วาล์วไอน้ำระเบิดเพราะใส่ปะเก็นไม่เข้าที่ MO Memoir : Saturday 4 March 2566

ข้อต่อแบบหน้าแปลน (flange) ตัวนอต (ที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า bolt หรือนอตตัวผู้ในภาษาไทย หรือสลักเกลียวในภาษาที่เป็นทางการ) จะไม่สัมผัสกับของไหลที่ไหลอยู่ภายใน เพราะระหว่างหน้าแปลนจะมีปะเก็น (gasket) ปิดกั้นการรั่วซึมของของไหล ดังนั้นตัววัสดุที่ใช้ทำนอตจึงไม่จำเป็นต้องมีความทนทานต่อสารเคมีดังเช่นวัสดุที่ใช้ทำปะเก็นหรือตัวท่อ แต่ต้องมีความสามารถในการรับแรงดึงที่เกิดจากการขันนอตให้ตึงได้ (นอตตัวหลังนี้คือนอตตัวเมีย หรือที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า nut และภาษาทางการเรียกว่าแป้นเกลียว)

ชนิด รูปร่าง และวัสดุ ของปะเก็นที่ปัองกันการรั่วซึมระหว่างหน้าแปลนขึ้นอยู่กับ ความดัน อุณหภูมิ และของไหลที่มันสัมผัส ในกรณีของระบบความดันสูงนั้นจะใช้หน้าแปลนแบบ Ring Type Joint (RTJ) ที่บนผิวหน้าของหน้าแปลนจะมีร่องสำหรับวางปะเก็นโลหะตัน (Ring Type Joint (RTJ) gasket) (ดูรูปที่ ๑ ข้างล่าง) ที่ตัวปะเก็นนั้นจะต้องวางลงในร่องได้พอดี เมื่อนำหน้าแปลนสองชิ้นปะกบกันและทำการขันตอน ตัวปะเก็นโลหะตันก็จะถูกบีบอัดให้แนบเข้ากับพื้นผิวในร่องของหน้าแปลน เป็นการป้องกันการรั่วซึมของของไหลที่อยู่ภายใน

รูปที่ ๑ หน้าแปลนแบบ Ring Type Joint (RTJ) จะมีร่องสำหรับวางปะเก็นโลหะตัน

คำว่า "Bonnet" ถ้าดูตามพจนานุกรมก็จะหมายถึงฝากระโปรงรถหรือหมวกบางชนิดสำหรับสุภาพสตรีสวมใส่ แต่ถ้าใช้กับวาล์วจะหมายถึงชิ้นส่วนที่ปิดครอบลำตัว (body) ของตัววาล์ว โดยกลไกต่าง ๆ ที่ใช้ในการควบคุมการไหลจะติดตั้งอยู่กับตัว bonnet นี้ (รูปที่ ๒) วิธีการยึด bonnet เข้ากับลำตัววาล์วขึ้นอยู่กับชนิดของไหล อุณหภูมิ และความดัน สำหรับระบบที่มีอุณหภูมิและความดันสูง และของไหลที่อันตราย ก็จะใช้การยึดแบบหน้าแปลน โดยมีการวางปะเก็นไว้ระหว่างพื้นผิวของลำตัววาล์วกับพื้นผิวของ bonnet ที่จะนำมาปะกบเข้าด้วยกัน

ข้อต่อแบบหน้าแปลนนั้นเมื่อใช้งานไปก็อาจเกิดการรั่วไหลได้ ในกรณีที่การรั่วไหลนั้นอยู่ในตำแหน่งที่ไม่สามารถหยุดการเดินเครื่องเพื่อซ่อมแซมได้และเกิดไม่มาก ก็สามารถหยุดการรั่วไหลออกมาภายนอกด้วยการใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า "Clamping system" (รูปที่ ๓) ที่เป็นชิ้นส่วนสวมครอบทับลงไปบนตำแหน่งที่เกิดการรั่ว ลักษณะหน้าตาของอุปกรณ์นี้ขึ้นกับว่าตำแหน่งที่เกิดการรั่วนั้นเป็นแบบใด และการออกแบบของผู้ผลิตแต่ละราย

รูปที่ ๒ ตัวซ้ายเป็น globe valve ส่วนตัวขวาเป็น gate valve ที่ยึดส่วน bonnet เข้ากับ body ด้วยข้อต่อแบบหน้าแปลน

รูปที่ ๓ เป็นตัวอย่าง Clamping system ของผู้ผลิตรายหนึ่งสำหรับใช้ปิดกั้นการรั่วไหลตรงบริเวณหน้าแปลน ตัวอุปกรณ์จะเสมือนปลอกโลหะสวมครอบแนบลงไปบนหน้าแปลนที่มีการรั่ว โดยมีรู (ที่มีวาล์วปิดเปิด) อยู่ที่ตำแหน่งมุมต่าง ๆ เพื่อไว้สำหรับฉีดสาร sealant (วัสดุอุดกันรั่ว) เข้าไปในที่ว่างระหว่าง Clamping system และแปลนเพื่อปิดกั้นการรั่วไหล

รูปที่ ๓ ตัวอย่าง Clamping system ของผู้ผลิตรายหนึ่งที่ใช้สำหรับปิดกั้นการรั่วไหลที่หน้าแปลน

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากเอกสารเรื่อง "Accident description & Lessons learned" ฉบับวันที่ 1 เมษายน ค.ศ. ๒๐๑๔ (พ.ศ. ๒๕๕๗) จัดทำโดย TEAM Industrial Services ของบริษัท Total ที่เป็นเหตุการณ์วาล์วท่อไอน้ำระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งในประเทศเบลเยี่ยมเมื่อวันที่ ๑๙ พฤศจิกายน ค.ศ. ๒๐๑๓ (พ.ศ. ๒๕๕๖) ในขณะที่พนักงานของ TEAM กำลังฉีด sealant เพื่อปิดกั้นการรั่วบริเวณ bonnet ของตัววาล์ว ทำให้พนักงานที่ทำหน้าที่ดังกล่าวเสียชีวิต ๒ ราย

รูปที่ ๔ รูปซ้ายเป็นวาล์วตัวที่เกิดเหตุ ส่วนรูปขวาเป็นตัว bonnet ที่หลุดแยกออกมา

วาล์วที่เกิดเหตุเป็น gate valve ขนาด 16 นิ้ว ใช้กับท่อน้ำร้อนป้อนหม้อน้ำที่ความดัน 70 bar อุณหภูมิ 290ºC (น้ำที่จุดเดือด) rating 900 (รูปที่ ๔) วาล์วตัวนี้มีการรั่วซึมบริเวณ bonnet จึงได้ทำการติดตั้ง clamp ไว้ตั้งแค่ประมาณเดือนมีนาคม ค.ศ. ๒๐๑๑ (พ.ศ. ๒๕๕๔) หรือประมาณสองปีครึ่งก่อนเกิดเหตุ

ในวันที่เกิดเหตุพนักงานของ TEAM ได้เข้าไปเพื่อทำการฉีด sealant เพิ่มเติม โดยฉีดเข้าทางวาล์วที่ติดตั้งอยู่บนตัว clamp ในตำแหน่งระหว่างนอตตัวที่ 1 และ 2 ของ bonnet (รูปที่ ๕) และแทบจะทันทีที่เริ่มทำการฉีด sealant ก็เกิดการระเบิดขึ้น

รูปที่ ๕ ตำแหน่งการฉีด sealant อยู่ระหว่างนอตตัวที่ 1 และ 2 ซึ่งนอตในตำแหน่งนั้นมีความเค้นสูงมาก

จากการตรวจสอบพบว่า นอตที่ใช้ยึด bonnet เข้ากับตัววาล์วจำนวน 14 ตัวจากทั้งหมด 20 ตัว มีความเสียหายที่เกิดจาก Stress Corrosion Cracking (มักเรียกย่อกันว่า SCC) เนื่องจากการเกิด SCC นี้จำเป็นต้องมีทั้งความเค้นและสารเคมีร่วมกัน โดยปรกตินอตในขณะถูกขันตึงก็จะมีความเค้นอยู่แล้ว จึงเกิดคำถามขึ้นมาว่าแล้วสารเคมีมาได้อย่างไร

การตรวจสอบข้อมูลย้อนหลังพบว่า ช่วงหลังการหยุดซ่อมบำรุงใหญ่ในปีค.ศ. ๒๐๐๙ (พ.ศ. ๒๕๕๒) คุณภาพน้ำหม้อน้ำมีความผันผวน ทำให้เกิดการรั่วไหลในระบบหลายจุดต้องต้องมีการติดตั้ง clamp หลายตำแหน่ง (วาล์วตัวที่เกิดเหตุนี้ได้รับการติดตั้ง clamp ในปีค.ศ ๒๐๐๑ (พ.ศ. ๒๕๕๔)) เหตุการณ์นี้อธิบายได้ว่าทำไมตัวนอตจึงต้องประสบกับสารเคมี

หลังติดตั้ง clamp ก็ไม่มีการใช้งานวาล์วดังกล่าวเป็นเวลานานประมาณ ๕ เดือน และอีกประมาณ ๖ สัปดาห์ในปีค.ศ. ๒๐๑๒ (พ.ศ. ๒๕๕๕) โดยในช่วงเวลาดังกล่าวระบบยังมีความดันแต่ไม่ได้มีอุณหภูมิสูง เหตุการณ์นี้คงเป็นตัวอธิบายว่านอตนั้นได้สัมผัสกับสารเคมีเป็นเวลานานโดยที่ตัวนอตมีแรงดีง แต่ไม่เพียงพอที่จะอธิบายการแตกหักว่าความเค้นที่สูงเกินมาจากไหน

การตรวจสอบตัววาล์วพบข้อบอกพร่องในการออกแบบ/ผลิต กล่าวคือร่องสำหรับวางประเก็นโลหะตันตรง body กับ bonnet นั้นมีขนาดวงที่เล็กเกินไป 5 mm (มาตรฐานกำหนดให้ไม่เกิน 0.13 mm) ดังนั้นเมื่อวางปะเก็นโลหะตันลงไปตอนประกอบวาล์ว ส่วนหนึ่งของปะเก็นจะอยู่เหนือร่อง (รูปที่ ๖) ทำให้นอตที่อยู่ทางฝั่งด้านนี้ถูกขันตึงมากเป็นพิเศษเพื่อไม่ให้เกิดการรั่วซึม ประมาณว่าความเค้นในตัวนอตฝั่งนี้เกือบเท่าความเค้นสูงสุดที่นอตจะทนได้ ความเค้นที่เพิ่มขึ้นอีกในขณะที่ทำการฉีดอัด sealant ลงไป ร่วมกับรอยแตกร้าวที่เกิดจาก SCC จึงทำให้นอตบางตัวฉีกขาด นอตตัวที่เหลือที่ไม่สามารถรับความเค้นเพิ่มเติมได้อีกแล้วจึงฉีกขาดตามอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดการระเบิดเกิดขึ้น

บทความไม่ได้บอกไว้ชัดเจนว่าความผิดพลาดในการประกอบวาล์วเกิดขึ้นเมื่อใด แต่ดูเหมือนจะบอกเป็นนัยว่าน่าจะมาจากผู้ผลิต

