อุบัติเหตุจากการปรากฏของแก๊สไฮโดรเจนที่ไม่คาดคิด MO Memoir : Sunday 2 August 2563

ไฮโดรเจน (Hydrogen H₂) เป็นแก๊สที่ติดไฟได้ แต่ด้วยการที่การเผาไหม้ไฮโดรเจนนั้นมี Flame speed สูงกว่าไฮโดรคาร์บอนประมาณ ๓ เท่า (ประมาณ 16 m/s ต่อ 48 m/s) แต่ถ้ามีปริมาณไม่มากและเกิดผสมอยู่กับไฮโดรคาร์บอนด้วยแล้วก็จะส่งออกระบบ flare ทั่วไป แต่ถ้าจำเป็นต้องทำการไฮโดรเจนปล่อยทิ้งในปริมาณมากก็ต้องแยกระบบเผาไฮโดรเจนออกจากระบบ flare ที่ใช้เผาแก๊สทั่วไป ในกรณีที่มันเกิดอย่างอิสระในอย่างช้า ๆ ในปริมาณไม่มากก็จะปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยตรง (แต่ควรเป็นตำแหน่งที่อยู่สูงหน่อยและอากาศระบายได้ดี) เพราะมันเป็นแก๊สที่เบากว่าอากาศและฟุ้งกระจายได้ง่าย โอกาสที่จะสะสมจนมีความเข้มข้นสูงจนระเบิดได้จึงต่ำมาก

  

รูปที่ ๑ หลายเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดและสะสมในระบบโดยไม่คาดคิด (จาก ICI Safety Newsletters เดือนธันวาคม ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖)) 

   

Flame speed คือความเร็วในการเคลื่อนที่ของเปลวไฟ เช่นถ้าเราเอา เชื้อเพลิง + อากาศ ฉีดออกจากหัวฉีดให้แก๊สผสมที่พุ่งออกมานั้นมีความเร็วแตกต่างกัน (ผสมอากาศเข้าไปตรงบริเวณใกล้ทางออกของหัวฉีดนะ แบบเตาแก๊สที่ใช้ตามบ้าน) แล้วจุดไฟแก๊สผสมที่ออกมาจากหัวฉีดนั้น ถ้าความเร็วของแก๊สนั้นต่ำกว่าความเร็วของเปลวไฟ เปลวไฟจะวิ่งย้อนเข้ามาในหัวฉีด ถ้าความเร็วของแก๊สที่พุ่งออกมานั้นพอดีกับความเร็วของเปลวไฟ เปลวไฟก็จะลอยอยู่กับที่ตรงหัวฉีด แต่ถ้าความเร็วของแก๊สผสมนั้นเร็วเกินไป เปลวไฟก็จะถูกผลักห่างออกไปจากหัวฉีดและก็ดับได้

อุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏของแก๊สไฮโดรเจนที่ไม่คาดคิด ๓ เรื่องในวันนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletters ฉบับที่ ๕๙ เดือนธันวาคม ๑๙๗๓ (พ.ศ. ๒๕๑๖) 

  

เรื่องแรกเป็นกรณีของถังเก็บกรดฟอสฟอริก (Phosphoric acid - H₃PO₄) กรดเจือจางที่มีน้ำเป็นตัวทำละลายนั้นสามารถแตกตัวให้โปรตอน (H⁺) ออกมา และเจ้าโปรตอนตัวนี้สามารถไปดึงอิเล็กตรอนจากอะตอมเหล็ก ทำให้อะตอมเหล็กกลายเป็นไอออนละลายออกมา แล้วตัวมันเองก็กลายเป็นแก๊สไฮโดรเจนระเหยออกมา แต่ในกรณีที่เป็นกรดเข้มข้นมาก การแตกตัวให้โปรตอนออกมาจะลดลงเพราะมันไม่มีตัวรับโปรตอน ดังนั้นเหล็กที่ถูกกรดเจือจางกัดกร่อนได้ง่าย กลับกลายเป็นว่าไม่มีปัญหากับกรดความเข้มข้นสูง

รูปที่ ๒ Chloride ion (Cl^-) ที่ปนเปื้อนเข้าไปในกรดฟอสฟอริก จะทำให้เกิดกรด HCl ขึ้น ซึ่งกรด HCl นี้กัดเหล็กกล้าไร้สนิมได้ดีด้วย และยังทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจนขึ้นด้วยดังข้อมูลที่แสดงใน Table 4 ในรูป (จากเอกสาร Corrosion Resistance of Nickel-Containing Alloys in Phophoric Acid, Publication No. 415, โดย Nickel Development Institute)

 

แต่แม้ว่าเป็นกรดเข้มข้นก็ไม่ใช่ว่าเหล็กมันไม่ถูกกัดกร่อนเลย เอาเป็นว่าอัตราการถูกกัดกร่อนมันต่ำลงมากจนสามารถใช้งานได้นานกว่าจะหมดอายุใช้งาน ดังนั้นด้วยเหตุนี้การออกแบบถังเก็บกรดจึงมีการคำนึงถึงแก๊สไฮโดรเจนที่อาจเกิดขึ้นในระบบ (ไม่ว่าจะเกิดขึ้นในถังหรือระบบท่อที่ลำเลียงกรดเข้าถัง) และต้องมีการระบายแก๊สไฮโดรเจนนี้ออกไป ซึ่งโดยปรกติก็สามารถใช้ช่อง vent (ที่ใช้ยอมให้อากาศไหลออกหรือไหลเข้าถังเมื่อระดับของเหลวในถังเปลี่ยนไป) ได้อยู่แล้ว

  

ในเหตุการณ์แรกนี้ท่อ vent ไม่ได้อยู่ ณ ตำแหน่งส่วนบนสุดของฝาถัง แต่อยู่ต่ำกว่า  จึงทำให้มีแก๊สไฮโดรเจนสะสมอยู่ในถังได้  แถมท่อทางออกยังถูกต่อออกทางมาทางด้านข้าง และหันปลายท่อลงล่าง (ก็คงเพื่อกันน้ำฝนเข้า) โดยปลายท่อนั้นอยู่ใกล้กับทางเดิน (น่าจะเป็นทางเดินยกระดับจึงได้อยู่สูงขนาดนั้น)

 

วันหนึ่ง เปลวไฟที่เกิดจากการเชื่อมโลหะ (ที่น่าจะมีการทำงานอยู่บริเวณนั้น) จุดระเบิดแก๊สไฮโดรเจนที่รั่วออกมา เปลวไฟเดินทางย้อนกลับเข้าไปในถัง ทำให้ฝาถังปลิวออก

บทความไม่ได้เอ่ยว่าเกิดแก๊สไฮโดรเจนได้อย่างไร และจุดกำเนิดอยู่ที่ไหน แต่ไปเห็นข้อมูลหนึ่งที่น่าสนใจที่จัดทำโดย Nickel Development Institute (รูปที่ ๒) ที่กล่าวว่า แม้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิม (หรือที่เราเรียกกันติดปากว่าเหล็กสแตนเลส) SS-304 หรือ SS-316 จะทนต่อกรดฟอสฟอริกได้ดี แต่ถ้ามีChloride ion (Cl^-) ปนเปื้อนเข้าไปในระบบ จะทำให้เกิดกรดเกลือ (HCl) ขึ้น และกรดเกลือตัวนี้ก็สามารถกัดเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งสองตัวได้ดีซะด้วย ร่วมกับการทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจน ดังข้อมูลที่แสดงใน Table 4 ในรูปที่ ๒  ในเหตุการณ์นี้แม้ว่าจะมีการย้ายท่อ vent ไปที่ส่วนบนสุดของถัง  แต่ปลายท่อ vent ก็ยังควรต้องโค้งลงล่างอยู่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนเข้าไปในถัง

