THAI SUPPORT ENGINEERING
พฤศจิกายน 23, 2014, 10:43:47 pm *
ยินดีต้อนรับคุณ, บุคคลทั่วไป กรุณา เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน

เข้าสู่ระบบด้วยชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และระยะเวลาในเซสชั่น
ข่าว: SMF - Just Installed!
 
   หน้าแรก   ช่วยเหลือ ค้นหา เข้าสู่ระบบ สมัครสมาชิก  
หน้า: [1]
  ส่งหัวข้อนี้  |  พิมพ์  
ผู้เขียน หัวข้อ: ASME Section VIII Div.1(Pressure Vessel)  (อ่าน 18818 ครั้ง)
0 สมาชิก และ 1 บุคคลทั่วไป กำลังดูหัวข้อนี้
Support@Peak
เปลี่ยนตัวเราด้วยลมหายใจของเราเอง
จอมยุทธท่องยุทธจักร
ทารกน้อยจิ๋วแป๊ะทง
*****
กระทู้: 49



« เมื่อ: เมษายน 12, 2010, 12:44:47 am »

วันนี้ผมขอยกบทความของคุณ ปราม อินทวงศ์ ซึ่งเขียนไว้ค่อนข้างจะดีแล้ว มาเป็นข้อศึกษาความเข้าใจพื้นฐานและภาพรวมของงานสร้างถังรับความดันนะครับ
การสร้างออกแบบ และสร้าง Pressure Vessel ให้สามารถใช้งานได้ด้วยความปลอดภัยนั้นต้องสร้างตาม Code หรือ Standard ที่ตกลงกันไว้ระหว่างผู้ผลิต (Shop) กับ ผู้สั่งซื้อ (Plant/Main Contractor) ไม่สามารถสร้างตามใจผู้ผลิต เพราะจะไม่มีใครเชื่อมั่นในความปลอดภัยจากการใช้งาน
ปกติในประเทศไทยมักจะใช้ ASME Section VIII Div.1 เป็น Code ที่ใช้เพื่อทำการออกแบบ และสร้าง Pressure Vessel จริงๆถ้าจะทำให้ได้ตามระบบที่วางไว้จริงๆทาง Shop ต้องได้รับการรับรองจาก National Board ก่อนและต้องได้รับการตรวจสอบ Vessel ทุกลูกโดย AI (Authorized Inspector) เพื่อทำ Pressure Vessel ให้เป็น U-Stamp Vessel ซึ่งจะแพงขึ้นอีกมากแต่จะมีส่วนช่วยลดเบี้ยประกันของ Plant แต่ในประเทศไทยส่วนใหญ่จะใช้เป็นแนวทางในการก่อสร้างเท่านั้น ไม่ทำเป็น U-Stamp Vessel
ปกติถ้าเป็น Shop ที่รับจ้างสร้าง Pressure Vessel ก็จะรับ Construction Drawing มาจากผู้สั่งซื้อ แล้ว Shop ก็สร้างตาม DWG ที่ได้รับมา โดยต้องสร้างให้ได้ตาม DWG และเป็นไปตาม Code ด้วย
การที่จะได้ Construction Drawing มานั้น ต้องมีการกำหนดลักษณะคร่าวๆของ Vessel โดย Designer ก่อนว่าจะเอาไปใช้ทำอะไร ใช้งานที่เงื่อนไขใด (ความดัน/Temp./Corrosion ฯลฯ) จะได้รูปร่างคร่าวๆ ของ Vessel ซึ่ง Designer ต้องทำ Calculation (เขาไม่ได้ให้คิดสูตรคำนวณเอง ต้องทำตามสูตรที่กำหนดและต้องทำตามเงื่อนไขที่กำหนดไว้ใน ASME Section VII Div.1 Part UG/UW และ Part ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่นำมาสร้าง) อีกว่าแต่ละส่วนจะใช้วัสดุอะไร หนาเท่าใด ต้องมี Ring หรือไม่ Support จะใช้วัสดุอะไร หนาเท่าใด รวมทั้งความต้องการ PWHT และการทำ RT (เพราะต้องกำหนด Joint Efficiency ใน Calculation ซึ่งโดยทั่วไปการทำ Full RT ค่า E =1, Spot RT ค่า E = 0.85, No RT ค่า E = 0.75) จึงจะได้ข้อมูล Vessel ตามที่ต้องการกำหนดลงใน DWG และต้องมีคนเอา DWG นี้ไปทำ Construction DWG เพื่อลงรายละเอียดว่าส่วนต่างๆที่จะสร้างนั้นมีชิ้นส่วนอะไรบ้าง แต่ละชิ้นทำจากวัสดุอะไร หนาเท่าใด ขนาดเท่าไร เพื่อให้ Shop เอาไปสร้าง ซึ่ง Shop ต้องทำ Cutting Plan เพื่อให้ช่างเอาไปตัดวัสดุให้เป็นชิ้นๆที่มีขนาดพอดี เมื่อนำไปแปรรูปเบื้องต้น (Rolling/Pressing/Spinning) แล้วจะสามารถนำมาประกอบได้พอดีเป๊ะตามต้องการ
ใน Construction Drawing จะบอกข้อมูลทุกอย่างที่จะใช้ในการสร้างถังเช่น Design Date, Operating Data, NDT ที่ต้องการ, Joint Efficiency ของ Head/Shell, PWHT ที่ต้องการ ข้อมูลการใช้งานจริง ซึ่งเป็นข้อมูลที่มีประโยชน์มากในการดูแลบำรุงรักษา Pressure Vessel ต่อไป เพราะต่อไปนี้ทุกคนจะใช้ DWG ตัวนี้อ้างอิง
