Saat mendesain sistem perpipaan bertekanan, insinyur yang bertanggung jawab seringkali menetapkan bahwa perpipaan sistem harus sesuai dengan satu atau lebih bagian dari Kode Perpipaan Bertekanan ASME B31. Bagaimana para insinyur mengikuti persyaratan kode dengan benar saat mendesain sistem perpipaan?
Pertama, insinyur harus menentukan spesifikasi desain mana yang harus dipilih. Untuk sistem perpipaan bertekanan, ini tidak selalu terbatas pada ASME B31. Kode lain yang dikeluarkan oleh ASME, ANSI, NFPA, atau organisasi pengatur lainnya mungkin diatur oleh lokasi proyek, aplikasi, dll. Dalam ASME B31, saat ini terdapat tujuh bagian terpisah yang berlaku.
ASME B31.1 Perpipaan Listrik: Bagian ini mencakup perpipaan di pembangkit listrik, pabrik industri dan institusional, sistem pemanas geotermal, dan sistem pemanas dan pendingin pusat dan distrik. Ini termasuk perpipaan eksterior boiler dan non-eksterior boiler yang digunakan untuk memasang boiler ASME Bagian I. Bagian ini tidak berlaku untuk peralatan yang tercakup dalam Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME, perpipaan distribusi pemanas dan pendingin bertekanan rendah tertentu, dan berbagai sistem lain yang dijelaskan dalam paragraf 100.1.3 dari ASME B31.1. Asal usul ASME B31.1 dapat ditelusuri kembali ke tahun 1920-an, dengan edisi resmi pertama diterbitkan pada tahun 1935. Perhatikan bahwa edisi pertama, termasuk lampiran, kurang dari 30 halaman, dan edisi saat ini lebih dari 300 halaman.
ASME B31.3 Perpipaan Proses: Bagian ini mencakup perpipaan di kilang minyak; pabrik kimia, farmasi, tekstil, kertas, semikonduktor, dan kriogenik; serta pabrik pengolahan dan terminal terkait. Bagian ini sangat mirip dengan ASME B31.1, terutama saat menghitung ketebalan dinding minimum untuk pipa lurus. Bagian ini awalnya merupakan bagian dari B31.1 dan pertama kali dirilis secara terpisah pada tahun 1959.
ASME B31.4 Sistem Transportasi Pipa untuk Cairan dan Bubur: Bagian ini mencakup perpipaan yang mengangkut terutama produk cair antara pabrik dan terminal, dan di dalam terminal, stasiun pemompaan, pengkondisian, dan pengukuran. Bagian ini awalnya merupakan bagian dari B31.1 dan pertama kali dirilis secara terpisah pada tahun 1959.
ASME B31.5 Pipa Refrigerasi dan Komponen Perpindahan Panas: Bagian ini mencakup perpipaan untuk refrigeran dan pendingin sekunder. Bagian ini awalnya merupakan bagian dari B31.1 dan pertama kali dirilis secara terpisah pada tahun 1962.
ASME B31.8 Sistem Perpipaan Transmisi dan Distribusi Gas: Ini mencakup perpipaan untuk mengangkut produk yang terutama berupa gas antara sumber dan terminal, termasuk kompresor, stasiun pengkondisian dan pengukuran; dan perpipaan pengumpul gas. Bagian ini awalnya merupakan bagian dari B31.1 dan pertama kali dirilis secara terpisah pada tahun 1955.
ASME B31.9 Perpipaan Layanan Bangunan: Bagian ini mencakup perpipaan yang umum ditemukan di bangunan industri, institusional, komersial, dan publik; serta hunian multi-unit yang tidak memerlukan rentang ukuran, tekanan, dan suhu yang tercakup dalam ASME B31.1. Bagian ini mirip dengan ASME B31.1 dan B31.3, tetapi kurang konservatif (terutama saat menghitung ketebalan dinding minimum) dan berisi detail yang lebih sedikit. Bagian ini terbatas pada aplikasi tekanan rendah dan suhu rendah seperti yang ditunjukkan dalam paragraf 900.1.2 ASME B31.9. Bagian ini pertama kali diterbitkan pada tahun 1982.