เหตุการณ์ที่สองเกิดขึ้นในขณะที่ช่างกำลังเจาะรูลูกสูบ (piston) ของเครื่องจักรไอน้ำ เมื่อหัวสว่านเจาะทะลุชั้นผนังด้านนอกก็มีเปลวไฟยาว ๓ ฟุตพุ่งออกมา ทำให้ช่างที่ทำการเจาะนั้นได้รับบาดเจ็บ ผลการวิเคราะห์แก๊สภายหลังพบว่าแก๊สนั้นคือแก๊สไฮโดรเจน (น่าจะเป็นการนำแก๊สที่ปรากฏในส่วนอื่นมาวิเคราะห์) แต่บทความไม่ได้ให้รายละเอียดว่าแก๊สไฮโดรเจนเกิดจากไหนและมาอยู่ตรงนี้ได้อย่างไร

เหตุการณ์สุดท้ายเป็นกรณีที่จะว่าไปแล้วก็คงไม่มีใครคาดคิด เพราะเกิดจากการที่แก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นทางฝั่งหนึ่งของผนัง vessel นั้น สามารถซึมผ่านเนื้อโลหะของผนัง vessel และไปโผล่ทางอีกฟากหนึ่งของผนังได้

  

แก้วเป็นวัสดุที่ทนการกัดกร่อนได้ดี แต่แตกหักง่ายและไม่เหมาะสำหรับใช้ทำภาชนะรับความดัน ดังนั้นในกรณีที่ต้องทำงานกับสารที่กัดกร่อน ทางเลือกที่มีก็คือการเลือกโลหะใช้ที่ทนต่อการกัดกร่อนของสารนั้นได้ (ซึ่งแน่นอนว่ามีราคาสูง) มาทำเป็นตัว vessel การเคลือบผิวด้านในของ vessel ที่ต้องสัมผัสกับสารกัดกร่อนนั้นด้วยวัสดุที่เหมาะสม เช่นพอลิเมอร์หรือแก้ว พอลิเมอร์มันก็ดีตรงที่ไม่ต้องกลัวว่ามันจะแตก แต่แก้วมันจะดีกว่าตรงที่มันทนอุณหภูมิได้สูงมากกว่า

รูปที่ ๓ ผนังด้านในของ vessel เป็นผนังแก้วเพื่อป้องกันการกัดกร่อนโลหะที่ใช้ทำตัว vessel ส่วนผนังด้านนอกนั้นมีตัว jacket หุ้มอยู่เพื่อเป็นช่องทางสำหรับให้น้ำระบายความร้อนไหลเข้าออก

  

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นกับ vessel ที่มีเคลือบผนังด้านในไว้ด้วยแก้ว ในขณะที่ผนังด้านนอกนั้นมี jacket หุ้มอยู่เพื่อเป็นช่องทางให้น้ำหล่อเย็นไหลผ่าน (รูปที่ ๓) ช่องทางน้ำไหลภายใน jacket นี้ไม่สามารถใช้เครื่องมือเข้าไปขัดผิวทำความสะอาดได้ ดังนั้นเวลาที่มีคราบสกปรกเกาะติด ก็ต้องใช้สารเคมีเข้าไปละลาย และคราบตัวหนึ่งที่เกิดขึ้นได้เมื่อใช้น้ำหล่อเย็นก็คือตะกรัน (ซึ่งจะเกิดมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับน้ำที่นำมาใช้) ตะกรันนี้ละลายได้ในกรด ดังนั้นการล้างตะกรันออกจึงต้องใช้กรดเข้าไปละลาย (แบบเดียวกับเวลาที่เราจะล้างกระติกน้ำร้อนไฟฟ้าที่มีตะกรันเกาะติด เราก็จะใช้น้ำส้มสายชูละลายตะกรัน)

การล้างตะกรันในระบบท่อหรือระบบปิดใด ๆ ด้วยการใช้กรดเข้าไปละลายเป็นเรื่องปรกติที่ทำกัน ส่วนที่ว่าล้างตะกรันได้หมดหรือยังนั้นก็ดูได้จากสารละลายกรดที่ไหลออกมา ถ้าเห็นว่าสารละลายกรดที่ไหลออกมามันเข้มข้นมากขึ้นหรือเริ่มมีไอออนโลหะละลายออกมามากขึ้น นั่นก็แสดงว่าล้างตะกรันได้หมดแล้ว ก็ยุติการล้างได้

  

และในจังหวะที่กรดที่ป้อนเข้าไปนั้นเริ่มกัดเนื้อโลหะ ก็จะมีแก๊สไฮโดรเจนเกิดขึ้น

  

โมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน H-H สามารถถูกดูดซับไว้ด้วยอะตอมโลหะหลายชนิด โดยอะตอมโลหะจะดูดซับแก๊สไฮโดรเจนในรูปของอะตอม H (คือใช้ ๒ อะตอมโลหะจับอะตอม H ๒ อะตอม) และเนื่องจากอะตอม H มีขนาดเล็กมาก อาจเล็กกว่าช่องว่างระหว่างอะตอมของโลหะอีก ทำให้อะตอม H สามารถแพร่ซึมเข้าไปในเนื้อโลหะและไปโผล่ในที่ว่างในเนื้อโลหะ (ถ้ามี) หรือไปยังอีกฟากหนึ่งของเนื้อโลหะได้ และเมื่อมันไปถึงอีกฝั่งหนึ่งก็จะรวมตัวกลับเป็นแก๊สไฮโดรเจนใหม่ เหล็กกล้า carbon steel จะมีปัญหากับปรากฏการณ์นี้มากที่อุณหภูมิสูงและความดันไฮโดรเจนสูง ซึ่งการละลายของอะตอมไฮโดรเจนในเนื้อโลหะอาจทำให้คุณสมบัติความแข็งแรงของเนื้อโลหะเปลี่ยนไป (เช่นจากเหนียวกลายเป็นแข็งและเปราะ) หรือไปรวมตัวกันในที่ว่างในเนื้อโลหะจนทำให้เนื้อโลหะปูดบวมออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Hydrogen Attack หรือ Hydrogen damage ไม่เพียงแต่ไฮโดรเจน ไฮโดรคาร์บอนเช่นมีเทน (CH₄) ที่อะตอมโลหะสามารถดูดซับเอาไว้โดยมีการแตกพันธะให้เกิดเป็น H₃C· และอะตอม H ออกมา (การดูดซับแบบ dissociative adsorption) ก็อาจเกิดปรากฏการณ์นี้ได้เช่นกัน

  

แต่ก็มีการนำเอาปรากฏการณ์นี้ไปใช้ประโยชน์ คือใช้แยกไฮโดรเจนออกจากแก๊สอื่น วิธีการทำโดยการเคลือบโลหะที่เหมาะสม (ที่สามารถดูดซับไฮโดรเจนได้ที่อุณหภูมิต่ำ) ลงบนพื้นผิวที่มีรูพรุน แก๊สไฮโดรเจนในแก๊สผสมจะสามารถแพร่ผ่านโลหะนั้นได้ในขณะที่แก๊สตัวอื่นแพร่ผ่านไม่ได้

เหตุการณ์ที่สามนี้เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างการล้าง jacket ด้วยกรด แพร่ผ่านผนังของ vessel ไปยังฝั่งผนังด้านในที่มีแก้วเคลือบเอาไว้ แก๊สไฮโดรเจนสะสมในช่องว่างระหว่างผนังโลหะด้านของ vessel กับผนังด้านนอกของชั้นแก้วที่เคลือบเอาไว้ จนมีความดันสูงพอจนทำให้ผนังแก้วนั้นแตกร้าว เหตุการณ์นี้แม้ว่าจะไม่มีการระเบิดหรือเพลิงไหม้ แต่ต้นตอของความเสียหายก็ยากที่จะคาดถึง 

  

ที่แปลกก็คือตัว vessel นั้นทำจากโลหะอะไร เพราะถ้าเป็น carbon steel ธรรมดามันก็ไม่น่าจะเกิดเพราะอุณหภูมิการล้างก็ไม่น่าจะสูงอะไรและแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นก็ไม่น่าจะมีมากอะไร แต่ทำไมจึงเกิดการแพร่ผ่านเนื้อโลหะที่ใช้ทำ vessel ได้ เพราะถ้าแก๊สไฮโดรเจนแพร่ผ่านเนื้อเหล็กได้ง่าย เราก็คงไม่สามารถเก็บแก๊สไฮโดรเจนไว้ในท่อเหล็กอย่างที่ทำกันอยู่ในปัจจุบันได้

