การวินิจฉัยการเข้าข่ายสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ตัวอย่างที่ ๒๗ วาล์วใน Category 2 MO Memoir : Saturday 27 June 2569

Category 2 ใน EU List เป็นอุปกรณ์ที่เกี่ยวกับ Material processing หรือที่แปลเป็นไทยว่า "หมวด 2 การแปรรูปวัสดุ"

เมื่อใช้คำค้นหาว่า "valve" ใน EU List ฉบับปีค.ศ. 2025 จะพบรายการ valve ในหมวด 2 ที่ 2 หัวข้อด้วยกันคือ 2A226 (รูปที่ ๑) และ 2B350.g (รูปที่ ๔) โดยหัวข้อ 2Aนั้นเป็นส่วนของ ระบบ, อุปกรณ์ และส่วนประกอบ (Systems, Equipment and Components) และ "2" ที่อยู่ถัดจากตัวอักษร "A" บอกว่าอุปกรณ์ตัวนี้ทาง Nuclear Supplier Group (NSG) เป็นผู้เสนอชื่อ แสดงว่ามันเกี่ยวข้องกับการผลิตอาวุธนิวเคลียร์ และเมื่อดูรายละเอียดของวาล์วก็เป็นไปได้ว่าน่าจะเกี่ยวข้องกับวาล์วใช้กับแก๊สฟลูออรีนหรือไฮโดรเจนฟลูออไรด์

รูปที่ ๑ รายละเอียดของวาล์วในหัวข้อ 2A226

วาล์วในหัวข้อ 2A226 นี้ไม่มีวลีว่า "specially designed or prepared for" เหมือนวาล์วใน Category 0 ที่เป็นวาล์วเฉพาะเจาะจงใช้กับแก๊ส UF₆ ตรงนี้คงดูได้จากวัสดุที่ใช้ทำวาล์ว ซึ่งในกรณีของวาล์วในหัวข้อ 2A226 ข้อ c. นั้นไม่มีโลหะผสมทองแดง (copper alloy) และสเตนเลสสตีล (stainless steel) ดังเช่นในกรณีของวาล์วใน Category 0

อันที่จริงฟลูออรีน (F₂) ก็เป็นแก๊สที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง และอาจจะแรงกว่า UF₆ (Uranium hexafluoride) ด้วยซ้ำ แต่สิ่งหนึ่งที่แตกต่างกันคืออันตรายถ้าเกิดการรั่วไหลออกมา เมื่อฟลูออรีนรั่วไหลออกมาก็จะทำปฏิกิริยากับสารต่าง ๆ ที่มันเจอ กลายเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนลดต่ำลงหรือไม่ก็เกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตราย แต่ในกรณีของ UF₆ นั้น อันตรายที่สำคัญคือตัวยูเรเนียมเองที่เป็นสารกัมมันตภาพรังสี ดังนั้นเมื่อเกิดการรั่วไหลออกมาแม้ว่า UF₆ จะทำปฏิกิริยาจนกลายเป็นสารที่ไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่อันตรายที่เกิดจากกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมที่รั่วไหลออกมานั้นก็ยังคงไม่ ไม่ว่ายูเรเนียมนั้นจะอยู่ในรูปสารประกอบใด ดังนั้นวาล์วใน Category 0 จึงควรต้องเข้มงวดเรื่องการรั่วไหลมากกว่า

สิ่งหนึ่งที่อาจเป็นประเด็นคือการแปลคำว่า "lined" ในข้อกำหนดข้อ c. ว่า "เคลือบ" ซึ่งคำว่า "เคลือบ" นี้ถ้าแปลกลับเป็นภาษาอังกฤษก็อาจกลายเป็นคำว่า "coated" ก็ได้ ทั้ง ๆ ที่ในทางปฏิบัตินั้น lining กับ coating นั้นแม้ว่าจะมีวัตถุประสงค์เพื่อการปกป้องพื้นผิวโครงสร้างหลัก แต่ก็มีความแตกต่างกันอยู่ โดยการ coating นั้นมักจะหมายถึงชั้นผิวป้องกันที่มีความบางที่เน้นการป้องกัน corrosion ในสภาพแวดล้อมที่ไม่รุนแรง แต่อาจไม่เหมาะในสภาพแวดล้อมที่มีการไหลเพราะอาจเกิด erosion ที่ทำให้ชั้นเคลือบที่บางนั้นหลุดหายไปได้เร็ว ในขณะที่ lining นั้นจะหมายถึงชั้นผิวป้องกันที่มีความหนากว่า หรือเป็นการซ้อนพื้นผิวที่มีความทนทานสูงลงไปบนพื้นผิวหลัก เหมาะกับการป้อนกัน corrosion ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่นในถังปฏิกรณ์เคมี) และในสภาพแวดล้อมที่มีการไหล (เช่นในท่อหรือในถังปั่นกวน)

เพื่อให้เห็นภาพขอให้ลองนึกถึงเครื่องครัวเคลือบเทฟลอนที่ป้องกันไม่ให้อาหารติดภาชนะ (coating) ชั้นเคลือบเทฟลอนนั้นเป็นชั้นบาง ๆ ที่ถูกขูดขีดออกด้วยของแข็งมีคมได้ง่าย (เช่นตะหลิวโลหะหรือส้อม) แต่การ lining นั้นจะหนากว่ามาก เช่นท่อที่ lined ด้วยเทฟลอน จะเป็นเสมือนท่อสองชั้นที่ชั้นในเป็นท่อเทฟลอนโดยมีท่อเหล็กอยู่ชั้นนอก (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ ตัวอย่างท่อและข้อต่อท่อที่ "lined" ด้วยเทฟลอน

ต่อไปขออธิบายคำว่า 'nominal size' หรือชื่อเรียกขนาดท่อ (pipe) ชื่อเรียกขนาดท่อนี้ไม่ได้บอกขนาดที่แท้จริงของท่อ อย่างเช่นท่อประปาขนาดครึ่งนิ้ว (1/2 นิ้วหรือ 4 หุน) ที่ใช้กันตามบ้านนั้น ไม่ว่าจะวัดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกหรือภายในก็จะพบว่ามันใหญ่กว่าครึ่งนิ้วทั้งนั้น แต่เขาก็เรียกกันว่าท่อครึ่งนิ้ว ถ้าอยากรู้ขนาดที่แท้จริงของท่อก็ต้องไปดูตารางขนาดท่อมาตรฐาน (เช่นในรูปที่ ๓)

ข้อกำหนด a. ระบุว่าสำหรับท่อที่มี nominal size ขนาด 5 มิลลิเมตรหรือใหญ่กว่า ท่อหรือ pipe ขนาด 5 มิลลิเมตรนี้หาขนาดไม่เจอ เจอแต่ตั้งแต่ 6 มิลลิเมตรหรือ 1/8 นิ้ว (1 หุน) ขึ้นไป แต่ถ้าเป็นท่อหรือ tube ที่มีขนาดเล็กมันก็มีอยู่ แต่การที่เขาใช้คำว่า nominal size นั้นมันก็บ่งบอกไปที่ pipe เพราะถ้าเป็น tube จะระบุเป็นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (หมายเหตุ : ในทางวิศวกรรม pipe กับ tube แม้ว่าจะแปลเป็นไทยว่า "ท่อ" เหมือนกัน แต่ข้อกำหนดคุณลักษณะนั้นไม่เหมือนกัน เรื่องความแตกต่างนี้เคยเขียนอธิบายไว้ในบทความเรื่อง "ท่อ - Pipe - Tube MO Memoir : Wednesday 29 May 2556")

วาล์วอีกกลุ่มหนึ่งใน Category 2 นี้ปรากฏในหัวข้อ 2B350.g (รูปที่ ๔) หมวด 1B บ่งบอกว่ามันอยู่ในส่วนของ "อุปกรณ์ทดสอบ ตรวจสอบ และผลิต (Test, Inspection and Production Equipment)" เลข "3" ที่อยู่ถัดจากตัวอักษร "B" บอกว่าอุปกรณ์ตัวนี้ทาง Australia group (AG) เป็นผู้เสนอชื่อ แสดงว่ามันเกี่ยวข้องกับการผลิตอาวุธเคมี ตรงนี้เห็นได้จากข้อกำหนดเรื่อง 'วัสดุที่ทนการกัดกร่อน (corrosion resistant materials)' ที่แสดงไว้ใน Technical Note ที่มันมีหลายตัวที่ไม่ทนต่อการกัดกร่อนของฟลูออรีนหรือไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (เช่น แก้วไม่ทนต่อแก๊สไฮโดรเจนฟลูออไรด์)

