GRP, FRP, RTRP, RPMP, GRE, GRVE dan ……….?

 

Dalam beberapa tahun terlibat di banyak proyek, kami sering mendapatkan pertanyaan berulang sebagai berikut:

  • Apakah GRP dan FRP sama?
  • Apa yang dimaksud RTRP, RPMP, GRE, GRVE, GRUP dan ……?

Banyak istilah/penamaan yang digunakan untuk pipa fiberglass sehingga sering membingungkan bagi mayoritas orang awam. Karena itu kami ingin mencoba menjelaskan secara singkat tentang istilah-istilah tersebut sebagai berikut:

  • GRP singkatan dari “Glass-Reinforced Thermosetting Plastics”, sedangkan FRP adalah “Fiberglass Reinforced Platics”. Secara prinsip GRP dan FRP adalah sama, yang mana merupakan salah satu jenis komposit yang materials utamanya terdiri dari resin thermosetting (matrix) dan fiber glass /serat glass sebagai penguatnya.
  • Istilah GRP secara umum digunakan pada standar-standar Eropa seperti ISO, EN, BS, DIN, SFS dan lain-lainnya. Sedangkan FRP sering kita temukan pada standar Amerika seperti ASME dan API, dan untuk standar Amerika yang lain seperti ASTM dan AWWA lebih sering menggunakan istilah “Fiberglass (Glass-Fiber-Reinforced Thermosetting Resin)”.

Note: Thermosetting plastics adalah jenis plastic yang tidak dapat dibentuk ulang dengan proses thermal / pemanasan.

  • Sesuai standar Amerika, pipa fiberglass akan dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan jenis materials penguat yang digunakan yaitu:
    • RTRP (Reinforced Thermosetting Resin Pipes). Pipa ini hanya menggunakan materials penguat berupa serat glass. Dan resin yang digunakan bisa bermacam-macam jenis seperti unsaturated polyester, vinyl ester, epoxy, furan dan phenolic.
    • RPMP (Reinforced Polymer Mortar Pipe). Pipa ini selain menggunakan materials serat glass juga menggunakan material aggregate seperti silica sand sebagai penguatnya. Sedangkan jenis resin yang digunakan umumnya unsaturated polyester dan hanya sedikit pipa jenis ini yang menggunakan resin grade yang lebih tinggi.

Note: Materiarial aggregate adalah material yang berbentuk granular seperti pasir.

  • Standar Eropa memberikan penamaan/istilah pipa lebih pada jenis resin yang digunakan, sebagai berikut:
    • GRUP Pipes (Glass Reinforced Unsaturated Polyester Pipes). Pipa difabrikasi dengan menggunakan resin jenis unsaturated polyester. Sedangkan materials penguat yang digunakan bisa hanya serat glass saja atau gabungan antara serat glass dan materials aggregate.
    • GRVE Pipes (Glass Reinforced Vinyl ester Pipes). Pipa difabrikasi dengan menggunakan resin grade vinyl ester.
    • GRE Pipes (Glass Reinforced Epoxy Pipes). Pipa difabrikasi dengan menggunakan resin grade epoxy.

Apa Keunggulan Pipa GRP?

Mungkin anda telah mengetahui beberapa keunggulan pipa GRP, tapi biarlah kami mencoba menjelaskan sedikit lebih detail berikut alasan pendukung teknisnya.

  • High corrosion resistance.Ini adalah alasan utama mengapa dikembangkannya pipa GRP, dimana dengan menggabungkan material resin thermosetting dengan serat glass diperoleh produk yang tahan korosi dengan mechanical properties / kekuatan mekanik yang tinggi.

Ketahanan korosi pipa GRP jauh melebihi pipa metal, bahkan untuk level SUS 316L pun (Note: dengan resin vinyl ester) masih belum bisa mengalahkannya. Memang untuk beberapa jenis kimia tertentu pipa GRP juga tidak tahan korosi, tetapi masih bisa dicarikan solusinya dengan menggabungkan material thermoplastics (misal: U-PVC, C-PVC, PP, PVDF, PTFE) sebagai liner yang diperkuat dengan material GRP.

