Bab 10 Expansion Loops

Bab 10 Expansion LoopsBab 10 Expansion Loops

BAB 10BAB 10BAB 10BAB 10

EXPANSIONS LOOPS,EXPANSIONS LOOPS,

EXPANSIONS JOINTS,EXPANSIONS JOINTS,

EXPANSIONS LOOPS,EXPANSIONS LOOPS,

EXPANSIONS JOINTS,EXPANSIONS JOINTS,

Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem PerpipaanDesain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan1

AND FLANGED JOINTSAND FLANGED JOINTSAND FLANGED JOINTSAND FLANGED JOINTS


10.1. FLEKSIBILITAS10.1. FLEKSIBILITAS

Menunjukkan adanya ukuran panjang pipa yang cukup pada Menunjukkan adanya ukuran panjang pipa yang cukup pada arah yang tepat.arah yang tepat.

Manfaatnya :Mencegah kegagalan pipa atau tumpuan akibat overstress/fatigue.Mencegah kebocoran pada sambungan.Mencegah terjadin a distorsi pada pipa ata pada


Mencegah terjadinya distorsi pada pipa atau pada sambungan dengan peralatan lain (pompa, vessel, dsb.); yang diakibatkan oleh adanya gaya dan momen yang berlebih pada sistem perpipaan.


Upaya untuk memperbaiki fleksibilitas sistem perpipaan, dilakukan dengan menggunakan :Upaya untuk memperbaiki fleksibilitas sistem perpipaan, dilakukan dengan menggunakan :

Expansion loopsExpansion loopsExpansion loopsExpansion loops

Gb. 7.1 Expansion Loop tipe omega


EExpansion jointsxpansion jointsEExpansion jointsxpansion joints

Gb. 7.2 Universal Expansions joints


10.2. EXPANSIONS LOOPS

Expansion loops memberikan kaki yang diperlukan oleh sistem pipa pada arah tegak lurus untuk menyerapsistem pipa pada arah tegak lurus untuk menyerap ekspansi termal yang terjadi.

Expansion loops lebih aman dibandingkan dengan expansion joints, tetapi memerlukan lebih banyak ruang.

Expansion loops dapat dibuat simetris atau non-simetris.


Loops simetris lebih menguntungkan karena dapat menyerap ekspansi termal yang sama besar dari kedua sisi secara lebih efisien.


L

W

H

L

Gb. 7.3 Symmetrical expansion loopGb. 7.3 Symmetrical expansion loop

W


L

H

Gb. 7.4 Non-symmetrical expansion loopGb. 7.4 Non-symmetrical expansion loop


Panjang daerah lengkungan L2 diberikan oleh rumus

L2 = W + 2HL adalah jarak antara pengarah (distance between guide)j p g ( g )

Loops yang non-simetris juga terkadang digunakan bila loops simetris sukar atau tidak mungkin dilakukan, seperti misalnya dalam hal pemanfaatan adanya tumpuan yang sudah ada atau untuk menempatkan loops pada daerah perlintasan dengan jalan


perlintasan dengan jalan.

Rasio optimum antara tinggi dan lebar (H/W) diperoleh dengan diestimasi dan perhitungan secara iteratif.


Tumpuan Vertikal

Tumpuan arah vertikal pada sistem perpipaan diperlukan untuk menumpu berat pipa dan ditempatkan pada jarak tertentu yang dapat dihitung.

Loops horisontal memerlukan tumpuan lebih banyak dibandingkan dengan loops vertikal pada daerah lengkungan (bend length) seperti ditunjukkan oleh


lengkungan (bend length) seperti ditunjukkan oleh tumpuan S1S1 pada Gb. 7.5.


Multiple loops

Jika beberapa loops pipa diletakkan berdampingan pada sebuah rak pipa, maka ukuran loops dapat dimodifikasi

Gb. 7.5 Lay-out beberapa loops horizontal


untuk meletakkan loops yang satu di dalam loops yang lain, seperti ditunjukkan pada Gb. 7.5. Tetapi ukuran akhir dari setiap loop (bend length) harus lebih besar dibandingkan dengan yang diperoleh dari perhitungan.


Pipa dengan diameter lebih besar dan dengan temperatur lebih panas diletakkan pada posisi paling luar, karena memerlukan tinggi loops (H) yang lebih besar. Sedangkan gg p ( ) y g gpipa dengan diameter lebih kecil dan temperatur lebih rendah diletakkan di sebelah dalam.

Karena susunan multiple loops dapat mengubah keseluruhan layout dari rak pipa, maka dianjurkan untuk melakukan perkiraan ukuran semua loops dengan


melakukan perkiraan ukuran semua loops dengan perhitungan sederhana atau dengan bantuan nomograph pada fase awal dari pelaksanaan proyek.


Tumpuan pengarah pada kedua sisi loops, ditunjukkan sebagai G1 dan G2 pada Gb. 7.5 dan sangat diperlukan untuk menjamin ekspansi bergerak pada arah yang tepat j p g p y g p(searah sumbu pipa).

Untuk menghindari adanya interferensi antara satu loops dengan yang lainnya, diperlukan gap atau celah antara pipa yang cukup dalam perancangan multiple loops.



Besarnya gap, setelah mempertimbangkan adanya insulasi pada kedua pipa yang saling berdekatan, harus lebih besar dari perbedaan ekspansi pada elbow E1 dan E seperti ditunjukkan pada Gb 7 6E2, seperti ditunjukkan pada Gb. 7.6.Untuk menghindari interferensi, maka di mana adalah masing-masing besarnya ekspansi loops sebelah luar dan sebelah dalam pada arah dan waktu yang sama.

),(gap 12 xx Δ−Δ>

12 dan xx ΔΔ


Seandainya pipa sebelah dalam tidak beroperasi, artinya temperaturnya adalah pada temperatur lingkungan (70oF), maka gap aktual yang terjadi akan lebih kecil, seperti ditunjukkan pada Gb. 7.7.



Gb. 7.6 Gap yang diperlukan untuk kasusdua pipa panas

Gb. 7.7 Gap yang diperlukan jika inner loopstidak beroperasi


P d Gb 7 8 dit j kk f t t h

Gb. 7.8 Manfaat tumpuan pengarah pada sistem perpipaan


Pada Gb. 7.8a. ditunjukkan manfaat tumpuan pengarah terhadap pola defleksi dari pipa di sekitar loops.Sedangkan pada Gb. 7.8b. ditunjukkan pengaruh tumpuan pengarah pada pipa lurus.


Loops 3-dimensi, Gb. 7.9 digunakan secara luas karena susunan tersebut tidak memblokir rangkaian pipa yang bertemperatur rendah. Tinggi raiser yang umum digunakan adalah sekitar 3 ft. Panjang lengkungan loop juga dihitung dengan rumus L2 = W + 2H.


Gb. 7.9 Expansions loop horisontal 3-dimensi


Pada daerah pelintasan dengan jalan raya, di mana loops horisontal sukar dibuat, maka diganti dengan vertikal loops. Vertikal loops sering tidak simetris. Pada loops vertikal, tumpuan vertikal menjadi sangat perlu untuk menjaga line tetap vertikal, seperti pada Gb. 7.10.


Gb. 7.10 Expansions loops vertikal pada perlintasan jalan


Perhitungan gaya/momen pada loopsPerhitungan gaya/momen pada loops yang dijelaskan di sini didasarkan pada metode M. W. Kellogg sbb.

Contoh perhitungan

Diketahui sebuah loop pipa Grade A, ASTM A-135 dengan OD 20 in dan tebal 0,5 in. Panjang K1L adalah 20 ft. Tumpuan pengarah diletakkan sejarak 10 ft pada kedua sisi loop, sehinggan panjang L = 40 ft, Gb. 7.11. Jarak antara tumpuan anchor A’ dan B’ adalah 100 ft. Sistem pipa digunakan untuk mengalirkan minyak pada suhu 425oF.

