IQS

จำหน่ายเครื่องจักร และอะไหล่

MENU

ASME B31.1 vs B31.3 vs B31.4

ASME B31.1 vs B31.3 vs B31.4

cadminArticle, Article Process Equipment

ความแตกต่างที่สำคัญของมาตรฐานการออกแบบระบบท่อ

การเปรียบเทียบ ASME B31.1 vs B31.3 vs B31.4 เมื่อออกแบบ ผลิต หรือตรวจสอบระบบท่อเหล็กกล้าคาร์บอน มาตรฐาน ASME B31 ที่เลือกใช้จะเป็นตัวกำหนด

  • ค่า Allowable Stress
  • การคำนวณความหนาผนังท่อ
  • ข้อกำหนดการทดสอบ
  • เกณฑ์การตรวจสอบ (Inspection Criteria)

มาตรฐาน ASME B31.1 (Power Piping), ASME B31.3 (Process Piping) และ ASME B31.4 (Pipeline Systems for Liquids) เป็นสามมาตรฐานที่ถูกอ้างอิงมากที่สุด การเลือกใช้ผิดอาจทำให้เกิด

  • การผลิตไม่เป็นไปตามมาตรฐาน
  • การตรวจสอบไม่ผ่าน
  • ค่าใช้จ่ายในการแก้ไขงานที่สูงขึ้น

    ไม่ว่าจะเป็นการสร้าง

  • ท่อไอน้ำในโรงไฟฟ้า (ASME B31.1)
  • ท่อกระบวนการในโรงกลั่น (ASME B31.3)
  • ท่อส่งน้ำมันระยะไกล (ASME B31.4)

การเลือกมาตรฐานที่ถูกต้องถือเป็นก้าวแรกที่สำคัญที่สุดของงานออกแบบทางวิศวกรรม เพราะจะเป็นพื้นฐานของการคำนวณ การเลือกวัสดุ การผลิต การตรวจสอบ และการเดินระบบให้เป็นไปตามข้อกำหนดและปลอดภัยตลอดอายุการใช้งาน มาตรฐานการออกแบบระบบท่อ (Piping Design Codes) มีบทบาทสำคัญในการรับรองความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความสมบูรณ์ของระบบท่อในโรงงานอุตสาหกรรมและท่อส่งของเหลว    

ASME B31.3 และ ASME B31.4 เป็นมาตรฐานสำคัญที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ปิโตรเคมี โรงกลั่น และระบบท่อส่ง แม้ว่าทั้งสองมาตรฐานจะมุ่งเน้นด้านความปลอดภัยของระบบท่อเหมือนกัน แต่ขอบเขตการใช้งาน ข้อกำหนดการออกแบบ และการประยุกต์ใช้งานนั้นแตกต่างกันอย่างชัดเจน

1.ขอบเขตและการใช้งาน (Scope and Application)

พารามิเตอร์ (Parameter)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
ชื่อมาตรฐาน (Title)ระบบท่อกำลัง (Power Piping)ระบบท่อในกระบวนการผลิต (Process Piping)ระบบท่อส่งของเหลว (Liquid Pipeline Systems)
การใช้งานทั่วไป (Typical Service)ไอน้ำ น้ำ และน้ำมันในโรงไฟฟ้าสารเคมี ปิโตรเคมี และโรงกลั่นน้ำมันท่อส่งไฮโดรคาร์บอนเหลวและท่อส่ง CO₂
สถานที่ใช้งาน (Location)โรงไฟฟ้าและห้องหม้อไอน้ำโรงกลั่น โรงงานเคมี และสถานีขนถ่ายผลิตภัณฑ์ท่อส่งระยะไกล ท่อส่งนอกชายฝั่ง และระบบท่อรวบรวม
ช่วงความดัน (Pressure Range)สูงถึงความดันวิกฤต (Critical Pressure)สูงถึง 680 bar (Category M)สูงถึง 250 bar (ค่าที่พบได้ทั่วไป)
ช่วงอุณหภูมิ (Temperature Range)−198°C ถึง +650°C−198°C ถึง +815°C−30°C ถึง +120°C (ค่าที่พบได้ทั่วไป)
ประเภทของของไหล (Fluid Category)น้ำ ไอน้ำ อากาศ และก๊าซของไหลทั่วไป, Category M และของไหลความบริสุทธิ์สูง (High Purity)ของไหลไวไฟ ของไหลที่เผาไหม้ได้ และของไหลเสถียร

