OTEC Pipeline Analysis Wall Thickness, On-Bottom and Free-Span

OTEC Ocean Sustainable Energy

4 OTEC Pipeline Analysis Wall Thickness, On-Bottom and Free-Span DESKRIPSI PERMASALAHAN

Inti permasalahan yang dibahas dalam OTEC pipeline analysis ini adalah buckling, stability dan juga free span (bentang bebas), yang terjadi akibat ketidakrataan permukaan dasar laut pada pipa bawah laut. Studi kasus diambil dari proyek pembangunan OTEC land-based sistem pada daerah Mamuju milik PT. COLANO Energy. Seluruh data desain pipa dan data detail lainnya menggunakan data-data yang diberikan oleh perusahaan. Data-data lainnya yang tidak tersedia akan diambil asumsi yang memadai. Free span yang terjadi pada CWP (Cold Water pipe) ini disebabkan oleh proses penggelaran pipa ke dasar laut berlanjut dengan proses operasi pipa . Terjadinya free span diakibatkan oleh ketidak-rataan permukaan. Dengan adanya tension yang berlebihan ini menyebabkan pipa tidak mengikuti kontur seabed, sehingga terjadi free span yang cukup panjang.. Free span ini terjadi pada kedalaman 238 meter dengan panjang span + 24 m (78.74 ft) berada pada jarak 536 m dari pesisir pantai.

Gambar 4.1 Lokasi pipa OTEC power plant dan letak free span (dilingkari).

Hal | 1 Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


Analisis pipeline yang dilakukan pada MPS ini hanya pada fase operation saja. Pihak PT.COLANO Energy, sebagai operator OTEC power plant dan juga pemilik pipa memutuskan untuk melakukan tindakan span remeditation dengan memasang struktur penopang untuk menunjang jika terdapat span yang harus disupport. Analisis tentang struktur penopang tidak akan dibahas dalam laporan ini tetapi menjadi solusi untuk masalah free-span yang dibahas hanyalah free span statis dan dinamis. Gaya gaya statis yang bekerja pada CWP selama operasi OTEC adalah: 1. Bending moments pada joint antara CWP dan stasiun platform. Untuk bending moment akan melebihi 3x10*7 kg m jika berada dekat dengan permukaan arus pada kondisi 100 tahunan operasi. 2. Longitudinal tension sesuai dengan berat pipa dalam air. 3. Collapse load dihasilkan oleh tekanan hisap pada pipa.

4. Ovalling loads disebabkan perbedaan tekanan circumferential. DATA METOCEAN SELAT MAKASSAR Data metocean merupakan data-data parameter gelombang dan arus yang digunakan pada perusahaan oil and gas di Selat Makassar khususnya oleh perusahaan UNOCAL untuk keperluan desain pipa.Penggunaan data ini disebabkan adanya kesamaan dalam mendesain pipa baik itu untuk keperluan oil and gas ataupun OTEC system sehingga data ini dapat mewakili keperluan desain pipa OTEC. Dikarenakan keterbatasan data,beberapa parameter di asumsikan sesuai dengan kondisi lapangan pada umumnya.

Tabel 4.1 Seawater temperatur



Tabel 4.2 Angin dan gelombang

Tabel 4.3 Data gelombang



Tabel 4.4 Data arus

Tabel 4.5 kecepatan arus terhadap kedalaman

ENVIRONMENTAL PARAMETER Significant wave height

Hs = 3 m

Significant wave period

T =7.8 sec

Spectral peak period

T p = 8.3 sec

Water depth

d = 238 m = 780.83 ft Hal | 4

Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/

OTEC Ocean Sustainable Energy LAT

= 2 ft

HAT

= 1.9 ft

Water depth final (-LAT) Current 1 m above seabed

= 778.83 ft

Z r = 10%d = 77.83ft

Uc= 1.06m/s

  1.076.105 ft 2 sec1

Kinematic viscosity seawater

 SW = 64 pcf

Seawater density Angle between wave direction and pipeline

= 90 deg

Angle between current direction and pipeline direction

= 90 deg

Earth Acceleration Current 1 m above seabed

g = 32.2 ft/sec2 Uc = 1.06 m/s = 3.477 ft/s

DATA PIPA Pipa memiliki keragaman yang banyak disesuaikan dengan kebutuhan.karakter dari pipa seperti ketebalan,pressure design,yield stress dan masih banyak sangat diperlukan dalam mendesain pipa karena bagaimanapun juga merupakan input parameter.Berikut input parameter dari data pipa itu sendiri berdasarkan hasil perhitungan desain pipa OTEC.