นอกจากนี้วาล์วในหัวข้อนี้ยังกำหนดขนาดไว้ใหญ่กว่าวาล์วในหัวข้อ 2A226 อีก คือกำหนดขนาดเริ่มต้นไว้ที่ 3/8 นิ้ว (หัวข้อ 2B350.g.1.a) และ 1 นิ้ว (หัวข้อ 2B350.g.2.a) แต่วาล์วในหัวข้อ 2B350.g.2.a กำหนดขนาดไว้ใหญ่สุด 4 นิ้วในขณะที่หัวข้อ 2B350.g.1.a ไม่กำหนดขนาดใหญ่สุด

รูปที่ ๓ ตารางเปรียบเทียบขนาดท่อ (pipe) ที่เรียกขานกัน (nominal size) สำหรับท่อในขนาดนิ้วและมิลลิเมตร

ดังนั้นจะว่าไป อาจกล่าวได้ว่าวาล์วใน Category 2 นี้เป็นวาล์วที่ไม่เกี่ยวข้องกับสารเคมีที่เป็นสารกัมมันตภาพรังสี

สำหรับฉบับนี้คงจบเพียงแค่นี้

รูปที่ ๔ รายละเอียดข้อกำหนดของวาล์วในหัวข้อ 2B350.g

การวินิจฉัยการเข้าข่ายสินค้าที่ใช้ได้สองทาง ตัวอย่างที่ ๒๖ วาล์วใน Category 0 MO Memoir : Tuesday 23 June 2569

Category 0 ใน EU List เป็นอุปกรณ์ที่เกี่ยวกับ Nuclear materials, facilities and equipment หรือที่แปลเป็นไทยว่า "หมวด 0 สินค้าที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียร์ (วัสดุ สถานประกอบการ และอุปกรณ์)"

เมื่อใช้คำค้นหาว่า "valve" ใน EU List ฉบับปีค.ศ. 2025 จะพบรายการ valve ในหมวด 0 ที่ 3 หัวข้อด้วยกันคือ 0B001.b.14a, 0B001.b.14b, 0B001.c.6 และ 0B001.d.6 (รูปที่ ๑) โดยหัวข้อ 0B001.b.14 นั้นเป็นส่วนของการแยกไอโซโทปยูเรเนียมด้วยเทคนิค gas centrifuge ส่วนหัวข้อ 0B001.c.6 เป็นส่วนของการแยกด้วยเทคนิค gas diffusion และหัวข้อ 0B001.d.6 เป็นส่วนของการแยกด้วยกระบวนการ aerodynamic (หมายเหตุ : แนวทางหนึ่งในการหนึ่งการแยกโซโทปยูเรเนียมจะใช้การเปลี่ยนให้ยูเรเนียมอยู่ในรูปของแก๊ส UF₆ ก่อน ที่ต้องบอกว่าเป็นแนวทางหนึ่งก็เพราะมันยังมีวิธีที่ใช้การแลกเปลี่ยนไอออนในเฟสของเหลว)

รูปที่ ๑ วาล์วที่อยู่ในหมวด 0 หรือ Category 0 ใน EU List 2025

รูปที่ ๒-๔ เป็นฉบับภาษาไทยจาก "ประกาศกระทรวงพาณิชย์ เรื่อง รายการสินค้าที่เกี่ยวข้องกับการแพร่ขยายอาวุธที่มีอาณุภาพทำลายล้างสูงแห่งชาติ พ.ศ. ๒๕๖๙ ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม ๑๔๓ ตอนพิเศษ ๑๒๗ ง หน้า ๑ วันที่ ๒๑ พฤษภาคม ๒๕๖๙" โดยคำแปลในประกาศฉบับนี้อิงจาก EU List ฉบับปีค.ศ. 2023

รูปที่ ๒ คำแปลไทยหัวข้อ 0B001.b.14.a และ 0B001.b.14.b

รูปที่ ๓ คำแปลไทยหัวข้อ 0B001.c.6

รูปที่ ๔ คำแปลไทยหัวข้อ 0B001.d.6

การที่จะดูว่าวาล์วที่เราสนใจนั้นเป็นวาล์วในหมวดนี้หรือไม่ ก็ต้องไปพิจารณาที่ข้อความ "specially designed or prepared for" ที่ฉบับภาษาไทยแปลว่า "ออกแบบหรือจัดเตรียมเป็นพิเศษ" กับ "materials resistant to corrosion by UF₆" ที่ฉบับภาษาไทยแปลว่า "วัสดุที่ทนทานการกัดกร่อนของยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์"

รูปที่ ๕ นิยามของวัสดุที่ทนการกัดกร่อนของยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ ข้อความภาษาอังกฤษนำมาจาก EU List ฉบับ ค.ศ. ๒๐๒๕ ส่วนข้อความภาษาไทยนำมาจากประกาศกระทรวงพาณิชย์ ตรง (0) หมายถึงวัสดุเหล่านี้ใช้กับรายการใน Category 0 Nuclear materials, facilities and equipment

รูปที่ ๕ คือนิยามของวัสดุที่ทนการกัดกร่อนของยูเรเนียมเฮกซะฟลูออไรด์ ในวันนี้จะกล่าวถึงวัสดุตัวหนึ่งที่น่าจะทำให้เกิดปัญหาในการตีความก็คือ copper alloys หรือโลหะผสมทองแดง

รูปที่ ๖ ตัวอย่างบทความที่กล่าวว่าโลหะผสมทองแดงที่ทนต่อการกัดกร่อนของแก๊ส UF₆ ได้ดีมีอยู่ 3 ชนิดคือ Electrolytic copper (ทองแดงที่ผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า), beryllium copper (ทองแดงผสมเบริลเลียม) และ aluminium bronze (ทองแดงผสมอะลูมิเนียม)

ทองเหลือง (brass) เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดงกับสังกะสี ส่วนบรอนซ์ (bronze) เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดงกับดีบุกเป็นหลัก (โดยโลหะผสมทั้งสองชนิดยังอาจมีธาตุอื่นเป็นส่วนประกอบร่วมอีก) ดังนั้นถ้าตีความแบบเหมารวมทั้งหมด วาล์วทองเหลืองที่ใช้ท่อน้ำประปาตามบ้านก็จะเข้าข่ายเป็นสินค้าใช้ได้สองทางด้วย

แต่พอค้นละเอียดลงไปจะพบว่า โลหะผสมทองแดงที่ทนการกัดกร่อนของแก๊ส UF₆ ได้ดีมีอยู่เพียง 3 ชนิดคือ Electrolytic copper (ทองแดงที่ผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ด้วยไฟฟ้า), beryllium copper (ทองแดงผสมเบริลเลียม) และ aluminium bronze (ทองแดงผสมอะลูมิเนียม) (รูปที่ ๖) การทนทานในที่นี้คือทนต่อการกัดกร่อนได้นาน จนสามารถนำไปขึ้นรูปเป็นอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ต้องสัมผัสกับแก๊ส UF₆

รูปที่ ๗ มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่ใช้งานกับแก๊ส UF₆

