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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| ชื่อมาตรฐาน (Title) | ระบบท่อกำลัง (Power Piping) | ระบบท่อในกระบวนการผลิต (Process Piping) | ระบบท่อส่งของเหลว (Liquid Pipeline Systems) |
| การใช้งานทั่วไป (Typical Service) | ไอน้ำ น้ำ และน้ำมันในโรงไฟฟ้า | สารเคมี ปิโตรเคมี และโรงกลั่นน้ำมัน | ท่อส่งไฮโดรคาร์บอนเหลวและท่อส่ง CO₂ |
| สถานที่ใช้งาน (Location) | โรงไฟฟ้าและห้องหม้อไอน้ำ | โรงกลั่น โรงงานเคมี และสถานีขนถ่ายผลิตภัณฑ์ | ท่อส่งระยะไกล 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 และก๊าซ | ของไหลทั่วไป, 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 B31.3 | ASME B31.4 |
| ระบบท่อภายในโรงงานกระบวนการ | ระบบท่อขนส่งของเหลวระยะไกล |
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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| เกณฑ์การกำหนด Allowable Stress | ใช้เกณฑ์ความปลอดภัยตามมาตรฐาน | ใช้เกณฑ์ความปลอดภัยที่เข้มงวดขึ้นสำหรับ Category M | ใช้เกณฑ์ตามข้อกำหนดของท่อส่ง โดยพิจารณาปัจจัยลดค่าตามอุณหภูมิ |
| ค่าสัมประสิทธิ์รอยเชื่อม E (ท่อ ERW) | 0.85 (ท่อเชื่อมด้วยเตาเผา 0.60) | 0.85 (ท่อไร้ตะเข็บ 1.00) | 0.85 (ท่อไร้ตะเข็บ 1.00) |
| ค่าการเผื่อการกัดกร่อน (Corrosion Allowance) | ตามที่เจ้าของโครงการกำหนด | ตามที่เจ้าของโครงการกำหนด | ตามที่เจ้าของโครงการกำหนด |
| ค่าสัมประสิทธิ์ Y (เหล็กเฟอร์ริติก ที่อุณหภูมิ ≤ 480°C) | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| วิธีการเสริมความแข็งแรง (Reinforcement Method) | การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement) | การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement) | การชดเชยพื้นที่หน้าตัด (Area Replacement) |
| แผ่นเสริมความแข็งแรงหรือแผ่นอาน (Reinforcing Pad / Saddle) | อนุญาตให้ใช้ | อนุญาตให้ใช้ | อนุญาตให้ใช้ แต่พบได้น้อยกว่า |
| ข้อต่อแยกท่อแบบเชื่อมติด (Weld-on Branch Fitting / Weld-O-Let) | อนุญาตให้ใช้ | อนุญาตให้ใช้ตาม MSS SP-97 | อนุญาตให้ใช้ |
| สามทางที่เสริมความแข็งแรงในตัว (Integrally Reinforced Tee) | นิยมใช้สำหรับระบบความดันสูง | นิยมใช้สำหรับ Category M | เป็นรูปแบบมาตรฐานที่ใช้ในระบบท่อส่ง |
| ขนาดรอยเชื่อมขั้นต่ำ (Minimum Weld Size) | เป็นไปตามรูปที่ 127.4.8 ของมาตรฐาน | เป็นไปตามตาราง 328.4.2 ของมาตรฐาน | เป็นไปตาม 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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| จำเป็นต้องวิเคราะห์อย่างเป็นทางการหรือไม่ (Formal Analysis Required?) | จำเป็น เว้นแต่เข้าเงื่อนไขยกเว้น | จำเป็น เว้นแต่เข้าเงื่อนไขยกเว้น | จำเป็นสำหรับช่วงท่อฝังดินและช่วงท่อเหนือดิน 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 โดยไม่จำเป็นต้องให้เครดิตเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน | ไม่ค่อยนิยมใช้ |
| ระยะห่างระหว่างจุดรองรับท่อ (Support Spacing) | เป็นไปตามภาคผนวกบังคับของมาตรฐาน | พิจารณาตามดุลยพินิจทางวิศวกรรมและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง | เป็นไปตามแนวทางปฏิบัติแนะนำของ 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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| ความดันในการทดสอบด้วยน้ำ (Hydrostatic Test Pressure) | 1.5 × Design Pressure | 1.5 × Design Pressure × Stress Ratio | 1.25 × MOP (สำหรับท่อบนบก) |
| ความดันในการทดสอบด้วยลม (Pneumatic Test Pressure) | 1.2 × Design Pressure | 1.1 × Design Pressure × Stress Ratio | 1.25 × MOP |
| ตัวกลางที่ใช้ทดสอบ (Test Medium) | แนะนำให้ใช้น้ำ | แนะนำให้ใช้น้ำ (บังคับใช้สำหรับ Category M) | แนะนำให้ใช้น้ำ แต่อาจใช้ไฮโดรคาร์บอนได้ |
| ระยะเวลาคงความดัน (Hold Time) | อย่างน้อย 10 นาที | ตามที่เจ้าของโครงการกำหนด โดยทั่วไป 10–30 นาที | 1–4 ชั่วโมง (สำหรับท่อบนบก) |
| อุณหภูมิในการทดสอบ (Temperature) | ≥ 15°C โดยต้องพิจารณา MDMT | ≥ MDMT + 17°C | สูงกว่า 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 B31.1 | ASME B31.3 | ASME B31.4 |
| การตรวจ RT/UT สำหรับรอยเชื่อมชน (Butt Welds) ในระบบของไหลทั่วไป | อย่างน้อย 5% โดยขึ้นอยู่กับประเภทการใช้งาน | อย่างน้อย 5% สำหรับ Normal Fluid Service และ 100% สำหรับ Category M | อย่างน้อย 10% สำหรับท่อส่งระยะไกล และ 100% สำหรับรอยเชื่อม Tie-in |
| การตรวจ MT/PT สำหรับรอยเชื่อมท่อแยก (Branch Welds) | ตามข้อกำหนดที่ระบุ | จำเป็นสำหรับ Category M | เป็นไปตาม API 1104 |
| การทดสอบความแข็งบริเวณเขตกระทบร้อนจากการเชื่อม (Weld HAZ Hardness Test) | ไม่ใช่ข้อบังคับทั่วไป | จำเป็นสำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน (H₂ Service) และอุณหภูมิสูงตามเงื่อนไขที่กำหนด | จำเป็นสำหรับงานที่มีสภาวะ Sour Service ตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง |
| การตรวจสอบด้วยสายตา (Visual Inspection) | 100% ของรอยเชื่อม | 100% ของรอยเชื่อม | 100% ของรอยเชื่อม |
| มาตรฐานอ้างอิงสำหรับงานเชื่อม (Reference Welding Standard) | ASME Section IX | ASME Section IX | API 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
