Perpustakaan Digital ITB

Pipa menjadi teknologi dalam proses transportasi fluida seperti minyak, gas atau air dalam jumlah besar dan jarak yang jauh baik di darat (onshore) maupun daerah lepas pantai (offshore). Pipa baja saat ini menjadi pilihan utama dalam aplikasinya karena memiliki nilai strength to weight ratio yang tinggi sehingga dapat menurunkan biaya material. Pada buried pipeline dapat mengalami tegangan tambahan akibat fenomena ground subsidence yang apabila terjadi di kawasan pertambangan disebut sebagai mining subsidence. Peristiwa tersebut dapat menyebabkan terjadinya lateral bending pada pipa sehingga dapat mengancam kehandalannya. Pada penelitian ini dilakukan simulasi dengan metode elemen hingga untuk menentukan kehandalan pipa terutama bagian lasan akibat adanya mining subsidence. Kehadiran cacat juga ditinjau terhadap potensi kegagalan, faktor intensitas tegangan melalui analisis mekanika retakan, dan kekuatan sisa pada pipa. Simulasi dilakukan pada pipa API 5L X52 PSL 2 yang diberi lasan melingkar dengan diameter 16 inci, tebal 0,5 inci, panjang 15 meter, dan internal pressure 5,3 MPa dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS Multiphysics R3 2019. Penurunan permukaan tanah akibat mining subsidence diasumsikan melalui point mass dengan beban berasal dari berat pipa dan fluida gas metana didalamnya. Dalam simulasi, dihadirkan cacat berbentuk semi eliptik dengan variasi jenis cacat yang terdiri dari weld external, weld root, weld toe, dan root near HAZ. Variasi lokasi cacat dilakukan pada crown, springline, dan invert khusus pada area lasan bagian luar dan dalam. Variasi dimensi yang dilakukan dengan aspect ratio (a/c) masing-masing 0,2; 0,4; 1 dan relative crack depth (a/t) masing-masing 0,2; 0,5; 0,8. Hasil simulasi didapatkan bahwa pipa dengan cacat pada weld toe dan root near HAZ berada diluar batas aman berdasarkan kriteria kegagalan. Cacat yang berlokasi pada invert memiliki nilai von Mises yang paling besar diikuti oleh springline dan crown karena adanya distribusi tegangan saat terjadi bending maksimum. Semakin kecil nilai aspect ratio dan semakin besar relative crack depth dapat meningkatkan nilai tegangan efektif von Mises dan stress intensity factor (SIF). Pada nilai aspect ratio yang tinggi (a/c = 1) nilai SIF maksimum berada pada ujung retak, sedangkan pada aspect ratio lebih rendah (a/c = 0,2 dan 0,4) nilai maksimum SIF berada pada kedalaman retak, sehingga ketika nilai SIF melebih nilai ambang KIC maka retak dapat merambat ke arah nilai SIF maksimum berada. Dimensi cacat berpengaruh signifikan terhadap kekuatan sisa pipa. Peningkatan kedalaman cacat memberikan pengaruh lebih signifikan terhadap pengurangan kekuatan sisa dibandingkan panjang cacat.