มาตรฐานความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดสำหรับภาชนะรับแรงดันในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซคืออะไร

มาตรฐานความปลอดภัยที่สำคัญที่สุดสำหรับ ภาชนะรับความดัน ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซได้แก่ รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME (BPVC) มาตรา VIII , เอพีไอ 510 (รหัสตรวจสอบภาชนะรับความดัน) และ พีอีดี 2014/68/สหภาพยุโรป (สำหรับการดำเนินงานในยุโรป) หลักปฏิบัติเหล่านี้ควบคุมการออกแบบ การประดิษฐ์ การตรวจสอบ และการจัดการความสมบูรณ์อย่างต่อเนื่อง การไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดไม่ได้เป็นเพียงความเสี่ยงด้านกฎระเบียบเท่านั้น แต่ยังเป็นปูชนียบุคคลโดยตรงที่ทำให้เกิดความล้มเหลวร้ายแรง เหตุระเบิดที่โรงกลั่นน้ำมันเท็กซัสซิตีเมื่อปี 2548 ซึ่งทำให้คนงานเสียชีวิต 15 รายและบาดเจ็บอีก 180 ราย ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการควบคุมดูแลภาชนะรับความดันที่ไม่เพียงพอและข้ามระเบียบปฏิบัติด้านความปลอดภัย

ASME BPVC มาตรา VIII: มาตรฐานพื้นฐานสากล

รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME ซึ่งเผยแพร่ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2457 ยังคงเป็นมาตรฐานพื้นฐานสำหรับการออกแบบและก่อสร้างภาชนะรับความดัน ส่วนที่ VIII แบ่งออกเป็นสามส่วนตามช่วงแรงดันและวิธีการออกแบบ:

ข้อกำหนดสำคัญภายใต้ส่วนที่ 1 เป็นข้อบังคับ การทดสอบอุทกสถิตที่ 1.3 × แรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP) ก่อนที่เรือจะเข้าประจำการ การทดสอบครั้งเดียวนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นหนึ่งในมาตรการป้องกันความล้มเหลวก่อนการบริการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในอุตสาหกรรม

API 510: การตรวจสอบในบริการและความเหมาะสมสำหรับการบริการ

ในขณะที่ ASME ควบคุมการก่อสร้างใหม่ API 510 กล่าวถึงความสมบูรณ์อย่างต่อเนื่องของภาชนะรับความดันที่ใช้งานอยู่แล้ว ซึ่งเป็นช่องว่างที่สำคัญในกรอบการทำงานด้านความปลอดภัย โดยกำหนดช่วงเวลาการตรวจสอบ การคำนวณค่าเผื่อการกัดกร่อน และการประเมินความเหมาะสมต่อการบริการ (FFS) ตามมาตรฐาน API 579-1/ASME FFS-1

ข้อกำหนดคีย์ API 510

• การตรวจสอบภายนอก ทุก ๆ 5 ปีหรือเมื่อมีการปิดระบบแต่ละครั้ง
• การตรวจสอบภายใน เป็นระยะเวลาไม่เกินครึ่งหนึ่งของอายุการกัดกร่อนที่เหลืออยู่ หรือ 10 ปี แล้วแต่จำนวนใดจะน้อยกว่า
• การคำนวณภาคบังคับของ อัตราการกัดกร่อน และมีอายุการใช้งานที่ปลอดภัย
• การทดสอบและเอกสารประกอบอุปกรณ์ลดแรงกดทับ
• ผ่านการรับรอง ผู้ตรวจสอบภาชนะรับความดันที่ได้รับอนุญาต (ผ่านการรับรอง API 510) จะต้องดูแลการประเมินทั้งหมด

ในทางปฏิบัติ การกัดกร่อนเป็นสาเหตุหลักของการเสื่อมสภาพของภาชนะรับแรงดันในสภาพแวดล้อมน้ำมันและก๊าซ การศึกษาโดยสมาคมวิศวกรการกัดกร่อนแห่งชาติ (NACE) ประมาณการว่า การกัดกร่อนทำให้อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซเสียหายประมาณ 1.372 พันล้านดอลลาร์ต่อปี ในสหรัฐอเมริกาเพียงแห่งเดียว โดยมีการเสื่อมสภาพของภาชนะรับความดันซึ่งมีส่วนแบ่งที่สำคัญ