รูปที่ ๖ รูปซ้ายเป็นกรณีที่ขนาดร่องและปะเก็นโลหะตันนั้นสอดรับกัน ปะเก็นจะวางลงในตัวร่องได้พอดีตลอดเส้นรอบวง ส่วนรูปขวาเป็นกรณีที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของร่องเล็กกว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของปะเก็น ทำให้ตัวปะเก็นลอยขึ้นมาอยู่นอกร่อง

นานาสาระเรื่องการเปิดวาล์ว (๒) MO Memoir : Wednesday 2 June 2564

ผมเขียนเรื่องนี้ครั้งแรกลง blog เอาไว้เมื่อเกือบ ๗ ปีที่แล้ว (วันเสาร์ที่ ๑๕ พฤศจิกายน ๒๕๕๗) ตอนนั้นจะเน้นไปที่คำขยายต่าง ๆ (ภาษาอังกฤษ) ที่เกี่ยวข้องกับการเปิด-ปิดวาล์ว เช่นการเปิดเพียงเล็กน้อย การเปิดเพียงแค่รู้สึกว่าวาล์วเปิดแล้ว การค่อย ๆ เปิด-ปิด ฯลฯ เพราะว่ามันจำเป็นเมื่อต้องเขียนคู่มือการทำงานเป็นลายลักษณ์อักษร มาวันนี้จะเป็นอีกเรื่องหนึ่งคือ จากวาล์วที่เห็นติดตั้งอยู่ในระบบนั้น จะรู้ได้อย่างไรว่าวาล์วตัวนั้นเปิดหรือปิดอยู่

คำตอบสั้น ๆ ก็คือ มันไม่มีสูตรลัดพิเศษ เพราะมันขึ้นอยู่กับการออกแบบ "Stem"

"Stem" ของวาล์วคือชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่าง ชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลผ่านวาล์ว (ที่อาจเป็น disk, plug หรือ ball) และกลไกที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนตำแหน่งของชิ้นส่วนที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลผ่านวาล์ว (ที่กลไกนี้อาจเป็น hand wheel, handle หรือระบบ actuator ต่าง ๆ ที่ใช้กับวาล์วควบคุม) ในกรณีของ gate valve และ globe valve นั้น การทำให้ตัว disk หรือ plug ที่ปิดกั้นช่องทางการไหลนั้นเคลื่อนที่ขึ้น (เพื่อเปิด) หรือเคลื่อนที่ลง (เพื่อปิด) อาจใช้ การเคลื่อนที่ "ขึ้น-ลง" หรือการ "หมุน" ตัว stem ก็ได้ ส่วนในกรณีของ ball valve, plug valve และ butterfly valve นั้นจะใช้การ "หมุน" ตัว stem เพื่อไปทำให้ตัว ball, plug หรือ disk เปิดหรือปิดช่องทางการไหล

รูปที่ ๑ เป็น gate valve ชนิด rising stem with outside screw เวลาที่เราหมุน hand wheel นั้น ตัว hand wheel จะอยู่ที่เดิม แต่ตัวสกรูที่อยู่ตรงกลางตัว hand wheel จะยื่นออกมาหรือหดตัวเข้าไปก็ขึ้นอยู่กับว่าเราหมุนเพื่อเปิดหรือปิดวาล์ว ถ้ามันโผล่ยื่นออกมา วาล์วก็จะเปิด แต่มันหดหายเข้าไปข้างใน วาล์วก็จะปิด วาล์วแบบนี้มันดูง่ายว่าเปิดหรือปิดอยู่ แต่มันก็มีข้อเสียข้อหนึ่งคือใช้พื้นที่มากหน่อยในการติดตั้ง (ต้องมีที่ว่างให้ตัว stem เคลื่อนที่)

สิ่งสำคัญสิ่งหนึ่งที่ต้องระวังก็คือ เวลาที่เราเปิดวาล์วนั้น เราจะหมุน hand wheel จนกระทั่งหมุนต่อไม่ได้ คือเห็นตัว stem โผล่ยื่นออกมาจนไม่สามารถเคลื่อนที่ต่อได้แล้ว ซึ่งตรงนี้แม้ว่าวาล์วจะเปิด "เกือบเต็มที่" ในขณะที่เราต้องการให้มันเปิด "เต็มที่" มันก็ไม่ส่งผลอะไรกับการทำงานของระบบนั้น แต่สำหรับการปิดวาล์วนั้นเราจำเป็นต้องรู้ว่าต้องเห็นตัว stem หดตัวเข้าไปจนถึงตำแหน่งไหนจึงจะทำให้วาล์ว "ปิดสนิท" โดยเฉพาะกรณีของ gate valve ที่อาจมีสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งค้างอยู่ในร่องสำหรับให้ตัว disk เคลื่อนที่ ทำให้ตัว disk ไม่สามารถเคลื่อนตัวจนปิดวาล์วได้สนิท ของไหลในระบบยังสามารถไหลผ่านช่องว่างเล็ก ๆ นี้ได้ อุบัติเหตุหนึ่งที่เกิดจากการที่วาล์วปิดไม่สนิทนี้ (คือโอเปอร์เรเตอร์หมุน hand wheel จนกระทั่งมันปิดไม่ได้อีกแล้ว ก็เลยคิดว่าวาล์วปิดสนิทแล้ว แต่ในความเป็นจริงมีสิ่งสกปรกขวางอยู่ในร่อง) เคยเล่าไว้ในบทความชุด "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530 (1987) Case 1-4 เพลิงไหม้ที่ระบบ Flare" ที่เขียนไว้ในช่วงเดือนตุลาคม ๒๕๖๑ การป้องกันได้ด้วยการติดตั้งตัวชี้บอกระดับการเปิดของวาล์วเพื่อให้รู้ว่าวาล์วปิดสนิทแล้วหรือยัง

รูปที่ ๒ เป็น globe valve ชนิด rising stem เช่นกัน แต่เป็นชนิด inside screw เวลาที่เราหมุน hand wheel ตัว hand wheel ก็จะเคลื่อนที่ขึ้นหรือลงก็ขึ้นอยู่กับว่าเราหมุนเพื่อเปิดหรือปิดวาล์ว ถ้าเห็น hand wheel ยกตัวขึ้นสูงก็อาจเดาได้ว่าวาล์วตัวนั้นเปิดอยู่ แต่ถ้าเห็น hand wheel อยู่ที่ระดับต่ำ ๆ มันก็ยากที่จะบอกว่าวาล์วตัวนั้นเปิดอยู่เล็กน้อยหรือปิดอยู่ (เว้นแต่ว่าเคยทำงานกับวาล์วตัวนั้นจนจำตำแหน่งปิดสนิทได้) ต้องใช้การทดลองหมุน hand wheel เอา ส่วนหมุนด้านไหนเพื่อเปิดหรือปิด ก็ให้นึกถึงเวลาที่เราหมุนก็อกน้ำที่บ้านหรืออ่างล้างมือ มันหมุนในทิศทางเดียวกัน

รูปที่ ๑ Rising stem with outside screw gate valve ตัวที่ ๑ และ ๒ นั้นเปิดอยู่ ส่วนตัวที่ ๓ และ ๔ นั้นปิดอยู่

รูปที่ ๒ Rising stem with inside screw globe valve ตัวที่ ๑ และ ๒ นั้นเปิดอยู่ ส่วนตัวที่ ๓ นั้นปิดอยู่ ตัว steam trap ในรูปนั้นติดผิดทิศทาง ตัวนี้มันต้องเอาด้านที่มี name plate อยู่ด้านบน

วาล์วที่ดูจากภายนอกไม่ได้ว่าเปิดหรือปิดอยู่คือวาล์วชนิด non-rising stem ในกรณีของ non-rising stem นั้นการหมุน hand wheel คือการหมุนตัว stem ที่จะทำให้ตัว disk หรือ plug เคลื่อนขึ้นหรือลงโดยที่ตัว stem ไม่ได้มีการโผล่ยื่นออกมาเหนือตัว hand wheel และตัว hand wheel ก็ยังคงอยู่ที่ระดับเดิม ไม่มีการเคลื่อนที่ขึ้นหรือลง ข้อดีของ stem แบบนี้ก็คือใช้พื้นที่ติดตั้งน้อยกว่า แต่ข้อเสียก็คือดูด้วยตาเปล่าไม่ได้ว่าวาล์วปิดหรือเปิดอยู่ ต้องใช้การลองหมุนวาล์วดูเอาเอง ถ้าสงสัยว่าวาล์วแบบนี้เป็นอย่างไร ลองดูได้ที่มิเตอร์ประปาหน้าบ้าน

อุบัติเหตุหนึ่งที่เกิดจากการใช้วาล์ว non-rising stem คือกรณีของการรั่วไหลของน้ำมันผ่านวาล์วระบายน้ำฝนลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติที่คลังน้ำมัน Caribbean Petroleum Corporation (CAPECO) ที่เมือง Bayamón, Puerto Rico ในคืนวันศุกร์ที่ ๒๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๕๒ (ค.ศ. ๒๐๐๙) จนทำให้เกิดการระเบิดที่รุนแรงตามมา (รายละเอียดอยู่ในเรื่อง "UVCE case 6 Puerto Rico 2552(2009) MO Memoir : Sunday 17 February 2562") สาเหตุเป็นเพราะวาล์วระบายน้ำฝนตัวหนึ่งเป็นชนิด non-rising stem เมื่อโอเปอร์เรเตอร์ตรวจด้วยการขับรถผ่านแล้วไม่เห็น stem โผล่ออกมา ก็เข้าใจว่าวาล์วปิดอยู่ ทั้ง ๆ นี้ในความเป็นจริงวาล์วมันเปิดอยู่ (วาล์วระบายตัวฝนตัวอื่นใช้แบบ rising stem ยกเว้นวาล์วตัวนี้)

ดังนั้นการจำว่าให้ดูตำแหน่งของ stem เพื่อที่จะบอกว่า gate valve นั้นเปิดหรือปิดอยู่ มันใช้ได้กับกรณีของ rising stem มันใช้ไม่ได้ถ้าไปเจอกับ gate valve ที่เป็น non-rising stem

ต่อไปจะมาดูกรณีของ ball valve กันบ้าง

รูปที่ ๓ ball valve ตัวนี้ด้านบนของ stem เป็นหัวสี่เหลี่ยมจตุรัส (ที่สามารถถอด handle ออกแล้วสวมใหม่ในทิศทางตั้งฉากกับทิศเดิมได้) โดยมีการบากร่องเพื่อให้รู้ว่า ball อยู่ในตำแหน่งเปิดหรือปิด

