Hydro Test
  Hydro Test

        โดยปกติแล้วหลังจากที่วิศวกรหรือช่างเทคนิคได้ดำเนินการตรวจซ่อมแซมอุปกรณ์ต่างๆในโรงงานอุตสาหกรรมเสร็จ เรียบร้อยแล้ว ในขั้นตอนถัดจากนั้น คือ การทำการทดสอบ ความแข็งแรงมั่นคง (Integrity) ของอุปกรณ์และการทดสอบหารอยรั่ว ของตัวอุปกรณ์
        การทำการทดสอบสามารถกระทำได้โดยใช้สาร (Medium) ต่างๆ เช่น อัดด้วยน้ำ, ลม (compressed air), Nitrogen หรือ Helium หรือแก๊ส ชนิดอื่นๆ ในบรรดาสารต่างๆ ที่กล่าวมาน้ำและ compressed air เป็นสารที่หาง่ายที่สุด และมี ค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกันระหว่าง น้ำและ ลม การใช้ลมที่มีความดันต่ำๆ ไม่เกิน 7 bar จะยิ่งมีความสะดวกมากขึ้น เพราะในโรงงานหรือใน Workshop ทุกแห่งมักจะมี Air Compressor ขนาดเล็กๆ ที่สามารถ อัดอากาศให้มีความดันถึง 7 bar อยู่ แล้ว ดังนั้นจะพบว่า มักจะมีการใช้ลมอัดในการทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์ต่าง ๆ เสมอ
        การใช้ลมอัดในการทดสอบอุปกรณ์ดังกล่าวข้างต้น สามารถก่อให้เกิดการเสียหายต่อทรัพย์สินและชีวิตของผู้ปฏิบัติงานได้ และในอดีตที่ผ่านมาได้เกิดอุบัติเหตุที่เกิดจากสาเหตุนี้จนมีผู้ได้รับอันตรายถึงแก่ชีวิตมากมายหลายครั้งด้วยกัน บทความเรื่องนี้จะกล่าวถึงวิธีการทำการทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์ที่ถูกต้องและปลอดภัย ตลอดจนจะกล่าวถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการปฏิบัติงานที่ไม่เหมาะสม
 
ทำไมถึงต้องมีการทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์
        อุปกรณ์ทุกประเภทที่มีความดันภายในเกินกว่า 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) ต่างถูกจัดให้เป็นภาชนะรับความดัน (Pressure Vessel) ตามคำจำกัดความของ ASME Code VIII Div.1 ไม่ว่าจะเป็นถังบรรจุสารต่าง ๆ, Casing ของ Pump และ Compressor หรือ Heat Exchanger อุปกรณ์ทั้งหมดจะต้องได้รับการออกแบบคำนวณความหนาตามวิธีการและขั้นตอนที่ระบุใน Code ที่ใช้ในการออกแบบซึ่งอาจจะเป็น ASME Code หรือ British Standard BS 5500 เป็นต้น ซึ่ง Code ต่างๆที่กล่าวมาทั้งหมดต่างก็อยู่บนพื้นฐานทางวิศวกรรมศาสตร์ทั้งสิ้น
        ในการคำนวณออกแบบดังกล่าว เมื่อผู้ออกแบบ คำนวณหาความหนาที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์นั้น ๆ สำหรับการใช้งานที่ความดัน และ อุณหภูมิ ที่ระบุไว้แล้ว ส่วนใหญ่จะมีการเพิ่มความหนาของตัวผนัง (Wall thickness) เข้าไปเป็นค่าเผื่อสำหรับการกัดกร่อนจากการใช้งาน (Corrosion Allowance, CA) เมื่ออุปกรณ์นั้น ๆ ได้ผ่านการใช้งานไประยะหนึ่ง ผู้ใช้งานมีความจำเป็นจะต้องหยุดการใช้งานเพื่อตรวจสอบสภาพของมันว่าชิ้นส่วนต่างๆ ยังมีความหนาเพียงพอที่จะรับความดัน และ อุณหภูมิจากการใช้งานเช่นเดิมหรือไม่ วิธีการตรวจสอบสภาพก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆเช่น เป็นภาชนะบรรจุวัสดุอันตรายหรือไม่ มีความดันและอุณหภูมิใช้งานสูงเพียงไรเป็นต้น แต่ในการตรวจสอบในทุกกรณีจะต้องมี
        การวัดความหนาของส่วนต่าง ๆ ของอุปกรณ์ เพื่อให้แน่ใจว่า ไม่เกิดการกัดกร่อนจนเนื้อเหล็กบางลงจนเกินขนาด และอาจจะมีการตรวจสอบหารอยแตก (Cracks) ตรงบริเวณที่มีค่า Stress สูงๆ ด้วยถ้าพบว่ามีการชำรุดเสียหายก็จำเป็นจะต้องทำการซ่อมแซมให้กลับคืนสู่สภาพเดิม
        เมื่อการตรวจสอบและซ่อมแซมดังกล่าวข้างต้นเสร็จสิ้นลง ผู้ใช้งานมีความจำเป็นจะต้องทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์นั้น ๆ และทำการทดสอบหารอยรั่วของอุปกรณ์ ทุกครั้งก่อนที่จะนำเข้าไปใช้งานดังเดิม ทั้งนี้เพื่อให้เกิดความมั่นใจว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยจนกว่าจะถึงกำหนดการตรวจสอบ และซ่อมแซม ครั้งต่อไป
 
