Titik Awal: Tekanan Internal dan Stres Lingkaran
Pemilihan ketebalan dinding dimulai dengan tekanan desain. Tegangan lingkaran dalam silinder berdinding tipis sebanding dengan tekanan internal dan diameter luar serta berbanding terbalik dengan ketebalan dinding, dan tegangan ijin sama dengan kekuatan luluh minimum yang ditentukan dikalikan dengan faktor desain yang diambil dari kode yang berlaku, biasanya ASME B31.4 untuk saluran cair dan ASME B31.8 untuk saluran gas. Menata ulang hubungan akan menghasilkan dinding minimum yang diperlukan untuk menahan tekanan.
Tekanan operasi yang lebih tinggi, diameter yang lebih besar atau faktor desain yang lebih rendah semuanya meningkatkan perhitungan dinding. Untuk X52, kekuatan leleh minimum yang ditentukan sebesar 359 MPa adalah nilai yang digunakan dalam perhitungan; kekuatan di atas minimum tidak dikreditkan.
Beban Eksternal dan Kondisi Mekanik
Tekanan hanyalah salah satu beban. Jalur yang terkubur membawa beban penutup tanah dan beban lalu lintas, sedangkan jalur di atas tanah membawa bebannya sendiri ditambah angin dan salju. Persimpangan jalan, lubang dorong, dan area pergerakan tanah menambah kebutuhan akan tekukan dan tekuk, dan jalur bawah laut menghadapi tekanan hidrostatis eksternal yang dapat mengatur ketahanan keruntuhan pipa.
Kedalaman penimbunan dan jenis tanah menentukan beban tanah dan kondisi penahannya.
Kelas lalu lintas pada perlintasan jalan biasanya membutuhkan tembok yang lebih berat atau pipa selubung.
Stabilitas lereng, pergerakan seismik, dan penurunan lapisan es menyebabkan regangan lentur.
Untuk saluran air dalam, kasus keruntuhan dan perambatan gesper harus diperiksa selain tekanan internal.
Sifat Media yang Diangkut
Media korosif menyerang permukaan bagian dalam dan menghilangkan ketebalan dinding sepanjang umur saluran. Hidrogen sulfida basah, karbon dioksida dan klorida adalah penyebab umum dalam layanan minyak dan gas, dan pemilik dapat merespons dengan menambahkan kelonggaran korosi pada dinding yang dihitung, dengan pelapis dan pelapis internal, dengan penghambatan kimia, atau dengan kombinasi tindakan-tindakan ini.
Padatan abrasif seperti bubur bijih, tailing, dan abu terbang mengikis dinding dan biasanya memerlukan pipa yang lebih berat daripada saluran layanan fluida dengan tekanan yang sama. Apabila kelonggaran korosi digunakan, maka kelonggaran tersebut ditambahkan setelah kasus tekanan dihitung, dan kelonggaran tersebut harus sesuai dengan prosedur pengelasan dan kriteria penerimaan inspeksi.
Suhu Layanan
Pada suhu tinggi, kekuatan luluh baja karbon turun dan pemuaian termal menghasilkan tegangan tambahan, sehingga desain harus menggunakan tegangan ijin yang sesuai dengan suhu operasi daripada nilai lingkungan. Jalur proses uap dan panas adalah contoh umum. Pada suhu rendah, yang menjadi perhatian adalah ketangguhan daripada kekuatan: material harus mempertahankan energi tumbukan Charpy yang cukup untuk menghindari patah getas, dan kualitas serta kondisi pengiriman dipilih sesuai dengan itu.