ASME B31.12 Pipa Hidrogen dan Sistem Perpipaan: Bagian ini mencakup perpipaan dalam layanan hidrogen gas dan cair, serta perpipaan dalam layanan hidrogen gas. Bagian ini pertama kali diterbitkan pada tahun 2008.
Kode desain mana yang harus digunakan pada akhirnya terserah pemilik. Pendahuluan ASME B31 menyatakan, “Merupakan tanggung jawab pemilik untuk memilih bagian kode yang paling mendekati instalasi perpipaan yang diusulkan.” Dalam beberapa kasus, “beberapa bagian kode mungkin berlaku untuk bagian instalasi yang berbeda.”
Edisi ASME B31.1 tahun 2012 akan menjadi referensi utama untuk pembahasan selanjutnya. Tujuan artikel ini adalah untuk memandu insinyur yang bertanggung jawab melalui beberapa langkah utama dalam mendesain sistem perpipaan bertekanan yang sesuai dengan ASME B31. Mengikuti pedoman ASME B31.1 memberikan representasi yang baik dari desain sistem secara umum. Metode desain serupa digunakan jika ASME B31.3 atau B31.9 diikuti. Bagian ASME B31 lainnya digunakan dalam aplikasi yang lebih sempit, terutama untuk sistem atau aplikasi tertentu, dan tidak akan dibahas lebih lanjut. Meskipun langkah-langkah kunci dalam proses desain akan disorot di sini, pembahasan ini tidak lengkap dan kode lengkap harus selalu dirujuk selama desain sistem. Semua referensi teks mengacu pada ASME B31.1 kecuali dinyatakan lain.
Setelah memilih kode yang tepat, perancang sistem juga harus meninjau persyaratan desain khusus sistem. Paragraf 122 (Bagian 6) memberikan persyaratan desain yang berkaitan dengan sistem yang umum ditemukan dalam aplikasi perpipaan listrik, seperti uap, air umpan, blowdown dan blowdown, perpipaan instrumentasi, dan sistem pelepas tekanan. ASME B31.3 berisi paragraf yang serupa dengan ASME B31.1, tetapi dengan detail yang lebih sedikit. Pertimbangan dalam paragraf 122 mencakup persyaratan tekanan dan suhu khusus sistem, serta berbagai batasan yurisdiksi yang dibedakan antara boiler itu sendiri, perpipaan eksternal boiler, dan perpipaan eksternal non-boiler yang terhubung ke definisi perpipaan boiler ASME Bagian I. Gambar 2 menunjukkan batasan-batasan boiler drum ini.
Perancang sistem harus menentukan tekanan dan suhu di mana sistem akan beroperasi serta kondisi yang harus dipenuhi oleh sistem tersebut.
Sesuai dengan paragraf 101.2, tekanan desain internal tidak boleh kurang dari tekanan kerja kontinu maksimum (MSOP) di dalam sistem perpipaan, termasuk pengaruh tekanan statis. Perpipaan yang terkena tekanan eksternal harus dirancang untuk tekanan diferensial maksimum yang diharapkan dalam kondisi operasi, penghentian, atau pengujian. Selain itu, dampak lingkungan perlu dipertimbangkan. Sesuai dengan paragraf 101.4, jika pendinginan fluida cenderung mengurangi tekanan di dalam pipa hingga di bawah tekanan atmosfer, pipa harus dirancang untuk menahan tekanan eksternal atau tindakan harus diambil untuk memecah vakum. Dalam situasi di mana ekspansi fluida dapat meningkatkan tekanan, sistem perpipaan harus dirancang untuk menahan peningkatan tekanan atau tindakan harus diambil untuk mengurangi tekanan berlebih.
