PENDAHULUAN Pengertian sistem perpipaan Sistem perpipaan merupakan rangkaian yang terdiri dari pipa fitting, valve dan komponen penunjang lain yang dirakit sesuai kebutuhan sebagai sarana transportasi fluida dari satu tempat ke tempat lain. Dalam merancang bangung suatu sistem perpipaan untuk industri migas dibutuhkan rencana yang benar-benar baik dengan tujuan agar sistem perpipaan yang dibuat dapat berfungsi sesuai kebutuhan dan ekonomis Sehubungan dengan hal tersebut diperlukan pemilihan pipa, fitting, valve dan komponen penunjang yang memenuhi standar baik ukuran, jenis material dan kekuatan sehingga mampu melayani kondisi operasi yang ditentukan. Mengingat beragam standar, ukuran, jenis material dan kekuatan pipa, fitting dan valve yang ada di pasaran maka diperlukan pengetahuan agar dalam menentukan pipa fitting dan valve dapat tepat sehingga keamanan lebih terjamin untuk operasi jangka panjang. Parameter Utama Dalam Sistem Perpipaan Dalam pengaliran fluida melalui sistem perpipaan ada empat parameter yang harus diperhatikan : 1. Jenis fluida dan keadaan : Jenis fluida dapat berupa air, minyak, udara, gas dan lain-lain dengan keadaaan panas, dingin, bertekanan, korosif atau tidak korosif. Hal tersebut akan berkaitan dengan standar jenis material dan kekuatan. 2. Energi untuk pengaliran : Energi yang berhubungan langsung dengan energi untuk pengaliran adalah daya pompa, kompresor dan penggerak. Dalam hal ini berkaitan dengan standar ukuran (diameter) paling efektif dan ekonomis dengan mempertimbangkan pengembangan mendatang 1
3. Safety Safety berkaitan langsung dengan penataan sistem perpipaan pada suatu unit
proses,
harus
memenuhi
standar
sehingga
aman
bagi
operator/pekerja, aman untuk kondisi operasi, aman untuk pemeliharaan dan aman untuk pengembangan mendatang. 4. Investasi Investasi berhubungan dengan jumlah dana yang tersedia dan secara umum terbatas. Sehingga diusahakan dalam pemilihan jenis material, ukuran dan kekuatan tidak berlebihan serta konstruksi pemasangan yang sederhana tetapi memenuhi standar sehingga aman untuk operasi dan ekonomis Dengan demikian standar pada industri migas mengenai sistem perpipaan sangat penting, karena industri migas adalah industri yang padat modal, padat teknologi dan padat resiko.
2
I. PIPA Pipa merupakan benda tubular mempunyai diameter, ketebalan dan panjang yang berfungsi sebagai sarana transportasi fluida dari suatu tempat (peralatan) ke tempat (peralatan) lain. Fluida yang mengalir di dalam pipa karena ada pemberian energi kepadanya oleh pompa atau kompresor dan lain sebagainya. Pipa di buat dari bahan logam dan bukan logam dengan berbagai ukuran diameter, tebal dan panjangnya. Sistim perpipaan merupakan rangkaian yang terdiri dari pipa, fitting, flange, valve dan kelengkapan lainnya yang dirakit sesuai kebutuhan sebagai sarana transportasi fluida. Dasar pertimbangan dalam penggunaan sistim perpipaan di industri sub-sektor migas, antara lain: •
Frekwensi transportasi fluida berlangsung kontinyu.
•
Pengoperasian dan keamanan dapat dipercaya.
•
Dalam jangka waktu panjang lebih ekonomis.
Untuk merencanakan sistim perpipaan gas dibutuhkan pemikiran yang mantap dalam pemilihan standar-standar yang sesuai agar berfungsi secara benar dan waktu pemakaian yang panjang. Dalam modul ini dibahas bahan pipa dari logam baja.. I.1
Standar-standar Pipa Standar-standar pipa dibuat dengan maksud untuk penyeragaman
ukuran, jenis sambungan dan sebagainya agar pipa yang diproduksi berbagai pabrik dapat dirakit dengan tepat pada fitting, flange, valve dan kelengkapan lainnya yang juga diproduksi berbagai pabrik lainnya. Standar-standar pipa untuk menentukan: •
Demensi ukuran diameter dan panjang pipa.
•
Demensi ketebalan dinding pipa.
3
•
Bahan material pipa.
Pertimbangan utama dalam menentukan ukuran standar ketebalan dan bahan material adalah fungsi pemakaian pipa yang berkaitan erat dengan operasional (tekanan dan suhu). I.1.1
Standar Demensi Ukuran Pipa
1.
Ukuran Diameter Pipa Ukuran utama pipa biasa disebut dengan diameter (garis tengah), yaitu: •
Diameter bagian dalam (Inside Diameter, ID).
•
Diameter bagian luar (Outside Diameter, OD).
•
Diameter nominal (Nominal Pipe Size, NPS).
Menurut standar ANSI (American National Standards Institute)/ASME (American Society of Mechanical Enginerrs) ukuran diameter nominal pipa ditentukan untuk: •
Diameter nominal 1/8” - 12” tidak sama dengan diameter luar pipa ( NPS ≠ OD ).
•
Diameter nominal>12” sama dengan diameter luar pipa. (NPS = OD).
4
Gambar 1.1 Hubungan Diameter Nominal dan Diameter Luar Pipa Beberapa ketentuan penting untuk diketahui mengenai ukuran pipa, antara lain: •
Diameter luar pipa selalu tetap untuk segala ukuran dan kelas.
•
Ketebalan dinding pipa berubah-ubah dari masing-masing ukuran diameter nominal sesuai dengan schedule number nya.
Untuk lebih jelasnya diberikan contoh gambar perbandingan ukuran diameter nominal pipa 2” untuk beberapa schedule number.
Gambar 1.2 Perbandingan Ukuran pada Diameter Nominal Pipa 2” dengan Schedule Number 40, 60 dsan 160
2. Ukuran Panjang Pipa Ada berbagai macam ukuran panjang pipa dan pada umumnya mulai dari 6 m (20”) sampai 12 m (40”), yaitu: •
Uniform length
= 21 ft.
•
Normal length
= 12 ft.
•
One half random
= 8 - 16 ft.
•
Single random
= 16 - 22 ft
•
Double random
= ≈ 40 ft
5
• I.1.2
Cut length
= panjang sesuai dengan pemesanan.
Standar Ketebalan Dinding Pipa Ketebalan dinding pipa untuk masing-masing ukuran diameter nominal
adalah berubah-ubah sesuai dengan kelas dan kemampuan yang ditentukan untuk menahan tekanan dan suhu operasionalnya. Ada 2 (dua) standar ketebalan dinding pipa baja karbon menurut ANSI, yaitu:
1.
•
ANSI B 36.10 steel pipe wall thickness designation.
•
ANSI B 36.10 steel pipe schedule number.
ANSI B 36.10 Steel Pipe Wall Thickness Designation Standar ini membagi kelas ketebalan dinding pipa menjadi 3 (tiga) golongan, yaitu: •
Standard Weight (STD).
•
Extra Strong atau Extra Heavy (XS atau XH).
•
Double Extra Strong atau Double Extra Heavy (XXS atau XXH ).
Standard Weight (STD) Standard Weight, ketebalannya normal dan digunakan untuk melayani tekanan dan suhu operasi relatif rendah, sebagai berikut: •
Tekanan kerja aman maksimum 150 Psi.
•
Variasi suhu berpengaruh langsung pada variasi tekanan kerja aman, semakin tinggi suhu operasionalnya menjadikan tekanan kerja aman maksimum pipanya berkurang.
Extra Strong (XS/XH) Extra Strong, ketebalannya lebih tebal bila dibandingkan dengan Standard Weight (STD), diperuntukan melayani tekanan dan suhu operasi menengah sekitar 300 psi. Double Extra Strong (XXS/XXH)
6
Double Extra Strong, ketebalannya sangat tebal diperuntukan untuk melayani tekanan dan suhu operasi lebih tinggi diatas 600 Psi dengan berbagai variasi sesuai dengan variasi suhu fluidanya. 2.
ANSI B 36.10 Steel Pipe Schedule Number. Standar ini terdiri dari 10 (sepuluh) kelas utama, yaitu schedule: 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 dan 140 sehingga pemilihan ketebalan dinding pipanya disesuaikan dengan keperluan pelayanan berbagai tekanan dan suhunya. Schedule number 10 memiliki ketebalan dinding pipa paling tipis sedangkan untuk Schedule number 160 memiliki ketebalan dinding pipa paling tebal. Hubungan ANSI B 36.10 Designation Wall Thickness dan Schedule Number pipa baja, sebagai berikut: •
NPS 1/8” – 10” , ketebalan dinding pipa STD = Sch. 40
•
NPS ≤ 8” , ketebalan dinding pipa XS = Sch 80.
