Oil and Gas Piping (Basic)

Piping atau pemipaan, adalah pekerjaan yang akan selalu ditemukan dalam sebuah proyek migas. Walaupun tidak hanya di area migas saja, namun juga akan ditemukan di proyek-proyek keairan, pembuatan fasilitas industri, dan lain-lain.

Material Pipa

Secara umum, pipa dapat diartikan sebagai suatu benda yang relatif panjang, memiliki lubang dan berfungsi untuk memindahkan sebuah zat ataupun materi yang memiliki karakteristik dapat mengalir. Materi tersebut dapat berupa cairan, gas, uap, zat padat yang dilelehkan ataupun butiran yang sangat halus.

Bahan penyusun pipa yang digunakan pun sangat beragam dan tergantung kebutuhannya, mulai dari beton, kaca, timah, kuningan, tembaga, plastik, alumunium, baja tuang, baja karbon, dan baja alloy. Penggunaan material tersebut sangat tergantung pada peruntukan pemipaan, karena setiap material memiliki keunggulan dan kelemahannya sendiri. Namun karena pembahasan kali ini lebih ke arah pemipaan migas dan industri, maka bahan penyusun pipa yang paling banyak digunakan adalah baja karbon (carbon steel).

Proses Pembuatan

Secara umum, ada 3 metode pembuatan pipa baja karbon, dimana juga metode tersebut menjadi nama untuk menyebutkan jenis pipa-pipa tersebut, ketiga metode itu adalah metode Seamless pipe, butt-welded pipe, dan spiral welded pipe.

Seamless Pipe

Seamless pipe dalam arti bahasa artinya pipa tanpa sambungan. Dalam praktek pembuatannya, seamless pipe memang merupakan pipa yang dibentuk tanpa membuat sambungan sama sekali, sehingga tidak ada bagian dari pipa yang pernah terganggu atau berubah materialnya akibat panas pengelasan. Pipa ini dibuat dari baja silinder pejal, yang dilubangi dalam kondisi hampir meleleh, biasa disebut billet.

Pada gambar tersebut, ditunjukkan sebuah besi pejal (billet) di apit dan di roll oleh Sizing rolls –merupakan roller pembentuk diameter luar- dan dilubangi oleh mandrel.

Dengan metode pembuatan tanpa join tersebut, pipa yang dihasilkan dapat lebih baik karena kualitas baja yang dihasilkan adalah hampir sama pada setiap area permukaan pipa. Selain itu, ketebalan dengan menggunakan metode ini, pipa yang memiliki ketebalan berapapun memungkinkan untuk diproduksi.

Butt-welded Pipe atau Straight welded pipe

Atau disebut juga sebagai pipa UOE. bahan baku pembuatan pipa ini adalah pelat baja dengan bentuk profil strip. Pelat baja tersebut dibentuk menjadi pipa dengan melengkungkan pipa tersebut kearah sumbu pendeknya dengan roll pembentuk (shaper roll) sehingga membentuk pipa sebuah pipa. Celah pertemuan kedua sisi pelat strip tersebut kemudian di las memanjang sehingga membentuk sebuah pipa tanpa celah. Detail pembuatan butt-welded pipe ditunjukkan pada gambar dibawah.

Pipa ini memiliki keunggulan dimana kualitas dari dinding pipa sangat mudah untuk dikontrol dan memiliki ketebalan yang seragam. Hal ini disebabkan karena pipa ini berasal dari pelat strip yang pembuatannya relative sangat mudah untuk dikontrol kualitas dan ketebalan pelatnya, sehingga hasil saat dibuat menjadi pipa pun relative sama baiknya dengan kualitas pelatnya sebelum jadi. Selain itu, apabila dibutuhkan pipa menerus yang cukup panjang, pipa ini memiliki keunggulan karena mudah untuk difabrikasi.

Namun didalam industri migas, pipa jenis ini lebih sering ditemukan dalam bentuk elbow. Pipa jenis ini dihindari sebagai pipa panjang karena memilik kelemahan pada sambungan las kedua tepi pelat strip pada saat pembuatannya, dimana memerlukan inspeksi pada area pengelasannya, memanjang sepanjang pipa tersebut.

