Dasar-dasar pressure vessel rules of construction catatan kecil 3 : Dasar-dasar pressure vessel rules of construction
Hasanuddin Dear all, Maaf sebelumnya atas telatnya posting edisi ke-3 ini karena minggu lalu saya terpaksa sempat beberapa hari karena mesti ambil medical leave. Kali in Kali inii sa saya ya ak akan an se sedi diki kitt me meny nyin ingg ggun ung g te tent ntan ang g da dasa sar2 r2 ru rule les s of constructio constr uction n pada pressu pressure re vesse vessell yang dikons dikonstruks truksii menur menurut ut ASME VIII. Saya akan coba sedikit paparkan tentang komponen2 utama PV yaitu shell/head, support, pipe, flange/nozzle, fitting dan bolting. Secara umum, base material dari masing2 part tersebut jenis/macamnya dapat dilihat dalam ASME VIII subsection C dimana kurang lebihnya sbb: -
shell/head plate: SA 516
support: SA 516 grade 60/70, SA 285 grade C, SA 283 grade C/D atau SA 36 -
flange: SA 105
-
pipe: SA 106 seamless
-
fitting: SA 234
-
coupling; SA 105
bolting: SA 193 grade B7, SA 194 grade 2H, ASTM B766 class 8 type II dan SS 316
******* Head unt Head untuk uk pre pressur ssure e ve vessel ssel har harus us me mempu mpunya nyaii dim dimens ensii cem cembun bung, g, dikons dik onstru truksi ksi dar darii sat satu u pie piece ce pla plate te (ta (tanpa npa sam sambun bungan gan las las)) dan bis bisa a dipilih mau pake detil bentuk ellipsoidal/semi ellipsoidal/semi ellipsoidal dengan rasio 2:1 (apabila diameternya lebih dari 24") atau model torisphrical. Untuk high pressure vessel biasanya menggunakan hemispherical head.
Shell, yang merupakan body dari suatu PV umumnya menggunakan spesifikasi thickness sbb: -
dia < 60" menggunakan plate dengan thickness ¼ " dia 60 s/d 90" menggunakan plate dengan thickness 3/8 " dia > 90" menggunakan plate dengan thickness ½ "
Spesifikasi thickness tersebut juga applicable untuk head. Selain pelat, pipa juga dapat dipake untuk material dasar dari shell. Untuk PV dengan diameter kecil (maksimum 24"), pipa seamless SA 106 Grade B sering dipake untuk konstruksi shell, setelah mempertimbangkan nominal thicknessnya, mill tolerance dan internal corrosion allowance-nya. Terkadang kita juga menemukan saking besarnya diameter suatu PV atau saking panjangnya, sehingga shell harus dikonstruksi secara berangkai dari kesatuan beberapa plates. Nah untuk yang begini ini, jumlah sambungan las pada shell dan head suatu PV sedapat mungkin mesti diminimalkan. Untuk diameter sampai dengan 2800 mm, umumnya tidak diperbolehkan apabila terdapat lebih dari satu sambungan longitudinal weld. Sedangkan untuk sambungan yang circumferential weld, berikut data perbandingan antara panjang/keliling lingkaran PV dengan maksimum circum weld yang diperbolehkan. <= 2400 mm - tidak diperbolehkan ada circum weld <= 4800 mm - maksimum 1 circum weld <= 7200 mm - maksimum 2 circum weld <= 9500 mm - maksimum 3 circum weld > 9500 mm - setiap 2500 mm diperbolehkan ada 1 circum weld Jumlah circum weld diatas tidak termasuk circum weld pada joint shell dengan head. Namun pengalaman saya di lapangan mengatakan, masing2 user tidak selalu sama dalam menentukan batasan/range keliling ini. Mengelas tidak sekedar berarti menyambung satu bagian dengan bagian lain. Ketika kita melakukan pengelasan PV, mesti dipertimbangkan weld layout/arrangement-nya. Konfigurasi dari sambungan las harus diatur sedemikian rupa sehingga
memungkinkan untuk dilakukan visual inspection pada bagian internal tidak ada nozzle reinforcing pads/saddle bearing plate/wear plate yang menutupi longitudinal ataupun girth weld tidak terjadi jarak yang terlalu mepet antara sambungan las yang satu dengan yang lain dll Longitudinal joint, circum joint dan joint2 yang ikut menahan tekanan PV harus di design secara double sided butt weld sesuai dengan UW-12 dari ASME VIII part 1 tentang joint efficiency. Apabila tidak memungkinkan di design secara double sided butt weld, dapat menggunakan single butt weld yang ekivalen dengan double butt weld (UW-12 type 1) dalam arti bisa diinspeksi secara visual pada backside sambungan lasannya. Keadaan yang tidak memungkinkan ini bias terjadi pada circum closing