INPUT PARAMETER API XL-56 Pipe Outer Diameter ( Ds )

= 41.62 inches

Line pipe Specification

= API 5L X 60/seamless

Specified Minimum Yield Strength (SMYS)

= 60.000 psi

Specified Minimum Tensile Strength (SMTS)

= 75.000 psi

Young Modulus (E)

= 3x10 psi

Wall thickness ( t s )

= 1.44 inches

Internal diameter ( ID = Ds -2 t s )

= 0.984 m = 38.74 inches

Corrosion coating-thickness ( tcorr )

= 0.3 inch

Concrete coating ( tcc )

= 1.968 inches (m)

Thermal Insulation Coating thickness (tins)

= 0 in

Dtotal

= 46.156 inch


OTEC Ocean Sustainable Energy Design pressure ( Po )

= 600psi

Hydrostatic Pressure (P) Outer Pressure:

Pe  sw .g.d Pe = 64 .32.2. 780.83ft Dimana:1psi = 4.6.10*3 lb./ft1.sec2

Pe = 1.609.134.4pcf = 349.8 psi (max) = 0 psi (min)

PD = 600 psi Pressure difference (  P )

= 250.2 psi

Thermal coefficient (  )

= 1.17.105. 1

K

Structural damping (  )

= 0.126

Corrosion rate (Cr)

= 0.01 mm/year

Design life

= 50 years

CA (Corrosion rate x Design life)

= 0.5 mm

Corrosion coat-density ( corr )

= 60pcf

Concrete coat density (  cc )

=190pcf

Content density ( content )

= 64pcf

Steel density ( S )

=490pcf

Thermal insulation coating density

= 0pcf

Max Design temperature ( Td

= 54.44 C

o

)

o

Seabed temperature ( TSW )

= 16.33 C

Poisson ratio (  )

= 0.35

o

o

Data Asumsi Internal pressure design factor ( )

= 0.9

Weld Joint factor ( )

=1

Propagation Buckling design factor ( )

= 0.8

Design factor ( )

= 0.72


OTEC Ocean Sustainable Energy Collapse ratio ( )

= 0.7

Temperature dearating factor (Tdf)

=1

Longitudinal joint factor (El)

=1

Maximum Ovality (fv)

= 2.5%

Thermal stress ( )

= 1.342 × 10

DATA GEOTEKNIK Data geoteknik merupakan data yang dipakai untuk mengukur tahanan gesek pada pipa yang akan berpengaruh terhadap kestabilan pipa didalam air.Oleh Karena itu,berbagai tipe tanah diklasifikasikan dengan nilai-nilai kohesif untuk memberikan input dalam analisis on bottom stability.

SOIL PARAMETER Tipe tanah di dasar laut dengan parameter-nya masing-masing:

Tipe Tanah Sand (kohesif)

Clay/silt (nonkohesif)

