04/2010

1

April2010

PressureDesignofPipeline&Components

Content

Penentuan Tebal Pipa ASME B31.4 & 8

Penentuan ukuran komponen pipa

Penentuan Tebal Pipa APIRP1111

Penentuan Tebal Pipa ASMEB31.4&8

Penentuan Luas efektif percabangan pipa

08/04/2010

2

Pendahuluan

Tujuan analisis pressure design piping dan komponennyab j k k k d ifik i k i

AllowableStress Ketebalan pipa

bertujuan untuk menentukan ukuran dan spesifikasi untuk masingmasing komponen.

Lingkup analisis pressure design

Ketebalan pipa Ketebalan pipebenddan elbow Pressuremaximummiterbend Luas areareinforcementbranch

Pressure

Sistem perpipaan umumnyamendapat beban tekanani t l d i fl idinternaldari fluida yangdialirkan.

OP MOP

PressureTerms

MAOP DP IPMAIP TP MTP

08/04/2010

3

StraightPipeDalam pipa lurus terdapat : Diameterluar sesuai standardpipesize(NPS)nyanya.

Ketebalan pipa sesuai standardschedulenya. Diameterdalam.

Beberapa standardpipa lurus :Standard

Welded&SeamlessWroughtSteel Pipe ASMEB36.10MStainlessSteelPipe ASMEB36.19MSpecificationforLinePipe APISPEC5LSeamlesscarbonsteelpipeforhightemperatureservice

ASTMA106

Spiralweldedsteelorironpipe ASTMA211Seamlessausteniticsteelpipeforhightemperatureservice

ASTMA376

Ketebalan Pipa

ASMEB31.8

t=nominalwallthickness,inD=nominaloutsidediameterpipe,inE=longitudinaljointfactorF=designfactorP=designpressure,psigS=specifiedminimumyieldstrength,psiT=temperaturederating factorA=allowancetreq =tm +A

(1 MT)

PD2SFET

tm =

(1 MT)

tsel >treqPilih wallthicknessselectedyangada di Tabel StandarSchedulePipa

Dapat SchedulePipa

08/04/2010

4

Longitudinal Joint Factor, E

Basic Design Factor, F

Temperature Derating Factor, T

8

08/04/2010

5

1milesectionthathas10orfewerbuildingintendedforhumanoccupancyClass1,Division1:0.72

08/04/2010

6

Ketebalan Pipa

ASMEB31.4StraightPipePiD2S

t= tn =t+AS=0,72.E.SMYS

tsel >tntn :nominalwallthicknesst:pressuredesignwallthickness

Dapat SchedulePipa

A:AllowancePi:internaldesignpressureD:outsidediameterS:allowablestressvalueE:jointfactor

Specified Minimum Yield Strength (SMYS) & Allowable Stress (S)( )

08/04/2010

7

Longitudinal Joint Factor, E

Tabel Standar SchedulePipa

08/04/2010

8

Contoh Soal

Pipa berisi gasdengan NPS28(Diameterluar 28in)dan materialAPI5LX60Contoh Soal :

beroperasi di tengah daerah kota besar dengan :DesignPressure=400 psigDesignTemperatur =200FTentukan Schedulewallthicknesspipa yangcocok?

Datadan Asumsi :Pipa Seamless E=1Design Temperatur pipa < 250 F T = 1DesignTemperatur pipa treq

Pilih Schedule30 (dengan tebal 0,625in)

08/04/2010

9

WallThicknessPada APIRP1111PerancanganTekanan Luar

DataPerancangan

PilihKriteria

Nilai :Wallthickness,CollapsePressure,Bending

Strain,PropagationPressure,dll.

Collapse CombinationLoading PropagationBuckle

Syarat kondisi(Po Pi)< fo .Pc Syarat kondisi Syarat kondisi(Po Pi)< fp .Pp

BuckleArrestor

PerancanganBuckleArrestor

HasilPerancangan

Selesai

PerancanganTekanan Dalam

BasedonCollapse Kriteria Collapse:

dengan :

ccie FPPP .)(

pressurecollapsePP

PPP

yel

yelc .

22

where:Fc =collapsefactorofsafetyPe =externalpressurei i l

pressurecollapseplasticDtSP

pressurecollapseelasticDtEP

y

el

yel

2

1.2 3

2

Pi=internalpressureE =ModuluselasticYoungv =Poissonratiot =WallthicknessD =OutsidediameterS =SMYS

08/04/2010

10

Kriteria Bucklingakibat combinationloading:

BasedonCombinationLoad

untuk D/t< 50

dengan :

)()( g

PPPF

c

ie

bb

g

=appliedbendingstrainB =t/2D=allowablebendingstrainFb =bendingstrainsafetyfactorFb =2forinstallationFb =1foroperationg()=(1+20)1 =ovality factor

2min

2max

minmax

DDDD

Dt

b 2

BasedonBucklePropagation

Externalpressuredapat membuat bucklingmenjalar padapipelinedengan rasio (D/t)tinggi.

Kriteria propagation:prpie PfPP .

dengan :4,2

24

DtSP nompr

where:where:ffpp =bucklepropagationdesignfactor(0,8)=bucklepropagationdesignfactor(0,8)PPee =externalpressure=externalpressurePPii =internalpressure=internalpressure

08/04/2010

11

Contoh Soal

Pipa bawah laut NPS12API5LGradeX65di kedalaman 3280ft(1000m)Contoh Soal :

p ( )mengalirkan fluida minyak dengan datasebagai berikut:

Parameter Value

OutsideDiameter 12,75SMYSPipe Material 65000psiModulusElasticity 3.107psi

Berapa wallthicknessminimumagartidakterjadi collapsebuckling

PoissonRatio 0,3MAOP 1400psigSeawaterDensity 64,3lb/ft3(0,037lb/in3)PipeWelding ERW

saat instalasi pipa?

Contoh Soal

Mencari Tekanan Eksternal dan InternalPipa

Pe =seawater.g.h=64,3lbm/ft3 x1lbf/lbm x3280ft=1464,61psi144ft2/in2

Pi =0psi(pada saat instalasi,agarmembuat hasil terburuk)

Kriteria BucklePropagation

fp =0,8(desain faktor)

prpie PfPP .pr

pr

PpsiPpsi

1412.8,0061,1464

08/04/2010

12

Mencari Tekanan Eksternal,Internal,dan PropagationPressure

Contoh Soal

424,2DnomtS24prP

4,2

"75,12".65000.241412

nomtpsi

int nom 68,0Pilih Sch 80dengan wallthickness0,688in

PressureDesignFittings

08/04/2010

13

DesignComponentElbow

Elbow dibuat dengan cara dicor

Reducerberfungsi untuk menyambungkan dua pipa yangberbedaReducer

Elbowdibuat dengan cara dicor. Desainnya berdasarkan standar komponen fittingsuntuk penentuanspesifikasinya. Jika belum ada spesifikasi di standarnya,persamaan desain pipebenddapat dipakai.

diameternya.Terdapat dua jenis reducer: ConcentricReducers

Desainnya berdasarkan standar komponen untuk spesifikasinya. EccentricReducers

Desainnya berdasarkan standar komponen untuk spesifikasinya.

PipeBendThickness Pipebendsterbuat dari pipa lurus yangdibengkokkan.

Minimum wall thickness untuk pipe bend :

PipeBend t=tebal minimumpipebend,inP=designpressure,psigD=diameterluar pipa,inE faktor kualitasMinimumwallthicknessuntuk pipebend:

t=P. D2[(S.E.W/I)+P.Y]

E=faktor kualitasSh =allowablestress(hot),psiY=koefisien sifat materialR1 =bendradiusW=weldstrengthreductionfactor

Ada dua bagian pipe bend : Intrados(bend radius bagian dalam)

Temperatur Faktor W

08/04/2010

14

Contoh Soal

Pipebenddengan diameterluar 8,625indibuat dari MaterialA515Gr.65dengan :Contoh Soal 2 :

DesignPressure=600psig;DesignTemperatur =300F;Allowance(c)=0.1inchRadiusbend3D;WeldQuality(E)=1,0;Hitunglah tebal minimumintradospipebend!Datadan Asumsi :DesignTemperatur pipa

08/04/2010

15

Contoh Soal

Multiplemiterbenddengan diameter36indan tebal dinding nominal0.375inyangContoh Soal :

dibuat dari MaterialA515Gr.60(materialpelat),dengan :Temperatur =500F,Allowance(c)=0.1inch,WeldQuality(E)=1.0 = 22.5 ; S = 17300 psiT = 0.375 0.010 = 0.365 in; r2 = 0.536 0.375) = 17.8125 in.Hitunglah tekanan internalmaksimum yangdiijinkan untuk!

Tekanan internalmaksimum

Tabel MiterBend

08/04/2010

16

Flange

BlindFlangeKetebalan blind flange yang tidak terdaftar standard dapat dihitungKetebalan blindflangeyangtidak terdaftar standarddapat dihitungdengan :

t=tebal pelat datar coverbaut dari UG34c=jumlah allowance

tm =t+c

SlipOnFlange Sliponflangedihindari penggunannya untuk aplikasi bersiklustemperatur tinggi. Sliponharus di doubleweldedjika digunakan untuk : Aliran berpotensi erosi,crevicecorrosion,atau pembebanan siklus. Aliran flammable,beracun,atau membahayakan. Beroperasi pada temperatur di bawah 101C(150F)

Flange

FlangeBlanksKetebalan blank flange yang tidak terdaftar pada standard dapat dihitungKetebalan blankflangeyangtidak terdaftar pada standarddapat dihitungdengan :

tm =dg .(3P/16SE)1/2 +cP=designgagepressure,psidg=diameterdalam gasketS =allowablestress(hot),psi

08/04/2010

17

Contoh Soal

Flange(gambar)dengan diametergasket(dg)12indari MaterialA515Gr.65dengan :Contoh Soal 4 :

g

DesignPressure=600psigdan Temperatur =300F Allowance(c)=0.1inchWeldQuality(E)=1,0 Hotallowablestress(S)=20700psiHitunglah tebal minimumblankspada flange!

Tebal minimumblanks

tm =dg .(3P/16SE)1/2 +c

Percabangan Pipa

Percabangan pipa terdiri dari pipa utama dan pipa cabang, yangdiameternya pada umumnya lebih kecil daripada diameter pipa utama.

Dengan dibuatnya lubang, maka luas potongan aksial akan

Saat pipa cabang disambungkan, maka pipa utama dibuatlubang dan sebagian permukaan dibuang.

Pipa dimensi standard mempunyai tebal dinding tsel > tm,maka kelebihan tebal tersebut dapat menjadi kompensasiberkurangnya luas potongan aksial.

berkurang, sehingga pipa utama lebih lemah.

08/04/2010

18

Percabangan Pipa

Panjang efektif yang dibuang darii (d )

Percabangan Pipa

pipa (d1) :

Half width dari zonareinforcement (d2) :

Variabel :Dh = diameter pipa utamaDb = diameter percabanganth = tebal minimum pipa utamatb = tebal minimum pipa utamaTh = tebal pipa utama (dari pipa standar)Tb = tebal percabangan (dari pipa standar)Tr = tebal minimum reinforce ring/saddle

i i ll

d1 =[Db 2(Tb c)]/sin

d2 =(Tb c)+(Th c)+d1/2

Tinggi zona reinforcement di luarpipa utama (L4) :

c = corrosion + erosion allowanced1 = panjang efektif yang dibuang dari pipad2 = half width dari zona reinforcementL4= tinggi zona reinforcement di luar pipa utama = sudut terkecil sumbu percabangan dan pipaL4 =(Th c)or 2,5.(Th c)+Tr

08/04/2010

19

Contoh Soal

Pipa minyak NPS8(Do=8,625in)Schedule40(t=0,322in)mempunyai percabanganContoh Soal 5 :

NPS4(Do=4,5in)Schedule40(t=0,237in)ke sisi sudut kanan ( =90).Datalain:MaterialAPI5LGr.A S=16000psi API5LSeamless E=1,00 Designpressure300psigdan temperatur 400F. Allowancekorosi 0.10in.Tentukan tebal minimum&aktual dari pipa &percabangan,serta nilai d1,d2,L4?

Contoh Soal

Tebal minimumpipa dan percabangan

th/b =P. D2(S.E+P.Y)

Tebal aktual (standar) pipa dan percabangan

Th/b =tsel .(1 MT)

Tebal aktual (standar)pipa dan percabangan

08/04/2010

20

Contoh Soal

Panjang efektif yangdibuang dari pipa

d1 =[Db 2(Tb c)]/sin

d2 =(Tb c)+(Th c)+d1/2Halfwidthdari zona reinforcement

Tinggi zona reinforcementdi luar pipa utama

L4 =(Th c)or 2,5.(Th c)+Tr

ReinforcementofExtrudedOutletHeaders

08/04/2010

21

ThankYou