ANALISIS PENGARUH VARIASI KETEBALAN PADA INTRADOS PIPA ELBOW 90 DERAJAT API 5L X52 TERHADAP DISTRIBUSI TEGANGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

AGATA BILLIE W L, Dr. Eng. Ir. R. Rachmat A. Sriwijaya, S.T., M.T., IPM., ASEAN Eng.

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pipa elbow berfungsi untuk membelokkan arah aliran fluida yang dibawa oleh pipa. Aliran fluida di dalam pipa dapat menyebabkan tekanan yang membebani. Tekanan tersebut membebani pipa pada permukaan dalam pipa dan dapat disebut sebagai internal pressure. Geometri pipa elbow yang memiliki bending radius menyebabkan distribusi tegangan yang tidak merata dan terpusat pada area intrados. Penelitian ini bertujuan untuk mengurangi konsentrasi tegangan pada area intrados pipa elbow API 5L X52 yang ditinjau melalui analisis distribusi tegangan akibat variasi ketebalan. Penelitian dimulai dengan melakukan pemodelan 3D pipa elbow API 5L X52 menggunakan software Autodesk Inventor. Selanjutnya, dilakukan validasi model 3D dengan membandingkan hasil antara simulasi pada software ANSYS Workbench dan perhitungan. Setelah dinyatakan valid, dilakukan variasi ketebalan dari 0,1t sampai 1t pada area intrados dari model pipa elbow API 5L X52. Hasil variasi model kemudian disimulasikan pada software ANSYS Workbench dan dianalisis distribusi tegangannya. Berdasarkan hasil anilisis, dengan memberikan penambahan ketebalan 1t berukuran 1971,301 mm x 589,046 mm (90 derajat x 90 derajat) pada area intrados, konsentrasi tegangan menghilang. Penambahan ketebalan juga dapat menurunkan nilai tegangan maksimum menjadi 47,73 MPa, tegangan di 5 titik sampel pada area intrados, dan tingkat keausan pipa menjadi 31,27%.

Pipe elbow deflects the direction of fluid flow carried by the pipe. Fluid flow in the pipe can cause pressure overload. This pressure burdens the pipe on the inner surface of the pipe and can be referred to as internal pressure. The geometry of the elbow pipe, which has a bending radius, causes an uneven stress distribution and is concentrated in the intrados area. This study aims to reduce the stress concentration in the intrados area of the API 5L X52 elbow pipe, which is reviewed through an analysis of the stress distribution due to thickness variations. The research was started by doing 3D modeling of the API 5L X52 elbow pipe using Autodesk Inventor software. Next, 3D model validation was carried out by comparing the results between simulations in ANSYS Workbench software and calculations. After being declared valid, thickness variations were carried out from 0.1t to 1t in the intrados area of the API 5L X52 elbow pipe model. The results of the model variations are then simulated in the ANSYS Workbench software and the stress distribution is analyzed. Based on the analysis results, the stress concentration disappears by adding 1t thickness measuring 1971.301 mm x 589.046 mm (90 degree x 90 degree) in the intrados area. Adding thickness can also reduce the maximum stress value to 47.73 MPa, the stress at 5 sample points in the intrados area, and the pipe wear rate to 31.27%.

Kata Kunci : pipa elbow API 5L X52, area intrados, distribusi tegangan