Loose

s

su

280 – 300



es

 soil

--

0.35

0.7 - 0.9

8.5 - 11.0

30 - 36 360 - 410

--

0.35

0.5 - 0.8

9.0 -12.5

--

0.35

0.4 - 0.6

10.0 - 13.5

Very Soft

--

<12.5

0.45

1.0 - 3.0

4.0 - 7.0

Soft

--

12.5 - 25

0.45

0.8 - 2.5

5.0 - 8.0

Firm

--

25 - 50

0.45

0.5 - 2.0

6.0 - 11.0

Stiff

--

50 - 100

0.45

0.4 -1.7

7.0 - 12.0

Very Stiff

--

100 - 200

0.45

0.3 - 0.9

10.0 - 13.0

Hard

--

>200

0.45

0.3 - 0.9

10.0 - 13.0

Medium Dense

0

0

Tabel 4.7 parameter tanah


OTEC Ocean Sustainable Energy Keterangan:

 s = sudut geser dalam es = void ratio su = undrained shear strength (kN/m2)

 soil = submerged unit weight (kN/m3)  = Poisson ratio Undrained shear strength Soil type =1 (sand)

Su =0.625 psi Fs = 1.1 (safety factor)

. Sand soil Satuan Konversi: 1 psi = 1 lb/in2 x g 1 psi = 4633 lb/ft.sec2 g

= 386.089 in/sec2 or 32.174 ft/sec2

pcf = lb/ft3 Tp

= 1.05 Ts

1 ft = 0.305 m Allowable Stress: Longitudinal stress 1 year

Functional = 80 % SMYS

100 years

Functional + Environmental = 80% SMYS

1 year

Hydrotest = 90% SMYS

Von Misses Stress 1 year

Functional = 90 % SMYS

100 years

Functional + Environmental = 90 % SMYS

1 year

Hydrotest = 90 % SMYS



CALCULATION Equivalent condition Phase: Operation Wave/Current data: 100 year period wave+100 year period current Soil Type: Soil

1. Wall thickness and Buckling analysis Perhitungan wall-thickness serta Buckling analysis ini menggunakan kode DnV 1981 dan RP305 karena lebih konservatif dan memiliki kelebihan dalam mendesain ketebalan pipa berdasarkan kode standard baja API. Adapun Buckling analysis yang dilakukan adalah Local Buckling dan propagation buckling,untuk mengecek terjadi tidaknya buckling pada kedalaman laut dan ketebalan pipa tertentu.

Internal Pressure Containment =(

−

= +

).

2.

.

.

, dimana CA = 0.0196 inches

ZONA 1 berada >500 m dari fasilitas = (600 − 0).

. . .

.

.

.

= 0.289 inches

= 0.289 + 0.0196 = 0.308 inches

ZONA 2 berada <500 m dari fasilitas 41.62 = . 2.0.5.60.000.1 = 0.416 + 0.0196 = (600 − 0).

= 0.435 inches



Rata-rata =

.

.

=0.3719 inches

Local Buckling Agar tidak terjadi local buckling,maka pipa harus memenuhi persamaan berikut: +

.

≤1

Dimana, Axial due to end effect: =

=

.

. )

.(

600 4 . 38.74 706.870,95 = = 3.884,54 181.67 (41.62 − 38.74 ) 4

Axial due to poison effect: = − ′ =−0.35.

.

− 2

.

600.38.74−0.41.62 2.1.44

= −2.824,79

= . ∝. (

−

)

= 3.10 . 1.17. 10 . (54.44 − 16.33) = 13.376 Dimana =

+

= 10.551


OTEC Ocean Sustainable Energy =

+ =0 = 10.551

Longitudinal/axial strain by internal pressure =

+ =0

=

.

=

+

.

. 1 − 0.001

= 60.000 1 − 0.001

. .

− 20

= 59.465 =

. 1.35 − 0.0045.

= 60.000. 1.35 − 0.0045.

. .

= 73.196

Maka

.

=

. 59.465 +

.

= 1+

.

. 73.196 = 59.465

.

=1+

. .

.

. .

= 0.16 =(

−

).

= (349 − 600)

2 . . .

= -3.449

= . = 3 10 .

1.44 41.62 − 1.44

= 38.532



Setelah diiterasi didapatkan: t= 1.44 cm= Inches 10.691 . 59.580

+

≤1

Buckle Propagation Syaratnya

≤

maka diambil; =

= . 1.15.

.

=349 psi

= 3.14 x 1.15 x 60.000.

.