Contoh perhitungan

Diketahui sebuah loop pipa Grade A, ASTM A-135 dengan OD 20 in dan tebal 0,5 in. Panjang K1L adalah 20 ft. Tumpuan pengarah diletakkan sejarak 10 ft pada kedua sisi loop, sehinggan panjang L = 40 ft, Gb. 7.11. Jarak antara tumpuan anchor A’ dan B’ adalah 100 ft. Sistem pipa digunakan untuk mengalirkan minyak pada suhu 425oF.


Ditanyakan :

a. Tinggi loop K2L yang diperlukan b. Gaya yang bekerja di titik A’ dan B’ serta momen di titik A dan B.

Ditanyakan :

a. Tinggi loop K2L yang diperlukan b. Gaya yang bekerja di titik A’ dan B’ serta momen di titik A dan B.


Gb. 7.11 Expansion loop simetrik dengan beban termal


Jawab :a. Ekspansi termal linier baja karbon pada 425oF adalah 0,030 in/ft.

Tegangan yang diijinkan, SA = 19.890 psi(ignoring code permission to exlude longitudinal joint efficiency)


0531,0)3)(20(710

)890.19(2)40(7

2

10==

ΔDSL AHitung besaran,

Masukkan nilai 0,0531 pada sumbu vertikal dari diagram padaGb. 7.12. Dari titik 0,0531 pada sumbu vertikal tarik garis horisontal ke kanan sampai memotong garis K1 = 0,5. Kemudian dari titik potong yang dihasilkan ditarik garis vertikal ke bawah sehingga diperoleh harga K2 = 0,32. Sehingga nilai K2L diperoleh = 0,32 x 40 ft = 12,80 ft.

b. Rumus untuk menghitung gaya dan momen adalah


g g g y

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ−=−=

31

610'' LIAFF xBxA ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ

=−=22'

510LI

AMM zBzA

Dengan I adalah momen inersia penampang serta A1 dan A2 diperoleh dari diagram pada Gb. 7.13


Gb. 7.12

Diagram untuk

mendisain loops

nenurut M. W. Kellogg



0684,040

)3(146033

==Δ

L

I

Dari tabel standard pipa diperoleh I = 1460 in4., sehingga diperoleh

738,240

)3(146023

==Δ

L

I

Dengan memasukkan nilai-nilai tersebut di atas dalam diagram pada Gb. 7.13 dan mengingat bahwa K1 = 0,5 dan K2 = 0,32, maka diperoleh A1 = 0,55 dan A2 = 0,86.

Sehingga gaya dan momen dapat dihitung sbb.

6


lbFF xBxA 620.37)55,0)(0684,0(610'' −=−=−=

lbftMM xBxA −=+=−= 780.234)86,0)(73,2(510


Gb. 7.13

Diagram untuk

menghitung gaya dan

momen pada loop

nenurut M. W. Kellogg



Perhitungan panjang lengkungan L2

Nomograph pada Gb. 7.14 dapat digunakan untuk memperkirakan dimensi dari expansion loopsNomograph pada Gb. 7.14 dapat digunakan untuk memperkirakan dimensi dari expansion loopsmemperkirakan dimensi dari expansion loops

Dalam penggunaan nomograph Gb. 7.14, asumsi berikut ini harus diperhatikan, yaitu bahwa

Rumus yang digunakan adalah didasarkan pada metode kantilever terarah (guided cantilever) dengan rumus sbb.

memperkirakan dimensi dari expansion loops

Dalam penggunaan nomograph Gb. 7.14, asumsi berikut ini harus diperhatikan, yaitu bahwa

Rumus yang digunakan adalah didasarkan pada metode kantilever terarah (guided cantilever) dengan rumus sbb.


ASDEL

1443

2Δ

=


Gb. 7.14

Nomograph untuk

menghitung loop size



)400atsteelcarbonforstress(allowablepsi20 000 o FS

Parameter yang dilibatkan dalam rumus untuk menghitung bend length adalah

( )ftguidesbetweendistance

input as OD use for equation the that note inches diameter, nominal

inches loop, theby absorbed be to expansions )400 at steel carbon elasticity (modulus 1029 )400atsteelcarbonforstress(allowable psi 20.000

2

o6

==Δ

×=

=

LL

D

FpsiEFS

A


ft expansion, absorb to required length bend ft anchors, between distance

ftguides,between distance

2

1

=

==

LLL


Contoh 1 :

Tentukan ukuran dari expansion loop yang mampu menyerap expansi yang terjadi pada sistem pipa berdiameter 12 in sepanjang 200 ft. Material pipa adalah baja karbon dan beroperasi pada temperatur

Contoh 1 :

Tentukan ukuran dari expansion loop yang mampu menyerap expansi yang terjadi pada sistem pipa berdiameter 12 in sepanjang 200 ft. Material pipa adalah baja karbon dan beroperasi pada temperatur p p j p p p400oF. Asumsikan rasio antara tinggi dan lebar loop.

Jawab :

Total expansi yang terjadi = (200)(0.027) = 5,4 in.

Dengan menggunakan nomograph Gb. 7.14 dan menarik satu garis lurus dengan titik awal pada diameter nominal 12 in dan melalui

p p j p p p400oF. Asumsikan rasio antara tinggi dan lebar loop.

Jawab :

Total expansi yang terjadi = (200)(0.027) = 5,4 in.

Dengan menggunakan nomograph Gb. 7.14 dan menarik satu garis lurus dengan titik awal pada diameter nominal 12 in dan melalui


expansi termal mendekati 6 in ( 5.4 in) akan memotong garis bend length kira-kira pada angkan 50 ft. Jika diasumsikan H = W, maka dari rumus bend length L2 = W + 2H, maka diperoleh H = W = 17 ft yang menghasilkan L2 = 17 + 2(17) = 51 in.

expansi termal mendekati 6 in ( 5.4 in) akan memotong garis bend length kira-kira pada angkan 50 ft. Jika diasumsikan H = W, maka dari rumus bend length L2 = W + 2H, maka diperoleh H = W = 17 ft yang menghasilkan L2 = 17 + 2(17) = 51 in.


Gb. 7.15 Perhitungan expansion loop menggunakan nomograph

Dengan perhitungan diperoleh Dengan perhitungan diperoleh

)45(12)1029(33 6×ΔDE


ft 24,44)000.20(144

)4,5(12)1029(31443

2 =×

=Δ

=AS

DEL

Jika dibandingkan dengan perkiraan menggunakan nomograph, terjadi kesalahan sebesar 16 %Jika dibandingkan dengan perkiraan menggunakan nomograph, terjadi kesalahan sebesar 16 %


Contoh 2 :

Dengan menggunakan metode Kellogg hitunglah tegangan, gaya, dan momen pada expansion loop seperti Gb. 7.16.Diameter pipa 6 in sch. 40 dibuat dari material baja karbon.

