Salah satu tahapan penting dalam mendesain pipa setelah ditentukan dimensi (diameter) pipa oleh Process Engineer, adalah menghitung wall thickness/ketebalan pipa. Ketebalan pipa hasil perhitungan digunakan  untuk memilih schedule pipa yang ada di pasaran.

Salah satu Code yang sering menjadi referensi desain piping untuk Pembangkit Listrik adalah ASME B31.1, yang merupakan bagian dari Code ASME B31 Pressure piping  tentang Power Piping.

Sebelum melangkah lebih jauh ke formula desain ASME B31.1, sebaiknya dicek pipa yang sedang dikalkulasi apakah sudah menjadi lingkup ASME B31.1. hal ini dapat dibaca di Chapter 1 scope and definition, sederhananya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Pada gambar dapat dilihat garis pipa diatas dibagi menjadi tiga jenis:

• Garis biasa, merupakan Piping dan Tubing pada Boiler, biasa disebut “ Boiler Proper” dan lingkup total dari Code ASME Boiler & Pressure Vessel (ASME BPV) baik dari teknikal maupun Hukum di Amerika
• Garis tebal, merupakan Piping dari/ke Boiler biasa disebut “Boiler External Piping” (BEP) masih menjadi Lingkup Hukum dari ASME BPV, sedangkan aspek Technical mengikuti ASME B31.1
• Garis putus-putus, merupakan piping yang biasa disebut “Non Boiler External Piping (NBEP)” dan merupakan lingkup hukum dan Teknis dari ASME B31.1

Kembali ke tema utama, berikut adalah formula untuk menghitung ketebalan pipa (wall thickness) menurut ASME B31.1 -2014:

Sedangkan untuk design pressure formulanya sebagai berikut:

Dimana:

• Tm          : minimum ketebalan pipa ( dalam in atau mm)
• P             : Internal Design Pressure ( psig atau kPa)
• Do          : Diameter luar pipa (in atau mm)
• d             : Diameter dalam pipa (in atau mm)
• S             : maximum allowable stress , lihat di Appendix A (psi atau MPa)
• E             : Weld Joint efficiency
• Y             : koeffisien y, lihat di tabel 104.1.2(A)
• A             : allowance atau tambahan ketebalan, dengan tujuan untuk:
  • Milling tollerance, kompensasi akibat material yang hilang akibat proses threading, grooving, dan lainnya yang dibutuhkan dalam penyambungan
  • tambahan kekuatan pipa untuk mencegah kerusakan akibat terjatuh, lengkungan berlebihan dalam trasportasi atau konstruksi
  • erosi atau korosi

untuk mempermudah pemahaman, berikut contoh studi kasus:

main steam pipe dengan diameter yang sudah dipilih 6 ”, memiliki design pressure 60 Barg, Temperatur 500 deg C, dan material yang di Pilih SA 335 P11, berapa schedule pipa yang dipilih?

Jawab:

• main steam pipe, termasuk kategori Boiler External Piping (BEP), sehingga masih termasuk lingkup teknis ASME B31.1
• P = 60 barg = 6000 kPa
• Do : diameter Luar untuk Pipa 6” menurut ASME B36.10M adalah 168,3 mm
• Material SA 335 P11 , merupakan spesifikasi Pipa seamless, low alloy steel

Untuk pipa seamless, nilai koefisien , E =1.0,sedangkan Nilai S akan menurun jika temperature designnya semakin tinggi, pada Temperature 500 deg C, maka dapat dilihat pada Tabel A-2 dibawah

Pada T = 500 deg C = 932 deg F  dibulatkan 950 deg F, didapatkan nilai S = 9.3 kSi = 64121.24 kPa

• Koeffisien y berdasarkan table dibawah, untuk ferritic steel , Temperature 500 deg C maka nilai y=0.5

• Sedangkan untuk allowance A, Corrosion allowance diambil 1,5 mm dan milling tollerance 12,5 %

Sehingga jika dihitung dari formula diatas didapatkan nilai ketebalan pipa minimum tm berikut:

Tebal minimum yang didapatkan adalah 10 mm, kemudian berdasarkan ASME  B36.10M  dapat dipilih  pipa 6”  schedule 80 dengan ketebalan standard 10,97 mm