ขอบเขตการแบ่งระหว่าง ASME B31.3 และ ASME B31.4 โดยทั่วไปพิจารณาจากขอบเขตของโรงงานและระบบท่อ (Facility Fence Line และ Battery Limit) กล่าวคือ ระบบท่อภายในโรงกลั่นหรือสถานีขนถ่ายผลิตภัณฑ์จะอยู่ภายใต้ B31.3 ส่วนท่อส่งระยะไกลหรือท่อส่งนอกชายฝั่งที่อยู่นอกขอบเขตของระบบท่อภายในโรงงานจะอยู่ภายใต้ B31.4 ทั้งนี้ ต้องตรวจสอบขอบเขตการใช้งานตามข้อกำหนดของมาตรฐานที่เกี่ยวข้องด้วย

ASME B31.1 ใช้เฉพาะกับระบบท่อกำลังตามขอบเขตของมาตรฐาน เช่น ระบบท่อในโรงไฟฟ้า และไม่ใช่มาตรฐานหลักสำหรับระบบท่อในโรงงานกระบวนการผลิต

2. ASME B31.3 – Process Piping (ระบบท่อในกระบวนการผลิต)

ASME B31.3 ครอบคลุมระบบท่อที่ใช้งานภายในโรงงานกระบวนการ (Process Plants) เช่น

  • โรงกลั่นน้ำมัน (Refineries)
  • โรงงานเคมี (Chemical Plants)
  • โรงงานปิโตรเคมี (Petrochemical Facilities)
  • โรงแยกก๊าซธรรมชาติ (Gas Processing Plants)

คุณลักษณะสำคัญ

  • ครอบคลุมของไหลในกระบวนการ สารเคมี ไฮโดรคาร์บอน ไอน้ำ และบริการอื่น ๆ ที่อยู่ในขอบเขตของมาตรฐาน
  • กำหนดข้อกำหนดด้าน Design Pressure, Design Temperature, การเลือกวัสดุ และ Corrosion Allowance
  • กำหนดให้วิเคราะห์ความยืดหยุ่นของระบบท่อ (Flexibility Analysis) และการวิเคราะห์ความเค้น (Stress Analysis) สำหรับระบบที่เข้าข่าย
  • พิจารณาแรงจาก
    • Sustained Loads
    • Thermal Expansion
    • Occasional Loads
    • Pressure Stresses
  • กำหนดข้อกำหนดด้านการผลิต การตรวจสอบ การทดสอบ และการควบคุมคุณภาพ

ตัวอย่างการใช้งาน

  • ท่อภายในโรงกลั่น
  • ท่อในหน่วยกระบวนการผลิต
  • ท่อส่งสารเคมี
  • ท่อเชื่อมต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger)
  • ระบบท่อกระบวนการภายในโรงงาน

3. ASME B31.4 – Liquid Transportation Pipelines (ท่อส่งของเหลว)

ASME B31.4 ครอบคลุมระบบท่อสำหรับการขนส่งไฮโดรคาร์บอนเหลวและของเหลวอื่น ๆ ที่อยู่ในขอบเขตของมาตรฐาน รวมถึงระบบท่อทั้งบนบกและนอกชายฝั่งที่เกี่ยวข้อง

คุณลักษณะสำคัญ

  • ครอบคลุมการออกแบบ การก่อสร้าง การตรวจสอบ การทดสอบ และการเดินระบบของท่อส่งของเหลว
  • พิจารณา
    • Design Pressure
    • ตำแหน่งแนวท่อ (Pipeline Location)
    • ความหนาผนังท่อ (Wall Thickness)
    • คุณสมบัติของวัสดุ
  • ครอบคลุมภาระจากความดันและแรงภายนอกที่เกี่ยวข้อง
  • ให้ความสำคัญกับความสมบูรณ์ของท่อ (Pipeline Integrity) และการป้องกันการรั่วไหลหรือความเสียหาย
  • กำหนดข้อกำหนดด้านการติดตั้ง การทดสอบ และการบำรุงรักษา