ปกติ Pressure Vessel ที่สร้างเสร็จแล้วต้องมีเอกสารกำกับถัง ซึ่งเป็นประวัติการสร้างถังไปด้วยทุกครั้ง และเมื่อส่ง Pressure Vessel ให้ลูกค้าจะต้องส่งเอกสารนี้ไปด้วยเสมอ แต่ส่วนใหญ่ลูกค้าจะไม่รู้ รับมาแต่ Pressure Vessel หรือมีการรับเอกสารเหมือนกัน แต่คนรับไม่รู้เรื่อง เอาซุกๆไว้ แล้วหากันไม่เจอเมื่อต้องการจะใช้
เอกสารนี้เรียกว่า Manufacturer’s Data Report (MDR) ซึ่งจะต้องมีข้อมูลการสร้างถังทั้งหมดรวมถึงความผิดพลาดในการสร้างและการแก้ไขความผิดพลาดนั้น เช่นเจาะรู Nozzle ผิด ขนาดไม่ได้ตามแบบ วัสดุผิด รอยบกพร่องที่จุดต่างๆ ที่ส่งผลต่อความปลอดภัยของถัง หรือไม่ได้ตามแบบ ปกติทาง Shop ซึ่งเป็นผู้สร้างเองจะรู้ดีที่สุดว่าตัวเองทำผิดพลาดตรงไหนบ้าง จริงๆแล้วควรจะทำ Non Conformance Report (NCR) ของความผิดพลาดทุดจุด แล้วเสนอทางแก้ให้ Inspector ที่เป็นตัวแทนผู้สั่งซื้อ Approve ก่อนทำการแก้ไข ไม่ควรแอบแก้เองแล้วไม่บอกใคร แต่ส่วนใหญ่ก็แอบแก้ไขกันเองตามความรู้ที่ตัวเองมี ซึ่งอาจจะผิด ทำให้เกิดอุบัติเหตุในขณะใช้งานก็ได้ ปกติจะไม่มีใครที่รู้ทุกเรื่องหรอก จะรู้บางส่วนเท่าที่ตัวเองมีประสบการณ์ซึ่งก็ไม่แน่ว่าที่รู้มาจะถูกต้องหรือไม่ ทำให้มีโอกาสตัดสินใจผิดพลาดในการแก้ไขความผิดพลาดนั้นๆได้ ควรใช้หลัก “หลายหัวดีกว่าหัวเดียว” ลากเอา Inspector ที่เป็นตัวแทนผู้สั่งซื้อ มาร่วมรับชอบด้วยกันกับ Shop (ความผิดไม่มีใครรับอยู่แล้ว ยกให้คนงานไป) เพราะ Inspector ที่เป็นตัวแทนผู้สั่งซื้อ ต้องมีความรู้มากกว่า Shop สิ ถึงจะมาตรวจสอบได้ (ผมหวังว่าจะเป็นอย่างนั้นนะ ถ้าเจอ Inspector ที่ไม่รู้เรื่องแล้วละก็ Shop ก็ถูกหวยแล้ว เพราะถ้าไม่มาเดินเล่นเฉยๆ ก็ Comment เฟอะฟะ)
ปกติผู้สั่งซื้อกับ Shop จะต้องเป็นทีมเดียวกัน เพราะถ้างานสำเร็จก็สำเร็จด้วยกัน ถ้างาน Fail ก็ Fail ด้วยกัน ดังนั้นทั้ง 2 ฝ่ายต้องช่วยเหลือซึ่งกันละกัน ไม่ใช่มาทำงานต้องพกดาบออกมาจากบ้านคอยฟันคนอื่นเขา มองอีกฝ่ายเป็นศัตรู ทำตัวเป็นคนโรคจิตเช่น ถ้ามีโอกาส Shop ต้องลักไก่หลอก Inspector มันสะใจดีแถมไปโม้อีกว่าแน่ที่หลอก Inspector ได้ หรือ Inspector เมื่อจับไก่ได้ ต้องฟันเสียให้ตาย ด่ามันให้เสียหมา สั่งรื้อใหม่ เอา Shop ให้เจ๊ง จะกลับบ้านนอนหลับสบาย ถ้างานไหน Shop กำไรมันนอนไม่หลับเหมือนทำอะไรพลาดไปสักอย่าง ซึ่งผมคิดว่าบ้านเราคงไม่เป็นอย่างนี้นะ
ขั้นตอนในการตรวจสอบงานคร่าวๆที่ QA/QC ควรทำมีดังนี้
1. ตรวจสอบวัสดุที่รับเข้ามาใน Shop
ต้องเป็นไปตามที่ต้องการ ทั้งจำนวนและคุณภาพผิวภายนอกที่มองเห็น
อาจจะต้องทำการตรวจวัดความหนาจริงด้วย
วัสดุต้องมี Mill Certificate มาด้วย เพื่อทำการตรวจสอบ Heat No. และคุณสมบัติอื่นๆ ตามที่กำหนดไว้ใน ASME Section II (ต้องเอาไปทำรายงานใส่ใน MDR)
2. ตรวจสอบการ Transfer Mark
ต้องปรากฏบนวัสดุทุกชิ้นที่ตัดออกไปและที่ยังเหลืออยู่ จะได้รู้ว่าชิ้นไหนมาจากไหนกันบ้าง (ต้องเอาไปทำรายงานใส่ใน MDR) และเมื่อจะนำวัสดุที่เหลือไปใช้งานต่อจะได้รู้ว่ามันเป็นวัสดุอะไร จะได้ไม่ใช้ผิด เพราะเหล็กมันสีเหมือนกัน มองด้วยตาไม่รู้ว่าเป็นวัสดุอะไร
3. ตรวจสอบการ Lay-Out
ต้องตรวจสอบขนาดให้ถูกต้องตาม Cutting Plan เพราะถ้าตัดผิดอาจจะเสียเลยทำให้วัสดุไม่พอใช้งาน เพราะปกติจะสั่งวัสดุมาจากต่างประเทศ ปริมาณก็พอดี ถ้าขาดแล้วส่วนใหญ่จะไม่มีขายในประเทศ ต้องสั่งจากต่างประเทศ ซึ่งใช้เวลามาก ส่งผลให้ไม่สามารถส่งงานให้ลูกค้าได้ทัน