•
XXS/XXH bervariasi untuk berbagai NPS dan ketebalannya 2 (dua) kali XS/XH.
I.1.3
Standar Bahan Material Pipa Ada beberapa standar yang dibuat oleh beberapa pabrik dari berbagai
negara, dan yang paling banyak dijumpai di pasaran antara lain: ASTM (American Society for Testing Material), API (American Petroleum Institute), maupun ANSI (American National Standards Institute). 1.
Pipa Baja Karbon (Carbon Steel Pipes) Dipakai standar bahan ASTM, antara lain: •
ASTM A53 Memiliki ukuran NPS 1/8” – 26”, standar ketebalan dinding Standard Weight, Extra Strong, dan Double Extra Strong, schedule 10 – 160, grade A, B, dibuat tanpa sambungan dan di las, material baja karbon bisa dipakai untuk coiling, pembengkokan, pelayanan suhu operasi sedang. 7
•
ASTM A120 Memiliki ukuran NPS 1/8” – 16”, standar ketebalan dinding Standard Weight, Extra Strong, dan Double Extra Strong, dibuat tanpa sambungan dan di las, bisa dipakai untuk pelayanan air, gas dan udara, tidak sesuai untuk coil, pembengkokan dan suhu operasi yang tinggi.
•
ASTM A106 Memiliki ukuran NPS 1/8” – 26”, memiliki ketebalan schedule 10 – 160 , grade A, B, dan C, hanya dibuat bentuk tanpa sambungan, bisa dipakai untuk coiling, pembengkokan dan pelayanan suhu operasi tinggi.
•
API 5LX Memiliki ukuran NPS 2 3/8” – 48”, dengan grade X42 – X70, dibuat bentuk tanpa sambungan dan di las, bisa dipakai untuk pelayanan migas.
2.
Pipa Baja Karbon Tahan Karat (Stainless Steel Pipe) Pipa baja karbon tahan karat dipakai standar bahan ASTM/AISI , sebagai contoh: •
Pipa S.S dengan spesifikasi bahan ASTM A312 type 304 (AISI 304). Bahan material 18Cr-8Ni dapat digunakan sampai – 425 oF, dibuat bentuk tanpa sambungan, digunakan untuk fluida korosif dan temperatur tinggi
•
Pipa S.S dengan spesifikasi bahan ASTM A312 type 316 (AISI 316). Bahan material 16Cr-12Ni-2Mo dapat digunakan sampai – 325 oF, dibuat bentuk tanpa sambungan, digunakan untuk temperatur tinggi dan fluida sangat korosif
•
Pipa S.S dengan spesifikasi bahan ASTM A312 type 321 (AISI 321). Bahan material 18Cr- 10Ni-Ti, dapat digunakan sampai – 325 oF, dibuat bentuk tanpa sambungan, digunakan untuk temperatur
8
sangat tinggi dan fluida sangat korosif 3.
Pipa Besi Tuang (Cast Iron Pipe) Sebagai contoh dipakai ANSI A211
4.
Pipa Baja Karbon Lapisan Seng (Galvanised Pipes) Pipa baja karbon lapisan seng dipakai standar ASTM/BS, sebagai contoh: •
ASTM A120 galvanized
•
ASTM A53 galvanized
•
BS 1387 Tabel 1.1 ANSI and API Metallic Piping Standards
ANSI B 36.10 Welded and Seamless Wrought Steel Pipe •
ASTM A 53 : Welded and seamless steel pipe.
•
ASTM A 106: Seamless carbon steel pipe for temperature service.
•
ASTM A 120: Black and hot dipped zinc coated.
•
ASTM A 134: Electric fusion (arc) welded steel plate (sizes16 in and over). ASTM A 135: Electric resistance welded steel pipe.
• •
•
ASTM A 139: Electric fusion (arc) welded steel pipe (sizes 4 in and over). ASTM A 155: Electric fusion welded steel pipe for high pressure service. ASTM A 211: Spiral welded steel or iron pipe.
•
ASTM A 524: Seamless carbon steel pipe for process.
• •
ASTM A 672: Electric fusion welded steel pipe for high pressure service at moderate temperature. API 5L : Line pipe.
•
API 5LS
: Spiral weld line pipe.
•
API 5LX
: High test line pipe.
•
Steel Pipe for Low Temperature Service •
ASTM A 333: Seamless and welded steel pipe for low temperature
9
•
service. ASTM A 671: Electric fusion welded pipe for atmospheric and lower temperatures. Lanjutan Tabel 1.1 ANSI and API Metallic Piping Standards
Ferritic Alloy Piping and Tubing •
ASTM A 268: Seamless and welded ferritic stainless steel tubing.
•
ASTM A 335: Seamless ferritic alloy steel pipe for high temperature service.
•
ASTM A 369: Ferritic alloy steel forged and bored pipe for high temperature service.
•
ASTM A 405: Seamless ferritic alloy steel pipe specilly heat treated for high temperature service.
•
ASTM A 426: Centrifugally cast ferritic alloy steel pipe for high temperature service.
•
ASTM A 669: Seamless ferritic austenitic alloy steel tubes.
Cast Iron and Ductile Iron Pipe •
ANSI A21.52: Ductile iron pipe, centrifugally cast, in metal molds or sand lined molds for gas.
•
ASTM A 74 : Cast iron soil pipe and fitting.
•
ASTM A 142 : Cast iron culvert pipe.
•
ASTM A 716 : Ductile iron culvert pipe.
•
AWWA C101: Thickness design of cast iron pipe.
•
AWWA C106: Cast iron pipe centrifugally cast in metal molds for water or other liquids.
•
AWWA C108: Cast iron pipe centrifugally cast in sand lines molds for water or other liquids.
•
AWWA C112: 2 in and 2 ¼ in cast iron pipe, centrifugally cast for water or other liquids.
•
AWWA C115: Flanged cast iron and ductile iron pipe with threaded flanges.
•
AWWA C150: Thickness design of ductile iron pipe. 10
•
AWWA C151: Ductile iron pipe, centrifugally cast in metal molds or sand lined molds for water liquids.
Lanjutan Tabel 1.1 ANSI and API Metallic Piping Standards ANSI B36.19: Stainless Steel Pipe. Austenitic Stainless Steel Pipe and Tubing • • • • • • • •
ASTM A 269 : Seamless and welded austenitic stainless steel tubing for general service. ASTM A 270 : Seamless and welded austenitic stainless steel sanitary tubing. ASTM A 271 : Seamless austenitic stainless steel tubes for refinery service. ASTM A 312 : Seamless and welded austenitic stainless steel pipe. ASTM A 358 : Electric fusion welded austenitic chromium nickel alloy steel pipe for high temperature service. ASTM A 376 : Seamless austenitic steel pipe for high temperature central station service. ASTM A 409 : Welded large diameter light wall austenitic chromium nickel alloy steel pipe for corrosive or high temperature service. ASTM A 430 : Austenitic steel forged and bored pipe for high temperature service.
Nickel and Nickel Alloy Pipe and Tubing •
ASTM B 161 : Nickel seamless pipe and tube.
•
ASTM B 165 : Nickel copper alloy seamless pipe and tube.
•
ASTM B 167 : Nickel chromium iron alloy seamless pipe and tube.
•
ASTM B 407 : Nickel iron chromium alloy seamless pipe and tube.
•
ASTM B 423 : Nickel iron chromium molybdenum copper alloy seamless pipe and tube.
•
ASTM B 444 : Nickel chromium molybdenum columbium alloy Seamless pipe and tube.
•
ASTM B 445 : Nickel chromium iron columbium molybdenum tungsten alloy seamless pipe and tube.
11
•
ASTM B 513 : Supplementary requirements for nickel alloy seamless pipe and tube for nuclear applications.
•
ASTM B 524 : Welded nickel iron chromium alloy pipe.
•
ASTM B 517 : Welded nickel chromium iron alloy pipe.
Lanjutan Table 1.1 ANSI and API Metallic Piping Standards Aluminum and Aluminum Alloy Pipe and Tubing •
ASTM B 210 : Aluminum alloy drawn seamless tube.
•
ASTM B 221 : Aluminum alloy extruded bars, rods, wire shapes, and tubes. ASTM B 241 : Aluminum alloy seamless pipe and seamless extruded tube. ASTM B 313 : Aluminum alloy round welded tubes.
• • • • •
ASTM B 345 : Aluminum alloy seamless extruded tube and seamless pipe for gas and oil transmission and distribution piping systems. ASTM B 483 : Aluminum alloy drawn tubes for general purpose applications. ASTM B 547 : Aluminum alloy formed and arc welded round tube
Copper and Copper Alloy Pipe and Tubing •
ASTM B 42 : Seamless copper pipe, standard sizes, hard drawn.
•
ASTM B 43 : Seamless red brass pipe, standard sizes, annealed.
•
ASTM B 68 : Seamless copper tube, bright annealed.
•
ASTM B 75 : Seamless copper tube, annealed or drawn.