ทีนี้กลับมาพิจารณาที่ข้อความ "specially designed or prepared for" ที่ฉบับภาษาไทยแปลว่า "ออกแบบหรือจัดเตรียมเป็นพิเศษ" ดูบ้าง คำถามก็คือเราจะรู้ได้อย่างไรว่าวาล์วที่เรากำลังพิจารณานั้นถูกออกแบบมาเพื่องานพิเศษนี้หรือเปล่า แนวทางหนึ่งที่น่าจะทำได้ก็คือดูจากมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตวาล์ว ถ้าเป็นวาล์วที่ใช้กับอุตสาหกรรมน้ำมันและปิโตรเคมี ก็จะใช้วาล์วที่ผลิตตามมาตรฐาน API, ASME, ASTM ฯลฯ ที่เกี่ยวข้องกับ Oil and Gas Industry ส่วนวาล์วที่เกี่ยวข้องกับ UF₆ นั้นที่พอค้นได้ก็มี ANSI N14.1 และ ISO 7195 โดยส่วนของ ANSI N14 นั้นเกี่ยวข้องกับภาชนะบรรจุและการขนส่ง (ด้วยภาชนะบรรจุ) โดยไม่ครอบคลุมการลำเลียงและการจัดการต่าง ๆ ในระหว่างการแปรรูปและการผลิต โดยวาล์วสำหรับ UF₆ นั้นจะมีความเข้มงวดมากกว่าในการป้องกันการรั่วไหลทั้งนี้คงเป็นเพราะอันตรายจากการที่มันเป็นสารกัมมันตภาพรังสี

ฟลูออรีนก็เป็นสารที่มีฤทธิ์การกัดกร่อนรุนแรงสูงกว่า UF₆ แต่วาล์วที่ใช้กับฟลูออรีนนั้นไปตกอยู่ใน Category 2 Material Processings

บทความนี้เขียนขึ้นเพื่อเป็นการเก็บตกข้อสงสัยบางข้อ (ที่คิดว่าเกิดขึ้น) จากการจัด "บรรยายสุดท้ายก่อนเกษียณ - สินค้าที่ใช้ได้สองทาง" ที่จัดขึ้นที่ Lecture Hall ชั้น ๑๐ อาคารวิศว ๔ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี เมื่อวันพุธที่ ๑๗ มิถุนายนที่ผ่านมา ระหว่างเวลา ๘.๓๐-๑๖.๐๐ น โดยมีผู้สนใจเข้าร่วมรับฟังกว่า ๔๐ ท่าน ดังนั้นก็เลยขอเก็บภาพบรรยากาศในงานนี้มาปิดท้ายบทความนี้หน่อย และต้องขอขอบคุณผู้เข้าร่วมรับฟังทุกท่านที่ได้ให้เกียรติมาฟังการบรรยายสุดท้ายก่อนเกษียณนี้ครับ

 

บิสมาเลอิไมด์ (Bismaleimide) MO Memoir : Thursday 12 June 2569

การบ่มยางหรือ vulcanization เป็นกระบวนการทำให้ยางธรรมชาตินั้นมีความยืดหยุ่นสูง แข็งแรง และทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น โครงสร้างโมเลกุลของยางธรรมชาติประกอบด้วยสายโซ่ของ polyisoprene ที่มีพันธะ C=C อยู่ ณ ตำแหน่งต่าง ๆ การบ่มยางคือการใช้สารเคมีที่เหมาะสมเข้าไปเชื่อมต่อระหว่างสายโซ่เข้าด้วยกัน โดยอาศัยการทำปฏิกิริยาที่ตำแหน่งพันธะ C=C ของสายโซ่หนึ่งกับพันธะ C=C ของอีกสายโซ่หนึ่ง (เรียกว่าการเชื่อมโยงแบบขวางหรือ cross linking)

สารเคมีตัวแรกที่ต้นพบว่าสามารถทำการเชื่อมโยงสายโซ่เข้าด้วยกันได้คือกำมะถัน (เป็นการค้นพบโดยบังเอิญของCharles Goodyear - รูปที่ ๑) โดยเมื่อยางธรรมชาติมีอุณหภูมิที่สูงมากพอ พันธะ C=C ก็จะแตกออกและทำปฏิกิริยากับโมเลุลกำมะถันได้ ความยาวสายโซ่โมเลกุลกำมะถันที่เชื่อมระหว่างสายโซ่ polyisoprene เป็นตัวควบคุมคุณสมบัติของยางว่าจะให้อ่อนนุ่มหรือแข็งกระด้าง เมื่อนำยางดังกล่าวไปใช้งาน อุณหภูมิที่สูงจากการใช้งานก็สามารถทำให้สายโซ่กำมะถันที่เชื่อมระหว่างสายโซ่ polyisoprene นั้นขาดออกจากกัน และมีการจับเข้ากับตำแหน่ง C=C ตำแหน่งใหม่ ทำให้ความยาวสายโซ่กำมะถันที่เชื่อมต่อระหว่างสายโซ่ polyisoprene นั้นสั้นลง ยางก็จะเสียความอ่อนนุ่ม (เรียกว่าแข็งมากขึ้นก็ได้)

รูปที่ ๑ โครงสร้างโมเลกุลของยางธรรมชาติ (A) ก่อนการทำปฏิกิริยากับกำมะถัน และ (B) หลังทำปฏิกิริยากับกำมะถัน

เพื่อให้ยางนั้นสามารถคงคุณสมบัติเดิมได้แม้ว่าจะผ่านอุณหภูมิที่สูงจากใช้งาน ก็ต้องหาสารที่สามารถเชื่อมโยงระหว่างสายโซ่ polylisoprene ได้โดยที่โมเลกุลของสารดังกล่าวต้องมีเสถียรภาพและทนต่ออุณหภูมิที่สูงระหว่างการใช้งานได้ ซึ่งก็มีการจดสิทธิบัตรสารเคมีหลากหลายชนิดดังกล่าว (ทั้งที่มีอะตอมกำมะถันและไม่มีอะตอมกำมะถัน) และหนึ่งในสารเหล่านี้คือบิสมาเลอิไมด์ (Bismaleimide)

รูปที่ ๒ โครงสร้างโมเลกุลของ Maleic acid, Maleic anhydride, Maleamide, Maleimide และ Bismaleimide

ที่มาของชื่อ Maleimide ก็มาจาก Maleic anhydride (รูปที่ ๒) ซึ่ง Maleic anhydride เกิดจากการที่หมู่ -COOH ที่ปลายโซ่ทั้งสองข้างของ Maliec acid หลอมรวมเข้าด้วยกันและคายโมเลกุล H₂O ออกมา ทำให้รูปร่างโมเลกุลเปลี่ยนจากเส้นเป็นวง ในกรณีของ Meleimide ก็เกิดจากการที่หมู่ -CONH₂ ที่อยู่ปลายโซ่ของโมเลกุลหลอมรวมเข้าด้วยกันและคาย NH₃ ออกมา ส่วนคำนำหน้า Bis นั้นแปลว่า 2 ดังนั้น Bismaleimide ก็คือโมเลกุลที่มี Maleimide สองหมู่เชื่อมต่อกัน แต่ชื่อ Bismaleimide ก็เป็นชื่อกลาง ๆ เพราะว่าแม้ว่า Maleimide สองโมเลกุลจะถูกเชื่อมต่อด้วยโมเลกุลต่างชนิดกัน (ที่อยู่ในกรอบสีแดงในรูปที่ ๒) เขาก็เรียกว่ารวม Bismaleimide ดังนั้นถ้าจะระบุให้เฉพาะเจาะจงลงไป ก็ต้องมีการระบุโมเลกุลที่มาทำหน้าที่เชื่อมต่อด้วย

โครงสร้างโมเลกุลของ Bismaleimide จะมีพันธะ C=C อยู่ที่ปลายโซ่ทั้งสองด้าน (รูปที่ ๒ และรูปที่ ๓) การเชื่อมต่อเข้ากับโมเลกุลยางธรรมชาติก็จะใช้พันธะ C=C นี้ ซึ่งกลไกการทำปฏิกิริยาก็มีอยู่ด้วยกันหลากหลายกลไก เช่นปฏิกิริยา Diels-Alder (อ่านเพิ่มเติมได้ในเรื่อง "ทำความรู้จักกระบวนการผลิตเอทิลีน ตอนที่ ๑๐ Charge gas compression ภาค ๒ MO Memoir : Thursday 2 June 2559")

รูปที่ ๓ ตัวอย่างสิทธิบัตรสหภาพยุโรปที่ใช้ Bismaleimide เป็นสารบ่มยาง

งานหนึ่งที่มีการนำเอา Bismaleimide ไปใช้กันอย่างกว้างขวางคือการนำไปใช้ทำ epoxy resin ที่ทนอุณหภูมิสูง มีความแข็งแรงสูง และดูดความชื้นต่ำ จึงมีการนำไปใช้ในการขึ้นรูปเป็นโครงสร้างของอากาศยานต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมด้านอวกาศและการบิน, แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์, carbon fibre composite เป็นต้น

