BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Umum Sesuai dengan perencanaan yaitu pembuatan air receiver tank dimana fluida dalam hal ini udara yang mempunyai tekanan disimpan didalam bejana tekan. Langkah pertama dan merencanakan bejana tekan adalah pemilihan tipe yang cocok untuk melayani proses yang diinginkan. Faktor terpenting dalam pemilihan adalah lokasi dan fungsi bejana tekan, sifat fluida, temperatur dan tekanan kerja internal operasi serta proses kerjanya. Pada umumnya bejana tekan dapat digolongkan dalam beberapa bentuk, yaitu: 1. Bejana tekan Silinder Berbentuk Vertikal (Vertical Cylinder Vessel). 2. Bejana tekan Silinder Berbentuk Horizontal (Horizontal Cylindrical Vessel). 3. Bejana tekan Berbetuk Bola (Hemispherical Vessel). Bentuk vertikal biasanya dipergunakan pada area yang sempit sedangkan untuk horizontal dipergunakan jika tersedia area yang cukup luas adapun bentuk bola biasanya dipergunakan pada tempat yang memiliki fluktuasi temperatur yang tinggi untuk mengantisipasi efek-efek perpindahan panas. UNIVERSITAS MERCUBUANA 7

2 Gambar 2.1 Salah satu jenis tangki penyimpanan (Storage Tank) Sumber, dokumentasi PT. Surya Besindo Sakti Gambar 2.2 Pressure vessel type vertical dan horizontal Sumber, Enggineers Guide to Pressure Equipment, The Pocket Reference, Clifford Matthews Bsc, CEng, MBA, FIMechE, 2001 UNIVERSITAS MERCUBUANA 8

3 Komponen utama dari bejana tekan (Pressure vessel) yang akan direncanakan pada umumnya terdiri dari : 1. Dinding Silinder Bejana Tekan (Shell). 2. Tutup Kepala Bejana Tekan (Head). 3. Penyangga Bejana Tekan (Support). 4. Kelengkapan Bejana Tekan (Accessories). Perhitungan dimensi serta pemilihan material yang tepat untuk masing-masing bagian tersebut sangat penting untuk menjamin kelayakan hasil kondisi tersebut. Dalam hal ini yang paling mendasar adalah apakah hasil perencanaan aman untuk digunakan, mengingat bahwa bejana tekan tersebut berada pada tekanan kerja yang cukup tinggi sehingga rawan terhadap resiko meledak. 2.2 Mengenal Bejana (Vessel) Bejana (Vessel) adalah peralatan dasar (Basic Equipment) bagi sebagian besar peralatan proses. Beberapa peralatan proses yang digunakan merupakan suatu bejana yang telah dimodifikasi dan disesuaikan dengan fungsi yang diperlukan dari suatu unit peralatan proses agar dapat digunakan untuk melaksanakan suatu proses pengolahan atau penyimpanan. Sebagai contoh, sebuah bejana tekan yang digunakan untuk menampung udara bertekanan (Air Receiver Tank), udara tersebut akan digunakan untuk menggerakkan peralatan pneumatic yang berada di plant. Perencanaan bejana tekan tersebut harus disesuaikan dengan kebutuhan dari peralatan tersebut. UNIVERSITAS MERCUBUANA 9

4 2.3 Klasifikasi Bejana Tabel I, Klasifikasi bejana tekan menurut tekanan kerja. Tabel : klasifikasi bejana tekan menurut tekanan kerja dari masing-masing fluida yang ditampung pada bejana tekan. Sumber, Engineering Data Book 11 th Edition (elektronik) S1 Volume I & II, Tangki bertekanan atmosfir Tangki bertekanan atmosfir dirancang dan dilengkapi untuk menyimpanan fluida dengan tekanan atmosfir. Kategori ini biasanya menggunakan tangki silinder vertical. Konfigurasi berbagai ukuran yang disediakan dari work shop kemudian dilas dilapangan yang besar UNIVERSITAS MERCUBUANA 10

