Esai ini membahas penggunaan material komposit untuk memperbaiki pipa baja yang rusak akibat korosi dengan metode composite wrap. Metode ini melibatkan pemberian lapisan komposit berupa serat karbon atau serat kaca yang dilapisi resin untuk memperkuat area yang rusak dan mengembalikan integritas struktural pipa. Esai ini juga membahas jenis material komposit yang digunakan, sistem perbaikan komposit, dan simulasi perbaikan pipa baja dengan

1. Esai
COMPOSITE WRAP UNTUK PERBAIKAN PIPA
Disusun oleh:
Arysta Febriya Hutami(1706986555)
Belle Kristaura (1706986561)
Benediktus Ma’dika (1706986574)
DEPARTEMEN TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERISTAS INDONESIA
DEPOK, 6 MEI 2020

2. Bahasan dalam Esai ini
1. Latar Belakang Penggunaan Komposit untuk Perbaikan Pipa
2. Material Composite Wrap Untuk Perbaikan Pipa
3. Dasar-Dasar Sistem Perbaikan Komposit Menggunakan Composite Wrap
4. Tipe Sistem Perbaikan Komposit
5. Design Composite Wrap dan Simulasi Retrofit Pipa Baja
6. Metode Evaluasi Perbaikan Komposit
7. Metode Evaluasi Perbaikan Komposit
8. Manfaat Perbaikan Komposit untuk Kebocoran Pipa dan Tangki Menggunakan
Composite Wrap
9. Manfaat Perbaikan Komposit untuk Penguatan Pipa Menggunakan Composite Wrap

3. 1. Latar Belakang Penggunaan Komposit untuk Perbaikan Pipa
Secara umum, logam yang mengalami dampak kecepatan rendah menunjukkan perilaku
plastis sebelum kegagalan tetapi masalah itu masalah tersebut dapat dihindari dengan
menghilangkan efek deformasi/kerusakan melalui anil dan/atau pengerjaan ulang pasangan
material tersebut. Namun tergantung pada sifat dampaknya seperti kegagalan yang non-visibel,
kurang visibel dan visibel yang ireversibel dapat terjadi pada komposit berlapis yang diperkuat
serat. Perbaikan berdasarkan pada daerah yang rusak untuk mencapai sifat mekanik awal
cenderung bervariasi tergantung pada jenis kegagalan. Sekali kerusakan terdeteksi dan sfiat-sifat
residual struktur telah diprediksi, keputusan harus mempertimbangkan bahwa apakah composite
part tersebut harus diperbaiki atau diganti. Ada beberapa kasus di mana kerusakan tidak dapat
diperbaiki. Misalnya, bagian material yang mengalami tekanan tinggi kemungkina tidak memiliki
kekuatan yang cukup setelah perbaikan.
Sistem perbaikan komposit menggunakan composite wrap tetap menjadi opsi perbaikan
yang tetap untuk industri yang membutuhkan perbaikan dan rehabilitasi sistem perpipaan.
Berbagai teknik dan metode pengujian, yang memiliki kemampuan untuk menangani berbagai
kondisi kritis ditempat, sedang dikembangkan untuk memenuhi permintaan industri. Wrapping
menggunakan material komposit diakui sebagai cara yang andal dan efektif untuk memperbaiki
kerusakan korosi, mengurangi masalah korosi dan menjaga sistem perpipaan kritis dalam
produksi.
Penggunaan material komposit untuk perbaikan pipa baja karbon pada awalnya dirancang
sesuai dengan ASME /ANSI B31.3 untuk Pabrik Kimia dan Pipa Pengilangan Minyak.
Penggunaan material komposit untuk perbaikan pipa mencakup kead berikut:
a) Hanya korosi eksternal (tidak ada kebocoran dan integritas struktural perlu dipulihkan). Dalam
hal ini kemungkinan bahwa dengan preparasi permukaan yang sesuai, penerapan overwrap
komposit akan menahan kerusakan lebih lanjut;
b) Kerusakan eksternal seperti penyok, gouge, fretting (pada penyangga pipa) di mana integritas
struktural perlu dipulihkan;
c) Hilangnya logam internal akibat korosi atau erosi (atau kombinasi korosi dan erosi) yang
mungkin bocor atau tidak dan adanya kebutuhan untuk mengembalikan integritas struktural.
Dalam hal ini mungkin bahwa hilangnya logam internal akan berlanjut dan assessment
kerusakan dan opsi perbaikan komposit harus mempertimbangkan masalah ini.

4. Umur pipa yang diperbaiki dapat ditentukan baik hanya sementara (hingga 2 tahun) dan
permanen (selama umur sistem perpipaan).Operasi perbaikan pipa dengan komposit dapat
dilakukan pada suhu 200o
C dan untuk tekanan i hingga 50 bar (setelah aplikasi pasca curing).
Gambar 1.Operasi pipe wrapping dengan compost
2. Material Composite Wrap Untuk Perbaikan Pipa
Material komposit yang biasanya digunakan untuk pipe wrapping yaitu plastik/polimer
berpenguat serat (fiber reinforced-plastic/polimer (FRP)) yang telah menjadi material penting
untuk mempertahankan dan memperbaiki sturuktur pipa. Beragam jenis inovasi material hibrida
baru dan sistem struktural telah dikembangkan menggunakan bahan komposit FRP ini.
Peningkatan pemanfaatan FRP mengharuskan engineer dan praktisi struktural untuk dapat
memahami perilaku bahan FRP dan merancang struktur komposit. adalah material komposit yang
dibentuk dari penggabungan polimer berpenguat serat gelas (glass fiber reinforced-
polymer/GFRP) atau serat karbon untuk memperbaiki kekuatan tarik dimana gabungan serat
(bermodulus dan berkekuatan tinggi) dalam matriks polimer (bermodulus rendah) menjamin
transfer beban yang baik di antara serat-serat tersebut. Kekuatan dan kekakuan komposit FRP
ditentukan dari jenis dan arsitektur seratnya.
FRP juga merupakan material multifungsi yang banyak digunakan dalam aplikasi tingkat lanjut
karena kekakuan dan sifat kekuatannya yang tinggi. Sebaliknya, FRP adalah material yang rapuh
sehingga menyebabkan sifat matriks yang mendominasi memiliki ketangguhan yang rendah.
Upaya untuk meningkatkan kekerasan material komposit FRP terus dilakukan namun
menghasilkan kekuatan tekan yang rendah sebagai akibat dari kekakuan matriks yang rendah.
Kinerja pemakaian FRP dipengaruhi oleh jenis serat dan material matriks yang digunakan.

5. A B
Gambar 2. (A) CFRP dan (B)GRFP.
Polimer berpenguat serat karbon (Carbon Fibre Reinforced Polymer / CFRP) dan polimer
berpenguat serat kaca (Glass Fibre Reinforced Polymer /GFRP) merupakan jenis FRP yang umum
dipakai untuk retrofit elemen struktural. CFRP bisa terdiri dari material yang high strength
(hsCFRP), high modulus (hmCFRP) dan yang baru-baru ini adalah ultra-high modulus
(uhmCFRP). Umumnya jika ada peningkatan kekakuan CFRP akan disertai dengan pengurangan
kekuatan dan regangan putus serat yang lebih pendek. GFRP, yang umumnya terbuat dari serat
E-glass, mempunyai modulus yang lebih rendah dari CFRP, tetapi lebih murah. Agar efektif
sebagai elemen penguat struktur baja, modulus FRP perlu dipilih yang sesuai dengan material
dasar yang di-retrofit. Karena alasan itulah maka bahan CFRP adalah yang paling cocok untuk
baja.Sementara itu, jika faktor biaya yang menjadi pertimbangan, maka alternatifnya adalah
GFRP.
Tabel 1.Sifat Mekanik Serat dan Resin
Tabel 2.Sifat Mekanik Tube GRP
3. Dasar-Dasar Sistem Perbaikan Komposit Menggunakan Composite Wrap
Walaupun tekanan operasi tidak selalu tinggi, bahan kimia dan suhu yang meningkat pada
beberapa proses perpipaan mempercepat korosi internal dan eksternal. Dalam kebanyakan kasus,

6. hilangannya dinding yang parah dan dalam kebanyakan kasus, masalah ini telah menjadi bahaya
bagi keselamatan atau kebocoran. Melalui cacat dinding atau hilangnya dinding dan kebocoran
pinhole adalah kejadian yang biasa di kebanyakan fasilitas. Untuk memperbaiki jenis cacat ini,
sistem komposit harus memenuhi persyaratan minimum dan bekerja pada tingkat yang diharapkan
dalam kondisi ekstrem. Sementara itu, banyak material composite wrap tersedia di pasar, ada
beberapa yang memiliki pengujian dan kemampuan untuk beroperasi pada suhu tinggi.
4. Tipe Sistem Perbaikan Komposit
Jenis-jenis sistem perbaikan komposit dibagi menjadi dua umun yaitu bandage repair kit dan
engineered. Tipe perbaikan bandage repair kit melibatkan material yang pre-packed (misalnya
wrap seal leak repair kit) yang dapat disimpan sebagai barang reparasi stok dan dapat digunakan
oleh petugas pemeliharaan di fasilitas tersebut. Perbaikan tipe engineered (misalnya wrap seal
plus composite repair system) ditentukan dan dirancang berdasarkan pesanan khusus dengan
perbaikan yang dilakukan oleh kontraktor spesialis.
Semua perbaikan melibatkan pemberian overwrap ke area yang rusak atau cacat untuk
memperkuat kekuatan/integritas dinding pipa yang tersisa. Hal ini mungkin melibatkan produksi
on-site 'laminasi komposit' yaitu suatu kombinasi dari jaringan penguat serat dan matriks polimer
termoseting yang selanjutnya dikenai proses chemical curing - atau penggunaan pre-formed
composite sleeve yang dililitkan disekitar pipa dan terikat erat ke pipa dan juga pada wrap
berikutnya. Dalam situasi di mana hilangnya logam eksternal sedang diperbaiki, aplikasi
perbaikan yang menggunakan selongsong composite sleeve yang telah dibentuk sebelumnya juga
harus melibatkan penggunaan beberapa bentuk pengisi pemindah muatan ke area yang rusak
sebelum pemberian composite sleeve yang merupakan masalah desain utama.
Diasumsikan bahwa kontribusi baja terhadap kemampuan pengangkutan beban dari bagian
yang diperbaiki dapat diabaikan. Untuk menilai kontribusi pipa baja yang rusak terhadap integritas
perbaikan, standar ASME PCC2 atau ISO 24817 dapat digunakan. Dokumen ini memberikan
metode perhitungan untuk penilaian kemampuan pengangkutan beban yang tersisa dari pipa yang
telah mengalami korosi, cacat mekanis dan kebakaran.Kerusakan akan berlanjut setelah perbaikan
(misalnya karena korosi internal), sehingga kita perluh mendokumentasikan perhitungannya
melalui laju korosi yang terukur. Hasil dari perhitungannya adalah tekanan operasi yang maximum
safe or allowable operating pressure (MAOP) untuk pipa yang rusak.
Pendekatan desain yang digunakan dalam penilaian perbaikan harus memperhitungkan
semua beban yang diberikan dan kemampuan overwrap untuk mengangkutnya. Dalam beberapa
sistem perbaikan, penguat diorientasikan secara melingkar dan dalam keadaan ini hanya akan

7. memiliki kemampuan membawa beban terbatas dalam arah aksial. Untuk sistem pipa yang
kompleks di mana tegangan aksial dapat menjadi signifikan dan di mana terdapat logam induk
yang cukup untuk mengangkut beban ini, opsi perbaikan alternatif yang memiliki dan kekuatan
hoop daan axial yang sama perlu dipertimbangkan.
5. Design Composite Wrap dan Simulasi Retrofit Pipa Baja
Composite wrap adalah teknologi perawatatan pipa yang hemat biaya, bersifat permanen
yang cocok digunakan untuk kerusakan non-leaking seperti penyok dan korosi eksternal. Sistem
wrap komposit dirancang untuk berbagi stres dengan yang ada tangki, pipa atau struktur.
Hubungan proporsional antara resin polimer (misalnya epoksi, vinil ester dan uretan) dan winding
arah serat (misalnya searah atau dua arah dapat divariasikan untuk menghasilkan solusi yang
optimal untuk setiap situasi.
a) Variasi Composite Wrap
Sistem composite wrap menggunakan material yang berbeda dan adesif. Beberapa jenis
system wrap mungkin menggunakan polimer epoksi dan curing agent. Contohnya termasuk untuk
Clock Spring, StrongBack, Armor Plate dan PermaWrapTM . masing-masing jenis wrap
memiliki kelebihan tertentu antara lain :
 Clock Spring :sistem yang terdiri dari tiga bagian yang mana bagian sleeve-nya terdiri dari
serat gelas dan resin poliester.
 StrongBack : composite wrap jenis ini diaktifkan dengan air dan dapat diterapkan pada
permukaan basah.
 Armor Plate: composite wrap ini akan menghasilkan system wrap yang dapat digunakan
dalam berbagai kondisi termasuk tekanan tinggi atau rendah, pada suhu tinggi ataupun
sangat rendah.
 PermaWrapTM : memiliki fitur untuk memungkinkan deteksi wrap sebelumnya oleh smart
pig, jadi operator tidak perlu membuka segmen pipa yang sudah diperbaiki.
Gambar 3:Struktur composite wrap.
1. Bagian dengan kekuatan tinggi, structure
komposit pada bagian pertama ini tidak
searah dari glass fibers dan polymer base
2. Bagian yang mengalami pengeringan cepat,
sangat rekat karena memiliki dua bagian
adhesive system.
3. Bagian yang memiliki gaya tekan paling baik,
gaya berpindah ke komponen filler.

8. b) Simulasi Retrofit Pipa Baja
1) Simulasi Pengujian Balok dan Penempatan “Kerusakan Artifisial” pada Sisi Tarik
Gambar 4. Balok Pipa Baja dan Prototip Kerusakan (Wijaya 2012)
Karena pipa dan penampang kompak maka tidak akan terjadi keruntuhan tekuk, baik tekuk
lokal atau tekuk torsi lateral, sehingga kekuatan batas dianggap sama dengan momen plastis
penampang yang dihasilkan dari kopel tekan dan kopel tarik dari penampang yang mengalami
tegangan plastis. Adanya kerusakan artifisial (pemotongan penampang) menyebabkan kinerja
balok pipa akan terganggu secara signifikan. Retrofit pipa baja dengan cara wrapping GFRP
diharapkan mengembalikan kinerjanya. Untuk mengetahui kondisi retrofit yang paling optimal
akan ditinjau dua konfigurasi wrapping. Selanjutnya untuk mengevaluasi optimal atau tidaknya,
akan dibandingkan dengan balok pipa baja utuh (tanpa pemotongan) yang diuji dengan cara
yang sama seperti uji balok retrofit.
2) Kekuaan Akhir (Ultimate) Balok dan Cara Kerja wrapping GFRP
Wrapping GFRP dimaksudkan untuk mengembalikan kinerja balok pipa baja yang
mengalami kerusakan (artifisial). Pada langkah awal perlu mengetahui peluluahn material
(yielding) dengan terjadinya momen plastis. Untuk pipa baja dengan:
 diameter luar; 4.5 inchi
 tebal: 0.12 inchi
 Z = 2.3 in3
, ( ASTM-A-312)
 Fy = 234 MPa (minimum)
Maka didapatkan Mn = Mp = 2.3* 25.4^3*234 /1E6 ≈ 9 kN-m. Karena bagian yang rusak terjadi
pada sisi tarik, maka retrofit dengan wrapping GFRP dapat efektif dilakukan, karena nantinya
akan bekerja sebagai elemen tarik menggantikan bagian yang rusak. Retrofit dengan wrapping,
berarti melapisi balok pipa baja dengan GFRP yang dilekatkan oleh epoksi Tyfo S. Kuat rekat
rata-rata pada baja adalah 2.1 MPa (spesifikasi FYFE Asia ). Agar GFRP mampu menahan tarik
memerlukan panjang penyaluran (jarak y pada gambar dibawah ini) di luar daerah yang rusak.

9. Mekanisme kerja wrapping dalam menyalurkan gaya tarik dapat disederhanakan sebagai berikut
:
Gambar 4. Mekanisme kerja perkuatan dengan wrapping GFRP
3) Tahap Perlakuan Wraping Pada Pipa Baja
 Pekerjaan awal adalah mempersiapkan bidang permukaan pipa baja yang diretrofit,
dibersihkan dengan sikat kawat gerinda. Ini penting karena menentukan kekuatan
lekat epoksi diantara permukaan baja dan GFRP.
(b). Gerinda sikat kawat
(c). Hasil Pembersihan Permukaan
Gambar 5. Persiapan permukaan balok pipa baja sebelum pelapisan GFRP
 Pelapisan GFRP sebanyak lima lapis dengan. Prosesnya ini sendiri terbagi menjadi
(a). Pembersihan Permukaan

10. beberapa bagian, yaitu: [a] pemotongan fiber sesuai ukuran yang diperlukan; [b]
pencampuran resin epoksi dan pengeras; [c] saturasi permukaan pipa; [d] saturasi
fiber; [e] pelaksanaan wrapping, serta [f] pelapisan plastik pelindung dan proses
curing selama waktu tertentu. Rangkaian proses diatas dapat dilihat seperti pada
gambar di bawah ini.
(a). Pemotongan fiber GFRP (b). Pencampuran epoksi resin dan pengeras
(c). Saturasi permukaan pipa baja (d). Saturasi serat
(e). Pelaksanaan wrapping (lapis demi lapis) (f). Pelapisan plastik pelindung

11. (g). Hasil akhir wrapping dan proses curing selama waktu tertentu
Gambar 6. Proses retrofit dengan pelapisan GFRP (Wijaya 2012)
6. Metode Evaluasi Perbaikan Komposit
Masalah mendasar untuk mengevaluasi metode perbaikan komposit adalah sebagai berikut:
a) Kekuatan material komposit
b) Efek lingkungan (mis.cathodic disbondment, suhu, asam dan basa)
c) Efek tekanan (baik statis dan siklik)
d) Mekanisme transfer beban dari pipa ke wrap
e) Masalah kinerja jangka panjang
f) Konsistensi dalam aplikasi dan kontrol kualitas di manufaktur.
7. Mekanika Perbaikan Komposit

12. 8. Manfaat Perbaikan Komposit untuk Kebocoran Pipa dan Tangki Menggunakan
Composite Wrap
a) Solusi khusus untuk kerusakan dinding untuk pipa dan dinding tangka.
b) Laporan Perhitungan Teknik dan Metode Pernyataan untuk setiap perbaikan
c) Terstandardisasi di standar ISO24817 dan ASME PCC2
d) Memberikan kekuatan, ikatan, dan ketahanan kimia yang luar biasa.
9. Manfaat Perbaikan Komposit untuk Penguatan Pipa Menggunakan Composite Wrap
a) Solusi khusus untuk cacat dinding tipis untuk pipa dan dinding tangka.
b) Cocok untuk wall loss hingga 80%
c) Laporan Perhitungan Teknik dan Metode Pernyataan untuk setiap perbaikan
d) Standar ISO24817 dan ASME PCC2
e) Memberikan kekuatan yang sangat baik, ketahanan terhadap korosi dan bahan kimia

13. Referensi
1. admin_seal. (2020, February 7). Effective Use of Composite Wrapping and its Repair
Techniques. Retrieved from https://www.sealxpert.com/effective-use-of-composite-
wrapping-and-its-repair-techniques.
2. AISC. (2005). “ANSI/AISC 360-05: An American National Standard – Specification for
Structural Steel Building”, American Institute of Steel Construction, One East Wacker
Drive, Suite 700, Chicago, Illinois.
3. ASCE-CCC.(2006). Steel FRP Document (Draft Report), ASCE Committee on
Composite Construction Task Group on Steel-FRP Composite Construction, version 3.0
– May 2006 – Structures 2006 – St Louis meeting,
http://bridge.ecn.purdue.edu/~jliu/CCC/Steel_FRP_v3.doc (akses 5 Mei 2020).
4. ASSESSING THE USE OF COMPOSITE MATERIALS IN REPAIRING AND
REINFORCING OFFSHORE RISER PIPES. (2006).
5. Composite Wrap for Non-Leaking Pipeline Defects . (n.d.). Lessons Learned from
Natural Gas STAR Partners .
6. Composite Wrap for Pipeline Reinforcement. (n.d.). Retrieved from
https://www.sealxpert.com/composite-wrap
7. Highway Bridge Maintenance Planning and Scheduling, 2016
8. J. Bai, in Advanced Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Structural
Applications, 2013
9. Kara, M., Uyaner, M., & Avci, A. (2015). Repairing impact damaged fiber reinforced
composite pipes by external wrapping with composite patches. Composite
Structures, 123, 1–8. doi: 10.1016/j.compstruct.2014.12.017
10. Mustafa Abu Ghalia, Amira Abdelrasoul, in Mechanical and Physical Testing of
Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites, 2019
11. Wijaya, T. (2012). Pengaruh Penggunaan GFRP pada Perbaikan Balok Pipa Baja
Berlubang, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan, Skripsi .