เพลิงไหม้จากน้ำมันเตารั่วระหว่างเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Wednesday 17 December 2568

"การรั่วของน้ำมันเบนซิน (gasoline) กับน้ำมันเตา (fuel oil) อันไหนอันตรายกว่ากัน"

คำถามข้างบนผมถามเป็นประจำกับนิสิตที่เรียนวิชาเกี่ยวกับความปลอดภัย และคำตอบที่ได้ก็แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับว่าผู้ตอบนั้นมีประสบการณ์อย่างไร

เวลาที่มีการพูดถึงอันตรายจากเพลิงไหม้ที่เกิดจากการรั่วไหลของเชื้อเพลิง คนส่วนใหญ่ (หรือเกือบทั้งหมด) มักจะดูค่าอุณหภูมิจุดวาบไฟ (flash point) ซึ่งเป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เชื้อเพลิงนั้นสามารถระเหยกลายเป็นไอในปริมาณที่มากพอที่เมื่อผสมกับอากาศแล้วจะสามารถลุกติดไฟได้ โดยมักจะมองว่าสารยิ่งมีอุณหภูมิจุดวาบไฟที่ต่ำ ก็ยิ่งมีอันตรายจากเพลิงไหม้สูงเมื่อเกิดการรั่วไหล

แต่ในทางปฏิบัติเช่นในโรงงานอุตสาหกรรมที่เชื้อเพลิงเหล่านั้นมีอุณหภูมิสูง หรือมีพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงอยู่ในบริเวณใกล้ ๆ (เช่นท่อไอน้ำ) เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟที่สูง กลับเกิดการลุกไหม้ได้ง่ายเพียงแค่มันรั่วไหลออกมาสัมผัสกับอากาศหรือพื้นผิวที่ร้อนเหล่านั้น ทั้งนี้เป็นเพราะมันมีค่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองหรือ auto-ignition temperature ที่ต่ำ ดังนั้นแม้ว่าเชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นจะเป็นของเหลวและมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดวาบไฟของมัน แต่เมื่อพบกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองมันก็จะลุกติดไฟได้ และถ้ามันมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง มันก็จะลุกติดไฟทันทีเมื่อสัมผัสกับอากาศภายนอก

รูปที่ ๑ ระบบเก็บตัวอย่างที่เกิดเหตุ

น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงที่มีค่าอุณหภูมิจุดวาบไฟที่ต่ำกว่าน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา ในขณะที่น้ำมันดีเซลและน้ำมันเตามีค่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำกว่าเบนซินมาก โดยเฉพาะน้ำมันเตาที่ต้องให้ความร้อนให้มีอุณหภูมิสูงพอเพื่อให้มันมีสถานะเป็นของเหลวจะได้ส่งไปตามระบบท่อด้วยการใช้ปั๊มได้ ดังนั้นเวลาที่มันรั่วไหลออกมาก็มักจะเกิดไฟลุกไหม้ทันที ซึ่งแตกต่างจากพวกที่มีอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองสูง (เช่นน้ำมันเบนซินและแก๊สหุงต้ม)

และเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นเหตุการณ์ที่เกิดจากน้ำมันเตา

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire of a fuel oil fraction during sampling at a vacuum distillation unit" (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200091.html) เป็นเหตุการณ์เกิดที่เมือง Mie ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๙ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๙๖ (พ.ศ. ๒๕๓๙) โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บตัวอย่างน้ำมันเตาจากหอกลั่นสุญญากาศ

หมายเหตุ : การกลั่นน้ำมันดิบจะใช้หอกลั่น ๒ หอ โดยหอกลั่นหอแรกจะเป็นการกลั่นที่ความดันบรรยากาศ การกลั่นครั้งแรกนี้จะแยกเอาน้ำมันเบาต่าง ๆ ออกไปก่อน (คร่าว ๆ คือพวกที่มีจุดเดือดระดับดีเซลและต่ำกว่า) จากนั้นจึงเอาน้ำมันหนักส่วนที่เหลือที่เป็นพวกโมเลกุลขนาดใหญ่ไปกลั่นแยกในหอกลั่นที่สองที่เป็นการกลั่นภายใต้สุญญากาศ (ในความเป็นจริงคือความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศปรกติ) ก็เพื่อให้น้ำมันโมเลกุลใหญ่เหล่านี้ระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูง การกลั่นครั้งที่สองนี้จะแยกเอาน้ำมันหนักออกเป็นส่วนต่าง ๆ เช่น น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเตาเกรดต่าง ๆ และยางมะตอย

