Perhitungan Head Internal Pressure (Concave Side) (UG 32)

Oleh : FARID MOCH. ZAMIL

Page 1

ASME SECTION VIII

1. PENDAHULUAN. (a). Dimaksud Head : Mulai dari Tangenline keatas, Skirt tidak termasuk head

dan masuk kategori Shell. Head dapat dibedakan menjadi 5 (lima) bagian seperti yang terlihat gambar dibawah ini :

Thickness yang disyaratkan dalam design adalah : Titik yang paling tipis setelah forming pada ellipsoidal, torispherical, hemispherical, conical dan toriconical head.

: FARID MOCH. ZAMIL

Page 2

Perh

Oleh

itungan Head Internal Pressure (Concave Side) (UG 32)

ASME SECTION VIII

(b). Ellipsoidal Heads Persyaratan Thicknessnya adalah minor axis (inside depth pada head

minus skirt) sama dengan dari diameter dalam pada head skirt. (lihat gambar dibawah ini)

Minor Axis ( H )

Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu : P . D 2 S.E.t

t = atau P = 2 SE 0.2 P D + 0.2 t

Pendekatan yang dapat diterima pada Ellipsoidal Head 2 : 1 adalah : Knuckle Radius 0.17 D dan Sperical Radius 0.90 D. Jika diketahui Outside Diameter, maka Appendix 1 4 sebagai referensi formulanya :

P . D . K 2 S.E.t t = atau P =

2 SE 0.2 P KD + 0.2 t

P . Do . K t =

2 SE + 2P (K 0.1)

atau

2 . SE . t P =

KDo 2t (K 0.1)

Major Axis ( D )

Perhitungan Head Internal Pressure (Concave Side) (UG 32)

Oleh : FARID MOCH. ZAMIL

Page 3

ASME SECTION VIII

Dimana :

1 D 2 K = 2 +

6 2h

Untuk Ellipsoidal Head jika K > 1.0 maka nilai S yang digunakan = 20.000 Psi (147.2 Mpa) pada room temperature. Nilai K Faktornya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

(b). Torispherical Heads Persyaratan Thicknessnya dimana Knuckle radius adalah 6% dari inside

crown radius dimana inside crown radius = outside diameter pada skirt. Torispherical heads yang mempunyai material specified minimum tensile strength lebih dari 70.000 Psi (438 Mpa) maka nilai S nya sama dengan 20.000 Psi (138 000 kPa) pada room temperature. Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu :

0.885 P . L S.E.t

t = atau P = SE 0.1 P 0.885 L + 0.1 t

Jika diketahui Outside Diameter, maka Appendix 1 4 sebagai referensi formulanya :

P . L . M 2 S.E.t t = atau P =

2 SE 0.2 P LM + 0.2 t

Perhitungan Head Internal Pressure

AMIL

Page 4

(Concave Side) (UG 32) Oleh : FARID MOCH. Z

ASME SECTION VIII

P . Lo . M t =

2 SE + 2 P(M 0.2)

atau

2 . SE . t P =

MLo t (M 0.2)

Dimana :

1 L M = 3 +

4 r

Nilai M Faktornya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

(c). Hemispherical Heads Persyaratan Thicknessnya jika thickness pada Hemispherical Heads tidak

lebih 0.356 L atau P tidak lebih dari 0.665 SE.

Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu : P . L 2.S.E.t

t = atau P = 2SE 0.2 P L + 0.2 t

Perhitungan Head Internal Pressure

OCH. ZAMIL

Page 5

(Concave Side) (UG 32) Oleh : FARID M

ASME SECTION VIII

(d). Conical Heads and Section (Tanpa transisi knuckle). Persyaratan Thicknessnya pada conical head atau bagian conical shell mempunyai sudut tidak lebih dari 30 untuk sudut kemiringannya. Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required yaitu :

P . L 2S.E.t Cos

t = atau P = 2Cos (SE 0.6 P) D + 1.2 t Cos

(e). Toriconical Heads and Section.