Contoh 2 :

Dengan menggunakan metode Kellogg hitunglah tegangan, gaya, dan momen pada expansion loop seperti Gb. 7.16.Diameter pipa 6 in sch. 40 dibuat dari material baja karbon. Temperatur operasinya adalah 450oF.Temperatur operasinya adalah 450oF.

x

y

Fy

Fx

Mz


Gb. 7.16 Perhitungan tegangan dan beban menggunakan metode Kellogg


Jawab :

Koefisien ekspansi baja karbon pada 450oF = 0,0316 in/ft

Menghitung konstanta K1 dan K2 sbb. :

Jawab :

Koefisien ekspansi baja karbon pada 450oF = 0,0316 in/ft

Menghitung konstanta K1 dan K2 sbb. :

5,04020

1 ===L

WK 5,0

4020

2 ===L

HK

Untuk K1 = 0,5 dan K2 = 0,5, dari Gb. 7.12 diperoleh Untuk K1 = 0,5 dan K2 = 0,5, dari Gb. 7.12 diperoleh 03,0107

2

=ΔD

SL A

( ) in; 32,60316,0200 Defleksi ==Δ

pipa)standard(dariin6256OD =


( ) ft 10)5,01)(40(1 21

121 =−=−= KLLc

pipa)standard (dari in 625,6OD =

psi 785040

)32,6)(625,6)(10(03,0)10(03,0Tegangan 2

7

2

7

==Δ

==L

DS


Menghitung gaya dan momen

Dengan menggunakan diagram pada Gb. 7.13 diperoleh

Menghitung gaya dan momen

Dengan menggunakan diagram pada Gb. 7.13 diperoleh

42121 in. 14,28 dan 5,0 dengan 5,0 dan 21,0 ===== IKKAA

Gaya di anchor diperoleh dari rumus sbb.Gaya di anchor diperoleh dari rumus sbb.

lb. 58440

)32,6)(21,0(10103

6

31

6

'' −=−=Δ

−=−=LAFF xBxA

M di t di l h d i bbM di t di l h d i bb


Momen di tumpuan diperoleh dari rumus sbb.Momen di tumpuan diperoleh dari rumus sbb.

lb.-ft 555840

)32,6)(14,28)(5,0(10102

5

22

5

==Δ

=−=L

IAMM zBzA


10.3. EXPANSIONS JOINTS

Dalam tahun 1984, penggunaan expansion joints mulai diijinkan dalam nuclear piping design kecuali untuk ASME S ti III N l Cl 1 C d S b ti NB 3671 2Section III, Nuclear Class 1 Code Subsection NB-3671.2 yang menyatakan bahwa expansion joint tidak diijinkan dalam Class 1 nuclear components.

Expansion joints digunakan untuk menyerap kompresi arah aksial atau perpanjangan offset arah lateral dan rotasi sudut.

Desain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem PerpipaanDesain, Fabrikasi, dan inspeksi Sistem Perpipaan

Seperti dianjurkan oleh standard pembuat extension joint, rotasi arah torsional pada bellows harus dihindarkan oleh karena momen puntir dapat menimbulkan level tegangan yang tinggi pada bellows.


Expansion joints umumnya dapat diklasifikasikan ke

dalam kelas jenis sliding atau flexible.

Pada jenis sliding dimungkinkan adanya gerakan relatif

antara bagian yang berdekatan. Termasuk ke dalam jenis

ini adalah : slip joints, swivel joints, dan ball joints. Dresser

coupling dan Victaulic coupling adalah contoh nama

komersial dari joints jenis sliding. Nama lain dari sliding

joints adalah packed joints


joints adalah packed joints.

Jenis flexible joints dapat dibagi lagi menjadi bellows

joints, metal hose, dan corrugated pipe.



Gb. 7.17 Berbagai tipe expansion joints



Gb. 7.17 Berbagai tipe expansion joints (sambungan)


Beberapa istilah/nomenklaturBeberapa istilah/nomenklatur

Main AnchorMain Anchor :: Main anchorMain anchor harus didisain untuk dapat menahan harus didisain untuk dapat menahan

gaya/momen yang bekerja.gaya/momen yang bekerja.

Beberapa istilah/nomenklaturBeberapa istilah/nomenklatur

Main AnchorMain Anchor :: Main anchorMain anchor harus didisain untuk dapat menahan harus didisain untuk dapat menahan

gaya/momen yang bekerja.gaya/momen yang bekerja.

Pada kasus di mana digunakan Pada kasus di mana digunakan expansion jointexpansion joint, ada tambahan , ada tambahan

gaya/momen yang timbul yang terdiri dari gaya dorong akibat gaya/momen yang timbul yang terdiri dari gaya dorong akibat

tekanan internal, gaya yang diperlukan untuk mendefleksi tekanan internal, gaya yang diperlukan untuk mendefleksi

expansion jointexpansion joint, dan gaya gesekan antara pipa dengan , dan gaya gesekan antara pipa dengan alignment alignment

guidesguides dan tumpuan.dan tumpuan.

Pada kasus di mana digunakan Pada kasus di mana digunakan expansion jointexpansion joint, ada tambahan , ada tambahan

gaya/momen yang timbul yang terdiri dari gaya dorong akibat gaya/momen yang timbul yang terdiri dari gaya dorong akibat

tekanan internal, gaya yang diperlukan untuk mendefleksi tekanan internal, gaya yang diperlukan untuk mendefleksi

expansion jointexpansion joint, dan gaya gesekan antara pipa dengan , dan gaya gesekan antara pipa dengan alignment alignment

guidesguides dan tumpuan.dan tumpuan.


gg pp

Jika anchor utama dipasang pada tempat di mana terjadi Jika anchor utama dipasang pada tempat di mana terjadi

perubahan arah aliran, maka efek perubahan arah aliran, maka efek elbow elbow dan gaya centrifugal dan gaya centrifugal

akibat aliran fluida, harus diperhitungkan.akibat aliran fluida, harus diperhitungkan.

gg pp

Jika anchor utama dipasang pada tempat di mana terjadi Jika anchor utama dipasang pada tempat di mana terjadi

perubahan arah aliran, maka efek perubahan arah aliran, maka efek elbow elbow dan gaya centrifugal dan gaya centrifugal

akibat aliran fluida, harus diperhitungkan.akibat aliran fluida, harus diperhitungkan.


Intermediate AnchorIntermediate Anchor :: Intermediate anchor Intermediate anchor membagi jaringan membagi jaringan pipa menjadi dua bagian yang dapat berekspansi bebas secara pipa menjadi dua bagian yang dapat berekspansi bebas secara terpisah. Kedua bagian pipa dibuat fleksibel dengan menggunakan terpisah. Kedua bagian pipa dibuat fleksibel dengan menggunakan satu atau lebih satu atau lebih expansion jointexpansion joint..

Intermediate AnchorIntermediate Anchor :: Intermediate anchor Intermediate anchor membagi jaringan membagi jaringan pipa menjadi dua bagian yang dapat berekspansi bebas secara pipa menjadi dua bagian yang dapat berekspansi bebas secara terpisah. Kedua bagian pipa dibuat fleksibel dengan menggunakan terpisah. Kedua bagian pipa dibuat fleksibel dengan menggunakan satu atau lebih satu atau lebih expansion jointexpansion joint..

Directional AnchorDirectional Anchor :: Directional anchor Directional anchor atau atau sliding anchor sliding anchor adalah adalah anchor yang dirancang untuk menyerap/menahan beban pada satu anchor yang dirancang untuk menyerap/menahan beban pada satu arah tertentu dan mengijinkan adanya gerakan pada arah yang arah tertentu dan mengijinkan adanya gerakan pada arah yang lainnya.lainnya.

Bellows :Bellows : Adalah elemen fleksibel dari sebuahAdalah elemen fleksibel dari sebuah expansion jointexpansion joint

Directional AnchorDirectional Anchor :: Directional anchor Directional anchor atau atau sliding anchor sliding anchor adalah adalah anchor yang dirancang untuk menyerap/menahan beban pada satu anchor yang dirancang untuk menyerap/menahan beban pada satu arah tertentu dan mengijinkan adanya gerakan pada arah yang arah tertentu dan mengijinkan adanya gerakan pada arah yang lainnya.lainnya.

Bellows :Bellows : Adalah elemen fleksibel dari sebuahAdalah elemen fleksibel dari sebuah expansion jointexpansion joint


Bellows :Bellows : Adalah elemen fleksibel dari sebuah Adalah elemen fleksibel dari sebuah expansion jointexpansion jointyang terdiri dari satu atau lebih bagian berombak (yang terdiri dari satu atau lebih bagian berombak (corrugatedcorrugated) dan ) dan saling bersinggungan.saling bersinggungan.

Bellows Material :Bellows Material : Beberapa material yang umum digunakan Beberapa material yang umum digunakan untuk material untuk material bellowsbellows diberikan pada tabel berikut ini :diberikan pada tabel berikut ini :

Bellows :Bellows : Adalah elemen fleksibel dari sebuah Adalah elemen fleksibel dari sebuah expansion jointexpansion jointyang terdiri dari satu atau lebih bagian berombak (yang terdiri dari satu atau lebih bagian berombak (corrugatedcorrugated) dan ) dan saling bersinggungan.saling bersinggungan.