ระบบเก็บตัวอย่าง (รูปที่ ๑) ประกอบด้วยท่อขนาด 3/4 นิ้วที่แยกออกมาจากท่อหลักขนาด 6 นิ้ว น้ำมันเตาในท่อนั้นมีอุณหภูมิ 300ºC (อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง) และจะกลายเป็นของแข็งเมื่อเย็นตัวลง ดังนั้นจึงต้องให้ความร้อนแก่ท่อเก็บตัวอย่าง (sample line) ด้วยการพันท่อไอน้ำไปรอบ ๆ (ท่อ steam tracer) มีวาล์วขนาด 3/4 นิ้ว 1 ตัว (1) ปิดกั้นท่อเก็บตัวอย่างจากท่อหลัก และมีวาล์ว 3/4 นิ้วอีก 1 ตัว (2) ปิดกั้นระหว่างท่อเก็บตัวอย่างกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (4 - Sample cooler) น้ำมันจะไหลในท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนลงสู่จุดรองรับตัวอย่างด้านล่างที่มีวาล์ว 3/4 นิ้วอยู่อีก 1 ตัว (5) โดยด้านนอกของท่อน้ำมันจะสามารถให้ไอน้ำ (3.5 kg/cm² steam อุณหภูมิประมาณ 148ºC) หรือน้ำ (industrial water) ไหลเข้ามาเพื่อให้ความร้อนหรือหล่อเย็น (เพื่อให้น้ำมันเตาในท่อไหลได้โดยมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง) นอกจากนี้ระหว่างวาล์ว (1) และ (2) ยังมีท่อไอน้ำต่อเข้าไป (5) เพื่อใช้สำหรับไล่น้ำมันที่ค้างอยู่ในท่อเก็บตัวอย่าง เพื่อไม่ให้น้ำมันที่ค้างอยู่นั้นแข็งตัวซึ่งจะทำให้ท่อเก็บตัวอย่างอุดตัน

ในวันที่เกิดเหตุนั้นโอเปอร์เรเตอร์เข้าไปเก็บตัวอย่างน้ำมันเตา แต่เมื่อเปิดวาล์วพบว่ามีน้ำมันไหลออกมาเพียงเล็กน้อย จึงได้ทำการเปิดวาล์วให้มากขึ้น (บทความใช้คำว่าอย่างไม่ระมัดระวัง) ทันใดนั้นน้ำมันก็พุ่งออกมาทันทีจนล้นอ่างรองรับน้ำมันและลุกติดไฟทันทีเนื่องจากอุณหภูมิน้ำมันสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง ประมาณว่าน้ำมันได้รั่วไหลออกมาประมาณ 200 ลิตรก่อนที่จะดับเพลิงได้

สาเหตุที่ทำให้ท่ออุดตันเป็นเพราะในการเก็บตัวอย่างก่อนหน้านั้นไม่ได้ทำการไล่ (purging) น้ำมันที่ค้างอยู่ในท่อออกให้หมด เมื่อเย็นตัวลงน้ำมันที่ค้างอยู่ก็เลยอุดตันท่อ เมื่อเปิดให้น้ำมันใหม่เข้ามา ความร้อนจากน้ำมันใหม่ก็ทำให้น้ำมันที่แข็งตัวอยู่ในท่อละลาย ประกอบด้วยวาล์วเก็บตัวอย่างที่เปิดกว้างอยู่เลยทำให้น้ำมันพุ่งออกมาแรง นอกจากนี้ในการเก็บตัวอย่างยังไม่ได้ใช้ Sample cooler ในการลดอุณหภูมิน้ำมันให้ต่ำกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองก่อน จึงทำให้น้ำมันที่รั่วออกมานั้นลุกติดไฟทันที

อันที่จริงมีเหตุการณ์หลายกรณีที่ให้คำแนะนำว่า วาล์วเก็บตัวอย่างควรเป็นชนิดที่ต้องใช้แรงในการเปิดวาล์วต้านแรงสปริง (ที่เรียกว่า spring loaded หรือ deadman spring return) ที่เมื่อปล่อยมือแรงสปริงจะทำให้วาล์วปิด การรั่วไหลก็จะหยุด

เรื่องเล่าในวันนี้ก็จบเพียงเท่านี้

เพลิงไหม้จากน้ำมันเตาหยดลงบนหม้อน้ำ MO Memoir : Friday 17 February 2566

ลองตอบคำถาม ๒ ข้อนี้เล่น ๆ กันก่อนไหมครับ

ข้อที่ ๑ ระหว่างน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล ที่รั่วออกมาจากถังน้ำมันที่เก็บน้ำมันที่อุณหภูมิห้อง ไหลลงสู่พื้นคอนกรีต อันไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้มากกว่ากัน

ข้อที่ ๒ ระหว่างน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล ที่รั่วออกมาจากถังน้ำมันที่เก็บน้ำมันที่อุณหภูมิห้อง ไหลลงไปบนท่อไอน้ำที่มีอุณหภูมิ 250ºC อันไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้มากกว่ากัน

ในการพิจารณาว่าสารเคมีหรือเชื้อเพลิงตัวไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้ได้ง่ายเมื่อมีการรั่วไหลออกสู่อากาศ มีพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องที่สำคัญอยู่ด้วยกัน 2 พารามิเตอร์คือ อุณหภูมิจุดวาบไฟ (Flash point) และอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง (Autoignition temperature)

อุณหภูมิจุดวาบไฟนั้นคืออุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้ของเหลวระเหยกลายเป็นไอจนมีความเข้มข้นมากพอที่จะลุกติดไฟได้ถ้ามีแหล่งพลังงาน (เช่น เปลวไฟ, ประกายไฟ) มากระตุ้น ส่วนอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองนั้นเป็นอุณหภูมิที่ตัวเชื้อเพลิงเองเมื่อสัมผัสกับอากาศก็จะเกิดการลุกติดไฟได้เองทันที โดยไม่มีต้องเปลวไฟหรือประกายไฟมาช่วยจุดระเบิด

