BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1.
Data-data Awal ( input ) untuk Caesar II Adapun parameter-parameter yang menjadi data masukan (di input) ke
dalam program Caesar II sebagai data yang akan diproses adalah sebagai berikut : Node
Node yaitu titik awal perencanaan yang akan disediakan oleh Caesar II dalam dialog box. Biasanya nilai 10 akan menjadi titik awal dari perencanaan jalur perpipaan yang akan dilakukan dan akan diikuti dengan angka-angka selanjutnya sesuai dengan keperluannya.
Nilai pertama yang di gunakan sebagai node (Name of first point): 10
Pipe data
Aplication code
: ASME B 31.3
Material
: STD WT CS ASTM A106 GR B
Nominal
: 4 inch (114.3.mm)
Schedule
: 80 atau wall thickness 8.6 mm
Design pressure
: 93 bar
Operating pressure
: 42 bar
Design temperatur
: 200 0F = 93 0C
49
Operating temperatur : 150 0F = 65 0C
Corrosion Allowance
: 3.175 mm
Fluid density
: 100 kg/m3 = 0.0006952 kg/cm3
Insulation
: non insulation
Mill Tolerance
: 12,5% (ditentukan oleh Program)
Long. Weld Factor
: 1 (ditentukan oleh tabel)
Circ. Weld Factor
: 1 (ditentukan oleh tabel)
Actual OD
: 114.3 mm (ditentukan oleh oleh tabel)
Pipe density
: 7833.43kg/cm3(ditentukan oleh Program/Software)
4.2.
max. yield strength
: 35000 psi= 241.316 Mpa.
Hasil Output dari program Caesar II Hasil perhitungan dengan menggunakan program Caesar II ini, di dasarkan
atas tiga kondisi pembebanan yang terjadi yaitu : a. Pembebanan karena berat material dan berat fluida ( W ) b. Pembebanan karena pengaruh temperatur ( T1 ) c. Pembebanan karena pengaruh Tekanan ( P1 )
4.3.
Hasil output gaya dan momen. Setelah
dianalisa
dengan
memakai
perhitungan
komputer
yang
menggunakan program Caesar II, maka dapat diketahui bahwa dari seluruh gayagaya yang bekerja pada jalur perpipaan tersebut menghasilkan tegangan
50
maksimum sebesar 91.5 Mpa. Tegangan tersebut masih berada di bawah tegangan maksimum yang diizinkan sebesar 100.9 Mpa , sehingga tidak terjadi overstress. Hasil output gaya dan momen dari hasil perhitungan dengan program Caesar II di berikan pada tabel : Tabel 4.1. Gaya dan momen yang terjadi pada jalur perpipaan.
Tabel 4.2. Nilai maksimum gaya yang bekerja pada saat sistem beroperasi Hasil perhitungan besarnya gaya maksimum yang bekerja pada sistem Titik / Support No Arah Gaya F (lb) Operating 60 (PS-01) X -125 W + T1 + P1 200 (PS-03) Y -620 W + T1 + P1 320 (PS-05) Z -784 W + T1 + P1
nilai gaya maximum diatas muncul akibat dari penyesuaian dari disain penyangga pipa guna mengatur arah laju ekspansi pipa untuk meminimalkan terjadinya tegangan yang tidak diinginkan (overstress), dan untuk mengurangi beban gaya yang bekerja pada nozzle. Sehinggsa keretakan dan kebocoran pada sambungan pipa dapat di hindari.
51
4.4.
Hasil output besarnya ekspansi pipa. Pada saat sistem beroperasi, pipa tersebut akan mengalami peningkatan
tem peratur yang diakibatkan oleh panasnya fluida yang mengalir pada pipa tersebut. Sehingga pipa mengalami ekspansi dan mengakibatkan pergeseran pada tumpuan pipa tersebut. Adapun nilai maksimum pergeseran dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3. Nilai maksimum dari ekspansi pipa pada saat sistem beroperasi Hasil perhitungan nilai ekspansi pipa dengan komputer Titik / Node Arah Nilai exspansi (mm) Operating 440 X -320 W + T1 + P1 150 Y 8.000 W + T1 + P1 170 Z 7.985 W + T1 + P1
4.5. Hasil output gaya pada penyangga pipa. Dari hasil perhitungan dengan menggunakan program Caesar II, kita dapat mengetahui besarnya gaya yang bekerja pada suatu tumpuan. Sehingga kita dapat mengetahui arah gaya dan jenis penyangga yang akan dibutuhkan pada jalur perpipaan tersebut secara tepat. Adapun hasil dari perhitungan pada jalur perpipaan dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4. Analisa penyangga pipa pada jalur perpipaan. Besar gaya yang diterima penyangga pipa pada Wellhead #1 Lokasi Gaya F (N) Type Penyangga (Pipe Support ) Titik Support No X Y Z 60 PS-01 -43 191 -29 Spring 190 PS-02 57 227 51 Rigid Guide 200 PS-03 0 286 -16 Spring 310 PS-04 0 135 0 Rigid 320 PS-05 0 54 0 Rigid 430 PS-06 0 259 0 Rigid 520 PS-07 0 -171 0 Rigid Tabel diatas memperlihatkan bahwa pada PS-01 beban kearah sumbu Y = 0
52
karena tidak ada beban yang searah sumbu Y yang harus diterima PS-01. hal tersebut terjadi karena lokasi PS-01 dekat dengan nozzle sumur pengeboran gas, sehingga beban yang searah sumbu Y telah dibebankan pada nozzle christmes tree. Sedangkan fungsi dari penyangga PS-01 adalah menahan gaya yang searah dengan sumbu X saja, berfungsi sebagai penahan beban dengan arah sumbu X. 4.6.
