BAGIAN B

(1)

BAGIAN B

Nominal Pipe Size = 24”

Diameter Pipa Luar = 24.000 inch = 609.6 mm

Material Grade / Type = API 5L Gr.X 52 dan API 5L Gr.X60

Tipe Fabrikasi pipa = SAWL

Young’s Modulus (Steel) = 207000 MPa

Design Pressure, Pd = 15 MPa

Hoop Stress Design Factor = 0.72 Temperature Derating Factor = 1 Longitudinal Joint Factor = 1

Density of Seawater = 1025 kg/m3

Collapse Factor = 0.7

Poisson Ratio Baja = 0.3

Propagation Buckling Design Factor = 0.8 Axial Force (Positive for compression) = 0 N Bending Stress (as a % of SMYS) = 72 %

Hydrotest Pressure = 1.25 x Pd = 18.75 MPa Density of Service (Gas) = 48.5 kg/m3

Design Life = 25 years

Poisson ratio = 0.3

Pada kasus ini saya mengasumsikan kedalaman 1000 m, maka tekanan hidrostatis 10.25 MPa

SMYS (X60) 414 MPa

SMYS (X52) 359 MPa

SMTS (X60) 517 MPa

SMTS (X52) 455 MPa

ASME B31.8

Internal Pressure Containment

Dengan modifikasi persamaan unit SI pada ASME B31.8 bagian 841.1.1a, tebal pipa dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

t= PD 2000∙ S ∙ FET Katerangan :

D = Diameter luar pipa nominal (inch , mm)

(2)

P = Tekanan desain (psig, kPa) (batasan untuk nilai P terdapat pada bagian 841.1.3)

S = Specified Minimum Yield Strength (psi, MPa) (batasan untuk nilai S terdapat pada bagian 841.1.4)

T = Temperature derating factor (terdapat pada tabel 841.18-1) t = tebal dinding pipa nominal (inch, mm)

(3)

 Instalasi

Pada saat instalasi, nilai tekanan P adalah nol, sehingga tebal pipa tidak dapat dihitung.

 Hidrotest

nilai P adalah = 1.25 x Pd = 18.75 MPa = 18750 kPa t= 18750∙609.6

2000∙ S ∙0.72∙1∙1

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 22.11 mm API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 19.17 mm  Operasi

nilai P adalah 15 MPa = 15000 kPa. t= 15000∙609.6

2000∙ S ∙0.72∙1∙1

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 17.69 mm API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 15.34 mm

Ekternal Pressure Collapse

Pipa harus melebihi external pressure sepanjang pipa dan dirumuskan sebagai berikut : P

(¿¿o−Pi)≤ f_oP_c

¿

Keterangan :

f_o=collapse factor

(4)

¿0.6untuk pipacold expanded , seperti pipa DSAW Pc=collapse pressure dari pipa, dalam satuan N/mm

2

(psi)

Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung collapse pressure :

Pc=

P_yP_e

√

Py2+Pe2 Py=2S

(

_Dt

)

Pe=2E

(

t

D

)

3

(1

−v2

)

Keterangann :

E=modulus elastisitas , dalam satuan N/mm2(lb/psi)

Pe=elastic collapse pressure dari pipa, dalam satuan N/mm2(psi) Py=yield pressure saat collapse , dalam satuan N/mm2(psi) v=Poisson's ratio(0.3untuk baja)

 Instalasi

Po = tekanan hidrostatik (10.25 MPa) dan Pi = 0,

(

P_o−P_i

)

f_o =Pc 10.25

0.7 =Pc P_c=14.64MPa

Dengan melakukan iterasi perhitungan berikut dapat ditentukan ketebalan pipa. P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

Setelah melakukan iterasi sebanyak 10 kali, diperoleh hasil sebagai berikut : API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 20.85 mm

(5)

 Hidrotest

Po = tekanan hidrostatik (10.25 MPa) dan Pi = 15 MPa, maka:

(

P_o−P_i

)

f_o =Pc 4.75

0.7 =Pc

P_c=6.785MPa

Dengan melakukan iterasi perhitungan berikut dapat ditentukan ketebalan pipa.

