ดีที่สุดคือออกไปดูของจริง MO Memoir : Thursday 30 July 2563

HAZOP ที่ย่อมาจากชื่อเต็มว่า Hazard and Operability Study เป็นเทคนิคที่ได้รับการพัฒนามาจากบริษัท ICI ของประเทศอังกฤษ และหนึ่งในทีมผู้พัฒนาและทำให้เทคนิคนี้เป็นที่รู้จักกันทั่วไปเห็นจะได้แก่ Prof. T.A. Kletz ที่เป็น safety adivisor คนแรกของ ICI ตั้งแต่สมัยที่ยังทำงานอยู่ในหน่วย Heavy Organic Chemicals Division และเป็นผู้ที่ได้ออกจดหมายข่าว ICI Safety Newsletter ที่ได้นำเรื่องราวต่าง ๆ มาเล่าให้ฟังในที่นี้

เทคนิคนี้จะทำการพิจารณาว่า ถ้าหากการทำงานนั้นมีการเบี่ยงเบนไปจากที่ต้องการ จะเกิดอะไรขึ้นตามมาได้บ้าง การพิจารณาก็จะอาศัยแบบที่เรียกว่า P&ID ที่ย่อมาจาก Piping and Instrumentation Diagram เป็นหลัก จากนั้นก็จะอาศัยความรู้และประสบการณ์จากผู้เข้าร่วมมาช่วยกันพิจารณา แต่ทั้งนี้แบบ P&ID ที่นำมาพิจารณาก็ต้องตรงกับความเป็นจริงด้วย แต่จะว่าไปแล้วแม้ว่าแบบ P&ID ที่นำมาพิจารณานั้นจะตรงกับความเป็นจริง แต่มันก็มีหลาย ๆ สิ่งที่มันไม่ปรากฏอยู่ในแบบ P&ID ซึ่งสิ่งที่ไม่ปรากฏนี้สามารถที่จะก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้ ดังเช่น ๒ เรื่องที่จะยกมาเล่าในวันนี้

เรื่องที่ ๑ เมื่อวาล์วอยู่ห่างกันและมองไม่เห็นกัน

ระบบ double block and bleed valves เป็นวิธีการหนึ่งที่ใช้ในการ isolation (คือตัดการเชื่อมต่อจากระบบ) ระบบนี้จะประกอบด้วย block valve สองตัวและ bleed valve หนึ่งตัวอยู่ระหว่างกลาง (รูปที่ ๑)

รูปที่ ๑ เหตุการณ์ drain valve ของระบบ double block and bleed valves เปิดค้างเอาไว้ (จาก ICI Safety Newsletter เดือนเมษายน ค.ศ. ๑๙๗๔ (พ.ศ. ๒๕๑๗))

คำว่า block valve ในที่นี้หมายถึงวาล์วที่ทำหน้าที่เปิด-ปิด ส่วนจะเป็นวาล์วชนิดไหนนั้นอีกเรื่องหนึ่ง (ซึ่งมันขึ้นอยู่กับชนิดชนิดของ fluid, อุณหภูมิ และความดัน ในท่อนั้น) ส่วน bleed valve นั้นหมายถึงวาล์วที่ทำหน้าที่ระบายของเหลวหรือแก๊สที่รั่วผ่าน block valve ด้านระบบ ถ้า fluid เป็นของเหลวเขาก็อาจเรียกว่า drain valve และถ้า fluid เป็นแก๊สก็อาจเรียกว่า vent valve และเช่นกันที่ว่ามันจะเป็นวาล์วชนิดไหนนั้นก็อีกเรื่องหนึ่ง สำหรับท่อขนาดใหญ่นั้นขนาดของ bleed valve นั้นจะเล็กกว่าขนาดของ block valve มาก

  

การทำ isolation ด้วยการใช้ระบบ double block and bleed valves มันดีกว่าการสอด slip plate ตรงที่ว่ามันไม่ต้องมีการถอดท่อ และประหยัดเวลาทำงาน โดยในการทำ isolation นั้นจะ "ปิด" block valve ทั้งสองตัว และ "เปิด" bleed valve ทิ้งเอาไว้ หน้าที่ของ bleed valve ก็คือถ้าหากมี process fluid รั่วผ่าน block valve ด้าน process ได้ process fluid นั้นก็จะถูกระบายออกทาง bleed valve ทำให้ยากที่จะรั่วไหลผ่าน block valve ด้านที่ต้องการแยกออกจากระบบได้ ปลายท่อด้าน bleed valve จะระบาย process fluid ที่อาจรั่วออกมานั้นไปที่ไหน ก็คงต้องพิจารณาดูจากปริมาณที่อาจรั่วและอันตรายของ process fluid นั้น ดังนั้นปลายท่อด้าน bleed valve จึงอาจไม่ได้ต่อถาวรเข้ากับท่อระบายใด ๆ แต่อาจเปิดไว้เพื่อให้ของเหลวที่อาจมีรั่วไหลนั้นไหลลงภาชนะรองรับ หรือต่อสายยางให้ของเหลวหรือแก๊สที่อาจมีรั่วออกมาให้ระบายไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัย

  

แต่ทั้งนี้ก็ไม่ได้หมายความว่ามันจะป้องกันได้ 100% เพราะมันก็เคยมีกรณีเหมือนกันว่าระบบนี้ไม่ได้ทำงานดังที่คาดหวัง ซึ่งได้เคยเล่าเอาไว้ในเรื่อง "แม้แต่ Double block and bleed ก็อย่าวางใจ" เมื่อวันพฤหัสบดีที่ ๗ มีนาคม ๒๕๖๒

  

