(Pressure Vessel).

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Bejana Tekan (Pressure Vessel).
Bejana tekan atau
istilah dalam dalam tehnik adalah tabung tertutup
berbentuk silinder, sebagai penampung yang dapat menahan tekanan dalam (Internal
Pressure) maupun tekanan luar (External Pressure). Adapun komponen-komponen
dari suatu bejana tekan, terdiri dari beberapa bagian utama seperti; dinding (Shell),
Kepala bejana (Head), lubang akses manusia (Manhole), nosel (Nozzel), dudukan
penyangga (support) dan aksesoris lainnya yang digunakan sebagai alat pendukung,
baik komponen yang berada di dalam maupun komponen yang berada di luar, sebagai
suatu alat proses pemisahan dan penampungan, baik untuk pemisah minyak mentah,
air dan gas atau fluida lainnya yang akan dipisahkan dalam bejana tekan ini juga akan
mengendap secara gravitasi di dalam bejana tekan tersebut sehingga terpisah secar
sendirinya. Adapun material atau bahan yang digunakan untuk membuat bejana tekan
ini adalah pelat baja yang terlebih dahulu direncakan dan dihitung ketebalan pelat
yang akan digunakan dan spesifikasi material yang akan direncanakan didalam proses
fabrikasi pembuatan bejana tekan ini. Sistem penyamabungna yang digunakan antara
komponen satu dengan yang lainnya digunakan sistem pengelasan. Bejana tekan
paling sering dogunakan sebagai penampung fluida cairan, uap air, atau gas pada
tingkatan tekanan lebih besar dari tekanan udara. Bejana tekan menampung suatu
unsur yang digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang mencakup
7
http://digilib.mercubuana.ac.id/
bahan kimia, farmasi makanan dan minuman, minyak dan bahan bakar, industri
nuklir, dan industri plastik.
2.2 Bejana Tekan Silindris
Penelaahan bejana tekan dapat dimulai dengan meninjau bejana tekan silindris
seperti sebuah ketel, seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Sebuah segmen dipisah
tersendiri dari bejana ini dengan membuat dua bidang tegaklurus terhadap sumbu
silinder tersebut dan sebuah bidang tambahan yang membujur melalui sumbu yang
sama, seperti terlihat pada Gambar 2.2. Tegangan-tegangan yang terjadi pada irisan
silinder tersebut adalah tegangan normal. Tegangan ini merupakan tegangan utama.
Tegangan-tegangan ini yang dikalikan dengan masing-masing luas dimana meraka
bekerja akan menjaga keseimbangan elemen silinder ketika melawan tekanan dalam.
Gambar 2.1 Bejana tekan silindris
Gambar 2.2 Tegangan yang tejadi pada dinding bejana
Misalkan tekanan dalam yang melebihi tekanan luar p ( tekanan terukur), dan radius
dalam silinder sebesar ri. kemudian gaya pada suatu luasan yang kecil tak berhingga
Lridθ (dimana dθ adalah sudut kecil tak berhingga) dari silinder tersebut yang
disebabkan oleh tekanan dalam yang bekerja tegak lurus adalah pLridθ seperti
8
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 2.3. Komponen gaya yang bekerja dalam arah mendatar adalah (pLridθ)cosθ.
Jadi gaya perlawanan total sebesar 2P yang bekerja pada segmen silindris adalah.
𝜋/2
2𝑝 = 2 ∫0
𝑝𝐿𝑟𝑖 𝑐𝑜𝑠 𝑑𝜃 = 2𝑝𝑟𝑖 …….………………………(2.1)
Karena bentuk bejana yang simetri, maka setengah gaya total ini mendapatkan
perlawanan pada potongan melalui silinder sebelah atas dan setengah lagi pada
sebelah bawah. Tegangan normal σ2 yang bekerja sejajar dengan sumbu silinder
tidak masuk dalam integrasi di atas.