P_c= PyPe

√

p2y+p2e P_y=2S

(

t

609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

Setelah melakukan iterasi sebanyak 10 kali, diperoleh hasil sebagai berikut : API 5L Gr.X 52, SMYS = 359 MPa  t = 19.29 mm

API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 18.95 mm  Operasi

(

P_o−P_i

)

f_o =Pc 4.75

0.7 =Pc P_c=6.785MPa

P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 20.47 mm

Local Buckling

(6)

P (¿¿o−Pi)

P_c ≤ g(δ) ε

ε_b+¿

Persamaan tersebut berlaku untuk nilai D/t maksimum = 50.

Untuk menghindari terjadinya buckling, bending strain harus dibatasi sebagai berikut :

ε ≥ f₁ε₁

ε ≥ f₂ε₂

Sumber : ASME B31.8-2010, Chapter VII, Para A842.2.4  Mengacu pada API RP 1111, Section 4, Equation 7, 8a, 8b, page 9

Nilai regangan lentur menggunakan hubungan pada kurva tegangan regangan yaitu sebagai berikut.

ε=S E

ε= S 207000

 Instalasi

Nilai kelonjongan awal digunakan nilai mendekati 0.005 sesuai dengan yang ditentukan juga pada DNV-OS-F101. Karena pada DNV-OS-F101 hanya menggunakan pembagi satu D sedangkan pada API RP1111 menggunakan 2D, maka nilai kelonjongan digunakan 0.0025.

δ = 0.0025, maka nilai g(δ) adalah: g(δ)=(1+20∙0.0025)−1=0.9524

Dengan nilai po = 10.25 MPa dan pi = 0 MPa, maka:

ε ε_b+

10.25 P_c =g(δ) ε_b= t

2∙609.6 ε= S

207000

Pc=

P_yP_e

√

p2y+p2e

(7)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

Dengan melakukan iterasi sebanyak 10 kali, diperoleh tebal pipa : API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 18.34 mm

API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 18.14 mm  Hidrotest

δ = 0.0025, maka nilai g(δ) adalah: g(δ)=(1+20∙0.0025)−1=0.9524

nilai po = 10.25 MPa dan pi = 18.75 MPa, maka:

ε ε_b+

10.25 P_c =g(δ) εb=

t 2∙609.6 ε= S

207000

P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 16.91 mm  Operasi

Dengan δ = 0.0025, maka nilai g(δ) adalah: g(δ)=(1+20∙0.0025)−1=0.9524

ε ε_b+

10.25 P_c =g(δ) ε_b= t

2∙609.6 ε= S

(8)

P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

Dengan melakukan iterasi, diperoleh tebal pipa : API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 13.78 mm API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 13.71 mm

Propagation Buckling

Penangkap buckle perlu digunakan dalam kondisi berikut :

P_o−P_i≥ f_pP_p

Keterangan : P_p=24S

[

t

D

]

2.4

=buckle propagation pressure , dalam satuan N/mm2

(psi) fp=propagatingbuckle design factor=0.80

Dengan modifikasi persamaan Pp diperoleh formula untuk menghitung ketebalan pipa

minimum yaitu sebagai berikut

t=D

(

Pp

24S

)

5 12

t=609.6

(

Pp 24S

)

5 12

Sumber : ASME B31.8-2010, Chapter VII, Para A842.1.2  mengacu pada API RP 1111, Section 4, Equation 9, page 10

 Instalasi

Po = 10.25 MPa dan Pi = 0 MPa. Sehingga nilai fp diperoleh sebagai berikut.

P_p=10.25

0.8 =12.8125MPa

Dengan memodifikasi persamaan Pp maka didapatkan nilai ketebalan pipa

t=609.6

(

12.8125 24S

)

5 12

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 40.44 mm API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 38.11 mm  Hidrotest

Po = 10.25 MPa dan Pi = 18.75 MPa. Sehingga nilainya diperoleh sebagai

berikut. P_p=10.25

(9)

t=609.6

(

12.8125 24S

)

5 12

Po = 10.25 MPa dan Pi = 15 MPa.