ในเหตุการณ์แรกนี้ ตัว bleed valve (ซึ่งก็คือ drain valve) ถูกเปิดทิ้งเอาไว้ ดังนั้นเมื่อเปิด block valve เพื่อให้ proces fluid ไหลเข้าระบบ process fluid ก็เลยรั่วไหลออกทาง bleed valve ตามด้วยการเกิดเพลิงไหม้ แม้ว่ารายงานการสอบสวนจะโทษว่าเป็นความผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงาน แต่ก็ยอมรับว่ารูปแบบการติดตั้งวาล์วนั้นไม่เหมาะสม คืออยู่ห่างกันและมองไม่เห็นกัน (ซึ่งตรงนี้คงเป็นคำอธิบายว่าทำไมเมื่อเกิดการรั่วไหลผ่านทาง bleed valve ผู้ที่เปิด block valve ด้าน proces fluid จึงไม่ทราบว่ามันมีการรั่วไหลเกิดขึ้น เพราะถ้าเขารู้ เขาก็น่าจะรีบปิดวาล์วที่กำลังเปิดอยู่

  

แผนผังท่อในรูปที่ ๑ ยังแสดงให้เห็นการออกแบบที่ไม่ดีบางอย่างด้วย กล่าวคือ block valve ด้านขาเข้า (คือด้าน process fluid) อยู่ต่ำกว่าด้านขาออก (คือด้าน equipment) ดังนั้นในกรณีที่ process fluid เป็นของเหลว มันก็จะสามารถค้างในเส้นท่อที่อยู่ระหว่าง block valve ด้านขาเข้าและ bleed valve ได้

เรื่องที่ ๒ เพราะหลังคามันชันเกินไป

น้ำฝนมันไม่ค้างบนพื้นผิวที่ลาดเอียง แต่หิมะมันค้างบนพื้นผิวที่ลาดเอียงไม่มากได้ และถ้ามันสะสมมากเกินไป หลังคาก็อาจรับน้ำหนักไม่ไหวและพังลงมาได้

 

รูปที่ ๒ เหตุการณ์ที่ถังเก็บยุบตัวจากแรงกดอากาศ เนื่องจากท่อระบายอากาศที่มีอยู่ ๓ ท่อนั้นอุดตันหมด (จาก ICI Safety Newsletter เดือนตุลาคม ค.ศ. ๑๙๘๑ (พ.ศ. ๒๕๒๔))

  

ในประเทศที่มีหิมะตกนั้น การออกแบบหลังคาก็ต้องคำนึงถึงน้ำหนักของหิมะที่จะสะสมบนหลังคาด้วย วิธีการหนึ่งที่ป้องกันไม่ให้หิมะสะสมบนหลังคาก็คือการทำให้หลังคามีความลาดเอียงค่อนข้างมาก ซึ่งจะทำให้หิมะที่ก่อตัวสูงขึ้นถึงระดับหนึ่งจะไหลลงมาเอง ถังเก็บประเภท floating roof tank ในบ้านเราไม่จำเป็นต้องมี cone roof tank ปิดคลุมอีกชั้นหนึ่ง เพราะบ้านเราไม่มีหิมะตก ส่วนฝนที่ตกลงมานั้นก็สามารถไหลลงท่อระบายได้ แต่ในพื้นที่ที่มีหิมะตกมากนั้นก็ต้องสร้าง cone roof ปิดคลุมเอาไว้ เพื่อให้ให้ตัว floating roof ต้องรับน้ำหนักหิมะที่มากเกินไปจนอาจทำให้ตัว floating roof จมได้

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ในรูปที่ ๒ ไม่ได้ให้ภาพประกอบ แต่คาดว่าน่าจะเป็นทำนองนี้

ในเหตุการณ์นี้ ถัง (tank) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ๔๓ เมตร ถูกแรงกดอากาศกดจนยุบตัว (ที่เขาใช้คำว่า was sucked in) แม้ว่าถังนี้จะมีท่อ vent (ที่ไว้ระบายอากาศในถังออกเมื่อเติมของเหลวเข้าถัง และให้อากาศข้างนอกไหลเข้าเมื่อสูบของเหลวออกจากถัง เพื่อรักษาความดันภายในถังให้เท่ากับภายนอกถัง) ถึง ๓ ท่อด้วยกัน ตัวท่อ vent เหล่านี้มีการติดตั้งตะแกรงลวดเพื่อป้องกันไม่ให้นกเข้าไปทำรัง แต่เนื่องจากมันไม่เคยถูกทำความสะอาดเลย จึงทำให้มีคราบของแข็งเกาะติดจนเกือบอุดตัน

  

สาเหตุที่มันไม่เคยถูกทำความสะอาดก็เพราะ หลังคานั้นค่อนข้างจะลาดชัด และบนหลังคาไม่มี handrail สำหรับให้คนที่ต้องขึ้นไปทำงานบนหลังคานั้นยึดเกาะ ก็เลยทำให้ไม่มีใครอยากจะขึ้นไป แต่ถ้ามีคนขึ้นไปทำความสะอาด ก็คงจะไม่มีเหตุการณ์ถังยุบตัว แต่คงเกิดเหตุการณ์คนทำงานตกจากหลังคาแทน

  

ของเหลวบางชนิดนั้นมันสามารถเกิดปฏิกิริยาการพอมิเมอร์ไรซ์กลายเป็นของแข็งได้ ดังนั้นในการเก็บจึงต้องมีการผสมตัวยับยั้ง (inhibitor) เข้าไปในของเหลว เพื่อไม่ให้มันเกิดการรวมตัวเป็นของแข็ง แต่ตัวยับยั้งนี้มันไม่ระเหยตามไอของเหลวที่ระบายออกทาง vent ดังนั้นถ้าไอของเหลวนี้ไปควบแน่นที่บริเวณท่อ vent มันก็สามารถรวมตัวกันเป็นของแข็งอุดตันท่อ vent ได้