Ball valve ตัวเล็ก ๆ จะมี handle ยึดติดมากับตัววาล์ว การดูว่า ball valve เปิดหรือปิดก็ดูว่า handle นั้นอยู่ในแนวเดียวกับท่อหรืออยู่ขวางท่อ ถ้าอยู่ในแนวเดียวกับท่อมันก็เปิดอยู่ ถ้าขวางท่อมันก็ปิดอยู่ แต่ก็เคยเจอเหมือนกันกรณีที่มีการถอด handle ออกมาแล้วใส่ผิด (เช่นในระหว่างการติดตั้ง) ทำให้มันสลับกัน

ball valve ตัวใหญ่จะสามารถถอดตัว handle ออกจากวาล์วได้ หรือไม่ก็ไม่ได้ยึดติดมากับตัววาล์ว โดยส่งมาแยกชิ้นอยู่ พอจะหมุนเปิดหรือปิดก็จะเอา handle มาสวมเข้ากับหัว stem บนตัววาล์ว (คือพอวาล์วตัวใหญ่ขึ้น handle มันจะยาวเกะกะมาก บางทีเขาก็เอาโซ่แขวนห้อย ๆ ไว้อยู่ข้าง ๆ ตัววาล์ว ball valve ขนาด 4" ความยาว handle ก็จะอยู่ที่ประมาณ 60 cm แล้ว) ดังนั้นการดูว่าวาล์วเปิดหรือปิดก็ต้องไปดูว่า stem อยู่ที่ตำแหน่งใด อย่างเข่นในรูปที่ ๓ ด้านบนของ stem เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส รูสำหรับสวมบนตัว handle ก็จะมีรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเช่นกัน ทำให้เราสามารถสวม handle เข้ากับ stem ได้สองทิศทาง ส่วนที่ว่าการหมุนนั้นจะเป็นการเปิดหรือปิดวาล์วก็ให้ดูที่ร่องบากบนหัว stem ว่ามันอยู่ในแนวท่อ (คือเปิด) หรือขวางแนวท่อ (คือปิด)

รูปที่ ๔ ball valve ตัวนี้ด้านบนของตัว stem ทำเป็นรูป Double "D" ที่เห็นได้ชัดจากรูปร่างรูของด้ามจับข้างล่าง

วาล์วของบางบริษัทแก้ปัญหาว่ามองทิศทางของร่องบากยาก ก็ใช้วิธีทำให้รูปร่างส่วนหัวของ stem มันมีรูปทรงที่บ่งบอกตำแหน่งวาล์วเลยว่าเปิดหรือปิดอยู่ ดังเช่นตัวอย่างที่ยกมาในรูปที่ ๔ ที่เขาทำให้ส่วนด้านบนของ stem มีรูปร่างที่เขาเรียกว่า Double "D" คือเปรียบเสมือนสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ฝั่งด้านกว้างแทนที่จะเป็นเส้นตรงกลับเป็นเส้นโค้งนูนออกแทน โดยที่เมื่อหันแนวยาวไปตามแนวท่อก็แสดงว่าวาล์วเปิดอยู่ และถ้าแนวยาวมันหันขวางแนวท่อก็แสดงว่าวาล์วปิดอยู่

เรื่องสุดท้ายสำหรับวันนี้คือสามารถติดตั้ง swing check valve เข้ากับท่อในแนวดิ่งได้ แต่ต้องเป็นแบบไหลจากล่างขึ้นบน แต่ถ้ากังวลว่ามันอาจจะเปิดค้างได้ ก็อาจติดตั้ง counter weight ช่วยครับ (ถ้าวาล์วที่ใช้มันยอมให้ติดตั้งได้) แต่ถ้ากังวลเรื่องมันจะเปิดค้างก็หันไปใช้พวกที่ออกแบบสำหรับติดตั้งกับท่อในแนวดิ่งเลยก็แล้วกัน (เช่น vertical lift check valve)

รูปที่ ๕ swing check valve ตัวนี้ติดตั้งในแนวดิ่ง โดยทิศทางการไหลเป็นจากล่างขึ้นบน ตัวนี้ทำหน้าที่เป็น vacuum breaker กล่าวคือถ้าความดันในระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศ มันจะยอมให้อากาศภายนอกไหลเข้าไปข้างในระบบได้

เมื่อควรติดตั้ง Gate valve แบบนอนตะแคงข้าง MO Memoir : Saturday 11 July 2563

ตอนเรียนจบใหม่ ๆ เมื่อกว่าสามสิบปีที่แล้ว สมัยนั้นจะหาความรู้ในเรื่องใดก็ต้องไปดูตามร้านขายหนังสือว่ามีใครเขียนหนังสือเกี่ยวกับเรื่องที่ต้องการรู้หรือไม่ ถ้าไม่มีภาษาไทยก็ต้องไปหาภาษาอังกฤษ แต่หนังสือภาษาอังกฤษที่ไม่ใช่ตำราเรียนก็จะมีราคาแพงมากเหมือนกัน หรือไม่ก็ต้องไปหาวารสารของต่างประเทศที่มีอยู่ในบางห้องสมุดมาอ่าน ซึ่งก็ต้องไปสมัครเป็นสมาชิกเพื่อเข้าใช้ห้องสมุดของมหาวิทยาลัย (แบบชำระเงินเป็นรายปี) ยิ่งความรู้ภาคปฏิบัติแล้ว ยิ่งหายากเข้าไปใหญ่ ดังนั้นตอนนั้นความรู้ส่วนใหญ่ที่ได้รับมา จึงได้มาจากการสอนของวิศวกรรุ่นพี่แบบปากต่อปาก ไม่ว่าจะเป็นการเดินตามการทำงาน หรือการไปกินข้าวเย็นร่วมกัน หรือไม่ก็ได้อ่านจากเอกสารการอบรมที่วิศวกรรุ่นพี่ได้ไปร่ำเรียนมา

  

แต่การเรียนแบบนี้มันก็มีข้อเสียบ้างเหมือนกัน กล่าวคือบางเรื่องนั้นเราได้เรียนรู้ "วิธีการ" ไม่ได้เรียนรู้ "หลักการ" เมื่อมาพบกับสิ่งที่คนอื่นทำไว้ไม่เหมือนที่เราเคยเรียนมา ก็ทำให้งงไปเหมือนกัน เช่นเรื่องของการป้องกันภาชนะรับความดัน (pressure vessel) ไม่ให้ได้รับความเสียหายจากความดันที่สูงเกิน

  

ตอนนั้นทำงานอยู่โรงงานปิโตรเคมีแห่งหนึ่ง รุ่นพี่ก็สอนไว้ว่าภาชนะรับความดันทุกตัว "ต้องมีการติดตั้ง" วาล์วระบายความดัน และเพื่อให้มั่นใจว่าภาชนะรับความดันจะได้รับการป้องกันตลอดเวลา ดังนั้นท่อที่ต่อเข้าวาล์วระบายความดันและท่อจากวาล์วระบายความดันไปยังท่อ flare หลัก (รวมทั้งตัวท่อของระบบ flare ด้วย) ต้อง "ไม่มี" การติดตั้งวาล์ว เพราะการติดตั้งวาล์วนั้นมันเปิดโอกาสให้คนไปปิดวาล์ว (จะโดยตั้งใจหรือไม่ตั้งใจก็ตามแต่) แล้วลืมเปิดได้ ซึ่งเมื่อไปพิจารณาแผนผังระบบท่อของโรงงานทั้งสองโรงที่กำลังก่อสร้างอยู่ ก็พบว่ามันเป็นแบบนี้ทั้งหมด

 

แต่พอได้ไปเรียนที่อังกฤษ กลับพบว่าข้อกำหนดต่าง ๆ หลาย ๆ เรื่องนั้นเขาเน้นไปที่ "หลักการ" มากกว่า "วิธีการ" การเน้นการใช้หลักการเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ต้องการนั้นมันเปิดช่องให้ใช้วิธีการได้หลากหลาย แต่มันจะไปยากตรงที่การพิสูจน์ให้ได้ว่าวิธีการที่ใช้นั้นมันสามารถบรรลุเป้าหมายที่ต้องการไว้ ไม่เหมือนกับการกำหนดวิธีการ ที่มันทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบ แต่มันจะไปมีปัญหาตรงเรื่องที่ว่า มันอาจไม่มีวิธีการใดที่สามารถปรับใช้ได้กับทุกสถานการณ์

รูปที่ ๑ การป้องกันไม่ให้ภาชนะรับความดัน (pressure vessel) เสียหายจากความดันที่สูงเกิน ซึ่งอาจทำได้ด้วยการ (1) ติดตั้งวาล์วระบายความดัน (2) ออกแบบความหนาของภาชนะให้รับความดันสูงสุดที่อาจเกิดขึ้นได้ หรือ (3) ติดตั้งระบบควบคุมเพื่อ "ปิดวาล์วตัดการไหลเข้า" และ/หรือ "เปิดวาล์วระบายออก"

อย่างเช่นแทนที่จะบอกว่า "ภาชนะรับความดัน "ต้องมีการติดตั้งวาล์วระบายความดัน" เพื่อป้องกันไม่ให้ภาชนะรับความดันนั้นได้รับความเสียหายจากความดันสูงเกิน" ก็เปลี่ยนมาเป็น "ภาชนะรับความดัน "ต้องได้รับการป้องกัน" ไม่ให้ภาชนะรับความดันนั้นได้รับความเสียหายจากความดันสูงเกิน" จะทำให้เลือกพิจารณาวิธีการต่าง ๆ ที่เป็นไปได้ที่หลากหลายมากกว่า และสามารถเลือกวิธีการที่เหมาะสมกับแต่ละสถานการณ์ได้

 

ตัวอย่างเช่นในรูปที่ ๑ การติดตั้งวาล์วระบายความดันเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไป แต่ถ้าหากเราออกแบบภาชนะรับความดันนั้นให้สามารถทนความดันสูงสุดที่อาจเกิดขึ้นได้ กล่าวคือทนความดันได้สูงกว่าความดันสูงสุดของปั๊มหรือคอมเพรสเซอร์ที่ป้อนสารเข้าภาชนะนั้น มันก็สามารถป้องกันได้เช่นกัน หรือจะทำการติดตั้งระบบควบคุมที่จะปิดกั้นไม่ให้มีสารไหลเข้าภาชนะ และ/หรือเปิดวาล์วระบายสารออกจากภาชนะ เมื่อความดันในภาชนะรับความดันนั้นสูงเกินค่ากำหนด แต่ไม่ว่าจะเป็นการติดตั้งวาล์วระบายความดันหรืออุปกรณ์ควบคุม สิ่งหนึ่งที่ต้องนำมาพิจารณาก็คือโอกาสที่อุปกรณ์นั้นจะไม่ทำงาน ดังนั้นแม้ว่าระบบจะดูดี แต่ถ้ามันมีโอกาสสูงที่มันจะไม่ทำงาน มันก็ไม่ควรนำมาใช้งาน

 

เรื่องถัดมาที่เจอก็คือกรณีที่เลือกการใช้วาล์วระบายความดัน ตอนนั้นก็เห็นโรงงานที่ก่อสร้างอยู่เป็นไปตามที่รุ่นพี่สอนก็คือมันไม่มีวาล์วทั้งด้านขาเข้าและขาออก แต่วาล์วระบายความดันนี้มันก็มีสิทธิที่จะไม่ทำหน้าที่อย่างที่มันควรทำ เช่นปิดไม่สนิท ทำให้เกิดการรั่วไหล และถ้าเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ขึ้น จะถอดมันออกมาซ่อมได้อย่างไรในขณะที่โรงงานกำลังเดินเครื่องอยู่ (การต้องหยุดเดินเครื่องโรงงานทั้งโรงงานเพื่อที่จะซ่อมวาล์วเพียงตัวเดียว มันไม่ใช่เรื่องที่สนุกแน่)