5 didirikanlah tangki. Tangki di baut, dan terkadang tangki dilas rectangular juga digunakan untuk menyimpan fluida dengan tekanan atmosfir. Gambar 2.3 Bejana tekan silinder vertical Sumber, dokumentasi PT.Surya Besindo Sakti Bejana Bertekanan Rendah [0 sampai 17 kpa (ga)] Tangki bertekanan rendah biasanya diaplikasikan untuk penyimpanan lanjutan dan produk yang membutuhkan tekanan kerja disekitar tekanan atmosfir sampai tekanan gas dari 0-17 kpa (ga). Umumnya berbentuk silinder dengan dasar datar atau dished dan sloped atau domed roofs. Tangki penyimpan bertekanan rendah biasanya didesain dilas. Namun, tangki dengan menggunakan baut sering juga digunakan untuk tekanan UNIVERSITAS MERCUBUANA 11

6 operasi sekitar tekanan atmosfir. Banyak tangki penyimpan berpendingin beroperasi pada skitar 3,5 kpa (ga) Bejana Bertekanan Medium [17 sampai 100 kpa (ga)] Tangki bertekanan medium biasanya digunakan untuk penyimpanan lanjutan volatilitas tinggi dan produk yang tidak dapat disimpan dalam tangki tekanan rendah. Bentuknya dapat berbentuk silinder dengan dasar datar atau dished dan sloped atau domed roofs. Tangki dengan tekanan medium biasanya dibuat dengan dilas. Tangki berbentuk bola (spherical tank) juga dapat digunakan, terutama pada tekanan atau sekitar 100 kpa (ga). Gambar 2.4 Bejana penyimpanan berbentuk bola (spherical) Sumber, dokumentasi PT.Surya Besindo Sakti UNIVERSITAS MERCUBUANA 12

7 2.3.4 Bejana Bertekanan Tinggi (High pressure) Tangki bertekanan tinggi pada umumya digunakan untuk penyimpanan atau untuk produk olahan atau komponen difraksinasi pada tekanan diatas 100 kpa (ga). Tangki didesain dilas dan mungkin berbentuk silinder atau bola. 2.4 Kekuatan Bahan Kekuatan bahan adalah tahanan suatu bahan dalam melawan perubahan oleh suatu gaya luar Tegangan Konsep dasar dari tegangan dan regangan dapat diilustrasikan dengan meninjau sebuah batang perismatik (perismatic bar) yang dibebani dengan gayagaya aksial (axial force) P pada ujung-ujungnya seperti diperlihatkan dalam Gambar. 2.5 Gambar 2.5 Batang perismatik Sumber, MEKANIKA BAHAN, Edisi Kedua Versi SI Jilid I, Gare & Timoshenko, Alih Bahasa Drs. Hans J. Wospakrik, Institut Teknologi Bandung, 1987, PENERBIT ERLANGGA. UNIVERSITAS MERCUBUANA 13

8 Beban tarik (tensile load) P, bekerja pada ujung sebelah kanan benda bebas ini, sedangkan pada bagian yang lain bekerja gaya-gaya yang menyatakan aksi dari bagian batang yang dipisahkan pada bagian yang tertinggal. Gaya-gaya ini terdistribusikan secara menerus diseluruh penampang, yang analog dengan penyebaran continue dari tekanan hidrostatik pada permukaan horizontal dalam zat cair. Intensitas gaya (yakni, gaya per luas satuan) disebut tegangan (stress) dan lazimnya ditunjukkan dengan huruf Yunani σ (sigma). Dengan menganggap bahwa tegangan terdistribusikan secara merata pada seluruh penampang batang (Gambar 2.5b), maka kita segera melihat bahwa resultannya sama dengan intensitas σ kali luas penampang A dari batang. Sealnjutnya dari kesetimbangan benda yang diperlihatkan dalam Gambar 2.5b, jelas terlihat resultan ini besarnya sama dengan beban P yang dikenakan, tetapi arahnya berlawanan, karena itu kita peroleh. Ket : σ = P A Sumber, (MEKANIKA BAHAN, Edisi Kedua Versi SI Jilid I, 1987) σ = Tegangan, [N/m 2 ] P = Gaya beban, [N] A = Luas penampang, [m 2 ] UNIVERSITAS MERCUBUANA 14

