Rupture Disc กับ Safety Valve ต่างกันอย่างไร และใช้ร่วมกันอย่างไร

สมมติว่าโรงงานได้รับชุดเครื่องปฏิกรณ์จากซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น ใน P&ID มีเส้นระบายความดันออกจากถัง ผ่านอุปกรณ์ที่เขียนว่า 破裂板 (haretsuban, Rupture Disc) แล้วต่อด้วย 安全弁 (anzen-ben, Safety Valve) ส่วนใน Datasheet ระบุ 破裂圧力 (haretsu atsuryoku, ความดันแตก) ไว้ที่ 0.50 MPa

ก่อนอนุมัติแบบ ควรได้คำตอบ 3 ข้อนี้ ข้อแรก 0.50 MPa เป็นความดันเกจหรือความดันต่าง ข้อสอง ถ้าท่อด้านปลายทางยังมีความดันค้างอยู่ จะเกิดอะไรขึ้น ข้อสาม ทำไมต้องมี Rupture Disc อยู่หน้า Safety Valve

คำตอบสั้น ๆ คือ Rupture Disc เป็นแผ่นบางที่แตกเมื่อถึงความดันต่างและอุณหภูมิที่กำหนด เมื่อแตกแล้วจะเปิดค้างจนกว่าจะเปลี่ยนแผ่นใหม่ ส่วน Safety Valve เปิดเมื่อความดันเกิน แล้วปิดกลับเมื่อความดันลดลง อุปกรณ์ทั้งสองใช้ป้องกันความดันเกิน ไม่ได้ใช้ควบคุมความดันใช้งานปกติ (บทความนี้ใช้คำว่า Safety Valve และ Relief Valve หมายถึงวาล์วแบบสปริงที่เอกสารญี่ปุ่นเรียกว่า 安全弁)

บทความนี้อธิบายหลักการทำงานของ Rupture Disc, เหตุผลที่ Back pressure ทำให้จุดแตกเปลี่ยนไป, การเปรียบเทียบกับ Safety Valve และสิ่งที่ต้องตรวจเมื่อติดตั้งทั้งสองแบบอนุกรมหรือขนานกัน ท้ายบทความมีเช็กลิสต์และตัวอย่างคำถามที่ส่งถึงซัพพลายเออร์ญี่ปุ่นได้ทันที

สารบัญ

1. Rupture Disc คืออะไร
2. ความดันต่างกับ Back pressure: อ่านค่าความดันแตกอย่างไร
3. Rupture Disc กับ Safety Valve: ความต่างที่สำคัญ
4. ใช้ Rupture Disc ร่วมกับ Safety Valve: อนุกรมหรือขนาน
5. การบำรุงรักษาและค่าใช้จ่าย
6. สถานที่ติดตั้งและสภาพแวดล้อม
7. นำไปใช้ได้ทันที
8. ข้อจำกัดของบทความนี้
9. FAQ
10. แหล่งอ้างอิง

Rupture Disc คืออะไร

Rupture Disc (บางที่สะกด rupture disk, ในยุโรปเรียก bursting disc, ในไทยบางแห่งเรียกว่าแผ่นเบิร์สท์) คือจุดอ่อนที่ตั้งใจสร้างไว้บนถัง ภาชนะรับความดัน หรือท่อ เมื่อความดันผิดปกติ แผ่นจะแตกและปล่อยของไหลออก ก่อนที่ตัวอุปกรณ์จะเสียหาย เอกสารญี่ปุ่นเรียกอุปกรณ์นี้ว่า 破裂板 หรือเรียกทับศัพท์ว่า rapucha disuku

ตัวแผ่นทำจากโลหะบางหรือวัสดุคอมโพสิต รูปทรงและวัสดุเป็นตัวกำหนดเงื่อนไขที่แผ่นจะแตก โดยทั่วไปจะมีโฮลเดอร์เฉพาะจับขอบแผ่น แล้วนำโฮลเดอร์ไปประกบระหว่างหน้าแปลนท่อสองฝั่ง

รูปร่างของโฮลเดอร์และแรงที่ขันยึดก็มีผลต่อความดันแตกด้วย ดังนั้นจะเลือกอะไหล่ทดแทนโดยดูแค่ความหนาแผ่นไม่ได้ ให้ถือว่าแผ่นกับโฮลเดอร์ที่ผู้ผลิตกำหนดเป็นอุปกรณ์ชุดเดียวกัน

ภาพขยายแสดงโฮลเดอร์และแผ่นบาง ลูกศรสีน้ำเงินคือทิศทางการไหลหลังแผ่นแตก ระหว่างใช้งานปกติ แผ่นกั้นของไหลไว้

บางรุ่นไม่มีโฮลเดอร์แยก รูปนี้แสดงแบบที่ใช้โฮลเดอร์ซึ่งพบได้บ่อย

ความดันต่างกับ Back pressure: อ่านค่าความดันแตกอย่างไร

สิ่งที่กระทำต่อแผ่นคือผลต่างระหว่างความดันด้าน Upstream (一次側, ichiji-gawa) กับด้าน Downstream (二次側, niji-gawa) แผ่นอาจถูกกำหนดให้ใช้แบบระบายออกสู่บรรยากาศ แต่ถ้าท่อขาออกมีความดันค้าง จะดูแค่ความดัน Upstream แล้วบอกว่าแผ่นจะแตกเมื่อไรไม่ได้