ตัวอย่างการใช้งาน

  • ท่อส่งน้ำมันดิบ
  • ท่อส่งผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสำเร็จรูป
  • ระบบขนส่งไฮโดรคาร์บอนเหลว
  • เครือข่ายท่อระหว่างคลังน้ำมันและสถานีปลายทาง

4. ความแตกต่างหลักระหว่าง ASME B31.3 และ ASME B31.4

ด้านขอบเขตการใช้งาน

ASME B31.3ASME B31.4
ระบบท่อภายในโรงงานกระบวนการระบบท่อขนส่งของเหลวระยะไกล

แนวคิดในการออกแบบ

B31.3

  • เน้นความยืดหยุ่นของระบบท่อ
  • การขยายตัวจากความร้อน
  • การประเมินความเค้น
  • สภาวะการเดินเครื่องของกระบวนการ

B31.4

  • เน้นการรับแรงดันของท่อ
  • ความหนาผนังท่อ
  • ผลกระทบจากตำแหน่งติดตั้ง
  • ภาระภายนอกที่เกี่ยวข้องกับแนวท่อ

สภาพแวดล้อมการใช้งาน

  • B31.3: ระบบท่อที่เชื่อมต่อกันภายในโรงงาน
  • B31.4: ระบบท่อที่เชื่อมระหว่างแหล่งผลิต คลังน้ำมัน และโรงกลั่น

การวิเคราะห์ความเค้น

  • B31.3 กำหนดให้ประเมินความยืดหยุ่นและความเค้นตามข้อกำหนดของมาตรฐาน
  • B31.4 ใช้ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับระบบท่อส่ง ไม่ควรนำกฎการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นของ B31.3 มาใช้กับ B31.4 โดยอัตโนมัติ

วัสดุและการกัดกร่อน

ทั้งสองมาตรฐานกำหนดให้เลือกวัสดุที่เหมาะสมและพิจารณาการกัดกร่อน แต่รายละเอียดข้อกำหนดจะขึ้นอยู่กับ

  • รุ่นของมาตรฐาน (Code Edition)
  • สภาพการใช้งาน
  • ข้อกำหนดของโครงการ

5. Design Pressure และWall Thickness

ASME B31.3

ความดันออกแบบ (Design Pressure) กำหนดจากพื้นฐานการออกแบบของกระบวนการ โดยพิจารณาสภาวะการเดินเครื่องและข้อกำหนดของมาตรฐาน

การคำนวณความหนาผนังท่อ (Wall Thickness Calculation)

มาตรฐานทั้งสามฉบับใช้หลักการคำนวณความหนาผนังท่อจากสมการที่มีพื้นฐานมาจากสูตร Barlow โดยมีค่าสัมประสิทธิ์และค่า Allowable Stress ที่แตกต่างกัน

สมการทั่วไปคือ

t=PD2(S*E*W+P*Y)

โดยที่

  • t = ความหนาผนังท่อขั้นต่ำ
  • P = ความดันออกแบบภายใน (Internal Design Pressure)
  • D = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ (Outside Diameter)
  • S = ค่าความเค้นที่ยอมให้ตามตารางของมาตรฐาน (Allowable Stress)
  • E = ค่าสัมประสิทธิ์คุณภาพของรอยต่อเชื่อมตามยาว (Quality Factor หรือ Longitudinal Weld Joint Efficiency)
  • W = ตัวคูณลดความแข็งแรงของรอยเชื่อม (Weld Strength Reduction Factor)
  • Y = ค่าสัมประสิทธิ์ตามตารางของมาตรฐาน

    สมการนี้ใช้ได้ภายใต้เงื่อนไขและข้อจำกัดที่ระบุไว้ใน ASME B31.3 เท่านั้น

    ความหนาที่ต้องการยังต้องคำนึงถึง

  • Corrosion Allowance
  • Manufacturing Tolerance
  • ข้อกำหนดการออกแบบอื่น ๆ

ASME B31.4

สำหรับ B31.4 การกำหนด Design Pressure และ Operating Pressure ต้องอ้างอิงสมการและข้อกำหนดเฉพาะของมาตรฐาน ไม่ควรนำสมการของ B31.3 มาใช้แทน