Mulai dari Bagian 101.3.2, suhu logam untuk desain perpipaan harus mewakili kondisi maksimum berkelanjutan yang diharapkan. Untuk penyederhanaan, umumnya diasumsikan bahwa suhu logam sama dengan suhu fluida. Jika diinginkan, suhu logam rata-rata dapat digunakan selama suhu dinding luar diketahui. Perhatian khusus juga harus diberikan pada fluida yang ditarik melalui penukar panas atau dari peralatan pembakaran untuk memastikan kondisi suhu terburuk diperhitungkan.
Seringkali, perancang menambahkan margin keamanan pada tekanan dan/atau suhu kerja maksimum. Besarnya margin bergantung pada aplikasinya. Penting juga untuk mempertimbangkan batasan material saat menentukan suhu desain. Menentukan suhu desain tinggi (lebih dari 750 F) mungkin memerlukan penggunaan material paduan daripada baja karbon standar. Nilai tegangan dalam Lampiran Wajib A hanya diberikan untuk suhu yang diizinkan untuk setiap material. Misalnya, baja karbon hanya dapat memberikan nilai tegangan hingga 800 F. Paparan baja karbon yang berkepanjangan terhadap suhu di atas 800 F dapat menyebabkan pipa mengalami karbonisasi, membuatnya lebih rapuh dan rentan terhadap kegagalan. Jika beroperasi di atas 800 F, kerusakan rambatan yang dipercepat yang terkait dengan baja karbon juga harus dipertimbangkan. Lihat paragraf 124 untuk pembahasan lengkap tentang batasan suhu material.
Terkadang, insinyur juga dapat menentukan tekanan uji untuk setiap sistem. Paragraf 137 memberikan panduan tentang pengujian tegangan. Biasanya, pengujian hidrostatik akan ditentukan pada 1,5 kali tekanan desain; namun, tegangan melingkar dan memanjang pada perpipaan tidak boleh melebihi 90% dari kekuatan luluh material pada paragraf 102.3.3 (B) selama pengujian tekanan. Untuk beberapa sistem perpipaan eksternal non-boiler, pengujian kebocoran saat beroperasi mungkin merupakan metode yang lebih praktis untuk memeriksa kebocoran karena kesulitan dalam mengisolasi bagian-bagian sistem, atau hanya karena konfigurasi sistem memungkinkan pengujian kebocoran sederhana selama pengoperasian awal. Disetujui, ini dapat diterima.
Setelah kondisi desain ditetapkan, perpipaan dapat ditentukan. Hal pertama yang harus diputuskan adalah material apa yang akan digunakan. Seperti yang disebutkan sebelumnya, material yang berbeda memiliki batas suhu yang berbeda. Paragraf 105 memberikan batasan tambahan pada berbagai material perpipaan. Pemilihan material juga bergantung pada fluida sistem, seperti penggunaan paduan nikel dalam aplikasi perpipaan kimia korosif, penggunaan baja tahan karat untuk mengalirkan udara instrumen yang bersih, atau penggunaan baja karbon dengan kandungan kromium tinggi (lebih dari 0,1%) untuk mencegah korosi yang dipercepat aliran. Korosi yang Dipercepat Aliran (Flow Accelerated Corrosion/FAC) adalah fenomena erosi/korosi yang telah terbukti menyebabkan penipisan dinding yang parah dan kegagalan pipa di beberapa sistem perpipaan yang paling kritis. Kegagalan untuk mempertimbangkan penipisan komponen perpipaan dengan benar dapat dan telah menimbulkan konsekuensi serius, seperti pada tahun 2007 ketika pipa desuperheating di pembangkit listrik IATAN milik KCP&L meledak, menewaskan dua pekerja dan melukai seorang pekerja lainnya secara serius.
