PIPING MATERIAL BAB 1 PIPING MATERIAL SPECIFICATION
Engineer Expertise
Definition of Process Parameters By Process Engineering
Basic Engineering Design Data (By Licensor)
Client Statement of Requirement
Process Flow Diagram (PFD) -Type of Material (CS, SS, AS) -Operating Condition -Design Condition
New Technology Innovations
Lesson Learned
By Piping Engineering
Grouping Material Based on Service Fluid Corrosion Rate Grouping Material Based on Rating (Press.& Temp.)
Wall Thickness Calculation
Conceptual Design for Material Specification Market Availability Optimization
Economic (Life Cycle Cost) Analysis
Risk analysis Review / Audit by Project Eng. Mgr
Piping Material Specification
Client Approved
Piping Material Specification For Construction
Consistency Checks : -Process Data Sheet -Mechanical Data Sheet -Project Specification -Other Design Document
PIPING MATERIAL BAB 1 DEFINISI-DEFINISI DALAM PERPIPAAN Alloy Steel : Baja yang memiliki sifat-sifat khusus yang lain dari carbon steel. Baja dapat dipertimbangkan sebagai alloy steel jika unsur paduan mangan, silicon, dan tembaga melebihi sbb: Mangan (Mn) = 1.65 % Silicon (Si) = 0.60 % Tembaga (Cu) = 0.60 % Disamping itu juga ditambahkan unsur paduan lain dalam jumlah tertentu untuk mendapatkan efek paduannya sesuai dengan batasan alloy steel yang telah diakui. Unsur paduan antara lain sbb: Aliminium (Al), Booron (Br), Chromium (Cr) sampai 3.99 %, Cobalt (Co), Columbium (Cb), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), Titanium (Ti), Tungsten (Ts), Vanadium (Va), Zirconium (Zr). Anchor : Jenis pipe support (restraint) yang tidak mengijinkan pipa bergerak baik translasi (lurus) maupun rotasi (putaran). Backing Ring : Cincin (ring) yang digunakan dalam pengelasan untuk mencegah masuknya spatter las ke dalam pipa dan untuk meyakinkan penetrasi pengelasan secara penuh pada dinding pipa bagian dalam. Base metal : Logam yang akan dilas, disolder atau dipotong. Branch Connection : Cabang pipa yang ditambahkan terhadap pipa utama dengan atau tanpa penggunaan fitting. Carbon Steel : Baja dengan sifat-sifat khusus berdasarkan kandungan unsur carbon (C)-nya. Unsur paduan tidak boleh melebihi sbb: mangan (Mn) 1.65 % max., Silicon (Si) 0.60 % max., Tembaga (Cu) 0.60 % max. Cold Bending : Proses pembengkokan pipa sampai radius tertentu yang dilakukan pada temperatur kamar atau dengan pemanasan dibawah temperatur transformasi atau perubahan fase. Biasanya radius bengkokan adalah 5X diameter pipa. Companion Flange : Flange yang sesuai untuk disambung dengan flange lain atau valve dan fitting dengan ujung flange. Deposited Metal : Logam isian yang telah ditambahkan pada proses pemgelasan. Header : Pipa disambungkan.
atau
fitting
yang
mana
beberapa
pipa
cabang
(branch)
Hot Bending : Proses pembengkokan pipa sampai radius tertentu dengan pemanasan sampai temperatur tinggi yang sesuai dengan pekerjaan panas.
1 of 41
PIPING MATERIAL Hot Taps : Pembuatan sambungan pipa cabang (branch) yang dilakukan pada saat system perpipaan dalam kondisi operasi. Interpass Temperature : Temperatur minimal atau maksimal yang diperlukan pada deposited weld metal sebelum dimulai pengelasan ke pass selanjutnya pada pengelasan multiple-pass. Piping : Rangkaian dari komponen perpipaan yang digunakan untuk mengalirkan, mendistribusikan, mencampur, memisahkan, mengeluarkan, mengukur, mengontrol aliran fluida. Piping Components : Elemen mekanikal yang sesuai untuk disambung atau dirangkai sehingga menjadi sistem perpipaan yang kokoh untuk fluida bertekanan. Piping System : Sistem perpipaan yang disambung dengan setelan atau kondisi desain yang sama. Post Weld Heat Treatment (PWHT) : Proses perlakuan panas setelah pengelasan untuk menghilangkan tegangan sisa yang terjadi selama proses pengelasan. Preheating : Pemanasan terhadap base metal sampai temperatur tertentu sebelum pengelasan dimulai. Seamless Pipe : Pipa yang dibuat tanpa klem pengelasan. Pipa diproduksi malalui proses pierching billet yang diikuti dengan pengerolan (rolling) dan atau drawing. Stainless Steel : Baja paduan yang memiliki sifat tahan terhadap korosi yang luar biasa. Unsur paduan yang utama adalah Nickel (Ni) dan Chromium (Cr).
