10/13 (Ten-Thirteen) Rule ในการประเมินอันตรายถังบรรจุความดัน

10/13 (Ten-Thirteen) Rule กฎที่ใช้ในการพิจารณา Overpressure Scenario ในบริบทของการประเมินความเสี่ยงถังบรรจุความดัน (Pressure Vessel)

ในห้องประชุมที่กำลังประเมินความเสี่ยงของถังบรรจุความดัน (Pressure Vessel) ใบหนึ่ง ทุกคนลงความเห็นตรงกันว่า โอกาสที่มันจะเสียหายมีความเป็นไปได้สูง จากการรับความดันที่สูงเกินกว่าค่าออกแบบ (Design Pressure) ทุกอย่างเหมือนจะได้ข้อสรุป แต่แล้วก็มีการนำเสนอแนวคิด 10/13 Rule ขึ้นมาจากที่ปรึกษาชาวต่างชาติ โดยมีใจความสรุปว่า ไม่ควรพิจารณาว่าถังใบนี้จะเสียหาย เนื่องจากความดันที่เข้ามาไม่เกินกว่าค่าที่ได้ทำการทดสอบไว้ ตัวอย่างเช่น ถ้าถังใบนี้ถูกออกแบบให้รับความดันที่ 10 barg แล้วนั้น ตามมาตรฐาน (ASME) ในขั้นตอนการทดสอบจะถูกกำหนดให้รับความดันที่สูงขึ้น 30% หรือ 13 barg ดังนั้น แม้ว่าถังจะรับความดันมากกว่า 10 barg แต่หากไม่เกินค่าที่ได้ทดสอบไว้ ให้ถือว่าถังนั้นยังคงไม่เสียหาย (ความดันที่ถังจะต้องรับ x 10/13 ต้องไม่สูงกว่าค่าออกแบบ; ตัวอย่าง 12 x 10/13 = 9.23 < Design Pressure 10 barg), การประเมินความเสี่ยงในวันนั้นจบไป ถังบรรจุความดันปลอดภัยคือข้อสรุป พร้อมกับความสงสัยที่ติดค้างในใจตั้งแต่วันนั้น จนเป็นที่มาของบทความนี้นั่นเองค่ะ ....

10/13 (Ten-Thirteen) Rule ถูกใช้กันมาตั้งแต่แรกหรือเปล่า? คำตอบคือไม่ใช่ค่ะ

ย้อนกลับไปกว่า 20 ปีก่อน API 521 (1997) ซึ่งขณะนั้นมีฐานะเป็น Recommended Practice (ยังไม่ถูกยอมรับให้ใช้เป็นมาตรฐาน) ได้ให้แนวทางการพิจารณาติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดัน (Pressure Relief Device) ในกรณีออกแบบ Heat Exchanger ชนิด Shell and Tube ไว้ว่า “Since standard hydrostatic test pressure is 150% of the equipment design pressure, loss of containment of the low-pressure side to atmosphere is unlikely to result from a tube rupture where the low pressure side is designed for at least two-thirds (2/3) of the design pressure” ซึ่งในขณะนั้น ASME Code ได้กำหนดค่า Hydrostatic Test Pressure (การทดสอบความสามารถในรับความดันของถัง) อยู่ที่ 150% ของ Design Pressure หลังจากนั้น Practice นี้ก็ถูกนำมาตีความใช้กันอย่างแพร่หลายในชื่อ “2/3 (Two-Third) Rule” คือหาก Design Pressure ของฝั่งความดันต่ำ (Low-pressure) มีค่าไม่น้อยกว่า 2/3 (100/150) เท่าของ Design Pressure ฝั่งความดันสูง (High-pressure) แล้ว ให้พิจารณาว่าไม่มีความเสี่ยงที่จะทำให้ Heat Exchanger ได้รับความเสียหายในกรณีที่ Tube ภายในแตก และไม่มีความจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดัน

จากรูปตัวอย่าง เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) ที่นำสองสารที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาไหลผ่านฝั่งตัวถัง (Shell) และ เส้นท่อภายใน (Tube), หากยกตัวอย่างให้ความดันที่ฝั่ง Tube นั้นสูงกว่า และเกิดการรั่วไหลจากตัว Tube ภายในออกมาสู่ฝั่ง Shell ที่รับความดันได้น้อยกว่า อาจทำให้ Shell แตกเสียหายได้