  

รูปที่ ๒ ระบบ Chain operated valve (COV) ที่คุมทั้งด้านขาเข้าและขาออก ที่นำมาใช้กับวาล์วระบายความดันสองตัว โดยถ้าเปิดใช้งานทางด้านหนึ่ง อีกด้านหนึ่งจะถูกปิดการใช้งานโดยอัตโนมัติ จึงทำให้มั่นใจได้ว่าภาชนะรับความดันนั้นได้รับการป้องกันด้วยวาล์วระบายความดันเสมอ เมื่อจำเป็นต้องถอดวาล์วที่บกพร่องไปทำการซ่อมแซมหรือเปลี่ยน (จากบทความเรื่อง The Dos and Don'ts of isolating pressure relief valves โดย Sean Croxford, 29 August 2016 ดาวน์โหลดจากเว็บ https://www.valvemagazine.com/web-only/categories/technical-topics/7812-the-dos-and-don-ts-of-isolating-pressure-relief-valves.html)

  

ด้วยเหตุนี้ สำหรับอุปกรณ์ที่คาดว่ามีโอกาสสูงที่วาล์วระบายความดันจะมีปัญหา (เช่นปิดได้ไม่สนิท) ก็จะมีการติดตั้งวาล์วระบายความดัน ๒ ตัว แต่ใช้งานเพียงแค่ตัวเดียว โดยวาล์วระบายความดันแต่ละตัวจะมีการติดตั้ง block valve ไว้ทั้งด้านขาเข้าและขาออก และต้องหาวิธีที่จะทำให้ไม่มีโอกาสที่วาล์วระบายความดันทั้งสองตัวจะถูกปิดด้วย block valve พร้อม ๆ กัน แนวทางหนึ่งก็คือการใช้วาล์วที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเช่นในรูปที่ ๒ ที่ถ้าเลือกเปิดทางด้านซ้าย ทางด้านขวาก็จะปิด และในทำนองเดียวกันถ้าเลือกเปิดทางด้านขวา ทางด้านซ้ายก็จะปิด

  

ถ้าเลือกใช้ gate vale ทำหน้าที่เป็น block valve สำหรับวาล์วระบายความดัน (โดย gate valve หนึ่งตัวอยู่ที่ทางเข้า อีกตัวหนึ่งอยู่ที่ทางออก) ก็ต้องออกแบบและควบคุมขั้นตอนการทำงานให้ดี ไม่ใช่ว่าไปปิดตัว gate valve ของวาล์วระบายความดันตัวที่ต้องการถอดออกไปซ่อม แต่ลืมเปิด gate valve ของตัวสำรอง

  

ปรกติท่อทางออกของวาล์วระบายความดันจะอยู่ในแนวนอน ดังนั้นถ้ามีการติดตั้ง gate valve ที่ท่อทางออกนี้ตัวแผ่น gate ก็จะวางตั้ง ตัวแผ่น gate มักจะถูกยึดเข้ากับ stem (ตัวที่เหมือนสกรูเกลียวที่เลื่อนขึ้นลงได้เพื่อเลื่อนตัวแผ่น gate) แบบไม่ได้ยึดติดตาย ในบทความเรื่อง "Avoid pressure-relief system pitfalls" ที่เขียนโดย Justin Phillips ในวารสาร AIChE Journal เมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๒๐๑๖ (พ.ศ. ๒๕๕๙) กล่าวไว้ว่า ในกรณีเช่นนี้ควรที่จะติดตั้ง gate valve โดยให้ตัววาล์วนอนตะแคงข้างแทนที่จะตั้งฉาก (แบบในรูปที่ ๓ ที่ท่อทางออก) เพื่อเมื่อใช้งานไปนานมันมีความเป็นไปได้ที่ตัวแผ่น gate จะหลุดออกจาก stem การติดตั้ง gate valve ให้นอนตะแคงข้างจะป้องกันไม่ให้แผ่น gate ที่หลุดออกจากตัว stem นั้นไปปิดกั้นท่อด้านขาออก

  

รูปที่ ๓ ตัวอย่างวาล์วระบายความดันที่มีการติดตั้ง gate valve ไว้ที่ทางเข้าและออก (จากบทความเรื่อง "Avoid pressure-relief system pitfalls" โดย Justin Phillips ในวารสาร AIChE Journal, July 2016.)

  

แต่ถึงแม้จะติดตั้งโดยให้ตัว gate valve นอนตะแคงข้างก็ใช่ว่าจะไม่ทำให้เกิดปัญหาใด ๆ นะ กรณีของเพลิงไหม้ที่ระบบ flare ของโรงกลั่นน้ำมัน BP Oil (Grangemouth) เมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ. ๒๕๓๐ นั้นเกิดจาก gate valve ที่ติดตั้งโดยนอนตะแคงข้างของท่อ flare ที่อยู่ใน "แนวนอน" วาล์วตัวนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบวาล์วที่ควบคุมการไหลของแก๊สจากตัวโรงงานว่าจะให้ไปออกที่ flare stack ตัวไหน 

  

สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือมีสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งนั้นไปสะสมอยู่ในร่องสำหรับให้ตัวแผ่น gate เลื่อนไปมา ทำให้แผ่น gate ไม่สามารถปิดได้สนิท ประกอบกับการที่วาล์วนี้ไม่ค่อยถูกใช้งานเพราะมันอยู่บนเส้นท่อที่เข้าไม่ถึง เว้นแต่จะสร้างนั่งร้านขึ้นไป ดังนั้นแม้ว่าวาล์วตัวดังกล่าวจะเป็นชนิด rising stem ก็ตาม (ถ้าใครไม่รู้ว่า rising stem คืออะไรก็ดูในรูปที่ ๓ รูปซ้ายมือตรงที่เขียนว่า "ออก" ก็ได้ครับ คือถ้า stem โผล่ขึ้นสูงมันจะยกตัวแผ่น gate ขึ้นมา วาล์วก็จะเปิด แต่ถ้า stem จมต่ำลงไปมันก็จะเลื่อนตัวแผ่น gate ให้ต่ำลง วาล์วก็จะปิด) ดังนั้นเมื่อโอเปร์เรเตอร์ได้ทำการหมุน hand wheel เพื่อปิดวาล์วจนไม่สามารถกด stem ให้จมลึกลงไปได้อีก โอเปอร์เรเตอร์จึงเข้าใจว่าวาล์วปิดสนิทแล้ว แม้ว่าตัว stem ยังคงโผล่ออกมาอยู่เล็กน้อย (ไม่มีใครรู้ว่าเมื่อวาล์วปิดสนิทนั้นตัว stem ควรจมลึกไปแค่ไหน เพราะเป็นวาล์วที่แทบไม่ได้ใช้งาน ประกอบกับไม่มีการทำเครื่องหมายที่ตัววาล์วด้วยว่าตัว stem ต้องจมไปลึกแค่ไหนจึงจะถือว่าวาล์วปิดสนิทแล้ว) ทำให้เมื่อทำการถอดวาล์วอีกตัวหนึ่ง (ที่อยู่บนเส้นท่อเดียวกัน) เพื่อออกไปซ่อม จึงมีน้ำมันรั่วไหลออกมา ทำให้เกิดเพลิงไหม้และมีผู้เสียชีวิต 

  

เหตุการณ์นี้เล่าไว้ในบทความเรื่อง "เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 1 เพลิงไหม้ที่ระบบ Flare" ที่มีอยู่ด้วยกัน ๔ ตอนดังนี้

ตอนที่ ๑ วันศุกร์ที่ ๑๙ ตุลาคม ๒๕๖๑

ตอนที่ ๒ วันอาทิตย์ที่ ๒๑ ตุลาคม ๒๕๖๑

ตอนที่ ๓ วันอังคารที่ ๒๓ ตุลาคม ๒๕๖๑

ตอนที่ ๔ วันศุกร์ที่ ๒๖ ตุลาคม ๒๕๖๑

บางแนวความคิดนั้น ในอดีตอาจไม่เหมาะสมเนื่องจากอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องนั้นไม่มี reliability (จะแปลว่าความน่าเชื่อถือหรือไว้วางใจได้ว่าจะทำงานได้สมบูรณ์แบบก็น่าจะได้) ที่มากเพียงพอ สิ่งนี้อาจทำให้คนที่เติบโตในยุคนั้นฝังใจเชื่อว่าแนวความคิดนั้นไม่เหมาะสมมาจนถึงปัจจุบัน ทั้ง ๆ ที่ตัวอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องนั้นได้รับการพัฒนาจนทำให้แนวความคิดดังกล่าวมี reliability ที่ทัดเทียมกับวิธีการอื่นที่เคยดีกว่า ตัวอย่างหนึ่งที่เคยประสบมาก็คือวิศวกรรุ่นใหม่เสนอแนวความคิดที่จะประหยัดพลังงานให้กับปั๊มหอยโข่งด้วยการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ปรับเปลี่ยนความถี่กระแสไฟฟ้า (ซึ่งส่งผลต่อความเร็วรอบการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ) แต่โดนปฏิเสธจากหัวหน้างาน (ที่มีอายุรุ่นราวคราวเดียวกับผม) เนื่องจากเขาปักใจเชื่อว่ามันไม่มีความน่าเชื่อถือ เรื่องนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir วันอาทิตย์ที่ ๑๐ กันยายน ๒๕๖๐ เรื่อง "การประหยัดพลังงานให้กับปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal pump)"

อันที่จริงบทความต้นเรื่องที่นำมาเขียนเรื่องนี้เขาเขียนไว้เพียงแค่ย่อหน้าเดียว ยาวเพียงแค่ ๗-๘ บรรทัดเท่านั้นเอง ซึ่งก็พอ ๆ กับย่อหน้าที่ผมทำสีน้ำเงินไว้ สำหรับคนที่ทำงานอยู่ในวงการนี้เชื่อว่าอ่านแค่ย่อหน้าสีน้ำเงินแค่นั้นก็จะเข้าใจและมองเห็นภาพทั้งหมด แต่ที่เขียนยาวซะ ๓ หน้าก็เพราะต้องการให้ผู้ที่กำลังเรียนอยู่หรือไม่มีประสบการณ์ได้เห็นของจริงได้มองภาพออกแค่นั้นเอง สำหรับฉบับนี้ก็คงจะขอจบเพียงแค่นี้

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 1 เพลิงไหม้ที่ระบบ Flare ตอนที่ ๒ MO Memoir : Sunday 21 October 2561