ตัวอย่างสมมติ ให้ความดันต่างที่แผ่นแตกเป็น 0.50 MPa (ประมาณ 5 bar) ถ้า Upstream เป็น 0.50 MPaG และ Downstream เป็นบรรยากาศ แผ่นจะรับความดันต่าง 0.50 MPa ให้ใช้ความดันเกจทั้งสองฝั่ง ดังนั้นฝั่ง Downstream คือ 0 MPaG

ทีนี้สมมติว่าด้านปลายทางมี Back pressure (背圧, haiatsu) 0.10 MPa (ประมาณ 1 bar) ถ้า Upstream ยังเป็น 0.50 MPaG ความดันต่างจะเหลือ 0.40 MPa ในแบบจำลองง่าย ๆ นี้ Upstream ต้องขึ้นไปถึง 0.60 MPaG (ประมาณ 6 bar) แผ่นจึงจะถึงความดันต่างที่แตก 0.50 MPa

สมมติว่าความดันต่างที่แตกคือ 0.50 MPa ความดันทั้งสองฝั่งเป็นความดันเกจ

ให้ตรวจความดันทั้งสองฝั่งพร้อมกัน การทนต่อ Back pressure ได้กับการที่ Back pressure เลื่อนจุดแตก เป็นคนละเรื่องกัน

ตอนสั่งซื้อ ให้ยืนยันว่า "ความดันแตก" ใน Datasheet หมายถึงความดัน Upstream หรือความดันต่าง และแจ้งเงื่อนไข Back pressure พร้อมกันด้วย ถ้าไม่ได้บอกผู้ผลิตว่ามี Back pressure หรือไม่ และแปรผันแค่ไหน หน้างานก็ไม่ควรแก้โดยเอา Back pressure ไปบวกกับค่าที่กำหนดเอง

หน่วยความดันเป็นกับดักที่พบบ่อย ในโรงงานไทยมีทั้ง MPa, bar, kg/cm² และ psi ปะปนกัน (1 MPa = 10 bar และ 1 kg/cm² ประมาณ 0.098 MPa) ถ้าสับสนระหว่างความดันสัมบูรณ์กับความดันเกจ หรือระหว่าง MPa กับ kPa ค่าที่ใส่ในการคำนวณก็ผิดตั้งแต่ต้น

อุณหภูมิที่แตก ค่าความคลาดเคลื่อน และ Operating Ratio

ความดันแตกมักมาพร้อมกับ 指定温度 (shitei ondo, อุณหภูมิที่กำหนด) และ 許容差 (kyoyosa, ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับ หรือ tolerance) ตัวเลขตัวเดียวจึงบอกสมรรถนะของแผ่นไม่ครบ ความแข็งแรงของโลหะเปลี่ยนตามอุณหภูมิ จึงต้องถามผู้ผลิตว่าแผ่นจะร้อนกี่องศาเมื่อความดันสูงผิดปกติ ไม่ใช่ดูแค่อุณหภูมิของไหลปกติ

ความดันใช้งานปกติต้องอยู่ห่างจากความดันแตกพอสมควร ภายใน 運転圧力比 (unten atsuryoku-hi, Operating Ratio) ที่รุ่นนั้นอนุญาต แต่เอกสารแต่ละผู้ผลิตกำหนดฐานของอัตราส่วนไม่เหมือนกัน เช่น ค่าที่ระบุ ขีดล่างของช่วงการผลิต หรือขีดล่างของ tolerance จึงใช้กฎตายตัวอย่าง "90% ของความดันแตก" ไม่ได้

ตัวอย่างจริง: Fike Japan ระบุว่ารุ่น SRX ซึ่งเป็นแบบ Reverse-acting สำหรับก๊าซและไอ ใช้งานได้ถึง 90% ของขีดล่างของช่วงการผลิตหรือ tolerance รุ่นนี้ใช้ในจุดที่ของเหลวสัมผัสแผ่นโดยตรงไม่ได้ และจะเอาตัวเลขนี้ไปใช้กับ Reverse-acting รุ่นอื่นไม่ได้

คู่มือผลิตภัณฑ์ของ V-TEX ผู้ผลิต Rupture Disc ญี่ปุ่นอีกราย ก็ใช้ขีดล่างของ tolerance ความดันแตกเป็นฐานของ Operating Ratio เช่นกัน ก่อนเอาความดันบนเนมเพลทไปคูณอัตราส่วน ให้ตรวจก่อนว่า tolerance และอัตราส่วนนิยามอย่างไร แล้วเทียบขีดบนที่ได้กับความดันใช้งานปกติสูงสุด

ในสเปก ควรแยกช่องความดันใช้งานปกติกับความดันแตกออกจากกัน และระบุช่วงของอุณหภูมิ Back pressure และการสั่น (pulsation) พร้อมความถี่ อย่าเดาค่าที่ยังไม่รู้ ให้เก็บข้อมูลช่วง Start-up และช่วงล้างระบบ แล้วนำไปตกลงเงื่อนไขที่ใช้ได้จริงกับผู้ผลิต

Rupture Disc กับ Safety Valve: ความต่างที่สำคัญ

ทั้งสองอย่างระบายความดันเกินผิดปกติได้ แต่ชิ้นส่วนที่เปิดและสภาพหลังระบายต่างกัน ขนาดต่อและความดันตั้ง (Set Pressure) เท่ากัน ก็ไม่ได้รับประกันว่าความสามารถระบายและวิธีคืนสภาพจะเหมือนกัน