2 of 41
PIPING MATERIAL BAB 2 KOMPONEN PERPIPAAN 2.1 Pipe Pipe (pipa) adalah komponen yang bebentuk silinder berlubang yang digunakan untuk membawa fluida atau mengalirkan tekanan fluida. 2.1.1 Jenis pipa berdasarkan metode pembuatan a). Seam pipe (pipa dengan klem/sambungan) Electric resistance-welded pipe: Pipa memiliki sambungan longitudinal yang mana perpaduannya dibuat oleh panas yang diperoleh dari tahanan pipa terhadap aliran arus listrik dalam rangkaian dimana pipa merupakan bagiannya, dan dengan aplikasi tekanan. Furnace butt-welded pipe : Pipa ini memiliki sambungan longitudinal yang di las dengan penekanan secara mekanik dengan cara melintaskan koil yang telah dibentuk dan dipanaskan melalui perangkat rol-rol pengelasan. Electric fussion welded pipe : Pipa memiliki sambungan yang mana perpaduannya dibuat dalam bentuk tube oleh busur listrik pengelasan baik secara manual maupun otomatis. Pengelasan bisa dengan atau tanpa logam pengisi (filler metal). Double submerged-arc welded pipe : Pipa memiliki sambungan longitudinal yang dibuat paling sedikitnya 2 pas dan satu diantaranya dari sisi dalam pipa. Perpaduan sambungan dibuat oleh pemanasan busur listrik antara base metal dengan elektrode. Sistem pengelasan yang digunakan adalah submerged arc welding (SAW). Spiral welded pipe : Pipa memiliki sambungan berbentuk helical yang perpaduannya melalui proses pengelasan electric resistance, electric fussion, maupun double-submerged arc welding. b). Seamless pipe (pipa tanpa klem / sambungan) Pipa diproduksi dengan proses piercing dari billet yang diikuti dengan pengerolan (rolling) atau drawing atau keduanya. 2.1.2 Panjang Pipa Berdasarkan standard pasar yang umum, panjang pipa dibagi dalam kategori sbb : 1. Single random length : panjang +/- 6 meter (20 feet). 2. Double random length : pajang +/- 12 meter (40 feet). 2.1.3 Tebal Pipa
3 of 41
PIPING MATERIAL Tebal pipa pada umumnya ditentukan dalam sebutan “Schedule Number”. Namun demikian dalam hal khusus misalnya untuk servis pada tekanan dan temperatur tinggi, corrosion allowance yang tinggi, dengan pertimbangan ekonomis dan ketersediaan di pasaran maka tebal pipa ditentukan sesuai dengan hasil perhitungan “Calculated thickness” Contoh : Nps Dia. (Inch)
Schedule
10” 10” 10” 10”
STD, 40, 40S 80 120 XXS, 140
Wall Thickness
Outside Dia.
Inside
(mm)
(mm)
(mm)
9.27 15.09 21.44 25.40
273.05 273.05 273.05 273.05
254.51 242.87 230.17 222.25
2.2 Fitting Fitting merupakan komponen perpipaan yang berfungsi sebagai penyambung pipa dengan pipa, merubah arah pipa, membuat cabang pipa, memperkecil ukuran perpipaan, dll. 2.2.1 Elbow Elbow adalah jenis fitting yang digunakan untuk merubah arah perpipaan secara menyudut 45 atau 90 derajat. Ditinjau dari radius bengkokan elbow tersedia dalam tipe sbb : 1. Long radius :radius = 1.5 x Diameter 2. Short radius : radius = 1 x Diameter Metode sambungan bisa berupa : buttweld, socket weld, dan threaded
4 of 41
PIPING MATERIAL
2.2.2 Tee Tee adalah jenis fitting 3 lubang (3-way fitting) yang berbentuk seperti huruf “T” digunakan untuk membuat cabang tegak lurus terhadap pipa utama. Terdapat 2 tipe yang umum dipakai di perpipaan sbb : 1. Stright Tee : Memiliki 3 bukaan dengan ukuran penampang yang sama. 2. Reducing Tee : Memiliki sebuah cabang dengan ukuran penampang yang lebih kecil dari pipa utamanya. Metode sambungan bisa berupa : buttweld, socket weld, dan threaded
5 of 41
PIPING MATERIAL
2.2.3 Reducer Reducer adalah jenis fitting yang digukanan untuk mereduksi ukuran perpipaan. Ada 2 tipe reducer sbb: 1. Concentric Reducer : memiliki pusat sumbu (centerline) yang sama antara penampang yang besar dan yang kecil. 2. Eccentric Reducer : memiliki pusat sumbu yang berbeda (offset) antara penampang yang besar dan yang kecil. Concentric reducer adalah paling umum digunakan sedangkan eccentric reducer sering digunakan pada perpipaan di dadaerah sekitar pompa dan piperack.
2.2.4 Cap Cap adalah jenis fitting yang digunakan untuk menutup ujung pipa. Metode sambungan bisa berupa : butt weld, socket weld, treaded.
6 of 41
PIPING MATERIAL
2.2.5 Weldolet Weldolet adalah jenis fitting yang digunakan untuk membuat cabang dengan ukuran lebih kecil dari pipa utamanya. Weldolet biasanya dipakai pada perpipaan dengan tekanan dan temperature tinggi dimana sambungan las dengan tipe buttweld. Penggunaan reinforcing pad tidak diperlukan pada weldolet.
2.2.6 Miter Mitre kadang-kadang digunakan untuk menggantikan elbow. Mitre difabrikasi dari material pipa. Pemakaian miter untuk ukuran pipa besar bisa lebih murah dari pada elbow. Akan tetapi memiliki kekurangan dimana pressure drop lebih tinggi dan rentan terhadap overstress. Dengan pertimbangan kekurangan tersebut, miter biasanya dipakai untuk perpipaan dengan ukuran besar dan tekanan rendah.
7 of 41
PIPING MATERIAL
2.2.7 Coupling Coupling adalah jenis fitting yang digunakan untuk membuat cabang (half coupling) pada pipa dengan ukuran 2” ke atas dan untuk menyambung pipa lurus (full coupling). Metode sambungan bisa berupa : Socket weld, dan treaded.
2.2.8 Plug Plug adalah jenis fitting yang digunakan untuk menutup bagian ujung yang terbuka dari coupling atau ujung valve dari vent atau drain.
2.2.9 Swage Swage adalah jenis fitting yang memiliki fungsi yang sama dengan reducer. Swage digunakan jika reduksi ukuran pipa sampai 1-1/2” dan lebih kecil. Swage juga tersedia dalam dua tipe yaitu concentric dan eccentric. Bentuk ujungnya tergantung dari metode penyambungan yang diperlukan, antra lain sbb : 1. Plan End (PE) 2. Tread End (TE) 3. Bevel End (BE)
8 of 41
PIPING MATERIAL Biasanya ujung swage dalam bentuk kombinasi misalnya; BLE – TSE (Bevel large end – thread small end)k BLE – PSE (Bevel large end – Plain small end), dll.
2.2.9 Union Union pada dasarnya digunakan untuk keperluan melepas fitting dan dalam beberapa kasus digunakan untuk menyambung (assembly) perpipaan.