•
ASTM B 88 : Seamless copper water tube.
Aluminum and Aluminum Alloy Pipe and Tubing •
ASTM B 210 : Aluminum alloy drawn seamless tube.
•
ASTM B 221 : Aluminum alloy extruded bars, rods, wire shapes,and tubes.
•
ASTM B 241 : Aluminum alloy seamless pipe and seamless extruded tube.
12
•
ASTM B 313 : Aluminum alloy round welded tubes.
•
ASTM B 345 : Aluminum alloy seamless extruded tube and seamless pipe for gas and oil transmission and distribution piping systems.
•
ASTM B 483 : Aluminum alloy drawn tubes for general purpose applications.
•
ASTM B 547 : Aluminum alloy formed and arc welded round tube Lanjutan Tabel 1.1 ANSI and API Metallic Piping Standards
Copper and Copper Alloy Pipe and Tubing
I.2
•
ASTM B 42 : Seamless copper pipe, standard sizes, hard drawn.
•
ASTM B 43 : Seamless red brass pipe, standard sizes, annealed.
•
ASTM B 68 : Seamless copper tube, bright annealed.
•
ASTM B 75 : Seamless copper tube, annealed or drawn.
•
ASTM B 88 : Seamless copper water tube.
Proses Pembuatan Pipa Ada
beberapa
macam
proses
pembuatan
pipa
sesuai
fungsi
kegunaannya: •
Seamless (SMLS)
: pipa tanpa kampuh sambungan las.
•
Butt Welded (BW)
: pipa dengan sambungan las tumpul.
•
Lap Welded (LW)
: pipa dengan sambungan las tumpang.
•
Electric Fusion Welded (EFW): pipa dengan sambungan pelelehan las listrik. Electric Resistance Welded (ERW): pipa dengan sambungan las tahanan listrik, tidak menambah elektroda
• • 1.3
Spiral Welded (SW)
: pipa dengan sambungan las spiral/ulir.
Bentuk Ujung Pipa Beberapa bentuk ujung pipa yang diproduksi pabrikan, yaitu: •
Plain End (PE)
: bentuk ujung permukan pipa rata. 13
1.4
•
Bevel End (BE)
•
Threaded End (SCRW) : bentuk ujung permukaan pipa berulir.
: bentuk ujung permukaan pipa tirus.
Kondisi Permukaan Pipa Beberapa kondisi permukaan pipa yang diproduksi oabrikan, yaitu:
1.5
•
Oiled
: permukaan pipa bagian luar dilapisi minyak (mill spray oil).
•
Dry
: permukaan pipa bebas dari gemuk / tidak dilapisi dengan minyak.
•
Bare
: tidak ada persiapan permukaan, grease dan cutting oil tidak dihilangkan dan tidak dilapisi mill spray oil.
•
Internal coating
: permukaan bagian dalam pipa dilapisi Sebagai proteksi terhadap erosi atau pengaruh korosi.
•
External coating
: permukaan bagian luar pipa dilapisi sebagai proteksi terhadap erosi selama transportasi.
Identifikasi Pipa
Carbon Steel Pipe Smls Pipe Ø 4” Sch. 40 Grd B ASTM A 53 BE. •
Smls
: pipa tanpa kampuh sambungan las.
•
Pipe
: produk pipa.
•
Ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
Sch 40
: ketebalan pipa baja, ANSI B.36.10 schedule.
•
Grd B
: Sifat mekanik bahan pipa baja karbon.
•
ASTM A
: standar bahan pipa dengan unsur dasar besi.
•
A 53
•
BE
: pipa baja karbon tanpa paduan yang dominan. : bentuk ujung permukaan pipa tirus.
Low and Intermediate Alloy Steel Pipe •
Smls Pipe Ø 2” Sch. 40 Grd P1 ASTM A 335 PE. Smls : pipa tanpa kampuh sambungan las. 14
•
Pipe
: produk pipa.
•
Ø 2”
: diameter nominal pipa 2 inchi.
•
Sch 40
•
Grd P1
: ketebalan pipa baja paduan, ANSI B 36.10 schedule number. : sifat mekanik bahan pipa baja paduan.
•
ASTM A
: standar bahan pipa dengan unsur dasar besi.
•
A 335
: pipa baja karbon paduan molybdenum.
•
PE
: bentuk ujung permukaan pipa rata.
Stainless Steel Pipe Smls Pipe Ø 3” Sch. 40S Grd TP 304 ASTM A 312 BE. : pipa tanpa kampuh sambungan las.
•
Smls
•
Pipe
: produk pipa.
•
Ø 3”
: diameter nominal 3 inchi.
•
Sch 40S
: ketebalan pipa baja, ANSI B.36.19 schedule.
•
Grd TP 304
: Sifat mekanik bahan pipa baja tahan karat.
•
ASTM A
: standar bahan pipa dengan unsur dasar besi.
•
A 312
: pipa baja tahan karat 18% Cr- 8% Ni.
•
BE
: bentuk ujung permukaan pipa tirus.
Copper and Copper Alloy Pipe Smls Tube Ø 1” BWG 12 Grd 70 ASTM B 111 PE. : tube tanpa kampuh sambungan las.
•
Smls
•
Tube
: produk tubing.
•
Ø 1”
: diameter nominal tube 1 inchi.
•
BWG 12
•
Grd 70
: ketebalan tubing paduan, Birmingham Wire gage. : sifat mekanik bahan tubing paduan.
•
ASTM B
: standar bahan tubing dengan unsur dasar bukan besi.
•
B 111
: tubing tembaga paduan (70%Cu-30% Ni).
15
• 1.6
PE
: bentuk ujung permukaan pipa rata.
Perhitungan Ketebalan Pipa
Schedule Number =
1.000 x P S
Keterangan: •
P
: tekanan fluida , psig
•
S
: tegangan material yang diijinkan, psi
Contoh: Dapatkan ketebalan dinding pipa spesifikasi Smls pipe
φ 3 / 4" ASTM
A106 Grd. B BE, memiliki tegangan material yang diijinkan sebesar 17.300 psi (dilihat pada tabel allowable stresses in tension for metals) pada kondisi operasi 680 psig dan suhu 600 oF Penyelesaian: 1.000 x 680 SCH . NO = 17.300 = 39 ≈ 40
Dipilih ketebalan dinding pipa dengan Schedule Number 40. dan dimensi pipanya: •
NPS = ¾”
•
ID = 0,824”
•
OD = 1,050”
•
t = 0,113 “
16
Tabel 1.2 Data Komersial Pipa Baja Karbon
17
Lanjutan Tabel 1.2 Data Komersial Pipa Baja Karbon
18
Lanjutan Tabel 1.2 Data Komersial Pipa Baja Karbon
19
Lanjutan Tabel 1.2 Data Komersial Pipa Baja Karbon
20
Lanjutan Tabel 1.2 Data Komersial Pipa Baja Karbon
21
II. FITTING Fitting digunakan untuk menghubungkan pipa dengan pipa baik hubungan itu: lurus, berbelok, bercabang, perubahan diameter maupun untuk menutup aliran fluida dan lain sebagainya sesuai dengan tipe, ukuran, dan masing-masing penggunaannya. Jenis sambungan fitting ke pipa sesuai dengan bahan material dan penggunaannya, antara lain: •
Bahan baja karbon : butt welded, flanged dan threaded
•
Bahan besi tuang: bell and spigot dengan berbagai jenis sambungan antara lain, mechanical joint, molox ball joint, dan usiflex joint.
•
Untuk tekanan rendah digunakan juga sambungan soldered dan hal ini jarang sekali.
Ketebalan dinding pipa dan fitting belum tentu sama, untuk pipa dengan schedule berlainan tersedia, sedangkan pada fitting biasanya sesuai dengan spesifikasinya, antara lain: Standard Weight (STD WT), Extra Strong (XS), Schedule (SCH.NO) 160 dan Double Extra Strong (XXS).
22
Sebagai contoh, diameter nominal pipa 14” dengan SCH. 10 memiliki ketebalan dindingnya 0,250” sedangkan STD WT untuk fitting pada diameter nominal yang sama memiliki ketebalan dindingnya 0,375”. Tinjauan untuk ukuran diameter nominal fitting dibawah 2” : •
Butt welding fitting jarang digunakan
•
Untuk tekanan rendah, servis tidak kritis dipakai jenis screwed fitting
•
Untuk tekanan tinggi dan sistem proses dipakai jenis socked welding fitting, harganya lebih mahal dari pada screwed fitting
Pembuatan fitting oleh pabrikan ada yang bentuknya tanpa sambungan las (Seamless) dan prosesnya dituang (Casting).
Gambar 2.1 Jenis Sambungan Fitting ke Pipa
23
Gambar 2.2 Jenis Fitting 2.1
Jenis Fitting Carbon Steel Fitting terdiri dari berbagai macam bentuk dan jenisnya sesuai dengan
tujuan penggunaannya (butt weld, threaded, socked dan flanged). Berbagai jenis fitting dan penggunaannya, sebagai berikut: 1.