นอกจากนี้ Maximum Operating Pressure และ Design Pressure ไม่ใช่คำที่ใช้แทนกันได้เสมอไป ต้องตรวจสอบนิยามตามมาตรฐานและข้อกำหนดของโครงการก่อนใช้งาน

ตารางเปรียบเทียบปัจจัยในการคำนวณ

ปัจจัย (Factor)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
เกณฑ์การกำหนด Allowable Stressใช้เกณฑ์ความปลอดภัยตามมาตรฐานใช้เกณฑ์ความปลอดภัยที่เข้มงวดขึ้นสำหรับ Category Mใช้เกณฑ์ตามข้อกำหนดของท่อส่ง โดยพิจารณาปัจจัยลดค่าตามอุณหภูมิ
ค่าสัมประสิทธิ์รอยเชื่อม E (ท่อ ERW)0.85 (ท่อเชื่อมด้วยเตาเผา 0.60)0.85 (ท่อไร้ตะเข็บ 1.00)0.85 (ท่อไร้ตะเข็บ 1.00)
ค่าการเผื่อการกัดกร่อน (Corrosion Allowance)ตามที่เจ้าของโครงการกำหนดตามที่เจ้าของโครงการกำหนดตามที่เจ้าของโครงการกำหนด
ค่าสัมประสิทธิ์ Y (เหล็กเฟอร์ริติก ที่อุณหภูมิ ≤ 480°C)0.40.40.4
ค่าความคลาดเคลื่อนจากการผลิตของโรงงาน (Mill Tolerance)ความหนาผนังท่อ −12.5%ความหนาผนังท่อ −12.5%ความหนาผนังท่อ −12.5%

ในทางปฏิบัติ เมื่อใช้ท่อที่มีขนาดเดียวกัน ภายใต้ความดันและอุณหภูมิออกแบบเดียวกัน B31.3 อาจให้ความหนาผนังท่อมากกว่า B31.1 เล็กน้อย เนื่องจากเกณฑ์ Allowable Stress ที่ใช้กับของไหลอันตรายบางประเภทมีความเข้มงวดกว่า

ส่วน B31.4 อาจอนุญาตให้ใช้ผนังท่อที่บางกว่า B31.3 ได้ในบางกรณี เนื่องจากใช้กับระบบท่อส่งของเหลวภายใต้เงื่อนไขการออกแบบเฉพาะของมาตรฐาน

หมายเหตุทางวิศวกรรม: ข้อมูลตัวเลขและข้อความเปรียบเทียบข้างต้นเป็นไปตามต้นฉบับที่ให้มา ไม่ควรนำไปใช้ในการออกแบบจริงโดยไม่ตรวจสอบกับมาตรฐาน ASME ฉบับที่โครงการกำหนด เนื่องจากสมการคำนวณ ความหมายของตัวประกอบ และเกณฑ์การเลือกค่าอาจแตกต่างกันระหว่างมาตรฐาน B31.1, B31.3 และ B31.4 โดยเฉพาะค่า E, W, S และขอบเขตการใช้งานของแต่ละมาตรฐาน

6. การต่อแยกท่อและการเสริมความแข็งแรง(Branch Connection and Reinforcement)

มาตรฐานทั้งสามฉบับกำหนดให้มีการเสริมความแข็งแรงบริเวณจุดต่อแยกท่อ (Branch Connection) ในกรณีที่เข้าเงื่อนไขตามข้อกำหนดของมาตรฐาน เช่น อัตราส่วนระหว่างขนาดท่อแยกกับท่อหลัก (Header) เกินค่าที่กำหนด

วิธีการคำนวณมีหลักการคล้ายคลึงกัน โดยใช้วิธี การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area-Replacement Method) แต่พื้นที่เสริมความแข็งแรงที่ต้องการและรูปแบบการเสริมความแข็งแรงที่ยอมรับได้อาจแตกต่างกัน