9 Apabila batang ditarik oleh gaya P, seperti diperlihatkan dalam gambar, maka tegangan yang terjadi disebut dengan tegangan tarik (tensile stress). Jika arah gayanya dibalik, maka ini menyebabkan batang tertekan dan kita peroleh tegangan tekan (compressive stress). Karena tegangan σ bekerja dalam arah tegak lurus permukaan terpotong, maka ia disebut tegangan normal (normal stress). Jadi, tegangan normal dapat berbentuk tegangan tarik atau tekan Regangan Akibat gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda berusaha meregangkan benda tersebut maka terjadi perubahan fraksional pada panjang benda δ / L adalah dinamakan regangan : Ket : δ ε = L Sumber, (MEKANIKA BAHAN, Edisi Kedua Versi SI Jilid I, 1987) ε = Regangan δ = Perbedaan panjang, [m] L = Panjang awal, [m] Jika batangnya mengalami tarik, maka regangannya disebut regangan tarik (tensile strain), yang menyatakan suatu pemanjangan atau tarikan dari bahan. Jika batangnya mengalami tekan, maka regangannya adalah suatu regangan UNIVERSITAS MERCUBUANA 15

10 tekan (compressive strain) dan batangnya memendek. Regangan tarik diambil berharga positif dan regangan tekan berharga negative. Regangan ε disebut regangan normal (normal strain) karena ia berhubungan dengan tegangan normal Diagram Tegangan-Regangan Setelah melakukan uji tarik atau tekan dan menentukan tegangan dan regangan pada berbagai harga pembebanan, maka kita dapat menggambar suatu diagram dari tegangan terhadap regangan. Diagram tegangan-regangan untuk suatu baja konstruksi khas dalam keadaan tarik diperlihatkan dalam Gambar Regangan digambarkan pada sumbu horizontal dan tegangan pada sumbu vertikal. Diagaramnya mulai dari garis lurus dari O hingga A. Dalam daerah ini, tegagan berbanding lurus dengan regangan dan sifat bahan dikatakan linier. Setelah melewati titik A, hubungan linier antara tegangan dan regangan tidak lagi berlaku; oleh karena itu, tegangan dititik A disebut batas sebanding (proportional limit). Untuk baja dengan kadar karbon yang rendah, maka batas ini berada dalam daerah 200 hingga 280 MPa, tetapi baja kuat tarik tinggi (high strength steel) dengan kandungan karbon yang tinggi ditambah paduan-paduan (alloys) lainnya dapat memiliki batas sebanding sekitar 550 MPa atau lebih. UNIVERSITAS MERCUBUANA 16

11 Gambar 2.6 Diagram tegangan regangan Sumber, MEKANIKA BAHAN, Edisi Kedua Versi SI Jilid I, Gare & Timoshenko, Alih Bahasa Drs. Hans J. Wospakrik, Institut Teknologi Bandung, 1987, PENERBIT ERLANGGA. Dengan memberikan tambahan beban diatas batas sebanding, maka regangan mulai bertambah lebih cepat untuk setiap tambahan regangan. Akibatnya kurva tegangan-regangan akan memiliki kemiringan (slope), yang makin lama makin kecil, sehingga akhirnya pada titik B, kurvanya mendatar. Mulai pada titik B ini, terjadi pemanjangan yang sangat besar, tanpa tambahan gaya tarik (dari B hingga C pada diagram). Gejala ini dikenal sebagai pelelehan (yielding) bahan, dan tagangan pada titik B disebut tegangan leleh (yield stress) atau titik leleh (yield point). Pada daerah dari B hingga C, bahannya menjadi plastis sempurna (perfectly plastic), yang berarti bahwa ia dapat berubah bentuk tanpa suatu tambahan beban pada beban yang telah dikenakan. UNIVERSITAS MERCUBUANA 17