วาล์วที่ต้องมีการใช้งานเป็นประจำ ก็ต้องออกแบบให้วาล์วดังกล่าวอยู่ในตำแหน่งที่พนักงานฝ่ายผลิต (หรือที่เราเรียกกันว่าโอเปอร์เรเตอร์) สามารถเข้าถึงเพื่อไปเปิด-ปิดมันได้ง่าย ในกรณีที่แนวท่ออยู่บน pipe rack ก็อาจใช้การเดินท่อเป็นรูปตัว U ลงมาที่ระดับพื้นและติดตั้งวาล์วในส่วนของท่อรูปตัว U นี้ในตำแหน่งที่สามารถยืนเปิด-ปิดได้สะดวก หรือถ้ายังต้องติดตั้งวาล์วอยู่ที่ระดับ pipe rack ก็อาจใช้วาล์วพวก chain wheel valve ที่ตัว hand wheel ของวาล์วนั้นมีโซ่คล้องและใช้การชักรอกโซ่นั้นเพื่อหมุน hand wheel หรือไม่ก็สร้าง platform พร้อมทางขึ้น-ลงถาวรไปยังวาล์วตัวนั้นเลย
 

แต่สำหรับวาล์วที่นาน ๆ ใช้ที (ประเภทใช้ปีละครั้งหรือนานกว่านั้น) หรือเป็นวาล์วที่ไม่ต้องการให้ใครไปยุ่งโดยไม่ต้องการ พอมีความจำเป็นที่จะต้องเข้าไปเปิดหรือปิดวาล์วทีก็จะใช้การสร้างนั่งร้านชั่วคราวเพื่อให้เข้าถึงวาล์วตัวนั้นได้ พอเสร็จงานเรียบร้อยก็รื้อนั่งร้านออก gate vale ขนาด 30 นิ้วของท่อ flare ของโรงกลั่นน้ำมัน BP ที่เมือง Grangemouth ก็เป็นแบบนี้ พอมีความจำเป็นที่จะต้องเข้าไปปิดหรือเปิดวาล์วตัวไหน ก็จะใช้การสร้างนั่งร้านชั่วคราวที่มีบันไดปีนขึ้นลง

รูปที่ ๕ ภาพร่างนั่งร้านที่สร้างเพื่อให้สามารถเข้าถึงวาล์ว V17 (ภาพนี้เพื่อให้มองเห็นภาพ ไม่ได้กะวาดให้เหมือนจริง)

ในย่อหน้าที่ ๑๙ ของรายงานอุบัติเหตุกล่าวไว้ว่า หลายเดือนก่อนเกิดอุบัติเหตุ (ไม่ได้มีการระบุเวลาที่แน่ชัด) ได้มีการสร้างนั่งร้านเพื่อเข้าถึงวาล์ว V17 โดยนั่งร้านดังกล่าวมีบันไดขึ้นลง "เพียงฟากเดียว" (รูปที่ ๕) การที่พนักงานจะข้ามไปยังอีกฟากหนึ่งของตัววาล์ว (เพื่อการถอดนอต) จำเป็นที่ต้องมุดลอดหรือปีนข้ามตัววาล์ว และข้อจำกัดนี้ก็มีส่วนทำให้ผู้ที่ทำงานอยู่ทางด้านที่ไม่มีบันได้นั้นไม่สามารถหนีออกมาได้ทันเมื่อเกิดการรั่วไหล
 

เรื่องเปิด-ปิดวาล์วตัวใหญ่ ๆ เนี่ย มีปีหนึ่งไปตรวจนิสิตฝึกงานที่ระยอง พบกับศิษย์เก่าของภาควิชาที่ทำงานอยู่ที่นั่น เชามาเล่าให้ฟังว่าเข้าใจแล้วว่าที่อาจารย์เคยบอกว่าของจริงมันไม่เหมือนกับในตำรา เวลาเปิด-ปิดวาล์วตัวใหญ่ทีก็ต้องไปกันสองคน พอคนแรกหมุนจนเหนื่อยก็ให้คนที่สองสลับมาทำหน้าที่แทน เรียกว่าก็ได้เหงื่อกว่าจะเปิด-ปิดวาล์วเสร็จ

รูปที่ ๖ แผนผังระบบ flare ตัดมาเฉพาะส่วนที่ทำการตัดแยกระบบ (เส้นประ) รูปสามเหลี่ยมแสดงทิศทางการลาดเอียงของท่อ flare (คือมันต้องลาดเอียงลงไปหา Knock out drum) จุด "A" เป็นจุดแยกที่มีการลาดเอียงต่างทิศทางกัน ทางด้านซ้ายจะลาดเอียงไปยัง Knock out drum 1 ส่วนทางด้านขวาจะลาดเอียงไปยัง Knock out drum 2 ก่อนหน้าวาล์ว V6 มี drain valve อยู่ตัวหนึ่งตรงที่เขียนว่า stub connection (เป็นวาล์วที่ใช้ในการทดสอบที่ตกค้างมาจากสมัยการสร้างระบบท่อ) วาล์วตัวนี้สามารถใช้ทดสอบได้ว่ามีของเหลวค้างในท่อ flare ช่วงที่ได้ทำการตัดแยกระบบหรือไม่ แต่ด้วยการที่มันอยู่สูงจากพื้น และการตรวจสอบที่ drain valve ของ Knock out drum 1 ไม่พบว่ามีของเหลวไหล ก็เลยไม่มีการตรวจสอบที่นี่
 

ทีนี้ลองมาดูกันว่าก่อนเกิดอุบัติเหตุนั้นมีเหตุการณ์อะไรเกิดขึ้นบ้าง (ในที่นี้จะขอเลือกมาเฉพาะบางเหตุการณ์เท่านั้น)
 

ปลายเดือนมกราคม ๒๕๓๐ หน่วย Crude Oil Distillation Unit 3 (COD3) หยุดเดินเครื่องเพื่อการซ่อมบำรุง จากนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ หน่วย Alkylation Unit และ Catalytic Cracker ก็หยุดเดินเครื่อง ในช่วงจังหวะเวลานี้ก็เลยมีการเตรียมการปรับเส้นทางการไหลของแก๊สที่เดิมส่งออกมายัง Flare 1 ให้ส่งออกไปทางอื่น ท่อ flare จากสองหน่วยนี้ที่ส่งมายัง Flare 1 ได้รับการใส่ "Blank spade" เอาไว้ (ทำให้มั่นใจได้ว่าแม้ว่าวาล์วจะรั่ว แต่การรั่วไหลนั้นก็ไม่สามารถผ่านเข้าระบบท่อ flare ที่ส่งตรงไปยัง Flare 1 ได้)
 

พอวันจันทร์ที่ ๙ มีนาคม ๒๕๓๐ หน่วย COD3 ก็พร้อมที่จะเดินเครื่องใหม่อีกครั้ง ในการนี้จำเป็นต้องมีการปิดวาล์ว V10 เพื่อปิดกั้นไม่ให้แก๊สไหลเข้าระบบท่อที่ส่งไปยัง Flare 1 โดยให้ไหลผ่านวาล์ว V12 ไปยังระบบ Flare 2 แทน ในงานนี้โอเปอร์เรเตอร์พบว่าเป็นการยากที่จะหมุน hand wheel ของ gate valve V10 และเมื่อพบว่าไม่สามารถที่จะหมุน hand wheel ต่อไปได้อีกแม้ว่าจะมีการใช้ wheel key และมีการต่อด้ามให้ยาวขึ้นเพื่อช่วยในการหมุนแล้วก็ตาม โอเปอร์เรเตอร์ที่ทำหน้าที่ปิดวาล์ว V10 ก็คิดว่าวาล์ว V10 ปิดสนิทแล้ว แม้ว่า valve spindle ยังโผล่ยื่นเลย hand wheel ออกมาประมาณ 75-100 mm
 

ตรงนี้ผมว่าก็น่าเห็นใจโอเปอร์เรเตอร์ที่ทำหน้าที่ปิดวาล์วตัวดังกล่าวเหมือนกัน เพราะวาล์วที่นาน ๆ (คือแบบนานเป็นปี) ใช้งานทีและคงไม่ได้มีวาล์วแบบเดียวกันนี้ที่ใช้ในระบบอื่นที่มีการปิด-เปิดบ่อย จึงทำให้โอเปอร์เรเตอร์ไม่รู้ว่าเมื่อวาล์วปิดสนิทนั้นตัว valve spindle ควรโผล่ยื่นออกมาไม่เกินเท่าไร สิ่งเดียวที่เขาทำได้ก็คือหมุนไปเรื่อย ๆ จนพบว่าไม่สามารถหมุนได้อีก (คือไม่สามารถเคลื่อนตัวแผ่น gate ให้ลดต่ำลงได้อีก) ก็จะถือว่าวาล์วตัวนั้นปิดสนิทแล้ว 
  

แต่การที่มีอะไรบางอย่างมาขวางกั้นการเคลื่อนที่ของแผ่น gate ทำให้แผ่น gate ไม่สามารถเคลื่อนตัวได้สุด ก็ทำให้ไม่สามารถหมุน hand wheel ได้เช่นกัน ดังนั้นระยะการโผล่ยื่นออกมาของ valve spindle จะเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่บอกให้รู้ว่าการที่ไม่สามารถหมุน hand wheel ได้อีกนั้นเป็นเพราะว่าวาล์วปิดสนิทแล้วหรือมีอะไรบางอย่างมาขวางกั้นการเคลื่อนที่ของแผ่น gate
 

และที่สำคัญคือการปิดกั้นแก๊สที่ไหลออกมาจาก COD3 ไปยัง Flare 2 ไม่ให้รั่วไหลผ่านวาล์ว V10 เข้าสู่ระบบท่อไปยัง Flare 1 นั้นอาศัยการพึ่งการปิดวาล์ว V10 เพียงอย่างเดียวโดยไม่มีการใส่ "blank spade" (หรือ blind plate) เหตุผลตรงนี้ในรายงานไม่ได้กล่าวไว้ (ในขณะที่แก๊สที่มาจากหน่วยอื่นมีการใส่ blank spade) แต่อาจเป็นไปได้ว่าตรงวาล์ว V10 ไม่มีที่ว่างสำหรับให้ใส่ blank spade (คือไม่มีการใส่ ring spacer เอาไว้)

วาล์ว V6 V10 V12 และ V17 ของท่อ Flare ติดตั้งในรูปแบบที่แสดงในรูปที่ ๕ คือให้ตัว valve spindle ขนานไปกับพื้นทั้งนี้เพื่อไม่ให้ตัว hand wheel นั้นอยู่สูงเกินไป ในรายงานไม่ได้มีการกล่าวถึงวาล์ว V11 แต่เชื่อว่าน่าจะมีรูปแบบการติดตั้งแบบเดียวกัน การติดตั้งวาล์วเข้ากับท่อในแนวนอนทำให้ตัวแผ่น gate นั้นวางตั้งในแนวดิ่ง ในรายงานเรียกว่าเป็นการติดตั้งแบบ "mounted horizontally with wedge gate in the vertical position" การติดตั้งวาล์ว gate valve รูปแบบนี้มีข้อเสียอย่างหนึ่งคือสิ่งสกปรกที่เป็นของแข็งภายในท่อสามารถสะสมอยู่ที่ร่องของตัววาล์ว (ที่เป็นช่องทางให้แผ่น gate เลื่อนตัว) ได้ง่าย และถ้าสิ่งสกปรกสะสมในร่องนี้มากพอก็จะทำให้ไม่สามารถเลื่อนแผ่น gate เพื่อปิดวาล์วได้สุด
 

