Simulasi Numerik Pipa Penyalur Terkorosi Dengan Variasi Kedalaman dan Orientasi

Abstract

Penelitian terkait kekuatan sisa pipa penyalur  dengan cacat terkorosi merupakan proyek penting dalam industri pipa minyak dan gas. Hal tersebut  dipelajari selama bertahun-tahun, menggunakan beberapa metode eksperimental, numerik, analitik maupun secara empiris. Beberapa kriteria penilaian dengan code yang telah dikenal adalah ASME B31G, Modified ASME B31G, DNV RP 101, RSTRENG dan sebagainya. Namun, pendekatan empiris dari banyak data eksperimental sering menunjukkan bahwa metode analitikal dengan menggunakan code ini terlalu konservatif untuk mengevaluasi pipa dengan bahan baja grade tinggi dalam hal  kekuatan (strength). Pada penelitian ini dilakukan simulasi pengaruh korosi berbentuk kotak tunggal dengan variasi kedalaman dan orientasi cacat terkorosi  terhadap sisa kekuatan pipa penyalur dengan menggunakan perangkat lunak elemen hingga Abaqus. Variasi dilakukan pada rasio kedalaman (depth) terhadap ketebalan nominal 30%, 40%, 50%, 60%, 70% dan 80%. Cacat  divariasikan pada arah longitudinal 300 mm x 200 mm x depth dan sirkumferensial  300 mm x 600 mm x depth. Pipa penyalur tersebut dipilih dari material API 5L X70 PSL 2. Simulasi dengan metode elemen hingga  dalam makalah ini untuk menentukan tekanan kegagalan pada pipa penyalur dengan cacat korosi eksternal dan internal berdasarkan kriteria kegagalan kekuatan von Mises. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tekanan kegagalan pipa penyalur yang terkorosi menurun jika nilai rasio d/t  naik untuk semua cacat baik internal maupun eksternal meskipun  nilai z  atau (L²/D.t)  konstan. Tekanan kegagalan lebih tinggi pada lokasi internal dibanding eksternal baik pada arah longitudinal maupun sirkumferensial meskipun secara kalkulasi analitikal dianggap sama. Deviasi yang terjadi maksimum 10.55% pada arah longitudinal dan 5.83% pada arah sirkumferensial. Pada rentang kedalaman (depth) 50% - 60% defect menunjukkan konvergensi antara data analitikal dan data hasil simulasi FEA. Pada design normal operating pressure 2,34 MPa (23,4 Bar) pipa penyalur masih relatif aman untuk  cacat sampai 80% dari ketebalan nominal, pada dimensi panjang cacat terkorosi 300 mm arah longitudinal.