Sambungan Pipa

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

BAB

II

PIPA DAN SAMBUNGAN

 A. JENIS PIPA

a. Jenis menurut proses pembuatannya Menurut proses pembuatannya pipa terdiri dari : -

Pipa tanpa sambungan; pipa jenis ini dihasilkan dengan proses pemutaran/roll

-

Pipa dengan pengelasan; pipa jenis ini dihasilkan dari baja

yang

dibentuk

silinder

kemudian

dilas

mendatar

tersambung oleh tekanan listrik busur pipa pengeluaran b. Jenis menurut materialnya Bahan/material

yang

biasa

digunakan

untuk

instalasi

pipa uap, air, minyak, dan lain-lain dikamar mesin tidak hanya

diatur

oleh

pihak

klasifikasi/rules

tetapi

juga

berdasarkan aturan dan standard yang ada. Oleh karena itu tekanan

kerja

maksimum

dan

suhu

patut

dijadikan

dasar

dalam pemilihannya. Jenis pipa menurut material yang biasa digunakan terdiri dari : Temperatur Kerja (OC)

 Material  Material

Besi Tuang (Cast Steel) Besi

Tuang



Modular

(Composite cast iron) Campuran Tembaga (composite copper)

-

Pipa

baja;

pipa

jenis

ini

300

Tekanan Kerja (Bar)  Nominal (DN)

DN

 32 mm



≤ 300

PB x DN  2500 Atau DN  250

≤ 225

PB x DN

banyak

 2500



digunakan

instalasi yang dialiri oleh fluida air dan minyak.

untuk

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

-

9

Pipa tembaga; pipa jenis ini digunakan untuk pipa yang berdiameter

kecil.

Pipa

tembaga

umumnya

mudah

dibengkokkan dan tahan terhadap karat. -

Pipa kuningan; pipa jenis ini digunakan pada instalasi atau alat penukar panas (kalor) dan lain-lain.

-

Pipa

Plastik;

pipa

jenis

ini

mengandung

bahan

Vynil

Chlorida dan biasanya untuk instalasi yang dialiri oleh fluida air bertekanan rendah. Pembagian kelompok kelas pipa menurut rules dapat dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 1 :Kelas material Pipa

Sumber : Germanisc her Lloyd, 2000

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

Dalam baja

bidang

perkapalan

campuran

yang

10

untuk

disebut

pipa

baja

baja

carbon

biasanya dikenal

berupa

beberapa

jenis sesuai dengan fungsinya atau fluida yang dialirkan yaitu : -

Pipa

baja

carbon

untuk

instalasi

umum

yang

dikenal

dengan istilah SGP -

Pipa

baja

carbon

untuk

instalasi

bertekanan

yang

dikenal dengan istilah STGP -

Pipa

baja

carbon

untuk

instalasi

bertekanan

tinggi

yang dikenal dengan istilah STP -

Pipa baja carbon untuk instalasi bersuhu tinggi yang dikenal dengan istilah STPT

-

Pipa baja carbon dengan pengelasan las busur listrik yang dikenal dengan istilah STPY Diameter

diameter baja

nominal.

carbon

hanya tetapi

luar

yang

untuk

pipa

tembaga,

pipa

nomor

tembaga

untuk

pipa,

tiap

schedule kelim

dengan

untuk

instalasi

lainnya

tanpa

ukurannya

dari

untuk

ketebalan yang

sama

tebal

digunakan

1

menurut

pipa

Sedangkan

memiliki

beberapa

suatu

umum

pipa (SGP)

diameter

nominal,

masing-masing

memiliki

(SCH).

Mengenai

dengan

tingkat

pipa tahan

korosi yang bagus, penghantar panas yang baik dan memiliki kemampuan Salah

kerja

satu

dioxided

yang

baik

jenisnya

tanpa

adalah

adalah

kelim

dan

pipa

bentuk

yang

umum

tembaga tabung

digunakan.