2.2.10 Thredolet & Sockolet Threadolet dan sockolet adalah fitting yang mempunyai fungsi sama dengan weldolet yaitu untuk membuat cabang lebih kecil dari pipa utamanya. Perbedaannya selain desain yaitu bentuk ujungnya yaitu dengan metode sambungan socketweld dan thread. 2.2.11 Stub-In Stub-in bukan jenis fitting akan tetapi merupakan cara lain untuk membuat cabang ke pipa utama. Ukuran cabang bisa sama atau lebih kecil dari pipa utamanya. Dengan stub-in penggunaan fitting bisa dihindari karena hanya menggunakan pipa biasa. Penggunaan stub-in sangat dibatasi hanya pada perpipaan dengan servis tekanan dan temperatur rendah karena konsentrasi
9 of 41
PIPING MATERIAL tegangan di sambungannya cukup tinggi. Untuk memperkuat sambungan, biasanya bisa ditambahkan reinforcing pad.
2.3 Flange Flange merupakan komponen perpipaan yang berfungsi untuk penyambung antara pipa dengan komponen yang lain seperti valve, strainer, expansion joint, alat-alat instrumen, dll.serta untuk menutup aliran fluida. Disamping fungsi tersebut dalam desain khusus flange diinstal untuk keperluan maintenance (break flange). Dari segi kekuatan terhadap tekanan dan temperatur, flange diklasifikasikan dalam satuan rating yaitu : 150#, 300#, 400#, 600, 900#, 900#, 1500#, dan 2500#. 2.3.1 Jenis-jenis Flange Welding Neck Flange : Flange ini dibedakan dari tipe flange yang lain karena bentuk hub yang panjang dan meruncing (taper) dengan tebal hub yang berangsur mengecil ke arah ujungnya. Bentuk hub seperti ini memberikan perkuatan yang baik pada flange dari sudut kekuatan dan ketahatanan terhadap keremukan (dishing). Disamping itu juga sangat menguntungkan terhadap sevis dimana terjadi tekukan (bending) yang berulang-ulang akibat pemuaian pipa atau gayagaya variable yang lain. Welding neck flange sangat cocok untuk servis dengan kondisi berat (severe condition)
10 of 41
PIPING MATERIAL
Slip-on flange : Sangat disukai oleh kontraktor karena harga relatif murah, pemasangan lebih mudah dibanding dengan welding neck flange. Pengelasan terhadap pipa dengan 2 fillet weld. Akan tetapi flange slip-on memiliki keterbatasan terhadap kondisi fatigue kurang lebih sepertiga (1/3) dari kekuatan welding neck
Lap Joint Flange : Flange merupakan tipe loose flange dimana flange tidak di sambung langsung ke pipa. Flange jenis ini biasanya dipadu dengan komponen lain yang disebut stub-end. Stub-end adalah komponen yang langsung di las ke pipa dan sekaligus berfungsi sebagai permukaan flange (flange facing) yang kontak dengan permukaan flange yang lainnya. Lap joint flange sangat mudah pemasangannya dan untuk keperluaan alignment dan sangat ekonomis untuk servis yang memerlukan stainless steel karena material flange bisa berupa carbon steel.
11 of 41
PIPING MATERIAL
Socket Flange : Dalam pemasangan socket flange, ujung pipa dimasukan kedalam ruang socket dan di las pada bagian hub.Flange jenis ini biasanya digunakan untuk ukuran kecil (small bore).
Threaded Flange : Flange ini diinstal tanpa adanya pengelasan yang mana sangat tergantung pada thread untuk sealingnya. Flange ini tidak sesuai untuk kondisi cyclic (sering mati-hidup) dimana kebocoran dari thread bisa terjadi. Seal weld kadang-kadang digunakan untuk mengatasi kebocoran akan tetapi tidak bisa dipertimbangkan sebagai solusi yang memuaskan.
Blind Flange : Digunakan untuk menutup ujung perpipaan, valve, dan nozzle equipment. Dari sudut tekanan internal dan beban baut, blind flange menderita tegangan yang paling tinggi dibanding dengan jenis flange yang lain, yang mana tegangan bending terjadi pada bagian pusat blind flange.
12 of 41
PIPING MATERIAL
2.3.2 Permukaan Flange (Flange Facing) Flat face : Pada flange baja diaplikasikan untuk rating 150# dan 300#. Penggunaan utamanya untuk menyesuaikan dengan flange besi tuang rating 125# dan 250#. Sifat brittle dari besi tuang selalu menjadi masalah jika perpipaan dengan material baja dengan valve, pompa dan equipmen dari besi tuang. Dengan menggunakan flange baja dengan flat face untuk mendapatkan kontak permukaan yang penuh sehingga keretakan pada flange besi tuang bisa dihindari. Raised Face : Adalah bentuk permukaan yang paling umum digunakan pada flange baja. Tinggi permukaan 1/16” untuk flange rating 150# dan 300# dan ¼” untuk rating yang lebih tinggi. Permukaan difabrikasi dengan alur berbentuk spiral kecil dengan tujuan untuk menggigit dan memegang gasket. Ring Joint : Tipe ini menggunakan cincin baja sebagai seal yang disebut ring joint gasket. Alur cincin difabrikasi pada permukaan flange dengan spesifikasi yang telah diatur berdasarkan standard internasional. Tipe permukaan ring joint ini adalah paling mahal dan sangat sesuai digunakan untuk servis dengan tekanan tinggi karena tekanan internal akan meningkatkan sealing force dari ring joint.
2.3.3 Referensi Standard 1. ASME B16.5, Pipe Flange and Flanfed Fitting (NPS ½ Through NPS 24) 2. ASME B16.47, Large Diameter Steel Flange (NPS 26 Through NPS 60) 2.4 Valve Valve digunakan secara luas dalam sistem perpipaan untuk memotong, mengalihkan, atau mengatur aliran fluida. Pengoperasian valve bisa secara manual maupun secara otomatis melalui sinyal dari alat kontrol.