การทำจุด/เส้นอ้างอิง เพราะเมื่อตัดแล้วเส้นที่ Lay-Out ไว้จะหายไป ทำให้ไม่สามารถรู้ได้ว่าตัดได้ขนาดหรือได้ฉากหรือไม่
การมาร์คองศาบน Head / Shell เพื่อใช้ตอนประกอบงาน (หลังการม้วนต้องอยู่ภายนอก)
4. เอกสารงานเชื่อม
เอกสารต่อไปนี้ต้องทำตาม ASME Section IX และต้องครอบคลุมงานที่จะเชื่อม (ต้องใส่ไว้ใน MDR)
ข้อกำหนดงานเชื่อม (Welding Procedure Specification – WPS)
เอกสารรับรองผลการทดสอบของการทดลองเชื่อมตาม WPS (Procedure Qualification Record – PQR)
ใบรับรองของช่างเชื่อม (Welder Performance Qualification Record – WPQ)
5. ตรวจสอบขนาดของชิ้นส่วน
ชิ้นส่วนสำคัญเช่น Shell หรือ Skirt หลังการม้วน (ยังไม่ได้เชื่อมแค่ทำ Tack Weld เท่านั้น) ต้องมีขนาดตามต้องการ คลาดเคลื่อนไม่เกินกว่าค่า Tolerance ที่กำหนดไว้ ถ้าไม่ได้ตามขนาด เวลานำมาประกอบเข้ากับชิ้นอื่นอาจจะทำให้เกิด Misalignment
Head หลังเตรียม (อาจทำการ Spin สำหรับแบบ Ellipsoidal หรือการประกอบของแบบ Hemispherical) ต้องมีขนาดได้ตามที่ต้องการ
6. ตรวจสอบการประกอบ
Head/Shell
ระยะต้องได้ตามต้องการ เช็คจากจุด/เส้นอ้างอิง แล้ว Vessel จะไม่งอเป็นกล้วย
องศาของแนวเชื่อมต้องได้ตามต้องการ เช็คจากองศาที่มาร์คไว้บน Shell องศาต้องตรงกัน แล้วจะได้ไม่ต้องไปแก้ DWG และถ้าไม่ตรงนอกจากจะต้องแก้ DWG แล้ว อาจจะมี Nozzle บางตัวเจ้าเข้าไปที่แนวเชื่อมก็ได้ (เวลาทำ Construction DWG เขาจะจัดไม่ให้ เจาะ Nozzle ผ่านแนวเชื่อม) ปกติแนวเชื่อมจะอยู่ที่มุม 45o, 135o, 215o หรือ 295o
การเตรียมแนวเชื่อมต้องเป็นไปตามที่กำหนดใน DWG หรือ WPS
Nozzle
ก่อนการเจาะรู Nozzle ต้องมีการตรวจสอบรอยที่มาร์คที่ทำโดยแผนก Fabrication/Production ว่าถูกต้องหรือไม่ ส่วนใหญ่ทาง Inspector จะกำหนดให้เป็น Hold Point ของเขา
เมื่อเจาะแล้วต้องเตรียมแนวที่จะเชื่อม ต้องได้ตามที่กำหนดใน DWG หรือ WPS
7. การเชื่อม
ต้องตรวจทั้งก่อนเชื่อม ระหว่างการเชื่อม และหลังการเชื่อม
ต้องตรวจดูว่าเชื่อมโดยช่างเชื่อมที่สอบผ่านมาแล้ว และมีคุณสมบัติครอบคลุมงานที่จะเชื่อม
ต้องเชื่อมโดยวิธีการเชื่อมผ่านการทดลองเชื่อม (PQR) มาแล้ว วิธีการเชื่อมนี้จะกำหนดไว้ล่วงหน้าโดย Welding Engineer หรือ QA/QC แล้ว ตั้งแต่ได้รับ Construction DWG เพราะต้องมีการเตรียม WPS/PQR & WPQ และ ลวดเชื่อม
ต้องบันทึกข้อมูลการเชื่อมของทุกแนวเชื่อมเช่นชื่อแนวเชื่อม WPS No. ที่ใช้ ช่างเชื่อมที่ทำการเชื่อม วันที่เชื่อมเสร็จ (เพื่อจัดทำรายงานใส่ใน MDR)
8. การทำ NDT
ต้องทำ NDT ตามที่กำหนดไว้ใน ASME Section VIII Div.1 (เรื่อง RT) และ NDT แบบอื่นๆเช่น MT/PT/RT ตามที่กำหนดโดย Spec. ของลูกค้า (ต้องเก็บข้อมูลไว้ใส่ใน MDR)
RT มี 3 อย่างคือ
Full : Cat. A 100% Cat. B Spot
Spot : แนวเชื่อมที่เชื่อมโดย WPS และช่างเชื่อมคนเดียวกันยาว 50 ฟุตสุ่ม 1 ฟิล์ม (ยาวอย่างน้อย 6”)
ไม่ RT
MT/PT อาจจะถูกกำหนดให้ทำจากหลายๆสาเหตุ แม้ว่า ใน ASME Section VIII Div.1 จะไม่ได้กำหนดให้ทำ แต่ลูกค้ากำหนดให้ทำหรือทาง QA กำหนดขึ้นมาเองเพื่อประกันคุณภาพให้ลูกค้า
ทำ PT หลังการ Back Gouge เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่มีการซ่อมที่กลางแนวเชื่อมจาก IP แบบไม่น่าเกิด
การตรวจสอบความไม่ต่อเนื่องที่ผิวเช่นการทำ PT ที่แนวเชื่อม Nozzle
การทำ MT ที่แนวเชื่อมทั้งหมดหลังการ PWHT
9. การตรวจวัดขนาด (Dimension Check)
ต้องทำการตรวจวัดขนาดเพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตาม DWG เช่น
ความยาว
ความตรง
ความกลม
เส้นผ่าศูนย์กลาง (โดยการวัดเส้นรอบวง)