Phosphorous(C1221T)

yang

digunakan untuk alat pemindah kalor (Heat Exchanger) dan pipa

tembaga

tanpa

kelim

TCUT

yang

digunakan

untuk

instalasi pipa control. Material

pipa

lainnya

seperti

tembaga

campuran

(copper alloy), seperti Zinc dengan bahan dasar aluminiumbrass

(istilah

pabriknya

albrac

atau

Yorcalbro,

kualitas

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

11

keduanya sama) dan pipa nickel dengan bahan utama nickel tembaga. Kedua material tersebut memiliki kemampuan kerja yang

bagus

dan

tahan

korosi

khususnya

nickel

mempunyai

kualitas yang sangat bagus pada kondisi kerja dengan suhu dan tekanan tinggi. Pipa aluminium-brass dan cuppronickel utamanya

digunakan

pendingin. polyvinyl

Pipa

untuk

plastik

chloride

instalasi

secara

(PVC)

umum

yang

air

laut

dibuat

biasa

sistem

dari

bahan

digunakan

untuk

instalasi sanitary pada deck akomodasi. Beberapa

pengelompokan

instalasi

dapat

material

dilihat

pada

pipa

tabel

dan

komponen

berikut

(lihat

lain tabel

11.2 GL hal. 11-4)

B. PEMILIHAN UKURAN PIPA

Ukuran diameter dalam sebuah pipa ditentukan berdasarkan : -

Jenis fluida yang mengalir di dalam pipa.

-

Jumlah volume fluida yang akan dipindahkan.

-

Kecepatan dimana

aliran

perlu

dari

juga

fluida

yang

memperhatikan

akan

adanya

dipindahkan,

tekanan

akibat

gesekan. -

Harga

pipa,

dimana

semakin

berat

pipa

harganya

makin

mahal. Dengan demikian dapatlah disimpulkan bahwa ; -

makin besar penampang pipa makin tinggi harganya

-

makin

kecil

dibutuhkan, tetapi

hal

penampang makin

banyak

ini

penginstalasian

pipa, pula

memberikan

pipa

mudah

makin tempat

banyak yang

keuntungan

diselipkan

di

pipa

yang

dibutuhkan, karena

pada

tempat-tempat

yang tidak terpakai -

makin

kecil

kec.

Aliran

fluida

dalam

pipa,

makin

tahanannya. Dan dapat memberikan aliran yang laminer

kecil

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

Besarnya

diameter

dari

12

pipa

dapat

dihitung

dengan

formula

sebagai berikut : d

Q. 4

=

(m)

v

  .

(1.1)

atau d

354 .Q

=

(mm)

v

dimana; d

(1.2)

= diameter pipa

Q

= debit fluida yang mengalir (m3/s)

v

= kecepatan aliran di dalam pipa (m/s)

kecepatan aliran biasanya diasumsikan sebagai berikut : 

0,5

-



1



3 m/s atau lebih; untuk tekanan tinggi (higher pressure)

-

1 m/s; untuk suction line

2 m/s; untuk normal pressure

Sedangkan di kapal umumnya kecepatan aliran 122 m/menit. Tekanan

yang

bentangan

hilang

pipa,

katup

(valve),

sifat

aliran.

akibat

getaran dan

gesekan

di

sambungan

Dalam

dalam

disebabkan pipa,

akibat

perencanaan

oleh

panjang

percabangan

pengelasan

sedapat

dan

mungkin

pipa, sifat-

membuat

sedemikian rupa sehingga aliran fluida di dalam pipa adalah laminer (arus dimana garis arus sejajar dengan dinding pipa). Kecepatan aliran fluida untuk setiap sistem instalasi tidak sama, hal ini dapat kita lihat pada tabel

berikut ini :

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

13

Tabel 2: Disain kec. Fluida pada sistem perpipaan Kec. Fluida (fps) Instalasi

 Nominala)