Setelah diiterasi maka, t = 1.52 inch

RESULT COMPARISON Internal Pressure containment

t=0.354 inch

Local buckling

t=1.44 inch

Buckle propagation

t= 1.52 inch

Dari hasil perhitungan diatas, diambil yang paling konservatif yaitu

Dengan adanya ketebalan pipa sebesar 1.52 inch,maka akan timbul ketidakefiensien dalam pembuataan pipa untuk mencegah terjadinya buckle propagation.Diperlukan suatu buckle arrestor pada ujung-ujung pipa sebesar 1.52 inch sepanjang kurang lebih tempat terjadinya propagation untuk menahan terjadinya laju buckle propagation, sekaligus sebagai pemberat dan hemat biaya.

Ketebalan pipa ada umumnya akan mengikuti nilai rata-rata dari buckling wall thickness yaitu sebesar..



2. ON BOTTOM STABILITY Untuk memudahkan perhitungan On Bottom stability, dipakai kode DnV 1981 dan RP305 pada zona 1 yang berada (>500m) luar power plant.berdasarkan metoda gelombang Airy.

Hydrodynamic coefficient Untuk keperluan praktis, berdasarkan bilangan Reynolds untuk pipa terekspos pada aliran steady, maka koefisien hidrodinamika dapat diambil dari tabel 2.1 berikut ini.

Re Re < 5.0 x 104

CD

CL

CM

1.3

1.5

2.0

1

2.0

4

5

1.2

1.0 x 10 < Re < 2.5 x 10

5

5

1.53 - (Re / 3.0 x 10 )

1.2 - (Re / 5.0 x 10 )

2

2.5 x 105 < Re < 5.0 x 105

0.7

0.7

2.5 - (Re / 5.0 x 105)

0.7

0.7

1.5

5.0 x 10 < Re < 1.0 x 10

5

Re > 5.0 x 10

5

0.49m .10 s

V .L = Re  

.

5

= (Re < . ×

)

Maka, = 1.3 = 2.0 = 1.5

SUBMERGED WEIGHT CALCULATION Outside diameter ( Dtot )

= 41.62 inches

Elastic modulus ( E )

= 3 × 10

Inertia (I)

= 1.70 x10 7 in4

Weight of pipe Steel weight ( Wst )

= 419,20 lb ft


OTEC Ocean Sustainable Energy Corrosion coating weight ( Wcorr )

= 15,651 lb

Concrete coating weight ( Wcc )

= 361,77 lb

Content weight ( Wcontent )

= 520, 9 lb

(

= 659,092 lb

Buoyancy

ft ft ft

)

ft

(

Submerged weight

= 767, 01 lb

)

ft

External pressure ( Pe )

= 349.8 psi

Internal Pressure ( Pi )

= 600 psi

Pressure difference (  P )

= 250.2 psi

VERTICAL STABILITY = =2,145≥ .

If (

(

)+ ( ( )

)

!

≤ 1.1,need more thickness, "

") = "

"

WAVE INDUCED VELOCITY CALCULATION Calculation of wave length

L

g .Tp 2 2.

L =353,225 ft

= 2.21 (deep approximation) Wave length 

(L, d )  Tp g.d if d  1 L

25

shallow approximation

g.Tp 2

d 1  2. if L 2

deep approximation



g.Tp 2

 2. .d  .tanh   otherwise intermediate depth approximation 2.  L 

 ( L, d )  353,225 ft

Horizontal wave partikel

k (d ) 

2. = 0.0177 L (d )

Phase angle range: i  0  90o

Hs 2

u ( d , )

i =90 deg

d 1 g  if shallow approximation L(d ) 25 d

d 1  .H s k ( d ) Dtot  d   deep approximation if e L(d ) 2 Tp

H s g.Tp cosh  k (d ).Dtot  otherwise 2 L(d ) cosh  k (d ).d  u w  max  u  d ,   

ft s Reduction factor due to wave directionality Rwave  sin  wave 

u w  3,969

Rwave =1

Significant wave velocity perpendicular to pipe U w  d ,    U w .R wave

U w  d ,    3, 969

ft s

Horizontal Water Particle Acceleration

Aw (d ,  ) =

H s . Tp

d 1 g  if shallow approximation L(d ) 25 d Hal | 15

Created with Print2PDF. To remove this line, buy a license at: http://www.software602.com/