joint pada PV yang memunyai diameter kecil atau pada pipe/fitting butt welds. Support/penyangga untuk PV yang di design dan beroperasi secara horizontal umumnya di sangga oleh 2 sisi penyangga dimana masing2 penyangga tersebut diletakkan sedekat mungkin dengan head. Penempatan support harus diback-up juga dengan perhitungan engineering untuk mengkalkulasi stress dan deformasi untuk selanjutnya ditentukan perlu atau tidaknya diinstall penguat/reinforcement atas PV. Jarak centerline saddle support sebaiknya lebih kecil dari atau sama dengan ½ x outside diameter PV dengan minimum sudut arc contact sebesar 120 deg. Thickness wear plate support tidak boleh melebihi thickness shell plate. Tell tale holes sebaiknya dibuat dengan diameter ¼" pada saddle wear plate, dialokasikan pada titik terluar dimana tidak ada interfere dengan sadle serta ditutup dengan silicone sealant untuk menghindari terjadinya proses korosi. Penggunaan grease untuk menutupi hole ini sebaiknya dihindarkan. Sedangkan support untuk PV yang di design dan beroperasi secara vertikal umumnya di sangga oleh conical/cylindrical skirt (tanpa guys/brace). Apabila dibutuhkan tailing lugs, penempatannya harus diinstall pada skirt base ring dan tidak boleh diinstall di body PV. Skirt access opening biasanya menggunakan perbandingan2 sbb: <16" OD menggunakan1 skirt opening 4" ID 16 s/d 48" menggunakan1 skirt opening 8" ID
48 s/d 72" menggunakan1 skirt opening 18" ID >72" menggunakan 2 skirt opening 8" ID
Skirt, leg and saddle support pada umumnya menggunakan thickness minimum ¼" Selanjutnya tentang PV opening. Kebanyakan, opening dari PV menggunakan sistim flanged, terutama yang diperuntukkan pada hydrocarbon services. Jenis flanged pun typically weld neck flange atau long weld neck flange dengan mengacu kepada ASME B16.5 untuk diameter s/d 24" dan ASME B 16.47 seri A untuk diameter diatas 24". Beberapa PV yang beroperasi pada tekanan rendah, dimungkinkan menggunakan flange klas # 150 (slip on flange) mengacu kepada ketentuan ASME B 16.30. Penggunaan sistim opening berulir tidak diperbolehkan, termasuk juga meng-connect threadolet secara langsung dengan shell maupun head suatu PV. Perangkat sistim opening lainnya yaitu manhole umumnya hanya terdapat pada PV dengan diameter lebih dari 32" (ada juga yang mempersyaratkan 34 dan 36"). Untuk PV yang berdiameter kurang dari 32" menggunakan 2 buah handholes yang lazimnya berdiameter 6 atau 8". Dimensi manhole juga kebanyakan circular (tidak boleh berbentuk bujur sangkar apalagi segitiga...J). Trus, manhole mesti dilengkapi dengan blind flange, bolting, gasket dan davit/hinges. Jangan lupa, penempatannya tidak boleh berada pada daerah seam lasan. Spesifikasi thickness yang umum dipake untuk nozzle adalah sbb -
NPS s/d 3" menggunakan sch 80
-
NPS 4 s/d 10" menggunakan sch 40
-
NPS >12" menggunakan thickness 3/8 "
Pemilihan fitting seperti elbow, reducer, caps, dll harus memperhitungkan kecocokannya (kompatibel), strength dan karakteristik kimiawi dengan material lain dimana fitting akan dikoneksi secara pengelasan terutama untuk alloy fittings. Selanjutnya, bolting. External bolting sebaiknya menggunakan cadmium plated alloy steel stud bolts sesuai dengan SA-193 Grade B7 untuk aplikasi design temperature -20 s/d 900 deg F. F. Sedangkan
nut-nya menggunakan cadmium plated alloy steel sesuai dengan SA194 grade 2H. Untuk internal bolting menggunakan SS 316. Studbolt haruslah mempunyai ulir/thread yang penuh (dari ujung sampe dengan pangkalnya) dengan panjang yang diperhitungkan sehingga memungkinkan untuk dilakukan bolt tensioning. Terakhir, ada persyaratan2 khusus yang mesti dipenuhi untuk komponen2 PV yang merupakan duplex stainless steel baik berupa plate, pipa, fitting dll haruslah memenuhi persyaratan charpy impact sesuai ASTM A370 atau BS EN 10045. Jangan lupa...semua material2 tersebut haruslah baru (bukan bekas) dan traceable data2nya. Traceable maksudnya ya mesti ada mill certnya, kalo masih utuh (plat yang belum terpotong) mesti ada detail stencil stamp-nya dan kalo sudah dalam bentuk potongan mesti ada kejelasan data heat/serial number dsb. Demikian semoga berguna.
