TESIS. ILMI IKHSAN NIM : Program Studi Teknik Mesin

Transkripsi

1 SISTEM MANAJEMEN KOROSI DAN STUDI APLIKASINYA UNTUK PIPA PENYALUR GAS LEPAS PANTAI YANG BERESIKO TOP-OF-LINE CORROSION TESIS Karya ilmiah sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung oleh ILMI IKHSAN NIM : Program Studi Teknik Mesin INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 SISTEM MANAJEMEN KOROSI DAN STUDI APLIKASINYA UNTUK PIPA PENYALUR GAS LEPAS PANTAI YANG BERESIKO TOP-OF-LINE CORROSION oleh Ilmi Ikhsan NIM Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Disetujui, Tanggal 1 Februari 2008 Pembimbing, (Prof. Dr. Rochim Suratman) i

3 ABSTRACT CORROSION MANAGEMENT SYSTEM AND ITS APPLICATION STUDY FOR OFFSHORE GAS PIPELINE SUBJECTED TO TOP-OF-LINE CORROSION RISK by ILMI IKHSAN ID In oil and gas industry, corrosion management system often have been looking upon department which manage the some routine activities related to design, inspection and maintenance of industrial equipment. This perception may arise in the absence of applicative method which can integrate corrosion management concept, risk management and optimal corrosion analysis performed by corrosion engineers. Whereas, corrosion management system should be envisaged as a proper methode in order to give profit and benefit for environment, productivity, safety and quality. Therefore, this thesis is purposed to develope practical method of an integrated corrosion management system, with an application study for offshore gas pipeline subjected to top-of-line corrosion in an Indonesian gas. Methodology used for this study is done through a sequence of reliability based corrosion management analysis which consists of corrosion management analysis, risk management and corrosion analysis. Reliability data analysis is one of some important parts in corrosion analysis optimalization. Raw data, namely wall thickness and corrosion rate resulted from intelligent pigging, then be processed with first order second moment (FOSM) method to get reliability index, reliability value and probability of failure. Based on probability of failure and consequences of failure criteria standard adopted from DnV, pipeline risk then be mapped in risk matrix 5x5. Ploting reliability data and probability of failure to year of operation, a reliable condition or failure-free estimation could be determined as long certain period. This result then is compared with deterministic calcullation as per ASME B31G to get more efficient reinspection schedule. For the pipe which was observed, the pipe was in low risk relative area. It was concluded, the improvement of corrosion inhibitor performance from non volatile type to volatile type becomes key role for optimalization of existing pipeline performance. Besides, external corrosion protection can be optimalized with knowing actual condition through sea line survey. Reinspection schedule is in 2012 based on reliability method and in 2010 based on deterministic method per ASME B31G. However, to get optimal performance, there should be performed further research of proper internal coating on new pipeline design. Key words : corrosion management system, integrity management, reliability, risk analysis ii

4 ABSTRAK SISTEM MANAJEMEN KOROSI DAN STUDI APLIKASINYA UNTUK PIPA PENYALUR GAS LEPAS PANTAI YANG BERESIKO TOP-OF-LINE CORROSION oleh ILMI IKHSAN NIM Permalasalahan-permasalahan korosi dalam industri minyak dan gas banyak terjadi dari perspektif yang keliru terhadap manajemen korosi. Manajemen korosi terkadang dipandang sebagai bagian organisasi yang hanya mengelola beberapa aktifitas rutin terkait desain, inspeksi dan pemeliharaan peralatan-peralatan industri. Hal ini dapat terjadi karena tidak adanya metode aplikatif yang dapat mengintegrasikan konsep manajemen korosi, manajemen resiko dan pemeliharaan serta analisa korosi yang optimal oleh personil yang berkecimpung di bagian korosi. Padahal, sistem manajemen korosi seharusnya dipandang sebagai sebuah metode yang memberikan keuntungan dan manfaat bagi lingkungan, safety, produktifitas dan kualitas. Oleh karena itu dalam penelitian ini dikembangkan suatu konsep standar panduan sistem manajemen korosi yang terintegrasi, dengan suatu studi aplikasinya untuk pipa penyalur gas yang beresiko top-of-line corrosion dari salah satu lapangan gas Indonesia. Metode penelitian dilakukan melalui serangkaian tahapan analisa manajemen korosi berbasis keandalan, meliputi analisa manajemen korosi, manajemen resiko serta analisa korosi. Analisa data keandalan (reliability) disini menjadi salah satu bagian penting dalam optimasi analisa korosi. Data mentah berupa ketebalan dinding pipa serta laju korosi hasil inspeksi intelligent pigging kemudian diolah menggunakan metode first order second moment (FOSM) untuk mendapatkan indeks reliability, nilai reliability dan peluang kegagalan. Berdasarkan kriteria peluang kegagalan dan konsekuensi kegagalan yang diadopsi dari standar DnV, resiko korosi pipa yang ditinjau dipetakan melalui matriks resiko 5x5. Dengan memplot data keandalan dan peluang kegagalan terhadap tahun operasi, dapat ditentukan perkiraan kondisi andal atau peluang lamanya pipa beroperasi tanpa kegagalan dengan kinerja yang tetap optimal, serta perkiraan jadual inspeksi berikutnya. Hasilnya kemudian dibandingkan dengan perhitungan deterministik berdasarkan standar ASME B31G untuk mendapatkan jadual inspeksi yang paling efisien. Untuk pipa gas yang ditinjau, pipa terpetakan berada dalam area relatif low risk. Selain itu disimpulkan bahwa secara operasional perbaikan kemampuan inhibitor korosi memainkan peran utama dalam optimalisasi kinerja pipa. Proteksi terhadap korosi eksternal dioptimalkan dengan survey proteksi katodik lepas pantai. Penjadualan ulang inspeksi untuk pipa yang ditinjau adalah tahun 2012 secara reliabilitynya; dan tahun 2010 bila dihitung secara deterministik per ASME B31G. Proteksi internal coating yang tahan terhadap top-of-line corrosion merupakan tipe proteksi yang perlu dikaji lebih lanjut untuk desain pipa baru. Kata kunci : sistem manajemen korosi, manajemen integritas, keandalan, analisa resiko iii

5 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di perpustakaan Institut Teknologi Bandung dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh isi tesis haruslah seizin direktur program pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Perpustakaan yang meminjamkan tesis ini untuk keperluan anggotanya harus mengisi nama dan tandatangan pada peminjam dan tanggal pinjam. iv

6 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, atas rahmat Allah SWT, thesis ini dapat diselesaikan. Thesis ini disusun berdasarkan hasil penelitian penulis untuk program pasca sarjana di program studi teknik mesin, Institut Teknologi Bandung, periode tahun Penghargaan dan terima kasih yang tulus saya sampaikan kepada keluargaku dan sahabat-sahabatku yang telah mendukung dan senantiasa mendoakan keberhasilan ini. Terima kasih khusus saya ucapkan kepada Prof. Dr. Rochim Suratman selaku dosen pembimbing atas bimbingan, diskusi serta saran yang diberikan. Terima kasih pula saya ucapkan kepada Bapak Deden Supriyatman (Total Indonesie) atas rekomendasi dan kesempatan yang diberikan, serta kepada segenap staf Divisi Integrity Total Indonesie (FO/INT/PRD) Balikpapan, juga staf bagian korosi di Lapangan Handil atas bantuan dan kerjasama yang diberikan dari awal hingga akhir. Terima kasih pula atas kontribusi langsung maupun tak langsung dari rekan-rekan dan profesional selama perkuliahan maupun selama penyelesaian tesis ini. Terimakasih kepada Mas Lesto Prabanchana Kusumo (Asosiasi Korosi Indonesia; PT Prabancha Wira Mandiri) atas pencerahan-pencerahannya termasuk kerjasama dari seluruh staf PT PWM Yogya. Juga kepada Pak Aris Buntoro (Dept. Perminyakan UPN Veteran Yogya) atas bantuan transportasi dan akomodasi selama saya di Yogya. Terakhir, terimakasih kepada Mas Denny Nugraha (Asosiasi Reliability Indonesia) atas dukungannya. Juga kepada Dr. Aditianto Ramelan, Pak Denny dan Poppy atas bantuan morilnya selama saya di ITB; kepada Ari, Tarso, Warman, dan teman-teman S2 mesin/material serta S1 mesin/material lainnya, termasuk seluruh staf tata usaha baik di Lab. Mesin maupun di sekretariat teknik material dan mesin. v

7 DAFTAR ISI ABSTRACT...ii ABSTRAK...iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS...iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI...vi DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR TABEL... x DAFTAR LAMPIRAN...xi DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN...xii BAB I Pendahuluan...1 I.1 Latar Belakang...1 I.2 Rumusan Masalah...3 I.3 Tujuan...3 I.4 Sistematika Pembahasan...3 BAB II Tinjauan pustaka...4 II.1 Tinjauan Umum Korosi...4 II.2 Pemantauan dan Pemeriksaan Korosi...6 II.3 Proteksi Korosi...9 II.3.1 Top-of-line Corrosion dan Pengendaliannya...13 BAB III Metodologi Sistem Manajemen Korosi...17 III.1 Manajemen Korosi...18 III.2 Integritas Pipa Penyalur III.4 Penilaian Resiko...23 III.4 Analisa Resiko yang Terintegrasi dengan Analisa Korosi yang Optimal...28 III.5 Sistem Manajemen Korosi Berbasis Keandalan...32 BAB IV Data Penelitian dan Pembahasan...34 IV.1 Observasi...34 IV.2 Identifikasi Korosi...35 vi