Gambar 2.3 Tegangan pada penampangan melintang bejana
Kedua gaya P melawan gaya yang disebabkan oleh tekanan dalam p, yang bekerja
tegaklurus dengan luas proyeksi A1 dari segmen silindris terhadap garis tengah silinder,
seperti Gambar 2.4. Luas ini dalam Gambar 2.2 adalah 2riLp, jadi bisa dituliskan bahwa
2𝑝 = 𝐴1 𝑝 = 2𝑟𝑖 𝐿𝑝 ….…………………………….………………………………(2.2)
9
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Gambar 2.4 Luas proyeksi A1
Gaya ini mendapat perlawanan dari gaya-gaya yang terbentuk di dalam material
dalam potongan membujur. Diketahui bahwa jari-jari luar silinder adalah ro dan jarijari dalam silinder ri luas potongan yang membujur adalah
….…………………..……………….…………(2.
2𝐴 = 2𝐿(𝑟𝑜 𝑟𝑖 ) ….…………………..……………….…………(2.3)
Jika tegangan normal rata-rata yang bekerja pada potongan membujur adalah σ1,
maka gaya yang mendapat perlawanan dari dinding silinder adalah
2𝐿 (𝑟𝑜 𝑟𝑖 ) ….……………..………………..……………………(2.4)
Dengan mempersamakan kedua gaya gaya tersebut maka
2𝑟𝑖 𝐿𝑝 = 2𝐿(𝑟𝑜 𝑟𝑖 )𝜎1 ……………………………………………(2.5)
10
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Berhubung
𝑟𝑜 − 𝑟𝑖 adalah tebal t maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai
berikut
𝜎1 =
𝑝𝑟𝑖
𝑡
………………………………….…………………(2.6)
Tegangan normal seperti yang ditulis diatas sering disebut sebagai tegangan keliling
(Circumferential stress)
Tegangan normal yang lain σ2 bekerja membujur atau searah dengan sumbu
silinder seperti terlihat pada Gambar 2.2. Dengan membuat sebuah irisan melalui
bejana yang tegak lurus terhadap sumbu silinder. Gaya yang dibentuk oleh tekanan
dalam adalah
𝑃𝜋𝑟𝑖2 ……...…………………..…………….…………………(2.7)
Dan gaya yang terbentuk oleh tegangan membujur σ2 dalam dinding adalah
𝜎2 (𝜋𝑟02 𝜋𝑟𝑖2 ) ..…………………..………. ……………………(2.8)
Dengan menyamakan kedua gaya ini akan didapat tegangan arah membujur σ2
𝑃𝜋𝑟𝑖2 (𝜋𝑟02 𝜋𝑟𝑖2 ) ..……………………….……..………………(2.9)
11
http://digilib.mercubuana.ac.id/
𝜎2 =
𝑝 𝑟𝑖2
𝑟𝑜2 −𝑟𝑖2
=
𝑝 𝑟𝑖2
(𝑟𝑜 +𝑟1 )(𝑟𝑜 −𝑟1 )
……..……………..….(2.10)
karena ro-ri adalah tebal dinding silinder dan penurunan persamaan ini terbatas pada
bejana berdinding tipis , maka ro ≈ ri ≈ r , jadi
𝜎2 =
2.3
𝑃𝑟
2𝑡
…………..……………………….…………….(2.10)
Beban yang bekerja pada bejana tekan
Bejana tekan dikenai bermacam-macam pembebanan yang berbeda-beda pada
setiap komponennya. Kategori dan intensitas gaya-gaya ini menjadi fungsi dari
pembebanan alami dan geometri serta kontruksi dari komponen bejana.
2.3.1 Tekanan Desain (Pressure Design).
Tekanan desain adalah tekanan yang digunakan untuk menentukan ketebalan
shell minimum yang diperlukan bejana. Tekanan desain besarnya diatas tekanan operasi
(10% dari tekanan operasi atau minimum10 psi) ditambah dengan besarnya static head
dari fluida kerja. Tekanan desain minimum untuk bejana Code nonvacuum adalah 15 psi.
Untuk tekanan desain yang lebih kecil Code tidak berlaku.
Tekanan Kerja Ijin Maksimum (Maximum Allowable Working Pressure)
didefinisikan sebagai tekanan maksimum yang terukur yang diijinkan yang diukur
pada bagian paling atas dari bejana pada kondisi operasi dan pada tekanan desain.