P_p=10.25

0.8 =12.8125MPa

t=609.6

(

12.8125 24S

)

5 12

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 32.08 mm API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 26.77 mm

API RP 1111

Hydrostatic test pressure, pipeline design pressure, dan incidental overpressure, termasuk tekanan internal dan external yang bekerja pada pipa, tidak boleh melebihi nilai yang ditentukan persamaan berikut :

P_t≤ f_df_ef_tP_b

P_d≤0.80P_t

P_a≤0.90P_t

Keterangan :

f_d = faktor desain tekananinternal , dapat diterapkan untuk semua pipa = 0.9 untuk pipa

= 0.75 untuk riser

f_e = weld joint factor, longitudinal or spiral seam weld. Hanya material dengan nilai faktor 1 yang dapat diterima.

f_t = temperature de-rating factor

(10)

P_a = incidental overpressure (tekanan internal dikurangi tekanan eksternal), dalam satuan N/mm2 _(psi)

P_b = specified minimum burst pressure dari pipa, dalam satuan N/mm2 _(psi)

Pd = tekanan desain pipa, dalam satuan N/mm2 (psi)

P_t = tekanan tes hidrostatis (tekanan internal dikurangi tekanan eksternal), dalam satuan N/mm2 _(psi)

Specified minimum burst pressure (Pb)ditentukan dengan salah satu persamaan berikut :

P_b=0.45(S+U)ln D

D_i atau

P_b=0.90(S+U) t D−t

Keterangan :

D = diameter luar pipa, dalam satuan mm (in.)

Di = D – 2t = diameter dalam pipa, dalam satuan mm (in.)

S = specified minimum yield strength (SMYS) pipa, dalam satuan N/mm2_(psi)

t = tebal dinding pipa nominal, dalam satuan mm (in.)

U = specified minimum ultimate tensile strength pipa, dalam satuan N/mm2_(psi)

ln = logaritma natural

Dengan modifikasi, kedua persamaan diatas dapat diubah masing-masing menjadi sebagai berikut.

D_i= D exp

[

Pb

0.45(S+U)

]

;t=D−D_i

t= D 0.9(S+U)

P_b +1

Sumber : API RP 1111, Section 4, Equation 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, page 10

 Instalasi

(11)

P_t=Pa

0.9=11.39MPa

Nilai Pt di atas lebih kecil dari nilai Pt yang ditentukan yaitu 18.75 MPa.

Digunakan Pt = 18.75 MPa.

P_b= Pt

0.9=20.83MPa P_d=0.8P_t=15MPa

Perhitungan ketebalan pipa menggunakan salah satu dari 2 formula berikut. Di=

609.6 exp

[

20.83

0.45(S+U)

]

;t=609.6−Di

t= 609.6 0.9(S+U)

20.83 +1

Untuk persamaan pertama :

Untuk persamaan kedua :

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 16.86 mm API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 14.79 mm  Hidrotest

P_a=

|

P_i−P_e

|

=8.5MPa Pt=

P_a

0.9=9.44MPa

P_b= Pt

0.9=20.83MPa P_d=0.8P_t=15MPa

Perhitungan ketebalan pipa menggunakan salah satu dari 2 formula berikut. D_i= 609.6

exp

[

20.83 0.45(S+U)

]

;t=609.6−D_i

t= 609.6 0.9(S+U)

20.83 +1

(12)

Untuk persamaan kedua :

P_a=

|

P_i−P_e

|

=4.75MPa P_t=Pa

0.9=5.28MPa

P_b= Pt

0.9=20.83MPa

P_d=0.8P_t=15MPa

Perhitungan ketebalan pipa menggunakan salah satu dari 2 formula berikut. D_i= 609.6

exp

[

20.83 0.45(S+U)

]

;t=609.6−D_i

t= 609.6 0.9(S+U)

20.83 +1

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 16.85 mm API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 14.79 mm Untuk persamaan kedua :

External Pressure Collapse

Collapse pressure dari pipa harus melebihi external pressure sepanjang pipa dan dirumuskan sebagai berikut :

P

(¿¿o−Pi)≤ f_oP_c

¿

Keterangan :

f_o=collapse factor

¿0.7untuk seamlessatau pipa ERW

(13)

Pc=collapse pressure dari pipa, dalam satuan N/mm

2

(psi)

Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung collapse pressure : P_c= PyPe

√

Py

2

+Pe

2

P_y=2S

(

t D

)

Pe=2E

(

t

D

)

3

(1

−v2

)

Keterangan :

E=modulus elastisitas , dalam satuan N/mm2(lb/psi)

Pe=elastic collapse pressure dari pipa, dalam satuan N/mm2(psi) Py=yield pressure saat collapse , dalam satuan N/mm

2

(psi) v=Poisson's ratio(0.3untuk baja)

Sumber : API RP 1111, Section 4, Equation 5, 6a, 6b, 6c, page 9

 Instalasi

Po = tekanan hidrostatik (10.25 MPa) dan Pi = 0, maka:

(

Po−Pi

)

fo

=P_c 10.25

0.7 =Pc P_c=14.64MPa

Dilakukan iterasi untuk menentukan ketebalan pipa :

P_c= PyPe

√

p2y+p2e

Py=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

(14)

API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 20.47 mm  Hidrotest

(

P_o−P_i

)

f_o =Pc 4.75

0.7 =Pc P_c=6.785MPa

P_c= PyPe

√

p2y+p2e

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 18.99 mm  Operasi

(

Po−Pi

)

fo

=P_c 4.75

0.7 =Pc

P_c=6.785MPa

Pc=

P_yP_e

√

p2y+p2e

(15)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 20.47 mm

Local Buckling

Kombinasi bending strain dan beban tekanan eksternal harus memenuhi :

P (¿¿o−Pi)

P_c ≤ g(δ) ε

ε_b+¿

Persamaan tersebut berlaku untuk nilai D/t maksimum = 50.

Untuk menghindari terjadinya buckling, bending strain harus dibatasi sebagai berikut :

ε ≥ f₁ε₁

ε ≥ f₂ε₂

Keterangan :

g(δ)=(1+20δ)−1=collapse reduction factor

δ=Dmax−Dmin

Dmax+Dmin

=ovality ε=bending strain pada pipa

ε_b= t

2D=buckling strain under pure bending ε1=bending strainmaksimumsaat instalasi

ε₂=¿−place bending strainmaksimum

f1=faktor keamananbending untuk bending saat instalasi ditambahtekananeksternal f2=faktor keamanan bendinguntuk∈−placebending ditambah tekanan eksternal

(16)

D_min = diameter minimum pada potongan melintang manapun sepanjang pipa, dalam satuan mm (in.)

Sumber : API RP 1111, Section 4, Equation 7, 8a, 8b, page 9

Karena pada DNV-OS-F101 hanya menggunakan pembagi satu D sedangkan pada API RP1111 menggunakan 2D, maka nilai kelonjongan digunakan 0.0025.

Nilai regangan lentur menggunakan hubungan pada kurva tegangan regangan yaitu sebagai berikut.

ε=S E ε= S

207000  Instalasi

ε ε_b+

10.25 P_c =g(δ) ε_b= t

2∙609.6 ε= S

207000

P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60, SMYS = 414 MPa  t = 18.13 mm  Hidrotest

(17)

ε ε_b+

10.25 P_c =g(δ) εb=₂_∙_609.6t

ε= S 207000

P_c= PyPe

√

py

2

+pe

2

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 16.90 mm  Operasi

ε εb

+10.25 Pc

=g(δ)

ε_b= t 2∙609.6 ε= S

207000

P_c= PyPe

√

p2y+p2e

P_y=2S

(

t 609.6

)

Pe=2∙207000

(

t

609.6

)

3

1−0.32

(18)

Buckle Propagation

Untuk pipa bawah laut, karena tekanan hidrostatik adalah gaya yang menyebabkan buckle untuk berpropagasi, maka perlu dilakkan estimasi buckle propagation pressure. Jika kondisi memungkinkan bagi buckle untuk berpropagasi, maka cara untuk mencegah atau menangkap mereka perlu dipertimbangkan dalam desain.

Penangkap buckle perlu digunakan dalam kondisi berikut :

P_o−P_i≥ f_pP_p

Keterangan : P_p=24S

[

t

D

]

2.4

=buckle propagation pressure , dalam satuan N/mm2(psi) f_p=propagatingbuckle design factor=0.80

Nilai P_p dapat diperoleh dengan menghitung P_o−P_i dibagi dengan propagating buckle design factor

Dengan modifikasi persamaan Pp diperoleh formula untuk menghitung ketebalan pipa

minimum yaitu sebagai berikut

t=D

(

Pp

24S

)

5 12

t=609.6

(

Pp 24S

)

5 12

Sumber : Pada API RP 1111, Section 4, Equation 9, page 10  Instalasi

Untuk kondisi instalasi, Po = 10.25 MPa dan Pi = 0 MPa. Sehingga nilai fp

diperoleh sebagai berikut. P_p=10.25

0.8 =12.8125MPa

Dengan menggunakan persamaan Pp termodifikasi dapat ditentukan nilai

ketebalan pipa. t=609.6

(

12.8125

24S

)

5 12

(19)

 Hidrotest

Po = 10.25 MPa dan Pi = 18.75 MPa. Sehingga nilai diperoleh sebagai berikut.