เรื่องเล่าในวันนี้ก็คงจบลงเพียงแค่นี้

ขาดอากาศในสถานที่ที่ไม่ใช่ที่อับอากาศ MO Memoir : Monday 15 June 2563

ตามกฎกระทรวง กำหนดมาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดำเนินการด้านความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงานที่เกี่ยวกับที่อับอากาศ พ.ศ. ๒๕๖๒ ที่ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เมื่อวันที่ ๑๕ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๕๖๒ นั้น ในมาตรา ๑ ของกฎกระทรวงดังกล่าว ได้ให้คำนิยามของ "ที่อับอากาศ (Confined Space)" ว่า "ที่ซึ่งมีทางเข้าออกจำกัดและไม่ได้ออกแบบไว้สำหรับเป็นสถานที่ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นประจำ และมีสภาพอันตรายหรือมีบรรยากาศอันตราย เช่น อุโมงค์ ถ้ำ บ่อ หลุม ห้องใต้ดิน ห้องนิรภัย ถังน้ำมัน ถังหมัก ถัง ไซโล ท่อ เตา ภาชนะ หรือสิ่งอื่นที่มีลักษณะคล้ายกัน" (รูปที่ ๑)

   

รูปที่ ๑ นิยามของพื้นที่อับอากาศ ตามกฎกระทรวงที่ประกาศโดยรัฐมนตรีว่าการกระทรวงแรงงาน

ถ้าว่ากันตามนิยามนี้ ลักษณะร่วมอันหนึ่งของ "ที่อับอากาศ" ที่นิยามไม่ได้ระบุไว้ชัดเจน แต่พอจะดึงออกมาได้จากตัวอย่างที่กฎกระทรวงยกมาก็คือ "การมีผนังล้อมรอบ" แต่เอาเข้าจริง ๆ แล้วมันก็มีกรณีตัวอย่างที่ผู้ปฏิบัติงานนั้นหมดสติเพราะขาดอากาศ แม้ว่าจะอยู่ในพื้นที่เปิดโล่ง แต่เป็นเพราะมีแก๊สเฉื่อยรั่วไหลออกมาในปริมาณมาก ทำให้บริเวณที่เกิดการรั่วไหลนั้นมีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการหายใจ และบังเอิญผู้ปฏิบัติงานก็ทำงานอยู่ตรงนั้นพอดี ดังตัวอย่างหนึ่งที่เคยเล่าไว้ใน Memoir ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๕๑๙ วันพฤหัสบดีที่ ๒๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๖๑ เรื่อง "ขาดอากาศเพราะ ขาดอากาศเพราะ "Chimney effect"" ที่คนงานที่เข้าไปเปิดหน้าแปลนของ man hole บนยอดหอกลั่นสูง ๗๐ เมตร หมดสติเนื่องจากแก๊สไนโตรเจนที่ไหลออกมาจาก man hole เมื่อเปิด man hole

  

หอกลั่นสูง ๗๐ เมตรนี้เป็นหออะไรก็ไม่รู้ เคยเห็นแต่หอกลั่นแยกโพรเพน-โพรพิลีนที่สูงเกือบ ๑๐๐ เมตร (มี ๒ หออีกต่างหาก) หอกลั่นพวกนี้มันตั้งอยู่ด้วยตัวมันเองได้ ดังนั้นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมันก็ต้องใหญ่ระดับหนึ่ง ปริมาตรภายในจึงมากตามไปด้วย ดังนั้นจึงไม่น่าจะเป็นเรื่องแปลกที่การเปิด man hole จะทำให้แก๊สเฉื่อยที่อยู่ภายในนั้นรั่วไหลออกมาในปริมาณมากในเวลาอันสั้น จนส่งผลทำให้บริเวณรอบ ๆ man hole นั้นไม่มีออกซิเจนเพียงพอต่อการหายใจ 

  

แต่จะว่าไปแล้วกรณีเช่นนี้ก็น่าเห็นใจผู้ประสบเหตุ ถ้าเราลองคิดว่าถ้าเราต้องขึ้นไปทำงานบนดาดฟ้าอาคารสูงที่ไม่มีหลังคาปิดคลุม ไม่มีกำแพงสูงล้อมรอบ โดยงานที่ไปทำนั้นเป็นงานที่เราเองก็อยู่ในที่โล่ง เราจะคิดไหมว่าพื้นที่ตรงนั้นจะเป็นที่อับอากาศได้ การทำงานในพื้นที่เปิดโล่งแบบนี้คงจะไม่มีใครคิดที่จะวัดปริมาณออกซิเจนว่าเพียงพอต่อการหายใจหรือไม่ แต่ถ้ากังวลเรื่องมีแก๊สพิษนั่นก็อีกอย่าง
  

เมื่อวันศุกร์ได้เล่าเรื่องเหตุการณ์อุบัติเหตุที่เกี่ยวข้องกับแก๊สเฉื่อย โดยผู้ที่ประสบอุบัติเหตุนั้นไม่จำเป็นต้องเข้าไปในพื้นที่อับอากาศทั้งตัว คือแค่ยื่นหน้าเข้าไปแค่นั้นก็พอ แต่เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้จะแตกต่างไปหน่อยตรงที่ เขาไม่ได้ยื่นหน้าเข้าไปในพื้นที่อับอากาศนั้นเลย แค่อยู่ตรงช่องทางที่มีแก๊สรั่วออกมาแค่นั้นเอง

  

เรื่องที่ ๑ และ ๒ แก๊สไนโตรเจนที่รั่วออกมาสามารถทำให้หมดสติได้

สองเรื่องแรกนำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับที่ ๒๒ เดือนกันยายน ค.ศ. ๑๙๗๐ (พ.ศ. ๒๕๑๓) ในหัวข้อ 22/1 ที่เล่าถึงเหตุการณ์ที่ผู้ทำงานหมดสติหรือได้รับผลกระทบจากแก๊สไนโตรเจนที่รั่วออกมา (รูปที่ ๒) แม้ว่าในทั้งสองกรณีนี้ผู้ที่ได้รับผลกระทบจะไม่ได้เข้าไปใน "พื้นที่อับอากาศ" ก็ตาม

  

เหตุการณ์แรกเกิดระหว่างการไล่อากาศออกจาก vessel ด้วยการใช้แก๊สไนโตรเจน โดยที่ man-hole ทางด้านบนของ vessel นั้นเปิดอยู่ คนงานคนหนึ่งตัดสินใจที่จะไปเก็บเชือกที่ห้อยเข้าไปใน vessel อยู่ครึ่งหนึ่งและติดพันกับบางอย่างอยู่ภายใน ทำให้ดึงออกมาไม่ได้ ในขณะที่เขาคุกเข่าลงเพื่อจะคลายเชือกที่ติดอยู่ข้างในนั้น เขาก็หมดสติไปเนื่องจากแก๊สไนโตรเจน (ที่ไปทำให้บริเวณที่เขาคุกเข่ายื่นหน้าไปดูนั้นมีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการหายใจ)

  

รายนี้โชคดีที่ไม่เสียชีวิต แต่หลังจากฟื้นขึ้นมาแล้วเขาก็ยอมรับว่า ในขณะนั้นเขาคิดว่าถ้าคลายเชือกออกมาไม่ได้ ก็จะมุดเข้าไปข้างใน vessel งานนี้จะเรียกว่าโชคดีที่หมดสติอยู่ที่หน้า man-hole ก่อนก็ได้

  

รูปที่ ๒ เหตุการณ์ที่คนงานที่อยู่เหนือ man-hole ทางด้านบนของ vessel หมดสติเนื่องจากแก๊สไนโตรเจนที่ออกมาจาก man-hole และเหตุการณ์ที่คนงานที่กำลังจะสลับ spectacle plate ได้รับผลกระทบจากไนโตรเจนที่รั่วออกมา