เรื่องที่ ๓ รองน้ำที่นี่มันสะดวกดี

ระบบหัวฉีดน้ำดับเพลิงอัตโนมัติที่เรียกว่า sprinkler system นั้นมีอยู่ ๒ แบบ แบบแรกนั้นเรียกว่ารูปแบบเปียก (wet sprinkler system) จะมีน้ำอยู่เต็มท่อไปจนถึงหัวฉีด เรียกว่าหัวฉีดทำงานเมื่อใดก็จะมีน้ำฉีดออกมาทันที แต่สำหรับประเทศที่อากาศหนาวจัดจนน้ำกลายเป็นน้ำแข็งได้นั้น รูปแบบนี้อาจไม่เหมาะสม เพราะเมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็งมันจะขยายตัว จนสามารถทำให้ท่อนั้นแตกได้ ดังนั้นเขาก็จะใช้อีกรูปแบบหนึ่งที่เป็นรูปแบบแห้ง (dry sprinkler system) ที่จะจ่ายน้ำเข้าระบบเมื่อมีความต้องการ รูปแบบหลังนี้น้ำจะใช้เวลาเดินทางหน่อย แต่ไม่ต้องกังวลเรื่องท่อแตกในหน้าหนาว

  

ระบบเปียกนั้นจะมีปั๊มตัวเล็กรักษาความดันในระบบท่อที่เรียกว่า jogging pump เมื่อความดันในระบบท่อลดลงเข่นจากการรั่วซึม ตัว jogging pump ก็จะทำงานเพื่อรักษาความดันให้คงเดิม แต่ถ้าเป็นเหตุการณ์หัวฉีดทำงาน ตัว jogging pump จะเพิ่มความดันให้ไม่ได้ ความดันจะตกลงอีกจนกระทั่ง fire pump ซึ่งก็คือปั๊มจ่ายน้ำหลักทำงาน

  

รูปที่ ๔ สัญญาณเตือนที่หาต้นตอไม่ได้ อันเป็นผลจากการติดตั้งระบบตรวจสอบการทำงานของสัญญาณ (จาก ICI Safety Newsletter เดือนพฤศจิกายน ค.ศ. ๑๙๘๑ (พ.ศ. ๒๕๒๔))

ระบบนี้อาจมีการติดตั้งระบบสัญญาณเตือนเอาไว้ด้วย ที่เมื่อความดันในท่อจ่ายน้ำลดต่ำลง (อันเป็นผลจากการที่หัวฉีดทำงาน) ก็จะมีสัญญาณเตือนแจ้ง ในเหตุการณ์นี้เพื่อให้สามารถทดสอบการทำงานของสัญญาณเตือนได้ จึงได้มีการติดตั้งวาล์วเพิ่ม ๑ ตัวเพื่อไว้ระบายน้ำในท่อดับเพลิงทิ้งซึ่งจะทำให้ความดันในท่อลดต่ำลง เพื่อไว้ใช้ทดสอบการทำงานของระบบสัญญาณเตือน

  

หลังจากนั้นก็พบสัญญาณเตือนปลอม (false alarm) เป็นประจำโดยหาสาเหตุที่มาไม่ได้ จนกระทั่งมาพบว่า

  

พนักงานทำความสะอาดใช้ก๊อกน้ำนี้สำหรับเติมน้ำใส่ถัง (คงเพื่อเอาไปทำความสะอาด)

เรื่องแบบนี้ตัวผมเองก็เคยเจอมาหลายครั้ง เช่นตอนที่นิสิตมีปัญหาเกี่ยวกับการเก็บตัวอย่างแก๊สไปวิเคราะห์ด้วยเครื่อง gas chromatograph แล้วได้ผลการวิเคราะห์ออกมาแปลก ๆ แต่มันสามารถทำซ้ำได้ พอสอบถามว่าทำตามขั้นตอนที่กำหนดไว้หรือเปล่า เขาก็ตอบว่าทำตาม แต่พอไปให้เขาทำการเก็บตัวอย่างให้ดูก็เลยเห็นปัญหา กล่าวคือเขาทำตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ให้ทำทุกขั้นตอน แต่มีการเพิ่มขั้นตอนพิเศษหรือเทคนิคบางอย่างขึ้นมาเพื่อให้เกิดความสะดวกในการทำงาน และเจ้าตัวขั้นตอนพิเศษหรือเทคนิคบางอย่างนี้มันก่อให้เกิดปัญหา ก็เลยต้องไปปรับแก้ตัวขั้นตอนพิเศษหรือเทคนิคเหล่านั้นเพื่อให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ถูกต้อง

บางสิ่งที่ไม่มีปรากฏใน P&ID MO Memoir : Friday 15 March 2562

Piping and Instrumentation Diagram หรือที่ย่อว่า P&ID นั้น จัดว่าเป็นแบบที่สำคัญในการก่อสร้างโรงงานและเดินเครื่อง เพราะมันแสดงอุปกรณ์ทุกตัวที่เกี่ยวข้องกับการทำงาน ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ระบบท่อหรืออุปกรณ์วัดคุม และแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกัน จะมียกเว้นบ้างก็พวกเช่น อุปกรณ์ระบบท่อและอุปกรณ์วัดคุมที่ติดตั้งมาพร้อมกับตัวเครื่องจักรที่ทางโรงงานทำหน้าเพียงต่อท่อเข้าและออกจากเครื่องจักรตัวนั้นเท่านั้น
 

ในการเดินท่อนั้นต้องอาศัยทั้ง P&ID และ plot plan ที่เป็นแผนผังแสดงที่ตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ กล่าวคือกระบวนการผลิตเดียวกันที่ใช้ P&ID เดียวกัน แต่ตำแหน่งที่ตั้งเครื่องจักรนั้นแตกต่างกัน (ขึ้นอยู่กับ รูปร่าง ขนาดของพื้นที่ที่เป็นที่ก่อสร้างโรงงาน และตำแหน่งการวางเครื่องจักร (เช่นปั๊ม ถัง ฯลฯ) ต่าง ๆ) เวลาก่อสร้างจริงก็เลยออกมาไม่เหมือนกัน ปัจจัยเหล่านี้ส่งผลต่อการออกแบบโครงสร้างรองรับ (pipe support ต่าง ๆ) และรูปทรงสามมิติของท่อในการก่อสร้างจริง
 