Ref: ASME VIII div 1 Self experiences Modul kursus ASME VIII PV Engineering (Irridia) Modul kursus sertifikasi ASME VIII PV Inspector (PPT MIGAS) Modul kursus AK3 Boiler & PV Inspector (Depnaker)
Saptodewo Bambang pak hasanudin, saya pingin sharing mengenai hal berikut : 1. untuk shell, a. " apakah dasarnya batasan tersebut ?" b. " apakah untuk menentukan thickness req., tidak tergantung dari design pressure ( + static head ), max. allow. stress value (tgt. dari design temp. & mat'l spec.-grade ),diameter & joint eff.
2. Untuk diameter sampai dengan 2800 mm, umumnya tidak diperbolehkan apabila terdapat lebih dari satu sambungan longitudinal weld. ----------------------------------------------------------------------------------> a. " apa dasarnya ?" , " bagaimana dengan panjang plate yg ada dipasaran ?" ( misal untuk panjang plate 20' , u./ dia 2800 mm sudah ada 2 long. seam. ) 3. untuk sambungan yang circumferential weld, a. mohon referensinya apa yaaa? dan apakah tidak tergantung dari dimensi PV-nya ???
Drajad Agus Widodo Sedikit kurang setujuan saya -Material yang anda sebut hanya sebatas contoh yang umum digunakan -anda menyebutkan komponen komponen utama PV, coba anda buka lagi ASME VIII batasan PV, disitu tidak disebutkan support, dan tidak ada satu paragraphpun di ASME yang bicara tentang support (leg, skirt atau saddle)lihat U-1(e) batasan secara geometri -Head harus cembung, ini juga salah, head bisa berbentuk flat (UG-34), conical (UG-32(g), -head harus dikonstruksi 1 piece, saya rasa ini juga salah, sambungan boleh dilakukan (see Fig UW-3) -semi ellipsoidal tidak harus 2:1, bisa 3:1 atau bahkan 1 : 1 lihat Appendik 1, rumus untuk ellipsoidal head dengan faktor K jika bukan 2:1, lihat untuk 2:1 maka faktor K=1, kalau bukan 2:1 berarti K bukan satu, lihat tabel - Untuk high pressure vessel biasanya menggunakan hemispherical head. Ini benar tapi perlu ada tanda koma menjadi high pressure, jadi tidak keliru PVnya yang tinggi misal 50m -apllikasi thickness shell dan head, kurang tepat, factor thickness dipengaruhi, diameter, pressure, CA, allowable strees material yang dipengeruhi oleh temperatur -batasan jumlah longitudinal dan circumferential joint belum saya temukan di ASME, mungkin bisa ditunjukkan ke saya paragraph berapa? -saya belum pernah membaca di ASME prioritas jenis sambungan seperti yang diutarakan yaitu diutamakan double butt weld dan jika tidak mungkin single butt weld, satahu saya ASME
tidakmemrioritaskan dan semua jenis sambungan ada joint efficiensi sendiri sendiri -jarak saddle tidak diatur dalam ASME tapi menurut buku buku PV yang lain jarak saddle dengan head adalah 1/2 Radius PV atau kurang -yang lain lain saya rasa ini, saya belum teliti, saya sependapat dengan anda ini merupakan standard saja, jangan sampai anggota milist yang lain yang baru belajar PV mengira ini diatur dalam ASME seperti jumlah opening di skrit dll
Hasanuddin Pak Bambang, Anda benar bahwa untuk menentukan thickess suatu PV menggunakan basis perhitungan stress analysis plus CA. Basic equations yang applicable dipake untuk menentukan shell thickness adalah: 1. hoop stress fH = pD / 2t 2. longitudinal stress fL = pD / 4t dimana masing2: D = ID shell (mm) P = design pressure (mPA) f = allowable design tensile stress (mPA) t = min. calculated thickness (mm) Dari basic equation tsb, akan didapatkan - thickness based on circumferential stress t = p.D / 2f.n - p - thickness based on longitudinal stress t = p.D / 4f.n - p dimana n = welded joint efficiency. Kalo merefer ke AS/NZS 1210, weld diklasifikasikan sbb: Class 1 - menggunakan weld joint efficiency = 1 dengan 100% NDT pada sambunagn lasnya (utk PV yang beroperasi pada lethal substances)