อันที่จริงยังมีอุณหภูมิจุดติดไฟ (Fire point) อีกตัวหนึ่ง ค่านี้จะอยู่ใกล้กับหรือสูงกว่าจุดวาบไฟอยู่ไม่มาก คือกลไกการลุกไหม้นั้นความร้อนจากเปลวไฟที่เกิดขึ้นส่วนหนึ่งจะส่งลงมายังเชื้อเพลิงที่ยังเป็นของเหลวอยู่ เพื่อให้เชื้อเพลิงนั้นระเหยขึ้นไปทดแทนส่วนที่ถูกเผาไหม้ไป ถ้าอัตราการระเหยต่ำกว่าอัตราการเผาไหม้ เปลวไฟก็จะดับ ในกรณีของจุดวาบไฟนั้น ความร้อนจากเปลวไฟที่เกิดขึ้นไม่สามารถเพิ่มอัตราการระเหยของเชื้อเพลิงให้ทันกับการเผาไหม้ ก็จะเกิดเปลวไฟลุกไหม้ขึ้นแล้วก็ดับไป แต่ถ้าเป็นกรณีของจุดติดไฟนั้น อัตราการระเหยของเชื้อเพลิงที่ได้รับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม รวมกับที่ได้จากเปลวไฟที่ลุกไหม้อยู่นั้น จะสามารถชดเชยอัตราการเผาไหม้ได้ทันเวลา ไฟก็จะลุกติดอย่างต่อเนื่อง

ในกรณีของแก๊สจะมีเรื่องของความหนาแน่นเข้ามาร่วมวงอีก แก๊สที่ติดไฟได้ง่ายแต่เบากว่าอากาศมากเช่นไฮโดรเจน เมื่อรั่วไหลออกมาจะมีแนวโน้มที่จะฟุ้งกระจายออกไปโดยไม่สะสมจนมีความเข้มข้นสูงพอที่จะลุกติดไฟได้ ก็ถือได้ว่ามีความปลอดภัยที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับพวกไฮโดรคาร์บอน

เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟต่ำแต่อุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองสูงนั้น ถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงเองสูงกว่าจุดวาบไฟแต่ต่ำกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เมื่อรั่วไหลออกมาจะยังไม่ลุกติดไฟจนกว่าจะพบกับเปลวไฟ ประกายไฟ หรือพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองของมัน

ส่วนเชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟสูงแต่อุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำ ถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงนั้นต่ำกว่าจุดวาบไฟ เชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมาจะไม่สามารถผลิตไอที่มีความเข้มข้นสูงพอที่จะเกิดการลุกไหม้ได้ แต่ถ้าเชื้อเพลิงนั้นเมื่อรั่วไหลออกมาได้ไปพบกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เชื้อเพลิงนั้นก็จะเกิดการลุกไหม้ได้ทันที และถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมานั้นนั้นสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เชื้อเพลิงรั่วไหลออกมาก็จะลุกติดไฟได้ทันที

การจุดระเบิดของน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์ดีเซลเกิดจากการที่น้ำมันดีเซลมีอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำ ดังนั้นเมื่อฉีดน้ำมันดีเซลเข้าไปในอากาศร้อนที่เกิดจากการอัดของกระบอกสูบ น้ำมันดีเซลก็จะลุกติดไฟทันที

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire of gas oil leaked from a drain plug of a 3/8 inch Y type strainer for ignition of a boiler at a power generator" ที่เป็นกรณีเพลิงลุกไหม้จากน้ำมันเตาที่รั่วและหยดลงไปบนหม้อน้ำ (ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000156.html) โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๖ กรกฎาคม ปีค.ศ. ๑๙๙๕ (พ.ศ. ๒๕๓๘)

รูปที่ ๑ รูปบนสุดแสดงตำแหน่งติดตั้ง burner โดยรูปซ้ายเป็นภาพเมื่อมองจากด้านบนและรูปขวาเป็นภาพที่มองจากทางด้านหน้า (ตรงบริเวณชั้น ๓ และ ๔) รูปกลางแสดงตำแหน่งติดตั้ง strainer (ตัวกรอง) ที่เกิดการรั่วไหล โดยอยู่บนชั้นที่ ๔ ส่วนรูปล่างสุดแสดงโครงสร้างของ strainer และปะเก็นที่เกิดการฉีกขาด

เหตุการณ์เกิดขึ้นที่หม้อน้ำหมายเลข 4 ที่เริ่มเดินเครื่องเมื่อเวลา ๖.๐๐ น โดยเวลาประมาณ ๑๑.๑๒ น พนักงานรายหนึ่งสังเกตพบน้ำมันรั่วลงมาจากชั้นบนบนชั้นที่ ๓ ตามด้วยการพบว่ามีเพลิงลุกไหม้อยู่บนผนังหม้อน้ำที่ระดับชั้นที่ ๓ จึงได้ทำการดับเพลิงและหยุดเดินเครื่องฉุกเฉินหม้อน้ำหมายเลข 4

อุณหภูมิของผนังหม้อน้ำอยู่ที่ 320ºC ในขณะที่อุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้เองของน้ำมันเตาที่รั่วนั้นอยู่ที่ประมาณ 240ºC จึงทำให้น้ำมันเตาที่รั่วออกมา (ที่แม้ว่าจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดลุกติดไฟได้เอง) เมื่อหยดไปสัมผัสกับผนังหม้อน้ำ จึงลุกไหม้ได้เองทันที (แต่ถ้าน้ำมันเตาที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้เอง มันจะลุกไหม้ตรงจุดที่มันรั่วออกมาสัมผัสกับอากาศ)