Definisi ini berdasarkan asumsi sebagai berikut:
12
http://digilib.mercubuana.ac.id/

Pada kondisi korosi

Masih di bawah pengaruh temperature desain

Pada kondisi operasional normal

Dibawah pengaruh beban lain
Tekanan yang dialami bejana bisa dikategorikan menjadi dua jenis yaitu tekan
dalam (internal pressure) dan tekanan luar (external pressure). Tekanan dalam pada
bejana berasal dari fluida yang dikandung oleh bejana itu sendiri, biasanya adalah
bejana yang memiliki tekanan kerja lebih besar dari tekanan atmosfir. Sedangkan
tekanan luar adalah tekanan untuk bejana vakum.
Tekanan desain dirumuskan sebagai berikut.
Pd = Po + a + Static Head ………..…………………………….(2.11)
Dimana :
Pd
= Tekanan desain, Mpa
Po
= Tekanan operasi, Mpa
a
= 0,1 Po atau 10 Mpa minimum
Sehingga Statich Head :
ρ
= Densitas udara kg/mm3
g
= Percepatan gravitasi, mm/sec2
H
= Tinggi bejana, mm
13
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.3.2
Bobot Mati Bejana (Dead Load)
Dead load adalah beban yang berupa berat bejana itu sendiri dan elemen-
elemen lain yang terpasang secara permanen pada bejana. Berat bejana bisa digolongkan
menjadi 3, yaitu :

Bobot kosong
Adalah berat bejana tanpa insulasi luar, fireproofing, panel-panel operasi, atau
struktur luar dan perpipaan. Pada dasarnya ini adalah berat bejana yang hanya
head
terdiri dari shell dan head.

Bobot operasi.
Adalah berat bejana pada kondisi terpasang dan beroperasi penuh. Ini adalah
berat bejana dengan tambahan insulasi internal maupun eksternal, fireproofing,
segala elemen internal, opening yang menghubungkan system perpipaan, semua
(
struktur yang diperlukan pada system bejana , dan peralatan yang lain (heat
exchangers).

Shop test dead load
Berat bejana yang hanya terdiri dari shell saja setelah proses pengelasan selesai
dan diisi dengan fluida tester (air).
2.3.3
Beban Angin.
Angin yang dimaksud adalah angin dengan aliran yang turbulen dipermukaan
bumi dengan kecepatan yang bervariasi. Angin disini juga diasumsikan sebagai angin
yang mempengaruhi kecepatan rata-rata terentu pada fluktuasi aliran turbulen tiga
14
http://digilib.mercubuana.ac.id/
dimensi lokal. Arah aliran biasanya horizontal meskipun bisa saja menjadi vertical
ketika melewati permukaan yang berintangan.
Kecepatan angin diukur berdasarkan ketinggian standar 30 m. Tekanan angin
dirumuskan sebagai berikut.
Pw = 0,0025 x Vw...........................................................................(2.12)
Dimana :
Pw = Tekanan angin, atm
Vw = Kecepatan angin, mph
Akibat tekanan angin ini maka terjadi geseran dan momen. Tegangan geser
akibat beban angin dirumuskan sebagai berikut.
V = Pw DH ...…………................................................................(2.13)
dan momen terbesar di dasar bejana akibat beban angin adalah
M = PwDHh
DHh……………............................................................(2.14)
……………............................................................(2.14)
sedangkan momen pada ketinggian hT
Mr = M – hr (V-0,5PwDhr)……...................................................(2.15)
Dimana
V
= tegangan geser akibat beban angin, kg
D
= diameter luar bejana, mm
H
= panjang vessel, mm
hT
= jarak antara dasar bejana dengan sambungan skirt, m
h
= H/2
15
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.3.4
Beban karena gempa
secara tiba-tiba di dalam tanah tempat bejana berada dan bejana terpengaruh oleh
gerakan tersebut. Faktor utama yang merusakan struktur bejana akibat getaran adalah
intensitas dan durasi gempa yang terjadi. Gaya dan tegangan yang terjadi selama gempa
paada struktur adalah transien, tegangan dinamik alami, dan tegangan kompleks.
Untuk menyederhanakan prosedur desain komponen vertikal pergerakan gempa
biasanya diabaikan dengan asumsi pada arah vertikal struktur memiliki kekuatan yang
cukup untuk menahan pergerakan gempa.
