Wall Thickness Calculation Berdasarkan ASME B31.3, ASME B31.4, dan ASME B31.8 – Dengan Acuan Kepmen 300.K/38/M.PE/1997
Pendahuluan
Perhitungan ketebalan dinding pipa (pipe wall thickness) adalah bagian penting dari desain perpipaan. Tujuannya memastikan pipa mampu menahan tekanan internal dengan aman sepanjang umur layan, memperhitungkan faktor desain, allowance korosi, dan toleransi fabrikasi.
Artikel ini membandingkan hasil perhitungan menurut ASME B31.3 (Process Piping), ASME B31.4 (Liquid Hydrocarbons Pipeline), dan ASME B31.8 (Gas Pipeline). Nilai Design Factor (F) untuk ASME B31.4 dan B31.8 disesuaikan dengan Kepmen 300.K/38/M.PE/1997, yaitu :
Kondisi: bila jarak minimum antara pipa tidak dapat dipenuhi dan ditetapkan menjadi minimum 3 (tiga) meter, maka digunakan design factor sesuai diameter pipa dan ketentuan tambahan.
| No | Rentang Diameter (NPS / OD) | Design Factor (F) maksimum | Syarat tambahan |
|---|---|---|---|
| 1 | < 8 inch (diameter lebih kecil dari 8″) | F ≤ 0.40 | — |
| 2 | 8 inch sampai 12 inch (8″ ≤ D ≤ 12″) | F ≤ 0.30 | — |
| 3 | > 12 inch (diameter lebih besar dari 12″) | F = 0.30 | Ketebalan pipa minimum 11.9 mm (≈ 0.468 in) harus dipenuhi juga |
Rumus Perhitungan
ASME B31.3t = (P × D) / (2 × (S × E × W + P × Y))
ASME B31.4t = (P × D) / (2 × S × E × F)
ASME B31.8t = (P × D) / (2 × S × E × F × T)
Tambahan:t_req = t + CAt_min = t_req / (1 - mt)
Data Desain
-
Material : API 5L Gr X46 PSL2, ERW
-
OD (D) : 12.75 in (12” NPS)
-
Design Pressure (P) : 720 psig
-
Design Temperature (T) : 130°F
-
SMYS (S) : 46,000 psi
-
Quality/Joint Factor (E) : 1.0 (ERW qualified)
-
Weld Strength Reduction (W) : 1.0
-
Coefficient (Y) : 0.4 (ferritic steel)
-
Design Factor (F) : 0.3 (Class 4, Kepmen 300.K/38/M.PE/1997)
-
Temperature Derating (T factor B31.8) : 1.0 (T < 250°F)
-
Corrosion Allowance (CA) : 0.0625 in (1.6 mm)
-
Mill tolerance (mt) : 12.5%
1. ASME B31.3 (Process Piping)
Formula (para. 304.1.2):
t = (720 × 12.75) / (2 × (20000 × 1 × 1 + 720 × 0.4))
t = 0.226 in
-
CA (0.0625 in):
t_req = 0.226 + 0.0625 = 0.289 in
Koreksi mill tolerance (12.5%):
t_min = 0.289 / (1 – 0.125) = 0.330 in (8.38 mm)
👉 Hasil: Minimum required thickness = 0.330 in (8.38 mm)
2. ASME B31.4 (Liquid Hydrocarbons Pipeline)
Formula:
t = (720 × 12.75) / (2 × 46000 × 1 × 0.3)
t = 0.333 in
-
CA (0.0625 in):
t_req = 0.333 + 0.0625 = 0.395 in
Koreksi mill tolerance (12.5%):
t_min = 0.395 / (1 – 0.125) = 0.451 in (11.46 mm)
👉 Hasil: Minimum required thickness = 0.451 in (11.46 mm)
3. ASME B31.8 (Gas Pipeline)
Formula:
t = (720 × 12.75) / (2 × 46000 × 1 × 0.3 × 1)
t = 0.333 in
-
CA (0.0625 in):
t_req = 0.333 + 0.0625 = 0.395 in
Koreksi mill tolerance (12.5%):
t_min = 0.395 / (1 – 0.125) = 0.451 in (11.46 mm)
👉 Hasil: Minimum required thickness = 0.451 in (11.46 mm)
4. Ringkasan Hasil
| Code | t (calc) in | + CA | + mt (12.5%) | t final (mm) |
|---|---|---|---|---|
| ASME B31.3 | 0.226 | 0.289 | 0.330 | 8.38 mm |
| ASME B31.4 | 0.333 | 0.395 | 0.451 | 11.46 mm |
| ASME B31.8 | 0.333 | 0.395 | 0.451 | 11.46 mm |
Kesimpulan
-
ASME B31.3 menghasilkan tebal lebih tipis (8.38 mm) karena berbasis allowable stress (20,000 psi).
-
ASME B31.4 & ASME B31.8 menghasilkan hasil identik (11.46 mm) karena sama-sama berbasis SMYS (46,000 psi) dengan F = 0.3 sesuai Kepmen 300.K/38/M.PE/1997.
-
Untuk material API 5L Gr X46 PSL2, ERW, 12” OD, P = 720 psig, tebal minimum yang dipilih mengikuti B31.4/B31.8, yaitu sekitar 11.5 mm.
-
Schedule pipa terdekat (ASME B36.10M) yang memenuhi adalah 12” Sch 40 (t nominal = 12.7 mm).
