Introducing Pipe Stress Analysis


Apa tujuan utama dilakukan Pipe Stress Analysis ?

– Keselamatan sistem perpipaan termasuk semua komponennya (flange, valve & fittings).
– Keselamatan sistem peralatan (mechanical equipment) yang berhubungan langsung (connected) dengan sistem perpipaan dan struktur bangunan pendukung sistem tersebut.
1. Beban Pada Pipa ( Pipe Loading )
Sustain Load
Beban yang muncul terus menerus dan berkesinambungan selama masa operasi dari sistem perpipaan. Contoh: beban berat pipa sendiri, beban internal pressure fluida.

Occassional Load

Beban yang muncul tidak berkesinambungan, atau munculnya tiba-tiba selama masa operasi dari sistem perpipaan. Contoh: gaya angin, gaya gempa bumi.
Expansion Load
Beban yang muncul karena adanya perubahan displacement dari system perpipaan yang bisa diakibatkan oleh thermal expansion dan perubahan letak tumpuan.
2. Stress Categories
Primary Stress
Adalah jenis stress yang ditimbulkan akibat Sustain Load. Stress kategori ini dikelompokkan dalam stress yang berbahaya (hazardous type of stress).

Primary Stress terdiri atas komponen sebagai berikut :

Longitudinal Stress

Yaitu stress yang terjadi akibat Gaya Dalam (Axial Force) + Gaya Tekanan Dalam (Internal Pressure) + Tegangan Lentur (Bending Stress)
Sl = Sl1 + Sl2 + Sl3
Sl1 : Tegangan longitudinal akibat gaya aksial
Sl1 = Fax/A
Sl2 : Tegangan Longitudinal akibat tekanan dalam
Sl2 = PDo/4t
Sl3 : Tegangan longitudinal akibat momen lentur
Sl3 = Db/Z
Secondary Stress
Adalah stress yang diakibatkan oleh thermal loads. Yaitu akibat temperature fluida yang mengalir, yang menyebabkan pipa mengalami pemuaian atau pengkerutan (expansion or contraction), dimana :
SE = (Sb2 + 4St2)1/2
3. Allowable Stress Limitation

Berdasarkan  ASME B31.3 limitasi dari masing-masing besaran pembebanan diatas adalah sbb:

Stress karena Sustained Load, limitasinya adalah :

SL < Sh, dimana :

Sh = Tegangan yang diijinkan pada suhu maksimum dari suatu material

Ketebalan dari pipa yang digunakan untuk menghitung SL haruslah merupakan   tebal nominal setelah dikurangi tebal lapisan korosi dan erosi yang diijinkan

Stress karena Occassional Load, limitasinya adalah :

Fax/A + Sb + Slp < k Sh , dimana nilai k = 1.33

Stress karena Thermal Load, limitasinya adalah :

SE < SA , dimana :

SE = (Sb2 + 4St2)1/2

SA = Allowable displacement stress range = f [(1.25(Sc + Sh) – SL]

3.1 Code Allowable Stress Comparison

LOAD CASE

ASME B 31.3

ASME B 31.8

ASME B 31.4

Sustain (SUS)

< Sh

For Restrained Pipe (as defined in Section 833.1):

< (0.75)  (Syield)

< 0.9 ST

For Unrestrained Pipe (as defined in Section 833.1):

< 0.75 ST

Operating (OPE)

No Allowable Limit

< 0.9 ST

< 0.9 (Syield)

Expansion (EXP)

< f [ 1.25 (Sc+Sh) – SL ]

< f [1.25 (SC + SH) – SL]

< 0.72 (Syield)

Hydrotest (HYD)

(Syield)

< 0.9 ST

< 0.9 (Syield)

Occassional (OCC)

< k Sh

For Restrained Pipe (as defined in Section 833.1):

< 0.8 (Syield)

< 0.9 ST

For Unrestrained Pipe (as defined in Section 833.1):

< 0.75 ST