Comm Series: Pressure Testing - Equipment Installation (5)

Peralatan yang digunakan untuk melakukan uji tekan menggunakan nitrogen merupakan peralatan yang sebagian besar bersifat sementara dan membutuhkan waktu yang tidak sedikit untuk men-set up peralatan tersebut agar dapat digunakan di lapangan. Tulisan kali ini akan menjelaskan contoh satu set rangkaian peralatan yang dipergunakan pada saat leak test yang bersumber dari proyek leak test yang dikerjakan oleh Halliburton.

Halliburton Pipeline and Process Services : Salah satu penyedia jasa leak test

Beberapa contoh rangkaian peralatan yang digunakan pada saat leak test:

1. Nitrogen Converter + Booster Pump, jika menggunakan nitrogen cair

2. Leak test package: 

    - Mass spectrometer

    - Alat kalibrasi

    - Safety sign/ barrier

    - Hand tools

    - Fitting kits

3. Gas Bottle regulator

4. Chart Recorder

5. Pressure gauge

6. HP hoses

7. Overpressure shutdown skid

8. Manifold

9.Leak test cabin

10. PRVs

11. Nitrogen tank (2000USG)

12. 16 Cylinder helium quad

13. Vacuum test equipment, jika tekanan tes pada kondisi dibawah atmosferik

Berikut adalah rangkaian pemasangan dari peralatan diatas pada saat leak test dilakukan:

Leak test equipments assembly

Satu peralatan penting yang terdapat dari rangkaian tersebut adalah Over pressure protection (OPP)/ Over pressurization system (OPS) Skid. Alat ini berfungsi untuk mencegah sistem mengalami tekanan berlebih dengan cara men-shutdown pompa. Alat ini merupakan primary protection terhadap overpressure pada sistem. Secondary protection adalah PRV yang dipasang didalam sistem. Perlu untuk diketahui OPS Skid ini selain digunakan sebagai over pressure protection, juga bisa digunakan oleh operatir untuk memantau tekanan dalam sistem dan juga tempat pemasangan chart recorder sebagai dokumentasi.  

Tipikal setting pressure antara alat proteksi dan sistem yang dites adalah sebagai berikut:

System Design Pressure   > 100%
Leak Test Pressure           >  90% x system design pressure
Pressure relief valve         >  100% (sama dengan system design pressure)
OPS Skid                           >  95% x system design pressure

Ketika menjalankan pressure test, tidak serta merta tekanan akan dinaikkan secara terus menerus dari 0 hingga mencapai 100%, namun secara bertahap. Biasanya ia akan dinaikkan secara bertahap dengan interval sebesar 25%. Jadi, tiap 25% kenaikan tekanan, maka injeksi nitrogen akan distop dan sistem akan diamati apakah terjadi kebocoran. Hal ini sebagai upaya untuk meminimalisir terjadinya banyak kebocoran pada tekanan yang lebih tinggi. Jika terjadi kebocoran, maka akan segera diperbaiki pada kondisi bertekanan jika memungkinkan atau harus dilakukan lokal isolasi dan depresurisasi terlebih dahulu jika tidak memungkinkan untuk perbaikan kebocoran pada kondisi bertekanan. Hal ini merupakan tanggung jawab supervisor leak test.

Selain press-up secara bertahap, sebelum melakukan injeksi nitrogen  biasanya dilakukan gross leak test pada saat tekanan dalam sistem masih 0 psig yang bisa dengan menggunakan udara (dry air), hingga mencapai tekanan 1-2 bar. Hal ini untuk melihat apakah sistem yang di-leak test telah terisolasi secara sempurna dengan sistem yang lain dan tidak ada yang mengarah ke tempat yang tidak dikehendaki.

Berikut adalah grafik contoh mekanisme press-up dari tekanan nol hingga 100%:

Pada bagian selanjutnya, akan dibahs mengenai boundary limit dalam membuat leak test package.

Keep Stay Tuned

Comm Series: Pressure Testing - Menghitung Kebutuhan Nitrogen (4)

Bagaimana cara memperkirakan kebutuhan nitrogen yang dipergunakan untuk kegiatan leak test?

Free volume dari sebuah sistem perpipaan dapat diketahui dari gambar isometrik,sedangkan free volume dari sebuah bejana dapat diketahui dari P&ID maupun general arrangement drawing untuk lebih detailnya.

Dari isometric tersebut, bisa diketahui material list dari sebuah sistem perpipaan seperti panjang dan juga ukuran pipa yang dipakai.

Material list dalam isometrik pipa untuk melihat ukuran dan panjang pipa

Nah, dari informasi tersebut, bisa diperkirakan volume ruang dari sebuah sistem perpipaan. Begitupun juga yang akan dilakukan, jika sistem yang akan diuji juga terdapat sebuah bejana. Volume ruang yang didapatkan merupakan volume ruang untuk tekanan satu atmosfir. Untuk mendapatkan volume ruang yang dibutuhkan pada saat leak test, maka jumlah nitrogen yang dibutuhkan adalah volume ruang dikalikan dengan tekanan pada waktu test.