Spiral Welded Pipe

Dalam pasaran Indonesia biasa disebut pipa spiral, ada juga yang menyebutnya pipa casing. Meskipun namanya demikian, bukan berarti pipa ini berbentuk spiral, namun lebih merujuk kepada bahan baku pembuatannya yang merupakan pelat baja strip yang dibentuk menjadi spiral dan kemudian disambung sehingga membentuk sebuah pipa.

Dalam system perpipaan, jenis pipa ini sangat dibatasi penggunaannya hanya untuk kebutuhan pipa dengan tekanan rendah karena ketipisannya. Bahkan dalam industri migas, pipa ini tidak digunakan dalam system pipa bertekanan, kebanyakan hanya digunakan sebagai casing untuk pondasi, atau pun sebagai pipe support. Keuntungan pipa ini adalah dapat dibuat menjadi sangat besar dengan mudah. Namun pipa ini memiliki kelemahan dimana ketebalan untuk dapat membuat spiral cukup terbatas, sehingga pipa ini relative tipis. Selain itu, jumlah sambungan yang cukup banyak per satuan panjangnya membuat inspeksi pengelasan menjadi lebih banyak -jauh lebih banyak dari pada straight welded pipe- apabila akan digunakan sebagai pipa bertekanan. (frz)

Bahan-Bahan/ Material Pipa :

Bahan-bahan pipa yg dimaksud disini adalah struktur bahan baru pipa tersebut yg dapat dibagi secara umum sebagai berikut:

• Carbon steel
• Carbon Moly
• Galvanees
• Ferro Nikel
• Stainless Steel
• PVC (Paralon)
• Chrom Moly

Sedang bahan-bahan pipa secara khusus dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• Vibre Glass
• Aluminium (Aluminium)
• Wrought Iron (besi tanpa tempa)
• Cooper (Tembaga)
• Red Brass (kuningan merah)
• Nickel cooper = Monel ( timah tembaga)
• Nickel chrom iron = inconel (besi timah chrom)

Komponen Perpipaan :
Komponen perpipaan harus dibuat berdasarkan spesifikasi standar yg terdaftar dalam simbol dan kode yg telah dibuat atau dipilih sebelumnya.
Komponen perpipaan yg dimaksud disini meliputi :

• Pipes (pipa-pipa)
• Flanges ( flens-flens)
• Fittings (sambungan)
• Valves (katup-katup)
• Boltings (baut-baut)
• gasket
• Specials items

Pemilihan bahan :

Pemilihan bahan perpipaan haruslah disesuaikan dengan pembuatan teknik perpipaan dan hal ini dapat dilihat pada ASTM serta ANSI dalam pembagian sebagai berikut :

• Perpipaan untuk pembangkit tenaga
• Perpipaan untuk industri bahan migas
• Perpipaan untuk penyulingan minyak mentah
• Perpipaan untuk pengangkutan minyak
• Perpipaan untuk proses pendinginan
• Perpipaan untuk tenaga nuklir
• Perpipaan untuk distribusi dan transmisi gas

Selain dari penggunaan instalasi atau konstruksi seperti diterangkan diatas perlu pula diketahui Jenis aliran temperatur, sifat korosi, Faktor gaya serta kebutuhan lainnya dari aliran serta pipanya.

Macam Sambungan Perpipaan :
Sambungan perpipaan dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• Sambungan dengan menggunakan pengelasan
• Sambungan dengan menggunakan ulir

Selain sambungan seperti diatas terdapat pula penyambungan khusus dengan menggunakan pengeleman (perekatan) serta pengkleman (untuk pipa plsatik dan pipa vibre glass).
Pada pengilangan umumnya pipa bertekanan rendah dan pipa dibawah 2″ sajalah yg menggunakan sambungan ulir.

Tipe sambungan cabang:

Tipe sambungan cabang (branch connection)dapat dikelompokkan sbb:

• Sambungan langsung (stub in)
• Sambungan dengan menggunakan fittings (alat penyambung)
• Sambungan dengan menggunakan flanges (flens-flens)

Tipe sambungan cabang dapat pula ditentukan pada spesifikasi yg telah dibuat sebelum mendesain atau dapat pula dihitung berdasarkan perhitungan kekuatan, kebutuhan, dengan tidak melupakan faktor efektifitasnya. Sambungan cabang itu sendiri merupakan sambungan antara pipa dengan pipa, misal sambungan antara header dengan cabang yg lain apakah memerlukan alat bantu penyambung lainnya atau dapat dihubungkan secara langsung, hal ini tergantung kebutuhan serta perhitungan kekuatan.

Diameter, Ketebalan, Schedule :

Spesifikasi umum dapat dilihat pada ASTM (American Society of Testing Materials). Dimana disitu diterangkan mengenai Diameter, Ketebalan serta Schedule Pipa. Diameter Luar (Outside Diameter), ditetapkan sama walaupun ketebalan (thickness) berbeda untuk tiap schedule. Diameter dalam (Inside Diameter), ditetapkan berbeda untuk setiap schedule. Diameter Nominal adalah diameter pipa yg dipilih untuk pemasangan ataupun perdagangan (commodity). Ketebalan dan schedule, sangatlah berhubungan, hal ini karena ketebalan pipa tergantung daripada schedule pipa itu sendiri.

Schedule pipa ini dapat dikelompokkan sebagai berikut :

• Schedule 5, 10 , 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160.
• Schedule standard
• Schedule Extra strong (XS)
• Schedule double Extra Strong (XXS)
• Schedule special

Perbedaan-perbedaan schedule ini dibuat guna :

• Menahan internal pressure dari aliran
• Kekuatan dari material itu sendiri (Strength of material)
• Mengatasi karat
• Mengatasi kegetasan pipa.

Untuk melihat ukuran diameter, ketebalan, dan schedule dapat dipelajari tabel-tabel

Alat-alat khusus:
Alat-alat khusus dalam article ini hanya membicarakan mengenai saringan (strainer) dan alat perangkap uap (steam Trap).

Saringan (strainer)

saringan (strainer) gunanya adalah sebagai alat penyaring kotoran baik yg berupa padat, cair atau gas. Alat penyaring ini digunakan pada jalur pipa guna menyaring kotoran pada aliran sehingga aliaran yg akan diproses atau hasil proses lebih baik mutunya.

Tipe-tipe alat penyaring ini dapat dibagi menjadi :

• Tipe T. Tipe ini digunakan secara umum untuk memperluas ruang dan meredusir tekanan pada jalur pipa
• Tipe Y
• Tipe sementara
• Tipe datar

Perangkap Uap (Steam Trap):
Steam Trap merupakan alat yg digunakan untuk menyingkirkan air dari uap, dimana air ini tidak ada gunaya bahkan akan memberikan hambatan pada aliran uap atau dapat menimbulkan kerugian lainnya. Perangkap uap ini ditempatkan pada tempat terendah dari suatu jalur perpipaan atau dipasang pada kantung pipa yg disebut Drip Leg.

Cara Kerja:

• Steam Trap pada daerah jalur pipa yg terendah dimana disitu dianggap air mungkin  telah menggantungkan pada kantung pipa (Drip Leg)
• Steam trap ini akan mengosongkan air ke sistem uap yg mempunyai tekanan lebih rendah
• Sistem perangkap yg tertutup didalam pengosongan air menggunakan katup-katup pada sisi perangkap tersebut.
• Gunakan saringan seandainya sistem perangkap ini belum menggunakannya. Pasang katup uji untuk pembuangannya selama pengetesan aliran (start up).

Vent & Drain
Vent adalah suatu alat pembuangan gas, udara atau uap air. sedangkan drain adalah suatu alat pembuangan zat cair. Pada sistem pembuangan yg terdapat pada pipa atau equipment, Vent dan Drain dalam cara kerjanya dapat dibagi dua bagian yaitu : bekerja dan tidak bekerja.

• Vent dan Drain yg dikelompokkan bekerja, dimaksudkan bahwa peralatan ini digunakan pada pipa atau equipment dalam keadaan bekerja dalam jangka waktu lama atau terus menerus.
• Vent dan Drain dikelompokkan tidak bekerja hanya digunakan pada waktu tertentu saja, misalnya pada saat pengetesan, start up atau shut down. 

Untuk Vent dan Drain pemasangannya haruslah disetujui piping engineering group terlebih dahulu, baik mengenai pemakaiannya maupun penempatannya. Selain itu harus pula diperhatikan pemasangan sumbat pada katupnya seperti plug atau blind flange.

Untuk hal yg khusus yaitu aliran yg mempunyai tingkat bahaya tinggi, penempatannya dan penggunaannya harus benar-benar diperhitungkan serta dikontrol pelaksanaannya.

Cara Penempatan Lokasi Vent dan Drain

Penempatan vent dan drain haruslah benar-benar diperhitungkan sehingga penggunaannya benar-benar efektif serta aman. Jangan sampai pemasangan vent dan drain ini terbalik, akan hal ini akan berakibat fatal, misalnya untuk aliran beracun atau mudah terbakar.

Penempatan vent pada pipa atau equipment diusahakan pada tempat yg paling tinggi karena fungsinya sebagai pembuangan ke udara. Begitu pula pada penempatan drain haruslah pada tempat yg rendah sesuai fungsinya sebagai pembuangan cairan atau pembersihan cairan serta pembuangan kotoran pada jalur pipa atau equipment.

Jenis-Jenis, komponen dan perlengkapan

Jenis-jenis pipa, hose dan cubing pada dasarnya terdiri dari :

• Spiral welding pipe (pipa las spiral)
• SMLS pipe (pipa tanpa sambungan)
• Welded Pipe
• SAW pipe
• FBW pipe
• C & W pipe
• EFW pipe
• ERW pipe
• Lined Pipe
• Hose
• Tubing (cubing)
• Pipe Niple (pipa nipel)

Jenis-jenis flens (flanges) terdiri dari :

• Blind flange (flens buta)
• Weld neck flange (flens las di leher)
• Weld neck orifice flange (flens orifis las di leher)
• Slip on flange (flange sambungan langsung)
• So. red flange (flens memperkecil sambungan sock)
• SW red flange ( flens memperkecil sambungan sock di las)
• Socket weld flange (flens sambungan sock di las)
• Threaded flange (flens sambungan ulir)
• Stub flange ( flens tonggak)
• ST red flange (flens memperkecil ST)
• LPA joint flange (flens sambungan LPA)
• Socket type flange( flange tipe sock)
• Weld neck red flange (flens memperkecil las dileher)

Jenis-jenis Katup (Valve) :

• Gate Valve (katup pintu)= Fungsi untuk membuka & menutup sepenuhnya
• Ball valve (katup bola)= Fungsi untuk membuka & menutup dan mangatur aliran fluida secara lebih cepat
• Globe valve (katup dunia) = Fungsi untuk mengatur besar kecilnya aliran & tekanan
• Check Valve (katup cek)= Fungsi untuk mencegah aliran ke satu arah saja
• Butterfly valve (katup kupu-kupu)= Fungsi untuk membuka & menutup aliran lebih cepat
• Diaphragma valve (katup diaphragma)= Fungsi untuk membuka & menutup   dengan diaphragma
• Knife gate valve (katup pintu pisau)
• Needle valve (katup jarum)
• Plug valve (katup sumbat)
• Wafer check valve (katup cek wafer)

Jenis-jenis alat penyambung :
Pada dasarnya alat penyambung ini dikelompokkan dalam dua bagian :

A. Jenis sambungan dengan pengelasan :

• 45 derajat elbow
• 90 derajat elbow
• 180 derajat elbow
• Concentric reducer (pemerkecil sepusat)
• Eccentric reducer ( pemerkecil tak sepusat)
• Tee
• Cross (silang)
• Cap (tutup)
• Red Tee (pemerkecil tee)
• Swage concentric BSE (sweg sepusat ujung bevel)
• Swage eccentric (sweg tak sepusat ujung bevel)

B. Jenis sambungan dengan ulir

• Bushing (paking)
• Cap (tutup)
• Coupling
• Red coupling (kopling pemerkecil)
• 45 derajat elbow
• 95 derajat elbow
• 45 derajat lateral
• Reducer (pemerkecil)
• Tee
• Red Tee
• Cross (silang)
• Plug (sumbat)
• Union
• Swage concentric (sweg sepusat)
• Swage eccentric (sweg tak sepusat)

Jenis Alat Sambungan Cubing

• Male adapter (jantan)
• Female adapter(betina)
• Cap (tutup)
• Male connection
• Female connection
• Plug (sumbat)
• Male bulkhead (jantan kepala banyak)
• Female bulkhead (betina kepala banyak)
• 90 derajat union elbow (siku union 90 derajat)
• Male 90 derajat elbow
• Female 90 derajat elbow
• Reducer (pemerkecil)
• Insert (penyisip)
• Union(union)
• Union Tee
• Red union (union pemerkecil)
• Union cross

Jenis Alat Sambungan Cabang/ Outlet :

• Elbowlet (letakan siku)
• Latrolet (olet lateral)
• Sweepolet (olet corong)
• Sockolet (olet sock)
• Threadolet (olet ulir)
• weldolet (olet las)

Jenis-jenis perlengkapan khusus :

• Spectacle blind (kacamata buta satu)
• Blind and spacer (buta dan penjarak)
• Line blind (buta jalur)
• Spacer (penjarak)
• Expantion joint
• Hose connection
• Swivel joint (sambungan swivel)
• Steam Trap (perangkap uap)
• Strainer (saringan)
• Safety shower (pancuran pengaman)
• Inline mixer (pengaduk dalam)
• Exhaust head (kepala pembuangan)
• Instruments

Jenis Gasket :

• Ring gasket
• Oval ring gasket
• Full face gasket
• Flat ring gasket
• Spiral gasket

Jenis Bolt

• Machine bolt (baut mesin)
• Stud bolt (baut paku)
• Cap screw (ulir penutup)

SISTEM PERPIPAAN DAN DETAIL

Pada dasarnya sistem pipa dan detail untuk setiap industri atau pengilangan tidaklah jauh berbeda, perbedaan-perbedaan mungkin terjadi hanya pada kondisi khusus atau batasan tertentu yg diminta pada setiap proyek.

Pabrikasi pipa dapat dilakukan pada bengkel-bengkel di lapangan atau pada suatu pembuatan pipa khusus di suatu tempat lalu dikirim kelapangan, baik melalui transportasi laut atau darat, sehingga dilapangan hanya merupakan penyambungan saja. Hal ini menguntungkan dari segi waktu, ongkos kerja dan pekerjaan dilapangan. Pemilihan keputusan untuk pabrikasi pipa di suatu bengkel dilapangan atau di suatu tempat di luar lapangan bahkan dinegara lain, memerlukan perhitungan teknis dan ekonomis secara cermat.

Pemasangan pekerjaan perpipaan dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian sbb:

• Pipa diatas tanah
• Pipa dibawah tanah
• Pipa dibawah air ( didalam air)

Pemasangan sistem perpipaan diketiga tempat ini baik pipa proses, pipa utiliti mempunyai permasalahan masing-masing dan dalam article ini hanya akan disinggung butir satu.

PEMASANGAN PIPA DI ATAS TANAH
Pemasangan ini dapat dilakukan pada rak pipa (pipe Rack), diatas penyangga penyangga pipa, atau diatas dudukan pipa (sleeper). Pada pemasangan pipa diatas tanah ini dapat pula dimasukkan pipa peralatan (equipment) yaitu yg meliputi :

• pipa kolom dan vesel
• pipa exchanger
• pipa pompa dan turbin
• pipa kompressor
• pipa utilitas

Pipa Kolom dan Vesel

Pipa yg akan dipasang pada kolom dan vesel harus ditempatkan secara radial disekitar kolom di bagian jalur pipa, jalan orang, platform dibagian access. Untuk pipa 18″ keatas bisa langsung dilas ke vesel, kecuali pertimbangan pemeliharaan dan akan digunakan sambungan flange. Sambungan dalam skirt tidak boleh ditempatkan katup atau flange. Penggunaan vent atmosferis berkatup dan bertudung harus disediakan pada tempat lokasi titik tertinggi dari vessel atau jalur pipa diatasnya, sedangkan drain dipasang pada tempat lokasi terendah yg akan ditentukan oleh P&ID.

Katup pelepas tekanan yg membuang kedalam sistem blowdown tertutup harus ditinggikan guna memungkinkan bagian pengeluaran pengaliran sendiri ke dalam sistem blowdown. Katup pelepas tekanan yg membuang uap ke udara bebas harus dilengkapi dengan pipa paling sedikit tiga meter diatas setiap platform dalam radius 7.5 meter, juga disediakan lubang pembuangan yg besarnya 6 mm(1/4″) dibawah pipa guna mencegah akumulasi cairan.

Pipa Exchanger

Pemasangan pipa pada exhcanger tidak boleh dipasang diatas daerah-daerah kanal, tutup shell dan fasilitas fasilitas lain yg telah terpasang pada exchanger atau handling yg suka digunakan. Ruang-ruang bebas untuk pemasangan flange exchanger harus disediakan. Spool dipasang diluar nozzle kapal guna memungkinkan pemindahan bundel pipa exchanger.

Pipa Pompa Dan Turbin

Pipa suction atau pipa yg mengalirkan aliran disebut juga pipa hisap harus diatur sedemikian rupa guna mencegah penurunan tekanan dan kantung uap yg dapat pula menimbulkan kavitasi pada impeler. Apabila perubahan ukuran diperlukan untuk mempercepat atau memperlambat aliran, maka reduser eksentris harus dipakai bilaman kantung tanpa vent tak dapat dihindari. Pemasangan pipa pada pompa dan turbin harus diatur sedemikian rupa, sehingga mudah untuk perawatan dan perbaikan. Hal ini penting untuk mencegah pembongkaran besar yg tak perlu pada pemeliharaan dan perbaikan pipa. Saringan permanen dan sementara harus disediakan pada inlet pompa dan turbin. Sedangkan untuk aliran panas dan dingin harus diperhatikan fleksibilitasnya, begitu pula kedudukan-kedudukan penyangga haruslah baik dan dapat mengatasi getaran-getaran yg diakibatkan motor pipa serta aliran.

Pipa Kompresor

Pemasangan pipa pada kompresor harus diatur perbaikan dan pemeliharaannya. Sambungan pipa dengan menggunakan flanges lebih diutamakan demi memperlancar jalannya perbaikan dan pemeliharaan. Pipa hisap (suction) dan buang (discharge) harus benar-benar diperhatikan fleksibilitasnya, terutama untuk temperatur rendah atau tinggi atau tekanan tinggi. Masalah getaran termasuk bagian terpenting pada pipa kompresor ini, akibat adanya beban dinamis yg berhubungan dengan kompresor ini. Karena itu masalah penyangga, guide dan anchor juga harus menjadi perhatianbagian perencana teknik.

Pipa Utilitas

Pemasangan pipa utilitas ini harus benar-benar direncanakan sehingga kebutuhan utilitas di proyek dapat terjangkau penggunaanya. Pipa utilitas seperti apa yg lain haruslah direncanakan beroperasi pada temperatur dan tekanan berapa. Perencanaan sub header haruslah dapat memenuhi daerah equipment proses atau kelompok peralatan lainnya yg memerlukan jalur utilitas. Sambungan cabang haruslah dibuat dari atas header. Apabila aliran utilitas berupa uap jangan lupa membuat kantung kantung uap pada setiap daerah titik terendah dimana aliran akan mendaki dan diperhitungkan tidak boleh lebih dari 40% tekanannya dalam jarak yg dihitung dalam feet.