และด้วยการที่ Bismaleimide เป็นวัสดุที่มีความสำคัญในการอุตสาหกรรมด้านอวกาศและอากาศยาน มันจึงถูกจัดให้เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง โดยอยู่ในหมวด 1C008.a.1 (รูปที่ ๔)  แต่ชื่อนี้ก็เป็นชื่อที่ใช้เรียกรวมหลายสาร สังเกตได้จากการที่มันไม่มีเลข CAS Registry Number (CAS ย่อมาจาก Chemical Abstracts Service)

รูปที่ ๔ Bismaleimide เป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทางในหมวด 1C008.a.1

ถุงลมนิรภัยกับยาน้องหมาแมว MO Memoir : Thursday 4 June 2569

แคลเซียมคาร์ไบด์ (Calcium Carbide - CaC₂) ผลิตได้จากการเผาถ่านโค้ก (Coke - C) กับหินปูน (Lime - CaCO₃) ที่อุณหภูมิสูงมากพอ แคลเซียมคาร์ไบด์นี้ถ้านำมาทำปฏิกิริยากับน้ำก็จะได้แก๊สอะเซทิลีน (Acetylene - C₂H₂) ที่บ้านเราเรียกหินแก๊สหรือแก๊สก้อน ในอดีตตามตลาดนัดกลางคืนจะเห็นพ่อค้าแม่ค้าจุดตะเกียงแก๊สที่ใช้แก๊สที่ผลิตจากแคลเซียมคาร์ไบด์นี้ นอกจากนี้ก็ยังมีการใช้เป็นแก๊สบ่มผลไม้ให้สุก และอู่ซ่อมท่อไอเสียบางอู่ก็ยังใช้แก๊สที่ผลิตจากแคลเซียมคาร์ไบด์นี้ในงานตัดท่อและเชื่อมท่อไอเสีย (คือแบตเตอรี่ของรถมันใช้ตัวถังเป็นขั้วลบ และในการเชื่อมไฟฟ้านั้นก็ต้องมีการให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวชิ้นงานที่ต้องการเชื่อม มันก็เลยมีสิทธิเข้าไปกวนกันได้ การเชื่อมแก๊สจะปลอดภัยกว่า)

(ถ่านโค้กก็ได้จากการเอาถ่านหินเกรดสูงหน่อยไปเผาในที่ที่มีอากาศจำกัด อุตสาหกรรมหนึ่งที่ใช้ถ่านโค้กเยอะก็คือการถลุงเหล็ก คือพอเอาถ่านโค้กไปเผากับแร่เหล็ก (สารประกอบเหล็กออกไซด์) ในสภาพอากาศจำกัด ถ่านโค้กก็จะกลายเป็นแก๊ส CO หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่จะไปดึงออกซิเจนออกจากเหล็กกลายเป็นแก๊ส CO₂ ไป)

ถ้าเอา CaC₂ ไปเผาที่อุณหภูมิสูง (ระดับ 1000ºC) โดยมีแก๊สไนโตรเจนไหลผ่านก็จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่าแคลเซียมไซยานาไมด์ (Calcium Cyanamide - CaCN₂) (รูปที่ ๑) ซึ่งเมื่อนำสารนี้ไปทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ก็จะได้ไซยานาไมด์ (Cyanamide - H₂NCN) (รูปที่ ๒)

 รูปที่ ๑ การสังเคราะห์แคลเซียมไซยานาไมด์ 

รูปที่ ๒ การสังเคราะห์ไซยานาไมด์

ถ้านำไซยานาไมด์ไปทำปฏิกิริยากับเบสก็จะได้สารประกอบที่มีชื่อว่าไดไซยานไดเอไมด์ (Dicyandiamide) หรือ 2-ไซยาโนกัวนิดีน (2-Cyanoguanidine) (รูปที่ ๓)

รูปที่ ๓ การสังเคราะห์ 2-Cyanoguanidine

เมื่อนำไดไซยานไดเอไมด์ไปทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียมไนเทรต (Ammonium Nitrate -NH₄NO₃) ก็จะได้เกลือกัวนิดิเนียมไนเทรต (Guanidinium Nitrate) หรือกัวนิดีนไนเทรต (Guanidine Nitrate) (รูปที่ ๔) ซึ่งมีการนำมาใช้เป็นสารทำให้เกิดแก๊สให้กับถุงลมนิรภัยเพราะให้แก๊สในปริมาณมากโดยที่อุณหภูมิไม่สูงมาก (ปลอดภัยต่อวัสดุที่ใช้ทำถุงลมนิรภัย) แต่ถ้านำเกลือนี้ไปปฏิกิริยาต่อกับกรดกำมะถัน (Sulphuric acid - H₂SO₄) ก็จะได้สารประกอบไนโตรกัวนิดีน (Nitroguanidine) (รูปที่ ๕)

รูปที่ ๔ การสังเคราะห์ Guanidinium Nitrate

รูปที่ ๕ การสังเคราะห์ Nitroguanidine

บริษัท Mitsui Chemicals ประเทศญี่ปุ่น ได้นำเอา Nitroguanidine ไปสังเคราะห์เป็นยากำจัดเห็บและหมัดในสุนัขและแมวที่มีชื่อว่าไดโนทีฟูแรน (Dinotefuran) (รูปที่ ๖ และ )) ส่วนรูปที่ ๘ เป็นหนึ่งในวิธีการสังเคราะห์ (มันมีด้วยกันหลายวิธี ซึ่งวิธีการในรูปที่ ๘ ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าเป็นวิธีการแรกที่ทาง Mitsui ใช้หรือเปล่า)

รูปที่ ๖ Dinotefuran ที่ใช้เป็นยากำจัดเห็บและหมัดในสุนัขและแมว

รูปที่ ๗ หนึ่งในยาหยดหลังสุนัข (และแมว) เพื่อกำจัดเห็บและหมัด ที่ใช้ Dinotefuran เป็นส่วนประกอบ

รูปที่ ๘ หนึ่งในเส้นทางการสังเคราะห์ Dinotefuran จาก Nitroguanidine

Guanidine nitrate และ Nitroguanidine ถูกจัดเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง (Dual-use item - DUI) ในหมวด 1C011.c และ 1C011.d ตามลำดับ (รูปที่ ๙) เลข "0" ที่อยู่หลังตัวอักษร C บอกว่าสารสองตัวนี้มีที่ทางจาก Wassenaar หรือ Nuclear Supplier group (NSG) trigger lists แสดงว่ามันมีความเกี่ยวข้องกับอาวุธนิวเคลียร์ สาเหตุก็เป็นเพราะสารสองตัวนี้จัดเป็น Insensitive explosive คือเป็นวัตถุระเบิดแรงสูงที่จุดระเบิดได้ยาก ซึ่งเรื่องนี้เป็นเรื่องสำคัญสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ที่ป้องกันการระเบิดจากเหตุที่ไม่ได้ตั้งใจ (เช่นหัวรบโดนไฟครอกหรือระเบิดนิวเคลียร์ตกจากเครื่องบินด้วยอุบัติเหตุ) เรื่อง Insensitive explosive นี้อ่านตัวอย่างเพิ่มเติมได้ในเรื่อง "ปฏิกิริยา Nucleophilic substitution ของสารประกอบ Organic halides MOMemoir : Wednesday 7 September 2559")

รูปที่ ๙ สินค้าที่ใช้ได้สองทางในหมวด 1C011

หอกลั่นแยก H2 และ D2 MO Memoir : Tuesday 26 May 2569

ในบทความเรื่อง "การกลั่นแยก H₂ และ D₂" ที่เขียนลง blog ไปเมื่อวันเสาร์ที่ ๗ กุมภาพันธ์ ๒๕๖๙ ที่ผ่านมานั้นได้กล่าวไว้ว่าหอกลั่นแยก H₂ และ D₂" ออกจากกันนั้นถูกจัดเป็นสินค้าที่ใช้ได้สองทาง (Dual use item หรือ DUI) ในหมวด 1B228 ที่มีคุณลักษณะดังแสดงในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