Elbows Elbows digunakan untuk menghubungkan pipa dengan tujuan sebagai perubah arah aliran fluida bersudut 90 o dan 45o, adapun jenisnya: •
Long radius elbows dengan sudut 90 o, jarak antara center to face = 1,5 dari NPS.
•
Short radius elbows dengan sudut 90 o, jarak antara center to face = NPS.
•
Long radius reducing elbows dengan sudut 90 o, jarak antara center to face = 1,5 dari NPS.
2.
Return Bends 180o Return bends digunakan untuk menghubungkan pipa dengan tujuan sebagai perubah arah aliran fluida 180 o, adapun jenisnya: •
Long radius 180o return bends, jarak center to center = 3 dari NPS.
•
Short radius 80o return bends, jarak center to center= 2 dari NPS. 24
3.
Tees Tees banyak digunakan untuk aliran fluida bercabang pada persimpangan pipa, diantara aliran utama berada pada satu garis lurus dan yang ketiga tegak lurus terhadap yang pertama, adapun jenisnya: •
Strainght tees, diameter nominal cabangnya sama dengan diameter nominal aliran utamanya.
•
Reducing tees, diameter nominal cabangnya lebih kecil dari diameter nominal aliran utamanya.
4.
Cross Cross
digunakan
untuk
sambungan
simpang
empat
pada
pipa,
diantaranya aliran utama berada pada satu garis lurus dan yang ketiga, keempat tegak lurus terhadap yang pertama, adapun jenisnya: •
Straight crosses, diameter nominal cabangnya sama dengan diameter nominal utamanya.
•
Reducing crosses, diameter cabangnya lebih kecil dari diameter nominal aliran utamanya.
5.
Reducer Reducer digunakan untuk penghubung antara pipa ke pipa yang satu dengan pipa yang lain berbeda diameter nominalnya setingkat atau lebih, adapun jenisnya: •
Concentric reducer, memiliki ceter line yang sama dari diameter nominal besar dan diameter nominal kecil, dipakai pada posisi tegak.
•
Excentric reducer, center line tidak terletak simetris dari diameter nominal besar dan diameter nominal kecil, dipakai bila bottom of pipe dikehendaki level yang sama.
6.
Caps Caps
digunakan
untuk
aliran
fluida
yang
kedepan
tidak
ada
pengembangan jalur pipanya. 7.
Lateral Lateral digunakan untuk percabangan pipa 45 o.
8.
Screwed Coupling 25
Screwed coupling digunakan untuk connector antara dua panjang pipa ulir, peletakan hubungan instrument, drain, vent atau line cabang. 9.
Screwed Union Screwed union digunakan untuk make up joint, memudahkan melepas hubungan dan juga untuk memudahkan threaded pipe run, konstruksinya terdiri satu union ring dan dua buah sleeves. Sleeves dipasang pada pipa dan union ring diputar untuk mengencangkan atau melepas sambungan.
2.2
Kelas Kelas Fitting Yang terutama sekali dalam penentuan dimensi fitting adalah kelas-kelas
dari setiap jenis fitting yang disesuaikan dengan fungsi fitting didalam pemakaian, yang berhubungan dengan besar tekanan dan temperatur operasi fluida. Ketentuan-ketentuan dari kelas fitting umumnya ditentukan menurut: •
Tebal dan schedulenya.
•
Jenis bahan materialnya.
•
Sistem
pembuatannya
dengan
penomoran/penggolongan/series
menurut standard API dan ASA. Penggolongan standard API, sebagai berikut: •
Standard Weight (STD WT) yaitu fitting dengan ukuran atau dimensi yang normal (tertentu) dan digunakan dalam pelayanan tekanan dan temperatur operasi relatif rendah.
•
Extra Strong (XS) yaitu fitting dengan ukuran berbanding lebih tebal dibandingkan dengan fitting Standard Weight dan digunakan melayani tekanan dan temperatur menengah.
•
Double Extra Strong (XXS) yaitu fitting dengan ukuran berbanding lebih tebal ganda (dua kali dari Extra Strong) dan digunakan untuk melayani tekanan dan temperatur tinggi. 26
2.2.1 Welding Cast Steel Fitting Welding fitting dibuat dengan cara dituang (casting) dengan ketebalan dindingnya STD WT, XS, XXS dan Sch. 160, adapun jenisnya: •
Long radius elbows 90o dan 45o, distandardkan dengan STD WT, XS, XXS dan Sch 160.
•
Short radius elbows 90o, distandardkan dengan STD WT dan XS.
•
Long radius reducing elbows 90 o, distandardkan dengan STD WT dan XS.
•
Straight tees, distandardkan dengan STD WT, XS, XXS dab Sch 160.
•
Concedntric reducing dan excentric reducing, distandardkan dengan STD WT, XS, XXS dan Sch. 160.
Catatan: •
ASA series 150 Psi = STD WT, API = ASA, Sch pipe 40.
•
ASA series 300 Psi = XS, API = ASA, Sch pipe 80.
•
ASA series 600 Psi = XXS, API = ASA, Sch pipe 160.
2.2.2 Forged Steel Socked Fitting Forged steel socked fitting dibuat dari bahan baja karbon yang ditempa, dibagi dalam kelas-kelas: kelas 200 Psi, kelas 3000 Psi, kelas 4000 Psi dan kelas 6000 Psi. Untuk elbows 90° dan 45°, Tees, Cross, Y bends, Coupling, Redsucer dan Caps distandardkan dengan kelas 2000 Psi, 3000 Psi, 4000 Psi dan 6000 Psi. Catatan: •
Kelas 2000 Psi = Sch pipe 40 = STD WT
•
Kelas 3000 Psi = Sch pipe 80 = XS.
•
Kelas 4000 Psi = Sch pipe 160.
•
Kelas 6000 Psi = XXS.
27
2.2.3 Forged Steel Screwed Fitting Forged steel screwed fitting dibuat dari bahan baja karbon tempa, dibagi dalam beberapa kelas yaitu: kelas 2000 Psi, kelas 3000 Psi dan kelas 6000 Psi. •
Elbows 90° dan 45°, Tees, Cross, distandardkan dengan kelas 2000 Psi, 3000 Psi dan 6000 Psi.
•
Y bend distandardkan dengan kelas 2000 Psi dan 6000 Psi.
•
Coupling, Reducer, Plug, distandardkan dengan kelas 3000 Psi dan 6000 Psi.
•
Caps distandardkan dengan kelas 3000 Psi.
•
Bushing distandardkan dengan kelas 6000 Psi.
Catatan: •
Kelas 2000 Psi = Sch pipe 40 tipe ulir.
•
Kelas 3000 Psi = Sch pipe 80 tipe ulir.
•
Kelas 6000 Psi = XXS pipa tipe ulir.
2.2.4 Identifikasi Fitting A Carbon Steel Fitting Smls LR. Elbow 90o ø 4”ASTM A 234 Gr WPB Std.Wt BE •
Smls
: fitting tanpa kampuh sambungan las
•
LR. Elbow 90o
: 90 degree long radius elbow.
•
ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
ASTM
•
A 234
•
Gr WPB
•
Std.Wt
•
BE
A
: standar bahan fitting dengan unsur dasar besi. : spesifikasi material, bahan material baja karbon dan bentuk produk fitting. : kekuatan material. : ketebalan dinding fitting menurut ANSI B.36.10 nominal wall thickness designation (Standard Weight). : bentuk ujung permukaan pipa tirus. 28
A Alloy Steel Fitting: Smls LR. Elbow 90o ø 4” ASTM A 234 Gr WP1 Std.Wt BE •
Smls
: fitting tanpa kampuh sambungan las
•
LR. Elbow 90o
: 90 degree long radius elbow.
•
ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
ASTM A
•
234
• •
Gr WP1 Std.Wt
•
BE
: standar bahan fitting dengan unsur dasar besi. : spesifikasi material, bahan material baja karbon paduan (carbon molybdenum) dan bentuk produk fitting. : kekuatan material. : ketebalan dinding fitting menurut ANSI B.36.10 nominal wall thickness designation (Standard Weight). : bentuk ujung permukaan pipa tirus.
A Stainless Steel Fitting: Smls LR. Elbow 90o ø 4” ASTM A 403 Gr WP304 Std.Wt BE •
Smls
: fitting tanpa kampuh sambungan las
•
LR. Elbow 90o
: 90 degree long radius elbow.
•
ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
ASTM A
•
403
• •
Gr WP304 Std.Wt
: standar bahan fitting dengan unsur dasar besi. : spesifikasi material, bahan material baja karbon tahan karat (18-8 Cr Ni) dan bentuk produk fitting. : kekuatan material. : ketebalan dinding fitting menurut ANSI B.36.10 nominal wall thickness designation (Standard Weight).
•
BE
: bentuk ujung permukaan pipa tirus.