นอกจากนี้ยังมีบางสิ่งที่ไม่สามารถระบุไว้ใน P&ID ได้ตั้งแต่แรก เพราะต้องรอให้ออกแบบ isometric drawing (ที่แสดงรูปทรงสามมิติของท่อที่จะประกอบขึ้นจริง) ให้เรียบร้อยก่อน เช่นจุดต่อที่ต้องมีเพื่อการทดสอบความแข็งแรงของท่อและ/หรือใช้ในการระบายแก๊ส/ของเหลวออกจากท่อในระหว่างการเริ่มต้นเดินเครื่องหรือหยุดเดินเครื่องโรงงาน
 

และก็มีหลายกรณีที่สิ่งที่ไม่ปรากฏใน P&ID นั้นก่อปัญหาให้กับการทำงานได้ ถ้าหากในระหว่างการก่อสร้างนั้นผู้ตรวจสอบงานไม่ได้คำนึงถึงว่าเมื่อใช้งานจริงนั้นระบบมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร อย่างบางเรื่องที่จะยกมาเล่าให้ฟังในวันนี้

๑. สิ่งที่หลงเหลือจากการทำ hydraulic test

คำภาษาอังกฤษ "Nipple" มีหลายความหมาย แต่ในที่นี้จะหมายถึง nipple ที่ใช้ในงานท่อที่ภาษาไทยแปลว่า "ข้อต่อเกลียวนอก" ที่อาจเป็นชนิดที่มีเกลียวตัวผู้ที่ปลายทั้งสองข้าง หรือมีเพียงข้างเดียว โดยปลายอีกข้างหนึ่งใช้การเฃื่อมต่อด้วยวิธีการอื่น เช่นการเชื่อม (รูปที่ ๑)
 

ข้อเสียอย่างหนึ่งของข้อต่อเกลียวก็คือ ตัวเกลียว (ทั้งฝั่งด้านเกลียวตัวผู้และเกลียวตัวเมีย) ที่ทำหน้าที่ยึดชิ้นส่วนสองชิ้นเข้าด้วยกันนั้น สัมผัสกับ process fluid (ที่อาจทั้งมีอุณหภูมิสูงและกัดกร่อน) โดยตรง และไม่สามารถตรวจสอบสภาพความสมบูรณ์ของเกลียวได้ เว้นแต่จะทำการรื้อออกมา ซึ่งตรงนี้ต่างจากการใช้หน้าแปลนตรงที่ นอต (หมายถึงทั้ง bolt และ nut) ที่ทำหน้าที่กดหน้าแปลนทั้งสองฝั่งเข้าด้วยกันนั้นไม่ได้สัมผัสกับ process fluid โดยตรง จึงไม่ได้รับผลกระทบจาก process fluid โดยตรง ด้วยเหตุนี้ในกระบวนการผลิตนั้นจึงจำกัดการใช้ข้อต่อเกลียวเฉพาะกับ process fluid ที่ไม่มีอันตราย (เช่น น้ำประปา อากาศอัดความดัน) หรือกับท่อขนาดเล็ก

รูปที่ ๑ (ซ้าย) nipple ชนิดที่มีเกลียวทั้งสองข้าง (ขวา) nipple ชนิดที่มีเกลียวเพียงข้างเดียว อีกข้างไว้สำหรับการเชื่อม
 

ระบบท่อในโรงงานที่ใช้การเชื่อมในการต่อท่อเข้าด้วยกันเป็นหลักนั้น ก่อนการใช้งานจำเป็นต้องมีการทดสอบความสามารถในการรับความดันของระบบท่อ และวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้กันก็คือการทำ hydraulic test ที่ใช้การเติมน้ำเข้าไปให้เต็มระบบท่อ (โดยต้องไม่มีอากาศตกค้างภายใน) จากนั้นจึงเพิ่มความดันให้สูงขึ้น (แต่ก่อนจะใช้ 1.5 เท่าของ design pressure แต่ตอนนี้ดูเหมือนจะเหลือแต่ 1.3 เท่าแล้ว) ถ้าท่อผ่านการทดสอบนี้ก็เรียกว่าปลอดภัยสำหรับการใช้งาน ก็ระบายน้ำที่เติมเข้าไปนั้นทิ้งได้
 

ปัญหามันอยู่ตรงที่จุดที่จะใช้สำหรับ เติมน้ำ/ระบายน้ำทิ้ง และจุดที่จะใช้สำหรับการระบายอากาศออกจากท่อในขณะที่เติมน้ำเข้าไปนั้น มันขึ้นอยู่กับรูปทรงสามมิติของระบบท่อ กล่าวคือจุดเติมน้ำ/ระบายน้ำทิ้ง (จุด drain) จะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ต่ำสุดเมื่อเทียบกับบริเวณรอบข้าง และจุดที่จะใช้สำหรับระบายอากาศออกตอนเติมน้ำหรือปล่อยให้อากาศเข้าตอนระบายน้ำทิ้ง (จุด vent) จะต้องอยู่ในตำแหน่งที่สูงสุดเมื่อเทียบกับบริเวณรอบข้าง และตำแหน่งเหล่านี้มันก็ไม่สามารถระบุได้ใน P&ID มันต้องไประบุใน piping isometric drawing หรือดูกันหน้างาน (อ่านเรื่องนี้เพิ่มเติมได้ใน Memoir ปีที่ ๕ ฉบับที่ ๔๙๒ วันจันทร์ที่ ๑๓ สิงหาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "Drain อยู่ล่าง Vent อยู่บน")
 