สาร (Medium) ที่ใช้ในการทำการทดสอบความแข็งแรง
        โดยหลักการทั่วไปแล้วการทำการทดสอบความแข็งแรงก็คือ การจัดให้อุปกรณ์มีความดันสูงกว่าความดันใช้งานเพื่อให้แน่ใจว่ามันจะมีความมั่นคงแข็งแรงตลอดระยะเวลาการใช้งานโดยใช้สาร (Medium) ต่าง ๆ เช่น น้ำ, ลมอัด (Compressed Air), หรือ Nitrogen เป็นต้น
        อย่างไรก็ตามเนื่องจากลมอัด และ Nitrogen เป็นสารที่สามารถอัดตัวได้ (Compressible Fluids) เมื่อมันได้รับการบีบอัดให้มีความดันสูงขึ้นมันจะมีพลังงานสะสม (Stored energy) อยู่ในตัวสูงมาก ถ้าอุปกรณ์ที่กำลังทำการทดสอบไม่สามารถรับความดันใด้เกิดแตกระหว่างการทดสอบจะทำให้เกิดการระเบิดรุนแรง ซึ่งอันตรายจากการระเบิดอาจจะทำให้ผู้ปฏิบัติงานถึงแก่ชีวิตได้ ซึ่งจะได้กล่าวถึงในตอนท้ายของบทความนี้ ตัวอย่างของความรุนแรงของการระเบิดจาก Compressible Fluids เราอาจเห็นได้จากการที่เราเป่าลูกโป่ง แล้วลูกโป่งเกิดแตก ความดันของอากาศในลูกโป่งโดยทั่วไปแล้ว มีค่าต่ำมาก อาจจะมีค่าเพียง 0.01 barg เท่านั้น (Head ของน้ำ 10 เมตร มีค่าเท่ากับความดัน 1 bar เราอาจสามารถออกแรงเต็มที่เป่าให้น้ำในสายยางสูงขึ้นมา 30 cm. ซึ่งมีค่าเท่ากับ 0.03 bar แต่การเป่าลูกโป่งจะใช้แรงน้อยกว่ามาก) เมื่อลูกโป่งแตกใกล้ตัวเรา เราจะรู้สึกเจ็บ หรือจากข่าวในหน้าหนังสือพิมพ์ที่มีคนเสียชีวิตหลายครั้ง จากเหตุการณ์ยางรถยนต์ระเบิด และยางรถยนต์ โดยทั่วไปมีความดันเพียง 2-2.5 bar เท่านั้น
        ดังนั้นการทำการทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์ให้ปลอดภัย ควรจะใช้น้ำเป็นสารทดสอบเพราะน้ำเป็นสารที่ถือว่าอัดตัวไม่ใด้ (Incompressible Fluid) ซึ่งเมื่อมีความดันสูงขึ้นจะมีพลังงานสะสมภายใน (Stored energy) ที่ต่ำ ในกรณีที่ไม่ต้องการให้อุปกรณ์สัมผัสกับน้ำเราอาจใช้น้ำมัน Diesel เป็นตัวทดสอบได้เช่นเดียวกัน ในกรณีที่ใช้น้ำมันเป็นตัวทดสอบ น้ำมันที่ใช้จะต้องมีจุดวาบไฟ (Flash point) ไม่ต่ำกว่า 50oC เพื่อความปลอดภัยจากการติดไฟของน้ำมัน
        สำหรับอุปกรณ์บางชนิดที่ไม่สามารถใช้น้ำเป็นตัวทดสอบ เช่น อุปกรณ์ที่มีปูนทนไฟ (Refractory) อยู่ภายใน หรือระบบท่อที่มีการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (Cryogenic System) หรืออยู่ในบริเวณที่ไม่มีน้ำ เรามีความจำเป็นจะต้องทดสอบด้วยลมอัด หรือ Nitrogen ซึ่งจะต้องมีมาตรการความปลอดภัยเพิ่มเติม จะได้กล่าวต่อไปภายหลัง
 