ตารางเปรียบเทียบข้อกำหนด

ข้อกำหนด (Requirement)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
วิธีการเสริมความแข็งแรง (Reinforcement Method)การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement)การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement)การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement)
แผ่นเสริมความแข็งแรงหรือแผ่นอาน (Reinforcing Pad / Saddle)อนุญาตให้ใช้อนุญาตให้ใช้อนุญาตให้ใช้ แต่พบได้น้อยกว่า
ข้อต่อแยกท่อแบบเชื่อมติด (Weld-on Branch Fitting / Weld-O-Let)อนุญาตให้ใช้อนุญาตให้ใช้ตาม MSS SP-97อนุญาตให้ใช้
สามทางที่เสริมความแข็งแรงในตัว (Integrally Reinforced Tee)นิยมใช้สำหรับระบบความดันสูงนิยมใช้สำหรับ Category Mเป็นรูปแบบมาตรฐานที่ใช้ในระบบท่อส่ง
ขนาดรอยเชื่อมขั้นต่ำ (Minimum Weld Size)เป็นไปตามรูปที่ 127.4.8 ของมาตรฐานเป็นไปตามตาราง 328.4.2 ของมาตรฐานเป็นไปตาม API 1104 หรือ ASME Section IX

7. ความยืดหยุ่นและการวิเคราะห์ความเค้นของระบบท่อ(Flexibility and Stress Analysis)

การขยายตัวจากความร้อน (Thermal Expansion) การเคลื่อนตัวของฐานรองรับท่อ (Support Movement) และแรงผลักจากความดัน (Pressure Thrust) ทำให้เกิดความเค้นในระบบท่อ ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการประเมินตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

มาตรฐานแต่ละฉบับมีข้อกำหนดแตกต่างกันในด้านเงื่อนไขที่ต้องทำการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นอย่างเป็นทางการ (Formal Flexibility Analysis) และขีดจำกัดความเค้นที่ยอมให้ใช้ในการออกแบบ

ตารางเปรียบเทียบข้อกำหนดด้านความยืดหยุ่น

ข้อกำหนด (Flexibility Requirement)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
จำเป็นต้องวิเคราะห์อย่างเป็นทางการหรือไม่ (Formal Analysis Required?)จำเป็น เว้นแต่เข้าเงื่อนไขยกเว้นจำเป็น เว้นแต่เข้าเงื่อนไขยกเว้นจำเป็นสำหรับช่วงท่อฝังดินและช่วงท่อเหนือดิน ตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง
ช่วงความเค้นจากความร้อนที่ยอมให้ (Allowable Thermal Stress Range)S_a=f(1.25S_c+0.25S_h)S_a=f(1.25S_c+0.25S_h)ใช้วิธีการคำนวณแบบง่ายตามแนวทาง API
การดัดชดเชยล่วงหน้า (Cold Spring)อนุญาตให้ใช้ โดยให้เครดิต 50%อนุญาตให้ใช้ โดยไม่จำเป็นต้องให้เครดิตเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานไม่ค่อยนิยมใช้
ระยะห่างระหว่างจุดรองรับท่อ (Support Spacing)เป็นไปตามภาคผนวกบังคับของมาตรฐานพิจารณาตามดุลยพินิจทางวิศวกรรมและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องเป็นไปตามแนวทางปฏิบัติแนะนำของ API

ความหมายของสัญลักษณ์ในสมการ

S_a = f(1.25S_c+0.25S_h)

  • S_a = ช่วงความเค้นที่ยอมให้ (Allowable Stress Range)
  • f = ตัวคูณลดค่าตามจำนวนรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือเงื่อนไขที่มาตรฐานกำหนด
  • S_c = ค่าความเค้นที่ยอมให้ ณ สภาวะเย็น (Cold Condition)
  • S_h = ค่าความเค้นที่ยอมให้ ณ สภาวะร้อน (Hot Condition)