A Forged Steel Fitting: SW LR. Elbow 90o ø 4” FS ASTM A 105 Gr II 3000 WOG •
SW
: tipe sambungan socked weld
29
•
LR. Elbow 90o
: 90 degree long radius elbow.
•
ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
FS
: proses bahan material baja karbon di tempa.
•
ASTM A
•
105
• •
Gr II 3000
•
WOG
: standar bahan fitting dengan unsur dasar besi. : spesifikasi material, bahan material baja karbon tempa dan bentuk produk fitting. : kekuatan material. : kelas tekanan ANSI, tekanan kerja maksimum yang diijinkan (MAWP) = 3000 psi pada temperature 100oF : servis untuk air, minyak dan gas.
A Forged Steel Fitting: SCRW LR. Elbow 90o ø 4” FS ASTM A 105 Gr II 3000 WOG •
SCRW
: tipe sambungan ulir
•
LR. Elbow 90o
: 90 degree long radius elbow.
•
ø 4”
: diameter nominal 4 inchi.
•
FS
: proses bahan material baja karbon di tempa.
•
ASTM A
•
105
: standar bahan fitting dengan unsur dasar besi. : spesifikasi material, bahan material baja karbon tempa dan bentuk produk fitting.
•
Gr II
: kekuatan material.
•
3000
: kelas tekanan ANSI, tekanan kerja maksimum yang diijinkan (MAWP) = 3000 psi pada temperature 100oF
30
•
WOG
: servis untuk air, minyak dan gas.
2.2.5 Standard Material Fitting Pada uraian didepan telah disinggung beberapa jenis bahan bahan pembuat fitting, baik jenis logam maupun bukan logam. Berikut macam macam bahan material standard fitting dengan spesifikasinya.
Tabel 2.1 Fitting Fitting Baja Karbon Tuang Tipe Sambungan Las Tumpul , Dimensi dalam Inches
31
Tabel 2.2 Fitting Fitting Baja Karbon Tempa Tipe Sambungan Socket Kelas Tekanan 2000, 3000, 4000, dan 6000 Pounds WOG
32
Tabel 2.3 Dimensi Fitting Fitting Baja Karbon Tempa Tipe Sambungan Socket dalam Unit Satuan Inchi
33
Tabel 2.4 Fitting Fitting Baja Karbon Tempa Tipe Sambungan Ulir Kelas Tekanan 2000, 3000, dan 6000 Pounds WOG
34
Tabel 2.5 Dimensi Fitting Fitting Baja Karbon Tempa Tipe Sambungan Ulir dalam Unit Satuan Inchi
35
Tabel 2.6 Spesifikasi Fitting and Flange
36
III. FLANGE Flange banyak jenisnya dan tergantung pada dimensi ukuran, fungsi dan tipenya serta dipakai sebagi penguhubung/penyambung atau perangkat pipa atau penyambung antara pipa dengan peralatan dengan diperlukan pipe fitting. Kedua ujung pipa yang sudah dipasang flange dan antara flange diisikan gasket yang berfungsi sebagai perapat kemudian diikat dengan mur-baut yang pelaksanaannya secara silang menyilang guna menghindari kebocoran. Keuntungan pemakaian flange sebagai penyambung pipa, antara lain mudah dibongkar pasang secara periodik untuk perbaikan/pemeliharaan dengan cukup
melepas
mur-bautnya
sehingga
mengurangi
biaya
pemotongan/
penyambungan las. Flange banyak persamaannya dengan pipa mempunyai standard dan metode penggunaannya. 3.1
Jenis Flanges 37
Ada beberapa macam flanges yang dapat dihubungkan dengan berbagai cara penyambungannya, antara lain: •
Screwed flange, sesuai dengan namanya flange ini dibuat berulir dan disambungkan dengan pipa yang berulir. Flange dibuat kedap dengan pipa yaitu dengan diberi seal dengan fillet welding pada bagian belakang flange yang ke pipa, agar tidak bocor melalui uliran. Antara permukaan flange diberi gasket untuk mencegah kebocoran fluidanya.
•
Welding neck flange, sesuai dengan namanya flange ini dibuat dengan ujung tirus dan dilubangi sesuai dengan diameter bagian dalam pipanya. Tipe sambungan las yang digunakan adalah butt welding. Flanges ini sangat sesuai untuk digunakan pada temperature, tegangan geser, kejutan tinggi dan tegangan yang menimbulkan getaran. Jenis flanges ini ada dua macam: biasa (regular) dan panjang (long). Reguler welding neck flange digunakan untuk pipe fitting-pipe fitting dengan penyambungan secara las tumpul (butt welding). Long welding neck flange dipakai terutama untuk vessel dan nosel peralatan dan jarang digunakan pada pipa.
•
Slip on flange, jenis flange ini dibuat bagian diameter bagian dalamnya sama dengan ukuran diameter luar pipanya dan bila dipasangkan pada pipa maka harus dilas pada bagian depan dan belakang dengan metode: Type-1, standard prosedur untuk pengelasan sambungan flange ASA 150 dan 300 lbs. Ujung pipa masuk kedalam flange hampir pada permukaannya (face) dan dilas pada bagian depan dan belakangnya. Type-2, standard prosedur untuk sambungan pengelasan ASA 400 lbs atau tekanan yang lebih tinggi dari forged carbon steel flanges dan untuk pipa-pipa alloy steel untuk segala ukuran. Alloy flanges dan flange rating digunakan pipa masuk rata dengan flange face kemudian dilas pada bagian depan dan belakangnya ke pipa. Bentuk lasan bagian dalam harus dibuat halus/bagus dengan tujuan untuk menghindari korosi yang terjadi pada daerah lasan. Slip on flange tidak
38
tahan terhadap benturan maupun getaran, sedangkan sistem penyam bungan dilakukan dedngn pengelasan sudut . •
Lap joint flange, flanges dengan sambungan tumpang tindih dibuat dari bahan baja karbon tempa untuk flange dan baja tahan karat untuk stub end, sehingga jika dihubungkan dengan pipa tentu saja bahan pipanya harus sama dengan bahan pembuat stub end. Sistem penyambungan dilakukan dengan sambungan las tumpul (butt welding).
•
Socked weld flange, jenis flange ini permukaan bagian dalam berfungsi untuk menerima ujung pipa dan mengikatnya dengan single weld flange ini umumnya untuk pipa pipa berukuran kecil dengan tekanan rendah.
•
Blind flange, jenis flange ini digunakan untuk menutup ujung pipa dan kedepan ada kemungkinan pengembangan jaringan pipa. Tabel 3.1 Proses Flensa Baja Karbon Tempa-Sambungan Flensa di Las
39
3.2
Tipe Muka Flange Bentuk muka dari flange, dibuat dalam berbagai macam dan dalam
berbagai variasi seperti mempunyai lidah dan alur (tongue and groove). Juga dengan variasi jantan dan betina (male and female). Adapun macam-macam bentuk muka dari flanges: •
Raised Faced (RF)
: pinggiran atau muka yang ditinggikan untuk kelas tekanan 150 lbs dan 300 lbs permukaannya menonjol 1/16” dan untuk kelas tekanan 400 lbs dan lebih tinggi permukaannya menonjol 1/4“
•
Flat Face (FF)
: pinggiran atau muka yang rata/datar.
•
Ring Type Joint (RTJ)
: sambungan tipe ring/gelang.
•
Lapped Joint (LP)
: sambungan berimpit.
•
Tongue and Groove (T & G) : pinggiran suai berlidah dan beralur.
•
Male and Female ( M & F)
: pinggiran suai hubungan jantan dan
40
betina . 3.3
Pemilihan Flange Ada tujuh kelas tekanan dari flange, yaitu: kelas 150 lbs, 300 lbs, 400 lbs,
600 lbs, 900 lbs, 1500 lbs dan 2500 lbs, dan masing-masing kelas tekanan mempunyai ukuran spesifik dan harus diperhitungkan dalam pemakaiannya dengan pipe fitting yang lain dan valves.
Tabel 3.2 Tekanan Kerja yang Diijinkan untuk Flensa Baja Karbon Tempa dan Flensa Baja Karbon Paduan (Chromium-Molybdenum)
41
Tabel 3.3 Dimensi Flensa Flensa baja Karbon Tempa dalam Unit Satuan Inchi
42
Lanjutan Tabel 3.3 Dimensi Flensa Flensa baja Karbon Tempa dalam Unit Satuan Inchi
43
Tabel 3.4 Dimensi Ring-Ring dan Permukaan Sambungan Ring dalam Unit Satuan Inchi
44
3.4
Identifikasi Flange
A Carbon Steel Flange: RF FS WN FLG ø 4” ASTM A 105 Gr II 150 LBS •
RF
: tipe permukaan flange menonjol.
•
FS
: proses bahan material baja karbon ditempa.
•
WN
: jenis proses flange leher las.
•
FLG
: produk flange.
•
ø 4”
: diameter nominal pipa, 4 inchi.