หลักการเปิด

Rupture Disc เปิดทางไหลด้วยการฉีกขาดหรือพลิกกลับ ส่วนที่แตกแล้วไม่กลับรูปเดิม แบบ Forward-acting (引張型, hippari-gata หรือแบบรับแรงดึง) ความดันดึงแผ่นให้ยืด แบบ Reverse-acting (反転型, hanten-gata) ความดันดันด้านนูนของโดมจนยุบ จากนั้นแต่ละรุ่นเปิดตามกลไกของตัวเอง

Safety Valve แบบสปริงทั่วไปเปิดเมื่อแรงจากของไหลที่ดันจานวาล์วชนะแรงสปริง เมื่อระบายแล้วความดันลด สปริงจะดันจานวาล์วกลับ และวาล์วปิดที่ความดัน Reseat (吹止り圧力, fukidomari atsuryoku) ที่กำหนด

ซ้าย: ตัวอย่างแผ่นที่เปิดตามรอยสกอร์ ขวา: ภาพตัดเชิงแนวคิดของ Safety Valve แบบสปริง

รูปทรงช่องเปิดจริง การกระเด็นของเศษ ระยะยก และการ Reseat ให้เป็นไปตามสเปกของแต่ละรุ่น

Rupture Disc เปิดเป็นช่องใหญ่ได้เร็วตั้งแต่เริ่มเปิด และความเร็วนี้เป็นเหตุผลหนึ่งที่เลือกใช้ แต่ความเร็วอย่างเดียวไม่ได้รองรับความดันที่พุ่งขึ้นทุกกรณี ถ้าช่องทางไหลเล็กเกินไปเมื่อเทียบกับปริมาณที่ต้องระบาย ความดันในถังก็ยังขึ้นต่อแม้แผ่นจะเปิดแล้ว

Safety Valve บางแบบก็เปิดเต็มทีเดียวเช่นกัน จึงไม่ใช่ว่าวาล์วใช้ได้เฉพาะความดันที่ค่อย ๆ ขึ้น พื้นที่การไหลขึ้นกับแบบของวาล์ว เช่น แบบ Lift-type กับแบบ Full-bore (揚程式 / 全量式)

Rupture Disc เทียบกับ Safety Valve แบบสปริงทั่วไป

หัวข้อ	Rupture Disc	Safety Valve
ส่วนที่เปิด	แผ่นบางแตกหรือพลิกกลับ	จานวาล์วเคลื่อนที่เพื่อเปิดทางไหล
หลังระบาย	ไม่ปิดกลับ ต้องเปลี่ยนแผ่น	ออกแบบให้ปิดกลับเมื่อความดันลด
การกั้นของไหลระหว่างใช้งาน	แผ่นกั้นของไหลในกระบวนการออกจากทางออก	จานวาล์วกับที่นั่งทำหน้าที่ซีล
จุดที่ต้องดูแล	การกัดกร่อน ความเสียหาย ประวัติความดัน รอบการเปลี่ยน	การทำงาน ความแน่นของซีล สปริง สภาพที่นั่งวาล์ว
สิ่งที่ต้องตรวจเหมือนกัน	ของไหล อุณหภูมิ ความดัน Back pressure ปริมาณระบายที่ต้องการ และมาตรฐานที่ใช้

เมื่อแผ่นแตกแล้ว ช่องที่เปิดจะหยุดการไหลไม่ได้ แม้ความดันจะลดลง ถ้าด้านต้นทางยังป้อนของไหลเข้ามาต่อเนื่อง การออกแบบต้องรวมการหยุดป้อนและการรวบรวมของไหลที่ระบายออกอย่างปลอดภัยด้วย และต้องคิดว่าหลังแผ่นเปิด การป้อนและการระบายจะยังดำเนินต่อไปนานเท่าไร

เลือกใช้อย่างไร

วิศวกรเลือก Rupture Disc เพราะเปิดเร็ว และเพราะแผ่นกั้นของไหลในกระบวนการไว้ตลอดช่วงใช้งาน กรณีทั่วไปคือกั้น Safety Valve ออกจากของไหลที่กัดกร่อนหรือจับตัวเหนียว และระบายความดันเกินในจุดที่วาล์วกลไกใช้ยาก

Safety Valve ก็เป็นอุปกรณ์ป้องกันเมื่อผิดปกติ ไม่ใช่วาล์วสำหรับปรับความดันในแต่ละวัน ถ้าวาล์วเปิดทุกครั้งที่ความต้องการเปลี่ยน ให้ทบทวนวงจรควบคุมความดัน ทั้งตำแหน่งที่วัดและสิ่งที่ตัวควบคุมปรับ ไม่ใช่แค่ Set Pressure

ในระบบไอน้ำ บางที่ใช้วาล์วควบคุมที่เรียกว่า 放蒸弁 (hojoben, วาล์วระบายไอส่วนเกิน) เพื่อรับความผันผวนปกติด้วยการปล่อยไอน้ำส่วนเกิน ให้แยกบทบาทนี้ออกจากแผนที่จะให้ Safety Valve หรือ Rupture Disc ทำงานบ่อย ๆ