ระยะของ Nozzle ทั้งระยะห่างจากเส้นอ้างอิง, ความสูงของ Nozzle, ระยะห่างของ Level Gauge (Upper กับ Lower) หรือ Orientation (ตำแหน่งตามองศาของ Vessel), หรือระยะห่างระหว่าง Tray Support, Orientation (ตำแหน่งตามองศาของ Vessel)
10. การทำ Final Inspection
ตรวจสอบขั้นสุดท้ายว่าทุกอย่างเป็นไปตามที่กำหนดใน DWG/Code/Spec. ของลูกค้า
11. การทำ PWHT
Heating Rate และ Cooling Rate ต้องไม่เกินกว่าที่ Code กำหนด
Holding Temp. ต้องไม่ต่ำกว่าที่กำหนด ถ้ามีช่วงใดต่ำกว่าที่กำหนดต้องยืดเวลาการทำออกไปอีก
Holding Time ต้องมีระยะเวลาที่วัสดุรับ Temp. ในระดับที่กำหนดโดย Code หรือลูกค้า
PWHT Chart ต้องใส่ไว้ใน MDR
12. การทำ Hydrostatic Test
ต้องมีการทำ Hydrostatic Test ที่ 1.3 เท่าของ Design Pressure
ASME Section VIII Div.1 ที่ตีพิมพ์ก่อนปี 1999 กำหนดให้ทดสอบที่ 1.5 เท่าของ Design Pressure ถ้าใน DWG ระบุให้ใช้ Code ฉบับหลังจากปี 1999 ต้องทดสอบที่ 1.3 เท่าของ Design Pressure
Pressure Gauge แบบเข็มต้องมี Max Range ไม่น้อยกว่า 1.5 เท่าของ Test Pressure และไม่น้อยกว่า 4 เท่าของ Test Pressure แต่ที่เหมาะที่สุดต้อง 2 เท่าของ Test Pressure
ต้องคาลิเบรท Pressure Gauge ใหม่ถ้าไม่แน่ใจว่ายังอ่านค่าได้ตรงหรือไม่ ปกติจะกำหนดให้ใช้ Pressure Gauge ที่คาลิเบรทมาไม่เกิน 6 เดือนหรือ 1 ปี
ต้องทำรายงานเพื่อใส่ไว้ใน MDR
13. การทำสี
ต้องตรวจสอบ Spec. สีให้เป็นไปตามที่กำหนด
การเตรียมผิวต้องได้ตามความต้องการของสี Primer (กำหนดโดยผู้ผลิตสี)
การผสมสีต้องถูกส่วน
การลงสีต้องได้ความหนาไม่ต่ำกว่าที่กำหนด (ระวัง!! สีบางอย่างกำหนดไม่ให้ลงสีหนาเกินไปในแต่ละชั้น เพราะจะทำให้สีแตก/ย้อย ต้องลงบางๆ รอตามเวลาที่กำหนด (ดูในเอกสารของผู้ผลิตสี) แล้วลงซ้ำ เช่นถ้าต้องการ 150µ แต่ห้ามลงหนาเกิน 60µ ต้องลงครั้งละประมาณ 50µ ทั้งหมด 3 ครั้ง
ต้องทำการวัดความหนาสีทุกชั้นไม่ให้ต่ำกว่าที่กำหนด (ทำรายงานเพื่อใส่ไว้ใน MDR)
การวัดต้องวัดโดยเครื่องที่คาลิเบรทกับแผ่นความหนาตัวอย่างที่รับรองจาก NIST
เอกสารรายงานทุกชิ้นต้องได้รับการ Review จาก Inspector และเซ็นกำกับทุกแผ่น แล้วรวมเข้าเล่มเป็น MDR เพื่อส่งให้ลูกค้าพร้อมกับ Vessel
ถ้าเป็น Spherical Tank จะออกแบบและสร้างตาม ASME Section VIII Div.2 ซึ่งจะคำนวณละเอียดกว่า Div.1 ได้ความหนาที่ต้องการน้อยกว่า Div.1 ปัจจุบันจึงใช้กันมากในการทำ Sphere เพราะเหล็กบางลง ราคาจะได้ต่ำ แถม Foundation ก็ทำน้อยลง เพราะน้ำหนักของเหล็กลดลง
การทำ Hydrostatic Test นั้นตาม Code ปี 2007 กำหนดไว้ที่ 1.43 เท่าของ MAWP (Design Pressure) หรือ 1.25 เท่าของ MAWP คูณด้วย อัตราส่วน Allowable Stress ที่อุณหภูมิทดสอบหารด้วย Allowable Stress ที่อุณหภูมิออกแบบ (1.25 x MAWP x (ST/S))
ถ้าทำ Pneumatic Test ให้ทำที่ 1.15 x MAWP x (ST/S)
Pressure Gauge ต้องคาลิเบรทมาไม่เกิน 6 เดือน
ทำ RT หรือ UT 100% (และถ้าความหนาเหล็กเกิน 30 มมต้องทำ MT หรือ PT 10%) ที่แนวเชื่อม Shell – Shell, Flange – Nozzle, Nozzle - Shell โดยจะเชื่อมไป RT ไป เพราะเหล็กหนามาก คืนหนึ่งจะทำ RT ได้ไม่เกิน 30 ฟิล์ม และถ้ามี Repair จะได้ทำไปเรื่อยๆ เพราะแต่ละแผลใช้เวลามากในการ Gouge และเตรียมงานเพื่อเชื่อมซ่อม
ส่วนใหญ่ต้องทำการ Preheat ก่อนเชื่อม เพราะงานหนามาก ปกติประมาณ 50 มม
การทำ MT/PT เพิ่มเติมนั้นปกติกำหนดโดยลูกค้า หรือไม่ก็กำหนดโดย QA ส่วนจะทำตรงไหนบ้างนั้นก็แล้วแต่การกำหนดในแต่ละงาน
ปกติทำ MT 100% ที่ Butt Weld หลัง PWHT