P_p=10.25

0.8 =12.8125MPa

ketebalan pipa.

t=609.6

(

12.8125 24S

)

5 12

Po = 10.25 MPa dan Pi = 15 MPa. Sehingga nilai diperoleh sebagai berikut.

P_p=10.25

0.8 =12.8125MPa

ketebalan pipa.

t=609.6

(

12.8125 24S

)

5 12

DNV 1981

Untuk pipa dengan tensile hoop stress σ_y yang diakibatkan perbedaan antara tekanan eksternal dan internal, tidak boleh melebihi nilai σ_yp yang diijinkan sebagai berikut :

σ_yp=η_hσ_Fk_t

η_h=faktor penggunaan

Untuk kasus ini, diambil nilai η_h=0.72

σ_yp=hoop stress yang diijinkan σ_F=specified minimum yield strength

(20)

Jika tidak ada metoda yang lebih akurat untuk digunakan, tensile hoop stress, untuk dibandingkan dengan σ_yp sebelumnya, ditentukan dengan formula :

σy=(pi−pe)₂D_t p_i=tekananinternal p_e=tekanan eksternal

D=diameter luar pipa nominal t=tebal dinding pipanominal

Persamaan di atas dapat dimodifikasi menjadi persamaan berikut t=D

(

pi−pe

)

2σ_y

Mengingat batas tensile hoop stress tidak diizinkan melebihi tekanan izin, maka nilai tekanan yang terjadi dibatasi sama dengan tekanan izin

σ_y=σ_yp

Dengan menggabungkan persamaan-persamaan di atas, tebal pipa dapat dihitung dengan persamaan berikut

t= D

(

pi−pe

)

2.η_h. σ_F∙ k_t

Sumber : Pada DNV 1981, Para 4.2.2.1, page 20-21  Instalasi

Pi = 0 MPa dan Pe = 10.25 MPa, maka:

t=609.6(10.25) 2∙0.72∙ σ_F∙1

API 5L Gr.X52, σ_F = 359 MPa  t = 12.08 mm API 5L Gr.X60 , σ_F = 414 MPa  t = 10.48 mm

 Hidrotest

Pi = 0 MPa dan Pe = 10.25 MPa, maka:

t=609.6(10.25) 2∙0.72∙ σ_F∙1

API 5L Gr.X52, σ_F = 359 MPa  t = 22.11 mm API 5L Gr.X60 , σ_F _{= 414 MPa  t = 19.17 mm}

 Operasi

(21)

t=609.6(10.25) 2∙0.72∙ σ_F∙1

API 5L Gr.X52 , σ_F = 359 MPa  t = 17.68 mm API 5L Gr.X60 , σ_F _{= 414 MPa  t = 15.38 mm}

External Pressure Collapse

Tidak terdapat pembahasan mengenai external pressure collapse pada DNV 1981 Local Buckling

Kombinasi kritis dari tegangan longitudinal dan tegangan hoop dapat dirumuskan sebagai berikut :

(

σx σ_xcr

)

α + σy

σ_ycr=1

Tegangan tekan bernilai positif untuk persamaan tersebut :

σx=σxN+σxM σx

N =N

A(tekan bernilai positif) σx

M =M

W(tekanbernilai positif)

N=gaya aksial

A=π(D−t)t=luas potonganmelintang M=momen bending

W=π 4(D−t)

2

t=elastic section modulus D=diameter luar pipa nominal

t=diameter dalam pipanominal

σ_xcr=σx N

σ_x σxcr N

+σx M

σ_x σxcr M

σxcrN=tegangan longitudinal kritis ketika N beraksi sendirian(M=0,p=0) σxcrN=σFuntuk D/t ≤20

σ_xcrN

=σ_F

[

1−0.001

(

D

t −20

)

]

untuk20<D/t<10 0

(22)

σxcr M

=teganganlongitudinal kritis maksimum ketika M beraksi sendirian(N=0,p=0) σ_xcrM=σ_F

[

1.35−0.0045 D

t

]

α=1+ 300 D/t∗σy

σ_ycr

σ_y=

(

p_e−p_i

)

₂D_t = tegangan hoop yang harus diperhatikan pada analisis buckling p_e=tekanan eksternal

p_i=tekananinternal

p=p_e−p_i=external overpressure

σycr=tegangan hoop kritis ketika p beraksi sendirian(N=0,M=0)