ใช้ Rupture Disc ร่วมกับ Safety Valve: อนุกรมหรือขนาน

เมื่อจะใช้ทั้งสองอย่าง ให้ตัดสินก่อนว่าจะต่อแบบอนุกรม (Series) หรือแบบขนาน (Parallel) และการต่อแบบนั้นเพื่อแก้ปัญหาอะไร คำว่า "ปกติใช้วาล์ว ฉุกเฉินใช้แผ่น" ไม่ใช่รูปแบบเดียว ถ้าต่ออนุกรม ทั้งสองอุปกรณ์อยู่ในเส้นทางระบายเดียวกัน

แบบอนุกรม ให้ตรวจการกั้นและความดันช่องกลาง แบบขนาน ให้ตรวจบทบาทและความสามารถระบายของแต่ละเส้น รูปนี้ไม่ใช่แบบสำหรับกำหนด Set Pressure หรือจำนวนอุปกรณ์

ถ้าระบายของไหลอันตรายหรือไวไฟออกจากช่องกลาง ก็ต้องมีวิธีรวบรวมที่ปลอดภัยด้วย โครงแบบจริงรวมทั้งวาล์วและเครื่องมือวัด ให้กำหนดจากเอกสารผู้ผลิตและมาตรฐานที่ใช้

Rupture Disc อยู่ก่อน Safety Valve (อนุกรมด้านขาเข้า)

ในแบบอนุกรมด้านขาเข้า Rupture Disc กั้นของไหลในกระบวนการ และปกป้อง Safety Valve ด้านหลังจากการกัดกร่อนและสิ่งแปลกปลอม ความเสี่ยงอยู่ที่ความดันในช่องว่างระหว่างสองอุปกรณ์ ถ้ารูเข็มรั่วหรืออุณหภูมิเปลี่ยนจนความดันสะสมตรงนั้น ความดันต่างที่แผ่นจะลดลง และแผ่นอาจไม่แตกที่ความดัน Upstream ที่ตั้งใจไว้

ดังนั้นช่องว่างระหว่างอุปกรณ์จึงต้องมีการแสดงหรือเฝ้าดูความดัน และมีวิธีระบายและรวบรวมของที่รั่วอย่างปลอดภัย ให้กำหนดล่วงหน้าว่าติดเครื่องมือวัดอย่างเดียวพอหรือไม่ จะแจ้งเตือนอย่างไร และเมื่อพบการรั่วผู้ปฏิบัติงานต้องทำอย่างไร

ASME ก็ใช้แนวทางเดียวกัน แคตตาล็อกของ BS&B ซึ่งอ้างอิงรหัส ASME ระบุว่าช่องว่างนี้ต้องมี pressure gauge, try cock, free vent หรือ telltale indicator ที่เหมาะสม เพื่อให้ตรวจพบการแตกหรือการรั่วของแผ่นได้

แผ่นต้องไม่ขวางการเปิดของ Safety Valve ด้วย จึงต้องตรวจวิธีเปิดของแผ่นและการกระเด็นเป็นเศษ อย่าเอาความสามารถระบายของวาล์วตัวเดียวมาใช้เป็นความสามารถของชุดโดยอัตโนมัติ ให้ถามผู้ผลิตว่ามาตรฐานที่โครงการใช้จัดการ Combination Capacity Factor อย่างไร และขอข้อมูลการทดสอบหรือการรับรอง

เอกสารทางเทคนิคของ Fike และ BS&B ระบุว่าหลายมาตรฐานใช้ค่าเริ่มต้น 0.90 หมายถึงถือว่าชุดระบายได้ 90% ของความสามารถพิกัดของวาล์ว เว้นแต่มีการทดสอบรับรองค่าที่สูงกว่าสำหรับคู่แผ่นกับวาล์วนั้น ให้ยืนยันมาตรฐานและฉบับ (edition) ที่โครงการของคุณใช้

Rupture Disc กับ Safety Valve แบบขนาน

ในแบบขนาน แต่ละอุปกรณ์ระบายผ่านเส้นทางของตัวเอง ให้ตรวจเงื่อนไขการเปิดของแต่ละตัว และความสามารถรวม เทียบกับสถานการณ์ผิดปกติที่ต้องป้องกัน และดูทั้งระบบท่อว่ามีสาเหตุร่วมที่ทำให้ทั้งสองเส้นใช้ไม่ได้พร้อมกันหรือไม่ เช่น ทางเข้าอุดตัน หรือ Back pressure สูงที่ทางออก

กำหนดขนาดตามสถานการณ์ผิดปกติ ไม่ใช่ตามจังหวะที่แผ่นเปิด

ถ้าเครื่องปฏิกรณ์เสียระบบหล่อเย็น ความร้อนจากปฏิกิริยาที่เหลืออยู่อาจทำให้เกิดไอต่อเนื่อง อย่าคิดแค่ช่วงที่แผ่นเพิ่งเปิด ให้ดูว่าหลังหยุดป้อนและหยุดให้ความร้อนแล้ว ในถังยังเหลืออะไร และต้องระบายต่อไปนานแค่ไหน

กรณีของเหลวที่ติดอยู่ในท่อปิดสองปลายแล้วขยายตัวจากความร้อนเป็นอีกกรณีหนึ่ง และไม่ต้องสมมติแบบเดียวกับเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อแยกสาเหตุออกเป็นการไหลเข้า การเกิดความร้อน การระเหย และการขยายตัว ข้อมูลสำหรับหาปริมาณระบายที่ต้องการจะชัดเจนขึ้น สำหรับ Rupture Disc ต้องยืนยันทั้งความดันที่แผ่นเปิด และว่าเมื่อเปิดแล้วระบายได้ปริมาณเพียงพอ

