Perpustakaan Digital ITB

Minyak tetap menjadi sumber bahan bakar yang paling sering digunakan secara global selama 20 tahun mendatang. Sistem perpipaan digunakan untuk mentransportasikan minyak yang akan mengalami degradasi setelah beberapa tahun beroperasi. Salah satu degradasi yang umum terjadi di pipa adalah cacat retak yang terjadi di permukaan dengan bentuk semi-eliptikal. Suatu asesmen yang disebut Fitness For Service (FFS) berdasarkan Standard API 579 dilakukan untuk menentukan apakah cacat retak masih dapat diterima untuk beroperasi lebih lanjut atau tidak. Tesis ini bertujuan untuk melakukan suatu studi analitik dan numerik berkaitan dengan cacat retak pada permukaan yang memiliki bentuk semi-eliptikal pada suatu pipa proses sebagai studi kasus dan menentukan apakah sistem perpipaan selamat atau tidak. Metode yang digunakan adalah dengan melakukan perhitungan analitik berdasarkan Standard API 579 Bab 9 dan simulasi numerik dengan ANSYS sebagai perangkat lunak metode elemen hingga. Suatu program bantu dikembangkan untuk menyederhanakan perhitungan dan analisis cacat retak pada pipa. Variasi parameter dimensi cacat retak juga dilakukan untuk mencari kedalaman dan panjang retak yang diizinkan agar sistem perpipaan dapat tetap beroperasi berdasarkan API 579. Studi kasus menganalisis sebuah cacat retak semi-eliptikal pada permukaan pipa di suatu stasiun pengumpul minyak. Sistem perpipaan dengan kondisi tekanan desain internal 220 psi dan temperatur desain 150 iii 0 F memiliki cacat retak dengan kedalaman retak 0.12 in dan panjang retak 4 in. Lokasi cacat retak terdapat pada daerah sambungan las pipa lurus dengan material pipa SA106 Grade B yang jauh dari diskontinuitas struktural. Penilaian FFS Level 1, 2 dan 3 berdasarkan Standard API 579 dilakukan untuk menentukan apakah sistem perpipaan masih dapat lanjut beroperasi atau tidak. Hasil analisis FFS untuk studi kasus menunjukkan bahwa sistem perpipaan dengan cacat retak dan kondisi pembebanan terkait tidak dapat diterima atau gagal untuk lanjut beroperasi dengan modus kegagalan retak tak stabil. Penulis mengembangkan suatu program bantu untuk menyederhanakan analisis dan simulasi retak dengan menggunakan Microsoft Excel. Program aplikasi ini dapat menganalisis cacat retak berbentuk semi-eliptikal di permukaan dalam atau luar pipa dengan beban tekanan dalam pipa dan beban tegangan sisa. Program ini juga dapat menganalisis cacat retak dengan orientasi longitudinal atau sirkumferensial, las pipa longitudinal atau vertikal, dan lokasi retak di logam induk atau daerah lasan. Selanjutnya, program ini digunakan untuk menentukan ukuran kedalaman dan panjang retak berdasarkan data studi kasus yang diizinkan agar sistem perpipaan dapat tetap beroperasi. Hasil dari analisis variasi kedalaman dan panjang retak menyimpulkan bahwa kedalaman retak yang diizinkan adalah 0.085 in dengan panjang retak konstan 4 in, sedangkan panjang retak yang diizinkan adalah 1.5 in dengan kedalaman retak konstan 0.12 in. Metode simulasi numerik dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS dilakukan untuk verifikasi dan perbandingan pada tesis ini. Metode elemen hingga untuk menghitung faktor intensitas tegangan akibat beban primer berupa tekanan desain internal pipa dilakukan untuk cacat retak semi-eliptikal. Hasil analisis dan simulasi retak untuk studi kasus menunjukkan bahwa faktor intensitas tegangan yang didapat berdasarkan simulasi numerik sebesar 7.386 psi?in, sedangkan secara analitik dengan menggunakan API 579 sebesar 7.416 psi?in atau perbedaan nilai sebesar 0,4%. Faktor intensitas tegangan yang didapat berdasarkan simulasi numerik dengan analitik memiliki perbedaan nilai kurang dari 5,5% untuk variasi kedalaman cacat retak dan 2,4% untuk variasi panjang cacat retak. Hasil ini menunjukkan bahwa faktor intensitas tegangan yang didapat berdasarkan simulasi numerik dengan analitik akurat. Kedua nilai faktor intensitas tegangan dapat digunakan untuk diplot ke Diagram Asesmen Kegagalan untuk menentukan apakah sistem perpipaan dapat lanjut beroperasi atau tidak. Hasil analisis menyimpulkan bahwa pipa studi kasus tidak dapat lanjut untuk dioperasikan sehingga harus diperbaiki atau diganti. Hasil analisis variasi dimensi retak juga menyimpulkan bahwa semakin dalam dan panjang suatu cacat retak, maka pipa semakin cenderung tidak dapat lanjut beroperasi. Tesis ini berguna untuk memberikan contoh analisis retak pada pipa dengan analitik dan numerik secara komprehensif sebagai panduan untuk pekerjaan terkait di masa depan. Tesis ini menghasilkan suatu program aplikasi yang membantu analisis dan perhitungan cacat retak semi-eliptikal dengan tekanan desain internal pipa sebagai beban primer. Program aplikasi ini akan sangat membantu insinyur dalam pekerjaan di bidang teknik untuk melakukan analisis cacat retak pada pipa di lapangan secara efisien dan akurat.