12 Setelah mengalami regangan besar yang terjadi selama pelelehan dalam daerah BC, baja mulai menguat regangan (strain harden). Selama perkuatan regangan, bahannya mengalami perubahan-perubahan dalam struktur atom dan kristalnya, yang menghasilkan bertambahnya tahanan (resistance) bahan terhadap deformasi (deformation) selanjutnya. Jadi, tambahan pemanjangan membutuhkan tambahan beban tarik, dan diagram tegangan-regangan dengan demikian memiliki kemiringan positif dari C hingga D. Akhirnya, pembebanan mencapai harga maksimumnya, dan tegangan yang bersangkutan (pada titik D) disebut tegangan batas (ultimate stress). Penarikan bahan selanjutnya sebenarnya diikuti dengan pengurangan beban, dan akhirnya putus (failure) pada suatu titik seperti titik E dalam diagram Hukum Hook Kebanyakan bahan struktur memiliki suatu daerah awal pada diagram tegangan-regangan di mana bahan-bahan berkelakuan secara elastis dan linier. Apabila suatu bahan berkelakuan secara elastis dan juga memperlihatkan suatu hubungan linier antara tegangan dan regangan, maka ia dikatakan elastis secara linier. Jenis kelakukan ini sangat penting dalam kerekayasaan karena kebanyakan struktur dan mesin didisain untuk berfungsi pada tegangan rendah dan agar menghindari deformasi permanen dari pelelehan atau deformasi plastis. Elastisitas linier adalah suatu sifat kebanyakan bahan padat, termasuk logamlogam, kayu, beton, plastik-plastik dan keramik. UNIVERSITAS MERCUBUANA 18

13 Hubungan linier antara tegangan dan regangan suatu batang yang mengalami tekan atau tarik yang sederhana dapat dinyatakan oleh persmaan, Ket : σ E = z ε Sumber, (MEKANIKA BAHAN, Edisi Kedua Versi SI Jilid I, 1987) E = Modulus young, [N/m 2 ] σ z = Tegangan, [N/m 2 ] ε = Regangan dimana E adalah suatu konstanta pembanding yang dikenal sebagai modulus elastisitas (modulus of elasticity) dari bahan. Modulus elastisitas adalah kemiringan dari diagram tegangan-regangan dalam daerah elastis linier, dan harganya bergantung pada bahan tertentu yang dipergunakan. 2.5 Komponen Utama Bejana Tekan Komponen utama adalah komponen dasar yang membentuk bejana tekan sehingga dapat berfungsi dengan benar sesuai tujuan dasar dari suatu perancangan bejana tekan. UNIVERSITAS MERCUBUANA 19

14 2.5.1 Dinding Silinder (Shell) Dinding silinder (Shell) merupakan cangkang utama dari bejana itu sendiri yang berbentuk silinder dengan ketebalan yang konstan, atau bagian yang menampung fluida dimana tekanan yang diterima cukup besar sehingga material yang dipergunakan harus benar-benar sesuai. Material dinding silinder (shell) bisa terbuat dari pelat datar baja karbon (carbon steel) ataupun baja tahan karat (stainless steel) sesuai dengan perencanaan. Pelat datar tersebut di rolling sampai pelat tersebut melengkung sehingga akan membentuk suatu tabung silinder dengan diameter tertentu, lalu body tersebut disambungkan dengan proses pengelasan. Posisi terakhir dinding silinder disesuaikan dengan perencanaan apakah untuk bentuk bejana tekan vertical maupun horizontal. Dalam dinding silinder terjadi tegangan memanjang (longitudinal) dan tegangan melingkar (circumferential) yang terjadi didalam dinding silinder. Gambar 2.7 Silinder pressure vessel Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. UNIVERSITAS MERCUBUANA 20