Bellows Material :Bellows Material : Beberapa material yang umum digunakan Beberapa material yang umum digunakan untuk material untuk material bellowsbellows diberikan pada tabel berikut ini :diberikan pada tabel berikut ini :


Table Bellow Material

Bellow material Temperature Range oF(According to ASME Section VIII)

304 Stainless steel - 300 – + 750304 Stainless steel - 300 – + 750

316 Stainless steel - 300 – + 750



Nickel 200 - 300 – + 600

Monel 400 - 300 – + 900

I l 600 250 1200


Inconel 600 - 250 – + 1200

Inconel 625 - 250 – + 1200

Inconel 800 - 250 – + 1500

Inconel 825 - 250 – + 800


Squirm in Bellows Expansion Joint :Squirm in Bellows Expansion Joint : Suatu istilah yang Suatu istilah yang digunakan untuk menunjukkan munculnya ketidakstabilan digunakan untuk menunjukkan munculnya ketidakstabilan ((instabilityinstability) yang disebabkan oleh tekanan internal dan yang ) yang disebabkan oleh tekanan internal dan yang berhubungan dengan sambungan pipa dengan diameter 20 inchi berhubungan dengan sambungan pipa dengan diameter 20 inchi dan yang lebih kecildan yang lebih kecil

Squirm in Bellows Expansion Joint :Squirm in Bellows Expansion Joint : Suatu istilah yang Suatu istilah yang digunakan untuk menunjukkan munculnya ketidakstabilan digunakan untuk menunjukkan munculnya ketidakstabilan ((instabilityinstability) yang disebabkan oleh tekanan internal dan yang ) yang disebabkan oleh tekanan internal dan yang berhubungan dengan sambungan pipa dengan diameter 20 inchi berhubungan dengan sambungan pipa dengan diameter 20 inchi dan yang lebih kecildan yang lebih kecildan yang lebih kecil.dan yang lebih kecil.

Flexibility of an Expansion JointFlexibility of an Expansion Joint :: Dapat ditingkatkan dengan Dapat ditingkatkan dengan bellowsbellows yang lebih tipis (tetapi masih cukup kuat untuk menahan yang lebih tipis (tetapi masih cukup kuat untuk menahan tekanan kerja), menambah jumlah tekanan kerja), menambah jumlah bellowsbellows, dan dengan , dan dengan multiple multiple bellowsbellows

dan yang lebih kecil.dan yang lebih kecil.

Flexibility of an Expansion JointFlexibility of an Expansion Joint :: Dapat ditingkatkan dengan Dapat ditingkatkan dengan bellowsbellows yang lebih tipis (tetapi masih cukup kuat untuk menahan yang lebih tipis (tetapi masih cukup kuat untuk menahan tekanan kerja), menambah jumlah tekanan kerja), menambah jumlah bellowsbellows, dan dengan , dan dengan multiple multiple bellowsbellows


bellowsbellows..

External Cover :External Cover : Tutup luar yang digunakan untuk melindungi Tutup luar yang digunakan untuk melindungi bagian luar dari bellows dari bendabagian luar dari bellows dari benda--benda asing, khususnya jika benda asing, khususnya jika jointjoint ditanam di bawah permukaan tanah.ditanam di bawah permukaan tanah.

bellowsbellows..

External Cover :External Cover : Tutup luar yang digunakan untuk melindungi Tutup luar yang digunakan untuk melindungi bagian luar dari bellows dari bendabagian luar dari bellows dari benda--benda asing, khususnya jika benda asing, khususnya jika jointjoint ditanam di bawah permukaan tanah.ditanam di bawah permukaan tanah.


Tie RodsTie Rods :: Adalah batang yang digunakan untuk Adalah batang yang digunakan untuk menahan menahan expansion jointexpansion joint dari gaya yang diakibatkan oleh tekanan internal. dari gaya yang diakibatkan oleh tekanan internal. Besarnya dan jumlah Besarnya dan jumlah tie rodstie rods tergantung dari besarnya gaya yang tergantung dari besarnya gaya yang t j di kib t t k i t l t b tt j di kib t t k i t l t b t Ti dTi d j h d tj h d t

Tie RodsTie Rods :: Adalah batang yang digunakan untuk Adalah batang yang digunakan untuk menahan menahan expansion jointexpansion joint dari gaya yang diakibatkan oleh tekanan internal. dari gaya yang diakibatkan oleh tekanan internal. Besarnya dan jumlah Besarnya dan jumlah tie rodstie rods tergantung dari besarnya gaya yang tergantung dari besarnya gaya yang t j di kib t t k i t l t b tt j di kib t t k i t l t b t Ti dTi d j h d tj h d tterjadi akibat tekanan internal tersebut. terjadi akibat tekanan internal tersebut. Tie rodTie rod juga harus dapat juga harus dapat berfungsi sebagai pembatas defleksi. berfungsi sebagai pembatas defleksi.

Equalizing or Reinforcing Rings :Equalizing or Reinforcing Rings : DeviceDevice yang digunakan untuk yang digunakan untuk memperkuat memperkuat elbowselbows terhadap tekanan internal dan membantu terhadap tekanan internal dan membantu menjaga bentuk asli darimenjaga bentuk asli dari elbowelbow

terjadi akibat tekanan internal tersebut. terjadi akibat tekanan internal tersebut. Tie rodTie rod juga harus dapat juga harus dapat berfungsi sebagai pembatas defleksi. berfungsi sebagai pembatas defleksi.

Equalizing or Reinforcing Rings :Equalizing or Reinforcing Rings : DeviceDevice yang digunakan untuk yang digunakan untuk memperkuat memperkuat elbowselbows terhadap tekanan internal dan membantu terhadap tekanan internal dan membantu menjaga bentuk asli darimenjaga bentuk asli dari elbowelbow


menjaga bentuk asli dari menjaga bentuk asli dari elbowelbow ..

GuidesGuides :: GuidesGuides merupakan bagian penting bagi performans merupakan bagian penting bagi performans expansion jointexpansion joint ..

menjaga bentuk asli dari menjaga bentuk asli dari elbowelbow ..

GuidesGuides :: GuidesGuides merupakan bagian penting bagi performans merupakan bagian penting bagi performans expansion jointexpansion joint ..


Beberapa Tipe Expansion JointsBeberapa Tipe Expansion Joints

Single Expansion Joint :Single Expansion Joint : Merupakan bentuk yang paling Merupakan bentuk yang paling

Beberapa Tipe Expansion JointsBeberapa Tipe Expansion Joints

Single Expansion Joint :Single Expansion Joint : Merupakan bentuk yang paling Merupakan bentuk yang paling sederhana dari sederhana dari expansion jointexpansion joint untuk jenis kontruksi untuk jenis kontruksi bellowbellowtunggal. Bellow ini dirancang untuk menyerap semua gerakan dari tunggal. Bellow ini dirancang untuk menyerap semua gerakan dari sistem pipa di mana joint tersebut dipasang.sistem pipa di mana joint tersebut dipasang.

Double Expansion Joint :Double Expansion Joint : terdiri dari dua terdiri dari dua bellowsbellows disambung oleh disambung oleh t h b di l h t di kt h b di l h t di k

sederhana dari sederhana dari expansion jointexpansion joint untuk jenis kontruksi untuk jenis kontruksi bellowbellowtunggal. Bellow ini dirancang untuk menyerap semua gerakan dari tunggal. Bellow ini dirancang untuk menyerap semua gerakan dari sistem pipa di mana joint tersebut dipasang.sistem pipa di mana joint tersebut dipasang.

