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