BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1
Data dan Sistem Pemodelan Sumber (referensi) data-data yang diperlukan yang akan digunakan untuk
melakukan perancangan sistem pemipaan dengan menggunakan program Caesar II dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
No.
Document/Drawing Number
Description
1.
TEP-TPR-PID-206
PID (Process & Instrument Diagram)
2.
TEP-TMP-SPE-001
Piping Desain Spec
3.
TEP-TMP-SPE-002-REV 0
Material Spec
4.
System-01
Piping Stress Isometric Drawing
5.
TEP-TPR-LST-001
Line List Document
Tabel 4.1. Referensi data (Sumber :PT.X)
45
http://digilib.mercubuana.ac.id/
46
Berdasarkan PID, Process
line list, Critical line list, Piping dan Valve
Specification, mendapatkan data-data sebagai berikut: 1.
Aplication code
: ASME B31.3
2.
Specification
: ASME 150# Carbon Steel
3.
Size pipe
: 4 inch (101.6 mm)
4.
Schedule
: Sch. Standard / tebal pipa 0.3 inch (7.62 mm)
5.
Design temperature/T1
: 175oF (79oC)
6.
Operating temperature/T2
: 175oF (79oC)
7.
Operating temperature/T3
: 215oF (101oC)
8.
Design Pressure
: 60 Psi = 0.414 MPa
9.
Operating Pressure
: 60 Psi = 0.414 MPa
10.
Hydrotest Pressure
: 90 Psi = 0.621 MPa
11.
Corrosion Allowance
: 3 mm (0.118 inch)
4.2
Evaluasi Perhitungan (SA) Secara Manual
1.
Tegangan maksimum yang diizinkan (allowable displacement stress range)
(SA), yaitu batasan tegangan maksimum yang diizinkan yang terjadi akibat pemuaian atau penyusutan karena terjadi perbedaan temperature pada saat sistem beroperasi dapat dihitung dengan rumus (2.19). Dari Tabel A-1 ASME B31.3 pada temperature desain 79ºC Sc = 20.000 Psi = 137.9N/mm2 Sh = 20.000 Psi = 137.9 N/mm2 Jumlah Siklus 10 tahun : 1 x 365 x 10 = 3650
http://digilib.mercubuana.ac.id/
47
f = 1,0 (untuk siklus kurang dari 7.000 diambil dari Tabel 2) Jadi : SA = 1,0 ( 1,25 x 137.9+ 0,25 x 137.9 ) SA = 206.9 N/mm2 Berdasarkan uraian di atas diketahui; 1. Jenis material pipa yang digunakan adalah A106 Gr.B, 2. Batas tegangan luluh material (maximum yield strength) = 241 N/mm2 (35.000 Psi) (Sumber: Tabel A-1 ASME B31.3). 3. Batas tegangan patah (maximum tensile strength) = 413.7 N/mm2 (60.000 Psi) (Sumber:Tabel A-1 ASME B31.3).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
48
4.3
1.
Hasil Analisa Tegangan Program Caesar II
Pemodelan line no. TE2-20-4”-PL-A10B-2005-PP pada program Caesar II
sebelum diberikan support pada titik node yang rawan terjadi tegangan.
Gambar 4.1. Pemodelan pipa sebelum diberikan support. Referensi : Program CASESAR II
Pada gambar 4.1 menunjukan tegangan yang terjadi pada line pipa TE2-20-4”-PLA10B-2005-PP sehingga menyebabkan patah atau tertekan akibat tekanan yang terjadi di dalam pipa tersebut. Sehingga perlu diberikan support pada node yang memiliki tingkat kegagalan besar pada line pipa TE2-20-4”-PL-A10B-2005-PP.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
49
2.
Pemodelan line no. TE2-20-4”-PL-A10B-2005-PP pada program Caesar II
setelah memasukan data serta type support, pada titik node yang telah ditentukan.