หมายเหตุทางวิศวกรรม: ตารางนี้แปลตามข้อมูลต้นฉบับ โดยข้อกำหนดจริงเกี่ยวกับการเสริมความแข็งแรงของจุดต่อแยกท่อ การวิเคราะห์ความยืดหยุ่น Cold Spring และระยะห่างระหว่างจุดรองรับ ต้องตรวจสอบจากมาตรฐานฉบับที่โครงการใช้อ้างอิง เนื่องจากอาจแตกต่างกันตามประเภทวัสดุ สภาวะการใช้งาน และเงื่อนไขการออกแบบของระบบท่อแต่ละประเภท

8.ข้อกำหนดการทดสอบความดัน (Pressure Testing Requirements)

พารามิเตอร์การทดสอบ (Test Parameter)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
ความดันในการทดสอบด้วยน้ำ (Hydrostatic Test Pressure)1.5 × Design Pressure1.5 × Design Pressure × Stress Ratio1.25 × MOP (สำหรับท่อบนบก)
ความดันในการทดสอบด้วยลม (Pneumatic Test Pressure)1.2 × Design Pressure1.1 × Design Pressure × Stress Ratio1.25 × MOP
ตัวกลางที่ใช้ทดสอบ (Test Medium)แนะนำให้ใช้น้ำแนะนำให้ใช้น้ำ (บังคับใช้สำหรับ Category M)แนะนำให้ใช้น้ำ แต่อาจใช้ไฮโดรคาร์บอนได้
ระยะเวลาคงความดัน (Hold Time)อย่างน้อย 10 นาทีตามที่เจ้าของโครงการกำหนด โดยทั่วไป 10–30 นาที1–4 ชั่วโมง (สำหรับท่อบนบก)
อุณหภูมิในการทดสอบ (Temperature)≥ 15°C โดยต้องพิจารณา MDMT≥ MDMT + 17°Cสูงกว่า MDMT อย่างน้อย 5°C

คำย่อที่เกี่ยวข้อง

  • MOP (Maximum Operating Pressure) = ความดันใช้งานสูงสุด
  • MDMT (Minimum Design Metal Temperature) = อุณหภูมิต่ำสุดที่ใช้ในการออกแบบโลหะ
  • Stress Ratio = อัตราส่วนความเค้นที่ใช้ในการคำนวณตามข้อกำหนดของมาตรฐาน

9. ข้อกำหนดการตรวจสอบแบบไม่ทำลายและการตรวจสอบงาน(NDE and Inspection Requirements)

NDE (Non-Destructive Examination) หมายถึง การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย ซึ่งเป็นวิธีตรวจสอบคุณภาพของวัสดุและรอยเชื่อมโดยไม่ทำให้ชิ้นงานเสียหาย

ข้อกำหนดการตรวจสอบ (NDE Requirement)ASME B31.1ASME B31.3ASME B31.4
การตรวจ RT/UT สำหรับรอยเชื่อมชน (Butt Welds) ในระบบของไหลทั่วไปอย่างน้อย 5% โดยขึ้นอยู่กับประเภทการใช้งานอย่างน้อย 5% สำหรับ Normal Fluid Service และ 100% สำหรับ Category Mอย่างน้อย 10% สำหรับท่อส่งระยะไกล และ 100% สำหรับรอยเชื่อม Tie-in
การตรวจ MT/PT สำหรับรอยเชื่อมท่อแยก (Branch Welds)ตามข้อกำหนดที่ระบุจำเป็นสำหรับ Category Mเป็นไปตาม API 1104
การทดสอบความแข็งบริเวณเขตกระทบร้อนจากการเชื่อม (Weld HAZ Hardness Test)ไม่ใช่ข้อบังคับทั่วไปจำเป็นสำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน (H₂ Service) และอุณหภูมิสูงตามเงื่อนไขที่กำหนดจำเป็นสำหรับงานที่มีสภาวะ Sour Service ตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง
การตรวจสอบด้วยสายตา (Visual Inspection)100% ของรอยเชื่อม100% ของรอยเชื่อม100% ของรอยเชื่อม
มาตรฐานอ้างอิงสำหรับงานเชื่อม (Reference Welding Standard)ASME Section IXASME Section IXAPI 1104

