Fenomena Cold Spring

Didalam mengatasi permasalahan dalam Piping Stress Analysis dikenal sebuah cara yang disebut dengan COLD SPRING. ASME B31.3 juga menyinggung metode ini dalam paragraph 319.2.4.

Apa sih sebenarnya makhluk bernama Cold Spring ini?

Code sendiri hanya menjelaskan bahwa Cold Spring adalah suatu deformasi yang disengaja pada suatu system piping (intentional deformation) pada saat assembly untuk mendapatkan initial displacement dan stress yang diinginkan.

Jadi, prinsipnya, Cold Spring ini mempunyai tujuan untuk mendapatkan stress level dan forces dan moment yang kita harapkan alias masih dibawah ambang batas yang diijinkan oleh Code, dalam hal ini ASME B31.3 atau B31.1.

Salah satu contoh penggunaanya adalah pada pipa tersambung pada equipment, seperti pada gambar dibawah ini.

cold-spring.JPG

Dalam upaya untuk mengurangi pipe expansion stressess dan sekaligus mengurangi gaya reaksi yang menimpa Nozzle pada pipa yang dialiri temperatur tinggi maka dilakukan pemotongan sepanjang perkiraan displacement, pada saat construction. Kemudian, pipa ditarik sedemikian sehingga menjadi sejajar dengan sumbu nozzle equipment pada saat erection, dan kemduian disambungkan ke Nozzle.

Tentu saja akan ada gaya reaksi pada nozzle, tapi ketika pipa mulai dialiri oleh service nya atau di panaskan, maka pipa akan ber-expand sesuai dengan panjang pipa yang dipotong tadi, sehingga reaction load aka menjadi “zero” pada saat operasi.

Inilah yang disebut dengan pipa lagi dalam kondisi “Cold Sprung”.

Seperti pada contoh gambar diatas, jika pipa diharapkan akan berexpansi sebesar delta-L, maka saat construction pipa akan dipotong sesuai dengan delta-L tadi, kemudian dipaksa menjadi allign (sejajar) dengan sumbu nozzle dengan cara menarik keatas, kemudian di baut.

Sebelum fluida dialirkan, alias system masih dalam kondisi Ambient Temperature, maka akan ada gaya awal kearah bawah akibat gaya berat plus tarikan dari pipa tadi, yang diterima Nozzle.

Seperti yang diulas diatas, maka ketika piping system mulai dialiri fluida service nya, maka pipa akan ber-expand sebesar delta-L. Thermal expansion tadi akan men-compensate “cut-short” tadi, dan akan menghilangkan gaya awal yang diterima oleh Nozzle, yang secara teori akan turun sampaia menjadi “zero”.

Gaya reaksi akibat COld Spring, Rm dapat ditentukan dari reaksi tanpa Cold Spring dengan menggunakan persamaan berikut: (ASME B31.3):

Rm = R {1 – (2C/3)} {Em/Ea} …(22)……paragraph 319.5.1

Dimana:

Rm = Cold Sprung reaction, force or moment, lb or in-lb
R = Reaction without Cold Sprung, force or moment, lb or in-lb
C = percent of Cold Spring
Em = Young Modulus at operating Temperature, psi
Ea = Young Modulus at ambient temperature, psi.

Satu hal yang perlu diingat adalah penggunaan Cold Spring ini haruslah sudah diperhitungkan matang-matang baik dari sisi designnya apalagi dari sisi construction dan maintenance nya kelak.

Dan, Cold Spring, walaupun terdapat di ASME B31.3, namun keputusan untuk menggunakannya atau tidak, tergantung kepada Client, selaku pemilik Plant sekaligus yang akan melaksanakan operasi serta maintenance nya nanti.

EPC Company bisa saja mengatakan bahwa COld SPring merupakan pilihan tepat untuk kasus tertentu, tapi EPC Company hanya akan berada dilapangan paling lama sampai commissioning, setelah itu pulang kampung. Tinggallah sang Operator yang harus menangani jika ada masalah.

Jadi, jika timbul permasalahan yang solusinya adalah salahsatunya menggunakan Cold SPring, maka semuanya kembali ke Piping Stress Engineernya untuk mempertahankan pendapat dan argument nya (tentu saja dengan menampilkan technical background serta bukti lapangannya), untuk berdiskusi dengan Client Piping Engineer mencari solusi terbaik.

Tapi, satu hal pasti, hampir semua Client kagak setuju menggunakan Cold SPring sebagai salah satu cara mengatasi Stress di Pipa.

8 responses to “Fenomena Cold Spring

  1. In my opinion…

    Cold springing is the most bad-bad-bad idea to gain additional flexibility in piping system…..bagi saya cold spring adalah jalan keluar terakhir yang penuh resiko…

    mungkin saya jenis “engineer jaman sekarang” yang terlalu text book pendekatannya…tapi buat saya “improvisasi koboi” keluaran tahun 1950-an dari dunia coal power plant ini sangat berisiko terhadap integrity system, terutama jika dilakukan pada rotating equipment system…

    kelemahan lain adalah:

    1. Pada umumnya besaran cold spring tidak terdokumentasi dengan baik, saat piping butuh di dismantle karena maintenance equipment misalnya, selalu ada resiko kontraktor terakhir yang membuka piping menemui kesuiltan untuk fit up kembali dan mereka berasumsi ini karena misalignment, main getok sana sini, tarik chain block sana-sini, ujung2nya flange face scratches lah (guess what jika yang scratch equipment nozzle nya)..or…mereka akan minta ijin untuk cut pipe dan tambah spool…which is nambahin beban down time, cost, dan sangat bergantung pada workmanship yang baik.

    2. Sangat sulit mendapatkan akurasi yang baik pada piping berdiameter besar dan tebal…

    3. Hanya berkontribusi terhadap beban tapi tidak berefek pada stress range

    4. menimbulkan offset yang tidak diinginkan jika lokasi berdekatan dengan spring support atau hanger..

    5. Kode tidak memberi arahan mengenai dimana dan kapan cold spring dipakai yang menimbulkan area dispute dengan kontraktor jika ada permasalahan di kemudian hari.

    6. Butuh justifikasi konsultan dan kontraktor yang experience untuk menentukan besaran cold spring, mengingat akurasi di lapangan harus strictly dikontrol dan diinspek.

    Semoga menjadi feedback yang berimbang..

    Salam,
    Teddy

  2. http://www.profitreload.com/bisnis.html
    Apakah anda tipe individu seperti :
    Kurang mempunyai waktu karena kesibukan anda berangkat pagi pulang malam.
    Kurang pengalaman dan tidak mengerti dengan dunia internet.
    Punya cita-cita tapi bingung untuk mewujudkannya.
    Tidak banyak teman karena rasa kurang percaya diri.
    Ingin punya kendaraan & rumah pribadi tapi ada masalah dengan finansial.
    Ingin membahagiakan orang yang anda cintai.
    Ingin melakukan perjalanan spiritual.(umroh/haji) atau travel ke mancanegara.
    Butuh biaya buat berobat teman atau saudara yang sakit.
    dengan segala keterbatasan dan kekurangan yang kita miliki.

    Selamat !
    Anda Berada di jalan yang tepat menuju kesuksesan bersama. Jangan sia-siakan waktu anda serta kesempatan baik ini. Buang jauh-jauh pikiran negatif kita. Telah tiba saatnya anda menerapkan sistem win-win sulution bersama team Profitreload.com

    Profitreload ditujukan bagi kita untuk mewujudkan impian

    ========================================================================================================================

    Mas di Profitreload,

    Mohon maaf nih kok comment nya begini..ini mah berbau komersial..untung nggak kena sensor Akismet…sekali ini saya biarkan, lain kali jangan ya..

    don

  3. buat om don dan om teddy terima kasih atas ilmunya, saya baru belajar mengenai pipe stress dan ada beberapa contoh kasus yang sedang saya kerjakan kebetulan sama dengan topik yang dibahas.
    pada kasus kompressor (3 stage), sejauh mana penggunaan cold spring yang dibutuhkan?….untuk pipanya sendiri tidak overstress cukup dengan restraint (+y), namun untuk gaya dan momennya sangat besar dan saya sudah cek di NEMA dan API ternyata failed. mohon kiranya om donny dan om teddy memberi masukan?
    sebelumnya terima kasih banyak atas ilmunya

    best regrds,
    ale.

  4. ale,

    Compressor memang termasuk hitungan yang paling sulit. Stress pipa biasanya sih nggak pernah masalah, hanya Forces dan Moment di Nozzle saya yang selalu mengganggu.

    Sullit mengatakan solusinya tanpa melihat gambar, tapi yang penting usahakan se flexible mungkin dan stop pergerakan pipa pada center of compressor, gunakan spring hanger di dekat nozzle.

  5. bener om don, kepala dah mumet tapi tetep aja gaya dan momennya masih besar. Ok om saya coba pasang spring. oiy om don, saya juga bingung cara mengatasi momen yang besar padahal gaya di nozzle-nya sudah kecil, allowable stress-nya pun sekitar 50%.
    makasi ya om don.

  6. Rud,

    Spring biasanya di pasang pas deket nozzle. kalau nozzle nya vertical, maka pas setelah flange.

    Moment? Guide sama stop di pipa yang jauh dari Nozzle perlu diberikan. Usahakan jangan ada movement kearah nozzle. Kalau perlu pakai PTFE (friction 0.1) disetiap support dan guide deket nozzle.

  7. Tapi, check dulu temperature yang kamu gunakan, force dan moment nya karena temperature apa.

  8. nozzle nya semuanya vertical. Saya dah coba pasang spring deket nozzle, tapi masih cukup besar juga om don. apa masih harus di pasang di tempat lain?. Friction-nya saya anggap nol, gmn om? oiy, pipanya pipa suction (-65 C), ….
    Menyambung topik awal mengenai pemakaian cold spring yang tidak dianjurkan, menurut om Don(suhu) gmn?. Pada kompressor apakah pasti ada spring? belum lagi harus mengatur beban awal jika dibutuhkan.
    makasi suhu.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s