การบำรุงรักษาและค่าใช้จ่าย

Rupture Disc ไม่มีสปริงและก้านวาล์วที่เลื่อนได้ โครงสร้างจึงค่อนข้างง่าย แต่แผ่นบางได้รับผลจากการกัดกร่อน รอยขีดข่วน และประวัติอุณหภูมิกับความดัน "ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว" จึงไม่ได้แปลว่าไม่เสียและไม่ต้องตรวจ

ความดันที่ผันผวนไม่ได้แปลว่าต้องเปลี่ยนบ่อยเสมอไป ให้บันทึกความดันสูงสุด ช่วงการผันผวน และจำนวนรอบ บางรุ่นออกแบบมาสำหรับงานที่มีการสั่น (pulsation) ให้ตรวจว่าเงื่อนไขของคุณอยู่ในช่วงใช้งานของรุ่นนั้นหรือไม่ แล้วสะท้อนลงแผนการเปลี่ยน

แผ่นที่ยังไม่แตกก็ต้องเปลี่ยนตามรอบที่ผู้ผลิตกำหนด และถ้าเคยเจอความดันผิดปกติหรือเคยทดสอบความดัน ให้ตรวจว่ายังใช้ต่อได้หรือไม่ V-TEX แนะนำให้เปลี่ยนปีละครั้งภายใต้เงื่อนไขปกติ แต่นั่นไม่ใช่อายุใช้งานที่ใช้ได้กับทุกผลิตภัณฑ์

งานเปลี่ยนแผ่นทำหลังแยกระบบไม่ให้ของไหลไหลเข้า และระบายความดันกับของเหลวที่ค้างออกแล้ว โดยทำตามขั้นตอนของโรงงาน (เช่น Lockout/Tagout) แผ่นที่แตกแล้วไม่ได้แปลว่าในท่อทั้งเส้นไม่มีความดันหรือของเหลวค้าง ขอบที่ฉีกขาดคมมาก ให้สวมถุงมือป้องกันที่เหมาะสม ห้ามจับด้วยมือเปล่า

ตรวจชิ้นที่เปลี่ยนให้ตรงสเปก ป้องกันความเสียหาย และตรวจทิศทางกับการขันเป็นชุดเดียวกัน ค่าแรงบิดให้ใช้ตามคู่มือของแต่ละรุ่น

ถ้าขอบแผ่นเคยถูกคลายการยึดแล้ว อย่าตัดสินว่านำกลับมาใช้ได้เพียงเพราะรูปลักษณ์ภายนอกปกติ การติดตั้งโฮลเดอร์ชุดสำเร็จกลับเข้าที่มีเงื่อนไขของมันเอง ให้ตรวจแยกต่างหาก

เมื่อถอดแผ่นออกแล้วขันกลับ ความเค้นที่ขอบแผ่นอาจเปลี่ยนและกระทบความดันแตก บางผลิตภัณฑ์ห้ามนำกลับมาใช้ใหม่แม้แผ่นยังไม่แตก จึงไม่ควรวางแผนตรวจโดยถอดแผ่นออกมาดูแล้วใส่แผ่นเดิมกลับเข้าไป

บางแบบ เช่นแบบ Pre-torque อนุญาตให้ถอดโฮลเดอร์ทั้งชุดออกจากท่อแล้วติดตั้งกลับได้ ถ้าไม่ได้คลายสลักเกลียวที่ยึดแผ่น และชุดไม่มีความเสียหาย ให้แยกให้ออกระหว่างการประกอบแผ่นใหม่เอง กับการติดตั้งชุดที่ยังคงสภาพการยึดไว้กลับเข้าที่ โดยดูจากคู่มือของรุ่นนั้น

Safety Valve ปิดกลับได้ แต่หลังจากยกตัวแล้ว ยังต้องตรวจความแน่นของซีล เศษสิ่งแปลกปลอมที่ที่นั่งวาล์ว และสภาพสปริงกับชิ้นส่วนอื่น ถ้านำกลับมาใช้โดยไม่แก้สาเหตุที่ทำให้ยกตัวบ่อย ก็จะรั่วหรือยกตัวซ้ำอีก ให้สอบสวนปัญหาของกระบวนการกับสภาพของอุปกรณ์ป้องกันแยกกัน

การเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายไม่ควรดูแค่ราคาแผ่น ให้รวมเวลาหยุดเครื่อง การรวบรวมและบำบัดของไหลที่ระบายออก อะไหล่สำรอง แรงงานเปลี่ยน และการตรวจสอบ การกั้น Safety Valve ออกจากของไหลกัดกร่อนอาจลดภาระบำรุงรักษาของวาล์ว แต่การต่ออนุกรมก็เพิ่มเครื่องมือเฝ้าดูและงานเปลี่ยนแผ่น

เมื่อแผ่นแตก ให้บันทึกมากกว่าประวัติความดันด้าน Upstream คือความดันและอุณหภูมิด้านทางออก การปฏิบัติงานของผู้ควบคุม และสภาพของแผ่นที่แตก ถ้าดูเหมือนแตกที่ความดันต่ำกว่าพิกัด ให้ตรวจความต่างของตำแหน่งวัดและการตอบสนองของเครื่องมือวัดก่อน อย่าสรุปทันทีว่าแผ่นเสีย