Class 2 - menggunakan weld joint efficiency 0.65 - 0.85 (terbagi menjadi class 2A dan 2B) dengan spot NDT examination pada sambungan lasnya Class 3 - menggunakan weld joint efficiency 0.45 - 0.70 dengan minor NDT. Dari keduanya, mana yang paling tebal itulah yang dipakai. Trus referensi yang saya ambil dari mana ? Sebagaimana saya katakan bahwa thickness tsb adalah thickness yang umum dipake, setidaknya sepanjang saya menginspeksi PV sering ketemu dengan thickness2 tsb. Dan lagi saya juga tidak menyebut2 tentang berapa pressure-nya, jenis material dan parameter2 design lainnya. Pada bagian lainnya saya juga udah nyebutin kalo masing2 owner punya criteria specific sendiri2 yang ditentukan based on their past experiences. Tentunya criteria tersebut tetep mengacu ke code/standar/regulasi yang ada serta mungkin seberapa strict mereka menerapkan safety. Sekedar info aja, ada KPS yang dengan jelas mematok minimum thickness t = OD/800 + 3 + CA Ketika saya klarifikasi ke PV Specialist-nya, dia bilang based on their previous experiences. Hal yang sama juga sering saya temui terkait dengan justifikasi dan pilihan2 lainnya termasuk juga ttg longitudinal/circum weld seperti yang bapak tanyakan. Untuk suatu pembahasan GLOBAL seperti postingan saya, kayaknya akan lebih pas kalo memilih sesuatu yang umum2 aja. Kalo ada yang nanya, nah..mungkin baru mengarah ke bahasan spesifik seperti ini. Yach...itung2 tulisan saya sekedar buat penyegar ingatan aja tentang PV. Demikian semoga menjadi lebih jelas dan thanks atas responnya.
Ali Khoiri P' Hasanuddin, Memang benar apa yang dikatakan rekan-rekan lain. Pembahasan yang Bapak berikan terlalu General dan berdasar pengalaman.
Padahal dalam plaksanaan fabrikasi PV, semuanya sudah di atur di dalam CODE. Kita tidak boleh hanya berdasarkan pengalaman saja. Itulah kenapa, pernyataan-pernyataan Bapak banyak yang dipertanyakan rekan-rekan lainnya. Sebab mereka tahu mengenai hal itu, dan kita takut apabila dianggap benar oleh orang yang baru belajar Code PV. Penyebutan Paragraph dari Code akan sangat membantu untuk menyakinkan bahwa pernyataan yang akan kita berikan benar. Walaupun demikian, dengan CODE yang sama pun terkadang kita masih ada perbedaan pendapat (Beda dalam interpretasi Code), apalagi hanya berdasarkan pengalaman. Tapi marilah semua ini kita ambil baiknya. Kita tetap harus belajar. Jika kita tidak setuju dengan pendapat orang lain adalah semata-mata untuk belajar.
Drajad Agus Widodo Sebelumnya anda menyebutkan refer ke ASME VIII, kok saya tidak menemukan rumus rumus yang anda gunakan. Bahkan anda mengklasifikasi weld dalam class 1, 2 dan 3. di paragraph berapa ini pak? Saya kok baru denger ini istilah
Saptodewo Bambang
[email protected] saya tambahkan , bahwa pak hasanudin tsb merefer ke " Australian Standard " SAA Unfired Pressure Vessels Code, AS 1210. saya mengkawatirkan pernyataan awal pak hasanudin ada yg "tidak konsisten" .
Drajad Agus Widodo Masih ter-ngiang ditelinga saya apa yang dikatakan oleh pak Henry Sianipar MIGAS, bahwa kita memdesign equipment dalam hal ini kita bicara pressure vessel, hendaknya menggunakan standard yang sudah diterima secara umum dalam hal ini di Indonesia. Lebih lanjut pak Henry menambahkan jangan sampai kita (di Indonesia) mengacu standard yang belum teruji bahkan asing ditelinga kita, contoh Russian
standard, pakistan standard, banglades standard, atau bahkan negara maju missal italian standard, lebih lanjut pak henry menambahkan, hal ini akan membuat pusing semua pihak baik owner, kontraktor, fabricator bahkan MIGAS sendiri Kalau JIS dan DIN atau DNV mungkin kita masih bisa maklum ya he he he
Hasanuddin Masalahnya pak, semua PJIT di Indonesia setahu saya cuman qualified untuk menginspeksi PV yang dikonstruksi menurut ASME. Code/standard lain yang kadang dipakai oleh KPS tertentu seperti BS PD 5500, HANYA boleh di inspeksi oleh MIGAS sendiri. Dalam hal ini MIGAS bertindak selaku PJIT/CA.