เหตุการณ์ที่สองเกิดขณะทำการสลับตำแหน่ง spectacle plate ถ้าใครไม่รู้ว่า spectacle plate หน้าตาเป็นอย่างไรก็ดูในรูปที่ ๓ ได้ spectacle plate นี้เปรียบเสมือนกับการนำเอา slip-plate (หรือ spade) มาเชื่อมติดกับ ring spacer ข้อดีของเจ้าตัวนี้ก็คือทำให้เรารู้ว่าไอ้ที่สอดคั่นอยู่ระหว่างหน้าแปลนนั้น สอดไว้เพื่อปิดกั้นการไหลหรือเพื่อให้ไหลผ่านได้ ชิ้นส่วนนี้จะติดตั้งถาวรอยู่กับแนวเส้นท่อ ดังนั้นการติดตั้งจึงมีการระบุไว้ใน P&I Diagram เพราะมันต้องมีการเว้นช่องว่างระหว่างหน้าแปลนเพื่อให้สอดมันเข้าไปได้ เพราะมันมีความหนาอยู่เหมือนกันเพราะต้องสามารถรับความดันของระบบได้ถ้าหาก โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในตำแหน่งปิดกั้นการไหล

รูปที่ ๓ Spectacle plate และการติดตั้ง รูปซ้ายนำมาจาก https://www.indiamart.com เป็นรูปตัวเต็มแสดงขนาดเทียบกับหน้าแปลน ส่วนสองรูปขวานำมาจาก http://www.wermac.org เป็นรูปที่แสดงการติดตั้งในตำแหน่งปิดกั้นการไหล (รูปบน) และตำแหน่งเปิดให้ไหลผ่านได้ (รูปล่าง)

เหตุการณ์นี้เกิดขณะที่กำลังทำการสลับตำแหน่ง spectacle plate คนงานสองคนที่ทำงานดังกล่าวได้รับผลกระทบจากไนโตรเจนที่รั่วออกมาเนื่องจากในเส้นท่อมีความดันอยู่เล็กน้อย (การสลับ spectacle plate ต้องมีการถอดนอตหน้าแปลน ดึงเอา spectacle plate ออก สลับด้าน เปลี่ยนปะเก็น และใส่กลับเข้าไปใหม่) โชคดีที่ยังมีหัวหน้างานอีกคนหนึ่งอยู่ทางด้านเหนือลม ก็เลยไม่ได้รับผลกระทบดังกล่าว

  

ตรงนี้อาจมีคนสงสัยว่าถ้าเช่นนั้นทำการระบายความดันออกจากเส้นท่อก่อนทำงานไม่ดีหรือ ตรงนี้ก็ต้องไปดูเหมือนกันว่าการที่เขาต้องการให้ในเส้นท่อนั้นมีความดันอยู่ก็เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศรั่วไหลเข้าไปข้างในหรือไม่ (ก็อุตส่าห์ไล่อากาศออกไปจากระบบจนหมดแล้ว) คำถามถัดมาก็คือถ้าเช่นนั้นระหว่างทำงานก็ควรมีการติดตั้งพัดลมช่วยเป่าลมระบายอากาศดีไหม ตรงนี้ก็ต้องไปดูอีกเช่นกันว่าในขณะนั้นโรงงานกำลังอยู่ในสถานะใด ไม่ใช่อยู่ระหว่างหน่วยผลิตข้าง ๆ มีการเดินเครื่องแล้วเอาอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่ใช่ชนิด explosion proof เข้าไปใช้งาน

เรื่องที่ ๓ แก๊สเฉื่อยที่รั่วออกมาสามารถทำให้เสียชีวิตได้

เรื่องที่สามนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนมกราคม ค.ศ. ๑๙๗๑ (พ.ศ. ๒๕๑๔) เรื่องที่ 25/3 (รูปที่ ๔) เนื้อหาเหตุการณ์มีเพียงแค่ ๒ บรรทัดเท่านั้นเอง คือคนงานที่ทำงานใกล้กับ man-hole ที่เปิดอยู่ของ vessel ตัวหนึ่ง เสียชีวิตในขณะที่กำลังจะปิด man-hole นั้น

  

ในหัวข้อนี้ยังกล่าวถึงปัญหาการเข้าไปช่วยคนใน vessel ด้วยชุดถังอากาศหายใจแบบที่ใช้กันทั่วไป (self-contained breathing apparatus) ที่ต้องสะพายถังติดตัว ทำให้เกิดปัญหาเวลามุดเข้าออก man-hole โดยกล่าวว่าทางหน่วยงานได้ทำการแก้ปัญหาด้วยการมีถังอากาศชนิดมีหูหิ้วและมีท่ออากาศที่ยาวที่ต่อเข้ากับหน้ากาก ทำให้ผู้ช่วยเหลือนั้นสามารถวางถังอากาศไว้ข้างนอกในขณะที่เข้าไปทำการช่วยเหลือภายใน vessel

  

รูปที่ ๔ เหตุการณ์คนงานเสียชีวิตจากแก๊สเฉื่อยที่รั่วออกมาจาก man-hole ในขณะที่เขาจะเข้าไปปิด man-hole นั้น

เรื่องที่ ๔ ๓๕ ปีจากเหตุการณ์ที่ ๑

เรื่องที่นำมาเล่านี้ ถ้านับเวลาถึงปัจจุบันก็เรียกว่า ๕๐ ปีไปแล้ว บางคนก็อาจคิดว่าไม่เก่าไปหน่อยหรือไง แต่ในเดือนพฤศจิกายนปีค.ศ. ๒๐๐๕ (พ.ศ. ๒๕๔๘) หรือเรียกว่าเวลาผ่านไปอย่างน้อย ๓๕ ปีหลังจากเหตุการณ์ที่เล่าไว้ในเรื่องที่ ๑ (ที่คนงานพยายามจะคลายเชือกที่ติดอยู่ใน vessel ด้วยการชะโงกหน้าดูว่ามันติดอยู่อย่างใด) ก็เกิดเหตุการณ์ทำนองเดียวกันที่โรงกลั่นน้ำมัน Valero ประเทศสหรัฐอเมริกา (รูปที่ ๕ และ ๖)

  

เหตเกิดหลังจากทำการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเข้าไปใน reactor แล้ว (ที่ต้องมีการเปิดท่อทางด้านบนเพื่อทำการบรรจุตัวเร่งปฏิกิริยา) ก็ต้องมีการใช้ไนโตรเจน purge ระบบป้องกันไม่ให้อากาศเข้าไป ในระหว่างการปิดท่อเข้าที่เดิมนั้นช่างที่เข้าไปทำงานทางด้านบนของ reactor สองคนเห็นมีม้วนเทปกาวตกอยู่ข้างบน tray ที่ต่ำลงไปจากปากทางประมาณ ๕ ฟุต (tray นี้ทำหน้าที่กระจายของไหลที่ไหลเข้าจากท่อทางด้านบนที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของ veseel มาก เพื่อกระจายให้ของไหลไหลเต็มพื้นที่หน้าตัดของเบด ไม่ใช่ฉีดพ่นลงไปเฉพาะตรงตำแหน่งที่อยู่ตรงกับปากท่อ) 

   

จากการปรึกษากับหัวหน้างาน ถ้าทำตามขั้นตอนปรกติก็ต้องมีการเตรียมการกันอีกนาน เกรงว่างานจะไม่เสร็จสิ้นภายในกะที่เขาทำงานอยู่ จากหลักฐานที่พบและจากผู้เห็นเหตุการณ์ ทำให้เชื่อว่าคนงานคนหนึ่งตัดสินใจที่จะใช้วิธีเอาลวดมางอเป็นขอเกี่ยว เพื่อหย่อนลงไปคล้องเอาม้วนเทปขึ้นมาโดยไม่ต้องเข้าไปในตัว reactor แต่ในขณะที่พยายามจะหย่อนลวดลงไปนั้นเขาเกิดหมดสติ (จากการสูดหายใจเอาแก๊สไนโตรเจนที่ purge ระบบและระบายออกทางช่องทางที่เปิดอยู่) และตกลงไปใน reactor เพื่อนร่วมงานอีกคนที่เห็นเข้าจึงรีบเอาบันไดมาพาดเพื่อจะปีนลงไปช่วย ทำให้เสียชีวิตตามไปอีกราย