ก่อนเดินเครื่องใหม่ ให้กำจัดสาเหตุที่ทำให้ความดันขึ้น และยืนยันว่าเส้นทางระบายกับการเฝ้าดูความดันช่องกลางใช้งานได้ ตรวจแผ่นสำรองเทียบกับสเปกที่อนุมัติด้วย แผ่นที่รุ่นหรืออุณหภูมิที่กำหนดต่างออกไป ใช้แทนกันไม่ได้ แม้จะมีในสต็อก

จุดต่อระหว่างโฮลเดอร์กับท่อก็ต้องกำหนดผู้รับผิดชอบให้ชัด ใครเป็นผู้จัดหาปะเก็นและสลักเกลียว และจะใช้เลขอะไรสั่งแผ่นสำรอง เพื่อให้กู้คืนได้เร็ว ในเอกสารญี่ปุ่นเรื่องนี้มักเรียกว่า 所掌 (shosho, Scope of Supply) และชิ้นส่วนด้านตรงข้ามเรียกว่า Companion Flange

สถานที่ติดตั้งและสภาพแวดล้อม

ในระบบที่มีของไหลกัดกร่อนหรืออุณหภูมิสูง ให้ตรวจความต้านทานการกัดกร่อนและช่วงอุณหภูมิของทั้งแผ่น โฮลเดอร์ และซีล วัสดุชื่อเดียวกันอาจใช้ได้ต่างกันตามความเข้มข้นและอุณหภูมิ และการมีหรือไม่มีการเคลือบผิวอย่างเดียวพิสูจน์ความเหมาะสมไม่ได้

ต้องดูด้วยว่าอุปกรณ์จะระบายของเหลว ก๊าซ หรือไหลสองสถานะ รุ่นที่ห้ามสัมผัสของเหลวเอาไปใช้ในท่อของเหลวไม่ได้ ถ้าไอควบแน่นแล้วมีของเหลวขังได้ ให้แจ้งผู้ผลิตถึงสภาพช่วง Start-up และหยุดเครื่องด้วย ไม่ใช่แค่ช่วงเดินเครื่องปกติ

ในระบบที่เกิดสุญญากาศหรือความดันต่างย้อนทิศ ให้ยืนยันว่ารุ่นที่เลือกรองรับได้ และต้องใช้ Vacuum Support หรือไม่ การทนสุญญากาศได้กับการแตกในทิศปกติที่เงื่อนไขกำหนด เป็นสองข้อกำหนดแยกกัน อย่าปิดการเลือกหลังตรวจแค่ข้อเดียว

กฎหมายและมาตรฐานที่ใช้ขึ้นกับการใช้งาน ความดัน และปริมาตร ในญี่ปุ่น ภาชนะรับความดันถูกแบ่งประเภทภายใต้กฎหมายความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน ส่วนในไทย หม้อน้ำและเครื่องจักรบางประเภทอยู่ในกรอบ พ.ร.บ.ความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทำงาน พ.ศ. 2554 และกฎกระทรวงที่เกี่ยวข้อง เช่น กฎกระทรวงว่าด้วยเครื่องจักร ปั้นจั่น และหม้อน้ำ พ.ศ. 2552 อุปกรณ์ของคุณอยู่ในข่ายหรือไม่ ให้สอบถาม จป. (เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยในการทำงาน) หรือวิศวกรผู้รับผิดชอบ และอย่าเอาเกณฑ์ Set Pressure ของคนละประเภทหรือคนละมาตรฐานมาปนกัน

ให้ตรวจความดันแตกของ Rupture Disc และ Set Pressure ของ Safety Valve เทียบกับขีดจำกัดการใช้งานของอุปกรณ์ที่ป้องกัน เช่นเดียวกับความสัมพันธ์ระหว่าง Set Pressure กับความดันใช้งานสูงสุดที่ยอมให้ (MAWP) จะกำหนดโดยเอาความดันปกติบวกเปอร์เซ็นต์คงที่ไม่ได้

สำหรับหน้าแปลนที่ติดตั้ง ให้ตรวจขนาดระบุ (nominal size) ชั้นความดัน (pressure class) ผิวหน้าแปลน ขนาด และปะเก็น แบบญี่ปุ่นอาจใช้หน้าแปลน JIS ขณะที่เครื่องจักรหรือท่อเดิมของโรงงานเป็น ASME หรือ JPI การที่รูสลักเกลียวตรงกัน ไม่ได้พิสูจน์ว่าต่อกันได้

ถ้าจุดที่ระบายไปถึงเป็นอันตราย การที่ถังลดความดันลงได้ก็ไม่ได้แปลว่าอุปกรณ์ปลอดภัย ของไหลที่เป็นพิษหรือไวไฟต้องรวบรวมและบำบัดอย่างเหมาะสม และต้องออกแบบจุดระบายกับโครงรองรับให้รับมือกับไอพ่นร้อน เสียงดัง และแรงปฏิกิริยาที่ท่อ

ถ้าท่อระบายยาว มีข้องอมาก หรือผ่านอุปกรณ์อื่น ความดันตกอาจทำให้ความสามารถระบายไม่พอ อย่าดูแค่พื้นที่ของแผ่น ให้ตรวจความสามารถระบายและ Back pressure ตั้งแต่ทางเข้าถึงทางออกเป็นระบบเดียวกัน