คำย่อที่เกี่ยวข้อง
• RT (Radiographic Testing) = การตรวจสอบด้วยรังสี
• UT (Ultrasonic Testing) = การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง
• MT (Magnetic Particle Testing) = การตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก
• PT (Liquid Penetrant Testing) = การตรวจสอบด้วยสารแทรกซึม
• HAZ (Heat-Affected Zone) = เขตกระทบร้อนจากการเชื่อม
• PMI (Positive Material Identification) = การตรวจสอบยืนยันวัสดุ

10. ประเด็นสำคัญที่ควรพิจารณาก่อนเลือกมาตรฐาน

    ก่อนเลือกมาตรฐานการออกแบบ วิศวกรควรประเมิน

  • ประเภทของของไหลและลักษณะการใช้งาน
  • ระบบท่อในโรงงานหรือระบบท่อขนส่ง
  • ความดันและอุณหภูมิออกแบบ
  • วัสดุท่อและ Allowable Stress
  • ความเสี่ยงจากการกัดกร่อนและการสึกกร่อน
  • การขยายตัวจากความร้อนและแรงทางกล
  • สภาพพื้นที่ติดตั้งและภาระภายนอก
  • ข้อกำหนดด้านการตรวจสอบ การทดสอบ และความสมบูรณ์ของระบบ
  • รุ่นของมาตรฐาน (Applicable Code Edition) และข้อกำหนดเฉพาะของโครงการ

11. ควรเลือกใช้มาตรฐานใด

    เลือก ASME B31.3 เมื่อ

  • ระบบท่ออยู่ภายในโรงกลั่น
  • โรงงานเคมี
  • โรงงานปิโตรเคมี
  • โรงงานอุตสาหกรรมที่อยู่ในขอบเขตของ Process Piping

    เลือก ASME B31.4 เมื่อ

– ระบบอยู่ในขอบเขตของท่อส่งของเหลวตามมาตรฐาน Pipeline

    ข้อสำคัญ: การเลือกมาตรฐานที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับหน้าที่ของระบบ ขอบเขตทางกายภาพ ลักษณะการใช้งาน และข้อกำหนดของมาตรฐาน ไม่ใช่พิจารณาเพียงว่าของไหลเป็นน้ำมันดิบหรือไม่

    บางระบบอาจอยู่ภายใต้มาตรฐานอื่น เช่น

  • ASME B31.1 (Power Piping)
  • ASME B31.8 (Gas Transmission and Distribution)

    ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของระบบนั้นๆ

12. เอกสารและบันทึกข้อมูล(Documentation and Records)

มาตรฐานทั้งสามฉบับกำหนดให้จัดทำเอกสารที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ (Traceable Documentation) แต่ขอบเขตและรายละเอียดของเอกสารที่ต้องจัดทำแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ

ASME B31.1

เอกสารที่เกี่ยวข้อง ได้แก่

  • รายงานผลการทดสอบวัสดุ (Material Test Reports: MTR)
  • ข้อกำหนดและขั้นตอนการเชื่อม (Welding Procedure Specification: WPS)
  • บันทึกคุณสมบัติและการรับรองช่างเชื่อม (Welder Qualification Records)
  • รายงานการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE Reports)
  • บันทึกการทดสอบแรงดันด้วยน้ำ (Hydrostatic Test Records)

ASME B31.3

นอกจากเอกสารข้างต้นแล้ว ยังรวมถึง

  • รายงานการคำนวณการออกแบบ (Design Calculations)
  • รายงานการวิเคราะห์ความยืดหยุ่นและความเค้นของระบบท่อ (Flexibility Analysis Reports)
  • ข้อกำหนดประเภทและชั้นคุณภาพของระบบท่อ (Pipe Class Specification)
  • การตรวจสอบยืนยันวัสดุ (PMI) สำหรับเหล็กผสมตามข้อกำหนด
  • สำหรับ Category M: แผนการตรวจสอบระหว่างการใช้งานที่จัดทำเป็นเอกสาร (Documented In-service Inspection Plan) ตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