ความชื้นและออกซิเจนเป็นตัวการทำให้เหล็ก (Fe) เป็นสนิม (FeO) สนิมเหล็กบนผิวนอกของท่อสามารถกำจัดได้ด้วยการพ่นทราย (sandblasting หรือที่บ้านเราเรียกกันย่อ ๆ ว่า sandblast) แต่สำหรับผิวด้านในของท่อนั้นไม่สามารถใช้การพ่นทรายได้ แต่กำจัดได้ด้วยการผ่านไอน้ำเข้าไปในท่อ ความร้อนจากไอน้ำทำให้ท่อเหล็กขยายตัว แต่โลหะเหล็กและสนิมเหล็กมีค่าการขยายตัวที่แตกต่างกัน ทำให้สนิมเหล็กหลุดร่อนออกจากผิวท่อ ท่อ flare เองก็เป็นเสมือนกับท่อน้ำทิ้งที่รับเอาแก๊สทิ้งสารพัดอย่างจากสารพัดหน่วย ดังนั้นการเกิดสนิมเหล็กภายในท่อจึงไม่ใช่เรื่องที่เป็นไปไม่ได้ และด้วยการที่ท่อนั้นมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเสมอ จึงเป็นไปได้ที่จะมีสนิมเหล็กหลุดร่อนออกมาจากผิวท่อและไปค้างที่ตัววาล์ว

รูปที่ ๗ อันนี้เป็นตัวอย่าง wheel key ที่ใช้สำหรับขันปิดฝา autoclave ให้แน่น wheel key ที่ใช้สำหรับหมุน hand wheel ของวาล์วตัวใหญ่ก็มีลักษณะทำนองเดียวกัน รูปนี้ถ่ายเอาไว้ตั้งแต่เดือนมกราคม ๒๕๕๕ ตอนที่เดินทางไปตรวจรับครุภัณฑ์ที่สระบุรีและเคยนำมาลงไว้ครั้งหนึ่งใน Memoir เรื่อง "การเปิดวาล์วหัวถังแก๊สที่ปิดแน่น (วิธีที่ ๒)"
 

gate valve ที่ติดตั้งเข้ากับท่อในแนวดิ่งโดยที่ตัวแผ่น gate อยู่ในแนวนอน (รูปที่ ๘) มีโอกาสน้อยกว่าที่จะมีสิ่งสกปรกไปตกค้างอยู่ที่ร่องที่เป็นที่เคลื่อนตัวของแผ่น gate แต่ตรงนี้ก็คงต้องดูที่อัตราการไหลภายในท่อด้วย ท่อที่มีของไหลไหลด้วยความเร็วสูงผ่านตลอดเวลา ของแข็งภายในท่อก็มีโอกาสสูงที่จะถูกพัดพาไปกับการไหลจนกว่าจะไปพบกับมุมอับหรือทางตัน ในขณะท่อที่มีการไหลไม่สม่ำเสมอนั้นมีโอกาสสูงกว่าที่ของแข็งนั้นจะสะสมอยู่ตามเส้นท่อในแนวนอน และถ้าของแข็งนั้นเกาะรวมตัวกันเป็นก้อนที่ใหญ่ขึ้น ก็ยากที่จะถูกพัดพาไปกับการไหล
 

เป็นเรื่องปรกติของโรงกลั่นน้ำมันที่น้ำมันดิบที่นำมากลั่นมักจะมีสารประกอบกำมะถันปะปนอยู่ในรูปของสารประกอบกำมะถันอินทรีย์ ในระหว่างกระบวนการผลิตนั้นสารประกอบกำมะถันบางส่วนจะถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปของแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Hydrogen sulphide H₂S) แก๊ส H₂S นี้สามารถทำปฏิกิริยากับสนิมเหล็ก (FeO) ทำให้สนิมเหล็กกลายเป็นสารประกอบเหล็กซัลไฟด์ต่าง เช่น FeS สารประกอบเหล็กซัลไฟด์นี้จัดเป็นสาร pyrophoric กล่าวคือเมื่อพบกับออกซิเจนจากอากาศก็สามารถที่จะลุกติดไฟได้เอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าอยู่ในรูปของผงละเอียดเช่นเกิดจากผงสนิมเหล็กที่อยู่ในระบบท่อและอุปกรณ์ต่าง ๆ ของกระบวนการผลิต กลายเป็นสารประกอบเหล็กออกไซด์และแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (sulphur dioxide SO₂) และความกังวลที่ว่าจะมี FeS อยู่ในระบบท่อ flare ซึ่ง FeS นี้อาจลุกติดไฟได้เองถ้าหากมีอากาศรั่วไหลเข้าไปในระบบท่อ flare ในขณะที่ทำการถอดวาล์วออก ก็เป็นเงื่อนไขหนึ่งประกอบการตัดสินใจทำงานที่ส่งผลต่อการพิจารณาถึงเรื่อง "ความเสี่ยงที่ยอมรับได้" ในขณะทำงาน

รูปที่ ๘ gate valve ตัวนี้ติดตั้งเข้ากับท่อในแนวดิ่ง ตัวแผ่น gate จะอยู่ในแนวนอน เวลาที่วาล์วเปิด โอกาสที่สิ่งสกปรกจะเข้าไปสะสมในร่องที่เป็นที่เคลื่อนตัวของแผ่น gate จะน้อยกว่าการติดตั้งวาล์วเข้ากับท่อในแนวนอน

ในเช้าวันพุธที่ ๑๑ มีนาคม มีการเตรียมการถอดวาล์ว V17 โดยได้มีการถอดนอตที่หน้าแปลนยึดวาล์วแบบตัวเว้นตัว และทำการหล่อลื่นนอตส่วนที่เหลือ (เรียกว่าถอดออกให้ก่อนครึ่งหนึ่ง พวกที่จะมาทำการถอดวาล์วจะได้ทำงานน้อยลงและถอดนอตส่วนที่เหลือได้ง่ายขึ้น) เนื่องจากในวันนี้ยังไม่ได้มีแผนการที่จะถอดวาล์ว V17 ออกและนอตส่วนที่เหลือก็ยังสามารถปิดหน้าแปลนได้สนิทโดยไม่มีการรั่วไหล (นอตตัวที่เหลืออยู่ยังขันตึงเหมือนเดิม ไม่ได้มีการคลายออก) จึงยังไม่ได้มีการตรวจสอบสภาพภายในท่อว่ามีแก๊สหรือของเหลวค้างอยู่หรือไม่
 

เนื่องจากวาล์ว V17 มีขนาดใหญ่ (ท่อ 30 นิ้ว) และอยู่บนที่สูง จึงได้มีการเตรียมรถเครนเอาไว้สำหรับยกวาล์วและ ring spacer และด้วยความกังวลว่าจะมีแก๊สพิษที่ตกค้างอยู่ในระบบท่อจะรั่วไหลออกมาทำอันตรายให้กับผู้ทำงาน จึงได้กำหนดให้ผู้ทำงานต้องสวมหน้ากากออกซิเจนในระหว่างการทำงาน แต่บริเวณดังกล่าวไม่มีท่อจ่ายอากาศไปถึง จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้งเครื่องอัดอากาศที่เดินเครื่องด้วยเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อจ่ายอากาศให้กับผู้ทำการถอดวาล์ว ในช่วงเช้าของวันเกิดเหตุ ฉากสถานที่เกิดเหตุก็เป็นดังแสดงในรูปที่ ๙ ข้างล่าง
 

ตอนนี้ฉากก็พร้อมแล้ว เหลือเพียงแค่ผู้แสดงที่จะมาเข้าฉากตามเวลาที่กำหนด

รูปที่ ๙ แผนผังบริเวณสถานที่ทำงานก่อนเกิดอุบัติเหตุ

เพลิงไหม้และการระเบิดที่ BP Oil (Grangemouth) Refinery 2530(1987) Case 1 เพลิงไหม้ที่ระบบ Flare ตอนที่ ๑ MO Memoir : Friday 19 October 2561

ดูเหมือนว่าปีพ.ศ. ๒๕๓๐ (ค.ศ. ๑๙๘๗) จะไม่ใช่ปีที่ดีนักสำหรับโรงกลั่นน้ำมันของบริษัท British Petroleum (หรือที่เรียกกันย่อ ๆ ว่า BP) ที่เมือง Grangemouth ประเทศสก็อตแลนด์ เพราะมีอุบัติเหตุเพลิงไหม้และการระเบิดถึง ๓ ครั้งในเวลาห่างกันเพียงแค่ ๓ เดือน และมีผู้เสียชีวิตในอุบัติเหตุแต่ละครั้งด้วย ยิ่งไปกว่านั้นอุบัติเหตุรุนแรงสองครั้งแรกนั้นยังเกิดห่างกันในเวลาไม่ถึง ๑๐ วันในบริเวณที่อยู่ใกล้กันด้วย และที่แย่ไปกว่านั้นก็คือผู้ที่เสียชีวิตทั้งหมดนั้นต่างเป็นผู้ที่ต้องรับผลจากความประมาทหรือรู้เท่าไม่ถึงการณ์ของผู้อื่น
 

รายละเอียดการเกิดอุบัติเหตุและการวิเคราะห์หาต้นตอของอุบัติเหตุทั้ง ๓ ครั้งมีรายงานเผยแพร่ไว้ในเอกสาร "The fires and explosion at BP Oil (Grangemouth) Refinery Ltd" ที่จัดทำโดยหน่วยงาน Health and Safety Executive (HSE) ของสหราชอาณาจักร (รูปที่ ๑) ที่ผมได้มาเป็นไฟล์ pdf ที่มีจำนวน ๔๘ หน้า จะว่าไปเอกสารฉบับนี้ก็ไม่ได้ใช้ภาษาอังกฤษแบบที่อ่านยากอะไร เพียงแต่มีศัพท์เทคนิคเยอะหน่อยที่สามารถทำให้คนที่กำลังศึกษาอยู่นั้นอ่านไม่เข้าใจได้ และบางคำยังเป็นศัพท์เทคนิคแบบ British English ไม่ใช่ American English ดังนั้นในบทความชุดนี้จะพยายามแยกแต่ละเหตุการณ์ออกเป็นตอนย่อย ๆ และจะพยายามอธิบายเพิ่มเติมเพื่อให้ผู้อ่านที่กำลังศึกษาอยู่นั้นมองภาพเหตุการณ์ได้ชัดเจนขึ้น