Tegangan Maksimum yang diizinkan Pada bab II telah dibahas bahwa tegangan yang diizinkan untuk
pembebanan akibat suhu dan berulang-ulang ( siklus ) akibat tekanan operasi adalah : Sa = f (1,25 Sc + 0,25 Sh ) Mpa Dari Tabel A-1 ASME B31.3 didapat : Pada temperatur desain = 93 0C Sc = 30.000 psi = 206.84 Mpa Sh = 20.000 psi = 137.89 Mpa Jumlah Siklus 10 tahun : 1 x 365 x 10 = 3650 f = 1,0 ( untuk siklus kurang dari 7.000 diambil dari Tabel 2.2)Jadi : Sa = 1,0 ( 1,25 x 206.84+ 0,25 x 137.89 ) Sa = 293.02 Mpa Tegangan maksimum yang diizinkan untuk pembebanan yang jarang terjadi seperti gempa bumi : S = 1,33 x tegangan dasar yang diizinkan S = 1,33 x 293.02 Mpa S = 389.716 Mpa
53
4.7.
Pengaruh Penurunan Elevasi Konstruksi Pipa Perencanaan jalur perpipaan dari sumur pengeboran gas menuju pipa
distribusi seluruh konstruksi pipa dan strukturnya dipasang di atas permukaan tanah (Onshore). Sehingga seluruh konstruksi pipa akan terkait dengan penyangga dan equipment serta fasilitas yang lain dan tidak akan berpengaruh pada jalur perpipaannya dengan pemasangan instalasi pipa pada daerah daratan (Onshore), dimana penurunan elevasi dapat terjadi secara terpisah antara equipment yang satu dengan equipment yang lain sehingga dapat menyebabkan timbulnya tegangan secara berlebihan sehingga berdampak pada kebocoran pipa.
4.8.
Pengaruh Gempa Bumi dan Angin Ribut. Pada saat terjadi gempa bumi maka posisi sumur pengeboran gas menuju
pipa distribusi dimana titik jangka (spring point) berada, akan bergerak dengan arah yang sama dengan seluruh landasan (support), karena terletak pada landasan yang sama. Untuk analisa beban yang diakibatkan oleh angin ribut dalam hal ini dilakukan pada perhitungan kekuatan konstruksi support. Karena letak jalur pipa ini berada di bagian dalam instalasi anjungan dan tidak berdampak secara langsung terhadap perhitungan jalur perpipaannya. Dalam perhitungan tegangan sebelumnya telah dibahas dan dilakukan penambahan faktor keamanan sebesar 1,33 kali tegangan maksimum yang diizinkan. Jadi adanya badai dan angin ribut akan berpengaruh pada kekuatan anjungan gas (support) dan seluruh instalasinya secara keseluruhan. Dimana setiap anjungan memiliki berat ratusan kg.
54
4.9
Arah Tegangan yang Perlu di Kalkulasi
Setting unit pada caesar II. 5.1
Caesar input
Jalur pipa 3 dimensi
55
Jalur pipa dan node
Arah ekspansi jalur pipa
56
Maksimum stress lokasi
Posisi maksimum MX
57
Posisi maksimum MY
Posisi maksimum MZ
58
Pipe expansion DX
Pipe expansion DY
59
Pipe expansion DZ
’
Gaya Maksimum arah X
60
Gaya maksimum arah Y
Gaya maksimum arah Z
61
4.10
Data hasil kalkulasi pipa (Stress summary report) pada caesar II. 5.1
LOAD CASE DEFINITION KEY CASE 2 (OPE) W+T1+P1 CASE 3 (SUS) W+P1 CASE 4 (SUS) W+P2 CASE 5 (EXP) L5=L2-L3
Piping Code: B31.3
NO CODE STRESS CHECK PROCESSED: LOADCASE 2 (OPE) W+T1+P1 Highest Stresses: Mpa. LOADCASE 2 (OPE) W+T1+P1 OPE Stress Ratio: 0.0 @Node 40 OPE Stress: 100.9 Allowable: 0.0 Axial Stress: 24.5 @Node 120 Bending Stress: 91.5 @Node 40 Torsion Stress: 9.9 @Node 250 Hoop Stress: 52.8 @Node 50 3D Max Intensity: 152.2 @Node 590
CODE STRESS CHECK PASSED
: LOADCASE 3 (SUS) W+P1
62
Highest Stresses: Mpa. LOADCASE 3 (SUS) W+P1 CodeStress Ratio: 74.3 @Node 240 Code Stress: 102.4 Allowable: 137.9 Axial Stress: 41.2 @Node 120 Bending Stress: 72.1 @Node 240 Torsion Stress: 13.1 @Node 250 Hoop Stress: 86.4 @Node 50 3D Max Intensity: 106.7 @Node 300
CODE STRESS CHECK PASSED
: LOADCASE 4 (SUS) W+P2
Highest Stresses: Mpa. LOADCASE 4 (SUS) W+P2 CodeStress Ratio: 62.2 @Node 240 Code Stress: 85.8 Allowable: 137.9 Axial Stress: 18.8 @Node 120 Bending Stress: 72.1 @Node 240 Torsion Stress: 13.1 @Node 250 Hoop Stress: 39.0 @Node 50 3D Max Intensity: 85.8 @Node 240
CODE STRESS CHECK PASSED
: LOADCASE 5 (EXP) L5=L2-L3
Highest Stresses: Mpa . LOADCASE 5 (EXP) L5=L2-L3 CodeStress Ratio: 31.3 @Node 40 Code Stress: 90.2 Allowable: 288.2 Axial Stress: 1.2 @Node 320 Bending Stress: 90.2 @Node 40 Torsion Stress: 7.9 @Node 120 Hoop Stress: 0.0 @Node 20 3D Max Intensity: 119.7 @Node 40
63