แต่ที่แน่ๆก็อย่าเชื่อใครมากกว่าตัวเอง ให้กลับไปอ่าน Code ก่อน หลายๆรอบให้เข้าใจ
“อยากเป็นนักกฎหมาย ต้องอ่านกฎหมาย” ไม่ใช่ไปฟังเขามา มันจะไม่มีใครเชื่อถือคำพูดเรา
เครดิต: ปราม อินทวงศ์

« แก้ไขครั้งสุดท้าย: มิถุนายน 12, 2010, 12:20:04 am โดย Administrator » บันทึกการเข้า

อดีตเป็นแค่ลูกชาวนา ปัจจุบันคือคนสามัญ อนาคตตอบแทนคุณแผ่นดินเกิด
Beer
ทารกน้อยจิ๋วแป๊ะทง
*
เพศ: ชาย
กระทู้: 1



« ตอบ #1 เมื่อ: เมษายน 23, 2010, 11:57:37 am »

สิ่งที่ควรรู้เกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ในหม้อไอน้ำ

บทนำ
หม้อไอน้ำเป็นเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่ต้องใช้งานที่สภาวะอุณหภูมิและความดันสูงซึ่งทำให้ส่วนต่าง ๆ ของหม้อไอน้ำจะต้องสามารถทนสภาวะดังกล่าวได้ดังนั้นสิ่งหนึ่งที่เราต้องทราบและคำนึงเกี่ยวกับระบบหม้อไอน้ำก็คือวัสดุที่เหมาะสมที่จะนำมาใช้งานด้านนี้ซึ่งบทความนี้จะกล่าวถึงพื้นฐานด้านท่อหม้อไอน้ำ , กลุ่มวัสดุที่ใช้ในระบบหม้อน้ำและการเลือกท่อน้ำ, ท่อไฟของหม้อไอน้ำ โดยอ้างอิงตามมาตรฐานสากล เป็นต้น