Hasanuddin Thanks kritik-nya. Next time saya akan kutip darimana mencomot code/standard/regulasi sebagai reference. Sebagaimana udah saya sebutkan, emang banyak yang based on my experience. Soal class 1,2,3 emang saya sempet liat di AS 1210 (karena kebetulan adanya AS 1210 dan gak bawa ASME VIII saat ini, kalo minjem ke office librarian kelamaan prosedurnya). ASME VIII juga ada weld joint efficiency khan?? Apakah ini yg dimaksud tidak konsiten pak sama pak Bambang??? :-) Untuk pak Drajad, saya yakin 100% ada bahasan khusus tentang support di ASME VIII (cuman saya lupa UG berapa, yang jelas seingat saya terkait dengan salah satu butir appendix).
Drajad Agus Widodo Sebagai kata penutup dari saya Yang dimaksud pak bambang sebagai inkonsistensi adalah diawal bapak menyebut refer to ASME seperti di daftar referensi tapi selanjutnya bukan ASME yang bapak sebut Saya sependapat dengan pak Khoiri ali salah satu guru saya Bahwa kita mendesign tidak mengedepankan pengalaman.
"Alah bisa karena biasa" ini ungkapan yang sering kita dengar tapi salah besar. Tukang las pagar kalau ditanya bisa ngelas? Jawabnya "bisa", apakah cara las anda benar? Jawabanya : ????? yang benar adalah "Alah bisa karena belajar" saya tertarik salah satu tulisan pak hasanudin moderator mechanical, saya copy pastekan seperti ini : Shell, yang merupakan body dari suatu PV umumnya menggunakan spesifikasi thickness sbb: -
dia < 60" menggunakan plate dengan thickness ¼ "
-
dia 60 s/d 90" menggunakan plate dengan thickness 3/8 "
-
dia > 90" menggunakan plate dengan thickness ½ "
Spesifikasi thickness tersebut juga applicable untuk head. Tanggapan saya: Ulasan tersebut tanpa dasar hukumnya, thickness hanya dilihat dari diameter, bagaimana dengan materialnya apa?, temperatur berapa? Pressure berapa? Corrosion allowance berapa? Joint eff brp? Anehnya lagi bapak mencantumkan rumus rumus untuk mendapatkan thickness, kok saya lihat bertentangan ya? Apa gunanya rumus kalau sudah ada statement diatas Sama halnya misalnya saya seorang owner ingin membuat pipe line, saya meminta kontraktor untuk engineering pipe stress analysis, maka bias jadi pihak engineering tsb mengirim sebuah fax ke owner dengan kata kata sbb " berdasar pengalaman kami untuk pipe 10 - 18" support berjarak 10 m pipe 20 - 28" support berjarak 20 m pipe 28 - keatas support berjarak 30 m apakah seperti ini pola pikir kita? Satu lagi copy paste dari pak hasanudin :
Sekedar info aja, ada KPS yang dengan jelas mematok minimum thickness t = OD/800 + 3 + CA Ketika saya klarifikasi ke PV Specialist-nya, dia bilang based on their previous experiences. Saya sependapat dengan minimum thickness tapi saya punya rumus sendiri dari BS PD5500 (British Standart) chapter 3 t = Di/1000 + 2.5 mm + corrosion Sayang sekali ASME hanya mempertimbangkan pressure, sebagai contoh jika jika saya bikin vessel diameter 3000 mm tinggi 20m pressure 0 psi, maka kalau kita gunakan ASME hanya ketemu 0 mm maka digunakan 1/16" (thickness minimum ASME) apakah kuat? Jelas tidak jika kita memandang ke structure itu sendiri, maka akan terjadi buckling. Maka rumus dari britis standard bisa digunakan. Maaf jika ada kata kata yang kurang berkenan
Hasanuddin Untuk pak Drajad, saya yakin 100% ada bahasan khusus tentang support di ASME VIII (cuman saya lupa UG berapa, yang jelas seingat saya terkait dengan salah satu butir appendix).
Ferry Triyana Anirun Utk ASME Sect VIII Div.1, vessel support diatur di Appendix G, tapi tetep mengacu ke Manual of Steel Construction - AISC.
