การตัดแยกระบบหรือการทำ Isolation เป็นขั้นตอนการทำงานที่สำคัญในการป้องกันไม่ให้ process fluid รั่วไหลเข้าสู่ vessel หรือ downstream process ที่ต้องการทำการซ่อมบำรุง และอุปกรณ์หลักที่ใช้ในการทำหน้าที่ดังกล่าวคือตัว spade (รูปที่ ๑)
หน้าตาของ spade เป็นดังรูปที่ ๑ ซ้ายบน คือเป็นแผ่นโลหะกลมมีด้ามโผล่ยื่นออกมา ขนาดของแผ่นกลมสามารถปิดท่อที่ต้องการตัดแยกระบบแต่สามารถสอดไว้ระหว่างน็อตของหน้าแปลนได้ ในกรณีของท่อที่มีขนาดเล็กและมีความยืดหยุ่นมากพอ อาจใช้การง้างท่อเพื่อสอดตัว spade เมื่อต้องการติดตั้ง แต่ในกรณีของท่อขนาดใหญ่หรือท่อที่ไม่มีความยืดหยุ่นมากพอ ก็ต้องเว้นที่ว่างระหว่างหน้าแปลนเอาไว้สำหรับใส่ตัว spade เมื่อต้องการติดตั้ง โดยขณะที่กระบวนการเดินเครื่องตามปรกติก็ต้องใส่ตัว ring spacer เข้าไปแทน (รูปที่ ๑ ขวาบน) เพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างหน้าแปลน แล้วทำการบีบอัดด้วยน็อตของตัวหน้าแปลน (แต่ต้องไม่ลืมที่ต้องมีที่ว่างสำหรับใส่ปะเก็นระหว่างหน้าแปลนและตัว ring spacer ด้วย)
สิ่งหนึ่งที่อาจเป็นปัญหาในการทำงานคือจะรู้ได้อย่างไรว่าที่สอดระหว่างหน้าแปลนนั้นเป็น spade หรือ ring spacer การแก้ปัญหาก็ทำได้ด้วยการทำให้โครงสร้างส่วนที่โผล่ยื่นพ้นหน้าแปลนออกมานั้นมีรูปแบบไม่เหมือนกัน หรือก็เอา spade และ ring spacer มาเชื่อมติดกันเป็น spectacle plate แบบรูปที่ ๑ ล่างไปเลย ถ้าเห็นด้านที่เป็น spade โผล่ยื่นออกมาก็แสดงว่าด้านที่เป็น ring spacer นั้นถูกสอดอยู่ระหว่างหน้าแปลน และเช่นเดียวกันถ้าเห็นด้านที่เป็น ring spacer โผล่ยื่นออกมาก็แสดงว่าด้านที่เป็น spade นั้นถูกสอดอยู่ระหว่างหน้าแปลน
หมายเหตุ : การตัดแยกระบบหรือ isolation นั้นปรกติจะไม่ไว้วางใจการใช้วาล์วเพียงตัวเดียวในการปิดกั้น เพราะถือว่าวาล์วอาจมีความบกพร่องที่ทำให้ปิดได้ไม่สนิท ในกรณีที่ต้องมีการตัดแยกระบบบ่อยหรือมีความยากลำบากในการติดตั้ง spade ก็อาจใช้ระบบ double block and bleed valves คือใช้ block valve สองตัวต่ออนุกรมกัน และมีท่อ vent หรือ drain เพื่อระบาย process fluid ที่อาจรั่วไหลผ่าน block valve ทางด้าน process ให้ระบายไปยังจุดที่ปลอดภัย
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Leakage and fire from a flange with a special shape at the reactor outlet at a gas oil mediumpressure hydrocracker" ที่เผยแพร่ในเว็บ Failure Knowledge Database ของประเทศญี่ปุ่น (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1300006.html) โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่ Ichihara, Chiba ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๗ ตุลาคม ค.ศ. ๒๐๐๒ (พ.ศ. ๒๕๔๕) ที่ต้องปูเรื่อง spade และ ring spacer ก่อนก็เพื่อให้ผู้ที่ยังเรียนอยู่หรือไม่ได้ทำงานทางด้านนี้มองเห็นภาพได้ว่าอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ดังกล่าวนี้ มันไปปรากฏอยู่ในระบบท่อด้วยเหตุผลใด