Condensate pump suction

3

d 

3 d 

8

0,3 d 

1

Condensate pump discharge Condensate drains

Limit

Hot-water suction

3

d 

3 d 

8

1,3 d 

4

Feedwater discharge

4 d 

10

Cold freshwater suction

3 d 

15

Cold freshwater discharge

5 d 

20

Hot-water discharge Feedwater suction

Lube-oil service pump suction 2

Lube-oil discharge Heavy-fuel service suction Heavy-fuel service discharge

4

d 

6

d 

4

d 

1,5 d 

Heavy-fuel transfer suction

6 6

d 

Heavy-fuel transfer discharge

2 d 

15

Distillate-fuel suction

2 d 

7

Distillate-fuel discharge

5 d 

12

1,5 d 

8

Hydraulic-oil discharge

8 d 

20

Seawater suction

3 d 

12

b,c

Seawater discharge

5 d 

12

b,c

Hydraulic-oil suction

Steam, high pressure

50 d 

200

Steam exhaust, 215 Psig

75

250

Steam exhaust, haigh vacuum

75

a) d adalah diameter dalam pipa dalam satuan inci b) 9 fps untuk pipa baja galvanis c) kec. Air laut pada pipa titanium dan GRP sumber : Marine Engineering, Books II

d  d 

330

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

14

C.PEMUAIAN PIPA Pengaruh panas baik yang berasal dari dalam pipa ataupun pengaruh

lingkungan

sekitar

pipa

dapat

menyebabkan

pipa

mengalami pemuaian. Pemuaian ini dapat menyebabkan diameter pipa bertambah besar dan ataupun pertambahan panjang pipa. D.SAMBUNGAN PIPA Dalam

suatu

sambungan,

baik

sambungan seperti

instalasi

pipa

katup

pipa,

sambungan dengan

(valve),

banyak

antara

ditemukan

pipa

dengan

peralatan/komponen alat

sambunganpipa

yang

instrumentasi,

maupun

diperlukan

nozel

(nozzle)

peralatan ataupun sambungan untuk merubah arah aliran. Sistem instalasi

diatas

kapal

harus

mampu

mempertahankan

terhadap

getaran dan kelenturan. Sehingga sambungan yang memiliki daya tahan

yang

sambungan

tinggilah

tidak

yang

memiliki

dipersyaratkan.

kekuatan

dan

Beberapa

daya

tahan

type untuk

digunakan pada lingkungan diatas kapal untuk waktu yang lama tanpa mengalami kerusakan/kebocoran. Beberapa sambungan yang sangat

bagus

meliputi

:

bolted

flens,

buttwelded,

socket

weld, brazed socket, reinforced branch connection, threaded, union,

coupling,

socket

untuk

jenis

mechanically

bahan

sambungan

plastik

yang

akan

attached

dan

bahan

fitting

dan

komposit.

digunakan

pada

bounded

Pemilihan

sistem

pipa

didasarkan pada beberapa faktor meliputi : -

Tekanan Suhu Harga Keselamatan/keamanan Kondisi lingkungan sekitar Ukuran pipa Bahan pipa Kemudahan dalam pemeriksaaan Jaminan kualitas Ketersediaan komponen tersebut pada ujung pipa

dipasar

dan

kecocokan

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

-

15

Tingkat kemahiran dari instaler Batasan yang diberikan oleh badan regulasi, pihak klasifikasi dan persyaratan pemilik kapal sendiri.

-

Sebagian yang

besar

berbeda.

sistem

menggunakan

Penyambungan

beberapa

pipa

dapat

jenis

sambungan

dilakukan

dengan

beberapa cara antara lain : Pengelasan

(Welded);

dipengaruhi

oleh

jenis

material

penyambungan

pipa

yang

akan

dengan

las

disambung

dan

penggunaannya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las busur gas wolfram, dan untuk pipa baja carbon digunakan las metal. Pada instalasi bersuhu dan pada

bertekanan kapal

tinggi

turbin,

digunakan

tetapi

digunakan

pada

seperti

instalasi

saat

ini

instalasi

pada

instalasi

uap

utama lazim

tanpa

flens

adalah

instalasi

tanpa

flens

selalu

dengan

maksud

tekanan

rendah

untuk mendapatkan instalasi tanpa flens yang layak atau pantas.