Persyaratan Thicknessnya pada conical head atau bagian conical shell Kedua knuckle radiusnya tidak kurang dari 6% dari outside diameter pada head atau 3 x tebal dari knuckle. Adapun formula untuk perhitungan Thickness Required menggunakan Appendix 1 4 yaitu :

P . L . M t =

2 SE - 0.2 P

dimana L :

Di L =

2 Cos

(f). Adapun symbol dari perhitungan rumus diatas adalah sebagai berikut : t = Minimum required thickness pada Head setelah forming dalam satuan,

inchi (mm). P = Internal Desig Pressure dalam satuan Psi (kPa). D = Inside Diameter pada skirt Head atau Panjang bagian dalam pada major

axis di Ellipsoidal head atau diameter dalam pada conical head,

Perhitungan Head Internal Pressure (Concave Side) (UG 32)

Oleh : FARID MOCH. ZAMIL

Page 6

ASME SECTION VIII

perhitungan perpendicular pada longitudinal axis menjadi pertimbangan, dalam satuan, inchi (mm).

Di = Diameter dalam pada conical portion pada toriconical head, yang

menjadi pertimbangan pada titik ini adalah tangencial pada knuckle, perhitungannya perpendicular pada axis cone dalam satuan, in (mm).

= D 2r ( 1 Cos ) r = Inside knuckle radius, dalam satuan in (mm). S = Nilai Maximum Allowable Stress satuan Psi (kPa) ASME Sect.IID. E = Efficiensi yang paling rendah pada sambungan head ; untuk

hemispherical heads meliputi sambungan head ke shell ; untuk welded vessel, gunakan efficiensi yang telah disyaratkan pada UW 12 ASME Sect. VIII Div. 1.

L = Inside spherical atau crown radius, dalam satuan in (mm). = 1 yang meliputi apex angle pada cone di center line head (lihat

gambar (1a) diatas).

2. CONTOH SOAL. (1). Sebuah Ellipsoidal head terbuat dari pelat SA.516 Gr.70 tebal 5/8 in inside

diameternya 40 in. setelah dilakukan cold forming diketemukan tebal minimum di knuckle = 17/32 in. Jika ukuran lainnya memenuhi ketentuan ukuran SE = 2.1 dimana CA = 0.0625 in. dengan E = 1 Berapa MAWP dibagian concave ? Given : P = 1000 Psi. D = 40 in. E = 1 t = 17/32 in (0.531 in) Material SA. 516 Gr.70 ; Temperature = 650F S = 18800 Psi. dari ASME Sect. II D. CA = 0.0625 in. Type Head = Semi Ellipsoidal. Find : P (MAWP) Concave. Solution : Step 1 :

2 S.E.t

P = D + 0.2 t

Perhitungan Head Internal Pressure (Concave Side) (UG 32)

Oleh : FARID MOCH. ZAMIL

Page 7

ASME SECTION VIII

Karena ada Corrosion Allowance maka :

2 S . E . t . (t CA) P =

(D + 2 . CA) + 0.2 (t CA)

2 (18800 Psi) (1) (0.531 in 0.0625 in) =

(40 in + 2 . (0.0625 in)) + 0.2 (0.531 in 0.0625 in) 17615.6

= 40.2187

= 437.995 in. (Concave adalah bagian internal pressure)

(4). A hemispherical head made from SA-516 Gr.70 material, in thickness. The

thinnest point after forming is 0.475 in. ID = 60 in. Temp. 600 F dan CA = 0.125 in. If the joint in head is type 1 and spot RT, what is the MAWP if this head to be attached to the cylindrical shell using type 2 joint and full RT.

(5). What is MAWP of 54 in ID ellipsoidal head made from SA.516 Gr.70 temp. max

650 F thickness 1 in. CA = 0.0625 in and depth of head 12 in. Joint categori A in head is full penetration with backing strip remain in place.

P . D 2 S.E.t P . D . K 2 S.E.t P . Do . K 2 . SE . t P =

1 D 2K = 2 +

0.885 P . L S.E.t P . L . M 2 S.E.t P . Lo . M 2 . SE . t P =

1 L M = 3 +

P . L 2.S.E.t P . L 2S.E.t Cos P . L . M Di L =

2 S.E.t 2 S . E . t . (t CA) 2 (18800 Psi) (1) (0.531 in 0.0625 in)17615.6