ตามข้อกำหนด 1B228 นั้น ข้อ b. ที่กำหนดความดันทำงานในช่วง 0.1 MPa (1 bar) ถึง 10 MPa (10 bar) ซึ่งก็จัดว่าไม่ได้เป็นความดันที่สูงอะไร ส่วนข้อ d. ที่กำหนดว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในตั้งแต่ 30 cm ขึ้นไปและ "effective lengths" ตั้งแต่ 4 m ขึ้นไปก็ไม่ได้จัดว่ามีขนาดที่ใหญ่อะไร

ข้อกำหนด a. และ c. นั้นมันผูกกันอยู่ คือข้อ a. กำหนดช่วงอุณหภูมิการทำงาน ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดชนิดวัสดุที่สามารถนำมาใช้สร้างได้ ส่วนข้อ c. นั้นกำหนดชนิดวัสดุที่สามารถนำมาใช้สร้างได้ โดยข้อ c. นั้นยังแยกออกเป็นอีก ๒ ข้อย่อยคือ c.1 Austenitic stainless steel หรือ c.2 วัสดุอื่นที่เทียบเท่าที่สามารถทนอุณหภูมิต่ำได้และใช้งานกับระบบที่มีแก๊สไฮโดรเจนได้ (ความหมายของข้อ c.2 คือมันมีวัสดุอื่นที่ใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำระดับข้อ a. แต่ใช้ไม่ได้กับกรณีของไฮโดรเจน)

รูปที่ ๑ คุณลักษณะหอกลั่นแยก H₂ และ D₂ ตามหัวข้อ 1B228

ที่น่าสนใจคือวัสดุในข้อ c.1 ที่บอกว่าเป็น Austenitic stainless steel ซึ่งชื่อนี้สำหรับคนทั่วไปก็คงจะไม่ค่อยคุ้นหูเท่าใดนัก แต่ถ้าบอกว่าเป็นเหล็กสแตนเลสเบอร์ 304 หรือ 316 ก็คงจะคุ้นกันมากกว่า (คือมันมีเบอร์อื่นอีกนะ เพียงแค่สองเบอร์นี้ใช้กันมากที่สุด เช่นเบอร์ 304 ที่เอามาทำเป็นเครื่องครัวสแตนเลสต่าง ๆ) และในบ้านเรา ช่างเชื่อมเหล็กที่มีความสามารถในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมก็ใช่ว่าจะหายาก

ที่ความดันบรรยากาศ ของเหลว cryogenic ที่ราคาถูกและใช้กันมากที่สุดเห็นจะได้แก่ไนโตรเจนเหลวที่มีจุดเดือด -196ºC ส่วนไฮโดรเจนเหลวจะมีจุดเดือดที่ประมาณ -253ºC ในขณะที่แก๊สที่มีจุดเดือดต่ำสุดคือฮีเลียมที่อยู่ที่ -269ºC

ที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงในการรับแรงดึงของโลหะจะลดต่ำลง ดังนั้นถ้าจะดูว่าโลหะนั้นใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงสุดเท่าใด ก็จะไปพิจารณาค่าความสามารถในการรับแรงดึง (tensile strength) ที่อุณหภูมิต่ำนั้น แม้ว่าโลหะจะสามารถรับแรงดึงได้มากขึ้น (ดังค่าที่แสดงในรูปที่ ๒ ข้างล่าง) แต่พฤติกรรมของโลหะจะเปลี่ยนจากเหนียวเป็นเปราะ คือแตกหักได้ง่ายเมื่อได้รับแรงกระแทก (เหมือนแก้วแตก) ดังนั้นความสามารถในการรับแรงกระแทก (Impact toughness) ของโลหะจะเป็นตัวกำหนดว่าโลหะนั้นใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำสุดเท่าใด

รูปที่ ๒ ข้อมูลจากหน้าเว็บของบริษัท Penflex
(https://www.penflex.com/news/cryogenic-temperatures-austenitic-steels/)

ข้อมูลจากหน้าเว็บของบริษัท Penflex (รูปที่ ๒) กล่าวว่า austenistic stainless steel เบอร์ 304 และ 316 คงคุณสมบัติในการรับแรงกระแทกที่สภาวะ cryogenic ได้ และยังสามารถใช้ทำภาชนะเก็บฮีเลียมเหลวที่มีอุณหภูมิ -269ºC ได้ด้วย ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ต่ำกว่าไฮโดรเจนเหลว (ที่มีอุณหภูมิ -253ºC) อีก

ส่วนข้อมูลจากหน้าเว็บของ British Stainless Steel Association (รูปที่ ๓) ที่ได้ทำการทดสอบความสามารถในการรับแรงกระแทกของเหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิ -196ºC (อุณหภูมิจุดเดือดของไนโตรเจนเหลว) ก็กล่าวว่าเหล็กกล้าไร้สนิมในกลุ่ม austenitic stainless steel ก็ยังสามารถรับแรงกระแทกได้ดี จึงเหมาะสมสำหรับการใช้งานกับระบบ cryogenic และจะดียิ่งขึ้นถ้ามีการเติมไนโตรเจนเข้าไปเช่นเกรด 304LN

(หมายเหตุ : ตัวอักษร L ที่ต่อท้ายเลขหมายถึงมีปริมาณคาร์บอนต่ำ เช่นเบอร์ 304L จะมีองค์ประกอบเหมือนกับเบอร์ 304 แต่เบอร์ 304L จะมีคาร์บอนที่ต่ำกว่า เบอร์ 316L จะมีองค์ประกอบเหมือนกับเบอร์ 316 แต่เบอร์ 316L จะมีคาร์บอนที่ต่ำกว่า ส่วน N นั้นหมายถึงมีการเพิ่มธาตุไนโตรเจนเข้าไป)

รูปที่ ๓ ข้อมูลจากหน้าเว็บของ British Stainless Steel Association 
(https://bssa.org.uk/bssa_articles/selection-of-stainless-steels-for-cryogenic-applications/)

ดังนั้นจะว่าไป หอกลั่นขนาดเท่านี้ ด้วยวัสดุที่มีอยู่ทั่วไปแบบนี้ ในบ้านเราก็คงหาคนสร้างให้ได้ไม่ยากนะ

วิ่งสัก ๑๐๐ ใช้กี่แรงม้า MO Memoir : Sunday 17 May 2569

สงสัยมานานแล้วว่า เวลาเขาโฆษณรถยนต์ อย่างเช่นเครื่อง 1500 cc มีแรงม้าระดับ 100 ต้น ๆ ซึ่งก็มักจะเป็นค่าที่รอบสูง (5000-6000 rpm) แต่เวลาใช้งานจริงอยู่ที่ 2000-2500 rpm (80-100 km/hr) นั้น ใช้จริงกี่แรงม้า

รูปที่ ๑ เครื่องยนต์ของ Honda City 1500 cc รุ่นแรก (เปลี่ยนจากรุ่น 1300 cc)

รถยนต์คันแรกที่ซื้อ (ปี ๒๕๔๑) คือฮอนด้าซิตี้ เครื่อง 1500 cc รุ่นแรก ที่ออกมาประกบกับโซลูน่า เครื่องรุ่นนี้เขาบอกแรงม้าสูงสุดก็ร้อยนิด ๆ ที่ 6400 rpm แต่เวลาใช้งานเดินทางต่างจังหวัดมักจะขับอยู่ที่ระดับ 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ราว ๆ 2000-2500 rpm ซึ่งถ้าดูกราฟของเครื่องยนต์รุ่นนี้ในรูปที่ ๑ แรงม้าที่ใช้จริงก็จะอยู่ในช่วง 30-40 แรงม้า

อันที่จริงก่อนหน้านี้ฮอนด้าซิตี้รุ่นแรกเลยที่ทำตลาดในบ้านเราใช้เครื่อง 1300 cc เครื่องรุ่นนี้เขาบอกแรงม้าสูงสุดที่ 94 แรงม้าที่ 6400 rpm ถ้าอิงจากรถหนักพอ ๆ กัน แรงม้าที่ใช้ในการทำความเร็วระดับ 80-100 km/hr ก็ควรจะระดับเดียวกัน (ก็รถรูปทรงเดียวกัน) แต่ด้วยเครื่องที่เล็กกว่า รอบเครื่องก็เลยไปอยู่ที่ราว ๆ 2200-2700 rpm

แสดงว่าเมื่อ cc ลดคง รอบเครื่องก็ต้องสูงขึ้นเพื่อให้ได้แรงม้าเท่ากับเครื่องที่ cc สูงกว่า

รูปที่ ๒ เครื่องยนต์ของ Honda City รุ่นแรกที่ทำตลาดในบ้านเรา เป็นเครื่อง 1300 cc ก่อนเปลี่ยนมาเป็นเครื่อง 1500 cc

รถคันที่สองซื้อในปี ๒๕๔๖ เป็นฮอนด้าซิตี้ 1500 cc รุ่นที่สอง (ที่เขาเรียกรุ่นแมงสาบ) รุ่นนี้แรงม้าสูงสุดลดลงเหลือ 87 แรงม้าที่ 5500 rpm ก็เลยโดนคู่แข่งที่ออกเครื่อง 1500 cc แต่แรงม้าร้อยกว่า ๆ ตีตลาดซะยับ แต่ตอนใช้งานจริงที่ระดับความเร็ว 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ราว ๆ 2000-2500 rpm เช่นเดิม และเมื่อดูแรงม้าที่ใช้จริงก็อยู่ในระดับเดียวกันกับรุ่นก่อนหน้า (รูปที่ ๑)

มาปีนี้ได้เวลาปลดระวางซิตี้ทั้งสอง คันแรกถูกแทนที่ด้วยรถที่ใหญ่ขึ้น (รถไฮบริด) ส่วนคันที่สองถูกแทนที่ด้วยเครื่อง K15B ของซูซูกิที่เป็นเครื่อง 1500 cc ซึ่งเมื่อขับที่ความเร็ว 80-100 km/hr รอบเครื่องก็อยู่ที่ราว ๆ 2000-2500 rpm (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๓ เครื่องยนต์ของ Honda City 1.5 i-DSi เครื่องรุ่นนี้โฆษณาแรงม้าสูงสุดที่ 88 แรงม้า

 

รูปที่ ๔ กราฟแรงม้ากับแรงบิดของเครื่องยน K15B 1500 cc ของซูซูกิ

ที่แรงม้าระดับนี้ พอลองดูเครื่องที่ใหญ่ขึ้นก็พบว่าจะได้ที่ความเร็วรอบที่ต่ำลง ดังนั้นที่ช่างเก่า ๆ เขาบอกว่าขับรถทางไกลเป็นประจำ การใช้เครื่องยนต์ที่ใหญ่กว่าก็จะเหมาะสมกว่า คือถ้าไม่นับเรื่องต้องเร่งแซงนะ ก็คงเป็นเพราะเครื่องที่ cc มากกว่ามันทำงานที่รอบเครื่องที่ต่ำกว่า การสึกหรอมันก็เลยน้อยกว่า ในขณะที่เครื่องที่ cc น้อยกว่านั้นแม้ว่ามันก็ใช้เดินทางได้เช่นกัน แต่เครื่องยนต์ก็ต้องทำงานที่รอบเครื่องที่สูงกว่า การสึกหรอก็จะสูงตามไปด้วย

และจะว่าไปนาน ๆ ครั้งผมถึงจะเร่งเครื่องไปถึง 3000 rpm และนานขึ้นไปอีกที่จะเร่งไปจนถึง 3500 rpm เรียกว่าส่วนใหญ่ใช้กำลังเครื่องไม่ถึงครึ่งของกำลังสูงสุด แต่ตรงนี้ก็คงขึ้นอยู่กับพฤติกรรมการขับรถของแต่ละคน

หมายเหตุ : รูปทั้งหมดมาจาก https://www.automobile-catalog.com

 

API 2000 Venting Atmospheric and Low-Pressure Storage Tanks (ตอนที่ ๒๘) MO Memoir : Thursday 14 May 2569

หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน

ในวันที่ ๒๓ กันยายน ค.ศ. ๑๙๙๙ (พ.ศ. ๒๕๔๒) เป็นเวลาประมาณ ๑๐ เดือนหลังจากที่องค์การ NASA ได้ส่งยานสำรวจดาวอังคารชื่อ Mars Climate Orbiter ยานสำรวจดังกล่าวก็ได้เดินทางไปถึงดาวอังคาร และอยู่ในระหว่างขั้นตอนการเข้าสู่วงโครจรรอบดาวอังคาร การติดต่อกับยานดังกล่าวก็ได้ขาดหายไปและไม่สามารถติดต่อได้อีก ผลการสอบสวนพบว่าสาเหตุเกิดจาก "ใช้หน่วยในการคำนวณที่แตกต่างกัน"

กล่าวคือ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ใช้หน่วย Metric (หรือ SI) ในการคำนวณเส้นทางการเดินทาง ในขณะที่บริษัทที่สร้างยาน Lockheed Martin Astronautics ใช้หน่วย United State Custom (USC) ในการทำงาน ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อต้องเปลี่ยนหน่วยการดล (Impulse) จาก pound-force seconds (lb_f.sec) ไปเป็น Newton-seconds (N.s) ทำให้ค่าที่นำไปใช้ในการคำนวณนั้นแตกต่างกันอยู่ประมาณ 4.45 เท่า

ในมาตรฐาน API 2000 นี้ก็เช่นกัน สมการมีรูปแบบทั้งที่ใช้หน่วย Metric และ USC ซึ่งสองระบบนี้มีนิยามสภาวะมาตรฐานที่แตกต่างกันอยู่ และยังแตกต่างจากสภาวะมาตรฐานที่เราเรียนกันมาในโรงเรียน ดังนั้นเวลานำสมการไปใช้ก็ต้องคำนึงถึงนิยามของสภาวะมาตรฐานด้วย

หัวข้อ D.6 (รูปที่ ๑) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยสภาวะ "normal" ที่ใช้คือ 0ºC ที่ความดัน 101.325 kPa (หรือ 1 atm) โดย

x คือปริมาตร (ลูกบาศก์เมตร) ต่อกิโลโมลของแก๊สที่สภาวะมาตรฐาน (ซึ่งก็เท่ากับ 22.4 ลิตรต่อโมล)

R_g คือค่าคงที่ของแก๊ส (ซึ่งก็เท่ากับ 8.3144 J/(mol.K))

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "normal" ในหน่วย Nm³/hr

p คือความดันในหน่วยกิโลปาสคาล (kPa)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน (K)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางเซนติเมตร (cm²)

เครื่องหมาย single prime ( ' ) หมายถึงในสมการนี้ใช้หน่วยความดันและพื้นที่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น (สมการในมาตรฐานก่อนหน้านี้ใช้ความดันในหน่วยปาสคาล (Pa) และพื้นที่ในหน่วยตารางเมตร (m²))

รูปที่ ๑ หัวข้อ D.6 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย SI

หัวข้อ D.7 (รูปที่ ๒) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยสภาวะ "standard" ที่ใช้คือ 60ºF ที่ความดัน 14.696 psia (หรือ 1 atm) (จะเห็นว่าเป็นคนละอุณหภูมิกับหน่วย SI) โดย

q คืออัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าปริมาตรที่สภาวะ "standard" ในหน่วย ft³/hr

p คือความดันในหน่วยปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi)

T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยองศาแรงคิน (ºR)

A_eff คือพื้นที่ที่มีประสิทธิผลในการระบายในหน่วยตารางนิ้ว (in²)

รูปที่ ๒ หัวข้อ D.7 การแสดงที่มาของสมการในหน่วย USC

หัวข้อ D.8 (รูปที่ ๓) กล่าวว่าสมการสำหรับหาขนาดในหัวข้อ D.3 ให้ค่าในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่าของอากาศอิสระ ดังนั้นสามารถใช้ค่าแฟคเตอร์ปรับแก้อุณหภูมิที่แสดงในหัวข้อ D.10 เพื่อเปลี่ยนค่าระหว่างสภาวะอ้างอิง "normal" กับ "standard"