เหตุการณ์แรกเกิดเมื่อวันศุกร์ที่ ๑๓ มีนาคม ๒๕๓๐ (วันดีซะด้วย) กล่าวคือในขณะที่ผู้รับเหมากกำลังถอด "ring spacer" ออกจากท่อ flare (ท่อขนาด 760 mm หรือ 30 นิ้ว สูงจากระดับพื้นประมาณ 4.6 m) เพื่อที่จะถอดวาล์วที่รั่วอยู่ออกมาซ่อม มีไฮโดรคาร์บอนเหลวจำนวนมากที่ค้างอยู่ในท่อรั่วไหลออกมาด้วยความดัน ตกลงสู่พื้นเบื้องล่างนั่งร้านที่ผู้ปฏิบัติงานจำนวน ๔ คนกำลังทำงานเพื่อถอด ring spacer อยู่ ไฮโดรคาร์บอนเหลวที่ตกลงสู่พื้นแผ่กระจายไปรอบพื้นรอบนั่งร้านก่อนที่ไอระเหยจะถูกจุดระเบิดด้วย air compressor ที่ใช้จ่ายอากาศหายใจให้กับผู้ปฏิบัติงาน ส่งผลให้ผู้ปฏิบัติงานจำนวน ๒ รายที่หนึออกมาไม่ทันเสียชีวิต โดยผู้หนึ่งเสียชีวิตอยู่ที่บันไดด้านล่างของนั่งร้าน และอยู่ผู้หนึ่งเสียชีวิตอยู่บนนั่งร้าน
 

การตัดแยกระบบหรือ isolation คือการตัดการเชื่อมต่อเพื่อป้องกันไม่ให้มี process fluid รั่วไหลเข้าไปในระบบที่จะทำการซ่อมบำรุง โดยหลักการทำงานทั่วไปแล้วจะถือว่าการปิดกั้นการไหลด้วยการใช้วาล์วเพียงตัวเดียวนั้นไม่ปลอดภัยเพียงพอสำหรับงานซ่อมบำรุง เพราะวาล์วที่ติดตั้งอยู่ในระบบท่อนั้นเมื่อใช้งานไปเรื่อย ๆ มันมีโอกาสที่จะเสื่อมสภาพจนทำให้ไม่สามารถปิดได้สนิท ต้องมีวิธีการอื่นเสริม เช่น
 

- การถอดท่อชิ้นส่วนท่อสั้น ๆ (ที่เรียกว่า spool piece) ที่เชื่อมระหว่างระบบที่ต้องการตัดแยกกับหน่วยผลิตที่เดินเครื่องอยู่นั้นออก (ทำให้ไม่มีการเชื่อมต่อกันทางกายภาพหรือไม่มี physical connection ระหว่างกัน)
 

- การใช้ระบบ double block and bleed valve (การใช้วาล์วปิดกั้นสองตัวที่ต่ออนุกรมกันอยู่ และมีการติดตั้งวาล์วระบาย (ที่เรียกว่า bleed valve) process fluid ที่อาจรั่วผ่าน block valve ด้าน process fluid ให้ระบายไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยแทนที่จะรั่วไหลต่อเข้าไปในระบบที่กำลังทำการซ่อมบำรุง
 

- การใช้ slip plate สอดแทรกเข้าไปตรงระหว่างหน้าแปลนของตัววาล์วและท่อที่มุ่งเข้าสู่ด้านระบบที่ต้องการปิดแยก แต่การทำเช่นนี้ได้ระบบท่อต้องมีความยืดหยุ่นพอที่จะง้างหน้าแปลนของวาล์วและท่อออกจากกันจนกว้างพอที่จะสอด slip plate ได้ แต่ถ้าเป็นท่อขนาดใหญ่หรือเป็นเส้นท่อที่ไม่มีความยืดหยุ่น ตอนออกแบบท่อก็ต้องมีการติดตั้ง ring spacer เอาไว้ พอจะทำการซ่อมบำรุงก็จะถอดเอา ring spacer ออกแล้วใส่ "Blank spade" เข้าไปแทน

รูปที่ ๑ ปกหน้าของรายงานการสอบสวน ไม่มีรายละเอียดว่าเป็นของเหตุการณ์ใด แต่สงสัยว่าอาจจะเป็นกรณีของไฟไหม้ท่อระบบ flare เพราะในเหตุการณ์ดังกล่าวมีรถเครนเกี่ยวข้องกับเหตุที่เกิด และในภาพนี้ก็มีรถเครนอยู่ที่ตำแหน่งที่เหมือนกับกำลังยกอะไรสักอย่างจากระบบท่อ และมีสิ่งที่เหมือนกับ air compressor ปรากฏอยู่ในเปลวเพลิง

ว่าแต่ว่า "ring spacer" และ "blank spde" หน้าตาเป็นอย่างไร สำหรับผู้ที่ยังไม่รู้จักก็สามารถดูได้ในรูปที่ ๒ ซึ่งเชื่อว่าหลายคนคงคุ้นในชื่อของ "slip plate" หรือ "slip ring" มากกว่า

รูปที่ ๒ (บน) เวลาใช้งานปรกติก็จะใส่ ring spacer เอาไว้เพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างหน้าแปลนของวาล์วของระบบท่อ (กลาง) ถ้าต้องการตัดแยกระบบ (isolation) ก็จะถอดเอา ring spacer ออกแล้วใส่ blank spade เข้าไปแทน (การทำงานนี้ในเอกสารใช้คำว่า "spading") เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่มีการไหลเชื่อมต่อกันแม้ว่าวาล์วจะปิดแล้ว เพราะมันมีโอกาสที่ว่าวาล์วที่ใช้งานไปนาน ๆ จะมีปัญหา แม้ว่าจะปิดวาล์วแล้วแต่ก็ยังมีการรั่วไหลผ่านวาล์วได้ (ล่าง) ถ้าต้องการถอดเอาวาล์วไปซ่อม ก็จะปิดหน้าแปลนท่อทั้งสองฝั่งด้วย blank spade หรือ blind flange
 

ในรูปที่ ๒ (บน) นั้น สำหรับท่อขนาดใหญ่จะไม่สามารถง้างเพื่อใส่ slip plate ได้ ดังนั้นตอนออกแบบระบบท่อก็จะเว้นที่ว่างเอาไว้ใส่ "ring spacer" ที่มีลักษณะเป็นวงแหวนที่มีความหนา มีขนาดเท่าหน้าแปลนและมีรูสำหรับให้นอตที่ใช้ร้อยหน้าแปลนสอดผ่าน (คือ ring spacer จะถูกบีบเอาไว้ระหว่างหน้าแปลน) ถ้าต้องการปิดแยกระบบก็จะทำการถอด ring spacer ออกแล้วใส่ blank spade ที่มีลักษณะเป็นแผ่นโลหะกลมแบนเข้าไปแทนดังแสดงในรูปที่ ๒ (กลาง) ความหนาของ blank spade ต้องมั่นใจว่ามากพอที่จะรับความดันที่เกิดขึ้นถ้าหากมีการรั่วไหลของ process fluid ผ่านวาล์วเข้ามายังที่ว่างระหว่างวาล์วกับ blank spade ได้ แต่ถ้าต้องการถอดเอาวาล์วออกไปซ่อม ก็ต้องปิดปลายท่อทั้งสองข้างด้วย blank spade หรือ blind flange เอาไว้ด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้มี process fluid รั่วไหลออกจากระบบ หรืออากาศรั่วไหลเข้าไปในระบบ

แต่ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับ flare system หรือระบบเผาแก๊สทิ้งที่เป็นต้นเหตุของเรื่องกันก่อนดีกว่าว่ามันคืออะไรและมีไว้ทำไม
 

ระบบเผาแก๊สทิ้ง (flare system) เป็นระบบ safety ของโรงงาน ทำหน้าที่เผาแก๊สเชื้อเพลิงที่ถูกระบายออกมาจากหน่วยต่าง ๆ ของโรงงาน (ไม่ว่าจะเป็นการระบายเพื่อปรับความดันหรือองค์ประกอบของแก๊ส หรือลดความดันที่สูงเกิน หรือระบายทิ้งเพื่อทำการซ่อมบำรุง) ระบบนี้มีทั้งแบบที่เป็นปล่องสูงขึ้นไปที่เรียกว่า elevated flare ที่เห็นได้ชัดเจนจากภายนอกโรงงาน (เพราะมันสูงหลายสิบเมตรหรือระดับร้อยเมตร ที่เห็นเป็นปล่องมีไฟลุกติดอยู่ข้างบน) หรืออยู่ที่ระดับประมาณพื้นดินที่เรียกว่า ground flare (ที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากภายนอกเพราะจะมีโครงสร้างบังเอาไว้) ในกรณีของโรงงานที่มีระบบ flare เพียงตัวเดียวนั้น ท่อระบายแก๊สนับจากทางด้านขาออกของวาล์วระบายความดันไปจนถึงตัวปล่อง flare จะไม่มีการติดตั้งวาล์วปิด-เปิดใด ๆ ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถระบายแก๊สออกไปยังระบบเผาแก๊สทิ้งได้ตลอดเวลา
 

ความสูงของ elevated flare นั้นขึ้นอยู่กับปริมาณแก๊สสูงสุดที่คาดว่าจะมีการเผาทิ้ง กล่าวคือถ้าแก๊สที่จะเผามีปริมาณมาก ความสูงของปล่อง flare ก็จะสูงตามไปด้วย ทั้งนี้เพื่อลดอันตรายจากการแผ่รังสีของเปลวไฟลงมายังพื้นดิน ในกรณีที่โรงงานมีหน่วยผลิตมากมายหลายหน่วย (เช่นในโรงกลั่นน้ำมัน) ก็อาจติดตั้งระบบเผาแก๊สทิ้งเอาไว้หลายระบบ โดยอาจเป็นระบบอิสระแยกจากกันหรือสามารถเชื่อมต่อกันได้ อย่างเช่นในกรณีของโรงกลั่นน้ำมันของ BP ที่ Grangemouth นี้ที่มีระบบ Elevated flare สูง 91 m จำนวน 3 ตัวที่สามารถเชื่อมต่อกันได้ โดยที่ถ้าต้องการซ่อมบำรุงระบบ flare ตัวใดตัวหนึ่งก็สามารถย้ายเส้นทางการไหลของแก๊สให้ไปยังระบบ flare ตัวอื่นแทนได้ อย่างเช่นในกรณีนี้ที่พบว่าวาล์วของระบบ flare ตัวที่ 1 มีปัญหาและจำเป็นต้องมีการถอดออกมาซ่อมบำรุง ก็เลยมีการวางแผนที่จะทำการตัดแยกระบบ flare ตัวที่ 1 ออกและเปลี่ยนเส้นทางการไหลของแก๊สที่เดิมไหลมายัง flare ตัวที่ 1 นี้ให้ไหลไปยังระบบ flare ตัวที่ 2 แทน

เรื่องระบบเผาแก๊สทิ้งหรือ flare system นี้เคยเขียนไว้ใน Memoir ปีที่ ๕ ดังต่อไปนี้ ซึ่งขอแนะนำให้ผู้ที่กำลังศึกษาอยู่หรือไม่เคยเห็นระบบ flare อ่านเพิ่มเติม เพื่อว่าเวลาไปอ่านบทความต้นฉบับแล้วจะได้เข้าใจได้ดีขึ้น

ฉบับที่ ๕๘๔ วันอาทิตย์ที่ ๓ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๑ ระบบท่อรับแก๊ส"

ฉบับที่ ๕๘๖ วันพุธที่ ๖ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๒ Knockout drum"