  

ในหัวข้อ 3.3 ของรายงานการสอบสวนยังกล่าวไว้ด้วยว่า ผู้เสียชีวิตรายที่สองนั้นไม่ใช่ว่าไม่มีประสบการณ์ ไม่เคยได้รับการอบรม แต่ด้วยความต้องการที่จะช่วยเพื่อนร่วมงานที่ประสบอุบัติเหตุอยู่ต่อหน้าต่อตาโดยทันที ทำให้ลืมขั้นตอนการทำงานต่าง ๆ ไปหมด (รูปที่ ๖)

เรื่องที่น่าจะฝึกกันยากที่สุดก็คือ "การคุมสติให้ได้เมื่อต้องประสบกับสถานการณ์จริง"

  

รูปที่ ๕ รายงานการสอบสวนคนงานเสียชีวิตเนื่องจากขาดอากาศที่ปาก man-hole จากแก๊สไนโตรเจนที่รั่วออกมา สามารถดาวน์โหลดฉบับเต็มได้จาก https://www.csb.gov/valero-refinery-asphyxiation-incident/ ช่องที่เห็นมีเทปแดงพันทางมุมซ้ายล่าง คือจุดที่เกิดเหตุ พึงสังเกตว่าบริเวณรอบข้างต่างเป็นที่โล่งและอยู่บนที่สูงด้วย

  

รูปที่ ๖ ข้อความจากส่วนหนึ่งของรายงาน ผู้เสียชีวิตรายที่สองนั้นไม่ใช่ว่าไม่มีประสบการณ์ ไม่เคยได้รับการอบรม แต่ด้วยความต้องการที่จะช่วยเพื่อนร่วมงานที่ประสบอุบัติเหตุอยู่ต่อหน้าต่อตา ทำให้ลืมขั้นตอนการทำงานต่าง ๆ ไปหมด

ขาดอากาศ แบบไม่ทันคาดคิด MO Memoir : Friday 12 June 2563

เรื่องการเสียชีวิตเนื่องจากการเข้าไปในที่อับอากาศ ที่อาจมีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการหายใจ หรือมีแก๊สพิษที่ความเข้มข้นที่สูงพอที่สามารถทำให้เสียชีวิตได้ ปรากฏเป็นข่าวบ่อยครั้งในบ้านเรา โดยมักเป็นข่าวเกี่ยวกับคนที่ลงไปซ่อมแซมบ่อน้ำต่าง ๆ และหลายครั้งก็มีผู้เสียชีวิตมากกว่า ๑ รายเนื่องจากผู้ที่มาพบเห็นรีบลงไปช่วยโดยไม่ฉุกคิดอะไร

  

แต่เรื่องแบบนี้ในกรณีที่เกิดกับชาวบ้านทั่วไป จะไปว่าเขาก็ไม่น่าจะได้ เพราะเขาไม่เคยเรียนรู้มาก่อนว่าการเข้าไปทำงานในสถานที่แบบนี้ต้องใช้ความระมัดระวัง ต่างจากผู้ที่ทำงานอยู่ตามโรงงานต่าง ๆ ที่มักจะได้รับการสอน การฝึกอบรม ให้ตระหนักถึงเรื่องเหล่านี้ แต่กระนั้นก็ตามก็มักจะมีเหตุเกิดให้เห็นอยู่ได้เรื่อย ๆ อาจเป็นเพราะไม่คาดคิดว่าสถานที่นั้นจะเป็นอันตราย หรือการที่ใจจดใจจ่อกับงานหนึ่งอยู่ แล้วบังเอิญมีสถานการณ์ที่เบี่ยงเบนสมาธิ ทำให้พาตัวเข้าไปในสถานที่อันตรายโดยไม่ทันคาดคิด ดังเช่นเรื่องที่จะนำมาเล่าสู่กันฟังในวันนี้ ๓ เรื่องด้วยกัน

เรื่องที่ ๑ ถังเก็บน้ำที่ทำจากเหล็ก

เรื่องแรกนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนธันวาคม ค.ศ. ๑๙๗๑ (พ.ศ. ๒๕๑๔) ฉบับที่ ๓๕ เรื่องที่ ๔ เป็นกรณีของการเข้าไปตรวจในถังเก็บน้ำ และเนื่องจากถังเก็บน้ำนี้ไม่ได้มีการต่ออยู่กับถังอื่น ดังนั้นการเข้าไปในถังจึงไม่ได้มีการปฏิบัติตามขั้นตอนทั่วไปเวลาที่ต้องเข้าไปในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการขาดอากาศ และไม่ได้มีการตรวจวัดสภาพอากาศที่อยู่ในถัง ๓ คนที่เข้าไปในถังนั้นหมดสติแต่กู้ชีพกลับมาได้ ๒ เสียชีวิต ๑ ราย การตรวจสอบสภาพอากาศในถังพบว่ามีความเข้มข้นออกซิเจนต่ำ

 

รูปที่ ๑ คน ๓ คนที่เข้าไปในถังเก็บน้ำ เสียชีวิต ๑ ราย เนื่องจากอากาศในถังเก็บน้ำมีออกซิเจนต่ำ

ทำไมออกซิเจนจึงหายไป Newsletter ฉบับที่ ๓๕ บอกแต่เพียงว่าไม่มีใครรู้ว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่อีก ๒ เดือนถัดมา ใน Newsletter ฉบับที่ ๓๗ ประจำเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๗๒ (พ.ศ. ๒๕๑๕) ผู้อ่านรายหนึ่งให้คำอธิบายว่าเป็นเพราะสนิมเหล็กที่เกิดขึ้นอาจเป็นตัวทำให้ออกซิเจนหายไป (รูปที่ ๒)

  

ตรงนี้เรามาลองคำนวณเล่น ๆ กันดีกว่า สมมุติว่าถังน้ำมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 m สูง 5 m ก็จะมีความจุประมาณ 63 m³ อากาศประกอบด้วยไนโตรเจน 79% และออกซิเจน 21% ดังนั้นปริมาตรส่วนที่เป็นแก๊สออกซิเจนในถังก็ประมาณ 13.2 m³ ถ้าออกซิเจนส่วนนี้ทำปฏิกิริยาเกิดสนิมเหล็กไป 2 ใน 3 คือหายไป 8.8 m³ ดังนั้นเพื่อไม่ให้ความดันในถังลดลง ก็ต้องมีอากาศปริมาตร 8.8 m³ นี้เข้ามาแทนที่ออกซิเจนที่หายไปนี้ในปริมาตรเดียวกัน

  

รูปที่ ๒ เหตุการณ์นี้มีผู้ให้คำอธิบายในอีก ๒ เดือนต่อมา ว่าอาจเป็นเพราะสนิมเหล็กทำให้ความเข้มข้นออกซิเจนลดลง

ถ้าให้อากาศในถังมีการผสมกันอย่างสม่ำเสมอ ความเข้มข้นออกซิเจนในถังหลังการเกิดสนิมก็จะเป็น ((13.2 - 8.8) + 0.21 x 8.8)/63 x 100 = 9.92% 

  

สมมุติว่าอุณหภูมิของอากาศคือ 25ºC ดังนั้นจำนวนโมลของแก๊สออกซิเจน (8.8 m³) ที่ทำปฏิกิริยาไปก็ประมาณ 360 โมล (คำนวณจากสูตร PV = nRT) ซึ่งออกซิเจนจำนวนนี้จะทำปฏิกิริยากับเหล็ก 720 mol ในการเกิดสารประกอบ FeO หรือคิดเป็นน้ำหนักอะตอมเหล็กประมาณ 40.32 kg 

  