15 Perhitungan Ketebalan Dinding Silinder (Shell) Perencanaan tebal dinding silinder (shell) yang diatur dalam standar ASME Section VIII Divisi I 2010 ayat UG-27, untuk ketebalan berdasarkan tekanan maksimum atau minimum yang terjadi melalui persamaan 2.1 dan 2.2 : Tegangan Circumferential (sambungan longitudinal) Untuk t<0,5 R atau P < 0,385SE, menurut persamaan : PR t = atau SE 0,6P SE. t P = (2.1) R + 0,6t Sumber, (ASME Section VIII Division ) Dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan internal (pressure gauge) [kpa] R = Jari-jari dalam dinding silinder (shell) [mm] S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] E = Efisiensi sambungan las Tagangan longitudinal (sambungan circumferential) Untuk t < 0,5 R atau P < 1,25 SE, menurut persamaan : PR t = atau 2 SE + 0,4P 2SE. t P = (2.2) R 0,4t Sumber, (ASME Section VIII Division ) UNIVERSITAS MERCUBUANA 21

16 dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan internal (pressure gauge) [kpa] R = Jari-jari dalam dinding silinder (shell) [mm] S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] E = Efisiensi sambungan las Tutup Kepala Bejana Tekan (Head) Head merupakan bagian bajana tekan yang berfungsi sebagai penutup dinding silinder (shell). Pada umumnya jenis tutup bejana tekan dibagi menurut bentuk geometrisnya dan yang paling sering digunakan adalah bentuk : 1. Setengah Bola (Hemispherical) Head 2. Ellipsoidal Head. 3. Torispherical Head. Gambar 2.8 Tipe Head pressure vessel Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. UNIVERSITAS MERCUBUANA 22

17 Perhitungan Tebal Dinding Head (ellipsoidal head) Perencanaan tebal dinding ellipsoidal head diatur dalam standar ASME Section VIII Divisi I 2010 Appendix 1-4 melalui persamaan dibawah ini yaitu : - Dimensi dalam PDK t = atau 2SE 0,2P 2SEt P = (2.3) KD + 0,2t Sumber, (ASME Section VIII Division ) - Dimensi luar t = PDo K (2.4) 2SE + 2P( K 0.1) Sumber, (ASME Section VIII Division ) Dimana : 2 1 D K = 2 + (2.5) 6 2h Sumber, (ASME Section VIII Division ) UNIVERSITAS MERCUBUANA 23

18 Gambar 2.9 Ellipsoidal Head Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan internal (pressure gauge) [kpa] D = Jari-jari dinding silinder (shell) [mm] S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] E K = Efisiensi sambungan las = D/2h Faktor formula ellipsoidal head Suatu perkiraan yang dapat diterima jika 2:1 ellisoidal Head untuk jari-jari knuckle 0,17D dan jari-jari Spherical 0,9OD Perhitungan Tebal Dinding Head (Hemispherical Head) Perencanaan tebal dinding Hemispherical Head diatur dalam standar ASME Section VIII Divisi I 2010 ayat UG 32 (f) melalui persamaan dibawah ini yaitu : UNIVERSITAS MERCUBUANA 24

19 - Perhitungan dimensi dalam PL t = atau 2SE 0,2P 2SEt P = (2.6) L + 0,2t Sumber, (ASME Section VIII Division ) - Perhitungan dimensi luar PR t = atau 2 SE + 0.8P 2SEt P = (2.7) R 0.8t Sumber, (ASME Section VIII Division ) Gambar 2.10 Hemispherical Head Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan internal (pressure gauge) [kpa] L = Jari-jari bagian dalam head [mm] UNIVERSITAS MERCUBUANA 25

20 S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] E = Efisiensi sambungan las Jika ketebalan dari hemispherical head tidak melebihi 0,356L atau P tidak melebihi 0,665SE gunakan rumus di atas Perhitungan Tebal Dinding Head (Torispherical Head) Perencanaan tebal dinding torispherical head diatur dalam standar ASME Section VIII Divisi I 2010 ayat UG 32 (e) melalui persamaan dibawah ini yaitu : - Perhitungan dimensi dalam 0,855PL t = atau SE 0,1P SEt P = 0,855L + 0,1t (2.8) Sumber, (ASME Section VIII Division ) - Perhitungan dimensi luar (jika L/r = 16 2/3 ) 0.885PL t = atau SE + 0.8P SEt P = 0.885L 0.8t (2.9) Sumber, (ASME Section VIII Division ) UNIVERSITAS MERCUBUANA 26