Persamaan 7 dan Persamaan 9 pada paragraf 104.1.1 mendefinisikan ketebalan dinding minimum yang dibutuhkan dan tekanan desain internal maksimum, masing-masing, untuk pipa lurus yang dikenai tekanan internal. Variabel dalam persamaan ini meliputi tegangan maksimum yang diizinkan (dari Lampiran Wajib A), diameter luar pipa, faktor material (seperti yang ditunjukkan pada Tabel 104.1.2 (A)), dan setiap kelonggaran ketebalan tambahan (seperti yang dijelaskan di bawah). Dengan begitu banyak variabel yang terlibat, menentukan material perpipaan yang sesuai, diameter nominal, dan ketebalan dinding dapat menjadi proses iteratif yang mungkin juga mencakup kecepatan fluida, penurunan tekanan, dan biaya perpipaan dan pemompaan. Terlepas dari aplikasinya, ketebalan dinding minimum yang dibutuhkan harus diverifikasi.
Toleransi ketebalan tambahan dapat ditambahkan untuk mengkompensasi berbagai alasan termasuk FAC. Toleransi mungkin diperlukan karena penghilangan ulir, alur, dll. material yang diperlukan untuk membuat sambungan mekanis. Menurut paragraf 102.4.2, toleransi minimum harus sama dengan kedalaman ulir ditambah toleransi pemesinan. Toleransi juga mungkin diperlukan untuk memberikan kekuatan tambahan untuk mencegah kerusakan pipa, keruntuhan, lendutan berlebihan, atau tekuk akibat beban tambahan atau penyebab lain yang dibahas dalam paragraf 102.4.4. Toleransi juga dapat ditambahkan untuk memperhitungkan sambungan las (paragraf 102.4.3) dan siku (paragraf 102.4.5). Terakhir, toleransi dapat ditambahkan untuk mengkompensasi korosi dan/atau erosi. Ketebalan toleransi ini berada di bawah kebijaksanaan perancang dan harus konsisten dengan perkiraan umur pakai perpipaan sesuai dengan paragraf 102.4.1.
Lampiran Opsional IV memberikan panduan tentang pengendalian korosi. Pelapis pelindung, perlindungan katodik, dan isolasi listrik (seperti flensa isolasi) adalah semua metode untuk mencegah korosi eksternal pada pipa yang terkubur atau terendam. Inhibitor korosi atau pelapis dapat digunakan untuk mencegah korosi internal. Perhatian juga harus diberikan untuk menggunakan air uji hidrostatik dengan kemurnian yang sesuai dan, jika perlu, untuk menguras pipa sepenuhnya setelah pengujian hidrostatik.
Ketebalan dinding pipa minimum atau jadwal yang dibutuhkan untuk perhitungan sebelumnya mungkin tidak konstan di seluruh diameter pipa dan mungkin memerlukan spesifikasi untuk jadwal yang berbeda untuk diameter yang berbeda. Nilai jadwal dan ketebalan dinding yang sesuai didefinisikan dalam ASME B36.10 Pipa Baja Tempa Las dan Tanpa Sambungan.
Saat menentukan material pipa dan melakukan perhitungan yang telah dibahas sebelumnya, penting untuk memastikan bahwa nilai tegangan maksimum yang diizinkan yang digunakan dalam perhitungan sesuai dengan material yang ditentukan. Misalnya, jika pipa baja tahan karat A312 304L salah ditentukan, bukan pipa baja tahan karat A312 304, ketebalan dinding yang diberikan mungkin tidak mencukupi karena perbedaan signifikan dalam nilai tegangan maksimum yang diizinkan antara kedua material tersebut. Demikian pula, metode pembuatan pipa harus ditentukan dengan tepat. Misalnya, jika nilai tegangan maksimum yang diizinkan untuk pipa tanpa sambungan digunakan untuk perhitungan, pipa tanpa sambungan harus ditentukan. Jika tidak, produsen/pemasang mungkin menawarkan pipa las sambungan, yang dapat mengakibatkan ketebalan dinding yang tidak mencukupi karena nilai tegangan maksimum yang diizinkan lebih rendah.