จากการตรวจสอบพบว่ามีน้ำมันเตา (Gas oil) รั่วออกมาจาก drain plug ของ Y-type strainer (ตัวกรองรูปตัว Y ดังแสดงในรูปที่ ๑) และเมื่อตรวจสอบต่อไปก็พบว่าปะเก็น (packing) ตรงตำแหน่งดังกล่าวที่เป็นชนิด asbestos ฉีกขาด (น้ำมันเตา ภาษาอังกฤษมีการเรียกว่า Gas oil หรือ Fuel oil เป็นน้ำมันส่วนที่มีจุดเดือดสูงกว่าน้ำมันดีเซล ในบ้านเราแบ่งน้ำมันเตาออกเป็น ๕ ประเภทตามค่าความหนืด)

รูปที่ ๒ คำบรรยายเหตุการณ์ที่เกิด

Y-type strainer จะมีช่องสำหรับสอดไส้กรองและมีฝาปิดช่องสำหรับสอดไส้กรอง ตัวฝาปิดช่องใส่ไส้กรองนั้นอาจถูกยึดเข้ากับตัว strainer ด้วยข้อต่อเกลียวหรือเป็นแบบหน้าแปลน และในกรณีของ strainer ตัวใหญ่ ตัวฝาปิดช่องใส่ไส้กรองก็อาจมี drain hole ที่มี plug อุดอยู่ เพื่อไว้สำหรับระบายของเหลวที่ค้างอยู่ภายในออกมาก่อนที่จะถอดตัวฝาปิด ตัวที่เกิดเหตุที่รูปร่างดังแสดงในรูปที่ ๑ นั้นตัวฝาปิดเป็นแบบขันเกลียว การป้องกันการรั่วใช้ปะเก็นรูปร่างวงแหวนที่จะถูกขันอัดระหว่างตัวฝาปิดกับลำตัวของ strainer ถ้านึกภาพไม่ออกก็ให้ลองนึกภาพเวลาเราขันนอตและมีการใช้แหวนรองหัวนอต โดยขนาดของหัวนอตเท่ากับขนาดของแหวน ตัวแหวนรองจะถูกอัดอยู่ระหว่างหัวนอตและพื้นผิวที่เราขันนอตอัดลงไป

วัสดุที่นำมาใช้ทำปะเก็นนั้นต้องอ่อนกว่าพื้นผิวที่มันถูกอัด เพื่อที่มันจะได้ยุบตัวเข้าไปอุดกั้นความไม่เรียบของพื้นผิวที่บีบอัดมัน นอกจากนี้ยังต้องทนต่ออุณหภูมิของระบบและสารเคมีที่ไหลอยู่ในระบบด้วย แอสเบสตอส (asbestos) หรือแร่ใยหินเป็นวัสดุตัวหนึ่งที่ในอดีตมีการนำมาใช้ทำปะเก็นและฉนวนความร้อนกันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมันทนอุณหภูมิได้สูงและเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา แต่ปัจจุบันจะเลี่ยงไม่ใช้กันแล้วเนื่องจากอันตรายถ้าหายใจเอาใยหินนี้เข้าไป เพราะจะเข้าไปสะสมในปอดทำให้เกิดปัญหากับการทำงานของปอด

ปะเก็นจะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อมันถูกกดด้วยความดันที่เหมาะสมและสม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นที่หน้าตัด (อัดไม่แน่นก็รั่ว อัดแน่นเกินไปก็รั่วได้เช่นกัน) ปะเก็นที่ได้จากการขึ้นรูปจากวัสดุที่มีความอ่อนเช่นแอสเบสตอสและพอลิเมอร์ต่าง ๆ ให้เป็นรูปวงแหวนนั้นมีข้อเสียคือมันมีโอกาสฉีกขาดในแนวรัศมี ที่ทำให้เกิดช่องทางการรั่วไหลจากด้านในออกมาสู่ด้านนอกที่ขยายตัวกว้างขึ้นได้ ทำให้เกิดการรั่วไหลเพิ่มมากขึ้น

ในเหตุการณ์นี้พบว่าตัวฝาปิดช่องสอดไส้กรองนั้นถูกขันไว้ไม่แน่นพอ ทำให้แรงดันภายในท่อค่อย ๆ ดันให้น้ำมันรั่วซึมออกมาจนปะเก็นขาด หลังจากที่ทำการดับเพลิงได้แล้วจึงได้ทำการซ่อมแซมด้วยการเปลี่ยนไปโช้ปะเก็นโลหะทองแดงแทน

เราสามารถใช้โลหะที่มีความอ่อนกว่าพื้นผิวที่ต้องการปิดกั้นการรั่วซึมมาทำเป็นปะเก็นได้ ทองแดงเป็นโลหะตัวหนึ่งที่อ่อนกว่าเหล็กและทนอุณหภูมิสูงในระดับหนึ่งได้ดี จึงมีการนำมาใช้เป็นปะเก็นในงานที่ไม่ต้องการให้เกิดปัญหาปะเก็นฉีกขาดในแนวรัศมีเช่นในกรณีนี้ (แต่อย่านำไปใช้กับระบบท่อที่มีอะเซทิลีนนะ เพราะม้นจะทำปฏิกิริยากันกลายเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรและระเบิดได้) ในกรณีของระบบที่มีความดันไม่มาก ตัวปะเก็นเองก็มีรูปร่างเป็นวงแหวนแบน แต่ถ้าเป็นกรณีของหน้าแปลนแบบ Ring Type Joint ที่ร่องสำหรับวางปะเก็น ตัวปะเก็นก็จะมีรูปร่างเป็นวงแหวนที่หนาที่มีรูปร่างพื้นที่หน้าตัดตามรูปร่างของร่องดังเช่นตัวอย่างที่นำมาแสดงในรูปที่ ๓ ข้างล่าง

รูปที่ ๓ ตัวอย่างรูปร่างพื้นที่หน้าตัดของปะเก็นโลหะ
(รูปจาก https://blog.enerpac.com/rtj-flange-ring-type-joint-definition-applications-and-repair/)

หวังว่าตอนนี้คงจะสามารถตอบคำถาม ๒ ข้อตอนต้นเรื่องได้แล้วนะ

เมื่อแบคทีเรียตกเป็นผู้ต้องสงสัยว่าเป็นตัวการทำให้ถังเก็บน้ำมันเตาระเบิด MO Memoir : Sundayday 20 September 2563

ช่วงที่ผ่านมานี้ (และอีกต่อไป) ที่เห็นไม่ได้เขียนลงหน้า blog บ่อยครั้งเหตุผลหนึ่งก็เป็นเพราะหมดเรื่องที่จะเขียน (เพราะเรื่องที่คิดว่าควรรีบเขียนเพื่อเผยแพร่ให้รู้ก็ได้รีบเขียนไปเกือบหมดแล้ว) และเหตุผลที่สองคือต้องมานั่งเตรียมเอกสารสำหรับการสอนออนไลน์ ซึ่งคาดว่าต่อไปคงจะได้ทำออกมาในรูปแบบหนังสือเรียนที่สามารถอ่านได้ทางออนไลน์

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เคยนำรูปมาใช้ประกอบการสอนวิชาเกี่ยวกับความปลอดภัยและการทำงานให้กับนิสิตปริญญาโทเมื่อ ๒ ปีที่แล้ว มาวันนี้ก็เลยคิดว่าจะเอาเรื่องนี้มาเล่าสู่กันฟังเพราะเห็นมีบางประเด็นที่น่าสนใจที่แสดงให้เห็นการมองความเป็นไปได้อย่างรอบด้าน รายละเอียดต่าง ๆ ของเหตุการณ์นำมาจากรายงานของ H.E. Watts ที่เป็น Chief Inspector of Explosives จัดทำให้กับ Home Office ของประเทศอังกฤษ เป็นรายงานการสอบสวนเหตุการณ์ระเบิด (ตามด้วยไฟไหม้) ที่คลังเก็บน้ำมันที่ท่าเรือแห่งหนึ่งในรายงานที่มีชื่อว่า "Report on explosion and fire at Regent Oil Co. Ltd. premises Royal Edward dock, Avonmouth, Bristol on 7th September 1951" ส่วนรูปถ่ายนั้นนำมาจากหน้าเว็บของ The Institution of fire engineers. The international organisation for fire professionals" (https://www.ife.org.uk/Firefighter-Safety-Incidents/1951-regent-oil/38547) ตรงนี้ต้องขอหมายเหตุไว้นิดนึงตรงที่ การระเบิดนั้นเกิดขึ้นในช่วงบ่ายของวันที่ ๖ กันยายน ๑๙๕๑ (ทั้งในรายงานการสอบสวนและจากหน้าเว็บต่างก็ระบุวันเดียวกัน) แต่ชื่อรายงานนั้นระบุวันที่ ๗ กันยายน ๑๙๕๑ เอาไว้ (ซึ่งเป็นวันที่ผู้สอบสวนได้รับการแต่งตั้งให้ทำหน้าที่สอบสวน)

รูปที่ ๑ ภาพร่างเหตุการณ์ก่อนการระเบิด

เหตุการณ์เกิดในขณะที่กำลังทำการถ่ายน้ำมันเตาจากเรือบรรทุกเข้าสู่ถังเก็บ ท่อลำเลียงน้ำมันจากเรือเป็นท่อขนาด 10" แต่มีการลดขนาดลงเหลือ 6" ก่อนไหลเข้าถัง และไหลเข้าถังเก็บทางด้านบน โดยในขณะนั้นมีโอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งใช้ steel dip tape ที่มีตุ้มน้ำหนักทองเหลืองถ่วงปลายเพื่อทำการวัดระดับน้ำมันในถัง และอีกคนหนึ่งสังเกตการณ์อยู่ใกล้ ๆ ผลของการระเบิดทำให้โอเปอร์เรเตอร์ทั้งสองคนเสียชีวิต

น้ำมันเตาที่เรือลำเลียงมานั้นมีจุดวาบไฟ (flash point) อยู่ที่ 174ºF หรือประมาณ 79ºC ซึ่งจัดว่าสูงกว่าอุณหภูมิห้องมาก ดังนั้นจึงสามารถจัดเก็บในถังเก็บแบบ cone roof tank โดยไม่จำเป็นต้องใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุม ดังนั้นที่ว่างระหว่างผิวของเหลวกับฝาถังจึงมีอากาศอยู่ ในวันที่เกิดเหตุนั้นอุณหภูมิอากาศสูงสุดอยู่ที่ 71ºF หรือประมาณ 22ºC ซึ่งจัดว่าต่ำกว่า จุดวาบไฟของน้ำมันเตามาก การที่เกิดระเบิดได้แสดงว่าบรรยากาศภายในถังนั้นมีไอระเหยของเชื้อเพลิงสูงพอจนสามารถติดไฟได้ถ้ามีแหล่งพลังงานกระตุ้น ดังนั้นคำถามแรกที่การสอบสวนต้องตอบให้ได้ก่อนก็คือ เชื้อเพลิงนั้นมาจากไหน

รูปที่ ๒ แผนผังถังเก็บน้ำมันที่เกิดระเบิด (ถังหมายเลข 13) และเส้นทางการเดินท่อส่งน้ำมันเข้าสู่ถัง ประเด็นหนึ่งที่คณะสอบสวนให้ความสนใจก็คือการที่ท่อมีขนาดเล็กลงจาก 10" เหลือ 6" และการที่น้ำมันไหลเข้าถังจากทางด้านบนโดยที่ปลายท่อเข้านั้นอยู่ที่ระดับฝาถัง

รูปที่ ๓ ภาพถ่ายบริเวณที่เกิดเหตุ รูปนี้นำมาจากเว็บ "The Institution of fire engineers. The international organisation for fire professionals"

จากการตรวจสอบข้อมูลน้ำมันที่เรือลำเลียงมานั้นพบว่า ในระหว่างการถ่ายน้ำมันลงเรือจากต้นทางที่บาห์เรน น้ำมันเบนซินเกิดการล้นช่องบรรจุที่ 8 และไหลเข้าสู่ช่องบรรจุน้ำมันเตาที่ 9 ที่อยู่ติดกัน (ตัวเรือมีการแบ่งส่วนออกเป็นหลายส่วนโดยมีผนังกั้นระหว่างกัน ทำให้สามารถบรรทุกน้ำมันได้หลายชนิดพร้อมกัน) ดังนั้นเมื่อเรือเดินทางมาถึงท่าที่อังกฤษ ทางกัปตันเรือก็ได้รายงานเหตุการณ์ดังกล่าวและขอให้ทางคลังน้ำมันทำการตรวจสอบน้ำมันที่บรรทุกมาว่ามีการปนเปื้อนหรือไม่ จากการตรวจสอบพบว่าน้ำมันเบนซินในช่องบรรจุที่ 8 มีการปนเปื้อนน้ำมันเตาอย่างมาก ในขณะที่น้ำมันเตาในช่องบรรจุที่ 9 นั้นไม่มีปัญหาการปนเปื้อน (ในรายงานนั้นใช้คำว่า "motor spirit" ซึ่งเป็นศัพท์ที่ทางอังกฤษใช้กันเพื่อเรียกน้ำมันที่บ้านเราเรียกว่าน้ำมันเบนซิน)

การขนถ่ายน้ำมันจากเรือเข้าสู่ถังเก็บบนฝั่งนั้น เริ่มจากการถ่ายน้ำมันเบนซินปนเปื้อนจากช่องบรรจุที่ 8 เข้าสู่ถังก่อน จากนั้นจึงมีการถ่ายน้ำมันเตาจากช่องบรรจุที่ 9 เข้าสู่ถังหมายเลข 1 บนฝั่งตามมา ในระหว่างการถ่ายน้ำมันเตาจากเรือขึ้นสู่ฝั่งนั้น มีการเก็บตัวอย่างน้ำมันเตาในท่อลำเลียงไปวิเคราะห์ 2 ตัวอย่าง และตรวจพบว่าตัวอย่างน้ำมันเตาดังกล่าวมีจุดวาบไฟที่ 73ºF (หรือประมาณ 23ºC) และ 84ºF (หรือประมาณ 29ºC) จึงได้ทำการหยุดการถ่ายน้ำมันขึ้นฝั่ง และทำการเก็บตัวอย่างน้ำมันเตาในถังหมายเลข 1 ไปวัดจุดวาบไฟก็พบว่าน้ำมันเตาในถังหมายเลข 1 ดังกล่าวมีจุดวาบไฟที่ 160ºF (หรือประมาณ 71ºC) จึงมีการสรุปว่าน้ำมันเตาในถังหมายเลข 1 ไม่มีการปนเปื้อน (ทั้ง ๆ ที่ค่าจุดวาบไฟที่วัดจากท่าเรือต้นทางนั้นอยู่ที่ 174ºF หรือประมาณ 79ºC ซึ่งทางคณะสอบสวนเองก็ได้ตั้งข้อสังเกตตรงนี้ว่า การลดลงของอุณหภูมิจุดวาบไฟของน้ำมันในถังนั้นก็บ่งบอกว่าน้ำมันในถังมีการปนเปื้อนด้วยน้ำมันเบนซิน)

ช่วงเวลาประมาณ 2-3 ชั่วโมงถัดมา มีการตัดสินใจถ่ายน้ำมันเตาจากเรือไปยังถังหมายเลข 13 บนฝั่ง และมีการเก็บตัวอย่างน้ำมันเตาในท่อ (ตรงบริเวณส่วนที่เป็น dead leg หรือท่อปลายตัน) ไปตรวจสอบ และพบว่าน้ำมันดังกล่าวมีจุดวาบไฟที่ 150ºF หรือประมาณ 66ºC (ซึ่งก็ยังจัดว่าสูงกว่าอุณหภูมิภายนอกอยู่มาก) ท่อลำเลียงน้ำมันไปยังถังหมายเลข 13 นี้ต้นทางเป็นท่อขนาด 10" แต่มีการลดขนาดลงเหลือ 6" ก่อนไหลเข้าถังจากทางด้านฝาถัง (รูปที่ ๒) การไหลเข้าถังนี้ปลายท่อขาออกไม่ได้ต่อลงมาจนถึงใกล้พื้นล่างของถัง แต่สิ้นสุดที่ฝาถัง ทำให้น้ำมันที่ไหลเข้านั้นตกอย่างอิสระลงสู่พื้นล่าง

ท่อ 6" มีพื้นที่หน้าตัดการไหลต่ำกว่าท่อ 10" ประมาณ 3 เท่า ดังนั้นความเร็วของการไหลในท่อ 6" ก็จะสูงกว่าท่อ 10" ประมาณ 3 เท่า และด้วยความเร็วการไหลที่สูงขึ้นก็ทำให้มีประจุไฟฟ้าสถิตย์สะสมในน้ำมันที่ไหลอยู่ในท่อได้ง่ายขึ้น ประกอบกับการไหลเข้าสู่ถังที่เป็นแบบให้ไหลตกลงมาอย่างอิสระ ก็เป็นการช่วยเพิ่มการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตย์และทำให้เกิดละอองน้ำมันที่ติดไฟได้ง่ายขึ้น และทำให้น้ำมันเบนซิน (ที่มีจุดวาบไฟต่ำ) ที่ละลายปนเปื้อนอยู่ในน้ำมันเตานั้นระเหยออกมาได้ง่ายขึ้น

ด้วยการที่เกรงว่าน้ำมันจะล้นถัง จึงได้ให้โอเปอร์เรเตอร์คนหนึ่งคอยทำการวัดระดับน้ำมันในถังด้วยการใช้ steel dip tape หย่อนลงจากรู dipping orifice (รูปที่ ๒) ที่อยู่บนฝาถัง ตัว steel dip tape นี้เป็นเทปโลหะที่มีสเกลบอกระยะทาง โดยมีตุ้มน้ำหนักทองเหลืองถ่วงที่ปลาย การวัดระดับทำโดยการหย่อนเทปดังกล่าวลงไปในถังจนรู้สึกว่าตุ้มน้ำหนักนั้นลงไปสัมผัสกับพื้นล่างของถังแล้ว จากนั้นก็ดึงเทปกลับขึ้นมาดูว่าเทปนั้นมีน้ำมันเปียกจนถึงขีดความสูงเท่าใด ก็จะสามารถคำนวณหาปริมาณน้ำมันในถังได้

การหย่อน steel dip tape ลงทาง orifice นั้น ปลายด้านหนึ่งของ dip tape จุ่มอยู่ในน้ำมัน ในขณะที่อีกปลายหนึ่งนั้นโอเปอร์เรเตอร์เป็นคนถืออยู่ และด้วยการที่ dip tape นั้นไม่มีการสัมผัสกับส่วนที่เป็นโลหะของถังเก็บ (ที่ตัวถังนั้นควรต้องมีการต่อสายดินเพื่อระบายประจุไฟฟ้าสถิตย์ลงดิน) เทปโลหะของตัว dip tap จึงทำหน้าที่เป็นเสมือนตัวเก็บประจุที่สามารถสะสมประจุไฟฟ้าไว้ในตัวมันได้

การตรวจสอบระบบท่อลำเลียงน้ำมันเตาและน้ำมันเบนซินทั้งที่อยู่ในตัวเรือและบนฝั่งก็ไม่พบความผิดปรกติ แสดงว่าการปนเปื้อนนั้นไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายน้ำมันเบนซินและน้ำมันเตาขึ้นฝั่ง สาเหตุที่เป็นไปได้มากที่สุดที่ทางคณะสอบสวนสรุปก็คือเป็นการรั่วซึมผ่านรอยเชื่อมผนังที่กั้นระหว่างช่องเก็บน้ำมันหมายเลข 8 และ 9 ในตัวเรือ

รูปที่ ๔ ภาพถ่ายอีกภาพของบริเวณที่เกิดเหตุ รูปนี้นำมาจากเว็บ "The Institution of fire engineers. The international organisation for fire professionals" เช่นกัน

รูปที่ ๕ ภาพการทำงานของเจ้าหน้าที่ดับเพลิงที่ต้องใช้บันไดพาด tank bund เพื่อฉีดโฟมเข้าไปภายใน

การสอบสวนต่อมาพบว่า ถ้ามีน้ำมันเบนซินปนเปื้อนในน้ำมันเตา 2% ก็จะทำให้จุดวาบไฟของน้ำมันเตาลดลงเหลือ 84ºF (ประมาณ 29ºC) ได้ และถ้ามีน้ำมันเบนซินปนเปื้อน 3% อุณหภูมิจุดวาบไฟของน้ำมันเตาก็จะลดลงต่ำกว่า 66ºF (หรือประมาณ 19ºC) ได้

