ANALISA KEKUATAN SISA PIPELINE AKIBAT CORROSION BERBASIS KEANDALANDI PETROCHINA-PERTAMINA TUBAN Oleh: Prasetyo Muhardadi 4305 100 039 Dosen Pembimbing: 1.Prof. Ir. Daniel M. Rosyid, PhD 2. Prof. Ir. Soegiono
AGENDA PRESENTASI Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Analisa dan Pembahasan Kesimpulan
LATAR BELAKANG Pipeline merupakan alat transportasi minyak dan gas yang aman dan ekonomis Korosi dapat menyebabkan menurunnya kekuatan struktur dan kerusakan pada pipa Adanya korosi, analisa kekuatan sisa dan keandalan pada pipa sangat penting untuk dilakukan. Dengan dilakukan analisa kekuatan sisa dan keandalan, dapat diketahui seberapa handal pipa yang mengalami korosi selama beroperasi
Semakin pipa mengalami korosi maka ketebalan pipa akan semakin berkurang, dengan berkurangnya kekuatan sisa (residual strength) maka pipa tidak akan mampu menahan internal pressure dan temperature yang bekerja didalam pipa sehingga pipa akan mengalami kegagalan
Internal Corrossion Eksternal Corrossion
Data tanah di Desa Mojo Agung Tuban Jenis tanah Depth Clay 3 meter Density, γ m 1,84 t/m 3 Shear Strength, S u 6,7 t/m 2 Friction angle, Ф 0 Data yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah data pipeline Sukowati - milik JOB Pertamina - CPA Petrochina East Java Tuban. Pipeline yang dianalisa adalah pipeline yang memiliki tingkat korosi paling tinggi, dengan panjang pipeline 2 meter (91.5 inchi). Lokasi pipeline yang dianalisa terletak di SDV 03 KM 4600 desa Mojo Agung, Tuban. Dalam tugas akhir ini pemodelan tanah diasumsikan sebagai beban luar dan tumpuan pada pipa. Pemodelan tanah sebagai tumpuan pipa dapat dilihat pada gambar disamping.
PIPELINE YANG DITINJAU
Data Sukowati-CPA Pipeline JOB Pertamina-Petrochina East Java Tuban Material ASTM A106 Gr.B Sch 80 Outside Diameter (OD) Wallthickness Length Design pressure Design temperature SMYS 10,750 inchi 0,593 inchi 9600 m 1480 psi 203 F 35000 psi Thermal Expansion 6,498 x 10-6 o F -1 Modulus Young 28,3 x 10 6 psi Poisson s Ratio 0,303 Density 0,284 lbs/in 3
Perumusan Masalah Berapa kekuatan dan keandalan pipeline sebelum mengalami corrosion? Berapa kekuatan sisa (residual strength) dan keandalan pipeline setelah mengalami corrosion?
Batasan Masalah Korosi yang dianalisa terletak di BV-03 KM 4600 desa Mojo Agung, Tuban. Konfigurasi pipa yang ditinjau berbentuk lurus. Beban yang bekerja pada pipa adalah internal pressure, internal temperature, dan beban tanah.
Korosi dimodelkan dengan rectangular shape corrosion berdasarkan DNV RP - F101 Corroded Pipeline dan DNV Technical Report no 96-3392 Reliability of Corroded Pipes Finite Element Analysis. Korosi yang terjadi adalah jenis pitting corrosion.
Analisa dan Pembahasan Variasi Pressure dan Temperature berdasar kondisi Operasi year 2005,2007,2009 P Psi 450 658 800 100 159 180 100 159 180 100 159 180 T o F
Perhitungan Panjang Cacat Korosi Berdasarkan ASME B31G Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded Pipeline. Persentase kedalaman cacat : Panjang daerah terkorosi : dalam inch % pit depth = 100 d/t L=1.12B(Dt)^2 %pit Thn NPS (D) d t d/t depth B L 2007 10 0.08 0.593 0.13 13.5 4 10.9 2007 10 0.01 0.593 0.02 1.7 4 10.9 Thn NPS (D) d t d/t %pit depth B L 2009 10 0.12 0.593 0.20 20.2 2.5 6.8 2009 10 0.02 0.593 0.03 3.4 4 10.9
Analisa Kekuatan Pipa Analisa Tegangan pada Pipa sebelum Terkorosi (2005) Tegangan paling besar yang terjadi pada pipa sebelum mengalami korosi adalah 23954 psi. Tegangan-tegangan yang terjadi masih dibawah maximum allowable stress (0,9 SMYS) pipa Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature (d = 0) Tegangan von Mis ses, psi 37000 29000 21000 13000 31500 5000 100 120 140 160 180 200 Temperature, 0F pressure 450 psi pressure 658 psi pressure 800 psi Maximum Allowable Stress
Analisa Tegangan pada Pipa setelah Terkorosi (2007) Berdasarkan perhitungan ASME B31G kedalaman korosi dapat kita dapatkan panjang cacat maksimum yang diijinkan. Sedangkan untuk asumsi lebar korosi (w) berdasakan DNV Technical Report No 96-3392 sebesar w = 3t, yaitu 1,8 in. dengan Tegangan terbesar37743psi.
Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature (2007) Tegangan von Mises, psi 40000 30000 31500 20000 10000 100 120 140 160 180 200 Temperature, 0F Pressure 450 Pressure 658 Pressure 800 Maximum Allowable Stress
Analisa Tegangan pada Pipa setelah Terkorosi (2009) Pada tahun 2009 kedalaman semakin bertambah, ini menyebabkan tegangan yang terjadi pada pipa akan berbeda dengan kondisi sebelumnya. Berdasarkan perhitungan ASME B31G kedalaman korosi dapat kita dapatkan panjang cacat maksimum yang diijinkan. Dengan Tegangan terbesar 37969 psi
40000 Tegangan von Mises akibat pengaruh pressure dan temperature (2009) Tegang gan von Mises, psi 31500 30000 20000 10000 100 120 140 160 180 200 Temperature, 0F Pressure 450 Pressure 658 Pressure 800 Maximum Allowable Stress
Analisa Ovalitas Pipa Analisa ovalitas pipa dilakukan untuk mengetahui perubahan bentuk penampang pipa akibat beban-beban yang bekerja pada pipa. Ovalitas pipa terjadi karena adanya deformasi pada pipa. Analisa ovalitas dilakukan dengan menghitung besarnya pressure collapse (kekuatan pipa untuk menahan beban dari luar ) dan membandingkan dengan external pressure (P e ) pada pipa yang kemudian dimasukan ke dalam persamaan kriteria collapse sistem apakah masih lebih besar atau lebih kecil.
Ovalitas pipa pada saat pipa belum terkorosi (2005) Kedalaman cacat korosi (d) Pressure (P) Temperature (T) Deformed Ovality Pc Pc/(γm*γSC) Pe Status in psi o F in in psi psi 0 450 0 450 0 450 0 658 0 658 0 658 0 800 0 800 0 800 100 0,27026 0,0465 12581,55 9596,91 2,142 ok 159 0,27437 0,0471 12402,38 9460,24 2,142 ok 180 0,27587 0,0473 12336,50 9409,99 2,142 ok 100 0,27068 0,0466 12563,33 9583,01 2,142 ok 159 0,27481 0,0472 12382,76 9445,28 2,142 ok 180 0,27631 0,0474 12316,92 9395,06 2,142 ok 100 0,27097 0,0466 12550,41 9573,16 2,142 ok 159 0,27511 0,0472 12369,30 9435,01 2,142 ok 180 0,27661 0,0474 12303,49 9384,82 2,142 ok
Ovalitas pipa pada saat pipa setelah terkorosi (2007) Kedalaman cacat korosi (d) Pressure (P) Temperature (T) Deformed Ovality Pc Pc/(γm*γSC) Pe Status in psi o F in in psi psi 0,08 & 0,01 450 0,08 & 0,01 450 0,08 & 0,01 450 0,08 & 0,01 658 0,08 & 0,01 658 0,08 & 0,01 658 0,08 & 0,01 800 0,08 & 0,01 800 0,08 & 0,01 800 100 0,40309 0,0709 4607,66 3514,61 2,142 ok 159 0,42555 0,0749 4271,76 3258,40 2,142 ok 180 0,43356 0,0763 4163,53 3175,84 2,142 ok 100 0,40525 0,0713 4572,98 3488,16 2,142 ok 159 0,42772 0,0753 4242,10 3235,78 2,142 ok 180 0,43574 0,0767 4135,12 3154,17 2,142 ok 100 0,40672 0,0716 4549,52 3470,26 2,142 ok 159 0,4292 0,0755 4221,87 3220.34 2,142 ok 180 0,43722 0,0770 4115,99 3139,58 2,142 ok