 2 H s . T  p

Hs.

aw =3,475

2

 k ( d ).( Dtot  d ) d 1  deep approximation if  e L(d ) 2 

g. cosh  k (d ).Dtot  . otherwise intermediate depth L(d ) cosh  k (d ).d 

ft s2

Uc_eff=Ueff.Rcur

R curr = 1

Uc_eff= 3.477 ft/s Didapat koefisien hidrodinamik:

CD = 1,2 CM =2,0 CL =1,5 Gaya-gaya yang bekerja pada pipa: Lift force

FL 

1  sw 2 D(tcc )CL Uw cos( )  Uc  2 g

FL = 317.32 lb/ft Drag force

FD 

(Dtcc=3.84ft)

1 sw 2 D(tcc )CD Uw cos( )  U c  2 g

FD = 275.02 lb/ft Inertia force

FI 

 D (t cc ) 2  sw C M As sin( ) 4 g

Fi = 160.49 lb/ft

 1  W   FL   FD  FI   Fw    Required submerged weight

Ws =1.144,7

lb ft

> 767.01 lb  Ws (tcc ) ft



Ws = 767.01 lb/ft (not OK!!) Dari hasil perhitungan submerged weight didapatkan submerged required lebih besar dibandingkan dengan berat pipa dibawah air,oleh karena itu, diperlukan tambahan ketebalan pipa untuk meningkatkan horizontal stability,akan tetapi berat pipa dapat dinaikkan dengan menambah ketebalan lapisan beton pada coating pipa atau mengurangi gaya dinamik oleh arus dan gelombang dengan cara mengubur pipa atau memberikan seamatt.

3.FREE SPAN ANALYSIS Berdasarkan kode DnV 1981 dan DnV RP E305 ,Free span analisis yang dilakukan adalah pada saat kondisi pipa OTEC beroperasi (kombinasi beban-beban berat pipa,tekanan,temperature, lingkungan dan hoop stress terjadi pada kondisi ini) pada daerah Mamuju, Sulawesi Barat :

SUBMERGED WEIGHT CALCULATION Outside diameter ( Dtot )

= 41.62 inches

Elastic modulus ( EI )

= 3 × 10

Inertia (I)

= 1.70 x10 7 in4

Weight of pipe Steel weight ( Wst )

= 419,20 lb

Corrosion coating weight ( Wcorr )

= 15,651 lb

Concrete coating weight ( Wcc )

= 361, 77 lb

Content weight ( Wcontent )

= 520, 9

Added mass ( Wadd )

= 743.13 lb

Total effective weight ( Weff )

= 2.068,61 lb

ft ft ft

lb ft ft ft


OTEC Ocean Sustainable Energy External pressure ( Pe )

= 349.8 psi

Internal Pressure ( Pi )

= 600 psi = 251 psi

Pressure difference (  P )

WAVE INDUCED VELOCITY CALCULATION Calculation of wave length

L

g .Tp 2

L =353,225 ft

2.

d/L = 2.21(deep approximation) Wave length 

(L, d )  Tp g.d if d  1 L

g.Tp 2 2.

25

d 1  if L 2

shallow approximation

deep approximation

g.Tp 2

 2. .d  .tanh   otherwise intermediate depth approximation 2.  L 

 ( L, d )  353,225 ft

Horizontal wave partikel

k (d ) 

2. = 0.0177 L (d )