Double Expansion Joint :Double Expansion Joint : terdiri dari dua terdiri dari dua bellowsbellows disambung oleh disambung oleh t h b di l h t di kt h b di l h t di k


satu penghubung yang dipegang oleh tumpuan yang dipasangkan satu penghubung yang dipegang oleh tumpuan yang dipasangkan pada dasar anchor. pada dasar anchor. DEJDEJ tidak sama dengan tidak sama dengan universialuniversial expansion expansion jointsjoints. .

satu penghubung yang dipegang oleh tumpuan yang dipasangkan satu penghubung yang dipegang oleh tumpuan yang dipasangkan pada dasar anchor. pada dasar anchor. DEJDEJ tidak sama dengan tidak sama dengan universialuniversial expansion expansion jointsjoints. .


Internally Guided Expansion Joint :Internally Guided Expansion Joint : Tipe ini dirancang untuk Tipe ini dirancang untuk dapat memberikan dapat memberikan axial guiding axial guiding pada pada expansion jointexpansion joint dengan dengan memasang sebuah memasang sebuah heavy telescoping internal guide sleeveheavy telescoping internal guide sleeve . .

Internally Guided Expansion Joint :Internally Guided Expansion Joint : Tipe ini dirancang untuk Tipe ini dirancang untuk dapat memberikan dapat memberikan axial guiding axial guiding pada pada expansion jointexpansion joint dengan dengan memasang sebuah memasang sebuah heavy telescoping internal guide sleeveheavy telescoping internal guide sleeve . .

Universal Expansion JointUniversal Expansion Joint :: terdiri dari dua bellows yang terdiri dari dua bellows yang disambungkan dengan sebuah penghubung dan digunakan untuk disambungkan dengan sebuah penghubung dan digunakan untuk menyerap setiap kombinasi dari tiga gerakan dasar, yaitu : gerakan menyerap setiap kombinasi dari tiga gerakan dasar, yaitu : gerakan aksial, defleksi lateral, dan rotasi sudut. Jenis iniaksial, defleksi lateral, dan rotasi sudut. Jenis ini biasanya biasanya dilengkapi dengan batangdilengkapi dengan batang--batang pembatas (batang pembatas (limit rodslimit rods) untuk ) untuk

Universal Expansion JointUniversal Expansion Joint :: terdiri dari dua bellows yang terdiri dari dua bellows yang disambungkan dengan sebuah penghubung dan digunakan untuk disambungkan dengan sebuah penghubung dan digunakan untuk menyerap setiap kombinasi dari tiga gerakan dasar, yaitu : gerakan menyerap setiap kombinasi dari tiga gerakan dasar, yaitu : gerakan aksial, defleksi lateral, dan rotasi sudut. Jenis iniaksial, defleksi lateral, dan rotasi sudut. Jenis ini biasanya biasanya dilengkapi dengan batangdilengkapi dengan batang--batang pembatas (batang pembatas (limit rodslimit rods) untuk ) untuk


mendistribusikan gerakan diantara kedua bellows dan mendistribusikan gerakan diantara kedua bellows dan menstabilkan penghubung kedua belows. Definisi ini tidak berarti menstabilkan penghubung kedua belows. Definisi ini tidak berarti bahwa hanya bahwa hanya double expansion bellows jointdouble expansion bellows joint yang dapat menyerap yang dapat menyerap gerakan universal.gerakan universal.

mendistribusikan gerakan diantara kedua bellows dan mendistribusikan gerakan diantara kedua bellows dan menstabilkan penghubung kedua belows. Definisi ini tidak berarti menstabilkan penghubung kedua belows. Definisi ini tidak berarti bahwa hanya bahwa hanya double expansion bellows jointdouble expansion bellows joint yang dapat menyerap yang dapat menyerap gerakan universal.gerakan universal.


Hinged Expansion Joint Hinged Expansion Joint :: terdiri dari satu bellows dan dirancang terdiri dari satu bellows dan dirancang untuk tumpuan yang mengijinkan adanya rotasi sudut pada satu untuk tumpuan yang mengijinkan adanya rotasi sudut pada satu bidang hanya menggunakan sepasang pin melalui bidang hanya menggunakan sepasang pin melalui hinge platehinge plateyang dikaitkan dengan ujungyang dikaitkan dengan ujung--ujung expansion jointujung expansion joint Hinge pinsHinge pins dandan

Hinged Expansion Joint Hinged Expansion Joint :: terdiri dari satu bellows dan dirancang terdiri dari satu bellows dan dirancang untuk tumpuan yang mengijinkan adanya rotasi sudut pada satu untuk tumpuan yang mengijinkan adanya rotasi sudut pada satu bidang hanya menggunakan sepasang pin melalui bidang hanya menggunakan sepasang pin melalui hinge platehinge plateyang dikaitkan dengan ujungyang dikaitkan dengan ujung--ujung expansion jointujung expansion joint Hinge pinsHinge pins dandanyang dikaitkan dengan ujungyang dikaitkan dengan ujung--ujung expansion jointujung expansion joint. . Hinge pinsHinge pins dan dan hingehinge harus dirancang agar masih kuat menahan gaya dorong harus dirancang agar masih kuat menahan gaya dorong akibat tekanan internal. akibat tekanan internal. HEJ HEJ harus digunakan berpasangan dua harus digunakan berpasangan dua atau tiga agar dapat berfungsi dengan baik . atau tiga agar dapat berfungsi dengan baik .

Swing Expansion JointSwing Expansion Joint :: tipe ini dirancang untuk menyerap tipe ini dirancang untuk menyerap

yang dikaitkan dengan ujungyang dikaitkan dengan ujung--ujung expansion jointujung expansion joint. . Hinge pinsHinge pins dan dan hingehinge harus dirancang agar masih kuat menahan gaya dorong harus dirancang agar masih kuat menahan gaya dorong akibat tekanan internal. akibat tekanan internal. HEJ HEJ harus digunakan berpasangan dua harus digunakan berpasangan dua atau tiga agar dapat berfungsi dengan baik . atau tiga agar dapat berfungsi dengan baik .

Swing Expansion JointSwing Expansion Joint :: tipe ini dirancang untuk menyerap tipe ini dirancang untuk menyerap


g pg p p g y pp g y pdefleksi lateral dan/atau rotasi sudut pada satu bidang. Gaya defleksi lateral dan/atau rotasi sudut pada satu bidang. Gaya akibat tekanan internal dan gaya lainnya ditahan dengan akibat tekanan internal dan gaya lainnya ditahan dengan menggunakan sepasang menggunakan sepasang swing barswing bar yang masingyang masing--masingnya masingnya disambung dengan pin pada ujungdisambung dengan pin pada ujung--ujung ujung expansion jointexpansion joint..

g pg p p g y pp g y pdefleksi lateral dan/atau rotasi sudut pada satu bidang. Gaya defleksi lateral dan/atau rotasi sudut pada satu bidang. Gaya akibat tekanan internal dan gaya lainnya ditahan dengan akibat tekanan internal dan gaya lainnya ditahan dengan menggunakan sepasang menggunakan sepasang swing barswing bar yang masingyang masing--masingnya masingnya disambung dengan pin pada ujungdisambung dengan pin pada ujung--ujung ujung expansion jointexpansion joint..


Gimbal Expansion Joint :Gimbal Expansion Joint : tipe ini dirancang untuk dapat tipe ini dirancang untuk dapat memungkinkan adanya rotasi sudut pada setiap bidang dengan memungkinkan adanya rotasi sudut pada setiap bidang dengan menggunakan dua pasang menggunakan dua pasang hingehinge yang dipasangkan pada yang dipasangkan pada common common floating gimbal ring.floating gimbal ring. Gimbal ring, hingeGimbal ring, hinge, dan , dan pinpin harus dirancang harus dirancang

Gimbal Expansion Joint :Gimbal Expansion Joint : tipe ini dirancang untuk dapat tipe ini dirancang untuk dapat memungkinkan adanya rotasi sudut pada setiap bidang dengan memungkinkan adanya rotasi sudut pada setiap bidang dengan menggunakan dua pasang menggunakan dua pasang hingehinge yang dipasangkan pada yang dipasangkan pada common common floating gimbal ring.floating gimbal ring. Gimbal ring, hingeGimbal ring, hinge, dan , dan pinpin harus dirancang harus dirancang cukup kuat untuk menahan gayacukup kuat untuk menahan gaya--gaya yang mungkin terjadi. gaya yang mungkin terjadi.