ท่อ vent หรือ drain มันก็ไม่ได้ใหญ่อะไรเมื่อเทียบกับขนาดท่อหลัก เวลาจะติดตั้งท่อ vent หรือ drain ก็จะใช้การเจาะผนังท่อหลักให้เป็นรู ทำการแต่งรูที่เจาะนั้นให้เรียบร้อยให้รับเข้ากับ nipple (ที่ปลายข้างหนึ่งนั้นไม่มีเกลียว) หรือ boss (ต่างจาก nipple ที่อันนี้เป็นเกลียวตัวเมีย) ที่จะนำมาเชื่อมติด ส่วนด้านที่เป็นเกลียวนั้นก็ใช้สำหรับติดตั้งวาล์วและ/หรือเกจวัดความดัน และพอเสร็จสิ้นการทดสอบก็ถอดเอาวาล์วออกแล้วอุด nipple หรือ boss นั้นด้วยการเชื่อม

รูปที่ ๒ เหตุการณ์ nipple และวาล์วที่หลงเหลือจากการทำ hydralic test ตอนทดสอบท่อเมื่อประมาณ ๒๐ ปีก่อนหน้า หลุดออก (จากหนังสือ What Went Wrong? หัวข้อ 9.1.6(e))

กรณีที่บรรยายไว้ในหนังสือ What Went Wrong? หัวข้อ 9.1.6(e) นั้นสงสัยว่าน่าใช้ nipple ชนิดที่มีเกลียวตัวผู้ทั้งสองข้าง คงใช้วิธีการเจาะรูที่ผนังท่อที่ต้องการทดสอบก่อน จากนั้นจึงทำเกลียวที่รูที่เจาะนั้นเพื่อทำการติดตั้ง nipple ไว้สำหรับติดตั้งวาล์ว ซึ่งเมื่อเสร็จสิ้นงานทดสอบแล้วก็ต้องถอดเอา nipple ออกและอุดรูที่เจาะนั้นไว้ด้วยการเชื่อม plug อุด
 

แต่ด้วยการที่ลืมรื้อเอา nipple นี้ออก ประกอบกับเป็นท่อร้อนที่คงมีการหุ้มฉนวนปิดทับ nipple กับวาล์วที่ต่ออยู่เอาไว้ ทำให้ไม่มีใครรู้ว่ามันมี nipple และวาล์วที่ใช้สำหรับการทดสอบความสามารถในการรับความดันท่อนั้นตกค้างอยู่ พอเวลาผ่านไปส่วนที่เป็นเกลียวของ nipple ที่ยึดอยู่กับผนังท่อก็เสื่อมสภาพ ทั้ง nipple และวาล์วก็เลยหลุดออกมา
 

ปรกติเวลาทำ hydraulic test ก็ทำการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง พวกวาล์วต่าง ๆ ที่นำมาใช้สำหรับท่อ vent หรือ drain ที่แข็งแรงเพียงแค่สามารถรองรับความดันทดสอบที่อุณหภูมิก็สามารถนำมาใช้ได้ โดยที่มันไม่จำเป็นต้องสามารถทดต่อ process fluid หรืออุณหภูมิของ process fluid ในเหตุการณ์นี้จะว่าไปก็โชคดีอย่างหนึ่งตรงที่ตัววาล์วที่นำมาใช้ตอนทำ hydralic test นั้นสามารถทนต่อ process fluid และอุณหภูมิการทำงานที่สูงได้ ไม่เช่นนั้นก็คงจะเกิดการรั่วไหลตั้งแต่เริ่มต้นเดินเครื่องโรงงาน
 

๒. Pipe support

Pipe support หรือระบบรองรับและยึดตัวท่อนั้นเป็นสิ่งที่เรียกว่าต้องพิจารณากันหน้างานอยู่เยอะเหมือนกัน ว่าตำแหน่งไหนควรจะยึดตรึง และตรงไหนไม่ควรจะยึดตรึง เพื่อให้ท่อสามารถขยายตัวได้เมื่อร้อน ท่อที่ทำงานที่อุณหภูมิห้องนั้นอาจใช้ U-clamp ยึดเข้ากับโครงสร้างรองรับน้ำหนักโดยตรงเลยก็ได้ ในขณะที่ท่อร้อนหรือท่อเย็นที่ต้องมีการหุ้มฉนวน ก็ต้องใช้เหล็กรูปตัวที (T) เชื่อมใต้ท่อตรงบริเวณตำแหน่งโครงสร้างรองรับก่อน เพื่อให้สามารถหุ้มฉนวนรอบท่อได้โดยไม่ติดโครงสร้าง (ดูเพิ่มเติมได้ใน Memoir ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๙๗ วันพฤหัสบดีที่ ๘ พฤษภาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "เก็บตกจากงานก่อสร้างอาคาร (ตอนที่ ๒)")

ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนกรกฎาคม ๑๙๖๙ (พ.ศ. ๒๕๑๑) ยกกรณีตัวอย่างที่การขยายตัวของท่อร้อนนั้นมีมากจนกระทั่งท่อแยกขนาดเล็กที่แยกออกทางด้านล่างของท่อหลักนั้นถูกกดเข้ากับโครงสร้างที่รองรับน้ำหนัก อันเป็นผลจากการที่ท่อหลักนั้นขยายตัวเมื่อมีอุณหภูมิสูงขึ้น จนการกดนั้นทำให้ท่อแยกขนาดเล็กเกิดความเสียหาย
 

ดังนั้นการตรวจงานก่อสร้างจึงไม่ควรดูเพียงแค่การสร้างนั้นครบและถูกต้องตามแบบหรือไม่เท่านั้น แต่ควรคำนึงด้วยว่าในสภาพการทำงานจริงนั้นสิ่งที่ก่อสร้างไว้จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง และการเปลี่ยนแปลงนั้น (เช่นการขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิ) จะส่งผลต่อสิ่งที่ได้ก่อสร้างเอาไว้หรือไม่ แต่ในบางกรณีมันก็ดูยากอยู่เหมือนกัน อย่างเช่นในกรณีนี้จะสามารถบอกได้อย่างไรว่า เมื่อท่อหลักขยายตัวเมื่อร้อน ท่อแยกขนาดเล็กนั้นจะเคลื่อนตัวเข้าหาคานหรือเคลื่อนออก ซึ่งถ้ามันเคลื่อนออกมันก็จะไม่มีเหตุการณ์ดังที่เล่ามานี้เกิดขึ้น