การทำ Hydrotest สำหรับอุปกรณ์ที่ทำด้วย Austenitic Stainless Steels
        เหล็ก Stainless Steel ที่มีโครเมียมและนิเกิ้ล เป็นส่วนผสมหลัก จะมีโครงสร้างเป็น Austenite มีชื่อเรียกรวมๆ ว่า Austenitic Stainless Steel เหล็ก Stainless กลุ่มนี้มีรหัสขึ้นต้นด้วย เลข 3 ทั้งหมด เช่น Type 304, 316, 317 (Series 300) รวมทั้งเหล็กรหัส 201 และ 202 ต่างถูกจัดอยู่ในกลุ่มนี้ เหล็กในกลุ่มนี้จะมีคุณสมบัติที่ทนการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กชนิดอื่นๆ แต่เหล็กชนิดนี้จะเกิดรอยแตกแยก (Crack) ได้ง่ายถ้าอยู่ภายใต้ Tensile Stress และสัมผัสกับ คลอไรด์ (Chloride) การชำรุดเสียหายในลักษณะนี้มีชื่อเรียกว่า “Stress Corrosion Cracking” (SCC) ความรวดเร็วและรุนแรงของการเกิดรอยแตกแยกจะขึ้นอยู่กับปริมาณคลอไรด์และ Tensile Stress ที่มีอยู่ ในบางครั้งจะเกิดขึ้นอย่างรุนแรงในระยะเวลาไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น
        ในการทำ Hydrotest ของอุปกรณ์ที่ทำด้วยเหล็กชนิดนี้ จะต้องใช้น้ำที่มีปริมาณ คลอไรด์สูงไม่เกิน 50 ppm. เพื่อป้องกันไม่ให้เกิด Stress Corrosion Cracking น้ำในแม่น้ำลำคลองอาจมีคลอไรด์อยู่ระหว่าง 25-150 ppm ขึ้นอยู่กับแหล่งน้ำและสภาพแวดล้อม น้ำฝนจะมีคลอไรด์ต่ำถ้าอยู่ห่างจากเขตโรงงานอุตสาหกรรม น้ำประปาจะมีคลอไรด์ค่อนข้างสูงจากคลอรีนที่เติมลงไป
 
อุณหภูมิของน้ำในการทำ Hydrotest
        เหล็กจะมีความแข็งเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิต่ำๆ ซึ่งก็หมายความว่าเหล็กมีความเปราะมากขึ้น ยิ่งเหล็กที่มีความหนามากๆ ก็จะยิ่งมีความเปราะมากขึ้นด้วย ในการทำ Hydrotest น้ำที่จะนำมาใช้จะต้องมีอุณหภูมิไม่ต่ำกว่า 4 ?C ในกรณีที่อุปกรณ์มีความหนามาก อุณหภูมิของน้ำที่ใช้จะต้องสูงกว่านี้ทั้งนี้เพื่อป้องกันมิให้ตัวอุปกรณ์แตกชำรุดเนื่องจากความเปราะ (Brittleness)
 