Phase angle range: i  0  90o

i = 90 deg



d 1 g  shallow approximation if L(d ) 25 d

Hs 2

u ( d , )

d 1  .H s k ( d ) Dtot  d   deep approximation if e L(d ) 2 Tp

H s g.Tp cosh  k (d ).Dtot  otherwise 2 L(d ) cosh  k (d ).d  u w  max  u  d ,   

u w = 3,969

ft s

Reduction factor due to wave directionality Rwave  sin  wave 

Rwave =1

Significant wave velocity perpendicular to pipe U w  d ,    U w .R wave

U w  d ,    3, 969 ft / s 2 Horizontal Water Particle Acceleration

H s . Tp

Aw (d ,  ) =

 2 H s . T  p

Hs.

aw =3,475

d 1 g  if shallow approximation L(d ) 25 d 2

 k ( d ).( Dtot  d ) d 1  deep approximation if  e L(d ) 2 

g. cosh  k (d ).Dtot  . otherwise intermediate depth L(d ) cosh  k (d ).d 

ft s2

FREE SPAN DYNAMIC


OTEC Ocean Sustainable Energy Free span dynamic adalah bentangan yang mengalami beban dari vortex induced velocity VIV,sehingga dapat menyebabkan pipa berosilasi mengikuti frekuensi vortex shedding. Koefisien stabilitas

Ks 

2.Weff .

SW .Dtot 2

Stability number Ks = 0.60 < 1.8 (In Line Oscillation) Reduced velocity Vr = 1.73 from graphic In line

Grafik 4.1Reduced velocity Reduced velocity Vr = 1.73 from graphic Type of Oscillation Otype = condition 1 jika 1  Vr  3.5  Ks  1.8 (In-line Oscillation) condition 2 jika sebaliknya (Cross flow Oscillation)



Grafik 4.2

Grafik 4,3 Strouhal number St =0.215



Vortex shedding frequency

fs 

St U w (d , )  U c  Dtot

=

I=0.508 Natural Frequency: f n 

C 2

EI = 0,222 meff .L4

Koefisien Pinned-pinned Fixed-fixed C1 C2 C3

1.57 1 0.8

3.56 0.25 0.2

C4

4.39

14.1

C5

1/8

C6

5/384

1/12 1/384

Single span on seabed 3.56 0.25 0.4 Shoulder: 14.1(L/Leff)2 Midspan: 8.6 Shoulder:

1 2

18  Leff / L   6

Midspan: 1/24 1/384

Tabel 4.8 C = 8 pinned to pinned Critical pipe span

Lcr 

9.87 EI Vr . .Dtot . 2 Weff  Wadd U w (d , )  U c

Lcr  74, 44 ft

FREE SPAN STATIC Free span static adalah bentangan yang mengalami beban dari pipa itu sendiri baik itu beban berat, thermal maupun end cap effect.

In-Place strength design Allowable stress Hoop stress

 y  5.97X10 4 psi

Longitudinal stress (1)

 x ,T  -13,37x 10 3 psi


OTEC Ocean Sustainable Energy  x , p  -20,98x 10 3 psi

Longitudinal stress (2)

 Wst .L2 .0.5Ds .g    Po  Pe  Ds     10I 4.ts     

Longitudinal stress  x ( L)  

3 = -34.35 x 10 psi Cek < 80% SMYS (OK!)

Limiting longitudinal pressure  xa ( L)  0.9SMYS

 xa ( L) =0.9x 60,000 psi =54.000 psi

 e  5,18 x 104 psi

Von misses (combined stress)

Cek < 90% SMYS (OK!)

Allowable free span Allowable static span

La 

2.C. e W .Dtot

La  71.76 ft

C = 0.8 (pinned to pinned) Dynamic allowable span

Lcr  74, 44 ft

Kesimpulan Dari hasil perhitungan pipa yang terhadap Free Span, On-Bottom Stability, Wall thickness design Didapatkan beberapa nilai seperti

Wall thickness : Internal Pressure containment

t= 0.354 inch (OK!)

Local buckling

t= 1.44 inch (OK!)

Buckle propagation

t= 1.52 inch (OK!)



On Bottom Stability Submerged weight Ws = 1144, 7 lb/ft

Free span: Statis La  71, 76 ft  78, 74 ft ( noneed sup port !) Dinamis Lcr  74, 44 ft  78, 74 ft (noneed sup port !)

