TUGAS AKHIR PIPELINE STRESS ANALYSIS TERHADAP TEGANGAN IJIN PADA PIPA GAS ONSHORE DARI TIE-IN SUBAN#13 KE SUBAN#2 DENGAN PENDEKATAN CAESAR II
Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S-1)
Disusun oleh : NAMA : IMAM WAHYUDI NIM : 41110110046
UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN dan DESAIN PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL TERAKREDITASI “A” BERDASARKAN BADAN AKREDITASI NASIONAL PERGURUAN TINGGI NOMOR : 242/SK/BAN-PT/AK-XVI/XII/2013. 2015 i
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan berkah, dan rahmatnya sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul “Pipeline Stress Analysis Terhadap Tegangan Ijin Pada Pipa Gas Onshore dari Tie-In Suban #13 ke Suban #2 dengan Pendekatan Caesar II “. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada semua pihak yang telah membantu kami baik itu berupa tenaga, pemikiran, maupun biaya dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan tugas akhir ini, yaitu kepada : 1. Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan tuntunannya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ir. Mawardi Amin, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana. 3. Acep Hidayat, ST, MT selaku Sekretaris Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana. 4. Ibu Ika Sari Damayanti Sebayang, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana. 5. Keluarga tercinta, Ibunda, Kakak, dan Adik yang selalu memberikan doa dan dukungan pada penulis agar dapat menjalankan pendidikan dengan lancar. 6. Teman-teman yang berjuang bersama, terima kasih atas dukungannya. vi
7. Semua pihak yang tidak dapat di sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa di dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, maka penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan untuk pembaca secara umum.
Jakarta, 01 Februari 2015
Imam Wahyudi
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL …............................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN......................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN......................................................................... iii ABSTRAK…………………….................................................................... iv KATA PENGANTAR….…….................................................................... vi DAFTAR ISI................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR................................................................................... xi DAFTAR TABEL….................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI...................................................................................... xiv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah…………………………………………… I-2
1.2.
Perumusan Masalah………………………………………………... I-7
1.3.
Batasan Masalah …………………………………………………... I-7
1.4.
Tujuan Penelitian…………………………………………………... I-8
1.5.
Manfaat Penulisan………………………………………………….. I-8
1.6.
Sistematika Penulisan……………………………………………… I-9
BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
Definisi dan Teori Perpipaan…………………………………………. II-1
2.1.1
Definisi Sistem Perpipaan…………………………………………. II-1
2.1.2
Teori Dasar Tegangan Pipa……………………………………....... II-1
2.2.
Prinsip Tegangan Pada Pipa………………………………….............. II-2 viii
2.2.1
Tegangan Dalam Prinsipal Pada Pipa………………………............ II-3
2.3.
Analisa Kegagalan…………………………………........................... II-12
2.4
Tegangan Izin (Allowable Stress) ………………………................ II-14
2.5
Macam – Macam Beban Dalam Sistem Perpipaan……………….......... II-15
2.6.
Standarisasi dalam Sistem Perpipaan……………….............................. II-16
2.7.
Aplikasi CAESAR II……………….................................................. II-19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.
Objek Penelitian .............................................................................. III-1
3.2.
Metode Pengumpulan Data .............................................................. III-1
3.3.
Alat-Alat (Program) yang Digunakan .............................................. III-2
3.4.
Data dan Analisa Data....................................................................... III-2 3.4.1. Data.......................................................................................... III-2 3.4.2. Analisa Data ............................................................................ III-2
3.5.
Diagram Alir ..................................................................................... III-4
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1
Perhitungan dan Analisa Tegangan .................................................. IV-1
4.1.1
Perhitungan Ketebalan Minimum...................................................... IV-1
4.1.2
Analisa Tegangan Pipa Menggunakan Program CAESAR II 5.10…IV-4
4.1.2.1 Pemasukan Input................................................................................ IV-4 4.1.2.2 Analisa Software Caesar II.5.10….................................................... IV-8 4.1.2.3 Studi Kasus....................................................................................... IV-9 4.1.2.4 Pemecahan Kasus............................................................................. IV-14
ix
4.2
Analisa Tegangan .............................................................................. IV-15
4.3
Pembahasan....................................................................................... IV-19
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan…… ................................................................................V-1
5.2.
Saran………………………...............................................................V-2
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
BAB I Gambar 1.1 Well Surface Layout
…………………………………… I-3
BAB II Gambar 2.1 Arah tegangan pada pipa…..……………………………….