ความหนาแน่นของ carbon steel ประมาณ 7.85 g/cm³ ดังนั้นเหล็กน้ำหนักดังกล่าวก็จะมีปริมาตร 5136 cm³ จากขนาดของถัง พื้นที่ผนังถังด้านในก็ประมาณ 63 m² หรือ 630000 cm² (ยังไม่รวมพื้นที่ส่วนที่เป็นพื้นและหลังคาอีก 25 m²) ดังนั้นเหล็กที่มีปริมาตร 5136 cm³ ก็ต้องมีความลึกลงไปจากพื้นผิว 5136/630000 = 0.0081 cm หรือ 0.81 mm

 

ออกซิเจนเข้มข้น 8-10% ไม่ได้ทำให้คนหมดสติทันที แต่สามารถหมดสติได้ในเวลาอันสั้น และถ้าไม่ได้รับการช่วยเหลือทันท่วงที ก็อาจเสียชีวิตได้ สนิมเหล็ก (สารประกอบเหล็กออกไซด์หรือ FeO) ที่เกิดขึ้นไม่ได้เกิดเป็นชั้นฟิล์มเคลือบผิวโลหะ ทำให้สนิมเหล็กเกิดลึกลงไปในเนื้อเหล็กได้ จากผลการคำนวณข้างต้นผมเห็นว่าเหตุผลที่มีผู้อธิบายว่าสนิมเหล็กเป็นตัวทำให้ความเข้มข้นออกซิเจนในถังลดต่ำลงนั้น ก็มีความสมเหตุสมผลอยู่

เรื่องที่ ๒ แค่เข้าไปครึ่งตัวคงไม่เป็นอะไร

เรื่องที่สองนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๑๙๗๙ (พ.ศ. ๒๕๒๒) ฉบับที่ ๑๒๕ เรื่องที่ 1(a) (รูปที่ ๓) เป็นกรณีของการยื่นตัวเพียงแค่ครึ่งตัวเพื่อเข้าไปเก็บของที่หล่นไปใน vessel

รูปที่ ๓ เหตุการณ์ที่ช่างประกอบท่อยื่นตัวเพียงแค่ครึ่งตัวเข้าเพื่อเข้าไปเก็บของที่ตกเข้าไปใน vessel โดยลืมนึกไปว่าใน vessel นั้นไม่มีอากาศ

 

ในการหยุดเดินเครื่องโรงงานนั้นจะมีการเปิดทั้งท่อและอุปกรณ์ต่าง ๆ ตรวจสอบ และเมื่อตรวจสอบและทำการซ่อมบำรุงเสร็จแล้วก็จะทำการประกอบกลับเข้าที่เดิม หลังการประกอบกลับก็ต้องทำการทดสอบว่าแต่ละจุดรอยต่อมีการรั่วไหลหรือไม่ (leak test) ปรกติโรงงานที่ทำงานเกี่ยวกับสารไวไฟหรือสารที่สัมผัสอากาศไม่ได้ ก่อนที่จะนำสารเข้าระบบก็ต้องทำการไล่อากาศในระบบออกก่อนด้วยการใช้แก๊สไนโตรเจน (บางกรณีอาจใช้ไอน้ำ ถ้าหากอุปกรณ์นั้นปรกติมีการใช้ไอน้ำอยู่แล้ว หรือมีขนาดใหญ่และรับอุณหภูมิไอน้ำ เช่นหอกลั่น แต่เมื่อไล่เสร็จก็ต้องเอาไนโตรเจนเข้าไปแทนที่อยู่ดีเพื่อรักษาความดัน เพราะเมื่อไอน้ำเย็นตัวลงมันจะเกิดสุญญากาศขึ้นภายใน) การไล่ด้วยไนโตรเจนนี้มีทั้งการให้ไนโตรเจนไหลผ่านตลอดเวลา หรือการอัดแก๊สไนโตรเจนเข้าไปจนระบบมีความดันระดับหนึ่ง จากนั้นจึงระบายแก๊สผสมออก ทำอย่างนี้ซ้ำกันหลายครั้งความเข้มข้นออกซิเจนก็จะลดลงเรื่อย ๆ วิธีการหลังนี้ก็มีข้อดีอย่างคือสามารถทำการตรวจสอบรอยรั่วไปพร้อมกัน

  

ในเหตุการณ์นี้มีการตรวจพบรอยรั่ว (บทความไม่ได้บอกชัดเจนว่าที่ไหน แต่มีการเปิด man-hole) จึงได้ให้ช่างประกอบท่อมาทำการประกอบใหม่ ในระหว่างทำงานนั้นชิ้นส่วนหนึ่งตกลงไปใน vessel ช่างประกอบท่อก็เลยมุดตัวท่อนบนเข้าทาง man-hole เพื่อจะเข้าไปก้มเก็บชิ้นส่วนที่ตก เพื่อนร่วมงานที่อยู่ด้วยเห็นช่างนั้นหยุดนิ่งไม่เคลื่อนไหวเลยรู้ว่าเกิดเรื่องแล้วก็รีบดึงเอาตัวช่างออกมา งานนี้เรียกว่าโชคดีที่ไม่ตาย

  

เป็นเรื่องปรกติที่เมื่อเรากำลังใจจดใจจ่อกับงานหนึ่ง แล้วมีเหตุทำให้งานที่เรากำลังใจจดใจจ่ออยู่นั้นหยุดชะงัก เราก็เลยรีบทำการแก้ปัญหาโดยลืมไปว่าสภาพแวดล้อมการทำงานนั้นเป็นอย่างไร อย่างเช่นในกรณีนี้อาจไม่ใช่เป็นเพราะว่าช่างไม่รู้ว่าภายใน vessel นั้นไม่มีอากาศ แต่อาจเป็นเพราะว่าเขากำลังใจจดใจจ่อกับงานซ่อมอยู่ก็ได้ จนเมื่อมีชิ้นส่วนหลุดเข้าไปใน vessel ก็เลยจะรีบเข้าไปเก็บ (เพื่อทำให้งานซ่อมมันเสร็จโดยไม่เสียเวลา) ก็เลยเกิดเหตุขึ้น

  

พฤติกรรมแบบนี้ผมสอนแลปเคมีนิสิตก็เคยเจอเหมือนกัน คือมีอยู่การทดลองหนึ่งต้องเอาถ้วยกระเบื้องไปเผาในเตาเผาที่อุณหภูมิ 800ºC เผาเสร็จก็ต้องคีมคีบออกจากเตาเผามาวางบนแผ่นกระเบื้อง บางครั้งนิสิตบางคนพลาดด้วยการทำถ้วยกระเบื้องหลุดจากคีมที่คีบอยู่ โดยสัณชาตญาณเขาก็พยายามเอามืออีกข้างไปคว้าถ้วยกระเบื้องที่กำลังตกลงพื้นนั้น (อันนี้ผมว่าเป็นเรื่องปรกติที่ไม่ว่าใครต่อใครก็เป็น) โชคดีที่คว้าไม่ทันไม่งั้นก็มือพองไปแล้ว

เรื่องที่ ๓ คาอยู่ในท่ายืน

เรื่องที่สามนี้นำมาจาก ICI Safety Newsletter ฉบับเดือนกรกฎาคม ค.ศ. ๑๙๗๙ (พ.ศ. ๒๕๒๒) ฉบับที่ ๑๒๕ เช่นกัน แต่เป็นเรื่องที่ 1(b) (รูปที่ ๔) เป็นกรณีของการยื่นตัวเพียงแค่ครึ่งตัวในท่ายืน เพื่อเข้าไปถอดชิ้นส่วนที่ติดตั้งไว้ในชิ้นส่วนท่อที่ทำการเชื่อม

  