Gaya aksi akibat gempa arah horizontal pada bejana direduksi dalam gaya statik
equivalen. Hal yang terpenting untuk mengatasi kekuatan gempa pada sebuah struktur
adalah struktur yang paling beresiko mengalami kegagalan terhadap pengaruh seismik
mpa harus didesain untuk bisa menahan gaya geser horizontal minimum yang diterima
gempa
pada bagian dasar bejana pada segala arah.
Tegangan yang terjadi pada bejana tekan vertikal akibat beban seismik adalah
tegangan geser di dasar bejana dan momen. Tegangan geser dasar adalah tegangan geser
total akibat beban seismik pada dasar bejana. Tegangan geser V untuk bejana dengan
silinder shell yang kaku bisa dirumuskan sebagai berikut :
V=ZIKCSW……………………………………………………………..(2.16)
Dimana:
Z
= faktor seismik
I
= koefisien occupancy importance
K
= faktor gaya horizontal
C
= koefisien numeris
16
http://digilib.mercubuana.ac.id/
S
= koefisien numeris untuk struktur yang beresonsi
W
= berat total bejana
Harga koefisien numeris bisa ditentukan dengan persamaan berikut :
𝐶=
1
15√𝑇
………………………………………………….(2.17)
Harga C tidak bolehlebiih dari 0.12
Nilai S bisa di tentukan dengan persamaan di bawah ini
S = 1.5 jika T ≤ 2.5
S = 1.2 + 0.24 T – 0.48T2 Jika T > 2.5
Sedangkan harga T bisa dicari dengan menggunakan persamaan berikut
𝐻 2
T = 0.0000265 ( ) √
𝐷
Dimana :
𝑤𝐷
𝑡
……………….…………………(2.18)
H
= Panjang bejana termasuk skirt, mm
D
= Diameter luar bejana, mm
W
= Massa total bejana, kg
t
= Tebal vessel yang (dibutuhkan sudah termasuk factor
korosi), mm
Sedangkan momen yang terjadi akibat gempa dirumuskan sebagai berikut.
M = [FiH + (V-Fi)(2H/3)]………………………………………….(2.19)
Dimana Fi = 0,7TV atau Ft = 0 untuk T ≤ 0,7
17
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2.4
Komponen utama bejana tekan.
Komponen utama bejana tekan merupakan komponen yang paling dominan
dan selalu ada pada setiap bejana tekan. Komponen-komponen ini antara lain; shell,
head, nozzle, support dan skirt support.
2.4.1
Shell
Shell adalah komponen yang paling utama yang berisi fluida yang bertekanan.
Pada umumnya ada dua tipe shell yang ada yaitu shell silindris dan spherical shell
shell.
Tetapi hanya shell silindris sering digunakan dalam desain bejana tekan.
Ketebalan shell dipengaruhi oleh tekanan desain. Tekanan desain dibedakan
menjadi dua yaitu tekanan desain internal dan tekanan desain eksternal. Untuk
menentukan ketebalan shell harus memperhatikan beban yang terjadi pada shell. Arah
penyambungan shell juga akan mempengaruhi perhitungan ketebalan shell
shell.
A. Ketebalan shell berdasarkan internal pressure design.
Berdasarkan standar ASME, ketebalan shell berdasarkan internal pressure
bisa ditentukan dengan persamaan berikut:
1. Sambungan memanjang (longitudinal joint).
Untuk sambungan jenis ini ketebalan shell harus bisa menahan
tegangan yang terjadi. Tegangan yang dominan pada sambungan
memanjang adalah tegangan arah melingkar atau circumferential stress.