13 of 41
PIPING MATERIAL Valve dibuat berdasarkan standard rating tekanan dan temperatur sesuai dengan ANSI / ASME B16.1 untuk material besi tuang, B16.34 untuk material baja, B16.24 untuk material perunggu. 2.4.1 Kategori Valve Stop (Isolation) Valves : Stop valve digunakan untuk menutup aliran atau mengisolasi bagian sistem perpipaan. Persyaratan pokok dalam desain dari stop valve adalah hambatan yang minimal terhadap fluida pada saat valve dalam kondisi buka penuh (fully open) dan kerapatan yang baik pada saat valve dalam kondisi tutup penuh (fully close). Jenis valve yang sesuai dengan persyaratan ini antara lain: Gate, Globe, Ball, Butterfly, Plug, dan Diaphragm Valve. Regulating Valves : Regulating valve digunakan secara luas dalam sistem perpipaan untuk mengatur aliran fluida. Pengaturan aliran bisa berupa pengontrolan aliran, tekanan, atau temperatur dengan cara memperbesar atau memperkecil aliran melalui valve dalam merespon sinyal dari alat kontrol tekanan, aliran, atau temperatur. Persyaratan utama dari valve pengontrol aliran adalah kemampuan untuk mengatur aliran dengan memperhatikan posisi bukaan valve dan penurunan tekanan (pressure drop) fluida sesuai dengan yang diperlukan tanpa terjadi kerusakan. Jenis valve yang sesuai dengan persyaratan ini antara lain : Globe, Needle, Butterfly, Ball, Plug, dan Diaphragm Valve dengan design khusus. Back – Flow Prevention : Pada umumnya Check valve digunakan untuk mencegah terjadinya aliran balik (back flow). Pergerakan disk check valve yaitu dengan sendirinya (self-actuating) dimana disk akan terbuka jika aliran fluida searah aliran yang ditentukan dan menutup dengan cepat bilamana terjadi aliran balik. Dalam pemakaian tertentu, penggerak pneumatik untuk membantu penutupan disk check valve jika terjadi aliran balik. Pressure-Relief Devices : Pressure-Relief Devices digunakan untuk melindungi sistem perpipaan dan peralatan lain jika terjadi kenaikan tekanan melebihi tekanan desain. Pada umumnya relief valve dilengkapi dengan pegas yang ditekan yang mendesak disk terhadap dudukan (seat) valve. Jika gaya desak dari fluida terhadap disk valve melebihi gaya desak pegas, secara otomatis valve akan terbuka dengan melepas tekanan fluida yang berlebih. Tipe lain dari pressure-relief device yaitu “rupture disk” bukan jenis valve. Rupture disk didesain untuk membuka pada tekanan yang ditentukan dan memiliki kemampuan untuk melepas aliran fluida (flow rate) dalam jumlah besar. Beberapa parameter yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan tipe valve a.l.: 1. Penurunan tekanan (pressure drop) 2. Tingkat kebocoran dudukan valve (seat leakage) 3. Sifat-sifat fluida (fluid properties) 4. Tingkat kebocoran system (system leakage) 5. Persyaratan aktuasi/pengaturan (actuation requirement) 6. Biaya awal (initial cost) 7. Perawatan (maintenance)
14 of 41
PIPING MATERIAL 2.4.2 Desain Valve Gate Valve : Gate valve didesain untuk mengisolasi sistem perpipaan. Pada umumnya valve ini dioperasikan pada posisi disk terbuka penuh atau menutup penuh. Gate valve dianjurkan untuk tidak digunakan sebagai pengatur atau mencekek (throttling) aliran fluida karena fungsi kontrolnya tidak akurat. Disamping itu pada aliran fluida dengan kecepatan tinggi pembukaan sebagian disk valve akan menimbulkan terjadinya erosi pada permukaan disk dan seat (dudukan) valve serta vibrasi. Gate valve terdiri dari tiga (3) komponen utama : Body, bonnet, dan trim. Body valve umumnya disambung pada system perpipaan dengan sambungan flange, skrew, dan pengelasan. Bonnet disambung pada body biasanya dengan menggunakan baut untuk memungkinkan dilakukan pembersihan dan pemeliharaan valve. Trim terdiri dari stem, disk, dan seat.
15 of 41
PIPING MATERIAL
Globe Valve : Globe valve dapat digunakan untuk mengisolasi system perpipaan. Akan tetapi globe valve memiliki efek penurunan tekanan (pressure drop) sedikit lebih tinggi daripada valve seperti : gate, plug, ball valve. Globe valve digunakan secara luas untuk mengontrol aliran fluida karena memiliki kemampuan mencekik (throttling) aliran yang sangat baik. Perawatan globe valve relatif mudah sehingga valve ini sangat sesuai untuk servis yang memerlukan perawatan valve yang cukup tinggi. Pada valve yang dioperasikan secara manual, pergerakan disk yang lebih pendek memberikan keuntungan dalam menghemat waktu pengoperasian khususnya jika valve harus acap kali diatur aliran fluidanya. Secara prinsip variasi dalam desain globe valve terletak pada tipe disk-nya yaitu tipe plug dan konvensional. Tipe plug memiliki disk yang panjang dan meruncing sehingga membuat bidang kontak terhadap seat yang cukup besar. Tipe plug ini memberikan ketahanan maksimal terhadap efek erosi dari aliran fluida akan tetapi tidak cocok untuk mengontrol beda tekanan yang tinggi. Tipe konvensional memiliki bidang kontak antara disk dan seat yang sangat tipis. Hal ini cenderung dapat memecah endapan di atas seat dan memudahkan penutupan disk terhadap seat dengan kontak yang baik.
16 of 41
PIPING MATERIAL
Needle Valve : Needle vale pada umumnya dipakai untuk instrumen, alat ukur, pengambilan sample, dsb. Valve ini sangat akurat dalam mencekik (throttling) aliran sehingga valve ini banyak digunakan untuk pengontrolan pada servis dengan tekanan dan temperatur tinggi.
17 of 41
PIPING MATERIAL
Butterfly Valve : Butterfly valve adalah jenis valve tekanan rendah yang digunakan untuk mengontrol dan mengatur, dan untuk mengisolasi aliran. Butterfly valve diproduksi dengan system sambungan flange, wafer (jepit), dan pengelasan. Butterfly valve tersedia dalam jenis metal to metal seat, soft seat, dan fully lined body and disk. Material seat butterfly valve antara lain: Buna N, Neoprene, Fluorel, Hypalon, EPD
18 of 41
PIPING MATERIAL
Plug Valve : Plug valve pada umumnya digunakan untuk mengisolasi aliran dengan system buka tutup cepat. Pada umumnya plug valve tidak didesain untuk mengatur aliran, akan tetapi dalam beberapa pemakaian plug valve dengan desain khusus dipakai untuk pencekikan aliran fluida gas. Bentuk port plug valve bisa single (tunggal) maupun multiple (banyak).Untuk tipe multiple port memberikan keuntungan antara lain simplifikasi dalam instalasi perpipaan dan nyaman dalam pengoperasiannya. Satu buah three-way atau four-way multiple valve dapat menggantikan dua, tiga, atau empat straight-way valve. Plug valve umumnya dapat dengan mudah direparasi atau dibersihkan tanpa harus melepas dari system perpipaan.