ในระหว่างการเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้านั้นโลหะ ณ ตำแหน่งบริเวณรอยเชื่อมจะมีอุณหภูมิสูงจนหลอมเหลว สภาพเช่นนี้โลหะสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือแม้แต่ไนโตรเจนในอากาศได้ สารประกอบที่เกิดขึ้นจะทำให้ความแข็งแรงรอยเชื่อมต่ำ ดังนั้นเพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าวจึงจำเป็นต้องปิดคลุมบริเวณรอยเชื่อมไม่ให้สัมผัสกับอากาศ การปิดคลุมนี้อาจทำโดยการใช้วัสดุที่เป็นของแข็งที่เรียกว่า flux ที่อาจหุ้มธูปเชื่อมอยู่ หรือเทลงไปตรงตำแหน่งที่ทำการเชื่อม (เช่นในกรณีของเครื่องเชื่อมอัตโนมัติ) ความร้อนจากการเชื่อมจะทำให้ตัว flux นี้หลอมละลายลอยและอยู่บนผิวโลหะหลอมเหลวและมีการเกิดแก๊สขึ้นด้วย สิ่งเหล่านี้ช่วยป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวนั้นสัมผัสกับอากาศ แต่ถ้าทำไม่ดี ตัว flux เองก็อาจฝังอยู่ในรอยเชื่อม ทำให้รอยเชื่อมมีปัญหาได้เช่นกัน

  

อีกวิธีการก็คือการใช้แก๊สที่เฉื่อยฉีดพ่นลงไปบริเวณตำแหน่งที่ทำการเชื่อมเพื่อไล่อากาศ การทำแบบนี้มันมีข้อดีคือไม่ต้องกังวลว่าจะรอยเชื่อมจะมีปัญหามีสิ่งปนเปื้อนฝังอยู่อย่างเช่นในกรณีของการใช้ flux แก๊สที่ใช้กันก็มักจะเป็นอาร์กอน (Ar) การเชื่อมแบบนี้บ้านเราเรียกเชื่อมอาร์กอน มีบางงานบ้างเหมือนกันที่ใช้คาร์บอนไดออกไซด์ แต่ที่เคยเห็นกรณีของอะลูมิเนียมหรือเหล็กสแตนเลสจะเห็นใช้แต่อาร์กอน

  

รูปที่ ๔ ช่างเชื่อมเสียชีวิตจากการมุดเข้าไปในท่อเพื่อถอดชิ้นส่วนที่อุดไว้เพื่อประหยัดแก๊สอาร์กอน

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในโรงประกอบในขณะทำการประกอบชิ้นส่วนท่อ (ที่เรียกว่า spool piece) เพื่อที่จะประหยัดแก๊สอาร์กอนจึงได้ทำการอุดภายในท่อด้วย plug หลังเสร็จสิ้นการเชื่อมช่างจึงมุดเข้าไปในท่อเพื่อตรวจสอบรอยเชื่อมและดึงเอา plug ที่อุดไว้ออก เลยประสบเหตุขาดอากาศ (อาร์กอนแทนที่อากาศภายในท่อ) หมดสติอยู่คาท่อในตำแหน่งนั้น

  

เพื่อนร่วมงานคนหนึ่งเดินผ่านมาเห็นเพื่อนยืนคาอยู่ตรงนั้นก็เลยเข้าไปตบหลังเล่นทักทาย แต่สักพักพอเดินกลับมายังเห็นคนดังกล่าวยังอยู่ในท่าเดิม ก็เลยรู้ว่ามีอะไรผิดปรกติแล้ว

  

ปรกติในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนท่อนั้นไม่ได้นำเอาปลายท่อทั้งสองด้านมาต่อชนกัน แต่จะมีการเจียรตรงบริเวณที่จะทำการเชื่อมให้พื้นผิวด้านบนเป็นร่องรูปตัว V โดยที่ยังคงบริเวณใกล้ผนังด้านในให้เป็นเป็นขอบที่ตั้งฉากกันอยู่ และจะนำมาจ่อเข้าใกล้กัน (ห่างกันประมาณไม่เกินขนาดลวดเชื่อมที่ใช้) ก่อนทำการเชื่อม การทำแบบนี้ทำให้มั่นใจว่ารอยเชื่อมจะซึมลึกตลอดทั้งความหนาของชิ้นงาน และช่องว่างนั้นก็เป็นช่องทางสำหรับให้แก๊สอาร์กอนที่พ่นลงจากทางด้านบนนั้นไหลไปทางด้านหลังของรอยเชื่อมเพื่อปกป้องรอยเชื่อมจากทางด้านหลังด้วย

ย่อหน้าสุดท้ายของกรณีนี้ (รูปที่ ๔) มีข้อความที่น่าสนใจคือ vessel ใหม่ที่ส่งมาจากผู้ผลิต ส่งมาโดยมีการอัดแก๊สไนโตรเจนไว้ภายในเพื่อป้องกันความชื้นจากอากาศภายนอก (อันที่จริงถ้าวัตถุประสงค์มีเพียงแค่จะป้องกันความชื้นเท่านั้นก็สามารถใช้อากาศแห้งได้) โดยไม่มีคำเตือนแจ้งมาด้วย งานนี้เรียกว่าโชคดีที่ตรวจพบก่อนก็ได้

ทำความรู้จัก Equipment schedule (๒) Vessel MO Memoir : Monday 11 June 2561

อุปกรณ์ที่เรียกว่า Vessel นั้น บางทีก็เรียกว่า Drum (ตรงนี้ไปตกลงกันในหน่วยงานกันเอาเองก็แล้วกันว่าจะเรียกว่าอย่างไร เพราะมันมักส่งผลต่อการตั้งชื่อด้วยว่าจะใช้ชื่อย่อว่า V หรือ D) และบางทีก็ครอบคลุมไปถึงหน่วยปฏิบัติการที่เรียกว่า Tower เช่นพวกหอกลั่นต่าง ๆ และบางครั้งก็อาจครอบคลุมไปถึง Tank และ Silo (และเช่นกัน ตรงนี้ไปก็ตกลงกันในหน่วยงานกันเอาเองก็แล้วกันว่าจะให้ครอบคลุมไปถึงไหน) แต่ในที่นี้ขอตัด Tank และ Silo ออกไปก่อน
 

ตารางที่ ๓ (นับต่อจากตอนที่ ๑) เป็นตัวอย่างรายละเอียด Equipment schedule สำหรับ vessel เราลองมาไล่ดูทีละหัวข้อไปเรื่อย ๆ ก็แล้วกัน
 

"Item no." คือรหัสชื่อ vessel ถ้าตกลงว่าจะเรียกว่า vessel ก็อาจใช้ตัวย่อว่า V เช่น V-101 แต่ถ้าตกลงกันว่าจะเรียกว่า drum ก็อาจใช้ตัวย่อว่า D เช่น D-101
 

"Service name" คือให้ระบุว่า vessel ดังกล่าวทำหน้าที่อะไร เช่นเป็น storage, reflux drum (แปลกที่เขาไม่ยักเรียกว่า reflux vessel) ของหอกลั่น, knock out drum (ที่ไว้ดักของเหลวออกจากแก๊ส เช่นก่อนปล่อยออกสู่ flare หรือก่อนเข้า compressor ซึ่งอันนี้ก็แปลกเหมือนกันที่เขาไม่เรียกว่า knock out vessel), oil-water separator เป็นต้น
 

"Installation" คือให้ระบุรูปแบบการวาง ว่าเป็นในแนวตั้ง (vertical) หรือแนวนอน (horizontal)

ช่อง "Fluid" ก็ให้ระบุว่าหลัก ๆ แล้วใช้เก็บอะไร เช่นถ้าเป็นถังอากาศอัดความดันก็ระบุเพียงแค่อากาศ ถ้าเป็นถังเก็บของเหลวก็ให้ระบุของเหลว (ไม่ต้องระบุว่าแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลวคืออะไร)
 

"Capacity" คือปริมาตรความจุของถัง ตรงนี้ต้องตกลงกันให้ดีว่าหมายปริมาตรภายในทั้งหมด หรือคิดเฉพาะส่วน Tangent line to Tangent line
 

สองช่องถัดไปคือขนาดที่ให้ระบุ "Shell diameter" หรือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลำตัว และระยะ "TL to TL" ซึ่งก็คือระยะ Tangent line to Tangent line หรือส่วนโครงสร้างที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอก ในกรณีของเส้นผ่านศูนย์กลางนั้นที่เคยเห็นก็มีทั้งการระบุเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) และทั้งเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID คือไม่รวมความหนาผนังถัง) ตรงนี้ก็ให้ไปตกลงกันเองก็แล้วกันว่าจะใช้ค่าไหนเป็นหลัก
 

ถ้าใครบังเอิญมาอ่านตรงนี้แล้วไม่รู้ว่า Tangent line คืออะไร และ Tangent line to Tangent line คือระยะจากไหนถึงไหน ตรงนี้อธิบายไว้แล้วใน Memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๔ มิถุนายน ๒๕๖๑ เรื่อง "Tangent line to Tangent line"
 

ในกรณีที่เป็นถังที่มี Jacket หุ้มก็ต้องระบุแยกว่าถ้าคิดเฉพาะส่วนผนังถังด้านใน (Shell) จะมีขนาดเท่าใด และถ้าคิดรวมส่วน Jacket ด้วย จะมีขนาดเท่าใด ช่องว่างระหว่างผนัง Jacket ที่หุ้มอยู่ข้างนอกและตัว Shell ที่ถูก Jacket หุ้มเอาไว้ จะเป็นช่องทางสำหรับให้ heating หรือ cooling media ไหลผ่าน (หรือทั้งสองอย่าง) ซึ่งขึ้นอยู่กับการใช้งานของถังนั้น แต่ที่แน่ ๆ คือส่วน Jacket นั้นมันถอดล้างไม่ได้ มีอะไรสะสมอยู่บนผนังข้างในก็ต้องใช้สารเคมีเข้าไปละลายออกมา
 

ถ้าสงสัยว่าตรงช่อง "Capacity" นั้นเขาหมายถึงปริมาตรภายในทั้งหมดหรือคิดเฉพาะส่วน "TL to TL" ก็ให้เอาค่าระยะ "Shell diameter" กับ "TL to TL" มาคำนวณปริมาณส่วนที่เป็นทรงกระบอกนี้ดู ถ้าพบว่ามันเท่ากับปริมาตรส่วนนี้ก็แสดงว่าค่า "Capacity" นั้นเขาหมายถึงส่วน "TL to TL" แต่ถ้าพบว่าค่าที่คำนวณได้มันต่ำกว่า ก็แสดงว่าตัวเลข "Capacity" นั้นเขาน่าจะหมายถึงปริมาตรทั้งหมด
 

ช่อง "Pressure (Dsgn/Opr)" คือค่าความดันที่ใช้ในการออกแบบ (Dsgn) และค่าความดันใช้งาน (Opr) และเช่นกันถ้าเป็นถังที่มี Jacket หุ้มก็ต้องระบุค่าความดันของทั้งส่วนภายในถังและส่วนของ Jacket ด้วย
 

ช่อง "Temp (Dsgn/Opr)" คือค่าอุณหภูมิที่ใช้ในการออกแบบ (Dsgn) และค่าอุณหภูมิใช้งาน (Opr) และเช่นกันถ้าเป็นถังที่มี Jacket หุ้มก็ต้องระบุค่าอุณหภูมิของทั้งผนังถังด้านในและส่วนของ Jacket ด้วย

ตารางที่ ๓ ตัวอย่าง Equipment schedule สำหรับ Vessel

"Emergency vacuum design" คือให้ระบุว่าต้องมีการป้องกันการเกิดสุญญากาศกระทันหันหรือไม่ เช่นในขณะใช้งานปรกตินั้นตัว vessel จะทำงานที่ความดันสูงกว่าบรรยากาศ แต่ในบางกรณีอาจเสี่ยงที่จะเกิดสภาวะสุญญากาศขึ้นภายในได้ ทำให้ตัวถังมีโอกาสถูกแรงกดอากาศภายนอกกดให้ถังยุบตัว เช่นในกรณีของหอกลั่นที่สภาวะอุณหภูมิห้อง สารต่าง ๆ ภายในหอกลั่นจะควบแน่นเป็นของเหลว หรือพวก steam drum ที่เมื่อไอน้ำเย็นตัว จะเกิดสุญญากาศภายในถังได้
 

ช่อง "Tray" จะประยุกต์ใช้กับพวกหอชนิด tray (ที่อาจเป็นหอกลั่น (distillation column) หอดูดซึม (absorber) หอชะล้าง (scrubber) ก็ได้) ให้ระบุชนิดของ tray (ช่อง "Type") และ จำนวนและระยะห่างระหว่าง tray (ช่อง "No. & Spacing")
 

ช่อง "Packing Type & Quantity" จะประยุกต์ใช้กับพวก packed column (เช่นกัน ซึ่งอาจเป็นหอกลั่น หอดูดซึม หอชะล้าง ก็ได้) ให้ระบุชนิดของ packing และปริมาณที่บรรจุ
 

ถัดไปคือส่วนของ "Material" หรือวัสดุที่ใช้ขึ้นรูป โดยทั่วไปส่วน Shell และ Head (หรือฝาปิดหัวท้าย) ก็จะเป็นวัสดุชนิดเดียวกันอยู่แล้ว คือต้องทนต่อ fluid ที่บรรจุอยู่ภายในได้ แต่ส่วน Jacket นั้นไม่จำเป็น เช่นในกรณีของ fluid ที่ต้องการความสะอาดสูงหรือมีฤทธิ์กัดกร่อน ก็อาจต้องใช้เหล็กกล้าไร้สนิมขึ้นรูปส่วน Shell และ Head แต่ส่วนของ Jacket ที่ให้ไอน้ำหรือน้ำหล่อเย็นไหลผ่านนั้น อาจใช้เพียงแค่า carbon steel ก็พอ 
  

วัสดุที่ใช้ทำ "Tray or Internal" ที่สัมผัสกับ fluid ภายใน ก็ต้องเหมาะสมกับ fluid นั้นด้วย "Internal" ในที่นี้คืออุปกรณ์อื่นที่ไม่ใช่ tray เช่นอาจเป็น mist eliminator (ดักละอองของเหลวออกจากแก๊สที่ไหลออก) vortex breaker (ทำลายการเกิด vortex เวลาที่สูบของเหลวออกทางด้านล่างของถัง) หรือโครงสร้างใด ๆ ที่มีการติดตั้งภายในถังก็ได้
 

"Corrosion allowance" คือระดับการกัดกร่อนที่ยอมรับได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือยอมให้ผนังบางลงได้เท่าใด การคิด corrosion allowance ตรงนี้เป็นการคิดโดยสมมุติว่าเป็นการกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นผิว ไม่ใช่การกัดกร่อนแบบ pitting ที่เกิดขึ้นเป็น "จุด" ที่ทำให้เนื้อโลหะทะลุเป็นรูเล็ก ๆ

"Insulation" คือจำเป็นต้องหุ้มฉนวนหรือไม่ โดยวัตถุประสงค์ของการหุ้มฉนวนนั้นมีทั้ง ป้องกันไม่ให้ความร้อนรั่วไหลออกหรือป้องกันอันตรายจากการสัมผัส ป้องกันไม่ให้ความร้อนรั่วไหลเข้า (เช่นถังเก็บ fluid ที่เย็น) และการป้องกันความร้อนจากแสงอาทิตย์ (เช่นกรณีของถังเก็บสารที่มีจุดเดือดต่ำและตั้งอยู่กลางแจ้ง)
 

"Approx weight" คือน้ำหนักโดยประมาณ ในที่นี้แยกเป็นหนักหนักเปล่า (ช่อง "Empty") และน้ำหนักเมื่อมีน้ำบรรจุเต็ม (ช่อง "Full of water")
 

"Supplier" คือผู้ผลิตถังนั้น 
  

"Remarks" คือหมายเหตุ คือมีอะไรเป็นพิเศษที่ไม่ตรงกับช่องที่มีอยู่ ก็ให้มาเขียนไว้ที่นี่ เช่นมีการติดตั้งใบพัดกวน มีการติดตั้ง heating/cooling coil เป็นต้น