OTEC memerlukan air hangat dan dingin yang begitu banyak yaitu sebesar 80 juta Gallon Air laut. Aliran air dari pembangkit OTEC 100 megawatt,akan sama dengan debit sungai besar dengan aliran nominal dari sungai Colorado ke lautan Pasifik (1/30 dari sungai Mississippi, atau 1/10 dari sungai Danube, dan 1/5 dari sungai Nile). Akan tetapi diameter pipa yang berukuran kecil memerlukan pipa sebanyak 20 buah dengan ukuran 40 inch dan kecepatan aliran fluida sebesar 2,03m/s dan mengalirkan air sebanyak 80 juta galon ke dalam Heat Exchanger (evaporator dan condenser).

Agar pipa untuk OTEC sesuai dengan yang diharapkan,maka pipa yang dipakai adalah sama seperti pipa oil and gas yang telah banyak digunakan oleh industry-industri oil and gas. Pada kasus free span yang melebihi span yang terjadi di lapangan ,maka si pemilik pipa PT.COLANO Energy memutuskan untuk melakukan span remediation berupa pemasangan support baik itu berupa..

Sedangkan untuk kriteria wall thickness pipa telah dapat memenuhi persyaratan buckling sehingga tekanan air tidak akan mengganggu jalannya air.Kemudian untuk On Bottom stability sendiri,karakteristik pipa sudah mampu menjaga kestabilan pada kedalaman laut yang ditinjau.Jika terjadi ketidakstabilan pada pipa baik itu dalam vertical maupun horizontal maka ada dua piplihan yang dapat ditempuh oleh PT.COLANO Energy yaitu mengurangi gaya yang bekerja pada pipa dengan cara menimbun pipa atau menambah berat kestabilan pipa(seamatt,collar,anchor dll).



COLD WATER PIPE OTEC INSTALLATION Salah satu masalah teknis yang harus dihadapi selain desain pipa adalah instalasi pipa.Instalasi pipa merupakan salah satu Rules of Thumb dari pipeline sehingga dibutuhkan metoda yang tepat untuk menggelar pipa hingga pada kedalaman 1000 meter dari pesisir pantai.Dalam memilih jalur pipa,factor instalasi diperlukan untuk menentukan jalur pipa yang memungkinkan untuk instalasi baik itu dari segi radius curvature (R),kedalaman perairan (depth) sehingga dapat ditentukan metoda instalasi yang sesuai.

Metoda umum Instalasi: Metoda Laybarge: S-Lay dan J.Lay Metoda Reelbarge: Horizontal reel atau vertical reel Towing : Dasar laut,off bottom,Kedalaman tengah-tengah,Permukaan laut. Metoda Push-Pull

Pemilihan metoda Instalasi: -Diameter Pipa dan wall thickness -External coating -Installation stresses/kedalaman air -Panjang Pipa -Lokasi/Lingkungan -Ketersediaan kapal

Untuk Proyek 100MW OTEC Power plant ini, metoda yang dipilih untuk instalasi dari pipa OTEC ini adalah metoda Offshore J-lay. Diperlukan kedalaman 1000m (laut dalam) untuk pemasangan pipa sehingga metoda J-Lay dianggap sesuai untuk menggelar pipa di laut dalam karena membutuhkan lahan yang cukup luas di lautan .Pada metoda ini pipa yang akan dilas/disambung dibarge pada roller pada akses menuju laut-sedangkan di laut ada towing vessel yang berfungsi untuk menarik (pull) pipa yang sudah tersambung untuk ditarik/digandeng menuju tempat pipa tersebut akan dipasang di laut lepas.ketika pipa telah melewati jalur yang telah ditetapkan maka,buoyant pipa akan dilepaskan untuk menurunkan pipa ke dasar laut.