Note:

    • Liner adalah lapisan bagian dalam pipa yang bersentuhan langsung dengan fluida yang melewatinya.
    • Thermoplastics adalah jenis plastik yang bisa dibentuk ulang dengan menggunakan proses thermal/panas.
  • Strength to weight ratio. Pipa GRP mempunyai keunggulan untuk rasio kekuatan terhadap unit berat produk jika dibandingkan dengan pipa metals (carbon steel, stainless steel). Untuk pembuktian kami akan memberikan contoh sebagai berikut:
    • Pipa steel ASTM A106 grade A mempunyai kekuatan tarik (Su) 48000 psi (331 MPa), dan ASTM A106 grade C, Su= 70000 psi (482 MPa). Berat jenis (SG) carbon steel pipe sekitar 7,85 gr/cm3.  Jika Su / SG, maka untuk ASTM A106 grade A = 331/7,85 = 42,16 dan untuk ASTM A106 grade C = 482/7,85 = 61,40.
    • Pipa GRP secara umum akan mempunyai kekuatan Tarik arah radial/hoop (Suh) berkisar 120 ~ 250 MPa (Note: tergantung dari jenis resin, manufaktur pipa dan metoda fabrikasinya). Dan SG pipa GRP berkisar 2,0 gr/cm3. Sehingga Suh/Sg = 120 / 2 = 60 dan 250/2 = 125.
    • Dari perhitungan di atas membuktikan bahwa untuk mendapatkan kekuatan yang sebanding dengan pipa steel, pipa GRP tidak memerlukan berat material sebesar pipa steel.
  • Light weight. Pipa GRP sangat ringan jika dibandingkan dengan pipa steel dan pipa concrete/beton. Hal demikian akan sangat menguntungkan karena dapat menekan kebutuhan biaya instalasi dan konstruksi.
  • Smooth inner surface. Seperti pada umumnya pipa plastic, Pipa GRP juga mempunyai permukaan bagian dalam yang halus. Standar desain Hazen-williams roughness coefficient (C) pipa GRP adalah 150, sedangkan untuk pipa steel C = 110. Sifat ini sangat menguntungkan bagi piping engineer, karena berdasarkan pressure loss calculation, dengan kehalusan permukaan yang lebih baik terutama pipa ukuran besar, untuk mengalirkan fluida dengan debit yang sama dapat digunakan ukuran diameter pipa yang lebih kecil.  Atau jika menggunakan ukuran diameter pipa yang sama, kita bisa mengurangi desain kapasitas pompa yang digunakan, sehingga selain budget investasi bisa lebih murah juga dapat menghemat konsumsi energi listrik dalam operasionalnya.
  • Good surge Pressure absorption. Pipa GRP mempunyai sifat penyerapan beban tekan yang baik. Dan FRP piping engineer akan mendesain pipa GRP mempunyai kemampuan menyerap surge pressure hingga 40% dari design pressurenya. Bagi piping engineer surge pressure / water hammer merupakan hal yang sangat penting dan wajib dipertimbangkan terkait kekuatan, keamanan dan keselamatan saat pipa beroperasi.  

Note:

    • Surge pressure / water hammer adalah lonjakan tekanan secara tiba-tiba akibat adanya perubahan kecepatan alir fluida.
  • Flexible in design. Pipa GRP sangat fleksible dalam desain disesuaikan dengan kondisi dan kebutuhan aplikasinya, dan sebagai penjelasan sebagai berikut:
    • Pipa GRP dapat didesain untuk aplikasi above ground (di atas tanah) atau underground (ditimbun tanah).
    • Penggunaan jenis materials dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang utamanya terkait ketahanan korosi, ketahanan mekanik dan ketahanan terhadap temperatur.
    • Banyak sistem joint pipa yang dapat diaplikasikan, disesuaikan dengan kondisi yang paling sesuai.
    • Ukuran pipa dapat dibuat dari ukuran DN 25 (1 in.) hingga DN 4000 (156 in.), Dan standar panjang pipa 3 m, 4 m, 6 m, 9 m, 12 m atau sesuai permintaan.
    • Pressure class dapat dibuat sesuai kebutuhan. Mengikuti standar AWWA C950 pressure class yang ada adalah 50 psi (345 kPa), 100 psi (689 kPa), 150 psi (1,034 kPa), 200 psi (1,379 kPa), 250 psi (1,724 kPa), 300 psi (2,069 kPa), 350 psi (2,414 kPa), 400 psi (2,75 kPa), 450 psi (3,103 kPa).
    • Stiffness class untuk aplikasi underground juga dapat didesain sesuai kebutuhan.
    • Berdasarkan pipe stiffness (PS) = 9 psi (62 kPa), 18 psi (124 kPa) dan 72 psi (496 kPa).
    • Berdasarkan Specific Tangential Stiffness (STIS / SN) = 1250 N/m2, 2500 N/m2, 5000 N/m2dan 10000 N/m2.
  • Electrical properties. Pipa GRP standar adalah non-conductive (tidak menghantarkan listrik). Tetapi jika diperlukan sistem perpipaan konduktif dimana perlu membuang muatan listrik statis ketika mengalirkan fluida tertentu seperti bahan bakar minyak, dapat ditambahkan beberapa jalur serat carbon sebagai penghantar listrik pada sistem serat penguat-nya.
  • Low maintenance cost. Pipa GRP tidak berkarat / korosi sehingga tidak memerlukan proteksi terhadap ketahahan korosi. Tidak seperti pipa metal atau beton yang masih memerlukan proteksi terhadap korosi seperti rubber lining, epoxy coating hingga cathodic protection, dimana untuk setiap periode diperlukan perbaikan atau penggantian.
  • Long life application.  Jika didesain dengan benar sesuai kebutuhan aplikasinya, pipa GRP akan mampu mempunyai umur pakai yang sangat panjang yaitu hingga lebih dari 30 tahun. Sedangkan pipa steel umumnya tidak akan bertahan hingga 20 tahun.
  • Very competitive life cost.  Jika didasarkan pada budget investasi awal penggunaan pipa GRP akan lebih mahal jika dibandingkan dengan pipa metal berikut segala jenis proteksinya. Tetapi jika dihitung secara total dari budget investasi awal, biaya installasi, biaya maintenance/perawatan, biaya operasi hingga berakhirnya umur pakai pipa, maka total biaya yang dikeluarkan menjadi jauh lebih kecil. Kami pernah melakukan analis perhitungan “Life Cost Analysis (LCA)” dengan membandingkan antara pipa GRP dan pipa steel + epoxy coating, yang digunakan untuk sistem pipa air pendingin (cooling water system pipe) pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Dan total biaya yang harus dikeluarkan selama 30 tahun dengan menggunakan pipa GRP hampir setengahnya jika dibandingkan dengan menggunakan pipa steel + epoxy coating.

Bagaimana Tentang Konstruksi Pipa GRP?

Berdasarkan fungsinya, secara umum konstruksi pipa GRP dapat diilustrasikan sebagai berikut:

  • Liner.  Secara umum sering disebut sebagai lapisan corrosion barrier yang berfungsi menghadapi serangan kimia dari fluida yang melewatinya. Liner terbuat dari thermosetting resin yang diperkuat dengan C-glass / Synthetic glass surfacing veils, yang ketebalan minimalnya 0,13 mm, dan FRP engineer akan menentukan level ketebalan liner berdasarkan tingkat korosifitas dan jenis fluidanya. Bahkan secara umum FRP engineer juga akan menambahkan beberapa layer chopped strand mat, stitch mat atau chopped roving sebagai lapisan backing layers untuk meningkatkan performa ketahanan kimia dari pipa GRP.
  • Reinforced wall. Ini adalah lapisan tengah pipa yang juga sering disebut sebagai mechanical barrier / structural layer karena berfungsi untuk ketahanan mekanik & fisik dari pipa GRP, seperti pressure class, hoop stiffness, axial bending, temperature dan lain-lainya. Sehingga dalam menentukan ketebalan, FRP engineer akan melakukan perhitungan-perhitungan desain sesuai spesifikasi yang ditetapkan. Jenis material penguat dan komposisi pembentuk lapisan ini akan berdasarkan pada metoda fabrikasi yang diterapkan pada proses pembuatannya. Karena itu untuk jenis RPMP, reinforced wall akan dibagi menjadi tiga items yaitu internal structural layer, core layer dan external structural layer, sedangkan untuk RTRP hanya satu item layer.
  • Outer layer. Lapisan terluar ini juga sering disebut sebagai weather barrier karena selain berfungsi sebagai tampilan luar secara visual juga untuk ketahanan terhadap lingkungan sekitarnya. Lapisan ini sering ditambahan beberapa materials additive/tambahan seperti UV absorber, moisture inhibitor, pigment (jika dengan warna) dan lain-lain. Bahkan untuk lingkungannya sangat korosif, terkadang perlu ditambahkan reinforcement C-glass veil seperti yang digunakan pada lapisan liner.

Agar tidak membuat kejenuhan serta menyita waktu para pembaca, maka artikel ini akan kami akhiri hingga tahap ini. Selanjutnya jika para pembaca masih punya ketertarikan untuk lebih mengenal tentang pipa GRP, maka silahkan membaca artikel-artikel berikutnya yang menyangkut jenis-jenis material yang digunakan, metoda-metoda fabrikasi yang umum dilakukan, hingga model-model sistem joint yang dapat diterapkan pada pipa GRP.

Semoga tulisan ini bermanfaat dan bisa menambah pemahaman anda tentang pipa GRP.  Terimakasih.