รูปที่ ๓ ท่อแยกถูกกดเข้ากับโครงสร้างอันเป็นผลจากการขยายตัวของท่อหลัก จนกระทั่งท่อแยกเสียหาย (จาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๑๙๖๙ (พ.ศ. ๒๕๑๑))

เมื่อการออกแบบนั้นกระทำโดยอาศัยแบบจำลองย่อส่วนหรือภาพปรากฏบนคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยการที่คนออกแบบไม่ได้มีโอกาสมาดูหน้างานก่อสร้างว่าแบบที่ออกไปนั้นมีปัญหาอะไรหรือไม่ เมื่อคนก่อสร้างถือว่าไม่ได้เป็นคนออกแบบและไม่มีหน้าที่ตรวจสอบว่าแบบที่รับมาก่อสร้างนั้นเหมาะสมกับความเป็นจริงหรือไม่ ก็เลยก่อสร้างตรงตามแบบที่ได้รับ คนตรวจรับงานก็ตรวจสอบว่าสิ่งที่จ้างให้ผู้รับเหมาสร้างตามแบบนั้น ได้มีการสร้างตามแบบนั้นจริง และอาจไม่ได้เป็นคนเดินเครื่อด้วย ส่วนคนเดินเครื่องก็ไม่ได้มายุ่งอะไรกับงานก่อสร้าง อะไรต่อมิอะไรมันก็เกิดขึ้นได้เสมอเมื่อเริ่มเดินเครื่องครั้งแรก
  

๓. การเปลี่ยนระดับความสูงของท่อ

วาล์วปรับความดัน (reducing valve) นั้นใช้ความดันด้านขาออกมากดแผ่นไดอะแฟรมเพื่อดันให้วาล์วปิด กล่าวคือถ้าความดันด้านขาออกต่ำกว่ากำหนด แรงกดที่แผ่นไดอะแฟรมก็จะลดลง แรงสปริงก็จะดันให้วาล์วเปิดกว้างขึ้น แต่ถ้าความดันด้านขาออกสูงกว่ากำหนด แรงกดที่แผ่นไดอะแฟรมก็จะเพิ่มขึ้น วาล์วก็จะเปิดน้อยลง ดังนั้นถ้าท่อด้านขาออกมีของเหลวค้างอยู่จนเต็ม แรงดันจากความสูงของของเหลวก็อาจดันให้วาล์วนั้นปิดตลอดเวลาได้
 

ถังเก็บชนิด fixed roof นั้น จะมีช่องระบายด้านบนเพื่อให้แก๊สข้างในไหลออกเมื่อสูบของเหลวเข้าถัง (ป้องกันไม่ให้ความดันในถังสูงเกินไป) และให้อากาศข้างนอกไหลเข้าเมื่อสูบของเหลวออกจากถัง (ป้องกันไม่ให้ความดันในถังต่ำกว่าความดันบรรยากาศ) แต่ในกรณีที่ใช้เก็บของเหลวที่ไวไฟนั้น การให้อากาศไหลเข้าออกถังนั้นไม่เป็นการดี เพราะจะทำให้ส่วนไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวกลายเป็น explosive mixture ได้ ดังนั้นเพื่อป้องกันอันตรายดังกล่าวจึงต้องมีการป้อนไนโตรเจนเข้าไปป้องกันไม่ให้อากาศไหลเข้า กล่าวคือถ้าสูบของเหลวเข้าถัง ไนโตรเจน (+ ไอระเหย) จะไหลออก แต่ถ้าสูบของเหลวออกจากถัง แก๊สไนโตรเจนที่จ่ายเข้ามาจะช่วยป้องกันไม่ให้ความดันในถังลดต่ำเกิดไป โดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาการให้อากาศจากภายนอกไหลเข้ามาช่วย
 

ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนสิงหาคม ค.ศ. ๑๙๗๐ เล่าถึงเหตุการณ์ที่ระบบดังกล่าวไม่ทำงาน (รูปที่ ๔) อันเป็นผลจากการติดตั้งวาล์วลดความดันที่ป้อนไนโตรเจนนั้นอยู่ที่ระดับต่ำกว่าจุดต่อท่อเข้าถัง ทำให้ไอระเหยของของเหลวในถังมาควบแน่นเป็นของเหลวทางด้านขาออกของวาล์วลดความดัน ส่งผลให้วาล์วลดความดันไม่สามารถจ่ายไนโตรเจนเข้าถังได้ วิธีการที่ถูกต้องคือต้องให้ท่อด้านขาออกของวาล์วลดความดันลาดลงไปสู่ถังโดยของเหลวไม่มีโอกาสที่จะสะสมได้

รูปที่ ๔ ไอระเหยของน้ำมันมาควบแน่นอยู่ในท่อป้อนไนโตรเจนเข้าถัง ขัดขวางการป้อนไนโตรเจนเข้าถัง (จาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนสิงหาคม ค.ศ. ๑๙๗๐ (พ.ศ. ๒๕๑๓))

