piping

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-4

1

Abstrak - Subsea pipeline adalah alat transportasi fluida yang pada decade ini sering digunakan karena dianggap lebih aman dibanding alat transportasi lainnya. Tetapi dalam mendesain system perpipaan ini haruslah diperhatikan standard-standard yang berlaku agar pipa dapat terhindar dari kegagalan mengingat konstruksi offshore pipeline adalah sebuah kontruksi yang mahal. Tugas akir ini berisi tentang perencanaan Transportasi crude oil dimana dalam merencanakan system perpipaan kita perlu untuk menentukan pressure drop yang terjadi sepanjang pipa, ketebalan wall thikness yang dibutuhkan, ketebalan concrete coating yang diperlukan agar pipa dapat stabil didasar laut dan menghitung jumlah anoda yang diperlukan untuk mengatasi korosi eksternal sepanjang umur operasi pipa. Berdasarkan hasil perhitungan didapat bahwa ketebalan dinding pipa dan ketebalan concrete coating yang diperlukan adalah 12.70mm dan 38 mm, sedangkan anode yang dibutuhkan sebanyak 42 buah. Untuk menghitung pressure drop digunakan bantuan software steady state dan pemodelan interface spool dan pipeline menggunkan bantuan software stress analysis

Kata Kunci: Pressure drop, Wall thikness, On-Bottom Stability, Anoda,

I. PENDAHULUAN Didorong oleh semakin banyaknya penggunaan sumber daya minyak dan gas bumi mendorong PT.PHE ONVJ untuk membuka sumur baru yang mana akan menambah flow rate yang direncanakan sebesar 3000 BOPD. Untuk memproses crude oil tersebut Pertamina berencana untuk menyalurkan nya menuju existing Platform UW melalui jaringan pipa bawah laut baru. Sehingga diperlukan suatu analisis perencanaan offshore pipeline yang memenuhi fungsi keamanan dan kegunaan yang sesuai dengan codes dan standard yang perlaku agar jaringan pipa ini dapat menjalankan fungsinya tersebut dengan baik dan tidak mengalami kegagalan sebelum umur operasiya berakir yaitu selama 20 tahun. Permasalahan-permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini, antara lain: 1. Bagaimana ketebalan nominal dinding pipa bawah laut

dari platform ULA-UW yang diperlukan agar sesuai dengan desain pressure yang sudah ditentukan?

2. Bagaimana ketebalan minimum concrete coating yang diperlukan untuk melawan lifting force agar pipa dapat stabil?

3. Berapa jumlah anoda bracelet yang diperlukan untuk mengatasi korosi eksternal sepanjang umur operasi pipa?

Sedangkan tujuan dari penelitian ini adalah untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan diatas tersebut.

II. URAIAN PENELITIAN Berikut ini adalah alur dari kegiatan yang dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan dalam penelitian ini:

A. Study Literatur Pada tahap ini penulis melakukan studi literatur dengan mencari, mempelajari, serta memahami paper, jurnal dan buku-buku yang berkaitan dengan tema penelitian yang dilakukan. Ketentuan codes yang dilakukan dalam tugas akhir ini adalah.

B. Pengumpulan Data Data-data yang dipakai merupakan data desain basis dari

pertamina hulu energi 1. Data Propertis pipa

Parameters Units 12 ULA-UW Outside Diameter mm 323.9

Material - API 5L Grade X52 PSL2 CS

Seam Type - SMLS, SAWL or HFW SMYS MPa 360 (52.20 ksi) SMTS MPa 460 (66.70 ksi) Young Modulus MPa 2.07 x 105 Poison Ratio - 0.3 Density kg/m 7850 3 Structural Dumping Coefficient - 0.26

Coefficient of Thermal Expansion /

o 1.1 x 10C -5

Service - Three Phase Design Pressure psig 1600 (11.03 MPa) Operating Pressure psig 142 (0.979 MPa)

Hydrotest Pressure psig 2000 (13.79 MPa)

Mechanical Design Temp. (Metal)

0 200 (93.3F oC)

Operating Temperature 0 112 (44.4F oC)

Fluid Density kg/m 845.5 3

Perencanaan Transportasi Crude Oil dengan Moda Pipa Bawah Laut Operator PT. PHE ONVJ

Chandra Asian W(1), Imam Rochani(2), dan Handayanu(3) (1)Mahasiswa Teknik Kelautan ITS, (2),(3)Staff Pengajar Teknik Kelautan ITS

Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]


2

C. Data Lingkungan

Density of Sea Water kg/m 1025 3 Sea Water Temperature o 26.67 C Kinematics Viscosity m2 1.13 x 10/s -5