ข้อมูลจำเพาะของวัสดุ: การหลีกเลี่ยงความล้มเหลวก่อนที่จะเริ่มต้น

การเลือกใช้วัสดุถือเป็นการตัดสินใจด้านความปลอดภัยที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดประการหนึ่งในวิศวกรรมภาชนะรับความดัน ตัวอย่างเช่น วัสดุที่ไม่ถูกต้องในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซเปรี้ยว (มี H₂S อุดมด้วย) อาจส่งผลให้เกิดการแตกร้าวจากความเครียดด้วยซัลไฟด์ (SSC) ซึ่งเป็นรูปแบบของการเปราะของไฮโดรเจนที่ทำให้เกิดการแตกหักอย่างกะทันหันโดยไม่มีคำเตือนที่มองเห็นได้

มาตรฐานการควบคุมบริการเปรี้ยวคือ NACE MR0175 / ISO 15156 ซึ่งระบุ:

• ขีดจำกัดความแข็งสูงสุด (เช่น ≤22 HRC สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ )
• ส่วนประกอบโลหะผสมที่ได้รับการรับรองสำหรับแรงดันบางส่วนของ H₂S ที่สูงกว่า 0.0003 MPa (0.05 psia)
• ข้อกำหนดในการอบชุบด้วยความร้อน (โดยปกติแล้วจะต้องอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม)

วัสดุทั่วไปที่ได้รับการรับรองจาก ASME ได้แก่ SA-516 เกรด 70 (เหล็กกล้าคาร์บอนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการบริการที่อุณหภูมิปานกลาง) และ SA-240 ประเภท 316L (สเตนเลสออสเทนนิติกสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน) แต่ละวัสดุจะต้องมาพร้อมกับ รายงานการทดสอบโรงงาน (MTR) รับรององค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกล

อุปกรณ์ระบายแรงดัน: แนวป้องกันสุดท้าย

ภาชนะรับความดันทุกใบในการให้บริการน้ำมันและก๊าซจะต้องได้รับการปกป้องโดยอุปกรณ์ระบายแรงดัน (PRD) อย่างน้อยหนึ่งเครื่อง ตามข้อกำหนด ASME BPVC มาตรา VIII, UG-125 ถึง UG-137 และ เอพีไอ 520/521 . อุปกรณ์เหล่านี้ป้องกันสถานการณ์แรงดันเกิน ซึ่งเป็นหนึ่งในสามสาเหตุหลักของความล้มเหลวของภาชนะที่เป็นภัยพิบัติ

ประเภทของอุปกรณ์ลดแรงกดทับและการใช้งาน

• วาล์วระบายความปลอดภัยแบบสปริงโหลด (SRV): พบมากที่สุด; ปิดสนิทหลังจากความดันกลับสู่ปกติ จำเป็นต้องเปิดที่ไม่เกิน 110% ของ MAWP
• แผ่นดิสก์แตกร้าว: อุปกรณ์ใช้งานครั้งเดียวที่ระเบิดด้วยแรงดันที่กำหนดไว้ ใช้เพียงอย่างเดียวหรือใช้ร่วมกับ SRV สำหรับบริการที่เป็นพิษหรือมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
• วาล์วระบายที่ควบคุมโดยนักบิน (PORV): เหมาะสำหรับระบบที่มีแรงดันสูงหรือไวต่อแรงดันต้าน ให้การควบคุมแรงดันที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

API 521 กำหนดให้ระบบบรรเทาทุกข์ต้องมีขนาดสำหรับ สถานการณ์แรงดันเกินที่น่าเชื่อถือที่สุด ซึ่งในการตั้งค่าโรงกลั่นมักรวมถึงกรณีการสัมผัสเพลิงไหม้ (ไฟไหม้ในสระน้ำหรือเพลิงไหม้จากเครื่องบินเจ็ท) ทางออกที่ถูกปิดกั้น และท่อแลกเปลี่ยนความร้อนขัดข้อง

การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE): การมองเห็นสิ่งที่มองไม่เห็น

ข้อบกพร่องในการผลิตและความเสียหายในการให้บริการซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าจะถูกตรวจพบโดยใช้เทคนิคการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDE) มาตรฐาน ASME และ API กำหนดวิธีการ NDE เฉพาะตามประเภทภาชนะ วัสดุ และประเภทรอยเชื่อม

สำหรับเรือประเภทที่ 1 การตรวจด้วยภาพรังสีเต็มรูปแบบของรอยเชื่อมชนทั้งหมดทำให้ประสิทธิภาพข้อต่ออยู่ที่ 1.0 ช่วยให้การออกแบบผนังบางลงและประหยัดยิ่งขึ้น หากไม่มี RT เต็ม ประสิทธิภาพข้อต่อจะลดลงเหลือ 0.85 หรือ 0.70 โดยต้องใช้ผนังที่หนาขึ้นเป็นเกณฑ์ด้านความปลอดภัย