Misalnya, anggap suhu desain pipa adalah 300 F dan tekanan desain adalah 1.200 psig. Kawat baja karbon (A53 Grade B seamless) akan digunakan. Tentukan rencana perpipaan yang sesuai untuk memenuhi persyaratan ASME B31.1 Persamaan 9. Pertama, kondisi desain dijelaskan:
Selanjutnya, tentukan nilai tegangan maksimum yang diizinkan untuk Grade A53 B pada suhu desain di atas dari Tabel A-1. Perhatikan bahwa nilai untuk pipa tanpa sambungan digunakan karena pipa tanpa sambungan ditentukan:
Toleransi ketebalan juga harus ditambahkan. Untuk aplikasi ini, toleransi korosi sebesar 1/16 inci diasumsikan. Toleransi penggilingan terpisah akan ditambahkan kemudian.
3 inci. Pipa akan ditentukan terlebih dahulu. Dengan asumsi pipa Schedule 40 dan toleransi penggilingan 12,5%, hitung tekanan maksimum:
Pipa Schedule 40 sudah memadai untuk pipa berdiameter 3 inci dalam kondisi desain yang ditentukan di atas. Selanjutnya, periksa pipa berdiameter 2 inci. Saluran pipa menggunakan asumsi yang sama:
2 inci. Berdasarkan kondisi desain yang ditentukan di atas, perpipaan akan membutuhkan ketebalan dinding yang lebih tebal daripada Schedule 40. Coba 2 inci. Pipa Schedule 80:
Meskipun ketebalan dinding pipa seringkali menjadi faktor pembatas dalam desain tekanan, tetap penting untuk memverifikasi bahwa fitting, komponen, dan sambungan yang digunakan sesuai dengan kondisi desain yang ditentukan.
Sebagai aturan umum, sesuai dengan paragraf 104.2, 104.7.1, 106 dan 107, semua katup, fitting, dan komponen penahan tekanan lainnya yang diproduksi sesuai dengan standar yang tercantum dalam Tabel 126.1 dianggap cocok untuk digunakan dalam kondisi operasi normal atau di bawah standar tekanan-suhu yang ditentukan dalam ASME B31.1. Pengguna harus menyadari bahwa jika standar atau produsen tertentu memberlakukan batasan yang lebih ketat pada penyimpangan dari operasi normal daripada yang ditentukan dalam ASME B31.1, batasan yang lebih ketat tersebut yang akan berlaku.
Pada persimpangan pipa, sambungan T, sambungan melintang, sambungan silang, sambungan las cabang, dll., yang diproduksi sesuai standar yang tercantum dalam Tabel 126.1 direkomendasikan. Dalam beberapa kasus, persimpangan pipa mungkin memerlukan sambungan cabang yang unik. Paragraf 104.3.1 memberikan persyaratan tambahan untuk sambungan cabang untuk memastikan bahwa terdapat cukup material pipa untuk menahan tekanan.
Untuk menyederhanakan desain, perancang dapat memilih untuk menetapkan kondisi desain yang lebih tinggi untuk memenuhi peringkat flensa dari kelas tekanan tertentu (misalnya kelas ASME 150, 300, dll.) seperti yang didefinisikan oleh kelas tekanan-suhu untuk material spesifik yang ditentukan dalam ASME B16.5 Flensa pipa dan sambungan flensa, atau standar serupa yang tercantum dalam Tabel 126.1. Hal ini dapat diterima selama tidak mengakibatkan peningkatan ketebalan dinding yang tidak perlu atau desain komponen lainnya.
Bagian penting dari desain perpipaan adalah memastikan bahwa integritas struktural sistem perpipaan tetap terjaga setelah pengaruh tekanan, suhu, dan gaya eksternal diterapkan. Integritas struktural sistem sering diabaikan dalam proses desain dan, jika tidak dilakukan dengan baik, dapat menjadi salah satu bagian desain yang paling mahal. Integritas struktural dibahas terutama di dua tempat, Paragraf 104.8: Analisis Komponen Pipa dan Paragraf 119: Ekspansi dan Fleksibilitas.