Pressure Balanced Expansion JointPressure Balanced Expansion Joint :: jenis ini dirancang untuk jenis ini dirancang untuk menyerap gerakan aksial dan/atau defleksi lateral sambil menahan menyerap gerakan aksial dan/atau defleksi lateral sambil menahan gaya akibat tekanan internal dengan alat gaya akibat tekanan internal dengan alat tie devicestie devices yang saling yang saling menghubungkanmenghubungkan flow bellowflow bellow dengandengan opposed bellowopposed bellow PBEJ iniPBEJ ini

cukup kuat untuk menahan gayacukup kuat untuk menahan gaya--gaya yang mungkin terjadi. gaya yang mungkin terjadi.

Pressure Balanced Expansion JointPressure Balanced Expansion Joint :: jenis ini dirancang untuk jenis ini dirancang untuk menyerap gerakan aksial dan/atau defleksi lateral sambil menahan menyerap gerakan aksial dan/atau defleksi lateral sambil menahan gaya akibat tekanan internal dengan alat gaya akibat tekanan internal dengan alat tie devicestie devices yang saling yang saling menghubungkanmenghubungkan flow bellowflow bellow dengandengan opposed bellowopposed bellow PBEJ iniPBEJ ini


menghubungkan menghubungkan flow bellowflow bellow dengan dengan opposed bellowopposed bellow. PBEJ ini . PBEJ ini umumnya digunakan di mana terdapat perubahan arah pada pipa umumnya digunakan di mana terdapat perubahan arah pada pipa utama. Ujung aliran dari PBEJ terkadang terdiri dari dua bellows utama. Ujung aliran dari PBEJ terkadang terdiri dari dua bellows yang dipisahkan oleh penghubung bersama. Jenis expansion joint yang dipisahkan oleh penghubung bersama. Jenis expansion joint seperti tersebut dinamakan seperti tersebut dinamakan universal PBEJuniversal PBEJ..

menghubungkan menghubungkan flow bellowflow bellow dengan dengan opposed bellowopposed bellow. PBEJ ini . PBEJ ini umumnya digunakan di mana terdapat perubahan arah pada pipa umumnya digunakan di mana terdapat perubahan arah pada pipa utama. Ujung aliran dari PBEJ terkadang terdiri dari dua bellows utama. Ujung aliran dari PBEJ terkadang terdiri dari dua bellows yang dipisahkan oleh penghubung bersama. Jenis expansion joint yang dipisahkan oleh penghubung bersama. Jenis expansion joint seperti tersebut dinamakan seperti tersebut dinamakan universal PBEJuniversal PBEJ..


Pressure Trust ForcePressure Trust Force

Gaya dorong statik (static thrust), Fs akibat tekanan internal,

Pressure Trust ForcePressure Trust Force

Gaya dorong statik (static thrust), Fs akibat tekanan internal,Gaya dorong statik (static thrust), Fs akibat tekanan internal, dihitung dengan rumus :

Fs = a p

yang mana :

l f k if b h b d

Gaya dorong statik (static thrust), Fs akibat tekanan internal, dihitung dengan rumus :

Fs = a p

yang mana :

l f k if b h b d


a : luas efektif yang berhubungan dengandiameter rata-rata dari corrugations, [in2]

p : tekanan kerja maksimum yang mungkin terjadi, [psi]

a : luas efektif yang berhubungan dengandiameter rata-rata dari corrugations, [in2]

p : tekanan kerja maksimum yang mungkin terjadi, [psi]


Gaya yang diperlukan untuk menekan expansion joint pada arah aksial, Fm diberikan oleh rumus : Gaya yang diperlukan untuk menekan expansion joint pada arah aksial, Fm diberikan oleh rumus :

yang mana :

: kekakuan expansion joint arah aksial [lb/in]: defleksi expansion joint arah aksial (kompresi), [in]

yang mana :

: kekakuan expansion joint arah aksial [lb/in]: defleksi expansion joint arah aksial (kompresi), [in]

aam kF Δ×=

akaΔ



Gaya sentrifugal pada elbow akibat aliran, Fp diberikan oleh: Gaya sentrifugal pada elbow akibat aliran, Fp diberikan oleh:

( )2

2

sin2 θρg

VAFp =

yang mana :

: luas penampang internal pipa, [in2]

: berat jenis fluida, [lb/ft3]

l j li [ft/d t]

yang mana :

: luas penampang internal pipa, [in2]

: berat jenis fluida, [lb/ft3]

l j li [ft/d t]

gp

Aρ


: laju aliran, [ft/det]

: percepatan gravitasi, [32.2 ft/det2]

: sudut belok

: laju aliran, [ft/det]

: percepatan gravitasi, [32.2 ft/det2]

: sudut belok

Vgθ


Pada Gb. 7.18 diperlihatkan sebuah elbow yang diletakkan pada anchor utama.Perancangan/perhitungan gaya anchor harus meliputi gaya

Pada Gb. 7.18 diperlihatkan sebuah elbow yang diletakkan pada anchor utama.Perancangan/perhitungan gaya anchor harus meliputi gaya dorong akibat tekanan, gaya sentrifugal, gaya gesek pada tumpuan dan guide, dan gaya untuk menekan bellows. dorong akibat tekanan, gaya sentrifugal, gaya gesek pada tumpuan dan guide, dan gaya untuk menekan bellows.


Gb. 7.18 Gaya anchor pada elbow


Menghitung tekanan test hidrostatik, pt, menurut Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA) adalah : Menghitung tekanan test hidrostatik, pt, menurut Expansion Joint Manufacturers Association (EJMA) adalah :

tdt S

Spp 5,1=yang mana :

: tekanan test hidrostatik

: tekanan disain (design pressure) : tegangan yang diijinkan untuk material bellows

yang mana :

: tekanan test hidrostatik

: tekanan disain (design pressure) : tegangan yang diijinkan untuk material bellows

dt S

p ,

tp

dp

S


g g y g jpada temperatur pengetesan (70oF)

: tegangan yang diijinkan untuk material bellowspada temperatur disain.

g g y g jpada temperatur pengetesan (70oF)

: tegangan yang diijinkan untuk material bellowspada temperatur disain.

tS

dS


Contoh perhitungan :

Hitunglah tekanan test hidrostatik untuk sistem perpipaan yang mempunyai tekanan disain sebesar 125 psig dan temperatur disain 500oF. Material bellow adalah carbon steel ASTM A53 Grade B.


Hitunglah tekanan test hidrostatik untuk sistem perpipaan yang mempunyai tekanan disain sebesar 125 psig dan temperatur disain 500oF. Material bellow adalah carbon steel ASTM A53 Grade B.

Jawab :

Dari tabel standarad diperoleh tegangan ijin untuk material carbon steel ASTM A53 Grade B pada temperatur pengujian (70oF) diperoleh St = Sc = 20 ksi. Sedangkan tegangan ijin pada temperatur disain adalah Sd = Sh = 18,9 ksi. Dengan memasukkan data-data numerik t b t k d l di l h t k t t hid t tik bb

Jawab :

Dari tabel standarad diperoleh tegangan ijin untuk material carbon steel ASTM A53 Grade B pada temperatur pengujian (70oF) diperoleh St = Sc = 20 ksi. Sedangkan tegangan ijin pada temperatur disain adalah Sd = Sh = 18,9 ksi. Dengan memasukkan data-data numerik t b t k d l di l h t k t t hid t tik bb


tersebut ke dalam rumus diperoleh tekanan test hidrostatik sbb. tersebut ke dalam rumus diperoleh tekanan test hidrostatik sbb.

psig 4,198900.18

)000.20(1255,15,1 =⎥⎦⎤

⎢⎣⎡==

d

tdt S

Spp


10.4. FLANGED JOINTS

Flange digunakan untuk menyambung dua bagian panjang pipa dan/atau untuk menghubungkan pipapanjang pipa dan/atau untuk menghubungkan pipa dengan peralatan lain.

