Prasetyo Muhardadi

(1)

ANALISA KEKUATAN SISA PIPELINE AKIBAT CORROSION

BERBASIS KEANDALAN DI PETROCHINA-PERTAMINA

TUBAN

Oleh:

Prasetyo Muhardadi

4305 100 039

Dosen Pembimbing :

1. Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, PhD

2. Prof. Ir. Soegiono

(2)

AGENDA PRESENTASI

• Latar Belakang

• Perumusan Masalah

• Batasan Masalah

• Analisa dan Pembahasan

(3)

LATAR BELAKANG

Pipeline merupakan alat transportasi minyak dan gas

yang aman dan ekonomis

Korosi dapat menyebabkan menurunnya kekuatan

struktur dan kerusakan pada pipa

Adanya korosi, analisa kekuatan sisa dan keandalan

pada pipa sangat penting untuk dilakukan. Dengan

dilakukan analisa kekuatan sisa dan keandalan, dapat

diketahui seberapa handal pipa yang mengalami

korosi selama beroperasi

(4)

• Semakin

pipa

mengalami

korosi

maka

ketebalan

pipa

akan

semakin

berkurang,

dengan berkurangnya kekuatan sisa (residual

strength)

maka

pipa

tidak

akan

mampu

menahan internal pressure dan temperature

yang bekerja didalam pipa sehingga pipa akan

mengalami kegagalan

(5)

Eksternal Corrossion

(6)

Jenis tanah

Clay

Depth

3 meter

Density, γ

_m

1,84 t/m

3

Shear Strength,

S

_u

6,7 t/m

2

Friction angle,

Ф

0 Data tanah di Desa Mojo Agung Tuban

Data yang digunakan dalam Tugas Akhir

ini adalah data pipeline Sukowati - CPA

milik JOB Pertamina -

Petrochina East

Java Tuban. Pipeline yang dianalisa adalah

pipeline yang memiliki tingkat korosi

paling tinggi, dengan panjang pipeline 2

meter (91.5 inchi). Lokasi pipeline yang

dianalisa terletak di SDV – 03 KM 4600

desa Mojo Agung, Tuban.

Dalam tugas akhir ini pemodelan tanah

diasumsikan

sebagai

beban

luar

dan

tumpuan pada pipa. Pemodelan tanah

sebagai tumpuan pipa dapat dilihat pada

gambar disamping.

(7)

(8)

Material

ASTM A106 Gr.B Sch 80

Outside Diameter (OD)

10,750 inchi

Wallthickness

0,593 inchi

Length

9600 m

Design pressure

1480 psi

Design temperature

203 F

Data Sukowati-CPA Pipeline JOB Pertamina-Petrochina East Java Tuban

Design temperature

203 F

SMYS

35000 psi

Thermal Expansion

6,498 x 10

-6 o

_F

-1

Modulus Young

28,3 x 10

6

_psi

Poisson’s Ratio

0,303

(9)

Perumusan Masalah

• Berapa

kekuatan

dan

keandalan

pipeline

sebelum

mengalami

corrosion ?

• Berapa

kekuatan

sisa

(residual

strength)

dan

keandalan

pipeline

(10)

Batasan Masalah

• Korosi yang dianalisa terletak di BV-03 KM 4600

desa Mojo Agung, Tuban.

• Konfigurasi pipa yang ditinjau berbentuk lurus.

• Beban yang bekerja pada pipa adalah internal

(11)

• Korosi

dimodelkan

dengan

rectangular

shape

corrosion berdasarkan DNV RP - F101 Corroded

Pipeline dan DNV Technical Report no 96-3392

Reliability

of

Corroded

Pipes

Finite

Element

Analysis.

• Korosi yang terjadi adalah jenis pitting corrosion.

(12)

year

P

Psi

T

o

_F

450

100

159

180 Analisa dan Pembahasan

• Variasi Pressure dan Temperature berdasar kondisi Operasi

2005,2007,2009

180

658

100

159

180

800

100

159

180

(13)

Perhitungan Panjang Cacat Korosi

Berdasarkan ASME B31G Manual for Determining the Remaining

Strength of Corroded Pipeline.