Besarnya ketebalan shell ditentukan dengan persamaan berikut:
18
http://digilib.mercubuana.ac.id/
𝑡=
𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃
…………………………………………..(2,20)
Dimana :
t
= Ketebalan minimal shell yang diperlukan, mm
P
= Tekanan dalam desain (Internal Design Pressure), Mpa
R
= Jari-jari dalam Shell, mm
S
= Tegangan ijin maksimum, Mpa
E
= Efisiensi sambungan las
2. Sambungan melingkar (circumferential joint).
Sambungan melingkar harus bisa menahan tegangan arah longitudinal
atau longitudinal stress. Untuk memenuhi kriteria tersebut maka ketebalan
shell dapat ditentukan dari persamaan berikut:
𝑡=
𝑃𝑅
2𝑆𝐸+0,4𝑃
…………………………………………..(2,21)
B. Ketebalan shell berdasarkan tekanan luar (external pressure design).
design
Ketebalan shell untuk beberapa tipe sambungan berdasarkan external
pressure dapat ditentukan dari persamaan di bawah ini.
1. Untuk silinder dengan Do/t ≥ 10
𝑃𝑎 =
4𝐵
3(𝐷𝑜 /𝑡)
……………………..…………………..(2,22)
Atau dengan persamaan
19
http://digilib.mercubuana.ac.id/
𝑃𝑎 =
2𝐴𝐸
3(𝐷𝑜 /𝑡)
……………………..…………………..(2,23)
2. Untuk silinder dengan Do/t < 10
Tentukan harga faktor A dan factor B dari grafik UGO-28.0 dan UCS28.2. Jika Do/t kurang dari 4 maka faktor A dapat ditentukan dengan
persamaan berikut:
𝐴 = (𝐷
1,1
𝑜 /𝑡)
……………………..…………………..(2,24)
2
Untuk harga A lebih besar dari 0,1 maka harga A yang dipakai adalah 0,1.
Kemudian untuk menentukan harga tekanan eksternal ijin maksimum Pa bisa
ditentukan dengan persamaan berikut:
2,167
𝑃𝑎𝑎11 = [
𝐷
( 𝑡𝑜 )
− 0,0833] 𝐵
……………….……..(2,25)
Dan
𝑃𝑎2 =
2𝑆
𝐷
( 𝑡𝑜 )
[1 −
1
] 𝐵 ………………………..(2,26)
𝐷
( 𝑡𝑜 )
Diantara harga Pa1 dan Pa2 dicari harga yang paling kecil kemudian dijadikan
sebagai tekanan kerja ijin maksimum eksternal Pa, kemudian bandingkan
20
http://digilib.mercubuana.ac.id/
dengan P (tekanan desain eksternal). Apabila Pa labih kecil dari P maka
ketebalannya harus diperbesar dari harga semula.
2.4.2
Head.
Seluruh bejana tekan harus ditutup dengan head. Head lebih banyak
berbentuk kurva dari pada pelat datar. Bentuk kurva lebih banyak memiliki
keuntungan antara lain kuat sehingga ketebalan head bisa lebih tipis, lebih ringan
walaupun agak mahal.
Berikut tipe head dan persamaan unuk menetukan ketebalanya.
A. Ketebalan head berdasarkan tekanan internal.
a. Sphere dan Hemispherical head
𝑡=
𝑃𝑅
2𝑆𝐸+0,8𝑃
…………………………………………..(2,27)
.
b. Ellipsoidal head.
𝑡=
𝑃𝐷
2𝑆𝐸+1,8𝑃
…………………………………………..(2,28)
c. Cone dan cconical head.
𝑡=
𝑃𝑅
2𝑐𝑜𝑠∝ (𝑆𝐸+0,4𝑃)
…………………………………..(2,29)
21
http://digilib.mercubuana.ac.id/
d. ASME Flange dan Dished head.
Jka perbandingan L/r = 50/3
𝑡=
0,885𝑃𝐿
…………………………………………….(2,30)
𝑆𝐸+0,8𝑃
Jika perbandingan L/r < 50/3
𝑡=
𝑃𝐿𝑀
2𝑆𝐸+𝑃 (𝑀−0,2)
……………………………………..(2,31)
e. Circular flat head
𝑡 = 𝑑√0.13𝑃/𝑆𝐸 atau 𝑡 = 𝑑𝑥√𝐶𝑃/𝑆𝐸 …………………….(2.32)
B. Ketebalan head berdasarkan tekanan eksternal.
a. Sphere dan hemispherical head.
Prosedur untuk menentukan ketebalan head.
-
Asumsikan ketebalan head kemudian hitung harga A.
-
Masukan harga A pada grafik material Fig G ASME
-
Dari grafik tersebut akan ditemukan harga B kemudian subtitusikan ke
persamaan berikut.
𝑃𝑎 =
𝐵
(𝑅𝑜 −𝑡)
……………………………………………..(2,33)
Jika Pa perhitungan di atas lebih besar dari tekanan desain maka ketebalan
yang diasumsikan aman digunakan, tetapi jika Pa lebih kecil dari tekanan
22
http://digilib.mercubuana.ac.id/
desain maka ketebalan yang diasumsikan harus diperbesar dan prosedur
diulangi lagi.
b. Elipsoidal head.
Penentuan ketebalan ellipsoidal head sama dengan prosedur diatas tetapi Ro=
K1 x Do Dimana K1 = 0,9 (Tabel UG-37 ASME)
c. ASME Flanged and Dishead head.
Prosedur untuk menentukan ketebalan head sama hanya Ro adalah sama
dengan Do
d. Cone and Conical section
Prosedur untuk menentukan ketebalan head pada prinsipnya sama tetapi untuk
head tipe ini menggunakan tabel UGO-28 ASME dengan harga Pa dibawah
ini.
𝑃𝑎 =
2.4.3
4𝐵
3(𝐷𝑡 / 𝑡𝑒 )
……….…………………………………..(2,34)
……….…………………………………..(2,34
Nozzle/Opening.
Bukaan atau nosel pada silinder atau conical pada bagian bejana tekan, atau
pada Head, biasanya berbentuk lingkaran atau ellips. Jika bukaan terpanjang dari
ellips lebih dari dua kali dari pada bukaan terpendek dari ellips, penguat
(reinforcement) sepanjang bukaan terpendek perlu di tambahkan ini dibutuhkan untuk
memberikan kekuatan agar dapat menahan moment puntir yang melebihi batas yang
di ijinkan. Nozel memiliki beberapa fungsi antara lain:
23
http://digilib.mercubuana.ac.id/

Menyambungkan pipa yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari atau ke
bejana tekan.

Sebbagai tempat untuk sambungan instrument, seperti level gauges,
thermowells atau pressure gauges.

Sebagai tempat untuk masuk orang untuk mempermudah perawatan.

Sabagai tempat untuk akses langsung ke peralatan lain misalnya heat
exchanger.
Gambar 2.5.Penguat Bukaan (Reinforce Opening)
𝑡𝑟 =
𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃
……….…………………………………(2,35)
Ketebalan dinding Nozzle yang diperlukan (tra)
𝑡𝑟 =
𝑃𝑅𝑛
𝑆𝐸−0,6𝑃
……….…………………………………(2,36)
Dimana :
24
http://digilib.mercubuana.ac.id/
P
= Tekanan desain , Mpa
R
= Jari-jari dalam vessel, mm
Rn
= Jari-jari dalam Nozzle, mm
S
= Tegangan ijin maksimal, Mpa
E
= Effisiensi sambungan las
Setelah tebal minimum dinding nozzle di dapatkan maka kita perlu
mengecheck apakah ketebalan dan lasan yang ada mampu menahan beban setelah
penurunan kemampuan menahan beban akibat bukaan (streght reduction factor).
Tanpa Element Penguat :
= A= dtrF +2tn tr F(1-f
-fr1)
.................................................(2,37)
= A1= (Gunakan hasil yang terbesar.)
= d(E1 t-ft
-ftr) – 2tn (E1t-Ft
-ft
Ftr) (1
(1-fr
- 1)
-fr
.................................(2,38)
= 2(t+tn)(E1t-ft
-ftr))-2t
-ft
-2t
2tn(E1t-ft
-ftr)(1
-ft
)(1-f
-fr1)
-f
................................(2,39)
= 2 = (Gunakan hasil terkecil).
=A
=5(tn-trn) fr2 t
............................................................(2,40)
=5(tn-trn) fr2 tn
............................................................(2,41)
= A3 = (Gunakan hasil terkecil).
= 5t ti fr2
....................................................................(2,42)
= 5ti ti fr2
....................................................................(2,43)
= 5h ti fr2
...................................................................(2,44)
= A41=Lasaan terluar nosel=(leg)2fr2 ..................................(2,45)
25
http://digilib.mercubuana.ac.id/
= A43=Lasaan terluar nosel=(leg)2fr2 .....................................(2,46)
Jika A1+A2+A3+A41+A42+A43 ≥ A
Area dan bukaan yang ada
sudah cukup kuat
Jika A1+A2+A3+A41+A42+A43 < A
Area dan bukaan yang ada
belum cukup kuat jadi perlu
ditambahkan element penguat
Dengan Element Penguat :
= A= Sama seperti diatas
= A1= Sama seperti diatas
= 2 = (Gunakan hasil terkecil)
=A
= 5(tn-ttrn) fr2 t
.............................................................(2,47)
=2(t
(tn-ttrn)(2.5
)(2.5t
)(
2.5tn-te) fr2
...................................................(2,48)
...................................................(2,48
= A3= Sama seperti diatas
= A41=Lasaan terluar nosel=(leg)2fr3 .....................................(2,49)
= A42=Lasaan terluar nosel=(leg)2fr
..................................(2,50)
= A43=Lasaan terluar nosel=(leg)2fr2 .....................................(2,51)
= A5 = (Dp-d-2tn) te fr4 ..............................................................(2,52)
Jika A1+A2+A3+A41+A42+A43+A5 ≥ A
Area dan bukaan yang ada
sudah cukup kuat
Dimana :
26
http://digilib.mercubuana.ac.id/
A
= Total luas area yang perlu diperkuat
A1
= Total luas area yang perlu diperkuat yang terdapat pada dinding
bejana.
A2
= Total luas area yang perlu diperkuat yang terdapat pada dinding
nosel.
A3
= Total luas area yang perlu diperkuat yang terdapat pada dinding
nosel yang masuk kedalam.
A5
= Total luas area yang perlu diperkuat yang terdapat pada elelment
penguat.
A42,
A43 = Area yang terdapat pada lasan untuk penguat.
c
= Korosi yang dijinkan
D
= Diameter dalam dinding bejana
Dp
= Diameter luar element penguat
d
= Diameter bukaan.
E
= 1 Jika kategori lasan adalah B butt joint.
F
= Correction factor, 1.
fr
= Strenght reduction factor, tidak lebih dari 1
fr1
= sn / sv Untuk nosel yang masuk kedalam atau 1
fr2
= sn / s v
fr3
= (Terkecil antara sn atau sp) / sv
fr4
= sp / s v
h
= Jarak antara nosel yang masuk terhadap permukaan dalam vessel.
27
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Rn
= Radius dalam nosel
Sn
=
Tegangan ijin nosel
Sp
=
Tegangan ijin element penguat
Sv
=
Tegangan ijin bejana
t
= Tebal diding vessel
te
= Tebal element penguat
ti
= Tebal dinding nosel yang masuk.
tn
= Tebal dinding nosel. (Jika Pipa tebal yang digunakna adalah tebal
nominal. [Lihat UG-16(d)]).
tr
2.4.4
= Tebal dinding nosel yang dibutuhkan berddasarkan stress melingkar
Support.
Komponen ini berfungsi untuk menahan bejana tekan agar tidak berpindah
atau bergeser. Penyangga ini harus bisa menahan beban baik berupa beban berat
bejana ataupun beban dari luar seperti angin dan gempa bumi. Perancangan
penyangga tidak seperti desain bejana tekan karena penyangga tidak mempunyai
tekanan.
A. Saddle Supports.
Tabung horizontal biasanya disangga dengan saddle supports pada dua
tempat. Struktur seperti ini akan menyebarkan berat bejana sehingga akan
menghindari terjadinya tegangan lokal pada shell pada titik sangga. Dimensi
penyangga tergantung pada ukuran dan kondisi desain dari bejana tekan.
28
http://digilib.mercubuana.ac.id/
B. Leg Supports.
Bejana tekan vertikal kecil biasanya menggunakan penyangga tipe leg
support. Perbandingan maksimum antara panjang leg dengan diameter bejana
tekan biasanya 2:1. Banyaknya leg yang dibutuhkan tergantung pada ukuran
bejana tekan dan besarnya beban yang diterima.
C.
Lug Supports.
Lug support adalah penyangga yang penyambunganya langsungh dilas di
shell. Jenis penyangga seperti bisa juga digunakan pada bejana tekan vertikal.
Lug support bisa digunakan pada bejana tekan dari ukuran kecil sampai medium
(diameter 1 sampai 10 ft) dan bejana tekan dengan perbandingan tinggi dan
diameter antara 2:1 sampai 5:1.
D. Skirt Supports
Bejana tekan silindris vertikal biasanya menggunakan penyangga tipe
skirt support. Penyangga skirt adalah perpanjangan shell yang dilas lebih rendah
darishell pada bejana tekan vertikal silindris. Sedangkan skirt untuk bejana tekan
tipe spherical dilas didekat garis tengah bejana.
Skirt
Gambar 2.6. Gamba Potongan Skirt Suport
29
http://digilib.mercubuana.ac.id/
Ketebalan skirt dipengaruhi oleh beban yang bekerja pada skirt pada saat vessel
beroperasi maupun pada saat pengujian hidrostatik. Beban yang bekerja pada skirt
adalah berat total bejana dan momen.
E.
Anchor bolts dan base ring.
Anchor bolts berfungsi untuk mengunci bejana agar tetap pada
pondasinya. Beban yang bekerja pada anchor bolts adalah beban momen akibat
angin maupun gempa bumi. Ukuran anchor bolts ditentukan dengan
menggunakan luas total yang dibutuhkan untuk melawan momen yang bekerja
pada dasar bejana.
2.5
Kategori Pengelasan Bejana Tekan
Sambungan las pada bejana tekan dikategorikan menjadi bebraa bagian
menurut standard ASME Part UW.
Gambar 2.7. Kategori sambungan las pada bejana tekan
1. Kategori A.
Sambungan berlas longitudinal yang berada pada badan utama, ruang hubung,
transisi diameter atau nozel; tiap sambungan berlas yang berada pada bejana
berbentuk bola, pada formed head atau flat head, atau pada pelat sisi dari suatu
30
http://digilib.mercubuana.ac.id/
bejana bersisi-datar; sambungan berlas melingkar yang menghubungkan
hemisferis head ke badan utama, ke transisi diameter, ke nozel atau ke ruang
hubung.
2. Kategori B.
Sambungan berlas melingkar yang berada pada badan utama, ruang hubung,
nozel, atau transisi diameter termasuk sambungan antara transisi dan silinder
baik pada ujung besar maupun ujung kecilnya; sambungan berlas melingkar
yang menghubungkan formed head selain hemisferis ke badan utama, ke
transisi diameter, ke nozel atau ke ruang hubung.
3. Kategori C.
Sambungan berlas yang menghubungkan flensa, Van Stone Lap
Lap, dudukan
head ke transisi diameter, ke
tube, atau flat cover ke badan utama, ke formed head,
nozel atau ke ruang hubung; tiap sambungan berlas yang menghubungkan satu
pelat sisi ke palat sisi lainya dari bejana bersisi-datar.
4. Kategori D.
Sambungan berlas yang menghubungkan ruang hubung atau nozel ke badan
utama, ke bejana berbentuk bola, ke transisi diameter, ke head atau bejana
bersisi datar, dan sambungan yang menghubungkan nozel ke ruanghubung
(untuk nozel pada ujung kecil dari trsnsisi diameter, lihat kategori B).
31
http://digilib.mercubuana.ac.id/
TYPES OF WELDED JOINTS
Joint Efficiency, E
When the joint :
Types
1
a.
fullradiographed
b.
Spot
Examined
c.
Not
Examined
Butt joints as attained doublewelding or by other means which
will obtain the same quality of
deposited weld metal on the inside
and outside weld surface.
Backing plate ifused shall be
removed after completition of weld.
1
0.85
0.70
Single-welded butt joint with
backing strip which remians in place
after welding
0.90
0.80
0.65
Single-welded butt joint without
backing strip
-
-
0.60
Double-full fillet lap joint
-
-
0.55
Single-full fillet lap joint
with plug welds
-
-
0.50
Single-full fillet lap joint
without plug welds
-
-
0.45
2
3
4
5
6
Tabel 2.1 Jenis sambungna las
32
http://digilib.mercubuana.ac.id/