Ball Valve : Ball valve adalah valve dengan seperempat putaran dan sangat cocok untuk gas, udara bertekanan, cairan, dan servis campuran antara cair dan padat ( slurry). Pemakaian material soft-seat seperti nylon, delrin, karet synthetic, dan fluorinate polymers memberikan kemampuan sealing yang bagus. Komponen utama dari ball valve adalah body, spherical plug, dan seat. Ball valve dibuat dalam tiga pattern yaitu : venturi port, full port, an reduced port. Tipe full port
19 of 41
PIPING MATERIAL memiliki diameter dalam sama dengan diameter dalam pipa, sedang tipe venturi dan reduced port pada umumnya satu tingkat lebih kecil dari inside diameter pipa.
Diaphragm Valve : Diaphragm valve memberikan keuntungan dalam aplikasi tekanan rendah yang tidak mungkin diberikan oleh valve yang lain. Aliran fluida melintas valve dalam kondisi halus dan lurus sehingga memperkecil pressure drop. Valve ini sesuai untuk pencekikan dan sangat bagus menahan kebocoran walaupun untuk servis fluida yang mengandung larutan padat.
Check Valve : Check valve didesain untuk mencegah aliran balik (back flow) dalam system perpipaan. Secara prinsip check valve dibagi dalam 5 tipe : Tee-pattern lift check valve Swing check valve Tilting disk check valve Wye-pattern lift check valve Ball check valve Gaya gravitasi memegang peranan penting dalam fungsi check valve, maka dari itu posisi pemasangan check valve harus selalu menjadi pertimbangan. Contoh, Lift dan ball check valve harus selalu dipasang secara horizontal sehingga arah
20 of 41
PIPING MATERIAL gerakan disk selalu vertical ke atas. Swing dan tilting check valve pemasangannya harus selalu mempertimbangkan disk dapat menutup dengan mudah dan positif terhadap gaya gravitasi.
21 of 41
PIPING MATERIAL
Pressure-Relief Devices : Valve dengan kategori pressure relief divice yaitu Safety valve dan Pressure-relief valve. Keduanya sama-sama untuk memproteksi sistem perpipaan jika terjadi tekanan yang melebihi tekanan desain. Perbedaannya terletak pada servis fluidanya. Safety valve umumnya digunakan untuk servis fliuda gas atau uap karena karakteristik bukaan dan menutupnya valve sesuai dengan sifat-sifat fluida termampatkan. Presure-relief valve umumnya digunakan untuk servis fluida cair. Valve akan buka secara proporsional terhadap tekana fluida dan kembali menutup jika tekan fluida dibawah tekanan setting (set pressure). Rupture Disk adalah tipe khusus dari pressure-relief device (bukan jenis valve). Disk didesain untuk pecah secara otomatis pada tekanan yang telah ditentukan. Peralatan ini memiliki keunntungan khusus bilamana volume gas atau cairan yang harus dibebaskan dalam jumlah besar dalam waktu yang sangat cepat.
22 of 41
PIPING MATERIAL
2. 5 Gasket Gasket merupakan komponen perpipaan yang dipasang di antara dua kontak permukaan flange yang berfungsi sebagai sealing untuk menghindari terjadinya kebocoran. 2.5.1 Klasifikasi gasket Flat Ring Gasket : Digunakan pada flange dengan permukaan raised face. Dia memiliki diameter luar sama dengan diameter luar raised face. Material yang dipakai bisa logam atau non logam. Beberapa dari metallic gasket adalah berombak-ombak (corrugated) atau bersulam timbul (embossed), logam tipis dan berbentuk spiral (spiral wound). Non metallic gasket bisa berupa cardboards, asbestos, dan karet. Full Face Gasket : Gasket full face memiliki diameter luar hampir sama dengan flange dan dilengkapi lubang baut. Material gasket bisa berupa cardboard, asbestos, dan karet (rubber). Gasket tipe ini digunakan untuk flange dengan permukaan flat face. Metal Ring Gasket : Gasket ini memilki bentuk penampang oval atau octagonal yang dipasang pada alur permukaan flange yang disebut “ring joint”. Gasket ini terbuat dari logam pejal. Direkomendasikan pemilihan gasket ring joint dengan kekerasan lebih rendah dari flange. 2.6 Bolt & Nuts Bolt & Nut merupakan komponen piping yang digunakan untuk mengencangkan sambungan flange dengan flange, valve dan equipment. Ada dua tipe baut (bolt) yaitu machine bolt (dengan kepala baut) dan stud bolt (tanpa kepala baut). Pemakaian stud bolt lebih umum daripada machine bolt . Material bisa carbon steel, alloy steel maupun stainless steel. 2.7 Trap Ada dua (2) jenis trap yaitu : Steam trap dan Air (Drain) Trap Steam Trap : Steam trap berfungsi untuk mengeluarkan kondensat dari perpipaan uap atau peralatan dengan system pemanas uap dengan tanpa mengijinkan uap ikut terlepas. Ada beberapa tipe steam trap antara lain: Float Steam Trap : Terdiri dari sebuah ruangan yang mengandung pelampung dan mekanisme lengan (arm) yang mengatur posisi bukaan valve. Jika level kondensat didalam trap naik, maka valve terbuka dan memancarkan kondensat. Tipe valve ini cenderung mengeluarkan cairan dengan aliran konstan (steady) selama posisi valve proporsional terhadap kecepatan kondensat yang masuk. Dikarenakan
23 of 41
PIPING MATERIAL discharge valve berada dibawah level cairan, maka diperlukan system vent untuk mengeluarkan gas yang tidak terkondensasi.