Drain อยู่ล่าง Vent อยู่บน MO Memoir : Monday 13 August 2555

ระบบท่อต่าง ๆ ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมนั้นได้จากการนำเอาท่อเหล็กตรงและข้อต่อต่าง ๆ มาประกอบเข้าด้วยกัน รอยต่อจุดไหนที่ไม่ต้องทำการถอดประกอบเป็นประจำก็จะใช้วิธีการเชื่อมโลหะเพื่อเชื่อมต่อตัวท่อเข้ากับตัวท่อหรือข้อต่อให้เป็นชิ้นเดียวกัน วิธีการเชื่อมโลหะเป็นวิธีการต่อที่มีราคาถูกและมั่นใจได้ว่าจะไม่เกิดการรั่วซึม (ถ้าทำถูกต้อง เว้นแต่จะเกิดการผุกร่อน) ส่วนบริเวณที่ต้องมีการถอดประกอบ (เช่นวาล์วที่ต้องมีการถอดไปซ่อมแซม ท่อเข้าออกปั๊มและอุปกรณ์ต่าง ๆ) ก็มักจะใช้การต่อด้วยหน้าแปลน (ซึ่งก็ต้องมีการเชื่อมต่อหน้าแปลนเข้ากับปลายท่อทั้งสองด้านอยู่ดี)

การต่อด้วยข้อต่อเกลียวนั้นมักจะไม่ใช้กัน เว้นแต่เป็นระบบท่อที่ไม่ได้บรรจุสารเคมีอันตราย ไม่ได้รับความดันสูงและเป็นระบบท่อขนาดเล็ก (เช่นท่อน้ำประปา ท่ออากาศใช้งานทั่วไป)

การเดินท่อนั้นไม่ได้เดินเป็นเส้นตรงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แต่จะเป็นการเดินท่อไปตามแนวเส้นทางที่กำหนดไว้ ซึ่งอาจต้องมีการเดินขึ้นที่สูง (เช่นข้ามถนน) หรือลงที่ต่ำ (เช่นมุดลอดถนน) หรืออาจจะเกิดจากความจำเป็นที่ต้องมีการเดินท่อให้เป็นวง loop เพื่อให้ท่อขยายตัวได้สะดวก (สิ่งสำคัญสำหรับท่อลำเลียงสารที่มีอุณหภูมิสูง หรือท่อที่เดินเป็นเส้นตรงเป็นระยะทางยาวและตากแดด)

รูปที่ ๑ ระบบท่อของที่อยู่ริมถนนแห่งหนึ่ง ระบบท่อดังกล่าวเดินไปตามถนนเป็นระยะทางยาว จึงต้องมีการเดินท่อให้เป็นวง loop เพื่อให้ท่อขยายตัวได้สะดวกเป็นระยะ เนื่องจากตำแหน่งของวง loop อยู่สูงกว่าระดับแนวเดินท่อ จึงต้องติดตั้ง vent ไปยังตำแหน่งสูงสุดของวง loop (ในกรอบสี่เหลี่ยมสีเหลือง)

เมื่อทำการประกอบเสร็จสิ้นแล้ว ขั้นตอนที่สำคัญขั้นตอนต่อไปคือการทดสอบว่าการออกแบบและงานการประกอบนั้นมีความปลอดภัย สามารถใช้งานได้ กล่าวคือสามารถรับความดันในระหว่างการใช้งานได้

แต่ก่อนอื่นเรามาลองทำความรู้จักกับชื่อเรียก "ความดัน - pressure" ต่าง ๆ กันก่อน

Design pressure หรือความดันออกแบบ คือค่าความดันที่ใช้ในการออกแบบระบบ ในที่นี้ขอสมมุติก่อนว่าให้เท่ากับ 10 bar

Normal operating pressure หรือความดันในระหว่างการใช้งานปรกติ คือค่าความดันในระหว่างการทำงานตามปรกติของระบบ ค่า normal operating pressure นี้จะอยู่ต่ำกว่า design pressure เช่นอาจจะอยู่ที่ประมาณ 80% (ขึ้นอยู่กับการออกแบบ) ดังนั้นในกรณีที่ design pressure คือ 10 bar ค่า normal operating pressure ก็จะเท่ากับ 8 bar

Maximum operating pressure หรือค่าความดันสูงสุดที่ยอมให้ในระหว่างการทำงานตามปรกติ ค่าความดันนี้จะสูงกว่าค่า normal operating pressure (ต้องเผื่อเอาไว้เพราะจะไปคาดหวังให้ระบบเดินเรียบไม่มีการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่ได้) เช่นในกรณีนี้จะขอสมมุติว่าอยู่สูงกว่า normal operating pressure 1 bar ดังนั้นค่า maximum operating pressure ก็จะเป็น 9 bar

รูปที่ ๒ รูปนี้แสดงการติตดั้งวาล์วสำหรับทำการ Vent อยู่ทางด้านบน และวาล์วสำหรับทำการ Drain อยู่ทางด้านล่าง

ช่วงความดันระหว่างค่า normal operating pressure และ maximum operating pressure (คือ 8-9 bar ตามตัวอย่างที่ยกมานี้) คือช่วงความดันในการทำงาน (operating range) ส่วนช่วงความดันระหว่าง maximum operating pressure และ design pressure (คือ 9-10 bar) คือช่วงความดันที่เผื่อเอาไว้ (design margin)

ความดันที่ระบบระบายความดัน (เช่น safety valve หรือ bursting disc) จะเปิดเพื่อระบายความดันนั้นจะอยู่ต่ำกว่าค่า design pressure (คือต่ำกว่า 10 bar) แต่จะสูงกว่าค่า maximum operating pressure (คือสูงกว่า 9 bar) แต่จะมีค่าเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบแต่ละราย

การทดสอบความสามารถในการรับความดันของระบบ (ไม่ว่าจะเป็นท่อหรือ pressure vessel นั้น) จะใช้วิธีการเพิ่มความดันให้กับระบบ ซึ่งทำโดย

(ก) เติมของเหลวเข้าไปในระบบจนเต็ม ซึ่งของเหลวที่ใช้กันโดยทั่วไปก็คือ "น้ำ" หลังจากที่ทำการเติมน้ำจนเต็มแล้วก็ทำการอัดความดันในระบบให้สูงขึ้น วิธีการนี้เรียกว่า hydraulic test