Soil Type - Very Soft Clay

Undrained Shear Strength kPa 2.0 6.0

Angle Friction Deg 0.0

Minimum Water Depth m 22.60 Maximum Water Depth m 26.80

D. Menghitung pressure drop Untuk mencari berapa pressure drop yang terjadi sepanjang

pipa sampai dengan pressure outlet di Platform UW mengunakan Software PIPESIM

E. Analisis ketebalan dinding pipa bawah laut Dalam desain awal pipa perancangan ketebalan dinding merupakan hal yang penting oleh karena itu harus dianalisis ketebalan berdasarkan kriteria-kriteria yang dapat menyebabkan kegagalan (internal pressure containment, external hydrostatic pressure collapse, buckle propagation criteria,), selanjutnya ketebalanan yang didapatkan ditambah dengan ketebalan corrosion allowance, mill tolerance, construction allowance sehingga didapat ketebalan pipa dapat beroperasi dengan aman.

F. Analisis On-Bottom Stability Memulai dengan perhitungan property pipa meliputi

perhitungan diameter luar pipa,berat baja di udara, berat lapisan anti karat di udara, berat selimut beton di udara, berat pengisi pipa, besar gaya apung lalu perhitungan berat terendam pipa, penentuan teori gelombang, penentuan kecepatan arus akibat pasut, perhitungan koefisien hidrodinamika ,koefisien gesek tanah, perhitungan berat terendam minimum pipa, analisis kestabilan lateral dan vertical.

G. Perhitungan Cathodic Protection Pipa bawah laut rentan terhadap korosi eksternal sehingga

perlu di tambahkan dengan Cathodic protection untuk itu perlu dilakukan perhitungan berapa jumlah anoda yang dibutuhkan oleh pipa dan jarak antara anode.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah melalui tahap pengolahan data, maka akan

diperoleh hasil serta pembahasannya.

A. Analisis Pressure Drop Dalam menghitung pressure drop yang terjadi sepanjang

pipa dapat dilakukan dengan bantuan Software steady state calculation. Guna dari pressre drop adalah untuk menentukan

target pressure agar fluida dapat sampai di tempat tujuan yaitu Platform UW dengan pressure dan Flow debit yang didesain

Gambar 1. Grafik perbandingan pressure dan jarak

Berdasarkan grafik tersebut didapat bahwa pressure drop yang terjadi sepanjang pipa 6.115 km ini adalah sebesar 29 psi dan aliran yang terjadi adalah aliran turbulen dengan Reynolds number 144803

B. Analisis Ketebalan dinding pipa Dalam analisis ketebalan pipa pada laporan tugas akhir ini,

digunakan standar code ASME 31.4 pipeline transportation system for liquid hydrocarbon and other Liquid serta API 1111 design, construction, operation and maintenance of offshore hydrocarbon pipelines. Dalam tahap perhitungan Wall thickness pertama-tama ketebalan dinding pipa diasumsikan. Kemudian dilakukan pengecekan berdasarkan kriteria-kriteria yang telah ditentukan, apakah ketebalan dinding asumsi tersebut memenuhi kriteria. Apabila ternyata ketebalan asumsi tersebut memenuhi syarat, maka ketebalan tersebut digunakan. Sebaliknya apabila ketebalan dinding tidak memenuhi syarat ataupun overdesain, maka dilakukan penyesuaian hingga didapat ketebalan dinding yang paling ekonomis tetapi dapat memenuhi kriteria-kriteria yang telah ditentukan.

Berikut ini adalah hasil perhitungan ketebalan dinding

pipa yang dibutuhkan sesuai dengan kriteria-kriteria yang ditentukan

Tabel 1. Perhitungan ketebalan nominal Wallthickness


3

C. Analisis On-Bottom Stability Prosedur perhitungan pada pipa bawah laut dilakukan

dengan menggunakan standar DNV RP F109 On-Bottom Stability Design of Submarine Pipeline. Analisis dilakukan pada dua kondisi yaitu kondisi instalasi dan kondisi operasi pada kedalaman laut 21.8 m.

Tabel 2. Hasil Perhitungan ketebalan Concrete Coating

Dari hasil analisis perhitungan On-bottom Stability ketebalan concrete coating yang diperlukan agar dapat memenuhi lateral dan vertical stability Requirement adalah 38 mm

D. Analisis desain Cathodic Protection Konstruksi yang terbuat dari logam maupun non logam

pasti mengalami korosi. Korosi merupakan masalah serius dalam dunia material dan sangat merugikan termasuk dalam konstruksi pipa karena korosi dapat mengurangi kemampuan pipa dalam memikul beban, usia pipa menjadi berkurangan dari aktu yang sudah direncanakan. Salah satu cara untuk mencegah hal tersebut dengan menggunakan perlindungan katodik dengan metode Sacrificial Anode. Berikut ini adalah hasil perhitungan dari analisis desain katodik untuk menentukan berapa jumlah anoda yang diperlukan untuk mengatasi korosi eksternal sepanjang masa operasi pipa.