Thermostatic Steam Trap : Mengandung sebuah elemen thermostatic yang membuka dan menutup valve sebagai respon terhadap temperatur fluida. Kondensat yang terkumpul di upstream valve, mengalami pendinginan dan mendinginkan thermostat dan thermostat berkontraksi sehingga menyebabkan valve terbuka dan kondensat keluar. Bilamana kondensat yang lebih dingin dikeluarkan dan kondensat yang masuk dengan temperatur mendekati temperatur jenuh, thermostat mengembang dan menutup valve. Berdasarkan prinsip operasinya, thermostatic steam trap ini mengeluar kondensat secara intermeten tergantung pada beban kondensat yang terjadi.
24 of 41
PIPING MATERIAL
Inverted Bucket Steam Trap : Terdiri dari ruangan yang mengandung sebuah ember terbalik (bukaan di bawah) yang mengatur bukaan valve melalui suatu mekanisme pertalian tertentu. Valve dibuka ketika ember duduk di dasar trap. Ini akan membiarkan udara keluar selama pemanasan sampai bagian bawah ember di-seal oleh kondensat yang naik. Valve akan akan tetap terbula selama kondensat mengalir dan udara yag terjebak keluar dari melalui lubang kecil pada bagian atas ember. Pada saat uap masuk ke dalam trap, uap mengisi ember menyebabkan ember mengambang sehingga naik dan menutup valve. Uap perlahan-lahan keluar dan lubang di atas ember dan terkondensasi kemudian menyebabkan ember tenggelam dan membuka kembali valve sehingga kondensat mengalir keluar trap. Termodynamic Steam Trap: Pada tipe ini, semburan dari kondensat panas cenderung mendesak piston kecil ke dalam bukaan saluran keluar pada saat temperatur kondensat mendekati 30 oF dari temperatur jenuhnya. Segera kondensat terkumpul di dalam system drain mendingin dengan cukup dibawah temperatur semburan (flash temperature). Trap membuka dan mengeluarkan air yang terakumulasi sampai temperatur dari kondensat sekali lagi mendekati temperatur jenuh dan menyembur, sehingga menutup trap dan terus berulangberulang secara siklus.
Air (Drain) Trap : Drain trap digunakan untuk mengeluarkan zat cair yang terkondensasi di dalam servis gas. Drain trap beroperasi dengan prinsip yang sama dengan float steam trap kecuali drain trap tidak memiliki elemen thermostatic. 2.8 Strainer Strainer digunakan dalam system perpipaan untuk melindungi peralatan yang sensitive terhadap kotoran dan partikel lainnya yang terbawa oleh fluida. Pada saat system start-up atau flushing, strainer dipasang pada posisi upstream pompa untuk melindunginya dari kotoran yang tertinggal di dalam pipa selama konstruksi. Strainer permanen biasanya juga dipasang di upstream control valve,
25 of 41
PIPING MATERIAL trap, dan peralatan instrumen untuk proteksi terhadap produk karat yang timbul dan terbawa dalam sistem perpipaan. Beberapa tipe strainer yang tersedia di pasaran antara lain : 1. 2. 3. 4.
Wye (Y)-strainer Tee (T)-strainer Cone strainer Basket strainer
Wye-strainer biasanya digunakan pada perpipaan dengan ukuran diameter kecil (small bore, 1-1/2” ke bawah) seperti pada trap, control valve dan instrumen. Basket strainer pada umumnya digunakan bilamana kapasitas aliran yang diperlukan tinggi.
Tee-strainer biasanya digunakan pada perpipaan dengan ukuran diameter besar (big bore, 2” ke atas) seperti pada pompa, compressor, dll. Cone strainer biasanya digunakan untuk keperluan temporer saja seperti pada aktivitas pembersihan perpipaan (flushing) dan pada saat start-up.
26 of 41
PIPING MATERIAL
2.9 Expansion Joint Expansion joint digunakan dalam sistem perpipaan untuk menyerap pemuaian akibat temperatur jika pemakain expansion loop tidak praktis dan tidak dikehendaki. Expansion joint tersedia dalam tipe slip, ball, metal bellows, rubber xpansion joint. Slip expansion joint : Memiliki sleeve (lengan) yang masuk ke dalam body. Kebocoran dikontrol oleh packing yang terletak antara sleeve dan body. Kebocoran relatif kecil dan mendekati nol pada beberapa pemakaian. Slip-expansion joint adalah cocok dipakai pada perpipaan dengan pergerakan aksial yang besar. Slipexpansion joint tidak bisa menahan pergerakan lateral dan putaran menyudut karena bisa menyebabkan kebocoran karena packing bisa mengalami distorsi. Maka pemasangan guide sangat diperlukan pada instalasi slip-expansion joint. Ball Expansion Joint : Terdiri dari socket dan bola dengan mekanisme sealing yang diletakkan diantaranya. Seal berasal dari material yang kaku dan dalam beberapa desain, selant lunak dapat diinjeksikan kedalam rongga antara bola dan socket. Ball Expansion joint mampu menyerap rotasi menyudut dan aksial, namun demikian tidak dapat mengakomodir pergerakan sepanjang sumbu longitudinal. Maka dari itu offset harus dipasang untuk menahan pergerakan aksial. Bellows Expansion Joint : Bellows joint mampu menyerap ekspansi dan konstraksi dengan alat yang namaya flexible bellows yang ditekan atau ditarik.