Sambungan

yang

umum

digunakan

untuk

instalasi

tanpa flens antara lain : a. Sambungan Buttwelding (fig. 1.4); buttwelding joint adalah

salah

sambungan

satu

tanpa

metode

flens.

yang

Bagian

digunakan

yang

disambung

pada dari

pipa yaitu pada masing-masing ujungnya dilas sebagai ganti dari flens. Tapi metode ini sama sekali tidak dipakai/diterapkan

karena

galvanis,

pipa

bagian

instalasi

pipa

yang

akan

dapat

yang dilas

gambar dibawah ini (Fig. 1.4)

merusak

dilapisi. dapat

pipa

Kemiringan

dilihat

pada

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

16

(a)

(b) Gambar 1: Sambungan dengan cara pengelasan Sumber : Machinery outfitting design manual Vol. 1 Piping System For Diesel Ships. b. Sleeve

Joint

dapat

dilihat

pada

bagian

bentuk seperti

(sambungan pada

gambar

dimana

konvensional. berikut;

sleeve);

flens

1.5,

setara

cara

yang

Ketebalan dengan

sambungan ini

digunakan

digunakan

sleeve SGP,

T

sleeve

adalah

bervariasi

SCH#40,SCH#80,

dan lain lain sesuai dengan ketebalan pipa . SCH#80 padanan ketebalan [menyangkut] lengan baju biasanya digunakan dalam rangka memperkecil macam lengan baju

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

17

Gambar 2 : Sambungan Sleeve c. Coupling Joint Ada

banyak

macam

sambungan

coupling,

kebanyakan

kekedapan terhadap fluida dengan mengencangkan suatu packing karet elastis dengan suatu “nut” dan di sana adalah

beberapa

tindakan

balasan

melawan

terhadap

pipa [yang] jatuh

Gambar 3 : sambungan coupling Sumber : Marine Engineering

d. Union Joint sambungan ukuran

union

pipa

sebagian

yang

kecil.

besar Ada

digunakan

dua

jenis

untuk

sambungan

jenis ini sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar 1.6 dan gambar 1.7. Salah satu dari jenis ini, untuk menjamin

kekencangan

sambungan

dengan

memasukkan

packing antara badan sambungan dan ujungnya ( gambar 1.6).

Sedangkan

jenis

yang

lain

untuk

menjamin

kekencangan tanpa menggunakan packings antara badan sambungan kerucut

dan

ujungnya

dengan

sudut

yang

berhubungan

masing-masing

37

berbentuk o

  atau

90

derajat ( gambar 1,7). [satu/ orang] yang terdahulu biasanya

digunakan

penilaian/beban

untuk

maksimum.

10

kg/cm2

Bahan

dan

sambungan

di

atas Union,

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

baja

digunakan

18

untuk

pipa

baja

dan

campuran

logam

tembaga untuk pengikatan ke pipa, pengelasan dibuat untuk pipa baja, tembaga dibuat untuk pipa tembaga. Material sambungan union ditetapkan di (dalam) JIS F7436, 7455

Gambar 4 : sambungan union sumber :Machinery outfitting design manual)

Sambungan las seperti gambar 8a dan 8b (Mar. Eng.) adalah

yang

cocok

untuk

semua

tekanan

dan

suhu

diatas

kapal. Sambungan braze seperti gambar 8c mempunyai batas suhu

yang

tertinggi

tergantung

pada

meterial

pipa

dan

brazing metal yang digunakan. Hubungan reinforced branch seperti

gambar

8d

perlu

ada

cabang

tanpa

menggunakan

metode

dalam

komponen

lain,

pemasangan sehingga

pengurangan jumlah sambungan tiap cabang dari menjadi 3 menjadi baru

2,

pada

dan pipa

memudahkan yang

ada.

dalam

penginstalasian

Sambungan

ini

didisain

cabang untuk

mengurangi konsentrasi tegangan yang ada pada cabang dari kedua

pipa

untuk

hubungan

(unreinforced connection).

yang

tidak

diperkuat

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

19

Gambar 5 : Jenis-senis sambungan Sumber : Marine Engineering

Sambungan

pipa

dengan

cara

pengelasan

dapat

dilakukan dengan : a. Sambungan langsung (tanpa penguat) b. Sambungan dengan penguatan c. Sambungan menggunakan alat penyambung d. Sambungan pipa cabang dengan menggunakan

o’let.