Paragraf 104.8 mencantumkan rumus kode dasar yang digunakan untuk menentukan apakah suatu sistem perpipaan melebihi tegangan yang diizinkan oleh kode. Persamaan kode ini umumnya disebut sebagai beban kontinu, beban insidental, dan beban perpindahan. Beban kontinu adalah efek tekanan dan berat pada sistem perpipaan. Beban insidental adalah beban kontinu ditambah kemungkinan beban angin, beban seismik, beban medan, dan beban jangka pendek lainnya. Diasumsikan bahwa setiap beban insidental yang diterapkan tidak akan memengaruhi beban insidental lainnya pada saat yang bersamaan, sehingga setiap beban insidental akan menjadi kasus beban terpisah pada saat analisis. Beban perpindahan adalah efek dari pemuaian termal, perpindahan peralatan selama operasi, atau beban perpindahan lainnya.
Paragraf 119 membahas cara menangani pemuaian dan fleksibilitas pipa dalam sistem perpipaan dan cara menentukan beban reaksi. Fleksibilitas sistem perpipaan seringkali paling penting pada sambungan peralatan, karena sebagian besar sambungan peralatan hanya dapat menahan jumlah minimum gaya dan momen yang diterapkan pada titik sambungan. Dalam kebanyakan kasus, pemuaian termal sistem perpipaan memiliki pengaruh terbesar pada beban reaksi, sehingga penting untuk mengendalikan pemuaian termal dalam sistem tersebut.
Untuk mengakomodasi fleksibilitas sistem perpipaan dan memastikan sistem tersebut ditopang dengan benar, praktik yang baik adalah menopang pipa baja sesuai dengan Tabel 121.5. Jika perancang berupaya memenuhi jarak penopang standar untuk tabel ini, hal itu mencapai tiga hal: meminimalkan defleksi akibat berat sendiri, mengurangi beban berkelanjutan, dan meningkatkan tegangan yang tersedia untuk beban perpindahan. Jika perancang menempatkan penopang sesuai dengan Tabel 121.5, biasanya akan menghasilkan perpindahan atau lendutan akibat berat sendiri kurang dari 1/8 inci di antara penopang pipa. Meminimalkan defleksi akibat berat sendiri membantu mengurangi kemungkinan kondensasi pada pipa yang membawa uap atau gas. Mengikuti rekomendasi jarak dalam Tabel 121.5 juga memungkinkan perancang untuk mengurangi tegangan berkelanjutan pada perpipaan hingga sekitar 50% dari nilai yang diizinkan secara berkelanjutan menurut kode. Menurut Persamaan 1B, tegangan yang diizinkan untuk beban perpindahan berbanding terbalik dengan beban berkelanjutan. Oleh karena itu, dengan meminimalkan beban berkelanjutan, toleransi tegangan perpindahan dapat dikurangi. dimaksimalkan. Jarak yang direkomendasikan untuk penyangga pipa ditunjukkan pada Gambar 3.
Untuk membantu memastikan bahwa beban reaksi sistem perpipaan dipertimbangkan dengan benar dan tegangan sesuai kode terpenuhi, metode umum yang digunakan adalah melakukan analisis tegangan perpipaan berbantuan komputer pada sistem tersebut. Tersedia beberapa paket perangkat lunak analisis tegangan pipa yang berbeda, seperti Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex, atau salah satu paket komersial lainnya. Keuntungan menggunakan analisis tegangan perpipaan berbantuan komputer adalah memungkinkan perancang untuk membuat model elemen hingga dari sistem perpipaan untuk verifikasi yang mudah dan kemampuan untuk melakukan perubahan yang diperlukan pada konfigurasi. Gambar 4 menunjukkan contoh pemodelan dan analisis bagian pipa.
Saat merancang sistem baru, perancang sistem biasanya menetapkan bahwa semua perpipaan dan komponen harus dibuat, dilas, dirakit, dll. sesuai dengan persyaratan kode yang digunakan. Namun, dalam beberapa perbaikan atau aplikasi lain, mungkin bermanfaat bagi seorang insinyur yang ditunjuk untuk memberikan panduan tentang teknik manufaktur tertentu, seperti yang dijelaskan dalam Bab V.