Ovalitas pipa pada saat pipa setelah terkorosi (2009) Kedalaman cacat korosi (d) Pressure (P) Temperature (T) Deformed Ovality Pc Pc/(γ m *γ SC ) Pe Status in psi o F in in psi psi 0,12 & 0,02 450 100 0,66639 0,119 1428,91 1089,94 2,142 ok 0,12 & 0,02 450 159 0,66329 0,118 1443,04 1100,72 2,142 ok 0,12 & 0,02 450 0,12 & 0,02 658 0,12 & 0,02 658 0,12 & 0,02 658 0,12 & 0,02 800 0,12 & 0,02 800 0,12 & 0,02 800 180 0,66221 0,118 1448,10 1104,58 2,142 ok 100 0,73617 0,131 1211,65 924,22 2,142 ok 159 0,73308 0,131 1223,24 933,06 2,142 ok 180 0,73199 0,130 1227,38 936,22 2,142 ok 100 0,70339 0,125 1307,45 997,29 2,142 ok 159 0,70031 0,125 1320,10 1006,94 2,142 ok 180 0,69922 0,124 1324,62 1010,39 2,142 ok
Analisa Keandalan Pipa Berdasarkan hasil simulasi Monte Carlo, didapatakan peluang kegagalan (Pg) pipa sebesar 0,0038 dan peluang sukses (Ps) 0,9962. Dengan keandalan sebesar 0,9962 maka didapatkan indeks keandalan pipa pada tahun 2005 sebesar 2,67. Dari hasil simulasi dengan tambahan variabel acak data ketebalan tahun 2007, peluang gagal (Pg) pipa menjadi 0,0041, sedangkan peluang sukses (Ps) menjadi 0,9959. Dengan terjadinya korosi maka peluang sukses (Ps) pipa juga berkurang, dengan demikian keandalan pipa juga menurun meskipun tidak terlalu besar penurunanya. Indeks keandalan pada tahun 2007 turun menjadi 2,65. Berdasarkan hasil inspeksi pada tahun 2009, korosi pada pipa bertambah. Ketebalan pipa juga mengalami pengurangan akibat korosi. Dengan ketebalan pipa yang semakin tipis, keandalan pipa juga menurun. Berdasarkan hasil simulasi keandalan pipa pada tahun 2009 menurun dibandingkan pada tahun 2005 dan 2007. Keandalan pada tahun 2009 adalah 0,9956 dan indeks keandalannya 2,62.
Dari hasil analisa diatas maka dapat dibuat grafik indeks keandalan dari pipa sebelum dan sesudah terokorosi pada tahun 2005, 2007, dan 2009. 2.68 Indeks Keandalan Pipa 2.67 2.67 Indeks Keanda alan, β 2.66 2.65 2.64 2.63 2.65 2.62 2.62 2.61 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Tahun
Ovalitas yang terjadi pada pipa tidak menyebabkan kegagalan pada pipa. Pipa masih dapat menahan beban-beban yang bekerja 5 Indeks Keandalan Pipa 4 4.42 4.42 4.42 lan, β Indeks Keandal 3 2 1 0 2004.5 2005 2005.5 2006 2006.5 2007 2007.5 2008 2008.5 2009 2009.5 Tahun
KESIMPULAN 1. Sebelum mengalami korosi tegangan-tegangan yang terjadi pada pipatidakmenyebabkanpipamengalamibuckling. Ovalitasyang terjadi pada pipa masih dalam batas yang diijinkan. Indeks keandalan pipa terhadap terjadinya local buckling sebelum mengalami korosi adalah 2,67, sedangkan terhadap terjadinya kegagalan akibat ovalitas adalah 4,42. 2. Tegangan-tegangan yang terjadi pada pipa setelah mengalami korosi mengalami kenaikan. Denganadanyakorosimenyebabkanpipamengalamilocal buckling. Keandalanpipasetelahmengalamikorosimengalamipenurunan. Padatahun2007 indekskeandalanpipa2,65 danpadatahun2009 indeks keandalan pipa menjadi 2,62. Untuk indeks keandalan pipa terhadap kegagalan yang disebabkan ovalitas pipa tetap 4,42.
Terima Kasih