น้ำฝนหรือคอนเดนเสทที่ขังที่ทางออก อาจรบกวนการทำงานผ่าน Back pressure หรือการแข็งตัว ให้บันทึกในแบบเป็นหัวข้อตรวจหลังติดตั้ง ได้แก่ การอุดตันที่จุดระบาย ความดันที่ไหลย้อนจากท่อรวม และแรงจากท่อรอบข้าง

Explosion Venting เป็นคนละเรื่อง

จะบอกว่า Rupture Disc ชนิดไหนก็เหมาะกับพื้นที่เสี่ยงระเบิดไม่ได้ การป้องกันความดันเกินของเครื่องปฏิกรณ์ กับการระบายแรงระเบิดจากฝุ่นหรือก๊าซ (Explosion Venting) เป็นปรากฏการณ์และเงื่อนไขอุปกรณ์คนละแบบ

สำหรับ Explosion Venting ของเครื่องดักฝุ่นหรือไซโล ปัญหาไม่ได้อยู่ที่พื้นที่ช่องระบายอย่างเดียว แต่รวมถึงการนำเปลวไฟและวัสดุที่พุ่งออกไปทางไหน ความรู้เรื่องเลือก Rupture Disc ของท่อทั่วไปไม่พอสำหรับงานนี้ ต้องศึกษาเฉพาะตามลักษณะการระเบิดและความแข็งแรงของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น Fike Japan แยก Rupture Disc กับการป้องกันการระเบิดเป็นสายผลิตภัณฑ์ต่างหาก เริ่มจากกำหนดให้ชัดก่อนว่าจะป้องกันเหตุผิดปกติแบบใด

นำไปใช้ได้ทันที

เช็กลิสต์: ตรวจ Rupture Disc ใน Datasheet ญี่ปุ่น

• ความดันแตก (破裂圧力): เป็นความดันเกจหรือความดันต่าง หน่วยอะไร (MPa, MPaG, kPa, bar) และเป็นแบบสัมบูรณ์หรือเกจ
• อุณหภูมิที่กำหนดตอนแตก (指定温度) และอุณหภูมิของแผ่นที่คาดไว้เมื่อความดันสูงผิดปกติ
• Tolerance ของความดันแตก ช่วงการผลิต และนิยามของ Operating Ratio ของรุ่นนี้
• ความดันใช้งานปกติสูงสุด ช่วงการสั่น (pulsation) และจำนวนรอบ
• Back pressure: มีหรือไม่ ค่าปกติ ช่วงที่เปลี่ยน และมีอยู่ตอนแผ่นแตกด้วยหรือไม่
• สุญญากาศหรือความดันย้อนทิศ และต้องใช้ Vacuum Support หรือไม่
• สถานะของไหลที่แผ่น: ของเหลว ก๊าซ ไอ หรือสองสถานะ รวมช่วง Start-up และหยุดเครื่อง
• ชนิดแผ่น (Forward-acting หรือ Reverse-acting) การกระเด็นเป็นเศษ และเครื่องหมายทิศทางการไหล
• แผ่นกับโฮลเดอร์เป็นชุดเดียวกันจากผู้ผลิตเดียวกัน พร้อมเลขรุ่นและเลขชิ้นส่วน
• กรณีอนุกรม: การเฝ้าดูช่องกลางระหว่างแผ่นกับวาล์ว การแจ้งเตือนและการรับมือเมื่อรั่ว และ Combination Capacity Factor
• กรณีขนาน: บทบาทและความสามารถของแต่ละเส้น และสาเหตุร่วมที่ทำให้ใช้ไม่ได้ทั้งสองเส้น
• ปริมาณระบายที่ต้องการแยกตามสถานการณ์ผิดปกติ และความสามารถของท่อระบายทั้งเส้น
• จุดระบาย การรวบรวมหรือบำบัด แรงปฏิกิริยา การระบายน้ำ และการแข็งตัว
• รอบการเปลี่ยน กฎการนำกลับมาใช้ใหม่ และข้อมูลสำหรับสั่งแผ่นสำรอง
• มาตรฐานหรือกฎหมายที่ใช้ (กฎหมายญี่ปุ่น ASME กฎหมายไทย หรืออื่น ๆ) และฉบับที่ใช้

คำถามถึงซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น

ถ้า Datasheet ยังมีช่องว่าง ปรับตัวอย่างอีเมลนี้ไปใช้ได้ (เขียนเป็นภาษาอังกฤษ เพราะส่งถึงซัพพลายเออร์หรือสำนักงานใหญ่ญี่ปุ่นได้ตรง) แทนค่าในวงเล็บด้วยข้อมูลของคุณ

Subject: Rupture disc data for [tag number / equipment name]

Dear [name],
Thank you for the documents for [equipment name]. Before we approve the relief system, could you confirm the following for rupture disc [tag number]?
1. Is the burst pressure of [value] stated as upstream gauge pressure or as differential pressure? What is the specified burst temperature?
2. What are the burst tolerance and manufacturing range, and how is the allowable operating ratio defined for this model?
3. What backpressure did you assume (normal value, range, and at the time of burst)? Is a vacuum support included?
4. For the disc installed upstream of the safety valve: how is the space between them monitored, and what combination capacity factor did you use? Please send any certification data.
5. Is the disc non-fragmenting, and which way is the flow direction marked?
6. What is the recommended replacement interval, and can the holder assembly be removed and reinstalled without replacing the disc?
7. Please provide the manufacturer, model, and part numbers for the disc and holder so we can order spares.
Best regards,
[your name]