8 IV.3 Penilaian Keandalan Pipa Penyalur dan Peluang Kegagalannya...39 IV.4 Penilaian Criticallity...42 IV.5 Penilaian Resiko... Error! Bookmark not defined. BAB V Kesimpulan dan Saran V.1 Kesimpulan...47 V.2 Saran...47 Daftar Pustaka...48 vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar I.1 Sejarah laju kegagalan pipeline di Alberta...2 Gambar II.1 Ilustrasi beberapa jenis korosi yang menyerang pipa...4 Gambar II.2 Batasan sour service untuk gas yang mengandung H 2 S...6 Gambar II.3 Contoh proteksi katodik metode anoda korban...11 Gambar II.4 Proteksi katodik metode arus tanding...12 Gambar II.5 Profil temperatur sepanjang pipa dengan aplikasi beberapa jenis coating...12 Gambar II.6 Ilustrasi fenomena TLC...13 Gambar II.7 TLC di lapangan gas sebelah utara dan selatan...14 Gambar II.8 Hasil injeksi MDEA terhadap ph, kandungan Fe dan Ca Gambar II.9 Uji coba TLCC-PIG Gambar III.1 Tipikal klasifikasi kegagalan dalam rekayasa...17 Gambar III. 2 Target mendasar dan menyeluruh dari proses manajemen integritas asset dalam suatu industri...18 Gambar III.3 Proses manajemen dasar untuk korosi...19 Gambar III.4 Dasar evaluasi resiko metode deterministik dan probabilistik...22 Gambar III.5 Ilustrasi sistem matriks resiko berdasarkan kriteria DnV F Gambar III.6 Filosofi dasar analisa resiko berdasarkan prinsip manajemen resiko 29 Gambar III.7 Peta jalan untuk analisa korosi yang diusulkan dalam penelitian ini untuk mengoptimalkan berbagai konsep analisa korosi...30 Gambar III.8 Skema pencapaian implementasi sistem manajemen korosi berbasis keandalan untuk jaringan pipa penyalur gas, yang dalam penelitian ini target akhir implementasinya dirujuk kepada target pencapaian manajemen integritas asset dalam Gambar III Gambar IV.1 Contoh lokasi yang rawan terhadap TLC...36 Gambar IV.2 Hasil studi laju kondensasi air untuk beberapa kedalaman pipa...36 Gambar IV.3 Ilustrasi korosi eksternal dan susunan sistem coating yang dibuat dalam penelitian ini untuk pipa yang ditinjau...37 viii

10 Gambar IV.4 Ilustrasi trailing wire survey proteksi katodik yang dibuat untuk pipa yang ditinjau pada penelitian ini...38 Gambar IV.5 Posisi pemetaan resiko untuk pipa penyalur yang ditinjau dalam penelitian ini...44 Gambar IV.6 Peringkatan deskriptif fungsi kinerja pipa...45 Gambar IV.7 Hubungan tekanan yang diijinkan terhadap tahun operasi mendatang untuk pipa yang ditinjau berdasarkan data inspeksi tahun ix

11 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Bentuk-bentuk korosi sesuai klasifikasi ASM International... 5 Tabel II.2 Kategori penilaian korosi internal... 7 Tabel III.1 Contoh persyaratan terkait deteksi, pencegahan dan mitigasi konsekuensi kegagalan pipa gas per 49 CFR Tabel III.2 Data yang ditelusur untuk tindakan korektif (proaktif dan reaktif) dalam fungsinya sebagai pendeteksi pola kinerja jaringan pipa...28 Tabel III.3 Contoh key performance indicator untuk sistem manajemen korosi pipa...33 Tabel IV.1 Laju korosi beberapa pipa penyalur lain dalam lapangan gas yang ditinjau...39 Tabel IV.2 Hasil perhitungan indeks reliability, nilai keandalan (reliability) dan peluang kegagalan yang dilakukan dalam penelitian ini untuk segmen pipa yang ditinjau dengan Tabel IV.3 Kriteria peluang kegagalan menurut DnV RP-F Tabel IV.4 Kriteria konsekuensi kegagalan terhadap safety menurut DnV RP-F Tabel IV.5 Kriteria konsekuensi kegagalan terhadap lingkungan menurut DnV RP-F Tabel IV.6 Kriteria konsekuensi kegagalan terhadap kerugian ekonomi menurut DnV RP-F x

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Data Teknikal Pipeline Lampiran 2 Data Inspeksi Lampiran 3 Contoh Komposisi Gas xi

13 DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN TLC CC ERP FOSM IRA RBCMS MDEA OREDA PDF CDF HAZOPS MAOP SMYS ERF μ σ Φ M β Z Pof, p f Cof Top-of-line Corrosion Corrosion Coupon Electrical Resistance Probe First-order Second-moment Integrated Risk Analysis Reliability-based Corrosion Management System Methyldiethanolamine Offshore Reliability Data Probability Density Function Cumulative Density Function Hazard and Operability Study Maximum Allowable Operating Pressure Specified Minimum Yield Strength Estimated Repair Factor Nilai rata-rata (mean) Deviasi standar CDF dari variasi normal standar Folias factor Indeks reliability Reliability (keandalan) Peluang kegagalan Konsekeunsi kegagalan xii