1.   การจัดกลุ่มโลหะตามมาตรฐาน ASME
   เนื่องจากโลหะในปัจจุบันมีการผลิตขึ้นมาหลายชนิด องค์ประกอบทางเคมีของโลหะแต่ละชนิดก็แตกต่างกันไป ทางสมาคมชาวอเมริกัน คือ ASME จึงได้จัดแบ่งโลหะออกเป็นกลุ่ม ๆ โดยจัดแยกตามองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติเชิงกลของโลหะเข้าเป็นหมวดหมู่ เรียกว่า P-number โดยจะจัดแยกเป็นพวกเหล็ก (Ferrous) และพวกที่ไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferrous) ดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2
1.1   Ferrous


















รูปที่ 1 แสดง P-number พวกเหล็ก (Ferrous)

1.2   Non-Ferrous





















นอกจากจะจัดกลุ่มโลหะเป็น P-number แล้วนั้นในแต่ละ P-number ยังแบ่งย่อยออกเป็นเกรดต่าง ๆ อีกด้วย ซึ่งการแบ่งเกรดนี้จะแบ่งตามคุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) เช่น Yield Strength, Tensile strength และ Elongation เป็นต้น
   รายละอียดของโลหะที่ถูกจัดกลุ่มเข้าอยู่ใน P-number ดูได้จากตารางที่ 1 และตารางที่ 2 Standard Material ซึ่งแสดงการจัดกลุ่มโลหะทั้งหมด

รูปที่ 2 แสดง P-number พวกที่ไม่ใช่เหล็ก (Non-Ferrous)

นอกจากจะจัดกลุ่มโลหะเป็น P-number แล้วในแต่ละ P-number ยังแบ่งย่อยออกเป็นเกรดต่าง ๆ อีกด้วย ซึ่งการแบ่งเกรดนี้ตามคุณสมบัติเชิงกล (Mechanical Properties) เช่น Yield Strength, Tensile strength และ Elongation เป็นต้น



2.   Boiler Pressure Parts Material
กลุ่มโลหะที่นำมาชัในระบบ Boiler Pressure Parts ต้องสามารถใช้งานได้ที่ภาวะอุณหภูมิและความดันสูง คุณสมบัติเชิงกลและโครงสร้างภายในไม่มีการเปลี่ยนแปลงหรือเปลี่ยนแปลงน้อย เมื่อสภาวะอุณหภูมิและควมดันมีการเปลี่ยนแปลงไป กลุ่มโลหะที่ใช้มากในระบบ Boiler Pressure Parts ดังนี้
2.1 ที่อุณหภูมิน้อยกว่าหรือเท่ากับ 430 oC
P-1: Carbon Steel ได้แก่ SA 210-A1, SA 210-C (High Tensile C.S), SA 106 (A, B, C)
2.2 ที่อุณหภูมิน้อยกว่าหรือเท่ากับ 480 oC
P-3: Carbon Moly Steel (0.5% Mo) ได้แก่ SA 209-T1, SA 335-P1
2.3 ที่อุณหภูมิน้อยกว่าหรือเท่ากับ 550 oC
P-4: Chrome Moly Steel (1.25% Cr + 0.5% Mo) ได้แก่ SA 213-T11, SA 182-F11, SA 335-P11
2.4 ที่อุณหภูมิน้อยกว่าหรือเท่ากับ 580 oC
P-5: Chrome Moly Steel (2.25% Cr + 1.0% Mo) ได้แก่ SA 213-T22, SA 182-F22, SA 335-P22
2.5 ที่อุณหภูมิน้อยกว่าหรือเท่ากับ 700 oC
P-8: Stainless Steel (Austenitic) ได้แก่ SA 213-TP30411 (18% Cr, 8% Ni), SA 213-TP34711 (18% Cr, 8% Ni, Cb) ซึ่งรายละเอียดของวัสดุดังกล่าวดูได้จากมาตรฐาน ASME ที่ให้มา

3.   Boiler Tube Selection สำหรับ Power Boiler
เครื่องกำเนิดไอน้ำหรือ Boiler ในยุคใหม่นั้น ประกอบด้วยพื้นที่ผิวรับความร้อน (Heat-Absorbing Surface) จำนวนมาก เช่น Economizer, Water Wall Tube, Superheated และ Reheat เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 3 โดยตลอดทั่วโครงสร้างของเตาหรือรอบๆ Furnace จะถูกออกแบบให้หล่อเย็นด้วยน้ำ ท่อผนังของ Boiler (Envelope) และอยู่ในแนวทางการไหลของ Hot Gases ผ่านจาก Boiler ออกไปที่ปล่องไอเสีย ดังรูปที่ 4












รูปที่ 3 แสดงพื้นที่ผิวรับความร้อน Economizer, Water Wall Tube, Superheated
และ Reheat ใน Power Boiler