หน่วยผลิตที่เกิดเหตุนั้นสร้างขึ้นในปีค.ศ. ๑๙๖๒ (พ.ศ. ๒๕๐๕) เพื่อใช้เป็นหน่วยกำจัดกำมะถันออกจากน้ำมันหนัก (desulphurization unit) ต่อมาในปีค.ศ. ๑๙๘๒ (พ.ศ. ๒๕๒๕) ถูกปรับเปลี่ยนมาทำหน้าที่เป็นทั้งหน่วยกำจัดกำมะถันและ "decomposition unit" สำหรับ heavy gas oil ก่อนที่จะเกิดเพลิงไหม้ในปีค.ศ. ๒๐๐๒
คำ "decomposition unit" ที่ใช้บทความหมายถึงหน่วย hydrocraker ที่เรียกกันในปัจจุบัน คือการกำจัดสารประกอบกำมะถันอินทรีย์ที่ปนอยู่ในน้ำมันจะใช้แก๊สไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยเพื่อดึงเอากำมะถันออกมาในรูปแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) โดยปฏิกิริยาจะเกิดที่อุณหภูมิและความดันที่สูง และด้วยการที่โมเลกุลของน้ำมันหนักแม้ว่าจะมีขนาดใหญ่แต่ก็มีความไม่อิ่มตัวสูง (มีพันธะ C=C มาก) จึงแตกตัวออกเป็นโมเลกุลเล็กลงได้ยาก เพราะการที่โมเลกุลใหญ่แตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลง จะได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความไม่อิ่มตัวสูงมากขึ้น ดังนั้นถ้าสารตั้งต้นมีความไม่อิ่มตัวสูงอยู่แล้ว การจะทำให้แตกออกเป็นโมเลกุลเล็กลงจึงทำได้ยากขึ้นไปอีก ด้วยเหตุนี้จึงต้องทำลดความไม่อิ่มตัวของสารตั้งต้นลงก่อนด้วยการเติมไฮโดรเจนเข้าไปยังตำแหน่งพันธะที่ไม่อิ่มตัว ซึ่งปฏิกิริยานี้ก็เกิดที่อุณหภูมิและความดันที่สูงเช่นกัน
ก่อนเกิดเหตุนั้น ได้มีการลดอัตราการไหลของสารตั้งต้นและลดอุณหภูมิของระบบลงจาก 370ºC เหลือเป็น 340ºC และเมื่อเวลาประมาณ ๒๒.๓๐ น แก๊สความดันสูงและอุณหภูมิสูงได้รั่วไหลออกจากหน้าแปลนที่มี spacer ติดตั้งอยู่ ตำแหน่งหน้าแปลนนี้อยู่ทางด้านขาออกของ reactor ในช่วงแรกนั้นเปลวไฟที่เกิดขึ้นมีขนาดเล็ก แต่ด้วยความร้อนของเปลวไฟจึงทำให้ bolt ที่ยึดหน้าแปลนไว้เกิดการยืดตัวออก ทำให้แรงกดหน้าแปลนให้แนบสนิทนั้นลดลง การรั่วไหลจึงเกิดเพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้ความเสียหายขยายเป็นวงที่กว้างขึ้น เพลิงสงบเมื่อเวลา ๕.๓๐ น ของวันถัดมา
หน่วยนี้มีการหยุดเดินเครื่องเพื่อซ่อมบำรุงครั้งสุดท้ายในปีค.ศ. ๒๐๐๑ (พ.ศ. ๒๕๔๔) หรือก่อนเกิดเหตุประมาณ ๑ ปี และเมื่อทำการถอด spacer ออกจากหน้าแปลนที่เกิดเหตุก็พบว่าระยะห่างระหว่างหน้าแปลนนั้นมีความแตกต่างถึง 8 mm แทนที่จะขนานกัน ทำให้เวลาที่ใส่ spacer กลับคืนเข้าไปแล้วขัน bolt คืนเดิมนั้น ความตึงของ bolt แต่ะละตัวจะไม่เท่ากัน (คือด้านที่ห่างมากกว่าจะมีความตึงมากกว่า เพราะต้องใช้แรงมากกว่าในการดึงให้หน้าแปลนเคลื่อนเข้าหากัน)
บทความกล่าวว่าสาเหตุที่ทำให้เกิดการรั่วไหลคาดว่าเป็นเพราะตัว spacer มีการหดตัวมากกว่าตัว bolt เมื่ออุณหภูมิของระบบลดต่ำลง คือถ้า bolt หดตัวด้วยขนาดเดียวกันหรือมากกว่าตัว spacer ตัว spacer ก็จะยังคงถูกบีบอัดเอาไว้ แต่พอ bolt หดตัวน้อยกว่า ก็เลยทำให้เกิดช่องว่างระหว่างหน้าผิวสัมผัส