Gambar 4.2. Pemodelan pipa yang telah diberikan support. Referensi : Program CASESAR II
Pada gambar 4.2 pemodelan line pipa TE2-20-4”-PL-A10B-2005-PP telah diberikan support pada node yang rawan terjadi kegagalan. Warna hijau pada samping pipa menunjukan pergerakan pipa akibat tekanan yang terjadi dan tertahan oleh support yang telah di tempatkan pada node-snode tersebut.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
50
Kemudian RUN dijalankan, untuk menganalisa tegangan yang terjadi: LOAD CASE DEFINITION KEY
CASE 1 (HYD) WW+HP CASE 5 (SUS) W+P1 CASE 6 (EXP) T1 CASE 7 (EXP) T2 CASE 8 (EXP) T3
Piping Code: B31.3
= B31.3 -2012, Jan 10, 2013
CODE STRESS CHECK PASSED
: LOADCASE 1 (HYD) WW+HP
Highest Stresses: (lb./sq.in.) LOADCASE 1 (HYD) WW+HP Ratio (%):
3.5
@Node
105
Code Stress: 35000.0
1232.8
Axial Stress:
361.0
@Node
180
Bending Stress:
872.7
@Node
105
Torsion Stress:
57.9
@Node
90
764.4
@Node
100
1236.7
@Node
105
Hoop Stress: Max Stress Intensity:
CODE STRESS CHECK PASSED
Allowable Stress:
: LOADCASE 5 (SUS) W+P1
Highest Stresses: (lb./sq.in.) LOADCASE 5 (SUS) W+P1 Ratio (%):
10.4
http://digilib.mercubuana.ac.id/
@Node
105
51
Code Stress: 20000.0
2076.1
Axial Stress:
523.2
@Node
180
Bending Stress:
1551.0
@Node
105
Torsion Stress:
81.8
@Node
90
Hoop Stress:
1075.5
@Node
100
Max Stress Intensity:
2079.8
@Node
105
CODE STRESS CHECK PASSED
Allowable Stress:
: LOADCASE 6 (EXP) T1
Highest Stresses: (lb./sq.in.) LOADCASE 6 (EXP) T1 Ratio (%):
4.8
Code Stress: 50000.0
2383.3
Axial Stress:
@Node
150
Allowable Stress:
48.3
@Node
169
Bending Stress:
2335.9
@Node
150
Torsion Stress:
338.5
@Node
49
0.0
@Node
20
4350.1
@Node
150
Hoop Stress: Max Stress Intensity:
CODE STRESS CHECK PASSED
: LOADCASE 7 (EXP) T2
Highest Stresses: (lb./sq.in.) LOADCASE 7 (EXP) T2 Ratio (%): Code Stress: 50000.0 Axial Stress:
3.0 1489.7
@Node
39
Allowable Stress:
33.6
@Node
300
Bending Stress:
1441.9
@Node
38
Torsion Stress:
319.9
@Node
49
http://digilib.mercubuana.ac.id/
52
Hoop Stress: Max Stress Intensity:
CODE STRESS CHECK PASSED
0.0
@Node
20
2404.8
@Node
150
: LOADCASE 8 (EXP) T3
Highest Stresses: (lb./sq.in.) LOADCASE 8 (EXP) T3 Ratio (%):
4.6
@Node
250
Code Stress: 50000.0
2321.6
Axial Stress:
40.0
@Node
168
Bending Stress:
2293.7
@Node
250
Torsion Stress:
464.4
@Node
49
0.0
@Node
20
4276.4
@Node
250
Hoop Stress: Max Stress Intensity:
4.4
Allowable Stress:
Evaluasi Perhitungan dengan Program Caesar II
Hasil perhitungan dengan program Caesar II juga diberikan pada Tabel 4.2 Calculation Stresses Allowable Stresses Load Case Case Node (Psi) (Psi) Ratio No. No. SL SE SO Sh 1.33 Sh Sy SA 105 1232.8 35000 3.5 % HYD (WW+HP) 1 105 2076.1 20000 10.4 % SUS (W+P1) 5 150 2383.3 50000 4.8 % EXP (T1) 6 39 1489.7 50000 3.0 % EXP (T2) 7 250 2321.6 50000 4.6 % EXP (T3) 8
Table 4.2 Hasil akhir analisa tegangan Program Caesar II (Sumber : Report Program Caesar II)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
53
Dari kelima loadcase yang terjadi pada perhitungan menggunakan program Caesar II, yang paling besar rationya adalah loadcase 5 yaitu sustained sebesar 10.4%. Kemudian hasil tersebut akan dibandingkan dengan harga maksimum tegangan yang diizinkan (allowable displacement stress range) yang dihitung secara manual sesuai standar ASME B31.3. Adapun harga tegangan maksimum yang diperoleh dari loadcase sustained setelah di run pada report stress extended pada program Caesar II adalah : 1. Maximum torsions stress = 5.64 N/mm2 (MPa) (81.8 Psi) (diperoleh dari datadata output Caesar pada lampiran-SUS). 2. Maximum bending stress = 106.93 N/mm2 (MPa) (1551.0 Psi) (diperoleh dari data-data output Caesar pada lampiran-SUS). 3. Axial stress = 36.07 N/mm2 (MPa) (523.2 Psi) (diperoleh dari data-data output Caesar pada lampiran-SUS). Sedangkan batas tegangan luluh material (maximum yield strength) = 241 N/mm2 (35,000 Psi) dan batas tegangan patah (maximum tensile strength) = 413.7 N/mm2 (60,000 Psi). sehingga jalur pipa tersebut tidak terjadi overstress. Dari hasil analisa Caesar II
seluruh load case yang di hitung dinyatakan
”CODE STRESS CHECK PASSED” ini membuktikan bahwa tidak terjadi over stress, dimana dari hasil analisa ratio tidak melebihi 100%, dan apabila gagal maka dari hasil report dinyatakan ”CODE STRESS CHECK FAILED”.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