เวลาเปลี่ยน ใจคนเปลี่ยน จาก 2/3 สู่ 10/13

ต่อมาภายหลัง ASME Code ได้มีการปรับเปลี่ยนค่าความดัน Hydrostatic Test จาก 150% ให้ลดลงเป็น 130% ของ Design Pressure ทำให้กฎ 2/3 Rule ถูกเปลี่ยนเป็น 10/13 Rule ไปโดยปริยาย แม้ว่าตั้งแต่ปี 2007 API 521 (ถึงตรงนี้ เอกสารได้ถูกยกระดับเป็นมาตรฐานเรียบร้อยแล้ว) จะเปลี่ยนแนวทางในการพิจารณาไปจากเดิมแล้วก็ตาม โดยค่า Corrected Hydrotest Pressure ได้ถูกนำเสนอขึ้นมาแทนการใช้ค่า Hydrostatic Test Pressure ตรงๆ แต่อย่างไรก็ตาม ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ยังคงใช้การพิจารณาแบบดั้งเดิมจวบจนทุกวันนี้ โดยผู้เขียนบทความไม่ค่อยเห็นการพูดคุยถกเถียงถึงประเด็นดังกล่าวสักเท่าไหร่

API ให้คำนิยาม Corrected Hydrotest Pressure ไว้ว่า “Hydrostatic test pressure multiplied by the ratio of stress value at upset temperature to the stress value at test temperature” กล่าวคือ “อย่าลืมนะ!!! อุณหภูมิใช้งานที่สูงกว่าตอนทดสอบควรถูกนำมาพิจารณาด้วย” ถึงตรงนี้ หลายคนน่าจะพอเห็นเหตุผลลางๆของการที่ ASME กำหนดให้ทดสอบถังที่ความดันสูงกว่าค่าออกแบบแล้วนะคะ เพราะการใช้งานจริงมีปัจจัยอื่นๆอีกมากที่อาจส่งผลต่อความแข็งแรงของถังที่ถูกใช้งาน ตัวอย่างนอกจากเรื่องของอุณหภูมิ ก็ยังมีในส่วนของสภาพการใช้งานภายนอก ความหนาของตัวถังเมื่อเวลาผ่านไป เป็นต้น อย่าลืมว่าเวลาที่เราประเมินความเสี่ยง เราคงไม่ได้หวังว่าจะใช้งานอุปกรณ์แค่ปีสองปีหรอกจริงไหมคะ

การนำ 10/13 Rule ไปประยุกต์ใช้ในบริบทอื่นๆ (ซึ่งไม่ค่อยจะตรงกับวัตถุประสงค์แรกเริ่มสักเท่าไหร่ ToT)

ตามที่ได้เล่าให้ฟังไปแล้วนั้นจากตอนต้น กฎ 10/13 Rule ที่ถูกแปลงมาจาก 2/3 Rule ที่เริ่มต้นมาจากการพิจารณาติดตั้งอุปกรณ์ระบายความดันที่ Heat Exchanger หลักการนี้กลับถูกนำไปตีความใช้กับอุปกรณ์ความดันอื่นๆ ซะอย่างนั้น ทั้งที่มีบริบทการใช้งานแตกต่างการเป็นอย่างมาก เช่น เวลาที่ความดันจะถูกสะสมในถัง หรืออัตราการไหลเข้ามาจากฝั่งความดันสูง เป็นต้น ขอย้ำอีกครั้งว่า หลังจากที่ API 521 เปลี่ยนมาเป็น Standard เอกสารถูกปรับปรุงเขียนเพื่อให้สามารถใช้กับอุปกรณ์ความดันอื่นๆได้หลากหลายมากยิ่งขึ้น การใช้สัดส่วนความดัน (Pressure Ratio) ตายตัวอย่างกฎ 10/13 หรือ 2/3 จึงไม่มีการใช้อีกแล้ว

ตัวอย่างตารางด้านล่าง มาจากหนังสือของ CCPS (Center for Chemical Process Safety – AIChE) ถูกอุตสาหกรรมนำมาใช้เพื่อประเมินผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับถังความดัน กรณี Overpressure ซึ่งไม่มีการพูดถึง Corrected Factor ตามที่ API STD 521 ได้เสนอให้มีการเปลี่ยนแปลงเอาไว้เลย ยิ่งไปกว่านั้นตัวหนังสือของ CCPS เองก็ได้ชี้แจงเอาไว้ว่าเป็นแค่ตัวอย่างหนึ่งเท่านั้น

สุดท้ายนี้ ผู้เขียนบทความเพียงหวังว่า จะสามารถเป็นส่วนหนึ่งในการช่วยลดอุบัติเหตุในกรณีถังความดันเสียหายได้ไม่มากก็น้อยนะคะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปีที่หลายๆโรงงานน่าจะเข้าปีที่ 20 หรือมากกว่ากันไปแล้ว ใครที่ใช้ 10/13 Rule ในการประเมินความเสี่ยงอยู่ ก็ลองพิจารณาปัจจัยแวดล้อมอื่นๆประกอบควบคู่ไปด้วย หรือถ้าให้ง่ายก็ใช้ Design Pressure (Maximum Allowable Working Pressure, MAWP) ก็สะดวกดีไม่น้อยนะคะ ด้วยรักและห่วงใย ^__^

     Our Customers