ประเด็นที่น่าสนใจก็คือในเมื่อหน้าแปลนมันไม่ขนานกัน แล้วทำไมจึงฝืนขันน็อตเพื่อให้หน้าแปลนมันแนบติดกัน ตรงนี้ผู้เขียนบทความเล่าไว้ว่ สมัยที่เป็นวิศวกรจบใหม่เข้าทำงานนั้น ในกรณีที่พบว่าหน้าแปลนนั้นไม่ขนานกันอันเป็นผลจากความเครียด (strain) ของระบบท่อ ก็จะใช้รอกโซ่ดึงหน้าแปลนเข้าหากันแล้วทำการขันน็อตให้แน่น ซึ่งแสดงว่าวิธีการทำงานดังกล่าวยังมีการปฏิบัติอยู่จนกระทั่งวันที่เกิดเหตุการณ์ดังกล่าว
ตรงนี้ก็มีข้อควรพิจารณาคือ การใช้การดึงหน้าแปลนที่ไม่ขนานกันให้แนบเข้าหากันนั้นเป็นสิ่งที่ควรกระทำหรือไม่ เพราะตอนที่ประกอบท่อเมื่อสร้างโรงงานนั้นสามารถจัดให้ผิวหน้าแปลนขนานกันได้ แต่พอโรงงานมีการใช้งานก็จะทำให้ท่อมีการขยายตัว ซึ่งสามารถทำให้ท่อเกิดการเคลื่อนออกไปจากตำแหน่งเดิมเมื่อแรกสร้าง และไม่คืนกลับตำแหน่งเดิมแม้ว่าโรงงานจะหยุดการเดินเครื่อง ทำให้เมื่อถอดน็อตยึดหน้าแปลนออกหน้าแปลนจึงไม่ขนานกัน ดังนั้นการทำเช่นนี้จึงอาจเป็นสิ่งที่สามารถกระทำได้ถ้าความเบี่ยงเบนนั้นไม่มากเกินไป บทความไม่ได้กล่าวว่าท่อที่เกิดเหตุนั้นเป็นท่อขนาดกี่นิ้ว จึงไม่สามารถเทียบว่าระยะเบี่ยงเบน 8 mm ที่พบนั้นจัดว่ามากไปหรือไม่สำหรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อที่เกิดเหตุ โดยความเห็นส่วนตัวคิดว่าประเด็นหน้าแปลนไม่ขนานนี้น่าจะเป็นตัวการหลักให้เกิดการรั่วไหลมากกว่าการหดตัวของ spacer
ในบทความต้นฉบับ มีความคิดเห็นหนึ่งของผู้เขียนที่ผู้อ่านควรต้องพิจารณาให้ดี คือผู้เขียนบทความกล่าวว่าการใส่ spacer ไว้ที่หน้าแปลนดังกล่าวก็เพื่อใช้ในการตัดแยก reactor ออกจากระบบเมื่อต้องทำการซ่อมบำรุง และน่าจะเป็นการดีกว่าถ้าหากใช้ "ท่อสั้น ๆ" แทนการใช้ spacer แม้ว่าจะต้องมีหน้าแปลนเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งคู่ก็ตาม สำหรับผู้ที่นึกภาพตรงนี้ไม่ออกขอให้ดูรูปที่ ๓ ประกอบ
คือในระหว่างการซ่อมบำรุงนั้นต้องมีการป้องกันไม่ process fluid รั่วไหลออกมายังด้านที่ทำการซ่อมบำรุง (เช่นตัว vessel) วิธีการที่ดีที่สุดคือไม่ให้มีการเชื่อมต่อทางกายภาพ (physical connection) ระหว่างกัน กล่าวคือถ้ามีชิ้นส่วนท่อสั้นเชื่อมระหว่างด้าน process กับด้าน vessel ก็ให้ถอดชิ้นส่วนท่อสั้นนั้นออก (ถอดตัวสีส้มในรูปที่ ๓) แต่ปลายท่อด้าน process ก็ต้องปิดด้วย blind flange ให้แน่นหนาสามารถกันการรั่วไหลได้ด้วย
การให้มีท่อสั้นที่สามารถถอดออกได้นั้นก็อาจทำไม่ได้ในกรณีที่พื้นที่มีจำกัด หรือในกรณีที่ท่อมีขนาดใหญ่ ก็จะทำให้ท่อสั้นที่ต้องถอดออกนั้นมีน้ำหนักมากตามไปด้วย การใช้ spade หรือ spectacle plate จะมึความสะดวกมากกว่า หรือในกรณีที่มีการปฏิบัติงานเป็นประจำ การใช้ double block and bleed valves ก็เป็นที่ยอมรับกัน เพราะรอยต่อที่ปิดสนิทไม่มีการรั่วซึมอยู่แล้ว พอไปถอดออกแล้วประกอบใหม่ ก็ต้องมาลุ้นกันใหม่ว่าประกอบใหม่แล้วจะมีการรั่วซึมอีกหรือไม่
อีกประเด็นคือ ตัวหน้าแปลนเองก็เป็นจุดที่สามารถเกิดการรั่วไหลได้อยู่แล้ว อันเป็นผลจากการคลายตัวของน็อตยึดหน้าแปลนด้วยหลากหลายสาเหตุ (เช่นที่ได้เล่าไปในตอนที่ ๑)
