ANALISIS PENGARUH TEKANAN OPERASIONAL DAN VARIASI BEBAN TERMAL PADA U-BEND TUBE FURNACE

Abstract

U-bend tube pada furnace industri minyak dan gas beroperasi di bawah tekanan internal dan fluktuasi temperatur dinding yang tinggi secara bersamaan. Kondisi ini mengakumulasi kerusakan fatigue pada area lengkungan dan berpotensi menyebabkan kegagalan sebelum jadwal perawatan terjadwal. Penelitian ini menganalisis distribusi tegangan Von Mises, deformasi, dan umur fatigue u-bend tube berbahan A53 Grade A menggunakan FreeCAD untuk analisis elemen hingga dan Fatlab untuk kalkulasi kurva S-N dan Probability of Failure. Dua kondisi operasional disimulasikan, dimana Kondisi 1 dengan tekanan ±2 MPa dan tube metal temperature 400°C, serta Kondisi 2 dengan tekanan ±1,75 MPa dan tube metal temperature 380°C. Beban fluktuatif sebesar 100 kPa diaplikasikan pada kedua kondisi dengan siklus operasional 3 kali per tahun. Kondisi 1 menghasilkan tegangan Von Mises tertinggi 14,13 MPa, displacement maksimum 7,83 µm, dan endurable life cycles 12 siklus, setara umur operasional 4 tahun. Kondisi 2 menghasilkan tegangan 12,27 MPa, displacement 6,8 µm, dan endurable life cycles 18 siklus, setara 6 tahun. Kedua kondisi menghasilkan tegangan di bawah maximum allowable stress material 99,1 MPa, .namun utilization ratio di atas 1 mengindikasikan akumulasi kerusakan fatigue yang signifikan pada kedua skenario, yang berpotensi memicu inisiasi retak dini dan mempercepat risiko kegagalan fatal pada pipa sebelum umur desain perawatannya tercapai. Penelitian ini membuktikan bahwa integrasi FreeCAD dan Fatlab sebagai perangkat lunak open-source menghasilkan prediksi umur fatigue yang terukur dan dapat digunakan sebagai acuan jadwal retubing.