Sambungan langsung (stub in)

Sistem

sambungan

dilas

secara

ini

dimana

langsung.

hubungan

Untuk

lebih

pipa

dengan

jelasnya

pipa dapat

dilihat pada gambar dibawah ini (buku buku raswari Gb. 1.1 & 1.2 hlm. 2).

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

20

Sambungan dengan penguatan

Pada sambungan ini, antara pipa dengan yang menggunakan penguatan yang berupa pelana kuda (saddle). Untuk lebih jelasnya

dapat

dilihat

pada

gambar

dibawah

ini

(buku

buku raswari Gb. 1.3 & 1.4 hlm. 2)

Sambungan menggunakan alat penyambung (fitting)

Yang

dimaksud

penyambungan

dengan

pipa

penyambungan

dengan

pipa

ini

adalah

menggunakan

alat

penyambung, untuk mengubah arah aliran atau memperkecil jalur pipa seperti : siku (ellbow), Te (tee), pemerkecil (reducer),

kap

(cap)

dan

silang

(cross).

Untuk

lebih

jelasnya dapat dilihat pada gamba dibawah ini (buku buku raswari Gb. 1.5 s/d 1.12 hlm. 3-5)

Sambungan pipa cabang dengan menggunakan o’let

Dari

segi

kekuatan

dan

teknis,

sambungan

pipa

cabang

yang menggunakan o’let lebih kuat dan lebih baik sambungan (saddle),

yang dan

menggunakan

reinforcement,

penguat tetapi

seperti

dari

segi

dari pelana

ekonomi

sambungan o’let lebih mahal. Untuk lebih jelasnya model dari sambungan ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini (buku buku raswari Gb. 1.13 & 1.17 hlm. 6-7)

Ulir

(threaded);

yang

bertekanan

penyambungan tidak

terlalu

ini

digunakan

tinggi.

pada

pipa

Sambungan

pipa

secara ulir terdiri dari type straight (ulir rata) dan tapered

(ulir

tirus/meruncing)

seperti

pada

gambar

5

(Fig. 8e dan 8f) sangat bagus karena dapat dipasang dan dilepas.

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

Bagaimanapun sambungan pada

dibandingkan

ulir

celah

21

dengan

cenderung

ulir

dan

jenis

lebih

mudah

kebocoran

pada

sambungan

lain,

mengalami

karat

daerah

ulir

dan

berkurangnya kekuatan mekaniknya. Sehingga AL AS untuk sambungan yang

type

kecil

ini

dan

berbahaya.

hanya

tidak

Umumnya

digunakan

vital

serta

penyambungan

untuk

ukuran

pipa

bukan

fluida

yang

pipa

dengan

sambungan

ulir digunakan pada pipa dengan diameter dibawah 2 inci. Hal ini juga berlaku untuk kapal-kapal niaga. Kebocoran pada

sambungan

gasket

tape

ini

pipe.

dapat Selain

dicegah itu,

dengan

sambungan

menggunakan union

(union

joint) seperti pada gambar 8g didisain untuk mengatasi kelemahan pada sambungan ulir dengan memberikan kekuatan mekanik yang lebih besar dan membuatkan cincin O ring, jika

diperlukan

fluida,

yang

pemasangannya adalah

untuk

mana dan

dengan

mengisolasi

tetap

memberikan

pelepasannya.

sambungan

ulir

sistem

kemudahan

Sambungan

kopling

dari

yang

(coupling).

dalam lainnya

Sambungan

kopling dibuat dalam banyak macam dan gambar 8h adalah salah

satu

mudah

contohnya,

dalam

pengerjaan

harganya

tidak

pemasangan/perakitan

panas

terlebih

terlalu

tanpa

dahulu.

mahal,

dilakukan

Beberapa

bentuk

kopling yang tidak dipasang secara langsung kepada pipa tidak

mempertimbangkan

perlindungan

terhadap

separasi

dalam kaitan dengan getaran, pergerakan yang berkenaan dengan

panas,

memerlukan mencegah kapal kepada

dan

suatu

gland

kebocoran.

komersil

untuk

prosedur

lenturan

kapal.

packing

Sambungan

atau

segel

Kopling

penggunaan

instalasi

Beberapa

yang

khusus

bentuk

lain

untuk

diijinkan spesifik

untuk

pada

tunduk

memastikan

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

sambungan

tersebut

22

tidak

akan

lepas.

