Nozzle Neck Taper Thk as per UW-13.4(h) ASME VIII Div. 1

Saya mohon pencerahan dari pakar Pressure Vessel mengenai permasalahan yang saya punya. Tanya - Riksha Lenggana

Langsung saja, saya mohon pencerahan dari pakar Pressure Vessel mengenai permasalahan yang saya punya.

Ceritanya kami selaku owner memesan sebuah PV dengan size lumayan, ID Ř5488 mm x 17,500 mm Length x 75mm Thk. Material ASME SA516 Gr.70 N + 5S.

 

PV yang di pesan ini merupakan PV desain baru yg diduplikasi dari existing PV yg ada di Plant kami dengan beberapa improvement di desain tentunya.

Desain Nozzle pada PV awalnya hanya menggunakan Hub + Flanges WN, dan dari hasil kalkulasi yg baru ternyata thickness Nozzle mesti dinaikkan.

Karena adanya concern dari Process Engineer yg ingin me-maintain ID nozzles yg ada (berhubungan dengan Flow Rate & Fluids Velocity), maka kami memutuskan menggunakan Self Reinf.Nozzle + Std Class 300 Flange WN daripada menaikkan schedule piping yg notabene mengecilkan ID Diameter nozzle.

Saat Eng.Drawing diserahkan ke Vendor fabrikator, mereka berdalih dengan perbedaan diameter ID antara Self Reinf.Nozzle dengan Diameter ID Std Flange serta Self Reinf.Nozzle mempunyai ketebalan yg jauh terpaut dengan std Flange #300 mereka tidak mampu melakukan join antara Nozzle dan Flange.

Jadi, dengan perubahan ke Self Reinf.Nozzle, maka ID & OD antara Nozzles & Flanges akan berbeda. Menurut kami, ini hanya akal-akalan vendor saja, karena mereka telah membeli piping dengan schedule lebih besar untuk mengakomodasi Loads yg diberikan tanpa meminta persetujuan dari kami selaku client. Dan ternyata design Nozzle type pun berubah.

Kami memberikan solusi, bahwa di Figure UW-13.4 ASME Sec.VIII Div.1 dan di paragraph UW-13.4(h) :

"In the case of nozzle necks which attach to piping [see U-1(e)(1)(a)] of a lesser wall thickness, a tapered transition from the weld end of the nozzle may be provided to match the piping thickness although that thickness is less than otherwise required by the rules of this Division. This tapered transition shall meet the limitations as shown in Fig. UW-13.4."

Yang menurut kami sudah tepat, dengan memberikan taper sesuai UW-13.4 pada Self Reinf.Nozzle yg notabene lebih tebal dari std Flange.

Jawaban terakhir Vendor kami pun diluar dugaan, bahwa mereka concern dengan thickness yg mendapat perlakuan taper yang jelas-jelas di ASME UW-13.4 (yang sesuai interpretasi kami) diperbolehkan mempunyai ketebalan Minimum lebih rendah dari yg di minta ASME.

Alasannya, percuma melakukan design calculation dan mendapatkan minimum thickness sesuai UG-45 kalau bisa di "perbolehkan" di UW-13.4.

Mohon tanggapannya dari sesepuh per-PV-an sekalian. Terima kasih.

Tanggapan 1 - Farabirazy Albiruni

Selama taper-nya memiliki rasio 1:3 as per ASME gak masalah.. yg prlu diingat hasil perhitungan thickness di ASME menggunakan design pressure dimana nilainya lebih besar dr operating pressure sehingga stress yg timbul saat operasi masih jauh di bawah yield stress material..shingga ASME pun membolehkan sesuai klausul yg dikutip di atas.

Monggo yg laen menambahkan..

Tanggapan 2 - Dirman Artib

Berapakah thickness nozzle pipe ?

Berapakah thickness WN Flange?

Untuk Technical Integrity, saya setuju dgn Pak Abhie, harus diverifikasi apakah nozzle thickness pada daerah yg menjadi concern akan menerima stress di bawah yield stress (kira-kira 50% hoop stress atau sesuai design factor yg ditentukan)

 

Perlu dipikirkan juga :

Bagaimana teknik taper akan dilakukan? Apakah dengan machining technology atau hand grinding ?

Lalu apa QC inspection method yg akan diterapkan untuk "assurance" dari hasil machining atau hand grinding di atas?

Tanggapan 3 - Apriadi

Pak Riksha boleh sharing size x tebal nozzle nya?

Perlu di pikirkan juga desain flange mengacu ke appendix II dari ASME VIII-1 jika ukuran flange yang bapak pakai tidak sesuai dengan ASME B16.5 atau B16.47.

Asumsi saya bapak mengubah I.D flange, O.D & BCD bapak keep.

Saya coba melihat dari sisi fabrikator bapak.

Jika perubahan ukuran ini dilakukan setelah P.O turun, maka mungkin ini yang menjadi kendala bagi mereka. Lagi-lagi cost..

Tanggapan 4 - Riksha Lenggana

Mas Abhie,

Ya, kami pun mensyaratkan taper tidak melebihi dari ketentuan 1:3 dari ASME seperti yg saya kutip. Dari thickness standard, kami naikkan rata-rata 6mm wall thickness.

 

Uda Dirman & Pak Apriadi,

Saya ambil sample Design awal dari Process Nozzle ukuran terbesar & semua flange adalah STD Flange ASME B16.5.

1.  Flange size 12 inch, STD Flange WNRF, rating 300, ASME B16.5, I.D Ř315.98 mm, wall thk 3.96 mm.

2.  Pipe 12 inch, SCH.80, Wall thk. 17.48 mm, I.D Ř289.1 mm.

Dari kalkulasi yg saya tulis kemarin, Nozzle pipe SCH.80 ini tidak cukup untuk mengakomodasi loads yg kami berikan. Makanya pipe ini kami ganti dengan Forging Self Reinf.Nozzle, dengan tetap mempertahankan I.D Ř289.1 mm, serta req. wall thk kami yg baru menjadi 20 mm.

Karena kalo kami pakai Pipe 12 inch, SCH.100, maka I.D Ř 289.1 mm tidak lagi bisa kami pertahankan, walau thickness 21.44 mm melampaui thickness yg kami butuhkan. Dan Flange 12 inch tidak kami ganggu gugat alias tdak ada perubahan sama sekali terhadap Flange-nya.

Kami juga mempertimbangkan dari sisi fabrikator seperti kata pak Apriadi. Kami mengijinkan Cost of Design Change sebesar MAX 25% contingency dari harga vessel setelah P.O turun. Jadi tidak ada masalah bagi fabrikator untuk mengganti Hub ke Forging. karena cost mereka bisa di claim ke kami.

Tanggapan 5 - Apriadi Bunga

Dear Pak Riksha,

 

Sekilas membaca figure UW-13.4. Untuk tebal minimum pada taper, bapak harus menghitung tebal t1 yang mana lebih besar dari :

a) 0.8 trn (trn = required thickness untuk seamless nozzle wall)

   

Perlu perhitungan tebal dinding pipa bapak sesuai UG-27 {trn = P.R / (SE –0.6P) dimana E untuk seamless = 1}

b) minimum tebal dinding koneksi pipa

 

Untuk tebal Flange-hub sendiri menurut saya bapak perlu verifikasi, apakah dengan tebal 3.96mm bisa ?

saya cukup pesimis dengan ini mengingat rating flange bapak sampai #300.

Tanggapan 6 - Muhammad Rifai

Bukan sesepuh tapi ingin diskusi..

Mungkin perlu dipaparkan, berapa thickness nozzle requirement dari ASME :

- thickness berdasarkan internal pressure = mestinya sama dengan min thickness pipe - thickness yang dari hubungan dengan thickness PV

selain itu,

berapa thck PV dibandingkan dengan existing... mestinya lebih tipis karena faktor alloable stressnya yang mestinya lebih besar.