σycr=σyE=E

(

t

D−t

)

2

untuk σyE≤2

3σF

σ_ycr=σ_ycr=σ_F

[

1−1 3

(

2σ_F 3σ_yE

)

2

]

untuk σ_yE>2 3σF

Kombinasi yang diperbolehkan sebagai berikut :

(

σx

η_xpσ_xcr

)

α

+ σy η_ypσ_ycr≤1

Keterangan :

η_xp=faktor penggunaan yang diperbolehkan(nilai σx σxcr

yang diperbolehkan)ketika σ_y=0

η_yp=faktor penggunaan yang diperbolehkan(nilai σy σycr

(23)

σ_E=tegangan kritis jika material elastis σ_E≈0.42E ∙t

D

σ_xcr dianggap dengan SMYS material karena dianggap sebagai tegangan longitudinal kritis. Ditentukan bahwa σ_x = 72% SMYS, sehingga:

(0.72)α+ σy σycr

=1

α=1+ 300 609.6

t σ_y σycr

σ_y=

(

p_e−p_i

)

609.6 2t σycr=E

(

t

609.6−t

)

2

Digunakan kondisi σ_ycr≤2

3σy sebagai faktor keamanan. Untuk perhitungan ketebalan dinding pipa akan digunakan iterasi pada persamaan :

(0.72)α+ σy σycr

=1  Instalasi

Untuk kondisi instalasi digunakan pe = 10.25 MPa dan pi = 0 MPa.

(0.72)α+ σy

σycr =1

α=1+ 300 609.6

t σy σycr

σ_y=10.25609.6 2t σycr=207000

(

_609.6t

−t

)

2

(24)

 Hidrotest

Untuk kondisi hidrotest digunakan pe = 10.25 MPa dan pi = 18.75 MPa.

(0.72)α+ σy

σycr =1

α=1+ 300 609.6

t σ_y σycr

σ_y=10.25609.6 2t σycr=207000

(

_609.6t

−t

)

2

Dengan analisis goal seek diperoleh tebal pipa untuk Gr. X60 dan X52 adalah 14.77 mm.

 Operasi

pe = 10.25 MPa dan pi = 15 MPa.

(0.72)α+ σy σycr

=1 α=1+ 300

609.6 t

σ_y σycr

σ_y=10.25609.6 2t

σycr=207000

(

_609.6t −t

)

2

Dengan analisis goal seek diperoleh tebal pipa untuk Gr. X60 dan X52 adalah 23.61 mm.

Buckle Propagation

Propagation buckle tidak bisa terinisiasi, atau berpropagasi ke bagian pipa dimana external overpressure maksimumnya lebih rendah dari propagation pressure dari pipa. Hal tersebut dirumuskan sebagai berikut :

Ppr≈1.15π σF

(

t D−t

)

2

Nilai P_pr kemungkinan besar akan lebih tinggi dari hasil rumus di atas. Begitu pula dengan initiation pressure, P¿ yang akan lebih tinggi dari Ppr .

Propagation buckle tidak bisa terinisiasi, namun bisa berpropagasi ke bagian pipa dimana external overpressure maksimumnya berada di antara P_pr dan P¿

P (¿¿pr<P<P¿)

¿

(25)

DNV-OS-F101

Tekanan di dalam pipa perlu memenuhi kriteria sebagai berikut.

p_b=

(

p_lx−p_e

)

∙ γ_m∙ γ_SC

Tahanan pressure containment pb(t) diberikan sebagai berikut.

Dengan modifikasi persamaan 5.8 DNV-OS-F101, dapat diperoleh formula ketebalan dinding pipa sebagai berikut.

t= D 4f_cb p_b

√

3+1

Sumber : DNV OS – F101, Section 5 D 200, Equation 5.7, 5.8, 5.9, page 46  Instalasi

Dengan plx = 0 dan pe = 10.25 MPa, maka diperoleh tekanan burst sebagai berikut.