•
ASTM A
: standar bahan flange dengan unsur dasar besi.
•
105
: spesifikasi material, bahan material baja karbon tempa dan bentuk produk flange.
•
Gr II
: kekuatan material.
•
150 lbs
: kelas tekanan ANSI, tekanan kerja 45
maksimum yang diijinkan (MAWP) = 150 lbs pada temperatur 500oF. A Alloy Steel Flange: RF FS WN FLG ø 4” ASTM A 182 Gr F1 300 LBS •
RF
: tipe permukaan flange menonjol.
•
FS
: proses bahan material baja karbon paduan ditempa.
•
WN
: jenis proses flange leher las.
•
FLG
: produk flange.
•
ø 4”
: diameter nominal pipa, 4 inchi.
•
ASTM A
: standar bahan flange dengan unsur dasar besi.
•
182
: spesifikasi material, bahan material baja karbon paduan Molydenum dan bentuk produk flange.
•
Gr F1
: kekuatan material.
•
300 lbs
: kelas tekanan ANSI, tekanan kerja maksimum yang diijinkan (MAWP) = 300 lbs pada temperatur 950oF.
A Stainless Steel Flange: RF FS WN FLG ø 4” ASTM A 182 Gr F 304 300 LBS •
RF
: tipe permukaan flange menonjol.
•
FS
: proses bahan material baja karbon tahan karat ditempa.
•
WN
: jenis proses flange leher las.
•
FLG
: produk flange.
•
ø 4”
: diameter nominal pipa, 4 inchi.
•
ASTM A
: standar bahan flange dengan unsur dasar besi.
•
182
: spesifikasi material, bahan material baja karbon tahan karat 18-8 Cr Ni dan bentuk produk flange.
•
Gr F 304
: kekuatan material.
46
•
300 lbs
: kelas tekanan ANSI, tekanan kerja maksimum yang diijinkan (MAWP) = 300 lbs pada temperatur 975oF.
47
IV GASKET Fungsi gasket antara lain untuk perapat antara sambungan flange sehingga tidak terjadi kebocoran fluida. Ditinjau dari bahannya, gasket ada dua macam yaitu: gasket logam menurut standard ANSI B 16-10 dan gasket bukan logam menurut standard B 16-21. Pemakaian dari jenis bahan gasket tergantung dari temperatur dan jenis fluida yang mengalir dalam pipanya. Tabel 4.1 Bahan Material Gasket yang Direkomendasikan Servis
Bahan Material
Steam: -
Exhaust
Composition asbestos
-
Saturated
Composition asbestos, Corrugated copper
-
Superheated
Soft iron, Soft steel, Monel
-
Boiler
Composition asbestos, Corrugated monel, Copper
-
Hydraulic
Fiber
-
Cold Water
Black rubber
-
Hot Water
Red Rubber
Water:
Gas and Air
Composition asbestos
Acids:
Chromium Molydenum Steel
Amonia: -
Hot
Metallic asbestos
-
Cold
Lead sheet
-
Heavy Oil
Composition asbestos
-
Light Gasoline
Graphited asbestos
-
Benzol
Compostion asbestos
Oil:
Tabel 4.2 Tipe Gasket
48
V. BOLT AND NUT 49
Fungsi dari bolt and nut adalah untuk mengikat/mengencangkan sambungan hubungan antara flange dengan flange. Bolt and nut terdiri dari berbagai ukuran dan jumlah banyaknya yang diperlukan untuk pemasangan flange-flange, dimana ukuran diameter nominalnya ditentukan dengan standard flange yang digunakan. Pemakaian bolt and nut tergantung dari temperatur operasionalnya. 5.1
Macam Macam Bolt and Nut Ada
dua
macam
Bolt
and
Nut
yang
umum
digunakan
untuk
mengikat/mengencangkan sambungan hubungan antara flange pada jalur perpipaan, yaitu: machine bolt dan stud bolt yang masing-masing memiliki servis berbeda. •
Machine bolt and nut, adalah suatu baut pengikat yang mempunyai bentuk pada salah satu ujungnya berulir untuk dipasangkan dengan mur berulir dan ujung lainnya kepala baut , digunakan untuk pemakaian yang umum temperatur sampai 450 o F. Spesifikasi material machine bolt ASTM A 307 Gr. B terbuat dari bahan baja karbon yang memiliki kekuatan tariknya 55.000 psi untuk servis umum dan temperatur sampai 450 o F, Nut yang digunakan dengan spesifikasi yang sama ASTM A 307 Gr B terbuat dari bahan baja karbon.
•
Stud bolt and nut, adalah suatu baut pengikat pada bagian kedua ujungnya berulir tanpa kepala baut untuk dipasangkan dengan dua buah mur berulir, digunakan untuk pemakaian yang luas sesuai dengan spesifikasi materialnya, yaitu tekanan dan temperatur tinggi. Ada dua jenis stud bolt yaitu stud bolt berulir terus sepanjang batangnya dan ulir tidak menerus sepanjang batangnya. Spesifikasi material stud bolt antara lain ASTM A193 Gr B7 terbuat dari bahan baja karbon paduan cadmium yang memiliki kekuatan tarik 100.000 psi untuk servis temperatur sampai 1000 o F, Nut yang digunakan
50
dengan spesifikasi ASTM A 194 Gr 2H terbuat dari bahan baja karbon paduan. Bila ASTM A 193 Gr B8 baja karbon paduan tin, Gr B16 baja karbon paduan chromium, Gr B8M baja karbon paduan silver dan Gr L7 baja karbon paduan zinc.
Gambar 5.1 Baut dan Mur Tabel 5.1 Spesifikasi Material Baut dan Baut Tanpa Kepala
51
Tabel 5.2 Spesifikasi Material Mur
52
Tabel 5.3 Dimensi Baut dan Baut Tanpa Kepala Sesuai dengan Kelas Tekanan Flange
53
5.2
Identifikasi Baut, Kepala Tanpa Baut dan Mur A Carbon Steel Machine bolts and Nuts: Machine bolts Ø 5/8” x 3” ASTM A 307 Gr B Nuts Ø 5/8” ASTM A 307 Gr B •
Machine bolts
: tipe baut dengan kepala baut.
•
Nuts
: tipe mur.
•
Ø 5/8”
: diameter nominal batang baut dan mur 5/8 inchi.
•
3 ½”
: panjang batang baut 3 ½ inchi
•
ASTM A
: standar bahan baut dan mur dengan unsur dasar besi.
•
307
: spesifikasi material, bahan material baja karbon dan bentuk produk kepala baut dan mur.
•
Gr B
: kekuatan material.
A Alloy Carbon Steel Stud Bolts and Nuts: Stud Bolts Ø 5/8”x 3 ½” ASTM A 193 Gr B7 Nuts Ø 5/8” ASTM A 194 Gr 2H •
Stud bolts
: tipe baut dengan tanpa kepala baut.
•
Nuts
: tipe mur.
•
Ø 5/8”
: diameter nominal batang baut dan mur 5/8 inchi.
•
3 ½”
: panjang batang baut tanpa kepala 3 ½ inchi.
•
ASTM A
: standar bahan baut dan mur dengan unsur dasar besi.
•
193
: spesifikasi material, bahan material baja karbon paduan cadmium dan bentuk produk baut tanpa kepala
•
194
: spesifikasi material, bahan material baja karbon paduan cadmium dan bentuk produk mur.
•
Gr B7
: kekuatan material.
•
Gr 2H
: kekuatan material.
54
VI.
VALVES
Valve merupakan jantung dari sistem perpipaan karena valve yang mengatur aliran fluida melalui jalur perpipaan. Valve dibuat presisisi dari ukuran kecil sampai besar. Bermacam-macam tipe valve dan masing-masing memiliki fungsi yang berbeda. Valve adalah suatu peralatan mekanik yang dipasang pada sistem perpipaan untuk pengaliran, penutupan, pengaturan, mencegah aliran kembali aliran fluida atau keamanan system. Ada beberapa tipe valve yang umum digunakan adalah gate valve, globe valve, check valve, plug valve , control valve dan safety valve. Valve didesain dan dikelompokan sesuai dengan kelas tekanan dan dipasang pada sistem perpipaan yang memiliki kelas tekanan yang sama juga. Beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan valve adalah: temperatur, tekanan operasionalnya, jenis fluidanya, bersifat erosi, korosi dan kapasitas alirnya. 6.1
Fungsi Valve Tiap tiap valve digunakan sesuai dengan tipenya, walaupun nampaknya
valve-valve ini sama akan tetapi sangat berbeda dalam pemakaiannya. Ada lima fungsi dari valve-valve yaitu: •
Starting and stoping flow, penggunaan dari jenis valve ini dapat dipakai secara umum, jenis-jenisnya: gate valve, ball valve, plug valve, dan diapraghma valve. Seating direncanakan sesuai dengan fluida yang melaluinya, bila dibuka dengan minimum pembatasan aliran dan penurunan tekanan pada valve semakin besar.