Diameter, Metode Pemasangan dan Sambungan
Untuk tekanan tertentu, tegangan lingkaran meningkat seiring dengan diameter, sehingga saluran DN500 memerlukan dinding yang lebih berat daripada saluran DN200 yang beroperasi pada kondisi yang sama. Metode instalasi juga mengubah kasus beban. Garis di atas tanah harus menahan angin dan salju selain beratnya sendiri, sedangkan garis yang terkubur diatur oleh tanah dan beban lalu lintas serta kekangan yang diberikan oleh tanah di sekitarnya. Jenis sambungan juga penting: sambungan las tahan terhadap ketidaksesuaian ketebalan dinding tertentu dan memerlukan kesesuaian ujung-ujungnya, sedangkan sambungan flensa dan sambungan mekanis harus sesuai dengan nilai flensa dan kapasitas baut.
| Faktor | Efek pada ketebalan dinding yang dibutuhkan |
| Tekanan desain | Meningkat dengan tekanan |
| Diameter luar | Meningkat dengan diameter |
| Kelas (X52 vs kelas lebih rendah) | Menurun seiring dengan peningkatan kekuatan kelas |
| Tunjangan korosi | Ditambahkan di atas kotak tekanan |
| Media abrasif | Ketebalan tambahan atau lapisan tahan aus |
| Layanan suhu rendah | Didorong oleh ketangguhan; mungkin memerlukan kelas yang lebih berat atau berbeda |
| Toleransi dan ovalitas | Dinding minimum harus tetap berada di atas nilai desain pada batas toleransi |
Poin Verifikasi Sebelum Memesan
Konfirmasikan kasus muatan mana yang berlaku, dan catatlah dalam dokumen desain.
Periksa toleransi minus ketebalan dinding pada standar yang berlaku, karena perhitungan kode harus dipenuhi pada minimum dinding yang diperbolehkan.
Konfirmasikan bahwa dinding yang dipesan adalah ukuran produksi standar untuk diameternya, atau terima waktu tunggu yang lebih lama untuk dinding khusus.
Periksa apakah prosedur pengelasan mencakup kisaran ketebalan dinding akhir.
Pertanyaan Umum
T: Apakah tingkat yang lebih kuat selalu memungkinkan dinding yang lebih tipis?
Untuk penahanan tekanan ya, karena tegangan izin meningkat seiring dengan kekuatan luluh minimum yang ditentukan. Namun penghematannya mungkin dibatasi oleh persyaratan minimum kepraktisan dinding, kekakuan penanganan, tekuk, atau kelonggaran korosi.
T: Bagaimana perlakuan penyisihan korosi dalam perhitungan ketebalan dinding?
Itu ditambahkan setelah tekanan dan kasus mekanis dipenuhi. Dinding yang tersisa pada akhir umur desain harus masih memenuhi persyaratan kode.
T: Mengapa garis di atas tanah terkadang membutuhkan tembok yang lebih berat daripada tembok yang terkubur?
Karena beban tersebut harus memikul bebannya sendiri pada bentang yang tidak didukung bersama dengan beban angin dan salju, dan tidak menerima penahan lateral dari tanah.
T: Apakah toleransi ketebalan dinding standar mengurangi efektifitas desain dinding?
Ya. Perhitungan kode harus dipenuhi oleh dinding minimum yang diijinkan oleh toleransi, bukan oleh angka nominal, sehingga dinding nominal yang dipesan biasanya lebih tebal dari minimum yang dihitung.
T: Apa peran suhu dalam memilih dinding?
Temperatur yang tinggi mengurangi tegangan ijin dan menambah tegangan termal, sedangkan temperatur yang rendah menjadikan ketangguhan sebagai kriteria utama. Kedua kasus tersebut dapat menambah dinding yang dibutuhkan atau mengubah tingkatan yang dipilih.
Q: Apakah diameter pipa dapat diubah untuk menghindari dinding yang tebal?
Meningkatnya diameter meningkatkan tegangan lingkaran tetapi memungkinkan penurunan kecepatan dan tekanan; mengurangi diameter menurunkan tegangan lingkaran tetapi meningkatkan kehilangan tekanan. Pilihannya adalah optimalisasi antara biaya dinding dan biaya pemompaan.