Sambungan

ini

biasanya tidak diijinkan pada kapal angkatan laut AS.

Flens

(flange);

Pipa

dihubungkan dengan dibentuk Dimana flens

dengan

kedua

dengan

panjangnya

flens untuk pipa baja. Flens baja

las

ujung

kemudian

sesuai

bubut, pipa

diikat

ulir

yang

atau

akan

dengan

baut

menambah

disambung (bolt).

pipa.

dipasang

Flens

pipa

dikelompokkan menurut besarnya tekanan yang disesuaikan dengan tekanan kerja maksimum ataupun diatasnya. Tetapi tekanan

kerja

udara/gas,

maksimum

air,

minyak

pada dan

uap,

udara

lain-lain,

kompresi,

instalasi

pipa

disesuaikan dengan besarnya tekanan dan kondisi fluida. Batas

maksimum

tekanan

kerja

untuk

material

flens,

kondisi dari fluida secara khusus dapat dilihat pada JIS B

2201

atau

dikelompok

juga

BS

menjadi

10.

Flens

beberapa

pipa

macam

secara menurut

umum cara

penyambungan dan type dari permukaan flens. Berikut ini diperlihatkan flens yang umum digunakan

:

a. Welded neck flange Welded neck flange adalah flens yang ujungnya dilas pada

pipa

dan

berbentuk

kerucut

penguatan.

Type

flens

seperti

konstruksi

yang

lebih

baik

tinggi,

suhu

tinggi

dan

ini

dan

suhu

tipis

memiliki

cocok yang

untuk

keamanan

untuk rendah.

tekanan Adapun

gambar flens ini sebagai berikut : (see Fig. 1.1).

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

23

Gambar : Jenis-jenis sambungan Flens b. Slip-on welded flanges Pada slip-on welded flens, pipa dimasukkan ke plate flens dan dilas tipis pada kedua sisi dari flens dan cocok

untuk

instalasi

dengan

tekanan

dari

rendah

sampai dengan tekanan sedang. (see Fig. 1.2) c. Composite Flens Flens

composite

copper

atau

yang

paduan

digunakan

copper

pada

dengan

instalasi

diameter

≤

pipa

50

mm

atau lebih sesuai ketentuan yang ada. (see fig. 1.3). Sebagai

contoh

menggunakan

cast

misalnya branze

bagian

sedangkan

dalam

bagian

luar

flens flens

menggunakan baja lunak.

Gambar : Sambungan Flange material campuran.

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

24

Untuk sambungan pipa dengan menggunakan flens, menurut pihak

klasifikasi

sambungan

flens

ini

terbagi

menjadi

beberapa type sebagaimana pada gambar dibawah ini :

Gambar : Type-type flens Sumber : Germanischers Lloyd

BUKU AJAR SISTEM DALAM KAPAL

25

DAFTAR PUSTAKA :

1. Germanischers Lloyd; [1998]; “ Rules for Classification and ”; Germanischer Lloyd; Construction Ship Technology  Hamburg. 2. Harrington, New York. 3. Raswari;

Roy

L.;

[1992];

“ Marine

”; Engineering 

[1987]; “ Perencanaan dan Penggambaran Perpipaan”; Universitas Indonesia Press; Jakarta

SNAME;

Sistem

4. The Marine Engineering Society In Japan; [1982]; “Machinery Outfitting Design Manual, Vol. 1. Piping System for Diesel Ships”; The Marine Engineering Society In Japan; Jepang