Masalah umum yang dihadapi dalam aplikasi retrofit adalah pemanasan awal las (paragraf 131) dan perlakuan panas pasca-las (paragraf 132). Di antara manfaat lainnya, perlakuan panas ini digunakan untuk mengurangi tegangan, mencegah retak, dan meningkatkan kekuatan las. Hal-hal yang memengaruhi persyaratan perlakuan panas pra-las dan pasca-las meliputi, tetapi tidak terbatas pada, hal-hal berikut: pengelompokan nomor P, kimia material, dan ketebalan material pada sambungan yang akan dilas. Setiap material yang tercantum dalam Lampiran Wajib A memiliki nomor P yang ditetapkan. Untuk pemanasan awal, paragraf 131 memberikan suhu minimum yang harus dipanaskan pada logam dasar sebelum pengelasan dapat dilakukan. Untuk PWHT, Tabel 132 memberikan kisaran suhu penahanan dan lamanya waktu untuk menahan zona las. Laju pemanasan dan pendinginan, metode pengukuran suhu, teknik pemanasan, dan prosedur lainnya harus mengikuti pedoman yang ditetapkan dalam kode secara ketat. Efek buruk yang tidak terduga pada area yang dilas dapat terjadi karena kegagalan untuk melakukan perlakuan panas dengan benar.
Area potensial lain yang perlu diperhatikan dalam sistem perpipaan bertekanan adalah tekukan pipa. Tekukan pipa dapat menyebabkan penipisan dinding, sehingga ketebalan dinding tidak mencukupi. Menurut paragraf 102.4.5, kode tersebut mengizinkan tekukan selama ketebalan dinding minimum memenuhi rumus yang sama yang digunakan untuk menghitung ketebalan dinding minimum untuk pipa lurus. Biasanya, ditambahkan toleransi untuk memperhitungkan ketebalan dinding. Tabel 102.4.5 memberikan rekomendasi toleransi pengurangan tekukan untuk berbagai radius tekukan. Tekukan mungkin juga memerlukan perlakuan panas sebelum dan/atau setelah tekukan. Paragraf 129 memberikan panduan tentang pembuatan siku pipa.
Untuk banyak sistem perpipaan bertekanan, perlu dipasang katup pengaman atau katup pelepas tekanan untuk mencegah tekanan berlebih dalam sistem. Untuk aplikasi ini, Lampiran II opsional: Aturan Desain Pemasangan Katup Pengaman adalah sumber daya yang sangat berharga tetapi terkadang kurang dikenal.
Sesuai dengan paragraf II-1.2, katup pengaman dicirikan oleh aksi pop-up yang terbuka penuh untuk layanan gas atau uap, sedangkan katup pengaman terbuka relatif terhadap tekanan statis hulu dan terutama digunakan untuk layanan cairan.
Unit katup pengaman dicirikan oleh apakah sistem pembuangannya terbuka atau tertutup. Pada pembuangan terbuka, siku pada outlet katup pengaman biasanya akan membuang gas ke pipa pembuangan ke atmosfer. Biasanya, ini akan menghasilkan tekanan balik yang lebih rendah. Jika tekanan balik yang cukup tercipta di pipa pembuangan, sebagian gas buang dapat dikeluarkan atau terbilas balik dari ujung inlet pipa pembuangan. Ukuran pipa pembuangan harus cukup besar untuk mencegah semburan balik. Pada aplikasi ventilasi tertutup, tekanan meningkat di outlet katup pelepas karena kompresi udara di saluran ventilasi, yang berpotensi menyebabkan gelombang tekanan merambat. Pada paragraf II-2.2.2, direkomendasikan bahwa tekanan desain saluran pembuangan tertutup setidaknya dua kali lebih besar daripada tekanan kerja kondisi tunak. Gambar 5 dan 6 menunjukkan instalasi katup pengaman dalam keadaan terbuka dan tertutup, masing-masing.