(26)

Untuk kedua grade material, diperoleh nilai fcb adalah masing-masing nilai SMYS-nya, maka:

t= 609.6 4S 15.42

√

3+1

 Hidrotest

Dengan plx = 18.75 MPa dan pe = 0 MPa (kondisi beda tekanan terekstrim),

maka diperoleh tekanan burst sebagai berikut. p_b=(18.75)∙1.15∙1.308=28.203MPa

Untuk kedua grade material, diperoleh nilai fcb adalah masing-masing nilai

SMYS-nya, maka:

t= 609.6

4S

28.203

√

3+1

 Operasi

Dengan plx = 15 MPa dan pe = 0 MPa (kondisi beda tekanan terekstrim), maka

diperoleh tekanan burst sebagai berikut. p_b=(15)∙1.15∙1.308=22.563MPa

Untuk kedua grade material, diperoleh nilai fcb adalah masing-masing nilai

SMYS-nya, maka: t= 609.6

4S 22.563

√

3+1

External Pressure Collapse

(27)

Persamaan 5.10 ini akan digunakan untuk menghitung ketebalan pipa. Digunakan nilai γm =

1.15 dan γSC = 1.26. Untuk persamaan 5.12 digunakan αfab = 0.93 (SAWL), untuk fo

digunakan nilai maksimum mendekati 0.005.

Sumber : DNV OS – F101, Section 5 D 200, Equation 5.10, 5.11, 5.12, 5.13, 5.14, page 46

 Instalasi P_p=f_y∙ α_fab2t

D

P_p=f_y∙0.93 2t 609.6

Pel=

2E

(

t 609.6

)

3

(28)

Dengan pe = 10.25 MPa dan pmin = 0, maka persamaan 5.14 menghasilkan nilai

pc.

p_c=

(

p_e−p_min

)

∙ γ_m∙ γ_SC

p_c=10.25∙1.15∙1.26=14.85MPa

Dengan iterasi persamaan 5.10 DNV-OS-F101 sebanyak 10 kali, akan diperoleh ketebalan pipa material sebagai berikut :

 Hidrotest P_p=f_y∙ α_fab2t

D

P_p=f_y∙0.93 2t 609.6

Pel=

2E

(

t 609.6

)

3

1−0.32

Dengan pe = 10.25 MPa dan pmin = 18.75 MPa, maka persamaan 5.14

menghasilkan nilai pc.

p_c=

(

p_e−p_min

)

∙ γ_m∙ γ_SC

p_c=8.5∙1.15∙1.26=12.3165MPa

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 11.59 mm API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 11.02 mm  Operasi

Pp=fy∙ αfab 2t

D

Pp=fy∙0.93 2t 609.6

Pel=

2E

(

t 609.6

)

3

(29)

Dengan pe = 10.25 MPa dan pmin = 15, maka persamaan 5.14 menghasilkan

nilai pc.

p_c=

(

p_e−p_min

)

∙ γ_m∙ γ_SC

p_c=4.75∙1.15∙1.26=6.88MPa

Local Buckling

Local buckling dibedakan menjadi dua : - Kondisi load controlled (LC)

Kondisi ini merupakan kondisi dimana respon struktur diatur oleh beban yang dikenakan. - Kondisi displacement controlled (DC)

Kondisi ini merupakan kondisi dimana respon struktur diatur oleh perpindahan geometrik. Pada kriteria pembebanan terkombinasi, pembedaan perlu dilakukan antara kondisi load controlled dan kondisi displacement controlled.

(30)

(31)

Jika pipeline selain mengalami beban aksial, tekanan, dan momen juga mengalami beban titik lateral, hal ini perlu dimasukan dengan modifikasi kapasitas momen plastis sebagai berikut.

Pipa yang terkena momen lentur, gaya aksial efektif dan overpressure eksternal harus didesain untuk memenuhi persamaan berikut.

Untuk kondisi displacement controlled, pipa yang terkena regangan tekan longitudinal dan overpressure internal harus didesain untuk memenuhi kondisi berikut untuk semua

(32)

Pipa yang terkenal regangan tekan longitudinal dan overpressure eksternal harus didesain untuk memenuhi kondisi berikut untuk semua penampang.

Sumber : DNV OS – F101, Section 5 D 600, Equation 5.19a, 5.19b, 5.20, 5.21, 5.22, 5.23, 5.24, 5.25, 5.26, 5.27, 5.28, 5.29, 5.30, 5.31 page 47,48,49

Instalasi Hidrotest Operasi

Buckle Propagation

(33)

Persamaan 5.15 dapat dimodifikasi menjadi sebagai berikut.

p_pr=p_e∙ γ_m∙ γ_SC

Dengan αfab = 0.93 (pipa SAWL), γm = 1.15 (ULS), dan γSC = 1.26 (other), serta modifikasi persamaan 5.16 DNV-OS-F101, maka:

p_pr=p_e∙1.15∙1.26

t=D

(

ppr 35∙ f_y∙ α_fab

)