รูปที่ 4 แสดงไดอะแกรมลักษณะการวางท่อน้ำใน Power Boiler

3.1   การเลือกท่อ Boiler Tube
โดยทั่วไปท่อ Boiler Tube จะถูกออกแบบใช้สำหรับบรรจุน้ำและไอน้ำ ท่อกลมจะถูกนำมาใช้และง่ายที่จะFabricated เป็น panels และ Assemblies เพื่อนำมาประกอบที่ site เป็นตัว Boiler โดยวัสดุที่ใช้ทำ Boiler Tube คือ Steel เนื่องจาก Steel (เหล็ก) จะให้คุณสมบัติของ High Strength และราคาต่ำ วัสดุที่มี High Strength จะสามารถทนต่อสภาวะความดันสูง ในขณะที่ Boiler Operated อยู่   
 สภาวะที่นำมาตัดสินใจในการเลือก Boiler Tube คือ
3.1.1   ความดัน (Pressure)
3.1.2   อุณหภูมิ (Temperature)
ปัจจุบัน Power Boiler จำนวนมากถูกออกแบบให้ใช้งานที่ความดันสูง 160 – 205 Bar และอุณหภูมิมากกว่า 540 oC วัสดุที่สามารถใช้กับสภาพรุนแรง (Severe Condition) เช่น นี้คือ โลหะผสมต่าง ๆ (Alloys) จากคุณสมบัติของโลหะ เช่น Steel ค่า Strength จะมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิมีค่าสูงขึ้น
High Grade Carbon Steel ที่ใช้ทำ water walls ของ Boiler โดยทั่วไปจะออกแบบให้ใช้งานต่ำกว่า critical pressure จากกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Max Allowable Stress กับ Temperature ของท่อ Carbon Steel (MAT L SA-210-A1) ดังรูปที่ 5 พบว่า Strength ของ Carbon Steel มีค่าลดน้อยลงไปอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง ค่า Strength โดยทั่วไปจะอธิบายในเทอมของ Allowable Stress ซึ่งมีค่าที่แรงกระทำต่อวัสดุได้โดยไม่เกิดความเสียหาย (Failure)

















รูปที่ 5 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง Max Allowable Stress กับ
Temperature ของท่อ Carbon Steel (MAT L SA-210-A1)

   โดยทั่วไปท่อ Carbon Steel เหมาะสำหรับ Metal Temperature มีค่าไม่เกิน 430 oC ดังนั้นโลหะผสม (Alloy Steel) จึงได้ถูกปรับปรุงมาใช้งานในที่ที่มี Metal Temperature มากกว่า 430 oC Alloy เหล่านี้เกิดขึ้นจากการผสมโลหะบางตัวเข้าไป ตัวอย่างเช่น โมลิปดินั่ม (Molybdenum), โครเมี่ยม (Chromium) และนิเกิล (Nickel) โดยจะผสมเข้าไปใน Carbon Steel ราคาของ Alloy Steel จะมีค่าสูงขึ้นตามความสามารถที่จะรักษา Strength ในขณะที่อุณหภุมิเพิ่มขึ้น ตามเหตุผลที่กล่าวนี้จึงมี Alloy Steel หลาย ๆชนิดที่ใช้ใน Boiler โดย Alloy ที่มีราคาสูงกว่าจะใช้งานในบริเวณอุณหภูมิสูงกว่า