ฉบับที่ ๕๘๗ วันศุกร์ที่ ๘ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๓ Seal drum"

ฉบับที่ ๕๙๑ วันอังคารที่ ๑๙ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๔ Purge reduction seal และ Flare tip"

ฉบับที่ ๕๙๓ วันพฤหัสบดีที่ ๒๑ มีนาคม ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๕ Ground flare"

ฉบับที่ ๖๐๐ วันจันทร์ที่ ๑ เมษายน ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๖ Elevated flare"

ฉบับที่ ๖๐๔ วันพุธที่ ๗ เมษายน ๒๕๕๖ เรื่อง "ระบบเผาแก๊สทิ้ง (Flare system) ตอนที่ ๗ ระบบระบบนำกลับแก๊สส่งไปเผาทิ้ง (Flare gas recovery system)"

รูปที่ ๓ ระบบเผาแก๊สทิ้ง (flare system) ของโรงงงาน ประกอบด้วย flare 3 ตัวที่แต่ละตัวสูง 91 m เส้นประคือส่วนที่ทำการตัดแยกระบบเพื่อที่จะเปลี่ยนวาล์ว V17

ท่อส่งแก๊สไปยังปล่อง flare นั้นจะอยู่บน "gantry" (หรือ "gantry pipe support" หรือ "pipe rack") ที่สูงจากพื้นประมาณ 4.6 เมตร (ปรกติสะพานลอยคนข้ามถนนจะสูงจากพื้นประมาณ 5 เมตร) ซึ่ง gantry นี้คือโครงสร้างที่ยกระดับท่อให้เดินอยู่สูงจากระพับพื้นดิน โดยรูปแบบการวางท่อ flare นั้นปลายท่อทางด้าน safety valve จะอยู่ที่ระดับที่สูงกว่าปลายท่อทางด้านปล่อง flare โดยมีความลาดเอียงอย่างต่อเนื่อง ทั้งนี้เพื่อให้ของเหลว (ที่อาจหลุดติดมากับแก๊สที่ถูกระบายออกมา หรือเกิดจากการควบแน่นในระบบท่อ flare เมื่อแก๊สเย็นตัวลง) ไหลลงอย่างต่อเนื่องไปยังถังแยกแก๊ส-ของเหลวที่เรียกว่า Knockout drum ที่อยู่ที่ปลายท่อด้านปล่อง flare โดยจะอยู่ก่อนที่แก๊สจะไหลเข้าปล่อง flare
 

ความลาดเอียงของท่อ flare ของโรงกลั่นดังกล่าวมีค่า 1 ใน 400 (1 in 400) ซึ่งหมายความว่าทุก ๆ ระยะ 400 เมตรท่อจะลดระดับต่ำลง 1 เมตร ซึ่งความลาดเอียดขนาดนี้ยากที่จะสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า ทำให้ยากที่จะบอกได้ว่าการไหลควรเป็นจากทิศทางไหนไปด้านไหน เว้นแต่จะมีการทำเครื่องหมายระบุเอาไว้
 

การหุ้มฉนวนเพื่อป้องกันการสูญเสียความร้อนจากในระบบหรือไม่ให้ความร้อนภายนอกรั่วไหลเข้าระบบ ถ้าเป็น British English จะเรียกว่า "lag" หรือ "lagging" ซึ่งก็คือ "Insulation" ใน American English นั่นเอง ในรายงานของ HSE นี้ใช้คำว่า lagging สำหรับระบบท่อ flare ที่เกิดอุบัติเหตุนั้นไม่ได้มีการหุ้มฉนวน และช่วงเวลาที่เกิดอุบัติเหตุนั้นคือช่วงเดือนมีนาคมที่อากาศยังคงหนาวเย็น จึงทำให้เกิดการควบแน่นเป็นของเหลวในท่อมากเป็นพิเศษ

ประมาณ ๑๕ เดือนก่อนเกิดเหตุ มีการตรวจพบว่าบางส่วนของแก๊สที่ส่งไปยัง flare ตัวที่ 1 นั้นมีการรั่วไหลไปยังระบบ flare ตัวที่ 2 แม้ว่าวาล์ว V17 (ดูรูปที่ ๓) ที่เป็นชนิด wedge gate valve ที่อยู่บนเส้นท่อที่เชื่อมระหว่างระบบ flare ตัวที่ 1 และระบบ flare ตัวที่ 2 จะปิดอยู่ ผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าภายนอกนั้นจะเห็นว่าวาล์ว V17 อยู่ในตำแหน่งปิด แต่ก็ปิดไม่สนิท และจำเป็นต้องมีการถอดวาล์ว V17 ออกมาซ่อมบำรุง แต่การรั่วไหลดังกล่าวยังอยู่ในระดับที่ยอมรับได้จนกว่าจะถึงช่วงเวลาการหยุดเดินเครื่องครั้งใหญ่ครั้งต่อไป
 

ในรายงานกล่าวถึงการตรวจพบปัญหาการรั่วไหลดังกล่าวจากหน่วย alkylation unit และระบบ flare gas recovery system ปฏิกิริยา alkylation คือปฏิกิริยาการเติมหมู่ alkyl (-C_nH_n-1) ในที่นี้น่าจะเป็นปฏิกิริยาระหว่างโอเลฟินส์โมเลกุลเล็ก (เช่น C₄) กับไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลเล็ก (เช่น C₃-C₄) ให้กลายเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวโซ่กิ่ง (brached chain) ที่มีเลขออกเทนสูงเหมาะสำหรับการนำไปผสมในน้ำมันเบนซิน (gasoline) ส่วน alkylation อีกแบบหนึ่งคือการเติมหมู่อัลคิลไปที่วงแหวนเบนซีนเพื่อสังเคราะห์สารประกอบ alkyl benzene 
  

ส่วนระบบ flare gas recovery system นั้นเป็นการดึงเอาแก๊สไฮโดรคาร์บอนที่จะปล่อยออกทางปล่อง flare บางส่วนมาให้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงาน แทนที่จะเผาทิ้งโดยไม่ได้อะไรเลย ถือว่าเป็นการประหยัดพลังงานอย่างหนึ่ง แต่การจะทำดังกล่าวได้ต้องมั่นใจว่าปริมาณแก๊สปล่อยทิ้งมีมากพอที่จะเดินเครื่องหน่วยได้อย่างสม่ำเสมอและไม่ควรมีไฮโดรเจนผสมในปริมาณที่มากเกินไป (ไฮโดรเจนทำให้น้ำหนักโมเลกุลแก๊สลดลง ก่อให้เกิดปัญหากับการทำงานของคอมเพรสเซอร์ได้ และยังมีอัตราการเผาไหม้ที่รวดเร็วกว่าไฮโดรคาร์บอนมาก)
 

คำว่า "wedge" ที่ปรากฏคู่กับ gate valve นั้นเป็นตัวระบุรูปร่างของแผ่น disk หรือ gate ที่ทำหน้าที่ปิดกั้นเส้นทางการไหล กล่าวคือเป็นแผ่นที่มีลักษณะพื้นผิวสองด้านเรียวสอบลงล่างเล็กน้อยไม่ได้ขนานกัน (ถ้าขนานกันจะเรียกว่าเป็นแบบ parallel plate gate valve) gate valve ที่แสดงในรูปที่ ๔ (เป็นของระบบน้ำดับเพลิงของตึกทำงานของผม) ก็มีรูปร่างภายนอกคล้ายกับวาล์วตัวที่เป็นต้นเรื่อง ต่างกันเพียงแค่ขนาด โดยตัวแผ่น gate จะยึดติดอยู่กับแกนที่เรียกว่า stem หรือ spindle ที่มีรูปร่างเป็นสกรูเกลียวที่สอดอยู่ใน hand wheel หรือวงล้อสำหรับหมุน การหมุน hand wheel สามารถทำให้ตัว spindle เคลื่อนที่ขึ้นหรือลงขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุน ซึ่งจะทำให้ตัวแผ่น gate เคลื่อนที่ขึ้นหรือลงตามไปด้วย
 

ในกรณีที่ไม่เคยมีการทำเครื่องหมายเอาไว้ก่อนหรือไม่มีการติดตั้ง valve positioner เวลาที่หมุน hand wheel เพื่อปิดวาล์วจนกระทั่งไม่สามารถหมุนต่อไปได้ (คือเห็นตัว spindle ลดระดับต่ำลงจนไม่สามารถลดต่ำลงไปได้อีก) จะไม่สามารถบอกได้ว่าวาล์วนั้นปิดสนิทหรือยัง เพราะถ้ามีของแข็งไปตกค้างอยู่ข้างใต้ตัว gate ของแข็งนั้นก็จะทำให้ตัว gate เคลื่อนลงล่างได้ไม่สุด ทำให้วาล์วเปิดอยู่เล็กน้อย (คือยังมีการรั่วไหลผ่านได้) และเรื่องนี้ก็เป็นปัจจัยสำคัญปัจจัยหนึ่งของการเกิดอุบัติเหตุครั้งนี้

สำหรับวันนี้คิดว่าปูพื้นฐานมายาวพอแล้วก็คงจะพอแค่นี้ ตอนต่อไปจะเป็นการเล่าถึงว่าการเตรียมการถอดวาล์วออกมาซ่อมนั้น ได้มีการทำอะไรกันบ้าง

รูปที่ ๔ gate valve ชนิด rising stem ที่มีการติดตั้ง valve positioner เข้ากับแกนสกรูที่ใช้ในการเคลื่อนตัวแผ่น gate หรือแผ่น disc (อันนี้เป็น positioner แบบไฟฟ้าที่ส่งสัญญาณตำแหน่งวาล์วว่าเปิดหรือปิดไปยังแผงควบคุม) เมื่อปิดวาล์วตัวstem (ที่เห็นเป็นแกนสกรู) จะเคลื่อนตัวล่าง และเมื่อเปิดวาล์วตัว stem จะยกตัวสูงขึ้น ในกรณีของอุบัติเหตุนี้จุดที่เป็นปัญหาคือมีของแข็งกีดขวางการเลื่อนตัวลงล่างของแผ่น gate ทำให้ตัวแผ่น gate ไม่สามารถปิดเส้นทางการไหลได้สนิทแม้ว่าจะได้พยายามหมุน hand wheel จนไม่สามารถหมุนต่อไปได้แล้วก็ตาม และผู้ที่ทำการปิดวาล์วนั้นก็ไม่รู้ว่าตัว stem ควรจะลดต่ำลงถึงระดับไหนที่แสดงว่าวาล์วนั้นปิดสนิทจริง การติดตั้งวาล์วเข้ากับท่อในแนวนอนแบบนี้ (รูปที่ ๒ ก็เช่นเดียวกัน) จะทำให้ตัวแผ่น gate วางตั้งในแนวดิ่ง ในรายงานการสอบสวนใช้คำว่า "mounted horizontally with wedge gates in vertical position" ซึ่งเรื่องรูปแบบการติดตั้งวาล์วนี้ก็ก่อให้เกิดปัญหาเรื่องที่ไม่สามารถปิดวาล์วได้สนิทด้วย