Contoh: Jika volume ruang ditemukan sebesar 20m3, dan tekanan test adalah sebesar 100 bar. Maka jumlah nitrogen yang dibutuhkan adalah 20*100 = 2ribu m3, dengan rincian bahwa ukuran volume tersebut adalah nitrogen dalam bentuk gas.

Biasanya kontraktor yang bertugas untuk melakukan leak test akan menggunakan ISO Tank berukuran besar yang berisi nitrogen cair untuk digunakan sebagai supply. ISO tank dipilih untuk kasus leak test yang memerlukan volume yang besar. Jika ternyata diketahui free volume yang diperlukan dalam uji tekanan kecil, maka yang dipergunakan adalah silinder dimana nitrogen yang keluar dari silinder tersebut langsung berwujud gas.

ISO tank sebagai kontainer nitrogen cair

Proses evaporasi dari nitrogen cair menjadi nitrogen gas akan menyebabkan volumenya naik secara signifikan. Hal ini bisa dijelaskan karena densitas suatu fluida pada keadaan cair lebih rapat jika dibandingkan dengan densitas fluida pada keadaan gas. Untuk mengetahui seberapa besar ekspansi nitrogen dari keadaan cair menjadi gas, bisa dilihat dari data specific volume yang dimiliki oleh suatu fluida. Namun, untuk lebih mudahnya bisa langsung melihat melalui kalkulasi instan yang sudah dibuat sebagaimana pada situs berikut.

Tabel konversi nitrogen

Bisa dilihat dari data diatas, untuk setiap liter nitrogen cair, akan menghasilkan volume sebesar 696 liter. Atau, dengan kata lain volume nitrogen akan meningkat 696x apabila berubah dari fasa cair ke fasa gas. Angka ini akan digunakan untuk memperkirakan jumlah nitrogen yang dibutuhkan pada saat leak test. Lebih lanjut lagi, volume yang dibutuhkan untuk menaikkan dari tekanan P1 ke P2 yang lebih tinggi tiap interval akan semakin berkurang seiring kenaikan tekanan karena adanya compressibility factor (Z). Semakin tinggi tekanan, molekul akan semakin sering bertumbukan satu sama lain, sehingga volumenya akan semakin membesar. Hal ini menyebabkan kebutuhan nitrogen menjadi berkurang.

Dalam segi operasional, hilangnya nitrogen selain dari kebutuhan tes juga tidak bisa dihindari, seperti akibat proses depress untuk menghindari tekanan berlebih jika menggunakan ISO tank dan kemudian hilangnya di perpipaan non permanen yang digunakan sebagai sambungan. Biasanya digunakan 10% tambahan dari jumlah nominal nitrogen yang dibutuhkan untuk mengakomodir hal tersebut.

Pada bagian selanjutnya, akan dibahas mengenai teknis setting peralatan yang digunakan pada saat leak test

Keep Stay Tuned

Comm Series: Pressure Testing - Pedoman Membuat Test Pack (3)

Setelah membahas mengenai aspek safety khusus untuk tes kebocoran pada posting sebelumnya, pada kesempatan kali ini akan dilanjutkan mengenai pembahasan apa yang seharusnya ditulis dalam membuat leak test pack (LTP).

Kegiatan uji kebocoran

LTP merupakan prosedur yang harus diserahkan dan di-review oleh perusahaan untuk didapatkan persetujuan sebelum eksekusi uji kebocoran dilakukan. Selain itu, peralatan yang digunakan untuk uji kebocoran, beberapa contoh diantaranya:  helium mass spectrometer, oxygen analyzer, pressure gauges, chart recorder, over-pressure protection (OPP), etc. harus dikalibrasi terlebih dahulu, sebelum digunakan. Hal ini dibuktikan dengan diserahkannya copi dari sertifikat kalibrasi yang masih valid sebagai dokumentasi pendahuluan.

LTP berisi satu set lengkap dari Process and Instrumentation Diagrams (P&ID) yang ditandai (mark-up) sesuai dengan kebutuhan untuk uji kebocoran. Dalam P&ID tersebut dengan jelas harus mengidentifikasikan:

1) Batas sistem yang di-tes

2) Valve-valve kritikal yang berada dalam zona tes dan posisi open/closenya

3) Titik dari mana pressurization dan de-pressurization dilakukan

4) Jalur venting primer dan sekunder (jika praktikal, menggunakan jalur venting yang sudah terpasang di sistem bisa dilakukan dibandingkan proses venting secara langsung ke atmosfir)

5) Pressure gauge lokal yang digunakan sebagai acuan tes

6) Prosedur inerting untuk sistem perpipaan sebagai persiapan untuk memasukkan hidrokarbon. Identifikasi adanya zona dead end dan metode yang efektif untuk mendapatkan kondisi inert tersebut.

7) Adanya peluang gas yang terjebak dan titik untuk melakukan release tekanan ("bleeding")

8) Valves kritikal yang dijadikan titik isolasi  

9) Batas dari LTP adalah valves double block and bleed atau di-blind. 

10) Kontraktor yang bertugas untuk melakukan uji kebocoran harus membuat rencana detail dan prosedur ketika dalam sebuah sistem memiliki beberapa rating uji tekan yang berbeda. Prosedur untuk memindahkan dari tekanan rendah ke tekanan yang lebih tinggi (yang belum terisi gas) harus dilakukan secara aman dan terkontrol. Catatan: tidak boleh memindahkan dari sistem dengan rating bertekanan tinggi ke rating yang bertekanan rendah.

11) Isolasi alat berputar (i.e.: pompa, kompresor, etc) dari sistem proses menggunakan blind atau valve isolasi. Pertimbangkan untuk membuka jalur drain atau bleed yang terdapat pada alat putar tersebut untuk menjaga jika sewaktu-waktu ada kebocoran gas yang masuk ke dalam alat tersebut.

Dari dasar LTP tersebut diatas, pada bagian selanjutnya akan kita lihat contoh dari pembuatan sebuah LTP dan ukuran penentuan gas yang dibutuhkan dalam melakukan sebuah uji kebocoran.

Keep Stay Tuned

Comm Series: Pressure Testing - Test Pack Leak Test, Safety Guideline (2)

Test Pack atau paket tes dalam pressure testing, biasa disebut leak test pack (LTP), merupakan dokumen yang menggambarkan bagaimana sebuah tes kebocoran dieksekusi untuk sebuah sistem dalam garis batas tekanan yang sama. Jumlah LTP akan menggambarkan seberapa banyak tes kebocoran dilakukan sekaligus menggambarkan seberapa banyak beban kerja tim commissioning dalam melakukan uji kebocoran.

Beberapa Safety Guidelines yang menjadi acuan dalam membuat dokumen LTP dan harus dipenuhi ketika eksekusi uji kebocoran:

1) Prosedur LTP harus dilengkapi dengan Job Safety Analysis (JSA), yang terdiri atas:

- Ijin kerja dan isolasi energi i.e.: log out/ tag out (LOTO) yang dibutuhkan
- Sistem proteksi untuk mencegah overpressure, i.e.: PSV, burst plate, etc.
- Pengaturan jarak aman (exclusion zone) dimana hanya pihak yang berkepentingan saja yang boleh masuk dan perlengkapan alat proteksi untuk personil yang melakukan inspeksi

2) Safety sign yang layak untuk memperingatkan pekerja yang tidak berkepentingan agar tidak masuk ke dalam exclusion zone, i.e.: warning flag, warning board, restricted access tape, etc.

3) Proses transfer tekanan dari satu LTP ke LTP lainnya dalam rangka menghemat gas yang digunakan untuk uji kebocoran bisa dilakukan jika ada persetujuan berdasarkan risk assesment yang telah dilakukan dan hanya untuk transfer dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Tidak berlaku sebaliknya.

4) Semua sistem yang diuji kebocorannya harus memiliki sistem proteksi terhadap peristiwa "over pressure" dalam bentuk online pressure relief valve (PRV) yang terhubung ke dalam sistem

5) Uji kebocoran hanya bisa dilakukan setelah ada notifikasi bahwa sistem secara fisik telah selesai dan siap beroperasi (ready for energization). Maka dari itu, uji kebocoran semestinya dilakukan sebagai pekerjaan terakhir dari commissioning sebelum start-up.

6) Saat menggunakan pompa nitrogen converter, harus dilengkapi dengan over pressure protection (OPP) skid yang bisa men-shutdown pompa ketika pompa menghasilkan tekanan berlebih.

7) Sebuah sistem yang memiliki rating tekanan yang berbeda-beda akan memiliki LTP yang konsisten dengan spesifikasinya. Jika sebuah LTP membutuhkan pengujian dengan rating tekanan yang berbeda-beda, maka sistem dengan tekanan yang paling rendah akan di-tes terlebih dahulu. Setelah tes dengan tekanan yang lebih rendah tersebut berhasil, maka isolasi akan dilakukan pada sebagian perpipaan pada titik specification breaks dan pipa tersisa yang memiliki spesifikasi rating untuk tekanan lebih tinggi akan dites sesuai dengan tekanan yang sesuai. 

8) Semua selang yang dipakai untuk uji kebocoran harus sesuai atau lebih besar dengan rating tekanan sistem yang diuji dan ditiap sambungannya harus diberi "whip check" untuk mencegah selang bertekanan bergerak liar ("whipping") ketika sambungan terlepas.

Beberapa safety guidelines yang tertuang diatas berasal dari ExxonMobile. Uji kebocoran merupakan sebuah kegiatan yang cukup beresiko dalam kegiatan commissioning karena pada waktu itulah kita membuat sebuah sistem menjadi bertekanan untuk pertama kalinya.

Pada bagian selanjutnya, akan dibahas mengenai aspek teknis LTP yang digunakan sebagai acuan dalam eksekusi uji kebocoran.

Keep Stay Tuned 

Comm Series: Pressure Testing - Metode Tes Kebocoran (1)

Salah satu tugas yang dilakukan dalam fase commissioning dalam sebuah proyek pembangunan sebuah plant adalah melakukan leak test atau tes kebocoran. Secara definisi, tes kebocoran adalah sebuah uji tekanan yang didesain untuk mengukur kemampuan sebuah sistem baik itu perpipaan maupun sebuah kontainer dalam menampung sebuah tekanan terutama pada sambungan-sambungannya setelah dirakit pada lokasi final di dalam sebuah site. Tekanan yang digunakan pada tes kebocoran ini biasanya adalah 90% daripada desain maksimum yang diperbolehkan.

Tes kebocoran ini sangat penting karena kita tidak menginginkan adanya kebocoran terutama ketika bahan baku produksi yang biasanya berbahaya dan bersifat beracun telah dimasukkan ke dalam alat produksi, Hal ini terutama pada proses produksi minyak bumi dimana bahan bakunya mudah terbakar dan terkadang mengandung senyawa H2S yang bisa mengakibatkan kejadian fatalitas apabila terpapar pada manusia. 

Media yang digunakan dalam melakukan tes kebocoran tentu saja sangat bergantung daripada jenis fluida yang ditangani dalam sebuah sistem. Untuk sistem yang menangani fluida yang tidak berbahaya seperti udara ataupun air, biasanya media yang digunakan adalah langsung fluida tersebut sendiri dan disebut sebagai service test. Adanya kebocoran bisa dicek secara visual menggunakan gelembung sabun ataupun tetesan apabila fluidanya cair. Sedangkan untuk sistem yang menangani fluida berbahaya, beracun dan mudah terbakar, biasanya digunakan nitrogen sebagai medium. Metoda Soap Bubble Test digunakan untuk mengecek adanya kebocoran. Dalam kelas yang lebih strict lagi, dimana fluida yang ditangani dalam sebuah sistem bersifat mematikan (lethal) contohnya sistem yang mengandung gas H2S, yang digunakan adalah nitrogen dengan tambahan gas residual yakni helium. Analyzer digunakan untuk mengecek adanya kebocoran lewat probe yang didekatkan ke arah sambungan-sambungan perpipaan.

Berikut adalah metode tes kebocoran dan kriteria dimana tes kebocoran tersebut dinyatakan berhasil versi dari perusahaan ExxonMobile: 

Dalam proyek Oil and Gas, concern paling utama adalah melakukan tes kebocoran dengan menggunakan nitrogen-helium. Hal ini dikarenakan apabila terjadi kebocoran, sistem harus di shut down untuk dapat memperbaiki kebocoran tersebut karena fluida yang ditangani bisa membahayakan keselamatan. Efek lainnya, kegiatan produksi menjadi terhenti.

Dalam tabel diatas dapat diketahui tes kebocoran dengan menggunakan N2/He, kriteria kebocoran yang masih bisa ditoleransi adalah tidak lebih dari 50 scf/yr. Angka ini adalah common practice yang sering digunakan di industri oil and gas. Jika mengacu pada BS EN 1779: 1999, untuk beberapa metode tes kebocoran, dapat diketahui berapa nilai minimum dari sebuah kebocoran yang dapat dideteksi dari metode tersebut, disajikan pada tabel dibawah:

Metode Tes Kebocoran

Berdasarkan pada tabel tersebut bahwa dengan menggunakan metode tes gelembung, i.e.: menggunakan SNOOP, minimum kebocoran yang bisa dideteksi adalah sekitar 111.4 scf/yr, sedangkan dengan menggunakan residual gas analyzer, misalkan helium bisa mendeteksi kebocoran hingga 0.114 scf/yr. Dengan kriteria acceptance minimum 50 scf/yr, maka tes dengan menggunakan nitrogen dan 1% helium harus digunakan. Inilah dasar tes kebocoran dengan menggunakan N2/He yang biasanya digunakan untuk menangani sistem yang mengandung fluida beracun.

Pada bagian selanjutnya, akan dibahas mengenai cara membuat test pack (TP) untuk kegiatan tes kebocoran

Keep Stay Tuned