การจัดการความปลอดภัยของกระบวนการ (PSM): เครือข่ายความปลอดภัยด้านกฎระเบียบ

ในสหรัฐอเมริกา สิ่งอำนวยความสะดวกที่ต้องจัดการสารเคมีอันตรายสูงที่เกินปริมาณที่กำหนด ซึ่งรวมถึงระบบภาชนะรับแรงดันน้ำมันและก๊าซส่วนใหญ่ จะต้องปฏิบัติตาม OSHA 29 CFR 1910.119 (มาตรฐาน PSM) และ EPA 40 CFR ตอนที่ 68 (โปรแกรมบริหารความเสี่ยง) . กฎระเบียบเหล่านี้ไม่ได้ควบคุมการออกแบบเรือโดยตรง แต่ควบคุมระบบการจัดการที่รับรองว่าปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยอย่างแท้จริง

องค์ประกอบ PSM เกี่ยวข้องโดยตรงกับภาชนะรับแรงดันมากที่สุด

• ความสมบูรณ์ทางกล (MI): ต้องมีโปรแกรมการตรวจสอบที่จัดทำเป็นเอกสาร การติดตามข้อบกพร่อง และการประกันคุณภาพสำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดันทั้งหมด
• การจัดการการเปลี่ยนแปลง (MOC): การเปลี่ยนแปลงใดๆ ต่อสภาพการทำงานของภาชนะรับความดัน (อุณหภูมิ ความดัน บริการของไหล) จะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างเป็นทางการก่อนนำไปใช้งาน
• การวิเคราะห์อันตรายจากกระบวนการ (PHA): การศึกษาอันตรายที่มีโครงสร้าง (HAZOP, What-If) จะต้องประเมินสถานการณ์แรงดันเกินและผลที่ตามมาของความล้มเหลวของภาชนะอย่างน้อยทุกๆ 5 ปี
• การตรวจสอบความปลอดภัยก่อนการเริ่มต้นระบบ (PSSR): เรือใหม่หรือเรือดัดแปลงจะต้องผ่านการตรวจสอบความปลอดภัยอย่างเป็นทางการก่อนที่จะเข้าประจำการ

โครงการเน้นแห่งชาติ PSM (NEP) ของ OSHA ได้ระบุอย่างสม่ำเสมอ ข้อบกพร่องด้านความสมบูรณ์ทางกลเป็นหนึ่งในการละเมิด PSM ที่มีการอ้างถึงมากที่สุดสามอันดับแรก ซึ่งตอกย้ำช่องว่างระหว่างข้อกำหนดของโค้ดและการใช้งานจริง

ผลที่ตามมาของการไม่ปฏิบัติตาม: กรณีจริง ต้นทุนจริง

ผลที่ตามมาของการไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยของภาชนะรับความดันมีมากกว่าค่าปรับตามกฎระเบียบ เหตุการณ์สามเหตุการณ์ที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีแสดงให้เห็นถึงความเสี่ยงด้านมนุษย์และการเงิน:

• บันซ์ฟิลด์ สหราชอาณาจักร (2548): เหตุการณ์การเติมล้นเกินรวมกับการจัดการแรงดันที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการระเบิดของไอระเหย เกินความเสียหายทั้งหมด 1 พันล้านปอนด์ โดยที่สถานที่ถูกทำลายไปมาก
• Deepwater Horizon, อ่าวเม็กซิโก (2010): แม้ว่าเหตุการณ์หลักจะมีการควบคุมอย่างดี แต่ความล้มเหลวในภาชนะรับความดันและความสมบูรณ์ของตัวยกมีส่วนทำให้เกิดการระเบิดที่ทำให้เสียชีวิตได้ คนงาน 11 คน และ caused an estimated 65 พันล้านดอลลาร์ ในต้นทุนรวมของ BP
• โรงกลั่นน้ำมัน Husky Energy Superior, วิสคอนซิน (2018): ถังแรงดันของหน่วยประมวลผลแอสฟัลต์แตก ทำให้เกิดการระเบิดที่ได้รับบาดเจ็บ 36 คน . การวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริงอ้างถึงการตรวจสอบการกัดกร่อนภายใต้ฉนวน (CUI) ที่ไม่เพียงพอ

เหตุการณ์เหล่านี้ตอกย้ำว่าการปฏิบัติตามมาตรฐาน ASME, API และ OSHA ไม่ใช่ค่าใช้จ่ายของระบบราชการ แต่เป็นรากฐานการปฏิบัติงานที่แยกสิ่งอำนวยความสะดวกที่ปลอดภัยออกจากสถานที่เสี่ยงต่อภัยพิบัติ