(ข) อัดแก๊สเพิ่มเข้าไปในระบบเพื่อให้ความดันในระบบสูงขึ้น ซึ่งแก๊สที่ใช้กันทั่วไปคือ "อากาศ" วิธีการนี้เรียกว่า pneumatic test

การทำ hydraulic test นั้นจะกระทำที่ความดัน 1.5 เท่าของ design pressure ดังนั้นในตัวอย่างที่ยกมานั้นถ้า design pressure ของระบบคือ 10 bar ความดันที่ใช้ในการทดสอบความแข็งแรงด้วยการทำ hydraulic test จะเท่ากับ 15 bar ถ้าระบบสามารถผ่านการทดสอบการทำ hydraulic test ไปได้ ก็จะถือว่าระบบมีความปลอดภัยในการรับความดันโดยไม่จำเป็นต้องทำการทดสอบด้วยวิธีการอื่นเพิ่มเติม

แต่การทำ hydraulic test อาจไม่สามารถใช้งานได้กับระบบบางระบบ เช่นระบบที่ไม่ต้องการให้มีน้ำปนเปื้อนอยู่ในระบบ หรือระบบท่อ/pressure vessel ขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อใช้กับแก๊ส โครงสร้างต่าง ๆ ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับน้ำหนักของท่อหรือ pressure vessel เหล่านี้อาจออกแบบมาเพียงเพื่อรองรับน้ำหนักของท่อหรือ pressure vessel เท่านั้น (น้ำหนักของแก๊สในท่อถือว่าน้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนักของท่อหรือ pressure vessel) ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับน้ำหนักของท่อหรือ pressure vessel ที่มีน้ำบรรจุเต็ม (ซึ่งจะเพิ่มสูงขึ้นอีกหลายเท่าตัวได้) ดังนั้นการทดสอบความสามารถในการรับความดันของระบบเหล่านี้จึงต้องใช้วิธี pneumatic test

แต่เนื่องจากแก๊สความดันสูงจะมีพลังงานสะสมในตัวมันเองสูงมาก ดังนั้นถ้าหากระบบไม่สามารถรับความดันได้และเกิดการแตกออก จะทำให้เกิดการระเบิดที่ทำให้เกิดอันตรายได้ ด้วยเหตุนี้การทำ pneumatic test จึงต้องกระทำที่ความดันที่ต่ำกว่าความดันที่ใช้ในการทำ hydraulic test กล่าวคือการทดสอบ pneumatic test จะกระทำที่ความดัน 110% ของ design pressure เท่านั้น ดังนั้นในกรณีของตัวอย่างที่ยกมาถ้า design pressure ของระบบคือ 10 bar ความดันที่ใช้ในการทดสอบความแข็งแรงด้วยการทำ pneumatic test ก็จะสูงเพียง 11 bar เท่านั้นเอง

จากการที่ความดันที่ใช้ในการทดสอบความแข็งแรงด้วยการทำ pneumatic test นั้นต่ำกว่าความดันที่ใช้ในการทำ hydraulic test อยู่มาก ดังนั้นจึงถือกันว่าการทดสอบความแข็งแรงด้วยการทำ pneumatic test เพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ ต้องมีการทดสอบอย่างอื่นร่วมด้วย (เช่นการตรวจรอยเชื่อมด้วยวิธี dye penetration test หรือฉายรังสีเอ็กซ์) จึงจะถือว่าเทียบเท่ากับการทำ hydraulic test เพียงอย่างเดียวได้

ในการทำ hydraulic test นั้นต้องเติมน้ำเข้าไปในระบบให้เต็ม ไม่ให้มีฟองอากาศหลงเหลืออยู่ และเนื่องจากในขณะที่ทำการเติมน้ำเข้าไปในระบบท่อนั้น จำเป็นต้องมีช่องทางให้อากาศในระบบท่อระบายออกไปได้ ช่องทางระบายอากาศดังกล่าวจะต้องอยู่ ณ ตำแหน่งสูงสุดของระบบท่อแต่ละช่วง วิธีการปรกติที่ทำกันก็คือจะติดตั้งวาล์วสำหรับระบายอากาศที่เรียกว่า Vent valve ไว้ที่ตำแหน่งบนสุด และเมื่อทำการทดสอบเสร็จสิ้นแล้วก็จะทำการระบายน้ำในระบบออกให้หมด และเนื่องจากน้ำไหลลงที่ต่ำ ดังนั้นวาล์วสำหรับระบายน้ำทิ้ง (Drain valve) จึงต้องติดตั้งไว้ที่ต่ำแหน่งต่ำสุดของระบบท่อในแต่ละช่วง (ดูรูปที่ ๓ ข้างล่าง)

รูปที่ ๓ การติดตั้ง Drain valve และ Vent valve ต้องติดตั้งที่ตำแหน่งจุดต่ำสุดและจุดสูงสุดของท่อในแต่ละช่วง

มีประเด็นหนึ่งที่พึงต้องคำนึงถึงในการออกแบบคือ การทำ hydraulic test หรือ pneumatic test นั้นจะกระทำกันที่อุณหภูมิห้อง ในขณะที่ระบบที่ทดสอบนั้นมักจะทำงานที่อุณหภูมิที่แตกต่างไปจากอุณหภูมิห้อง โดยปรกติถ้าอุณหภูมิของโลหะเพิ่มสูงขึ้น ความแข็งแรงของโลหะจะลดลง แต่สำหรับบ้านเรานั้นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิตลอดทั้งปีถือได้ว่าไม่มากเท่าใดนั้น

ในทางกลับกันถ้าโลหะมีอุณหภูมิต่ำเกินไป (บ้านเราไม่น่าจะเกิดปัญหานี้จากสภาพอากาศ แต่เกิดขึ้นได้ในเขตหนาวที่อุณหภูมิในฤดูหนาวติดลงมาก ๆ ได้) โลหะบางชนิดจะเปลี่ยนสภาพจากเหนียวมาเป็นเปราะได้ (เช่นพวกเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา)