แน่นอนว่าท่อแบบไม่มีตะเข็บจะมีราคาแพงกว่า
แต่ก็มีข้อดีกว่าคือผนังท่อไม่มีจุดอ่อนในการรับแรงและการกัดกร่อน
(รอยเชื่อมคือจุดอ่อน)
ดังนั้นในงานที่ต้องรับความดันสูงหรือทำงานกับสารอันตราย
(ที่เกรงว่าจะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายที่รอยเชื่อม)
ก็จะกำหนดให้ใช้ท่อชนิดไม่มีตะเข็บ
ตรงนี้ขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึง
ในการเชื่อมโลหะนั้นบริเวณรอยเชื่อมจะได้รับความร้อนสูงจนโลหะหลอมละลายและเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว
ทำให้โครงสร้างเนื้อโลหะบริเวณรอยเชื่อมแตกต่างไปจากเนื้อโลหะส่วนอื่น
คือมักจะแย่ลงกว่าเดิม
ชิ้นงานโลหะที่ขึ้นรูปมาจากผู้ผลิตนั้นจะมีการผ่านกระบวนการทางความร้อน
(heat
treatment)
เพื่อปรับสภาพเนื้อโลหะตรงรอยเชื่อมให้มีสภาพใกล้เคียงกับเนื้อโลหะเดิม
แต่รอยเชื่อมเองก็ยังอาจมีความบกพร่องฝังอยู่ภายในได้
อีกประเด็นหนึ่งที่อาจมีคนสงสัยก็คือสุดท้ายแล้วเวลาเอาท่อแบบ
seamless
มาใช้งาน
ก็ต้องมีการเชื่อมท่ออยู่ดี
(ไม่ว่าะจะเป็นการเชื่อมต่อท่อเข้าด้วยกันโดยตรงหรือต่อเข้ากับข้อต่อต่าง
ๆ)
แล้วทำไมมันไม่เกิดปัญหาเหมือนกัน
คำตอบก็คือในกรณีของงานที่ต้องการความไว้วางใจได้ของรอยเชื่อมสูง
รอยเชื่อมต่าง ๆ
เหล่านี้ทุกรอยจะต้องได้รับการปรับสภาพ
(เช่นเผาให้ร้อนใหม่และทำให้เย็นตัวลงอย่างช้า
ๆ)
และตรวจสอบความสมบูรณ์
100%
(เช่นด้วยการใช้รังสีเอ็กซ์ตรวจ)
อีกเหตุผลหนึ่งได้แก่ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัตถุรูปทรงกระบอกที่รับแรงดัน
(เช่นท่อหรือถังทรงกระบอก)
ในทิศทางแนวเส้นรอบรูป
(ที่เรียกว่า
hoop
stress หรือ
circumferential
stress)
ที่รอยเชื่อมตามแนวความยาวท่อต้องรับแรงนั้นมีค่าเป็นสองเท่าของความเค้นที่เกิดขึ้นในทิศทางความยาว
(ที่เรียกว่า
axial
stress หรือ
longitudinal
stress) ที่รอยเชื่อมตามแนวเส้นรอบวงต้องรับแรง
ด้วยเหตุนี้เวลาที่ท่อพังเนื่องจากความดันเราจึงเห็นท่อเกิดการฉีกขาดด้านข้างตามแนวยาวแทนที่จะเป็นการขาดเป็นสองท่อ
รูปที่
๒ นำมาจาก ICI
Safety Newsletter no. 105
สำหรับผู้ที่ทำงานอยู่ในโรงงานเมื่ออ่านแล้วก็คงจะเข้าใจได้ทันทีว่าเขาพูดถึงเรื่องอะไรอยู่
แต่สำหรับผู้ที่กำลังศึกษาอยู่หรือไม่เคยมีประสบการณ์กับโรงงานจริง
เมื่ออ่านแล้วอาจไม่เข้าใจอะไรเลยก็ได้
เพราะไม่รู้ว่าเขากำลังพูดถึงอะไร
ดังนั้นจะขอขยายความให้กับกลุ่มหลังเพื่อให้เข้าใจเหตุการณ์
ไอน้ำที่ใช้ในโรงงานนั้นมีอยู่ด้วยกันสองแบบ
แบบแรกคือไออิ่มตัว (saturated
steam) คือไอน้ำที่มีอุณหภูมิ
ณ อุณหภูมิจุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น
แบบที่สองคือไอร้อนยวดยิ่งหรือบางทีก็เรียกว่าไอดง
(superheated
steam) คือไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเดือดของน้ำที่ความดันนั้น
ไออิ่มตัวนั้นเหมาะสำหรับการให้ความร้อน
เพราะการที่ไอน้ำอิ่มตัวควบแน่นเป็นของเหลวนั้นมีการคายความร้อนต่อหน่วยน้ำหนักไอน้ำที่สูง
ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนให้กับพื้นผิวถ่ายเทความร้อนมีค่าสูง
แต่ไม่ค่อยเหมาะสำหรับการนำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ
(เพราะหยดน้ำที่เกิดจากการควบแน่นอาจทำให้เครื่องจักรเกิด
erosion
ได้ง่าย)
หรือส่งเป็นระยทางไกล
(มีการสูญเสียเนื่องจากการควบแน่นเป็นของเหลวที่จำเป็นต้องมีการระบายออกจากระบบท่อ)
ไอร้อนยวดยิ่งเหมาะสมกว่าสำหรับการนำไปขับเคลื่อนกังหันไอน้ำและการส่งเป็นระยะทางไกล
เพราะแม้ว่าไอร้อนยวดยิ่งจะเย็นตัวลงก็จะยังไม่มีการควบแน่นเป็นของเหลวออกมา
จนกว่ามันจะเย็นตัวลงถึงอุณหภูมิจุดเดือด
ณ ความดันนั้น
และเมื่อไปถึงปลายทางแล้วต้องการเปลี่ยนไอร้อนยวดยิ่งให้กลายเป็นไออิ่มตัวก็ทำได้ง่ายด้วยการฉีดน้ำเข้าไปผสม
อุปกรณ์สำหรับฉีดน้ำเข้าไปผสมนี้เรียกว่า
desuperheater
ด้วยการฉีดน้ำในปริมาณที่พอเหมาะเข้าไป
ก็จะทำให้ไอร้อนยวดยิ่งกลายเป็นไออิ่มตัวได้
น้ำที่นำไปต้มเป็นไอน้ำ
(boiler
feed water - BFR) กับน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำ
(steam
condensate) นั้นมีองค์ประกอบทางเคมีไม่เหมือนกัน
(เว้นแต่ว่าจะใช้น้ำบริสุทธิ์สูงที่ไม่มีแร่ธาตละลายปนอยู่มาผลิตไอน้ำ)
เพราะแร่ธาตุที่มากับน้ำที่นำมาต้ม
ไม่ได้ระเหยไปกับไอน้ำด้วย
(อาจมีติดไปบ้างกับหยดน้ำเล็ก
ๆ ที่ถูกพัดพาไปในกรณีของการผลิตไออิ่มตัว)
ดังนั้นน้ำที่นำมาฉีดเข้าที่
desuperheater
จึงควรเป็นน้ำที่มีความบริสุทธิ์ระดับเดียวกับไอน้ำ
(คือเป็นน้ำปราศจากแร่ธาตุ
(demineralised
water) หรือ
steam
condensate) นี่คือคำอธิบายว่าทำไมในบทความถึงกล่าวว่าใช้
demineralised
water ฉีดเข้าไปที่
desuperheater
เพราะถ้าเอาน้ำที่มีแร่ธาตุปนอยู่ฉีดเข้าไป
พอน้ำระเหยออกไปแร่ธาตุเหล่านั้นก็จะตกผลึกอยู่บนผนังท่อในบริเวณนั้น
การเกิดสนิมของเหล็กนั้นต้องมีทั้งความชื้นและออกซิเจน
ออกซิเจนสามารถละลายน้ำได้เล็กน้อย
แต่ละลายได้น้อยเมื่อน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น
ตรงนี้จะเห็นได้จากการทดลองวิทยาศาสตร์ที่ถ้าเอาตะปูไปแช่ในน้ำอุณหภูมิห้อง
(ที่ทิ้งไว้นานพอ)
กับน้ำที่ได้จากต้มเดือดใหม่
ๆ (แล้วปล่อยให้เย็นลง)
จะเห็นว่าตะปูที่แช่ในน้ำอุณหภูมิห้องจะขึ้นสนิมในขณะที่ตะปูที่แช่ในน้ำต้มเดือดใหม่
ๆ จะไม่ขึ้นสนิม
(จนกว่าออกซิเจนจะลายลงไปในน้ำได้มากพอ)
ในเหตุการณ์นี้
แม้ว่าน้ำที่นำไปฉีดให้กับ
desuperheater
จะเป็น
demineralised
water ก็ตาม
แต่ก็ยังมีเกลือแร่ละลายอยู่ในปริมาณเล็กน้อย
ประกอบกับการที่มันเป็นน้ำเย็นจึงทำให้มีออกซิเจนจากอากาศละลายผสมอยู่
ทีนี้พอการออกแบบ desuperheater
นั้นทำมาไม่ดี
ช่วงไหนฉีดน้ำเข้ามากเกินไปก็จะมีน้ำควบแน่นเกิดขึ้น
พอช่วงไหนฉีดน้ำน้อยเกินไป
น้ำที่ควบแน่นเดิมก็จะระเหยกลายเป็นไอออกมา
เกิดการเปียก-แห้งสลับกันไป
ประกอบกับแนวรอยเชื่อมนั้นอยู่ในตำแหน่ง
๖ นาฬิกา (คือด้านล่างสุด)
รอยเชื่อมจึงได้รับผลกระทบจากการเกิดการควบแน่นของไอน้ำและการระเหยของน้ำที่ควบแน่นโดยตรง
และพอรอยเชื่อมมีจุดบกพร่อง
รอยแตกก็เริ่มจากตรงจุดนั้น
บทความไม่ได้ระบุว่าแร่ธาตุที่ปะปนอยู่นั้นคืออะไร
กล่าวแต่เพียงว่าเกิด caustic
cracking แสดงว่าเกลือแร่ดังกล่าวน่าจะเป็นสารประกอบเบสของ
Na
หรือ
K
สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจคือย่อหน้าสุดท้ายที่บอกว่า
การตรวจสอบย้อนหลังพบว่าการเกิดรอยร้าวจากสาเหตุนี้เคยมีเกิดก่อนหน้านี้แล้วหลายครั้ง
แต่ไม่ได้ก่อปัญหารุนแรงอะไร
และเมื่อตรวจพบก็ทำการซ่อมแซมได้ง่าย
แถมยังเกิดกับรอยเชื่อมตามแนวเส้นรอบวง
ซึ่งคงเป็นจุดเชื่อมท่อเข้ากับท่อหรือเข้ากับข้อต่อ
ทำให้ผู้พบเห็นหลงคิดได้ว่าเกิดจากคุณภาพรอยเชื่อมที่ไม่ดี
(คือโทษช่างเชื่อม)
จะว่าไปประเด็นนี้ก็น่าเห็นใจตรงที่คนที่ทำงานเป็นโอเปอร์เรเตอร์หรือช่างซ่อมนั้น
ไม่ได้เป็นผู้ที่ต้องมีความรู้ทางด้านโลหะวิทยาหรือวิทยาการกัดกร่อน
และคนที่มีความรู้ทางด้านโลหะวิทยาหรือวิทยาการกัดกร่อนก็ไม่ได้ไปทำงานเป็นโอเปอร์เรเตอร์หรือช่างซ่อม
และพอผู้ที่พบเห็นนั้นเขามีคำตอบที่เขาคิดว่าอธิบายที่มาของปัญหาได้
(แม้ว่าในกรณีนี้มันจะผิดก็ตาม)
ก็เลยไม่มีการรายงานต่อ
มาตรการหนึ่งที่จะลดโอกาสเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ที่บทความกล่าวไว้ก็คือ
เวลาวางท่อก็อย่าให้แนวตะเข็บรอยเชื่อมผนังนั้นอยู่ที่ตำแหน่งล่างสุด
แต่จะว่าไปเอาเข้าจริง ๆ
ตอนประกอบท่อ
ช่างประกอบเขารู้หรือไม่ว่าควรต้องทำอย่างไร
และทำไปทำไม
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น
หมายเหตุ: มีเพียงสมาชิกของบล็อกนี้เท่านั้นที่สามารถแสดงความคิดเห็น