OTEC Ocean Sustainable Energy Keuntungan J-Lay -Mudah untuk instalasi pipa secara horizontal dan mengurangi tension -Tidak menggunakan lahan di darat -Dapat mengatur radius kurva -Baik untuk laut dalam -Pemakaian stinger dapat dihilangkan -Kapal pada umumnya dapat menggelar pipa dengan ukuran besar

Kerugian J-Lay -Memerlukan operasi kapal tow vessel yang cukup lama -Sulit memastikan kebutuhan span pipa sebenarnya pada seabed -Instalasi yang memerlukan biaya tinggi -Instalasi memerlukan waktu lama 125 m/hr

Gambar 4.2 J.Lay method for installation



Pipeline corrosion Salah satu hambatan yang dialami pipa didalam air adalah korosi,hal ini akan berdampak pada perhitungan ketebalan hingga kestabilan pipa sehingga perlu diperhatikan terlebih daulu dan menjadi input tambahan untuk analisis pipa. Pengertian korosi: adalah degradasi logam akibat berinteraksi dengan lingkungannya sehingga mengakibatkan logam itu: 1.Menipis,berlubang,terjadi perambatan retakan. 2.Sifat mekanik berubah kegagalan tiba-tiba struktur 3.Sifat fisik berubah:salah satunya adalah mengurangi efisiensi pemindahan panas. 4.penampilan menjadi buruk

Proses terjadinya korosi +2

+4 →4 →

+2

Reaksi pembentukan karat:

2

2 (

) +

+4

→2 (

+ 1/2

→2 (

)

) Karat

Korosi terbagi atas 2 bentuk,yaitu; 1.Korosi merata Bentuk korosi paling umum,reaksi oksidasi dan reduksi elektrokimia berlangsung secara acak dengan intensitas seragam di seluruh permukaan. 2.Korosi galvanic Terjadi jika 2 logam yang berbeda terhubung secara listrik dan berada dalam 1 elektrolit. 3.Korosi celah


OTEC Ocean Sustainable Energy Sel konsentrasi celah cukup besar untuk penetrasi larutan dan cukup sempit sehingga larutan stagnant.

4.Korosi erosi Hasil kerjasama pelarutan kimia dan abrasi akibat gerak fluida.terutama pada logam-logam lunak ,berbahaya untuk lapisan pasif. 5.Korosi tegangan Hasil kerjasama tegangan tarik dan lingkungan korosif.

Gambar 4.3 Proses Korosi Kerugian yang ditimbulkan oleh korosi bermacam-macam dan terbagai atas : Kerugian langsung 1.Biaya utk mengganti material logam atau alat yg rusak akibat korosi 2.Biaya pengerjaan utk penggantian material logam tersebut 3.Biaya untuk pengendalian korosi 4.Biaya tambahan untuk membuat konstruksi logam yang lebih tebal Kerugian tidak langsung 1.Penghentian kerja /operasi pabrik/alat 2.Penurunan efisiensi 3.Kehilangan produk berharga 4.Pengotoran produk 5.Mengurangi keselamatan kerja 6.Pencemaran lingkungan 7.Pengurangan cadangan sumber logam


OTEC Ocean Sustainable Energy Tujuan perhitungan korosi Korosi sangat penting untuk dipelajari dan menjadi acuan dalam analisis desain pipa,khusunya pada desain ketebalan lapaisan korosi pada pipa,tujuannya adalah untuk: 1.Mengurangi kerugian akibat korosi 2.Meningkatkan keamana dan keselamatan kerja 3.Menghindari polusi

Pengendalian korosi Korosi yang dibiarkan akan sangat berbahaya untuk distribusi air melalui pipa,sehingga sebelum terjadi diperlukan beberapa proteksi untuk menghindari ataupun mengurangi tingkat kerusakan korosi. -Modifikasi lingkungan aqueous pH lingkungan ditingkatkan penambahan passivator penghilangan oksigen terlarut dalam lingkungan -Proteksi katodik -Proteksi Anodik -Pembentukan panduan -Coating: Inorganic Coating


OTEC Pipeline Analysis Wall Thickness, On-Bottom and Free-Span

Recommend Documents