Instalasi katup pengaman dapat dipengaruhi oleh berbagai gaya seperti yang dirangkum dalam paragraf II-2. Gaya-gaya ini meliputi efek ekspansi termal, interaksi beberapa katup pelepas tekanan yang membuka secara bersamaan, efek seismik dan/atau getaran, dan efek tekanan selama peristiwa pelepasan tekanan. Meskipun tekanan desain hingga outlet katup pengaman harus sesuai dengan tekanan desain pipa pembuangan, tekanan desain dalam sistem pembuangan bergantung pada konfigurasi sistem pembuangan dan karakteristik katup pengaman. Persamaan diberikan dalam paragraf II-2.2 untuk menentukan tekanan dan kecepatan pada siku pembuangan, inlet pipa pembuangan, dan outlet pipa pembuangan untuk sistem pembuangan terbuka dan tertutup. Dengan menggunakan informasi ini, gaya reaksi pada berbagai titik dalam sistem pembuangan dapat dihitung dan diperhitungkan.
Contoh permasalahan untuk aplikasi pelepasan terbuka diberikan pada paragraf II-7. Terdapat metode lain untuk menghitung karakteristik aliran dalam sistem pelepasan katup pengaman, dan pembaca disarankan untuk memverifikasi bahwa metode yang digunakan cukup konservatif. Salah satu metode tersebut dijelaskan oleh GS Liao dalam “Analisis Kelompok Pembuangan Katup Pengaman dan Keselamatan Pembangkit Listrik” yang diterbitkan oleh ASME dalam Journal of Electrical Engineering, Oktober 1975.
Lokasi katup pengaman harus menjaga jarak minimum pipa lurus dari setiap tikungan. Jarak minimum ini bergantung pada layanan dan geometri sistem sebagaimana didefinisikan dalam paragraf II-5.2.1. Untuk instalasi dengan beberapa katup pelepas, jarak yang direkomendasikan untuk sambungan cabang katup bergantung pada jari-jari cabang dan pipa layanan, seperti yang ditunjukkan pada Catatan (10)(c) Tabel D-1. Sesuai dengan paragraf II-5.7.1, mungkin perlu untuk menghubungkan penyangga pipa yang terletak di saluran keluar katup pelepas ke pipa operasi daripada struktur yang berdekatan untuk meminimalkan efek ekspansi termal dan interaksi seismik. Ringkasan pertimbangan desain ini dan lainnya dalam desain rakitan katup pengaman dapat ditemukan di paragraf II-5.
Jelas, tidak mungkin untuk membahas semua persyaratan desain ASME B31 dalam lingkup artikel ini. Namun, setiap insinyur yang ditunjuk yang terlibat dalam desain sistem perpipaan bertekanan setidaknya harus familiar dengan kode desain ini. Semoga, dengan informasi di atas, pembaca akan menemukan ASME B31 sebagai sumber daya yang lebih berharga dan mudah diakses.
Monte K. Engelkemier adalah pemimpin proyek di Stanley Consultants. Engelkemier adalah anggota Iowa Engineering Society, NSPE, dan ASME, serta bertugas di Komite dan Subkomite Kode Perpipaan Listrik B31.1. Ia memiliki lebih dari 12 tahun pengalaman langsung dalam tata letak sistem perpipaan, desain, evaluasi penguat, dan analisis tegangan. Matt Wilkey adalah Insinyur Mekanik di Stanley Consultants. Ia memiliki lebih dari 6 tahun pengalaman profesional dalam mendesain sistem perpipaan untuk berbagai klien utilitas, kota, institusi, dan industri, serta merupakan anggota ASME dan Iowa Engineering Society.
Apakah Anda memiliki pengalaman dan keahlian tentang topik yang dibahas dalam konten ini? Anda sebaiknya mempertimbangkan untuk berkontribusi pada tim editorial CFE Media kami dan mendapatkan pengakuan yang layak Anda dan perusahaan Anda dapatkan. Klik di sini untuk memulai prosesnya.