21 (jika L/r < 16 2/3 ) PLM t = atau 2SE + P( M 0.2) 2SEt P = (2.10) ML t( M 0.2) Sumber, (ASME Section VIII Division ) Tabel II, Tabel nilai faktor pengali M. L/r M L/r M L/r /3 M Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. UNIVERSITAS MERCUBUANA 27

22 Gambar 2.11 Torispherical Head Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan internal (pressure gauge) [kpa] L = Jari-jari bagian dalam head [mm] S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] E = Efisiensi sambungan las Torispherical head dengan t s /L 0,002. Ketebalan yang diperlukan dari torispherical head untuk kasus dimana knucle radius nya adalah 6% dari crown radius dan crown radius dalam sama dengan diameter luar skirt ditentukan dengan menggunakan rumus diatas. Torispherical head terbuat dari bahan yang memiliki kekuatan tarik minimum yang ditetapkan melebihi psi (500 Mpa) harus dirancang menggunakan nilai S sama dengan psi (150 Mpa) pada suhu kamar dan berkurang dalam proporsi pengurangan nilai tegangan maksimum yang diijinkan pada suhu untuk material. UNIVERSITAS MERCUBUANA 28

23 2.5.3 Penyangga Bejana Tekan (Support) Penyangga bejana tekan (Support) merupakan alat penumpu bejana tekan sehingga dapat berdiri diatas tanah. Penyangga bejana tekan dapat berbentuk seperti bentuk rok (skirt) dan berbentuk kaki (leg support) yang digunakan pada bejana tekan vertical (vertical pressure vessel), sedangkan untuk horizontal bejana tekan (horizontal pressure vessel) sebagai tumpuan digunakan jenis saddle support. Material penyangga bejana tekan terbuat dari pelat datar carbon steel ataupun stainless steel sesuai dengan perencanaan. Pada pembuatan penyangga berbentuk skirt, pelat datar tersebut di rolling sampai pelat tersebut melengkung sehingga akan membentuk suatu tabung silinder dengan diameter tertentu seperti pada pembuatan dinding silinder (shell), kemudian bentuk skirt tersebut disambungkan dengan pelat dasar (base plate) melalui proses pengelasan. Adapun pada pembentukan penyangga bejana tekan jenis skirt pelat datar dibentuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12 dibawah ini. Gambar 2.12 Penyangga berbentuk Skirt Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. UNIVERSITAS MERCUBUANA 29

24 Skirt adalah yang paling sering digunakan dan paling baik untuk vessel type vertical. Hal ini berhubungan dengan pengelasan yang secara continue untuk head dan biasanya ukuran yang dibutuhkan. Pengelasan ini menetukan ketebalan skirt. Gambar a dan b menunjukkan jenis yang paling umum sambungan dari skirt ke head. Dalam perhitungan ukuran las dibutuhkan, nilai-nilai efisiensi sambungan diberikan oleh kode (UW 12) dapat digunakan. a). b). Gambar 2.13 Tipe pengelasan a). Buth weld dan b). Lap weld Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. Rumus yang digunakan untuk menghitung ketebalan skirt adalah : t 12Mt W + R πse DπSE = 2 (2.11) Sumber, (ASME Section VIII Division ) UNIVERSITAS MERCUBUANA 30

25 Dimana : D = Diameter luar [mm] E = Efisiensi sambungan [ft,lb] [(0,6 untuk butt weld, gambar a). 0,45 untuk lap weld, gambar b).] M t = Momen [ft, lb] R = Radius luar skirt [mm] S = Nilai stress material [psi] t = Ketebalan skirt [mm] W = Berat vessel diatas skirt ke sambungan head, dalam kondisi operasi Kelengkapan Bejana Tekan (Acessories) Selain Komponen utama yang merupakan inti dari bejana tekan, terdapat beberapa komponen tambahan atau Acessories yang merupakan komponen pendukung bejana tekan, Acessories juga merupakan komponen pendukung dari bejana tekan yang tersusun dari pipa, flensa (flange) dan pelat datar yang dibentuk. Acessories dari bejana tekan antara lain : 1. Nozzle-nozzle yang tersusun dari material pipa dan flensa, ada kalanya nozzle-nozzle ini tersusun dari half coupling ataupun full coupling. 2. Lubang manusia untuk perawatan (manhole). Lubang masuk tersusun dari material pipa dan flensa dilengkapi dengan davit arm (lengan yang melengkung). 3. Kupingan pengangkat bejana tekan (lifting lug). UNIVERSITAS MERCUBUANA 31