ASME B31.4

เอกสารที่เกี่ยวข้อง ได้แก่

  • รายงานผลการทดสอบวัสดุ (MTR)
  • ข้อกำหนดและขั้นตอนการเชื่อม (WPS)
  • บันทึกคุณสมบัติและการรับรองช่างเชื่อม
  • รายงานการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE Reports)
  • บันทึกการทดสอบแรงดันด้วยน้ำ
  • แผนที่แนวเส้นทางท่อส่ง (Pipeline Route Map)
  • รายงานการสำรวจความลึกของการฝังท่อ (Depth-of-Cover Survey)
  • บันทึกการตรวจรับและเริ่มใช้งานระบบป้องกันการกัดกร่อนด้วยกระแสไฟฟ้า (Cathodic Protection Commissioning Records)

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

1. ท่อน้ำสำหรับระบบสาธารณูปโภคภายในโรงกลั่น ต้องใช้มาตรฐานใด

    โดยทั่วไป ASME B31.3 ใช้กับระบบท่อภายในขอบเขตของโรงกลั่น รวมถึงท่อน้ำสำหรับระบบสาธารณูปโภค (Utility Water) เนื่องจากการเลือกใช้มาตรฐานขึ้นอยู่กับขอบเขตและหน้าที่ของระบบ ไม่ใช่พิจารณาจากชนิดของของไหลเพียงอย่างเดียว

หากท่อน้ำเส้นเดียวกันต่อออกไปนอกขอบเขตของโรงกลั่นเพื่อไปยังสถานีสูบน้ำระยะไกล ส่วนของท่อที่อยู่นอกขอบเขตอาจอยู่ภายใต้มาตรฐานอื่น เช่น B31.1 หากเป็นระบบที่ให้บริการหม้อไอน้ำผลิตกำลัง หรือ B31.4 หากเข้าข่ายระบบท่อส่งของเหลวตามขอบเขตของมาตรฐาน ทั้งนี้ ต้องตรวจสอบเงื่อนไขการใช้งานจริงก่อนเลือกมาตรฐาน

2. สามารถใช้ท่อ ASTM A53 Grade B กับมาตรฐานทั้งสามฉบับได้หรือไม่

    ได้ โดยทั่วไปท่อ ASTM A53 Grade B ทั้งชนิดไร้ตะเข็บ (Seamless) และชนิดเชื่อม ERW อาจเป็นวัสดุที่ยอมรับได้ภายใต้มาตรฐานทั้งสามฉบับ เมื่อเป็นไปตามข้อกำหนดวัสดุและเงื่อนไขการใช้งานที่เกี่ยวข้อง

    อย่างไรก็ตาม ค่า Allowable Stress อาจแตกต่างกัน เนื่องจากแต่ละมาตรฐานมีหลักเกณฑ์การออกแบบและปัจจัยความปลอดภัยของตนเอง วิศวกรจึงต้องตรวจสอบตารางค่าความเค้นที่ยอมให้ตามอุณหภูมิออกแบบและมาตรฐานฉบับที่เลือกใช้

3. Category M แตกต่างจาก Normal Fluid Service ใน ASME B31.3 อย่างไร

    Category M Fluid Service ใช้กับระบบที่ของไหลมีความเป็นพิษสูง โดยการสัมผัสของไหลในปริมาณเพียงเล็กน้อยอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงหรือผลกระทบต่อสุขภาพที่ไม่สามารถแก้ไขกลับคืนได้ เช่น ก๊าซพิษหรือสารเคมีที่มีความเป็นพิษสูง ตามเกณฑ์ของมาตรฐาน

    Category M มีข้อกำหนดเฉพาะที่เข้มงวดกว่าในบางด้าน เช่น

  • การตรวจสอบรอยเชื่อมด้วยรังสี (RT) ตามขอบเขตที่กำหนด
  • ข้อกำหนดเกี่ยวกับการตรวจหารอยรั่ว
  • การควบคุมคุณภาพงานเชื่อมและวัสดุ
  • ข้อกำหนดการออกแบบและการตรวจสอบเพิ่มเติมตามมาตรฐาน

    ส่วน Normal Fluid Service เป็นประเภทการใช้งานทั่วไปที่ไม่เข้าข่ายบริการประเภทพิเศษดังกล่าว โดยข้อกำหนดด้านการตรวจสอบและการออกแบบจะเป็นไปตามเงื่อนไขของมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง