Flange Leakage Check Berdasarkan NC-3658.3

1️⃣ Latar Belakang

Dalam perhitungan pipe stress analysis, selain melakukan:

✅ Stress Code Compliance – pemeriksaan tegangan terhadap kode ASME B31
✅ Restrains Summary – memeriksa reaksi tumpuan/support
✅ Maximum Displacement – memeriksa perpindahan maksimum

📌 Piping engineer juga wajib melakukan pengecekan flange leakage untuk memastikan sambungan flange tetap kedap terhadap tekanan dan beban eksternal.

Pada sistem perpipaan tekanan tinggi, flange adalah titik kritis yang menghubungkan pipa dengan peralatan atau pipa lain menggunakan gasket dan baut. Kegagalan pada flange sering berupa kebocoran (leakage) yang bisa menyebabkan:

⚠️ Kehilangan fluida proses
💥 Risiko kebakaran / ledakan untuk fluida mudah terbakar
💸 Downtime dan biaya perbaikan besar

Standar ASME Section III Subsection NC, khususnya NC-3658.3, memberikan metode evaluasi flange leakage yang mempertimbangkan efek momen eksternal dan gaya pipa terhadap kekedapan gasket.

---

2️⃣ Definisi Flange Leakage menurut NC-3658.3

Flange leakage adalah kondisi ketika gaya penjepit baut (bolt preload) berkurang akibat kombinasi beban, sehingga tekanan kontak gasket turun di bawah nilai minimum yang diperlukan untuk sealing.

Metode NC-3658.3 tidak menghitung kebocoran fluida secara langsung, tetapi memberikan batas momen eksternal agar gasket tetap terjepit dengan aman.

---

3️⃣ Syarat Penerapan NC-3658.3

Metode ini berlaku jika:
✅ Flange dan baut sesuai ASME B16.5
✅ Yield strength material baut pada 100°F ≥ 20 ksi (138 MPa)
✅ Digunakan high-strength bolting
✅ Gasket sesuai spesifikasi standar ASME

---

4️⃣ Rumus Flange Leakage Check NC-3658.3

Rumus:
Mfs ≤ 3125 × (Sy / 36000) × C × Ab

Keterangan:

• Mfs = Resultan momen flange dari analisis pipa (lb·in atau N·mm)

• Sy = Yield strength material flange pada temperatur analisis (psi)

• Ab = Luas efektif total baut (in² atau mm²) di akar ulir (root area)

• C = Koefisien geometri/gasket dari NC-3658.3

Batas: Sy / 36000 ≤ 1.0

---

5️⃣ Parameter Input yang Diperlukan

---

📌 Cara Mendapatkan Momen Flange (Mfs)

Nilai Mfs diambil dari hasil output software pipe stress analysis seperti:

• CAESAR II → Flange Check Module / Restraint or Nozzle Load Reports

• AutoPIPE → Flange Analysis Report / Anchor Point Results

Langkah di CAESAR II:

1. Jalankan analisis beban kombinasi (Operating, Sustained, Expansion).

2. Buka Restraint Summary atau Flange Analysis Report.

3. Pilih node pada lokasi flange.

4. Catat total bending moment yang mempengaruhi flange (lb·in atau N·mm).

📌 Gunakan momen dari kombinasi beban terburuk dan pastikan satuan konsisten.

---

6️⃣ Langkah Perhitungan

Step 1 – Hitung Root Area Baut (Ab)
Ab = n × (π / 4) × Droot²

• n = jumlah baut

• Droot = diameter akar ulir (root diameter)

Step 2 – Tentukan Yield Strength (Sy)
Ambil dari ASME II-D Table Y-1 sesuai material flange & temperatur analisis.

Step 3 – Ambil Koefisien C
Lihat NC-3658.3 sesuai ukuran flange & tipe gasket.

Step 4 – Masukkan Nilai Mfs
Gunakan hasil dari pipe stress analysis.

Step 5 – Bandingkan
Jika Mfs ≤ Allowable → Aman ✅

---

7️⃣ Contoh Kasus Singkat

Data:

• Flange: ASME B16.5, 8″ 300# RF

• Baut: 8 × 1″ ASTM A193 B7

• Sy = 38,000 psi

• C = 0.95

• Root area 1″ bolt = 0.606 in² → Ab = 4.848 in²

• Mfs (CAESAR II) = 9500 lb·in

Perhitungan Allowable Moment:
Mallow = 3125 × (Sy / 36000) × C × Ab
Mallow = 3125 × (38000 / 36000) × 0.95 × 4.848
Mallow ≈ 15,819 lb·in

Hasil: 9500 < 15,819 → Aman ✅

---

8️⃣ Tips Praktis Menghindari Flange Leakage

🛠 Tambah support pipa dekat flange.
🔄 Gunakan spring hanger untuk mengurangi beban akibat ekspansi termal.
🧾 Cek rating gasket terhadap tekanan & temperatur desain.
📊 Simpan semua hasil perhitungan flange leakage check di Mechanical Acceptance Document.

---

9️⃣ Kesimpulan

Metode NC-3658.3 adalah cara cepat & aman untuk mengevaluasi risiko kebocoran flange. Dengan memastikan momen eksternal tidak melebihi batas, engineer bisa menjaga integritas gasket, mengurangi downtime, dan meningkatkan keandalan sistem perpipaan.

---

📚 Sumber Referensi

• ASME Section III, Subsection NC – NC-3658.3

• ASME B16.5 – Pipe Flanges and Flanged Fittings

• ASME B1.1 – Unified Inch Screw Threads

• ASME Section II, Part D – Table Y-1: Yield Strength Data for Materials

• CAESAR II User Guide – Flange Check and Restraint Load Reports

• AutoPIPE Help Documentation – Flange Analysis Module

• WRC Bulletin 538 – Guidelines for Bolted Flange Connections