26 Nosel (Nozzle) Nosel (Nozzle) pada bejana tekan berfungsi sebagai saluran masuk dan keluarnya fluida dari bejana. Lokasi pada nosel bejana tekan disesuaikan dengan kondisi lingkungan dimana bejana tekan tersebut akan digunakan, dengan memperhatikan jalur-jalur pemipaan yang akan disatukan atau digabungkan dengan bejana tekan, dan lokasi sambungan dengan memperhatikan parameter-parameter yang harus dipenuhi, sperti fungsi nozzle, jenis nozzle, serta material yang digunakan. Komponen perpipaan atau nozzel, dapat berupa komponen yang dihasilkan manufacture, dan berupa komponen yang dibuat dilapangan oleh kontraktor atau supplier. Dalam hal ini perencanaan menetapkan untuk memakai komponen perpipaan dari produk manufacture, yang sesuai dengan standar yang diatur dalam ANSI/ASME B16,5. Setelah menetapkan untuk memilih komponen nozzle yang diatur oleh salah satu kode, perencanaan masih harus memilih komponen dengan material, dimensi, dan kelas yang memenuhi kriteria perencanaan yang dipakai sebagai dasar perencanaanya. Pada prinsip dasarnya komponen yang dipilih harus dari kelas yang sesuai dengan rating tekanan dan temperatur yang sama dengan tekanan rencana yang sedang dipakai dalam perencanaan. UNIVERSITAS MERCUBUANA 32

27 Nozzle Outlet Fungsi nozzle outlet adalah saluran keluar fluida dari bejana tekan ke pipa pemakaian. Nozzle outlet terdiri dari flensa dan pipa. Untuk pemilihan material nozzle outlet yang digunakan adalah jenis carbon steel sesuai dengan standar ANSI/ASME B16.5 dan sesuai dengan rating, temperatur dan tekanan yang direncanakan Nozzle Pressure Indicator Fungsi pressure indicator adalah untuk menunjuk/mengontrol tekanan yang terdapat didalam bejana tekan melalui jarum penunjuk tekanan. Untuk pemilihan material nozzle pressure indicator yang digunakan adalah jenis carbon steel sesuai dengan standar ANSI/ASME B16.5 sesuai dengan rating, temperatur dan tekanan yang direncanakan Nozzle Spare Nozzle Spare adalah nozzle cadangan. Untuk pemilihan material nozzle spare yang digunakan adalah jenis carbon steel sesuai dengan standar ANSI/ASME B16.5 dan sesuai dengan rating, temperatur dan tekanan yang direncanakan Flensa (Flange) Flensa digunakan untuk menyambung pipa dan pipa, atau antara pipa dengan nozzle pada peralatan proses (equipment) yang mudah dilepas. Kata UNIVERSITAS MERCUBUANA 33

28 flensa berarti sisi yang menonjol, bisa juga dikatakan atau bibir yang dapat diikat dengan baut. Maksudnya adalah agar potongan pipa yang satu dapat disambung dengan potongan pipa yang lain dan sewaktu-waktu dapat dilepas. Flensa memiliki beberapa bentuk dan fungsi yang berbeda dengan karakteristik khas, yaitu : Flensa Buta (Blind Flange), yakni flensa yang tidak berlubang pipa, yang berfungsi untuk menutup aliran atau tekanan media dalam pipa. Flensa diikat dengan baut untuk merapatkan sambungan. Flensa ini bermuka menonjol (raised face) unutuk pemasangan gasket. Gambar 2.14 Blind flange Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. Slip on Flange, fungsinya untuk menyambung pipa bertekanan, dimana dalam penggunaannya pipa disusupkan kedalam lubang flensa. UNIVERSITAS MERCUBUANA 34