ขั้นตอนการทำ Hydrotest
        การทำ Hydrotest อุปกรณ์ใหญ่ๆ นับได้ว่าเป็นงานที่มีอัตราความเสี่ยงอันตรายค่อนข้างสูง โดยเฉพาะถ้าเป็นการ test ที่ความดันสูงๆ ผู้ปฏิบัติงานจะต้องทำการวางแผนงานและเตรียมอุปกรณ์ต่างๆ อย่างรอบคอบทุกขั้นตอนเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ หรืออันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับตัวอุปกรณ์เองและตัวผู้ปฏิบัติงาน
        ก่อนการทดสอบอุปกรณ์ที่จะใช้ในการทำ Hydrotest จะต้องได้รับการตรวจสอบสภาพความมั่นคงแข็งแรงและแม่นยำ เช่น Test Pump, Flexible hose, วาวล์ และข้อต่อต่างๆ จะต้องติดตั้ง Pressure gauge อย่างน้อย 2 ตัว gauge ที่ใช้จะต้องได้รับการ Calibrate อย่างถูกต้อง
        ก่อนการ test ต้องแยกอุปกรณ์ที่จะทำการทดสอบออกจากระบบโดยการใส่ Spade (เหล็กแผ่นที่สอดใส่ระหว่างหน้าแปลน) ที่มีความหนาเพียงพอที่จะรับ Test Pressure ได้โดยไม่โก่งงอที่หน้าแปลนของท่อ ทุกตัว ที่ต่อไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ ถอดอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดต่างๆ (Instrument) ออก หรือแยกออกเพื่อไม่ให้เกิดการเสียหายจาก Test pressure Safety valve ที่ติดตั้งอยู่ถ้าไม่ถอดออก ก็อาจจะใส่ Spade หรือกวดน๊อตด้านบนของตัววาวล์เพื่อไม่ให้วาวล์เปิดระหว่างอัดความดัน (Gag) ติดตั้งท่อระบายอากาศ (Vent) ด้านบนสุดของอุปกรณ์พร้อมด้วย Pressure gauge ตรวจสภาพของ Support ต่าง ๆ ของอุปกรณ์เพื่อให้แน่ใจว่าอยู่ในสภาพสมบูรณ์สามารถรับน้ำหนักของน้ำได้ (มีอุปกรณ์ขนาดใหญ่ๆ หลายประเภท ที่ผู้ออกแบบไม่ได้ออกแบบให้ตัวอุปกรณ์ หรือ ตัว Support รับน้ำหนักน้ำ ดังนั้น อุปกรณ์ดังกล่าวจะไม่สามารถทำ Hydrotest ได้ อุปกรณ์เหล่านี้ได้แก่หอกลั่น หรือท่อแก๊สขนาดใหญ่ๆที่มีความดันใช้งานต่ำๆเป็นต้น)
        เมื่อติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ เสร็จ และตรวจความพร้อมของอุปกรณ์ทุกอย่างแล้ว เริ่มเติมน้ำเข้าในอุปกรณ์ช้าๆ ในกรณีการทำ Hydro test ด้วยน้ำ ASME Code ไม่มีข้อกำหนดอัตราการเติมน้ำหรืออัตราความเร็วในการอัดเพิ่มความดัน ดังนั้นอัตราความเร็วที่ใช้ในการอัดจะขึ้นกับความเหมาะสมตามขนาดของอุปกรณ์ และความดันที่ใช้ในการทดสอบ
        เมื่อเพิ่มความดันไปจนถึงค่าที่ต้องการ เราจะรักษาระดับความดันทดสอบนี้ ไว้เป็นเวลา 30 นาที ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดที่ ASME Pressure Vessel Code ระบุไว้ ระยะเวลาที่ใช้ในการรักษาความดันทดสอบนี้จะไม่เท่ากันสำหรับมาตรฐานที่แตกต่างกัน เช่น ASME/ANSI B31.3 Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping ระบุให้ใช้เวลาอย่างน้อย 10 นาที หรือ ASME/ANSI 31.8 Piping for Gas Transmission ระบุให้ใช้เวลาอย่างน้อย 2 ชั่วโมง แต่ไม่ควรรักษาความดันนี้ใช้ เป็นเวลานานจนเกินไปเพราะในเวลากลางวันอากาศที่ร้อนขึ้น และความร้อนจากแสงแดดจะทำให้ความดันในอุปกรณ์สูงขึ้นได้
        ในระหว่างที่อุปกรณ์มีความดันทดสอบอยู่ภายใน บุคคลผู้ปฏิบัติงานไม่ควรเข้าใกล้โดยควรจะอยู่ระยะห่างพอสมควร เพราะตัวอุปกรณ์ทนต่อความดันไม่ได้และอาจปริแตกได้ ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน ในระหว่างนี้เป็นระยะเวลาของการทดสอบความแข็งแรงของอุปกรณ์ (Strength test) หลังจากนั้นก็ได้ลดความดันลงมาเท่ากับความดันที่ใช้ในการออกแบบ (Design Pressure) เพื่อที่จะให้ผู้ตรวจสอบเข้าไปพิสูจน์หารอยรั่วที่ตัวอุปกรณ์เมื่อตรวจสอบเสร็จแล้วให้ระบายน้ำออก เพื่อลดความดันลงจนเท่ากับบรรยากาศแล้วเปิดวาวล์ ระบายอากาศ (Vent) และ วาวล์ระบายน้ำออก (Drain) ตามลำดับ ในตอนนี้มีข้อควรระวังคือ จะต้องเปิดวาวล์ระบายอากาศก่อน มิฉะนั้น ในขณะระบายน้ำออกจะเกิดสูญญากาศขึ้นในตัวอุปกรณ์ และตัวอุปกรณ์อาจเกิดการเสียหายได้
Piping System
บริษัท ไบนารี แอดวานซ์ เทค จำกัด (สำนักงานใหญ่) 12/855 หมู่บ้านแพรมาพร หมู่ที่ 4 ถ.รังสิต - นครนายก ต.บึงยี่โถ อ.ธัญบุรี จ.ปทุมธานี 12130
Binary Advance Tech Co.,Ltd. 12/855 Praemaporn Village, Moo. 4, Rangsit-Nakornnayork Rd., Bungyeetho, Thanyaburi, Pathumtani 12130
Tel: 02-153-7683 Fax: 02-153-7638 Mobile: 094-868-2225 E-Mail wassorn@binaryadvance.com

Binary Advance Tech Company Limited