• Persentase kedalaman cacat

:

• Panjang daerah terkorosi

:

dalam inch

% pit depth = 100 d/t

L=1.12B(Dt)^2

Thn

NPS (D)

d

t

d/t

%pit

depth

B

L

Thn

NPS (D)

d

t

d/t

depth

B

L

2007

10

0.08

0.593

0.13

13.5

4

10.9 2007

10

0.01

0.593

0.02

1.7

4

10.9 Thn

NPS (D)

d

t

d/t

%pit

depth

B

L

2009

10

0.12

0.593

0.20

20.2

2.5

6.8 2009

10

0.02

0.593

0.03

3.4

4

10.9

(14)

31500 37000 T e g a n g a n v o n M is e s, p si

Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature (d = 0)

Analisa Kekuatan Pipa

• Analisa Tegangan pada Pipa sebelum Terkorosi (2005)

Tegangan paling besar yang terjadi pada pipa sebelum mengalami korosi adalah

23954 psi. Tegangan-tegangan yang terjadi masih dibawah maximum allowable

stress (0,9 SMYS) pipa

31500 5000 13000 21000 29000 100 120 140 160 180 200 T e g a n g a n v o n M is e s, p si Temperature, 0F

(15)

• Analisa Tegangan pada Pipa setelah Terkorosi (2007)

Berdasarkan perhitungan ASME B31G kedalaman korosi dapat kita dapatkan

panjang cacat maksimum yang diijinkan. Sedangkan untuk asumsi lebar korosi

(w) berdasakan DNV Technical Report No 96-3392 sebesar

(16)

31500 20000 30000 40000 T e g a n g a n v o n M is e s, p si

Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature (2007)

10000 20000

100 120 140 160 180 200

Temperature, 0F

(17)

• Analisa Tegangan pada Pipa setelah Terkorosi (2009)

Pada tahun 2009 kedalaman semakin bertambah, ini menyebabkan tegangan

yang terjadi pada pipa akan berbeda dengan kondisi sebelumnya. Berdasarkan

perhitungan ASME B31G kedalaman korosi dapat kita dapatkan panjang cacat

maksimum yang diijinkan. Dengan Tegangan terbesar 37969 psi

(18)

31500 20000 30000 40000 T eg an g an v o n Mi ses , p si

Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature

(2009)

10000 100 120 140 160 180 200 T eg an g an v o n Mi ses , p si Temperature, 0F

(19)

• Analisa Ovalitas Pipa

Analisa ovalitas pipa dilakukan untuk mengetahui perubahan

bentuk penampang pipa akibat beban-beban yang bekerja pada

pipa. Ovalitas pipa terjadi karena adanya deformasi pada pipa.

Analisa ovalitas dilakukan dengan menghitung besarnya pressure

collapse (kekuatan pipa untuk menahan beban dari luar ) dan

membandingkan dengan external pressure (P

_e

) pada pipa yang

kemudian dimasukan ke dalam persamaan kriteria collapse sistem

e

kemudian dimasukan ke dalam persamaan kriteria collapse sistem

(20)

Ovalitas

Ovalitas pipapipa padapada saatsaat pipapipa belumbelum terkorositerkorosi (2005)(2005)

Kedalaman cacat korosi (d)

Pressure (P)

Temperature

(T) Deformed Ovality Pc Pc/(γm*γSC) Pe Status

in psi o_F _in _in _psi _psi

0 450 100 0,27026 0,0465 12581,55 9596,91 2,142 ok 0 450 159 0,27437 0,0471 12402,38 9460,24 2,142 ok 0 450 180 0,27587 0,0473 12336,50 9409,99 2,142 ok 0 658 0 658 100 0,27068 0,0466 12563,33 9583,01 2,142 ok 0 658 159 0,27481 0,0472 12382,76 9445,28 2,142 ok 0 658 180 0,27631 0,0474 12316,92 9395,06 2,142 ok 0 800 100 0,27097 0,0466 12550,41 9573,16 2,142 ok 0 800 159 0,27511 0,0472 12369,30 9435,01 2,142 ok 0 800 180 0,27661 0,0474 12303,49 9384,82 2,142 ok

(21)

Kedalaman cacat korosi (d)

Pressure (P)

Temperature

(T) Deformed Ovality Pc Pc/(γm*γSC) Pe Status

0,08 & 0,01 450 100 0,40309 0,0709 4607,66 3514,61 2,142 ok 0,08 & 0,01 450 159 0,42555 0,0749 4271,76 3258,40 2,142 ok 0,08 & 0,01 450 180 0,43356 0,0763 4163,53 3175,84 2,142 ok 0,08 & 0,01 658 Ovalitas

Ovalitas pipapipa padapada saatsaat pipapipa setelahsetelah terkorositerkorosi (2007)(2007)

0,08 & 0,01 658 100 0,40525 0,0713 4572,98 3488,16 2,142 ok 0,08 & 0,01 658 159 0,42772 0,0753 4242,10 3235,78 2,142 ok 0,08 & 0,01 658 180 0,43574 0,0767 4135,12 3154,17 2,142 ok 0,08 & 0,01 800 100 0,40672 0,0716 4549,52 3470,26 2,142 ok 0,08 & 0,01 800 159 0,4292 0,0755 4221,87 3220.34 2,142 ok 0,08 & 0,01 800 180 0,43722 0,0770 4115,99 3139,58 2,142 ok

(22)

Ovalitas pipa pada saat pipa setelah terkorosi (2009) Kedalaman cacat korosi (d) Pressure (P) Temperature

(T) Deformed Ovality Pc Pc/(γ_m*γ_SC) Pe Status

0,12 & 0,02 450 ₁₀₀ _0,66639 _0,119 _1428,91 _1089,94 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 450 ₁₅₉ _0,66329 _0,118 _1443,04 _1100,72 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 450 ₁₈₀ _0,66221 _0,118 _1448,10 _1104,58 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 658 0,12 & 0,02 658 ₁₀₀ _0,73617 _0,131 _1211,65 _924,22 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 658 ₁₅₉ _0,73308 _0,131 _1223,24 _933,06 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 658 ₁₈₀ _0,73199 _0,130 _1227,38 _936,22 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 800 ₁₀₀ _0,70339 _0,125 _1307,45 _997,29 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 800 ₁₅₉ _0,70031 _0,125 _1320,10 _1006,94 _2,142 _ok 0,12 & 0,02 800 180 0,69922 0,124 1324,62 1010,39 2,142 ok

(23)

Berdasarkan hasil simulasi Monte Carlo, didapatakan peluang

kegagalan (Pg) pipa sebesar 0,0038 dan peluang sukses (Ps) 0,9962.

Dengan keandalan sebesar 0,9962 maka didapatkan indeks keandalan

pipa pada tahun 2005 sebesar 2,67.

Dari hasil simulasi dengan tambahan variabel acak data ketebalan tahun 2007,

peluang gagal (Pg) pipa menjadi 0,0041, sedangkan peluang sukses (Ps)

menjadi 0,9959. Dengan terjadinya korosi maka peluang sukses (Ps) pipa juga

berkurang, dengan demikian keandalan pipa juga menurun meskipun tidak

Analisa Keandalan Pipa

berkurang, dengan demikian keandalan pipa juga menurun meskipun tidak

terlalu besar penurunanya. Indeks keandalan pada tahun 2007 turun menjadi

2,65.

Berdasarkan hasil inspeksi pada tahun 2009, korosi pada pipa bertambah.

Ketebalan pipa juga mengalami pengurangan akibat korosi. Dengan ketebalan

pipa yang semakin tipis, keandalan pipa juga menurun. Berdasarkan hasil

simulasi keandalan pipa pada tahun 2009 menurun dibandingkan pada tahun

2005 dan 2007. Keandalan pada tahun 2009 adalah 0,9956 dan indeks

keandalannya 2,62.

(24)

Dari hasil analisa diatas maka dapat dibuat grafik indeks keandalan dari pipa

sebelum dan sesudah terokorosi pada tahun 2005, 2007, dan 2009.

2.67 2.65 2.65 2.66 2.67 2.68 In d ek s K ea n d al an , β

Indeks Keandalan Pipa

2.65 2.62 2.61 2.62 2.63 2.64 2.65 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 In d ek s K ea n d al an , Tahun

(25)

4.42 4.42 4.42 3 4 5 In d e k s K e a n d a la n , β

Indeks Keandalan Pipa

Ovalitas yang terjadi pada pipa tidak menyebabkan kegagalan pada pipa. Pipa masih

dapat menahan beban-beban yang bekerja

0 1 2 2004.5 2005 2005.5 2006 2006.5 2007 2007.5 2008 2008.5 2009 2009.5 In d e k s K e a n d a la n , Tahun