หัวข้อ D.9 (รูปที่ ๓) เป็นการแสดงความสามารถที่ต้องมีในการระบายในรูปของอัตราการไหลเทียบเท่าของอากาศ โดยเริ่มจากหัวข้อ D.9.1 เรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.9.1 กล่าวว่าความสามารถที่ต้องมีในการระบายจะแสดงในรูปของอากาศ (หรือคิดว่าแก๊สหรือไอที่ต้องระบายนั้นคืออากาศ) ไม่ว่าจะเป็นที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" และเพื่อให้ได้ความถูกต้องในระดับที่สมเหตุสมผลในการกำหนดขนาดอุปกรณ์ระบายความดันจึงอาจมีความจำเป็นที่ต้องปรับความสามารถที่ต้องมีในการระบายให้อยู่ในรูปของอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า ซึ่งหัวข้อนี้จะบรรยายถึงเกณฑ์ในการปรับดังกล่าว

รูปที่ ๓ หัวข้อ D.8 และเริ่มหัวข้อ D.9

สำหรับถังเก็บที่ไม่ใช้ระบบทำความเย็น (คือไม่ได้เก็บในรูปของของเหลวอุณหภูมิต่ำที่ความดันบรรยากาศ) แนวทางในมาตรฐานนี้จะใช้เพื่อทำการปรับสำหรับการระบายแก๊สออกจากถังถ้าทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 49ºC (120ºF) เงื่อนไขหลังนี้เป็นเกณฑ์โดยนัย (implicit criterion) โดยอิงจากขอบเขตของมาตรฐานนี้ (เกณฑ์โดยนัยคือไม่ได้กล่าวออกไว้ให้เห็นอย่างชัดเจน) ถังเก็บที่ทำงานที่อุณหภูมิและความดันต่ำกว่านี้มีแนวโน้มต่ำที่องค์ประกอบของไอในที่ว่าง (เหนือผิวของเหลว) เทียบเคียงได้กับอากาศ และผลของอุณหภูมิจะมีค่าต่ำ (กล่าวคือต่ำกว่า 10%) ที่อุณหภูมิสูงกว่านี้ผลดังกล่าวจะมีนัยสำคัญมากขึ้น และอาจจำเป็นต้องมีการปรับแต่งสำหรับการระบายอากาศเข้าถ้าหากตัวกลาง (ไอ) ที่ทำการระบายเข้านั้นแตกต่างไปจากอากาศอย่างมีนัยสำคัญ

(หมายเหตุ : ในกรณีที่ความดันในถังเก็บลดต่ำกว่าความดันบรรยากาศนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้ถังถูกบีบอัดจากบรรยากาศภายนอกก็จำเป็นต้องมีการให้แก๊สไหลเข้าไปภายในถัง ซึ่งโดยปรกติแก๊สดังกล่าวก็คืออากาศ แต่ถ้าการให้อากาศไหลเข้าไปในถังอาจทำให้เกิดอันตราย (เช่นการระเบิดถ้าถังนั้นเป็นถังเก็บเชื้อเพลิง) หรือการปนเปื้อนได้ ก็จะใช้การป้อนแก๊สอื่นที่เหมาะสมเข้าไปแทน เช่นแก๊สไนโตรเจน (อย่างน้อยก็ลดปริมาณอากาศที่ไหลเข้าถังเก็บ))

ตาราง D.1 เป็นตัวอย่างหน่วยอัตราการไหลที่ใช้ในการคำนวณสำหรับสถานการณ์จำลองและวิธีการต่าง ๆ และให้แนวทางปฏิบัติเมื่อต้องทำการคำนวณอัตราการไหลที่ต้องการให้อยู่ในรูปที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

ในตาราง D.1 นั้นจะเป็นส่วนของสถานการณ์จำลองต่าง ๆ โดยเริ่มจากการระบายออกจากถัง (Out-breathing) ที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสูบของเหลวเข้าถัง (pump in) และผลจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (thermal) ตามด้วยการระบายเข้าถัง (In-breathing) ที่เกิดจากเมื่อมีการสูบของเหลวออกจากถัง (pump out) และผลจากอุณหภูมิที่ลดลง (thermal) และกรณีสุดท้ายคือกรณีของไฟครอกถัง (fire)

คอลัมน์ที่สองเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในหัวข้อ 3.3 ซึ่งมีทั้งอัตราการไหลที่แท้จริงของไอ (actual vapor flow) และอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard"

คอลัมน์ที่สามเป็นหน่วยของการคำนวณที่ใช้ในภาคผนวก A ซึ่งเป็นอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" ทั้งหมด (จะเห็นว่ามีความแตกต่างในกรณีของการสูบของเหลวเข้าหรือออกจากถัง)

ส่วนคอลัมน์ที่สี่เป็นหมายเหตุ โดยในกรณีของการให้อากาศไหลออกนั้นกล่าวว่า เมื่อใช้กับหัวข้อ 3.3 จะสมมุติว่าค่าที่คำนวณได้นั้นจะเหมือนกับค่าอัตราการไหลเทียบเท่ากับอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าถังนั้นมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) ที่สมมุติว่าเป็นอากาศได้ก็เพราะส่วนใหญ่ของไอที่อยู่ในที่ว่างเหนือผิวของเหลวนั้นคืออากาศ โดยภาคผนวก A นั้นไม่สามารถใช้ได้ในกรณีที่ถังมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 49ºC (120ºF) (คือที่อุณหภูมิสูงขึ้นไอที่เกิดจากการระเหยของของเหลวจะมีมากขึ้นจนไม่สามารถละทิ้งได้)

ส่วนกรณีของการระบายแก๊สเข้าถังนั้นหมายเหตุกล่าวว่า เมื่อนำหัวข้อ 3.3 มาใช้จะสมมุติว่าค่าที่ได้จากการคำนวณนั้นมีค่าเหมือนกับค่าอัตราการไหลของอากาศที่สภาวะ "normal" หรือ "standard" เว้นแต่ว่าของไหลที่ป้อนเข้ามาเพื่อไม่ให้เกิดสุญญากาศนั้นมีน้ำหนักโมเลกุลแตกต่างจากอากาศอย่างเห็นได้ชัด

หัวข้อ D.9.2 (รูปที่ ๔) เป็นการแสดงที่มาของสมการ โดยหัวข้อ D.9.2.1 กล่าวว่า วิธีการทางเลือก(นอกเหนือจากวิธี coefficient-of-discharge (สัมประสิทธิ์การระบาย) ที่ได้บรรยายมาในมาตรฐานฉบับนี้ จะอิงจากการทดสอบการไหลที่แท้จริง โดยทั่วไปผลการทดสอบการไหลจะแสดงในรูปของอัตราการไหลของอากาศอิสระเทียบเท่า โดยเป็นฟังก์ชันกับความดันด้านขาเข้า ดังนั้นจึงควรมีวิธีการที่จะเปลี่ยนความต้องการในการระบายที่แท้จริงให้มีค่าเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่า เพื่อช่วยในการเปรียบเทียบโดยตรงของความต้องการในการระบายกับอุปกรณ์ระบายที่นำมาทดสอบความสามารถ

ความตั้งใจก็คือจะหาอัตราการไหลโดยปริมาตรของอากาศเทียบเท่าที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ที่ต้องการพื้นที่ในการระบายที่มีประสิทธิผลเดียวกัน ในรูปของอัตราการระบายที่ต้องการที่ระบุไว้สำหรับสภาวะของไหลจริง

ข้อสมมุติพื้นฐานโดยธรรมชาติของแนวทางนี้คือการใช้แฟคเตอร์ปรับแก้ (correction factors) สำหรับการเบี่ยงเบนจากการไหลผ่าน nozzle ในอุดมคติ เช่นการกำหนดให้ค่าสัมประสิทธิ์การระบาย (coefficient of discharge) คงที่

หัวข้อ D.9.2.2 กล่าวว่าสมการสำหรับการไหลผ่าน nozzle โดยทั่วไปที่แสดงไว้ในสมการ (D.18) ถูกใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการหาขนาดช่องระบายสำหรับความต้องการในการระบายที่แท้จริง โดยค่า W_fl แสดงในสมการ (D.31)