29 Pemasangan pipa pada flensa dapat menggunakan las fillet sambungan overlap, atau sambungan socket las fillet tunggal. Gambar 2.15 Slip on Flange Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. Flensa Berulir (Thread Flange), bentuknya mirip slip on flange hanya cara memasang pipa kedalamnya menggunakan ulir. perbedaannya adalah memiliki (thread internal) ulir dalam. Flange jenis ini biasanya digunakan untuk tekanan rendah dan tidak digunakan untuk temperatur atau stres yang sangat tinggi. UNIVERSITAS MERCUBUANA 35

30 Gambar 2.16 Thread Flange Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. Flensa Welding Neck (Welding Neck Flange), digunakan untuk menyambung pipa bertekanan, dimana pipa dipasang langsung pada leher flensa dan dilas butt (tumpul) kampuh V tunggal bertembusan penuh (full penetration). Welding Neck Flange dapat digunakan pada temperature eksterim, disertai dengan beban gesek dan impak. UNIVERSITAS MERCUBUANA 36

31 Gambar 2.17 Welding Neck Flange Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. 2.6 Pengaruh Korosi Dan Batasan Korosi (Corrosion Allowance) Korosi merupakan salah satu penyebab utama kerusakan pada bejana tekan. Hampir semua logam dan paduan-paduannya yang berhubungan dengan udara atau medium lain yang mengelilinginya, secara bertahap akan mengalami perusakan, dimulai dari permukaannya. Peristiwa perusakan permukaan logam secara bertahap yang disebabkan oleh media yang mengelilinginya disebut korosi. Jadi, korosi adalah reaksi kimia atau elektrokimia antara suatu logam dengan media disekitarnya yang mengakibatkan perusakan. Cepat atau lambatnya reaksi perusakan ini terutama tergantung pada 3 faktor yaitu : 1. Sifat kimia dari logam atau paduan itu sendiri. UNIVERSITAS MERCUBUANA 37

32 2. Sifat kimia dari media yang mengelilinginya. 3. Temperatur media itu sendiri. Oleh karena itu dalam perencanaan bejana tekan perlu adanya apa yang disebut batasan korosi. Batasan korosi adalah batasan-batasan tambahan ketebalan untuk pelat bejana tekan yang berguna untuk mengatasi adanya perusakan permukaan logam secara bertahap yang disebabkan oleh media yang mengelilinginya. 2.7 Perhitungan Lifting Lug Dalam sebuah tangki atau bejana tekan terdapat lifting lug dibuat dengan ketebalan tertentu sesuai dengan berat kosong bejana tekan. Untuk mengetahui tebal bahan yang sebenarnya dengan persamaan berikut : t = P b 2S R D 1 2 (2.12) Sumber, (ASME Section VIII Division ) dimana : t = Tebal bahan [mm] P b = Beban [N] S = Kekuatan tarik izin bahan [psi] D 1 = Diameter lubang [mm] R = Jari-jari dalam silinder [mm] UNIVERSITAS MERCUBUANA 38

33 Gambar 2.18 Lifting Lug Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. 2.9 Nozzle Manhole (Lubang Periksa) Manhole berfungsi sebagai lubang untuk masuk operator ketika digunakan untuk memeriksa maupun membersihka bejana tekan. Dalam penentuan tebal manhole dapat dketahui sebagai berikut : t = PRn + CA 0 (2.13) ( SE,6P) Sumber, (ASME Section VIII Division ) dimana : t = Tebal bahan [mm] P = Tekanan [kpa] R n = Jari-jari dalam shell (kondisi karat) [mm] S = Kekuatan tarik ijin bahan [psi] UNIVERSITAS MERCUBUANA 39

34 E = Efisiensi sambungan las CA = Batasan korosi (Corrosion Allowance) [mm] Gambar 2.19 Manhole Sumber, Eugene F. Megyesy. PRESSURE VESSEL HANDBOOK Elevent Edition, PRESSURE VESSEL PUBLISING. UNIVERSITAS MERCUBUANA 40