Ada dua tipe flange, yaitu : permukaan datar (flat face) dan permukaan timbul/cembung (raised face).

Dalam analisis tegangan sistem pipa, kemampuan sebuah flange untuk memikul momen eksternal adalah sangat


flange untuk memikul momen eksternal adalah sangat penting untuk diperhitungkan.

Perancangan flange joint sekarang dapat diperoleh dari sumber referensi lain, seperti ASME Section III, Division 1.


Parameter dalam disain flange joint : Bolt Preload :Pemberian preload pada baut dimaksudkan untuk memberikan p ppengencangan awal pada sambungan flange (baut menerima tarikan awal dan flange menerima tekanan awal). Besarnya beban awal tersebut harus cukup untuk menahan beban-beban yang bekerja pada flange agar tidak terjadi kebocoran, tetapi harus tidak melebihi kekuatan yield atau kekuatan proof dari


material baut.Untuk sambungan yang mengalami tekanan hidrostatik (1,5 kali tekanan disain), maka tegangan awal baut akibat preload diperbolehkan melebihi tegangan disain yang diijinkan.


Internal Pressure :Bila ada tekanan internal pada sistem pipa, tambahan yielding

yang terjadi pada baut dapat menghasilkan kebocoran jika

margin antara tegangan inisial preload dan kekuatan-yield

bahan tidak cukup.

External Pressure :Kombinasi gaya akibat momen lentur eksternal dan beban pada


g y p

baut mungkin dapat memberikan deformasi plastis pada

beberapa gasket, sehingga menyebabkan hilangnya tekanan

gasket jika tekanan sambungan dihilangkan (depressurized).


Temperature : Kenaikan temperatur menyebabkan berkurangnya tekanan pada flange. Pada temperatur yang tinggi, nilai tegangan disain dikendalikan oleh laju creep. Jika koefisien muai antara flange dan b t b b d (k t i l b b d ) ki k ti b lbaut berbeda (karena materialnya berbeda), mungkin akan timbul kebocoran karena bertambahnya beban pada baut. Pengencangan ulang baut mungkin diperlukan, tetapi jangan lupa bahwa pengencangan berulang-ulang dapat membuat sambungan tidak dapat berfungsi dengan baik.

Gaskets:S ti NC 3647 5 h iji k tt li b t k t


Section NC-3647.5 hanya mengijinkan mettalic or asbestos gaskets jika tekanan operasi yang dikehendaki melebihi 720 psi atau temperatur melebihi 750oF. Tetapi compressed sheet asbestos-confined gaskets memiliki range operasi yang lebih tinggi.


Nomenklatur: yield strength material flange, [psi].

: diameter lingkaran baut pada flange, [in].

Nomenklatur: yield strength material flange, [psi].

: diameter lingkaran baut pada flange, [in]. yS

C g p g , [ ]

: luas penampang total baut pada akar ulirnya, [in2].

: diameter luar flange raised face, [in].

: tekanan yang terjadi bersamaan dengan momen lentur

akibat beban dinamik, [psi].

g p g , [ ]

: luas penampang total baut pada akar ulirnya, [in2].

: diameter luar flange raised face, [in].

: tekanan yang terjadi bersamaan dengan momen lentur

akibat beban dinamik, [psi].

C

bAoD

PR


: diameter di mana beban reaksi pada gasket terjadi, [in]

(dpt didekati dg diameter-dalam dari flange raised face).

: tegangan ijin baut, [psi].

: diameter di mana beban reaksi pada gasket terjadi, [in]

(dpt didekati dg diameter-dalam dari flange raised face).

: tegangan ijin baut, [psi].

G

aS


Nomenklatur (sambungan)

: operating basis earthquake.

: safety shutdown earthquake.

Nomenklatur (sambungan)

: operating basis earthquake.

: safety shutdown earthquake.OBESSE

: seismic anchor movement.

Faulted condition diasosiasikan dengan SSE

atau pipa patah. Keadaan ini sangat jarang terjadi.

: loss of coolant accident.

Dapat berakibat membukanya presurized safety

: seismic anchor movement.

Faulted condition diasosiasikan dengan SSE

atau pipa patah. Keadaan ini sangat jarang terjadi.

: loss of coolant accident.


SAM

LOCA



atau relief valve tanpa alert, karena berkurangnya

media pendingin (coolant).


atau relief valve tanpa alert, karena berkurangnya

media pendingin (coolant).


Momen Eksternal

Perhitungan momen yang diijinkan dapat dilakukan dengan 3 metode yang diberikan pada ASME Section III, Nuclear

Momen Eksternal

Perhitungan momen yang diijinkan dapat dilakukan dengan 3 metode yang diberikan pada ASME Section III, Nuclear y g p ,Power Plants Components Code NC-3658.

Metode 1Metode ini mengacu pada ANSI B16.5 flanged joint with high strength bolting (baut dengan material yang mempunyai

y g p ,Power Plants Components Code NC-3658.

Metode 1Metode ini mengacu pada ANSI B16.5 flanged joint with high strength bolting (baut dengan material yang mempunyai


strength bolting (baut dengan material yang mempunyai tegangan ijin pada 100oF paling rendah 20 ksi).strength bolting (baut dengan material yang mempunyai tegangan ijin pada 100oF paling rendah 20 ksi).


(1a) Untuk service level A dan B dengan beban statik diberikanoleh persamaan.

(1a) Untuk service level A dan B dengan beban statik diberikanoleh persamaan.

)1.7(136000

dgn ;121

360003125 <⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛= y

by

staticallow

SAC

SM

(1b) Untuk service level A dan B dengan beban statik dandinamik diberikan oleh persamaan.

(1b) Untuk service level A dan B dengan beban statik dandinamik diberikan oleh persamaan.

)2.7(121

360006250 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛= b

ydynamicallow AC

SM

(1 ) U t k i l l C d D d b b t tik d(1 ) U t k i l l C d D d b b t tik d


(1c) Untuk service level C dan D dengan beban statik dan dinamik diberikan oleh persamaan.

(1c) Untuk service level C dan D dengan beban statik dan dinamik diberikan oleh persamaan.

)3.7(3600012

)(16

11250 2 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −= y

obdynamicallow

SCPRDAM π


Metode 2Metode ini menyangkut standard flange joint pada tekanan dan temperatur yang moderat dalam standard ANSI B16.5, MSS SP-44, API 605 (tekanan kurang dari 100 psi dan

Metode 2Metode ini menyangkut standard flange joint pada tekanan dan temperatur yang moderat dalam standard ANSI B16.5, MSS SP-44, API 605 (tekanan kurang dari 100 psi danMSS SP 44, API 605 (tekanan kurang dari 100 psi dan temperatur kurang dari 200oF).Persamaan momen sbb :

MSS SP 44, API 605 (tekanan kurang dari 100 psi dan temperatur kurang dari 200oF).Persamaan momen sbb :

(7.4)statik kasus 121

4 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= a

bstaticallow

SCAM


(7.5)dinamik kasus 121

2 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛= a

bdynamicallow

SCAM


Metode 3 (equivalent pressure method )Metode 3 (equivalent pressure method )

(7.5)G

)12(163πMPeq =

M : largest moment (actual) dari persamaan (7.9), (7.10) & (7.11)M : largest moment (actual) dari persamaan (7.9), (7.10) & (7.11)

(7.6)pressuredesignPpressurealActual/tot eq +=


Persyaratan penggunaan rumus (7.6) adalah Persyaratan penggunaan rumus (7.6) adalah

( ) (7.7)pressuredratedpressuredesignPeq <+


Actual momentsActual momentsM(normal) = Mactual static = higher of torsional or resultant of two bending

moments for gravity plus thermal normal loading, sustained anchor movement plus relief valve thrust force and other mechanical

M(normal) = Mactual static = higher of torsional or resultant of two bending moments for gravity plus thermal normal loading, sustained anchor movement plus relief valve thrust force and other mechanical

(7.9)p

sustained loads.p

sustained loads.