•
Regulating or throttling flow, pengaturan aliran adalah efisien untuk globe valve dan angle valve. Seating direncanakan supaya perubahan arah aliran melalui bodi valve, sehingga menambah
55
tahanan aliran pada valve ini. Globe, butterfly valve, needle valve, diapraghma valve, dan angle valve disk dikonstruksi untuk pengaturan aliran fluida. Valve ini jarang digunakan untuk ukuran diameter nominal > 12” karena akan mengalami kesulitan dalam pembukaan dan penutupannya terhadap tekanan operasionalnya. •
Preventing back flow, check valve memiliki fungsi untuk checking atau menghindari aliran balik didalam jalur perpipaan. Ada dua tipe dasar dari check valve yaitu: tipe swing check valve dan lift check valve. Check valve akan terbuka dengan adanya tekanan aliran fluida dan tertutup secara otomatis bila tidak ada aliran fluida secara grafitasi bumi. Swing check valve secara umum dipasangkan dengan gate valve dan dapat dipasang posisi horisontal atau tegak sedangkan lift check valve dipasangkan dengan globe valve dan dipasang horisontal.
•
Regulating pressure, pressure regulator digunakan dalam jalur perpipaan dimana diperlukan untuk mengurangi tekanan yang masuk guna mendapatkan tekanan yang dibutuhkan. Valve ini tidak mhanya mengurangi tekanan saja akan tetapi juga menjaga pada tekanan yang diinginkan. Akibat fluktuasi dari tekanan masuk terhadap regulator valve tidak mempengaruhi tekanan keluar yang telah di set.
•
Relieving pressure, boiler dan peralatan yang lain akan mengalami kerusakan akibat tekanan berlebihan yang dapat membahayakan dan hal ini dapat dihindari dengan pemasangan safety valve atau relief valve. Valve ini umumnya adalah spring loaded valve yang membuka secara otomatis apabila tekanan melebihi limit yang di set pada valve. Safety valve umumnya dipakai untuk steam, udara atau gas sedangkan relief valve digunakan untuk fluida cair.
56
Gambar 6.1 Fungsi Valve 6.2
Tipe Valve Ada duabelas tipe dari valve, akan tetapi sembilan dari padanya banyak
dipakai dan dapat disebut sebagai tipe dasar valve. Disamping itu setiap pabrikan valve membuat banyak tipe valve yang lain yang dipertimbangkan khusus artinya valve tersebut digunakan untuk hal hal yang khusus dan direncanakan serta dipatenkan oleh pabrikan serta tidak seorangpun diijinkan
57
membuat persis seperti valve tersebut. Tipe dasar valve dan tipe khusus valve dapat dilihat pada gambar berikut ini.
58
Gambar 6.2 Tipe Valve Dasar
59
6.3
Gambar 6.3 Tipe Valve Khusus Pemilihan dan Jenis Material Valve Bila ada kesangsian, valve dan fitting yang mana yang paling sesuai,
sebaiknya jangan dikira-kira. Hal ini mengandung resiko bila dipasang pada sistem perpipaan. Katalog pabrikan dapat memberikan informasi yang tepat apa yang diperlukan. Paraameter pemilihan valve, antara lain: •
Perlu tahu material pipa yang digunakan
•
Tekanan dan temperatur operasional
•
Jenis fluida yang mengalir didalamnya
•
Kondisi operasional
•
Lokasi yang dibutuhkan oleh stem valve
•
Ukuran jalur perpipaan yang dibutuhkan
Bila parameter tersebut sudah diketahui maka dapat dipilih valve yang sesuai, tahu karakteristik operasinya, jenis sambungan yang sesuai untuk pemasangan secara cepat, tahu ukuran yang dibutuhkan. Pada dasarnya konstruksi valve terbagai menjadi dua bagian, yaitu: •
Body valve : sebagai pelindung beban kejut dari dalam dan luar.
•
Tryms
: sebagai mekanisme pengatur/pengontrol aliran
fluida. Ada beberapa macam material body valve yang umum digunakan di industri migas, antara lain: 1.
Brass, kuningan merupakan campuran antara copper dan zinc, komponen valve yang terbuat dari material kuningan diguanakan untuk servis biasa, temperatur sampai 400o F, tekanan sampai 250 psi, disarankan fluidanya air maupun udara.
2.
Bronze, perunggu merupakan campuran antara copper dan tin, lead, komponen valve yang terbuat dari bahan ini lebih kuat dari pada bahan
60
kuningan, servis untuk temperatur sampai 500º F, tekanan sampai 300 psi, disarankan fluidanya air maupun udara. 3.
Steel, baja karbon ada yang prosesnya dituang (cast carbon steel) dan ditempa (forged carbon steel). Bodi valve terbuat dari baja karbon tuang digunakan untuk servis operasi yang tinggi dan disarankan untuk fluida uap, minyak dan fluida yang korosif. Bodi valve dari baja karbon tempa umumnya dimensi ukurannya lebih kecil bila dibandingkan dengan cast carbon steel valve.
4.
Cast iron, bodi valve yang terbuat dari besi tuang digunakan untuk servis operasi menengah dengan batasan rating temperatur sampai 450 o F SP rating 250 psi. Fluida yang dihandle air, uap, udara dan fluida yang tidak korosif. Dimensi ukurannya sampai 12 inchi.
5.
PVC, bodi valve terbuat dari bahan dasar plastik digunakan untuk servis operasi rendah, tidak tahan panas dan benturan mekanik. Fluida yang dihandle diutamakan chemical atau fluida korosif. Dimensi ukurannya sampai 6 inchi.
Trims adalah mekanisme bagian dalam valve yang terdiri dari seat, disk, facing, ring dan stem, semuanya terbuat dari steel dan bronze alloy yang berfungsi sebagai pelapis permukaannya. Komponen ini sangat penting, jika salah satu bagiannya rusak maka valve tidak berfungsi lagi. Pemilihan material trims dipengaruhi oleh kondisi operasi dan jenis fluida yang kontak dengannya: 1.
Alloy steel, untuk servis temperatur 1200o F sampai 1600o F.
2.
Steel, untuk servis temperatur sampai 1000o F.
3.
Ductile iron, untuk servis temperatur sampai 650o F.
4.
Bronze, untuk servis temperature sampai 550o F.
5.
Cast Iron, untuk servis temperature sampai 450o F.
6.
PVC plastic, untuk servis temperature sampai 150o F.
7.
Austenitic steel, untuk servis temperatur sampai – 450º F
6.4
Macam Macam Sambungan Valve
61
Untuk menghubungkan valve dengan sistem perpipaan ada beberapa jenis sambungan dengan tujuan menghindarkan kebocoran dan kerusakan valve sendiri. 1.
Welded joint, penyambungan dengan sistem pengelasan dilaksanakan untuk instalasi yang tidak perlu dibongkar pasang dan demensi ukurannya sampai 2 inchi, digunakan untuk servis operasi tinggi.
2.
Screwed joint, penyambungan dengan sistem ulir, ujung pipa berulir masuk kedalam plain end valve dengan ulir. Sistem ini untuk pipa pipa sampai 1 inchi dan servis operasi tekanan, temperatur rendah.
3.
Flanged joint, sambungan dengan flange dilaksanakan agar dapat dibongkar pasang dan ukurannya minimal 3 inchi, servis untuk operasi yang
tinggi
dengan
memperhatikan
pemasangan
gasket
dan
pengencangan baut mur. 4.
Socked and Soldered, jenis sambungan ini digunakan untuk servis fluida yang tidak mudah terbakar dan umumnya dipakai pada pipa bahan copper dan brass.
6.5
Rancang Bangun Bonnet Bonnet adalah bagian valve yang berfungsi sebagai penutup bagian
dalam valve yang bergerak dan langsung ditembus stem valve, adapun jenisnya: 1.
Screwed bonnet, digunakan untuk operasi tekanan rendah dan ukurannya sampai 1 inchi. Jenis ini sangat mudah untuk dibongkar pasang namun disarankan tidaklah sering dilakukan akan merusak ulirannya dan dapat terjadi kebocoran.
2.
Screwed union bonnet, digunakan untuk tekanan dan temperatur operasi tinggi, ukurannya sampai 2 inchi.
3.
Bolted bonnet, digunakan untuk critical service dan ukurannya minimal 1 ½ inchi. Bolted bonnet memiliki variasi yaitu dengan flange yang memakai ring joint, flange dengan gasket, pressure seal.
62
4.
Welded bonnet, digunakan untuk tekanan dan temperature tinggi dan critical situation. Konstruksi ini untuk fluida yang korosif tinggi dan diharuskan tidak bocor.
63
Gambar 6.4 Disain Bonnet 6.6
Rancang Bangun Stem Pemilihan konstruksi stem valve sangat penting sebab mempengaruhi
kebutuhan ruangnya, konstruksi stem valve antara lain: 1.