Tabel 3. Hasil Perhitungan Kebutuhan Anoda

PARAMETER UNIT VALUE Anode Type - Bracelet Half-Shell Initial Anode Thickness mm 38.0

Required Anode Length mm 247.9

Anode Spacing m 193.6 Total No. of Required Anode Ea 34

Anode Contingency Ea 8 Required Anode Mass (nett) kg 27.5

Berdasarkan tabel hasil perhitungan desain katodik di atas

maka untuk mengatasi terjadinya korosi eksternal sepanjang umur layan pipa maka diperlukan anoda sebanyak 34 Ea dan tambahan 8 Ea sebagai anoda persiapan selama masa instalasi

E. Pemodelan Menggunakan Software AUTOPIPE Pemodelan pipa menggunakan AUTOPIPE pada Tugas

Akhir ini hanya memodelkan interface antara spool dan pipeline. Dalam autopipe kita perlu memasukan inputan awal pipa seperti yang dijelaskan pada bab II sebelumnya dan karena autopipe tidak bisa memasukan beberapa jenis coating kita perlu menghitung tebal antara concrete coating dengan corrosion coating dan menghitung density gabungan. Dari perhitungan didapatkan total composite spool dan pipeline sebesar 42 mm dan total composite density sebesar 2893.58 kg/m-3, lalu memasukannya pada input awal. Gambar berikut merupakan pemodelan spool dan pipeline pada ULA Platform .

Gambar 2. Pemodelan Awal Spool dan Pipa

Gambar berikut memperlihatkan running model dengan pembebanan sustain load,temperature dan pressure (GR+T+P1). Dapat dilihat bahwa pipa masih dapat berfungsi dengan baik karena stress yang terjadi masih dibawah batas allowablenya yaitu pada joint A14 sebesar 256 N/mm2 dan allowablenya sebesar 324N/mm2 dengan stresss ratio 0.79

Gambar 3. Hasil Running (Load Case GR+T+P1)


4

IV. KESIMPULAN/RINGKASAN Dari hasil perhitungan dan analisis seluruh model pada bab

sebelumnya dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Dalam analisis pola aliran dan pressure drop terjadi

penurun tekanan sebesar 29.18 Psia untuk case max gas dan 6.815 psia case max liquid pola aliran adalah turbulen, ketebalan Wall thickness yang diperlukan agar sesuai dengan pressure yang sudah ditentukan adalah 12.75 mm

2. Ketebalan minimum concrete coating yang diperlukan agar pipa dapat melawan lifting force sehingga pipa dapat stabil dalam kondisi instalasi dan operasi adalah 38 mm

3. Jumlah anoda yang diperlukan untuk mengatasi korosi eksternal sepanjang masa layan pipa adalah 38 Ea dan tambahan 8 Ea (Anode Contingency) sehingga total jumlah anode 42 Ea.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ir. Imam Rochani, M.Sc dan Ir. Handayanu, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan ide, membimbing, dan memberikan motivasi yang penulis butuhkan selama masa pengerjaan Tugas Akhir.

DAFTAR PUSTAKA [1] American Petroleum Institute, Suplement 1 to API RP

1111 (3rd Edition).Recommended Practice for Design, Operation and Maintenance Hydrocarbons Pipelines (Limit State Design). July 1.1991.

[2] Antaki,A,George.2003. Piping and Pipeline Engineering Design, Construction, Maintenance, Integrity, and Repair.USA

[3] American Society of Mechanical Engineers (ASME).B31.4.2006.Pipeline Transportation Systems for liquid Hydrocarbon and other liquids. USA.

[4] Craig, Nash.1990. Upheaval Buckling : A Practical Solution Using Hot Water Flushing Technique.Twenty second Annual Offshore Technology Conference.Houston

[5] Soegiono. 2007. Pipa Laut. Surabaya : Airlangga University Press.

PENDAHULUANURAIAN PENELITIANStudy LiteraturPengumpulan DataData LingkunganMenghitung pressure dropAnalisis ketebalan dinding pipa bawah lautAnalisis On-Bottom StabilityPerhitungan Cathodic Protection

HASIL DAN PEMBAHASANAnalisis Pressure DropAnalisis Ketebalan dinding pipaAnalisis On-Bottom StabilityAnalisis desain Cathodic ProtectionPemodelan Menggunakan Software AUTOPIPEPemodelan pipa menggunakan AUTOPIPE pada Tugas Akhir ini hanya memodelkan interface antara spool dan pipeline. Dalam autopipe kita perlu memasukan inputan awal pipa seperti yang dijelaskan pada bab II sebelumnya dan karena autopipe tidak bisa memasuk...

KESIMPULAN/RINGKASANDAFTAR PUSTAKA

Documents

piping