M(upset) = Mactual dynamic = higher of torsional or resultant of two bending moments plus thermal upset plus OBE plus SAM OBE plus LOCA.

M(upset) = Mactual dynamic = higher of torsional or resultant of two bending moments plus thermal upset plus OBE plus SAM OBE plus LOCA.

M(faulted) = Mactual dynamic (faulted) = higher of torsional or resultant of two b di t l th l t l SSE l SAM SSE l

M(faulted) = Mactual dynamic (faulted) = higher of torsional or resultant of two b di t l th l t l SSE l SAM SSE l

(7.10)

(7 11)


bending moments plus thermal upset plus SSE plus SAM SSE plus LOCA.bending moments plus thermal upset plus SSE plus SAM SSE plus LOCA.

(7.11)

M = greater of the above three actual momentsM = greater of the above three actual moments (7.12)


Dalam aplikasinya : actual or calculated bending moments harus lebih kecil dari allowable moments seperti ditunjukkan pada tabel berikutDalam aplikasinya : actual or calculated bending moments harus lebih kecil dari allowable moments seperti ditunjukkan pada tabel berikut

ACTUAL ALLOWABLES

M(normal), pers. (7.9) Mallow static, pers (7.1)

M(upset), pers. (7.10) Mallow dynamic, pers (7.2)

M(faulted), pers. (7.11) Mallow dynamic (faulted), pers (7.3)

M(normal), pers. (7.9) Mallow satatic, pers (7.4)


M(upset), pers. (7.10) Mallow dynamic, pers (7.5)

M(faulted), pers. (7.11) Mallow dynamic, pers (7.5)

Ped + Design Pressure, pers. (7.7) Rated pressure



Hitunglah bending momen aktual dan yang diijinkan dan periksa apakah flange dikualifikasi memenuhi ASME Section III, NC-3658 (Edisi Summer 1979).

Data sistem perpipaan :Diameter pipa = 30 in


Hitunglah bending momen aktual dan yang diijinkan dan periksa apakah flange dikualifikasi memenuhi ASME Section III, NC-3658 (Edisi Summer 1979).

Data sistem perpipaan :Diameter pipa = 30 inDiameter pipa = 30 in.Diameter luar (OD) flange tipe raised face = 33,75 in.Jumlah baut = 28 buah.Luas baut total = 28 (0,8898) = 24.94 in2.Diameter lingkaran baut, C = 36 in.Material flange : baja karbon SA105Material baut : SA193 Grade B7Tegangan ijin baut = 25 ksi

Diameter pipa = 30 in.Diameter luar (OD) flange tipe raised face = 33,75 in.Jumlah baut = 28 buah.Luas baut total = 28 (0,8898) = 24.94 in2.Diameter lingkaran baut, C = 36 in.Material flange : baja karbon SA105Material baut : SA193 Grade B7Tegangan ijin baut = 25 ksi


Tegangan ijin baut = 25 ksi.Yield strength material flange, Sy = 32,8 ksi.Pressure rating = 150 psi.Temperatur disain = 200oF.Tekanan disain = 175 psi.

Tegangan ijin baut = 25 ksi.Yield strength material flange, Sy = 32,8 ksi.Pressure rating = 150 psi.Temperatur disain = 200oF.Tekanan disain = 175 psi.


Momen aktual (ft-lb) (from piping analysis)Momen aktual (ft-lb) (from piping analysis)

Loading MT BM1 BM2 MR (*) M (**)

Dead-weight 1084 1939 11520 11682 11682

Thermal 1901 6350 2825 6950 6950Thermal 1901 6350 2825 6950 6950

OBE 8518 7979 9817 12650 12650

OBE SAM 0 0 0 0 0

SSE 18354 16638 10448 19646 19646

SSE SAM 0 0 0 0 0

LOCA 0 0 0 0 0


( )RTR MMMaxMBMBMM ,:(**):(*) 22

21 =+=

(7.9)pers.dari lb.-ft18632695011682)( ⇒=+=normalM static actual

(7.10)pers.dari lb.-ft3128212650695011682)( ⇒=++=upsetM dynamic actual

(7.11)pers.dari lb.-ft3827819646695011682)( ⇒=++=faultedM dynamic actual


Momen yang diijinkan (allowable moments)

Material baut adalah SA193 Grade B7 dengan allowable stress 25000 psi > 20000 psi pada 100oF, sehingga metode 1 dapat diaplikasikan.

Momen yang diijinkan (allowable moments)

Material baut adalah SA193 Grade B7 dengan allowable stress 25000 psi > 20000 psi pada 100oF, sehingga metode 1 dapat diaplikasikan.

( ) (7.1)lb.-ft 21285892,241236

36000328003125 =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=static allowM

1236000 ⎠⎝⎠⎝

( ) (7.2)lb.-ft 42571692,241236

36000328006250 =⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=dynamic allowM

(7.3)lb.-ft 65931036

8,321236)175()75,33(

16)92,24)(11250( 2

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −=

π(faulted) dynamic allowM

R b di (f lb)


Condition Actual moment Allowable Moment

Normal 18632 212858 OKUpset 31282 425716 OK

Faulted 38278 659310 OK

Resume perbandingan momen (ft-lb)


Pipe diameter

(in.)

Total bolt area Ab

(in2)

Bolt circle diameter

(in.)

Rating(psi)

Allowable Moment Material

Flange

Bolt

MaterialStatic.(eq. 7.1)

Stat. + Dyn. (eq. 7.2)

Sta. + Dyn. (eq. 7.3)

2 0 81 4 75 150 912 1825 3123 Carbon steel SA193

Flange Allowable Moments (ft-lb) Using Method 1

2 0.81 4.75 150 912 1825 3123 Carbon steelSA105

SA193Grade B7

2 0.81 4.75 150 592 1185 2028 Stainless steel SA 182

SA193Grade B7

3 0.81 6 150 748 1497 2441 Grade F304 SA193Grade B7

4 1.62 7.5 150 1872 3744 6252 Grade F304 SA193Grade B7

4 2.42 7.88 300 4524 9049 15501 Grade F304 SA193Grade B7


8 2.42 11.75 150 6746 13493 20825 Carbon steelSA105

SA193Grade B7

8 5.03 13.0 300 15515 31030 52022 Stainless steel SA193Grade B7

The temperature is 200oF and pressure is 175 psi.

Sy for carbon steel at 200oF IS 32800 psi. Sy for stainless steel at 200oF is 21300 psi.


Dari pengaruh flange material, flange rating, dan flange diameter terhadap allowable moments diperoleh bahwa :

Allowable moments membesar dengan membesarnya ukuran flange.

Allowable moments membesar dengan membesarnya pressure rating

Dari pengaruh flange material, flange rating, dan flange diameter terhadap allowable moments diperoleh bahwa :

Allowable moments membesar dengan membesarnya ukuran flange.

Allowable moments membesar dengan membesarnya pressure ratingAllowable moments membesar dengan membesarnya pressure rating.

Allowable moments flange dengan material carbon steel lebih besar dibandingkan dengan material stainless steel, karena Sy carbon steel yang digunakan lebih besar dari Sy stainless steel.

Allowable moments membesar dengan membesarnya pressure rating.

Allowable moments flange dengan material carbon steel lebih besar dibandingkan dengan material stainless steel, karena Sy carbon steel yang digunakan lebih besar dari Sy stainless steel.


Referensi :

Sam Kannappan, P.E., “Introduction to Pipe Stress Analysis”, John Wiley & Sons, 1986.

Referensi :

Sam Kannappan, P.E., “Introduction to Pipe Stress Analysis”, John Wiley & Sons, 1986.



TERIMA KASIH

Documents

Bab 10 Expansion Loops