ตารางที่ 1 แสดง Alloy Steel ที่ใช้กันในหม้อไอน้ำโดยทั่วไป













   จากตารางที่ 1 แสดง Alloy Steel ที่ใช้กันในหม้อไอน้ำโดยทั่วไป
-   Carbon Moly Steel T-1 จะใช้งานใน Low Temperature และ Reheater ใช้งานจนถึงอุณหภูมิ 480 oC
-   T-11 และ T-22 คือ Alloy Steel ที่ใช้ใน Medium และ Medium-High Temperature Superheater และ Reheater Zones ซึ่ง Metal Temperature มีค่าไม่เกิน 550 oC และ 580 oC ตามลำดับ
-   TP-304H เป็น Alloy Steel ที่มีค่าเปอร์เซ็นต์ของโครเมียมและนิเกิลสูงและถูกจัดเป็น Stainless Steel จะใช้งานที่บริเวณอุณหภูมิสูงที่สุดของ Superheater และ Reheater อุณหภูมิใช้งานหรือ Metal Temperature มีค่าไม่เกิน 700 oC
   สมาคม ASME (THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS) ได้จัดทำตารางแสดงค่า Allowable Stress Level ที่ยอมให้สำหรับวัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ทำท่อและจัดพิมพ์เป็นมาตรฐาน Boiler Code การออกแบบ Boiler ของเราจะกำหนดให้อยู่ภายใต้มาตรฐาน THE ASME BOILER AND PRESSURE VESSEL CODE ค่า Allowable Stress Level ที่จะนำไปใช้งานจะทำการเผื่อค่า Safety Factor ไว้โดยปกติค่า Safety Factor จะอยู่ระหว่าง 1 กับ 4 เช่น เลือกค่า Safety Factor เท่ากับ 4 ในการเลือกวัสดุมาใช้งานที่ Permitted Operating Stress เท่ากับ 550 Bar จะต้องใช้วัสดุที่มีค่า Allowable Stress Level เท่ากับ 2,200 Bar เป็นต้น
   เมื่อค่า Expected Temperature Level ที่ท่อ Boiler Tubes ได้รับมีค่าเพิ่มขึ้นจะทำให้ค่า Allowable Stress Level ของโลหะลดลง เรามีทางเลือกได้โดยการเพิ่มความหนาของโลหะนั้นขึ้นอีกหรืออาจจะเลือกใช้โลหะที่เกรดสูงขึ้น กรณีเลือกใช้ท่อที่มีความหนาเพิ่มขึ้น ค่าเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (Inside Diameter) จะลดลงจะเป็นการไปเพิ่ม pressure drop ของ Steam ภายในท่อเนื่องจากจะมีแรงเสียดทานมากขึ้น ดังนั้น เราจะต้องเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกันระหว่างการใช้วัสดุเดิมและการใช้วัสดุที่ Grade Alloy ดีขึ้น
   แฟคเตอร์อื่นที่มีผลกระทบกับอุณหภูมิที่โลหะทนได้ (THE TEMPERATURE LIMIT) คือ OXIDATION หรือ CORROSION (การกัดกร่อน) ซึ่งสามารถทำให้ท่อบางลงมาได้ ที่อุณหภูมิเดียวกันนี้ Steel Alloy ต่างๆ กัน จะมีค่าอัตราการกัดกร่อนต่างกัน ตัวอย่างเช่น Carbon Steel จะถูกกัดกร่อนอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิมากกว่า 510 oC พวก ASH DEPOSIT จากเชื้อเพลิงบางอย่างและ Molten Ash ที่ประกอบด้วย Impurities ที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ของถ่านจะทำให้เกิดอัตราการกัดกร่อนของโลหะท่อที่รวดเร็วขึ้น เป็นต้น
   สภาพอื่น ๆ ทำให้ท่อเกิดความเสียหาย (Failure) ได้แก่
1.   Abnormal Operating Practices: การเดินเครื่องที่ไม่อยู่ในสภาพปกติ เช่น การ Start Up ด้วย Fire Rate สูง, การ Start Up/Shut Down บ่อย ๆ จะมีผลทำให้ท่อ boiler เกิดความเสียหายได้
2.   Poor Water Treatment : ถ้าสภาพน้ำ Demineral Water ไม่ดี จะมีผลทำให้เกิด Corrosion และการอุดตันภายในท่อ Boiler
3.   Fireside Fouling Of Surfaces : ตระกรัน,Slag ที่เกาะบนผิวท่อมีผลทำให้ท่อเกิด Corrosion และทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง






4. การเลือกใช้ท่อไฟสำหรับหม้อไอน้ำอุตสาหกรรม
   โดยทั่วไปหม้อไอน้ำท่อไฟนั้นจะถูกออกแบบให้ใช้งานที่ความดันต่ำไม่เกิน 15 Bar และอุณหภูมิไม่เกิน 200oC (อุณหภูมิไอน้ำ) ซึ่งเหล็กที่ใช้ทำเป็นเหล็กแผ่นทำหม้อไอน้ำ, ภาชนะภายใต้ความดัน, ท่อความดันและท่อไร้ตะเข็บ คุณสมบัติและรายละเอียดวัสดุที่ใช้ควรเป็นดังนี้
4.1 เป็นเหล็กชนิด "เหล็กกล้าทนอุณหภูมิสูง (High Temperature Resisting Steel) ใช้งานในลักษณะภายใต้ภาวะอุณหภูมิสูงระหว่าง 300 – 550 oC
4.2 ท่อเหล็กกล้าคาร์บอนในงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและ Boiler (STB), ท่อเหล็กกล้าโลหะผสมในงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและ Boiler (STBA) JIS G 3462 1978, เป็นท่อไร้ตะเข็บ (seamless) ตามหนังสือตารางท่อ
 4.3 เป็นเหล็กทนแรงอัดของน้ำได้ดี ได้แก่ X20 Cr Mo V 12 1 และ X8 CrNi Mo V Nb 16 13
 (มี Cr 16-18 % มี Ni 10 -13 %)













รูปที่ 6 แสดงโครงสร้างหม้อไอน้ำแบบท่อไฟทั้งภายในและภายนอก

   สรุป
   รายละเอียดต่าง ๆ ตามข้างต้นนั้นเป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้การเลือกใช้วัสดุเป็นได้ด้วยความระมัดระวังโดยแต่ละวัสดุจะมีค่า Specific Pressure and Temperature Limitation ดังนั้นจะต้องเลือกใช้วัสดุให้ทำงานที่มีความดันและอุณหภูมิไม่เกินค่า Limit ที่กำหนด
อ้างอิง
1.   S.C.STULTZ & J.B. KITTO, Steam its Generation and use Edition 40th, Babcock & Wilcox a McDermott Company, USA, 1992.
2.   มานพ ตันตระบัณฑิตย์ , วัสดุวิศวกรรม, สมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี (ไทย – ญี่ปุ่น), กรุงเทพฯ, 2539
3.   ที กรุ๊ฟ,ตารางท่อสำหรับผู้รับเหมาก่อสร้างและวิศวกร,ที กรุ๊ฟ อ๊อฟ เอ็นจิเนียร์,กรุงเทพ
บันทึกการเข้า
หน้า: [1]
  ส่งหัวข้อนี้  |  พิมพ์  
 
กระโดดไป:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.15 | SMF © 2006-2009, Simple Machines | Thai language by ThaiSMF Valid XHTML 1.0! Valid CSS!