เมื่อได้ข้อสรุปที่ว่าเชื้อเพลิงมาจากไหน คำถามต่อไปก็คืออะไรเป็นตัวจุดระเบิด ในรายงานการสอบสวนนั้นมีการตั้งสมมุติฐานไว้หลายข้อ แต่มี 2 ข้อที่ไม่มีเหตุผลที่จะตัดทิ้งไปได้คือ การเกิดไฟฟ้าสถิตย์และการลุกติดไฟของสารประกอบ FeS

การจุดระเบิดจากประกายไฟฟ้าสถิตย์ถูกมองว่าเป็นต้นเหตุที่มีความเป็นไปได้มากที่สุดเมื่อพิจารณาจาก ความเร็วการไหลของน้ำมันในท่อที่เพิ่มสูงขึ้นเมื่อมีการลดขนาดท่อ และรูปแบบการถ่ายน้ำมันเข้าถังที่ปล่อยให้ตกลงอย่างอิสระ และด้วยการที่ steel dip tape นั้นไม่ได้มีการสัมผัสใด ๆ กับส่วนที่นำไฟฟ้าได้ของถังเก็บน้ำมัน (ซึ่งการสัมผัสนี้จะช่วยในการถ่ายประจุที่ dip tape รับจากน้ำมันในถังลงดิน) และเมื่อเกิดการสะสมประจุมมากพอ ก็จะเกิดประกายไฟกระโดดข้ามระหว่างตัว dip tape และช่อง dipping orifice ที่ใช้สำหรับหย่อนตัว dip tape ลงไป

รูปที่ ๖ ข้อสรุปที่คณะสอบสวนได้ให้เอาไว้ พึงสังเกตว่าประเด็นใดที่ไม่มีเหตุผลตัดไปได้ (คือการลุกติดไฟของสารประกอบ FeS (Iron sulphide) ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่าง FeO กับแก๊ส H₂S ที่เกิดจากแบคทีเรียที่กินสารประกอบ S เป็นอาหาร) เขาก็จะบันทึกเอาไว้ด้วย แต่ก็มีการสรุปว่าประเด็นใดมีความเป็นไปได้สูงสุด

ในส่วนของการเกิด FeS นั้น รายงานการสอบสวนกล่าวว่าเป็นที่ทราบกันว่าหลังการถ่ายน้ำมันแล้วทางเรือจะทำการล้างท่อน้ำมัน (เพื่อป้องกันการปนเปื้อน) ด้วยการใช้น้ำทะเล ทำให้มีน้ำทะเลบางส่วนไปสะสมอยู่ที่ก้นถังบรรจุน้ำมันบนฝั่งได้ และน้ำเหล่านี้ก็เป็นตัวนำพา sulphate-reducing bacteria เข้าไปอยู่ในถัง (กลุ่มพวกแบคทีเรียที่ไม่อาศัยออกซิเจน แต่ใช้กำมะถันแทนออกซิเจนและผลิต H₂S แทน H₂O) H₂S ที่เกิดขึ้นสามารถทำให้สนิมเหล็กหรือ FeO เปลี่ยนเป็น FeS ได้ และ FeS นี้สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ คายความร้อนออกมา และเปลี่ยนกลับไปเป็น FeO และถ้าปริมาณ FeS มีมากก็จะทำให้ความร้อนที่คายออกมานั้นมากพอจนทำให้เกิดการลุกไหม้ของตัว FeS ได้ และการลุกไหม้นี้ก็จะทำให้ไอเชื้อเพลิงที่ล้อมรอบอยู่นั้นลุกติดไฟตามมา

แล้วกำมะถันมาจากไหน ปรกติน้ำมันดิบมักจะมีสารประกอบกำมะถันปนเปื้อนอยู่ในปริมาณเล็กน้อยอยู่แล้ว และเมื่อนำมากลั่นจะพบว่าสัดส่วนสารประกอบกำมะถันจะเพิ่มสูงขึ้นในน้ำมันที่หนักขึ้น (คือพวกที่มีจุดเดือดสูงขึ้น) ทั้งนี้เป็นเพราะสารประกอบกำมะถันอินทรีย์จะมีจุดเดือดสูง (เมื่อเทียบกับไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอม C เท่ากัน) จึงมักจะค้างอยู่กับพวกน้ำมันเตามากกว่าที่จะออกไปกับน้ำมันเบนซิน

เนื่องจากถังเก็บน้ำมันหมายเลข 13 เสียหายจนไม่สามารถเก็บตัวอย่างน้ำที่อยู่ก้นถังมาวิเคราะห์ได้ แต่จากการนำเอาตัวอย่างน้ำที่อยู่ที่ก้นถังเก็บน้ำมันใบอื่นที่ไม่ได้รับความเสียหายมาวิเคราะห์ ก็พบว่ามี sulphate-reducing bacteria อยู่ในน้ำเหล่านั้น ดังนั้นในข้อสรุปของการสอบสวน (รูปที่ ๖) จึงไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ข้อนี้ออกไปเหมือนข้ออื่น เพียงแต่กล่าวว่าต้นตอจากไฟฟ้าสถิตย์นั้นมีความเป็นไปได้มากที่สุด