27 of 41
PIPING MATERIAL
BAB 3 CODE & STANDARD Apa Code dan Standard ? Code : Dokumen yang mengatur persyaratan-persyaratan minimal dari suatu desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan, inspeksi dalam system perpipaan. Standard : Dokumen yang mengandung peraturan desain dan konstruksi dan persyaratan individu dari komponen perpipaan seperti pipa, elbow, fitting, flange, valve, gasket dll. 3.1 Code dalam system perpipaan Dalam system perpipaan bertekanan kita kenal code ASME B31. Code ini terdiri dari beberapa serial antara lain : ASME B31.1, Power Piping Code ini menyangkut persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi dari system perpipaan pembangkit tenaga dan perangkat pendukungnya untuk stasiun pembangkit listrik, industri, plant pemanas, dll. ASME B31.3, Process Piping Code ini menyangkut persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi dari seluruh system perpipaan dalam pemrosesan dan handling dari zat kimia petroleum dan sejenisnya. Persyaratan ASME B31.3 berlaku pada semua fluida termasuk bahan baku, menengah dan bahan kimia akhir; produk petroleum, gas, uap, udara dan air; refrigran, dll. ASME B31.4, Liquid Transportation Systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum Gas, Anhydrous Ammonia, and Alcohols. Code ini menyangkut persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi dari system perpipaan untuk transportasi fluida cair seperti minyak mentah (crode oil), natural gasoline, natural gas liquids, liquefied petroleum gas, liquid alcohol, liquid anhydrous ammonia, dll. ASME B31.5, Refrigeration Piping
28 of 41
PIPING MATERIAL Code ini menyangkut persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi dari system perpipaan untuk refrigrant dan pendingin sekunder sampai temperatur –320oF. ASME B31.8, Gas Transmission and Distribution Piping System Code ini menentukan persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi dan efek keselamatan dari pengeoperasian dan perawatan system perpipaan transmisi dan distribusi gas, termasuk pipeline gas, stasiun kompresor gas, stasiun pengatur dan pengukur gas, dll. ASME B31.9, Building Services Piping Code ini diaplikasikan pada servis-servis bangunan seperti : 1. Air untuk pemanas dan pendingin 2. Air kondensasi 3. Uap dan kondensat yang lain 4. Vakum 5. Udara bertekanan dan gas yang tidak berbahaya dan tidak mudah terbakar ASME B31.11, Slurry Trnsportation Piping System Code ini menspesifikasi persyaratan-persyaratan minimal untuk desain, material, fabrikasi, instalasi, pengetesan dan inspeksi, pengoperasian dan perawatan dari perpipaan untuk transportasi fluida berlumpur (slurry) dan merial tidak berbahaya seperti oli, bijih meneral, konsentrat antara plant atau terminal pemrosesan sampai dengan plant atau terminal penerima. 3.2 Standard dalam system perpipaan Di dalam perpipaan terdapat banyak sekali standard sebagai referensi dalam desain komponen perpipaan antara lain : 1. ANSI (American National Standard Institute) 2. API (American Petroleum Institute) 3. ASTM (American Society for Testing and Material) 4. AWS (American Welding Society) 5. EJMA (Expansion Joint Manufactures Association) 6. MSS (Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fitting Industry) 7. NFPA (National Fire Protection Association) 8. Dll. Berikut adalah beberapa standard yang sering di dalam perpipaan :
29 of 41
PIPING MATERIAL
30 of 41
PIPING MATERIAL
LIST OF PIPING COMPONENT STANDARDS COMPONENT (1) Valves
STD. NO. ANSI B16.10 ANSI B16.34 API 526 API 527 API 594 API 595 API 598 API 599 API 600 API 602 API 603 API 607 API 609 API 6D MSS SP-67 MSS SP-70 MSS SP-71 MSS SP-72 MSS SP-88
(2) Flanges
ANSI B16.1 ANSI B16.5 ANSI B16.47 API 605 MSS SP-44
(3) Fittings
(4) Pipes
(5) Boltings
TITLE OF STANDARD Face to Face and End to End Dimensions of Ferrous Valves Steel Valves, Flanged and Butt welding End Flanged Safety Relief Valve Commercial Seat Tightness of Safety Relief Valve with Metal to Metal Seats Wafer Type Check Valve Cast Iron Gate Valves, Flanged Ends Valve Inspection and Test Steel Plug Valve, Flanged and Butt Welding Ends Steel Gate Valve, Flanged and Butt Welding Ends Compact Carbon Steel Gate Valves Class 150, Corrosion-Resistant Gate Valves Fire Test for Soft Seated Quarter-Turn Valves Butterfly Valves, Lug-Type and Wafer-Type Pipelines Valves, End Closures, Connector and Swivels Butterfly Valves Cast Iron Gate Valves, Flanged and Threaded Ends Cast Iron Swing Check Valves, Flanged and Threaded Ends Ball Valves with Flanged or Butt Welding Ends for General Service Diaphragm Valves Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fitting, Class 25, 125, 250, and 800 Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings Large Diameter Steel Flanges, NPS 26 Through NPS 60 Large Diameter Carbon Steel Flanges Steel Pipe Line Flanges
ANSI B16.9 ANSI B16.11 MSS SP-43 MSS SP-75
Factory-Made Wrought Steel Butt Welding Fittings Forged Steel Fittings, Socket Welding and Threaded
ANSI B36.10 ANSI B36.19
Welded and Seamless Wrought Steel Pipe
ANSI B18.2.1 ANSI B18.2.2
Square and Hex Bolts and Screw; Including Hex Cap Screws and Lag Screws Square and Hex Nuts
Wrought Stainless Steel Butt Welding Fittings High Test Wrought Welding Fittings
Stainless Pipe
31 of 41
PIPING MATERIAL (6) Gaskets
(7) Misc.
ANSI B16.20 ANSI B16.21
Ring-Joint Gaskets and Grooves for Steel Pipe Flanges
ANSI B1.1 ANSI B2.1 MSS SP-6
Unified Inch Screw Thread (UN and UNR Thread Form) Pipe Thread (Except Dry Seal) Std. Finishes for Contact Face of Pipe Flanges & Connections End Flanges of Valves & Fittings. Butt Welding Ends
ANSI B16.25 MSS SP-26 MSS SP-45 EJMA
Non Metallic Flat Gaskets for Pipe Flanges
Standard Marking System for Valves, Fittings, Flanges, and Union Bypass and Drain Connection Standard Standard of The Expansion Joint Manufactures Association, Inc.
