Wall Thickness Calculation Untuk Pipa - ASME B31.3 dan Contoh Report

Wall Thickness Calculation adalah dokumen yang bertujuan untuk memastikan bahwa nilai wall thickness yang dipilih sudah memenuhi kaidah International Standard Code dengan melampirkan hasil perhitungan dalam bentuk tabel. Jenis Code yang digunakan pun harus sesuai dengan jenis service yang dilalui oleh piping line. Pada kesempatan kali ini, Ayah Engineer memilih ASME B31.3 sebagai dasar rujukan formula untuk menghitung Wall Thickness pada pipa. Selain ASME B31.3, ada juga rujukan lain yaitu ASME B31.8 yang digunakan untuk service pipeline. 

Berikut formula yang dipakai pada ASME B31.3 2010 :

       dimana:
       ० t = nilai thickness sesuai design pressure
       ० P = nilai internal design pressure
       ० D = Outside Diameter (OD) pipa sesuai dengan tabel standard
       ० S = Stress value material dari tabel A-1
       ० E = Quality factor dari tabel A-1A dan A-1B
       ० W = Faktor pengurangan kekuatan welding sesuai para. 302.3.5(e)
       ० Y = Nilai Koefisien dari tabel 304.1.1

Setelah diketahui nilai t, kemudian perlu ditambahkan nilai corrossion allowance untuk mendapatkan nilai Tm (min. thickness required). Dari nilai Tm, ditambahkan lagi mill tolerance sebesar 12.50% (+ mechanical allowance jika disyaratkan), maka ini yang kita sebut actual min. thickness, T.

Contoh dokumen Wall Thickness Report:

  
       Perlu dijelaskan terlebih dahulu, report di atas disusun berdasarkan dari setiap piping line yang ada di dokumen line list di dalam suatu project / plant dan dikelompokkan berdasarkan Piping Class. Agar lebih detail, ada beberapa parameter yang harus diperhatikan yaitu:

a. Piping Class ⇒ Piping Class/Piping Spec akan menentukan nilai design pressure yang digunakan, contoh Piping Class/Spec "X" sesuai tabel diatas

b. NPS (Nominal Pipe Size) ⇒ Sesuai standard ASME B36.10M untuk material Carbon Steel, dapat dilihat Outside Diameter (OD) berdasarkan NPS. Nilai OD akan selalu sama berapapun schedule-nya
c. Design Code ⇒ Code yang menentukan jenis formula untuk mendapatkan wall thickness
d. Sch (Schedule / Wall Thickness) ⇒ nilai Schedule ini sudah ada dari Piping Class sesuai NPS, seperti yang sudah dijelaskan pada postingan lain, yaitu  Skill Wajib oleh Piping Engineer di EPCI Oil & Gas (Part #2)
e. Material ⇒ Material Pipa sesuai Piping Class, sebagai salah satu parameter nilai S dan E
f.  Pipe Design Pressure (psig) ⇒ Nilai pressure yang kita ambil sesuai Piping Class/Spec, contoh untuk class "X" di atas, ratingnya 150# dengan nilai temperature 100∘F, maka design pressure-nya 285 psig. Sebenarnya diagram rating pressure-temperature dari Piping Class/Spec ini sudah diberikan oleh code ASME B16.5 dimana diklasifikasikan berdasarkan jenis materialnya, salah satu contoh material A105 dibawah:

Dari tabel-2 di atas berdasarkan ASME B16.5, ada nilai maximum working pressure yang ditentukan berdasarkan rating pressure (150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500#, 2500#) dan temperature (-20 - 100F, 200F, dst) dan inilah yang dinamakan full rating.
g. Design Temperature ⇒ besaran temperature didapat dari Piping Class berdasarkan design pressure-nya. Nilai ini sebagai parameter bersama jenis material untuk mendapatkan nilai S sebagaimana tabel A-1 ASME B31.3 dibawah:

g. Quality Factor (E) ⇒ Yaitu faktor kualitas untuk sambungan welding pipa berdasarkan material. Contoh material A106 Seamless Pipe dari tabel A-1B.

h. Coeff. (Y) ⇒ nilai material koefisien Y jika t < D/6 sesuai tabel 304.1.1. Disini ada syarat nilai Y jika t < D/6 , artinya ada nilai Y lain dengan syarat yang lain pula. Silahkan tengok di ASME B31.3 2010 page.20, yaitu t ≥ D/6 or P/SE > 0.385. Namun kita akan gunakan tabel 304.1.1 karena kita hitung dengan nilai thickness yang ada di Piping Class sudah sesuai kurang dari D/6. 

untuk pipa tebal (t ≥ D/6), nilai koefisien material tersebut adalah:

 

dimana di = diameter dalam

                 = do - 2t

 

 

i. Corr. Allow. ⇒ Corrossion Allowance, sesuai yang ada Piping Class
j. Mech. Allow. ⇒ Yaitu dalam bentuk threaded allowance dimana merujuk ke ASME B31.3 sebesar 0.0571 inch (average) untuk NPS 1/2" - 1" dan 0.0118 untuk NPS 2"  dan keatas.
k. Stress Value (S) ⇒ Sebelumnya telah dijelaskan variabel yang harus dilihat untuk menentukan nilai S. Jangan lupa untuk memperhatikan satuannya.

Pembahasan: Mari kita lihat contoh nomor 1 report dari Wall Thickness di atas dengan NPS 1/2" didapatkan nilai Thickness yang didalam kotak merah, dimana actual thickness setelah ditambahkan oleh beberapa variabel sebesar 0.186 inch. Kemudian dicarikan schedule yang tepat (selected schedule) sesuai ASME  B36.10M Seamless Pipe CS yang mendekati dan melebihi nilai actual thickness tadi, maka didapat schedule 160, yaitu sebesar 0.188 inch. Selanjutnya diverifikasi apakah schedule dari Piping Class apakah sudah sesuai atau belum. Maka untuk jawaban nomor 1 sudah sesuai dengan nilai schedule yang sama, yaitu schedule 160.