Out side screw and yoke, konstruksi stem ini paling baik digunakan untuk temperatur dan tekanan tinggi. Pada stem terdapat ulir, dan ulir tersebut tidak menerima thermal shock serta mudah untuk melakukan pelumasan, pengaruh terhadap korosi kecil kemungkinannya. •
Rising stem and whell, tipe ini posisi stem dapat mengindikasikan posisi dari disknya. Ulir dan stem harus dilindungi terhadap pengaruh luar.
•
Rising stem and stationary hand whell, tipe ini stem akan keluar keatas tetapi hand whell tetap pada posisinya. Sebagian besar ulir dari stem menonjol keluar sehingga perlu dilindungi terhadap pengaruh luar.
2.
Inside Screw, konstruksi stem ini digunakan untuk valve valve tanpa yoke sehingga letak ulir pada stem tidak kelihatan dari luar. •
Rising stem and hand whell inside screw, posisi stem dapat sebagai indikator posisi disknya, diutamakan untuk jenis valve perunggu dengan diameter sampai 2 inchi, karena letak ulir stem terletak dibagian
dalam
maka
diharapkan
tidak
cepat
rusak
bila
64
bersinggungan dengan fluida yang dihandle (steam, hydrocarbon, water). •
Non rising stem and inside screw, ukuran valve sampai 4 inchi dan tidak boleh untuk critical service. Ulir stem akan berhubungan dengan ulir disk msehingga pada saat stem diputar maka disk akan terangkat atau sebaliknya. Keuntungannya kerusakaan gasket relatip kecil dan sedikit kebutuhan ruangnya.
65
Gambar 6.5 Tipe Stem Valve 6.7
Pemilihan Gate Valve Gate valve dipakai luas dalam industri migas, hal ini disebabkan
kebanyakan valve-valve yang dibutuhkan untuk start dan stop (buka penuh dan tutup penuh) hal ini hanya dilayani oleh jenis gate valve. Gate valve dioperasikan dengan bukaan yang lebar sehingga aliran dapat bergerak stream line dan praktis tanpa tahanan. Gate tidak dapat dioperasikan seperti globe valve, hal ini akan mengakibatkan getaran yang ditimbulkan oleh aliran fluidanya dan selanjutnya akan mengauskan seat dan terjadi kebocoran. Ada empat tipe disk pada gate valve, yaitu: solid wedge disk, double disk, split wedge disk dan fleksibel wedge disk. Disk sebagai pintu dari valve dan konstruksinya bermacam-macam, antara lain: 1.
Solid wedge disk, banyak digunakan pada gate valve, konstruksinya solid wedge shaped disk dengan body seating yang mengkerucut. Konstruksi dan komponennya sederhana, dan kekuatannya besar. Dapat dipasang segala posisi tanpa adanya bahaya akibat desakan bagian yang tidak lurus (missaligment) ideal dipakai untuk servis uap, air, udara, minyak, gas . Getaran kecil apabila disk dibuka/ditutup penuh.
2.
Double disk, merupakan pararel face yang dapat menutup dengan menurunkan antara seat dan body valve. Dapat menutup dengan baik
66
bahkan dengan kedudukan seat yang tidak lurus ataupun dengan sudut yang berbeda. Ada dua macam tipe double disk yaitu: •
Dua disk bekerja bersama sama dengan sebuah ball dan socked yang dapat menggerakan dengan mudah disk dan seatingnya. Pararel seating double disk ini didesain dengan menggunakan spreader atau wedges untuk merapatkan disk terhadap permukaan seat. Beban saat diperkecil karena disk bersinggungan dengan seat tanpa gesekan (sliding motion).
•
Dengan sisipan lunak (soft insert) dan vent atau drain connection pada body valve yang membuat penutupnya lebih kedap, sehingga valve ini dapat digunakan untuk double block. Drain connection berfungsi untuk membuang kotoran yang berada dan melekat disekitar disk yang mengganggu penutupan. Tipe ini banyak dipakai untuk servis air, minyak dan gas dan tidak sesuai untuk uap yang tinggi akan terjadi getaran yang dapat melepaskan bagian dalam disknya.
Double disk harus dipasang dengan stem valve diatas horisontal line akan lebih baik bila dibandingkan stem valve dibawah horisontal line. 3.
Split wegde disk, merupakan two piece wedge disk dimana seat diantara tapered seat dan body, bila valve ingin dibuka kita outar sehingga disk meninggalkan seat.
4.
Flexible wedge disk, perkembangan dari bentuk disk dan berfungsi untuk mengatasi melekatnya disk pada temperatur tinggi dengan perubahan temperatur yang ekstrim. Bagian tengah adalah solid, akan tetapi bagian sekeliling luarnya adalah fleksibel, Konstruksi ini juga direncanakan untuk menghindari pelengketan dan mudah dibuka pada segala keadaan, digunakan untuk tekanan dan temperatur tinggi.
67
68
Gambar 6.6 Tipe Disk pada Gate Valve 6.8
Quick Opening Gate Valve Jenis valve ini digunakan bila pada jalur perpipaan diinginkan dapat membuka dan menutup secara cepat. Ada dua macam tipe dari valve ini, yaitu: Sliding stem valve dan Rotating stem valve •
Sliding stem valve dimana disk diangkat (dibuka) dan diturunkan (ditutup) dengan menggunakan hand lever
•
Rotating
stem
valve
menggunakan
dengan
horisontal
disk
diangkat
dan
stem
yang
diputar
diturunkan dengan
menggunakan hand lever. Quick action valve disarankan oleh penanggung jawab kebakaran agar dipasang pada pipeline yang digunakan untuk fluida yang mudah sekali terbakar.
69
Gambar 6.7 Quick Opening Gate Valve 6.9
Plug Valves Jenis Plug valve atau cock valve yaitu lubricated dan non lubricated plug
valve. Juga dibedakan terhadap ketirusan dari plug dan cara pembukaannya terhadap aliran fluida. Keistimewaan dari plug valve adalah: quick opening dan closing operation (pembukaan dan penutupan secara cepat) yaitu dengan cara memutar. Putaran 90o atau seperempat putaran akan membuka atau menutup penuh cara pengoperasiannya menggunakan wrench, whell atau gear. Bentuk dasar dari plug valve sangat sederhana, terdiri dari tiga bagian yaitu: body, plug dan cover, dari ketiga bagian ini hanya plug yang non sationary berfungsi untuk membuka dan menutup aliran fluida putaran 90 o. •
Non Lubricated Plug valve, digunakan untuk menutup aliran pada gelas penduga, instalasi suplai air, dengan bentuk plug adalah cylindrical
•
Lubricated Plug valve, pelumas ditekan melalui celah-celah pada plug body untuk memperkecil gesekan dan menghindari terjadinya sticking lubricant juga berguna untuk mencegah plug tidak pada kedudukannya, Bentuk plug adalah cylindrical atau conical.
70
Gambar 6.8 Plug Valve 6.10
Ball Valve Ball valve mempunyai fungsi dan kekhususan sama seperti plug valve, seperti dengan putaran 90o akan menutup atau membuka aliran. Dengan ball shape internal membuat seating lebih baik, mngurangi kemungkinan kebocoran melalui valve bila pada posisi tertutup. Keuntungan yang lain ball valve ini bahwa tidak ada rintangan aliran bila dibuka pada putaran 90°.
71
Gambar 6.9 Ball Valve 6.11
Butterfly Valve Butterfly valve digunakan untuk mengatur dan menutup aliran fluida. Valve
terdiri dari body, shaft, butterfly disk, sealing gland dan valve connector. •
Flange butterfly valve, memiliki valve body yang pendek dengan kedua ujung sambungan flange.
•
Lug wafer butterfly, memiliki valve body yang pendek dengan lug yang menonjol dimana lubang bolt berada dan dihubungkan dengan flange. Lug dapat dihubungkan dengan setiap pasangan flange dengan menggunakan bolt yang panjang, menekan wafer diantara dua pipe flange. Taped holes dapat disiapkan dan cap screw digunakan untuk mengencangkan satu persatu dari lug tersebut ke setiap flange.
•
Wafer butterfly valve, terdiri dari valve body yang pendek seperti lug wafer tetapi tanpa lug. Valve dapat disisipkan diantara dua flange tanpa lug dan posisi lurus.
72
Gambar 6.10 Butterfly Valves 6.12
Kelas Tekanan Flange Valve Flange valve rating adalah sama dengan flange rating, sebagai contoh
150 lbs raised face valve mempunyai lubang flange yang sama dengan 150 lbs raised face flange. 300 lb raised face valve dan lain sebagainya. Valve juga mempunyai jenis jenis facing yang sama dengan flange, yaitu: raised face, ring joint, tongue and groove. Ada tujuh kelas tekanan pada valve yaitu: •
150 lbs
•
300 lbs
•
400 lbs
•
600 lbs
•
900 lbs
•
1500lbs
•
2500 lbs
73