II-3
Gambar 2.2 Arah gaya dalam pada pipa .……………………………….
II-5
Gambar 2.3 Arah tegangan longitudinal pada pipa.….………………….
II-5
Gambar 2.4 Arah momen lentur pada pipa..…………………………….
II-7
Gambar 2.5 Arah tegangan longitudinal keseluruhan pada pipa.……….
II-7
Gambar 2.6 Arah tegangan hoop (circumferensial) pada pipa………….
II-8
Gambar 2.7 Tegangan radial pada pipa………………………………….
II-9
Gambar 2.8 Arah tegangan akibat gaya geser pada pipa …..……………
II-10
Gambar 2.9 Arah momen puntir pada pipa..……………………………..
II-10
Gambar 2.10 Arah kombinasi tegangan pada dinding pipa..…………….. II-11 Gambar 2.11. Lingkaran Mohr..…………………………………………. II-12 Gambar 2.12. Tipe pipe support..………………………………………… II-18 Gambar 2.13. Tampilan Layar Input Units System..……………………… II-21 Gambar 2.14. Tampilan Layar Input Identifikasi Pipa..…………..……… II-22 Gambar 2.15. Layar Input Data Beban Operasi..…………..……………… II-23 Gambar 2.16. Tampilan Pemodelan Pipa..…………..…………………… II-24 Gambar 2.17. Layar Input Pemeriksaan Model..……..…………………… II-25 Gambar 2.18. Tampilan Pemilihan Kombinasi Beban..…………………… II-26 xi
Gambar 2.19. Tampilan Output Operating Report..…………………….… II-27
BAB III Diagram 3.1. Diagram Alir Analisa Tegangan Pipa………………………. III-4
BAB IV Gambar 4.1. Menentukan Nama Project………………………………....... IV-5 Gambar 4.2. Input Diameter pipa………..……………………………….... IV-6 Gambar 4.3. Input Temperature Desain dan Input Pressure Desain………. IV-6 Gambar 4.4. Input material………………………………………………… IV-7 Gambar 4.5 Input density……………….…………………………………. IV-7 Gambar 4.6 Input Basic Soil Modeler.…………………………………….. IV-8 Gambar 4.7. Pemodelan Pipa dan Titik Node………………..……...……. IV-9 Gambar 4.8. Lokasi Maksimum Stress……………………………………. IV-13 Gambar 4.9. Penyesuaian Pemodelan Pipa dan Titik Node……………….. IV-15 Gambar 4.10. Hasil Penyesuaian Pemodelan Pipa dan Titik Node.….…… IV-18
xii
DAFTAR TABEL
BAB I Tabel 1.1 Data Pipelines Conoco Philips Indonesia Inc.ltd………………. I-4 Tabel 1.2 Data tanah………………………………………………………. I-5 Tabel 1.3 Data Operasi Pipa……..………………………………………… I-6
BAB II Tabel 2.1 Allowable Stresses...........……………..........………………..... II-14
BAB VI Tabel 4.1 Weld joint factor (E) …………………………………………….. VI-3 Tabel 4.2 Longitudinal Joint factor ………………………………………... VI-4 Tabel. 4.3 Tegangan Pipa Alternatif 1……..………………..…………….. VI-13 Tabel. 4.4 Tegangan Pipa Alternatif 2……..………………..…………….. VI-18
xiii
DAFTAR NOTASI
Simbol
Keterangan
Satuan
Ai
Luas penampang dalam pipa
m2
Am
Luas penampang material pipa
m2
C
Faktor korosi
mm
di
Diameter dalam pipa
m
dm
Diameter rata-rata pipa
m
Do
Diameter luar pipa
m
E
Modulus elastisitas / modulus young
P
F
Beban atau gaya
N
Fax
Gaya dalam aksial
N
I
Momen inersia dari penampang pipa
N
P
Tekanan dalam pipa
Pa
ri
Radius dalam pipa
m
Ro
Radius luar pipa
m
SL
Tegangan longitudinal
N/m2
SB
Momen bending
kpa
t
Tebal dinding pipa
mm
V
Gaya geser
mm
σ
Tegangan
Pa
Δl
Selisih panjang material
m
T
Tebal dinding pipa minimum
mm
P
Tekanan internal design
Psi
xiv
D
Diameter Luar Pipa
mm
S
Nilai tegangan yang di ijinkan
Psi
bahan pada suhu tertentu T
Temperature derating factor
xv