รูปที่ ๔ เริ่มหัวข้อ D.9.2

หัวข้อ D.9.2.3 กล่าวว่าสมการเดียวกันที่เฉพาะเจาะจงไปที่อากาศที่อุณหภูมิ "standard" หรือ "normal" แสดงไว้ในสมการ (D.32) โดยที่ค่า compressibility factor เท่ากับ 1 และสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคถูกประมาณด้วยการใช้อัตราส่วนค่าความจุความร้อนจะเพาะของแก๊สอุดมคติ (k) เนื่องจากอากาศแสดงคุณสมบัติเป็นแก๊สอุดมคติดที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" (สมการ (D.32))

หัวข้อ D.9.2.4 กล่าวว่า ด้วยการแก้สมการ (D.31) และ (D.32) ทั้งสองสมการ เพื่อหาพื้นที่ในการระบายที่ต้องการ โดยการหนดให้สมการทั้งสองเท่ากัน (กล่าวคือ (D.31) = (D.32) เนื่องจากมีความตั้งใจที่จะให้พื้นที่ในการระบายที่เทียบเท่ากัน) และทำการแก้สมการเพื่อหาค่าอัตราการไหลโดยมวลของอากาศ (W_air) ก็จะได้สมการ (D.33) ซึ่งเมื่อจัดรูปแบบให้เรียบง่ายขึ้นก็จะได้สมการ (D.34)

หัวข้อ D.9.2.5 (รูปที่ ๕) กล่าวว่าสามารถเปลี่ยนอัตราการไหลโดยมวลของกาศให้กลายเป็นอัตราการไหลโดยปริมาตรที่สภาวะ "standard" หรือ "normal" ได้โดยใช้สมการ (D.35)

ตอนท้ายของหัวข้อนี้กล่าวว่าเพื่อความสะดวก จึงได้ให้รูป D.1 สำหรับการคำนวณสมการที่เกี่ยวข้องกับค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค (n), อัตราส่วนความดัน (r) และอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติขชองอากาศ (k = 1.4)

รูปที่ ๕ หัวข้อ D.9.2.5 และ D.9.2.6

หัวข้อ D.9.2.6 กล่าวว่าสามารถทำให้สมการ (D.34) และ (D.35) เรียบง่ายขึ้น ดังแสดงในสมการ (D.36) และ (D.37) ตามลำดับ ด้วยการใช้ข้อสมมุติดังต่อไปนี้

a) ค่าสัมประสิทธิการขยายตัวแบบไอเซนโทรปิคสำหรับของไหลตัวจริงที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากับอัตราส่วนค่าความจุความร้อนจำเพาะของแก๊สอุดมคติของอากาศ

b) อัตราส่วนความดันที่คอคอด (throat pressure) ต่อความดันที่ทำการระบาย มีค่าเท่ากันระหว่างของไหลสองชนิด ข้อสมมุตินี้สามารถยอมรับได้สำหรับกรณีการไหลต่ำกว่าวิกฤต (subcritical flow) โดยที่ความดันที่คอคอดนั้นเท่ากับความดันบรรยากาศ แต่อาจเป็นข้อสมมุติที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการระบายเข้าท่อรองรับ หรือการระบายออกที่ความดัน (ด้านขาออก) ที่สูงขึ้น

c) ค่า compressibility ของของไหลตัวจริงที่ทำการระบายมีค่าเท่ากับ 1.0

รูปที่ ๖ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวแบบไอเซนโทรปิค

หัวข้อ D.10 (รูปที่ ๗) เป็นการเปลี่ยนสภาวะอ้างอิงระหว่าง "standard" กับ "normal"

การเปลี่ยนค่าระหว่าง "standard" กับ "normal" สำหรับสมการ (D.37) ที่ถูกใช้เพื่อแสดงความสามารถในการระบายที่ต้องการในรูปของอัตราการไหลโดยปริมาตรเทียบเท่ามีความซับซ้อนด้วยวิธีการที่ใช้เพื่อหาที่มาของสมการ และความแตกต่างของอุณหภูมิที่สภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะ ผลที่ได้คือการใช้สมการจำเพาะสำหรับสภาวะอ้างอิงแต่ละสภาวะนั้นเป็นสิ่งที่เหมาะสม และมีความจำเป็นที่ต้องเปลี่ยนระหว่างสภาวะอ้างอิงในกรณีเหล่านี้ และสามารถใช้สมการ (D.38)

รูปที่ ๗ หัวข้อ D.10

หัวข้อ D.11 (รูปที่ ๘) เป็นกรณีความต้องการในการระบายที่ต้องมีในกรณีที่มีไฟครอกภายนอก โดยหัวข้อ D.11.1 เป็นเรื่องทั่วไป

หัวข้อ D.11.1.1 กล่าวว่า ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเกณฑ์ที่ใช้ในการคำนวณความสามารถในการระบายที่ต้องการในกรณีของการรับความร้อนเข้ามาจากการที่มีไฟครอกภายนอก ขอให้อ้างอิงไปยังภาคผนวก B

จากความสามารถในการระบายที่ต้องการที่กำหนดให้ สามารถเปลี่ยนค่าอัตราการเกิดไอ (W_vap) ให้กลายเป็นอัตราการไหลของอากาศเทียบเท่าด้วยวิธีการที่แสดงในหัวข้อ D.9

อัตราการเกิดไอที่เกิดจากความร้อนที่ไหลเข้าสู่ภายในนั้นสามารถคำนวณได้จากสมการ (D.39) โดยที่

W_vap คืออัตราการเกิดไอ (หน่วยเป็น กิโลกรัมต่อวินาที หรือปอนด์ต่อชั่วโมง)

Q คือความร้อนที่ไหลเข้าระบบเนื่องจากไฟครอก (หน่วยเป็น วัตต์ หรือบีทียูต่อชั่วโมง)

F คือปัจจัยสภาพแวดล้ม (ไม่มีหน่วย)

L_eff คือความร้อนของการกลายเป็นไอที่มีประสิทธิผล ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น จูลต่อกิโลกรัม หรือบีทียูต่อปอนด์)

v_l คือปริมาตรจำเพาะของของเหลวที่เดือด ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

v_g คือปริมาตรจำเพาะของไอ ณ สภาวะที่ทำการระบายภายในถัง (หน่วยเป็น ลูกบาศก์เมตรต่อกิโลกรัม หรือลูกบาศก์ฟุตต่อปอนด์

หัวข้อ D.12 กล่าวว่าปริมาตรจำเพาะของไอมีค่ามากกว่าปริมาตรจำเพาะของของเหลว สำหรับของไหลที่อยู่ที่สภาวะห่างจากจุดวิกฤตทางเทอร์โมไดนามิกส์ (ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของถังความดันต่ำที่ทำงานใกล้ความดันบรรยากาศ) ดังนั้นแฟคเตอร์ปรับแก้ปริมาตรจะมีค่าเข้าใกล้ 1 และมักจะไม่ให้ความสำคัญ ทำให้ได้สมการในรูปที่เรียบง่ายขึ้นดังแสดงในสมการ (D.40)

หัวข้อ D.13 กล่าวว่าสามารถรวมสมการ (D.37) และ (D.40) กลายเป็นสมการ (D.41)

รูปที่ ๘ เริ่มหัวข้อ D.11

หัวข้อ D.12 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย SI โดยในกรณีหน่วย SI จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 0ºC และความดัน 101.325 kPa

โดย q คือลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

หัวข้อ D.13 (รูปที่ ๙) แสดงที่มาของสมการในหน่วย USC โดยในกรณีหน่วย USC จะใช้ค่าต่าง ๆ และ/หรือหน่วยต่าง ๆ ดังแสดงไว้ โดยสภาวะ "normal" คืออุณหภูมิ 60ºF และความดัน 101.325 psia

โดย q คือลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมงของอากาศเทียบเท่า

รูปที่ ๙ หัวข้อ D.12 และ D.13

สำหรับภาคผนวก D ก็จบเพียงเท่านี้