32 of 41
PIPING MATERIAL BAB 4 MATERIAL PERPIPAAN Secara umum material perpipaan bisa dibagi dalam dua (2) kategori sbb : 1. Metal ; carbon steel, alloy steel, stainless steel, kuningan, dll. 2. Non metal : PVC, FRP, dll. Beberapa faktor yang perlu dijadikan bahan pertimbangan dalam pemilihan material antara lain sbb : 1. Temperatur dan tekanan 2. Servis fluida 3. Lingkungan operasi 4. Mechanical properties material
33 of 41
PIPING MATERIAL PIPING MATERIAL COMBINATION MATERIALS
PIPES ASTM A 53 GR A API 5L GR A API 5L GR B ASTM A 53 GR A ASTM A 53 GR B ASTM A 106 GR A ASTM A 106 GR B ASTM A 106 GR C ASTM A 333 GR 1 ASTM A 333 GR 6 ASTM A 335 P1 ASTM A 335 P12
FITTINGS ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPB ASTM A 234 WPC ASTM A 420 WPL6 ASTM A 420 WPL6 ASTM 234 WP1 ASTM A 234 WP12
FORGINGS ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 105 ASTM A 350 LF2 ASTM A 350 LF2 ASTM A 182 F1 ASTM A 182 F12
CASTINGS ASTM A 126 GR B ASTM A 216 WCA ASTM A 216 WCB ASTM A 216 WCA ASTM A 216 WCB ASTM A 216 WCA ASTM A 216 WCB ASTM A 216 WCC ASTM A 352 LCB ASTM A 352 LCB ASTM A 217 WC1 ASTM A 217 WC6
(1-1/4 Cr – ½ Mo) (2-1/4 Cr – 1 Mo) (5 Cr – ½ Mo) (9 Cr – 1 Mo) (2-1/4 Ni) (3-1/2 Ni) (9 Ni)
ASTM A 335 P11
ASTM A 234 WP11
ASTM A 182 F11
ASTM A 217 WC6
ASTM A 335 P22
ASTM A 234 WP22
ASTM A 182 F22
ASTM A 217 WC9
ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM
ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM
ASTM ASTM ASTM ASTM -
(18 Cr – 8 Ni) (18 Cr – 8 Ni)
ASTM A 312 TP304 ASTM A 312 TP304L ASTM A 312 TP316
ASTM A 403 WP304 ASTM A 403 WP304L
ASTM ASTM ASTM ASTM ASTM 1 ASTM ASTM
ASTM A 403 WP316
ASTM A 182 F316
ASTM A 312 TP316L ASTM A 312 TP321 ASTM A 312 TP347
ASTM A 403 WP316L
ASTM A 182 F316L
ASTM A 403 WP321 ASTM A 403 WP347
ASTM A 182 F321 ASTM A 182 F347
CARBON STEEL
(C – ½ Mo) (1 Cr – ½ Mo)
ALLOY STEEL
STAINLES S STEEL
(16Cr-12Ni2Mo) (16Cr-12Ni2Mo) (18Cr-10Ni-Ti) (18Cr-10Ni-Cb)
A A A A A
335 335 333 333 333
P5 P9 GR 7 GR 3 GR 8
A A A A A
234 234 420 420 420
WP5 WP9 WPL3 WPL3 WPL8
35 of 41
A A A A A
182 182 350 350 522
F5 F9 LF3 LF3 TYPE
A 182 F304 A 182 F304L
PLATES ASTM A36 ASTM A285 GR C ASTM A515 GR 60 ASTM A285 GR C ASTM A515 GR 60 ASTM A515 GR 55 ASTM A515 GR 60 ASTM A515 GR 70 ASTM A515 GR 55 ASTM A515 GR 60 ASTM A204 GR A ASTM A387-12 CL1 ASTM A387-11 CL1 ASTM A387-22 CL1 ASTM A387-5 CL1 ASTM A387-9 CL1 ASTM A203 GR B ASTM A203 GR E ASTM A353
TEMP. (oC) -29 TO 149 -29 TO 427 -29 TO 427 -29 TO 427 -29 TO 427 -29 TO 427 -29 TO 427 -29 TO 427 -45 TO 427 -45 TO 427 -29 TO 468 -29 TO 593
ASTM A 351 CF8 ASTM A 351 CF3
ASTM A240-304 ASTM A240-304L
-257 TO 538 -257 TO 538
ASTM A CF8M ASTM A CF3M ASTM A ASTM A
351
ASTM A240-316
-198 TO 538
351
ASTM A240-316L
-198 TO 538
351 CF8C 351 CF8C
ASTM A240-321 ASTM A240-347
-198 TO 538 -257 TO 538
A 217 C5 A 217 C12 352 LC2 352 LC3
-29 TO 593 -29 TO 593 -29 TO 593 -29 TO 593 -73 TO 593 -101 TO 593 -195 TO 593
PIPING MATERIAL
SERVICES INTERMEDIATE TEMP.
HIGH TEMPERATURE
LOW TEMPERATURE
BOLTING MATERIAL COMBINATION FOR PIPE FLANGES BOLTS NUTS MATERIAL STANDARD NO. MATERIAL STANDARD NO.
TEMP. (oC)
CARBON STEEL 1 Cr – 0.2 Mo
ASTM A307-B ASTM A193-B7
CARBON STEEL 0.4 C
ASTM A307-B ASTM A194-2H
-29 TO 177 -29 TO 427
1 Cr – 0.5 Mo - V AISI 316 TYPE AISI 321 TYPE AISI 347 TYPE
ASTM ASTM ASTM ASTM
0.45 C – 0.25 Mo AISI 316 TYPE AISI 321 TYPE AISI 347 TYPE
ASTM ASTM ASTM ASTM
428 538 538 538
1 Cr – 0.2 Mo AISI 304 TYPE
ASTM A320-L7 ASTM A320-B8
0.45 C – 0.25 Mo AISI 304 TYPE
ASTM A194-4 ASTM A194-8
A193-B16 A193-B8M A193-B8T A193-B8C
36 of 41
A194-4 A194-8M A194-8T A194-8C
TO TO TO TO
593 816 816 816
-101 TO –30 -254 TO –30
PIPING MATERIAL
Typical Application of Spring Hangers
Variable Spring Hanger 37 of 41
PIPING MATERIAL
Constant Spring
Expansion Joint (Bellows)
38 of 41
PIPING MATERIAL
Expansion Joints (Rubber and Ball)
39 of 41
PIPING MATERIAL
Expansion Joints (Sleeve)
40 of 41
PIPING MATERIAL
41 of 41