0.4

t=609.6

(

pe∙1.15∙1.26 35∙ f_y∙0.93

)

0.4

Sumber : DNV OS – F101, Section 5 D 500, Equation 5.15, 5.16, page 47  Instalasi

Untuk kondisi instalasi, Pe = 10.25 MPa sehingga:

p_pr=10.25∙1.15∙1.26=14.85MPa t=609.6

(

pe∙1.15∙1.26

35∙ f_y∙0.93

)

0.4

API 5L Gr.X52, SMYS = 359 MPa  t = 39.99 mm API 5L Gr.X60 , SMYS = 414 MPa  t = 42.34 mm  Hidrotest

Pe = 10.25 MPa sehingga:

p_pr=10.25∙1.15∙1.26=14.85MPa t=609.6

(

pe∙1.15∙1.26

35∙ f_y∙0.93

)

0.4

(34)

 Operasi

Pe = 10.25 MPa sehingga:

p_pr=10.25∙1.15∙1.26=14.85MPa t=609.6

(

pe∙1.15∙1.26

35∙ f_y∙0.93

)

0.4

API 5L

[image:34.595.76.575.466.722.2]

Dari Tabel E-6C API 5L, digunakan tekanan minimum tes yaitu 18.75 MPa atau 187.5 pada tabel tersebut. Untuk Gr. X60, tebal minimum pipa dengan NPS 24” adalah 15.9 mm. Untuk Gr. X52, tebal minimum pipa dengan NPS 24” adalah 22.2 mm.

(35)

Kriteria Kondisi

Tebal Dinding Pipa Gr. X60 Berdasarkan Kode ASME B31.8 API RP1111 DNV 1981

DNV-OS-F101 t (in.) t (mm) t (in.) t (mm) t (in.) t (mm) t (in.) t (mm) Internal Pressure Containment

Instalasi 0.00 0.00 0.58 14.79 0.41 10.48 0.38 9.67 Hidrotest 0.75 19.17 0.58 14.79 0.75 19.17 0.69 17.47 Operasi 0.60 15.34 0.58 14.79 0.60 15.34 0.55 14.05 External Pressure

Collapse

Installatio

n 0.81 20.47 0.81 20.47 0.00 0.47 11.88

Hydrotest 0.75 18.99 0.74 18.88 0.00 0.43 11.02 Operating 0.81 20.47 0.60 15.25 0.00 0.36 9.23

Local Buckling

Installatio

n 0.71 18.13 0.71 18.13 0.93 23.60 0.00

Propagation Buckling

Installatio

n 1.50 38.11 1.45 36.88 1.83 46.61 1.57 39.99

Hydrotest 1.34 34.11 1.34 34.11 1.68 42.73 1.57 39.99 Operating 1.05 26.77 1.05 26.77 1.28 32.52 1.57 39.99

Tebal Dinding Pipa yang Dipilih 46.61

Tebal Dinding Pipa yang Dipilih

(API 5L) 15.9

Kriteria Kondisi

Tebal Dinding Pipa Gr. X52 Berdasarkan Kode ASME B31.8 API RP1111 DNV 1981 DNV-OS-F101

t

(in.) (mm)t (in.)t (mm)t (in.)t (mm)t (in.)t (mm)t Internal Pressure

Containment

Instalasi 0.00 0.00 0.66 16.85 0.48 12.09 0.44 11.13 Hidrotest 0.87 22.11 0.66 16.85 0.87 22.11 0.79 20.06 Operasi 0.70 17.69 0.66 16.85 0.70 17.69 0.64 16.15 External Pressure

Collapse

Installatio

n 0.82 20.86 0.82 20.86 0.00 0.49 12.49

Local Buckling

Installatio

n 0.72 18.35 0.72 18.35 0.93 23.60 0.00

Hydrotest 0.67 17.06 0.67 17.06 0.58 14.77 0.00 Operating 0.54 13.77 0.54 13.77 0.34 8.65 0.00 Propagation Buckling Installatio

(36)

Hydrotest 1.61 40.89 1.34 34.11 1.80 45.65 1.67 42.34 Operating 1.26 32.08 1.26 32.08 1.37 34.79 1.67 42.34

Tebal Dinding Pipa yang Dipilih 49.77

Tebal Dinding Pipa yang Dipilih