ตารางคำศัพท์สั้น ๆ นี้ช่วยอ่านคำตอบจากซัพพลายเออร์ได้ง่ายขึ้น

ศัพท์ญี่ปุ่นที่พบในเอกสาร Rupture Disc

ญี่ปุ่น	Romaji	ความหมาย
破裂板	haretsuban / rapucha disuku	Rupture Disc
安全弁	anzen-ben	Safety Valve (เซฟตี้วาล์ว)
破裂圧力	haretsu atsuryoku	ความดันแตก (Burst Pressure)
指定温度	shitei ondo	อุณหภูมิที่กำหนดตอนแตก
許容差	kyoyosa	ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับ (Tolerance)
運転圧力比	unten atsuryoku-hi	Operating Ratio
常用圧力	joyo atsuryoku	ความดันใช้งานปกติ
背圧	haiatsu	Back pressure (แรงดันย้อนกลับ)
一次側／二次側	ichiji-gawa / niji-gawa	ด้าน Upstream / Downstream
引張型／反転型	hippari-gata / hanten-gata	Forward-acting (แบบรับแรงดึง) / Reverse-acting
吹止り圧力	fukidomari atsuryoku	ความดัน Reseat

ข้อจำกัดของบทความนี้

บทความนี้อธิบายหลักการและสิ่งที่ต้องตรวจ ไม่ใช่วิธีคำนวณขนาดหรือขั้นตอนปฏิบัติงาน Operating Ratio, tolerance, รอบการเปลี่ยน และกฎการนำกลับมาใช้ใหม่ ต่างกันตามผู้ผลิตและรุ่น และตัวเลขในตัวอย่างเป็นค่าสมมติ มาตรฐานที่ใช้ (กฎหมายไทย กฎหมายญี่ปุ่น ASME, ISO 4126 หรืออื่น ๆ) และฉบับของมาตรฐานเป็นตัวกำหนดข้อกำหนดสุดท้าย ให้ยืนยันทุกค่ากับแบบ คู่มือของผู้ผลิต และวิศวกรผู้รับผิดชอบมาตรฐานของโครงการ ส่วนเรื่องกฎหมายไทย เนื้อหาที่กล่าวถึงเป็นเพียงข้อมูลทั่วไป ไม่ใช่คำแนะนำทางกฎหมาย

FAQ

Rupture Disc ใช้แทน Safety Valve ได้หรือไม่

บางกรณีใช้ Rupture Disc ตัวเดียวป้องกันความดันเกินได้ แต่จะเอา Safety Valve ที่ติดตั้งอยู่เดิมไปเปลี่ยนเป็นแผ่นขนาดเท่ากันทันทีไม่ได้ ต้องทบทวนการออกแบบเทียบกับมาตรฐานที่ใช้ ความสามารถระบาย และวิธีหยุดการป้อนกับรวบรวมของไหล เมื่อไม่มีวาล์วที่ปิดกลับเองแล้ว

ถ้า Rupture Disc ยังไม่แตก ใช้ต่อได้ตลอดไปหรือไม่

ไม่ได้ แม้ไม่แตก การกัดกร่อน ความเสียหาย และประวัติความดันกับอุณหภูมิก็เปลี่ยนสมรรถนะได้ ให้เปลี่ยนตามคำแนะนำผู้ผลิตและเงื่อนไขใช้งาน บันทึกวันติดตั้ง รุ่นและเลขประจำอุปกรณ์ เหตุการณ์ผิดปกติ และวันเปลี่ยนครั้งถัดไป อย่ายืดรอบเพียงเพราะภายนอกดูปกติ

ถ้าแผ่นทนต่อ Back pressure ได้ ละเลย Back pressure ได้หรือไม่

ไม่ได้ การทนความดันย้อนทิศโดยไม่เสียหาย กับความดันต่างที่แผ่นแตกในทิศปกติ เป็นสองคุณสมบัติที่แยกกัน ให้แจ้งผู้ผลิตถึงค่า Back pressure การแปรผัน และว่ามีอยู่ตอนแตกหรือไม่ แล้วยืนยันว่าเงื่อนไขความดัน Upstream ที่ต้องการยังเป็นไปได้

Rupture Disc แตกแล้วเศษกระเด็นเสมอหรือไม่

ไม่เสมอไป ขึ้นกับรุ่น และมีผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบให้ไม่กระเด็นเป็นเศษ ถ้าติดตั้งก่อน Safety Valve ให้เลือกชุดที่เศษหรือแผ่นที่เปิดแล้วไม่ขวางวาล์วและทางไหล

ขนาดใหญ่ขึ้น รับประกันว่าระบายได้พอหรือไม่

ไม่ได้ ความสามารถระบายขึ้นกับสถานะของไหล อุณหภูมิ ความดันตอนระบาย Back pressure และความต้านทานของท่อ ไม่ใช่แค่ขนาด ให้คำนวณปริมาณที่ต้องระบายในแต่ละสถานการณ์ผิดปกติ แล้วเทียบกับปริมาณที่อุปกรณ์และท่อระบายผ่านได้ภายใต้เงื่อนไขนั้น

แหล่งอ้างอิง

• V-TEX: โครงสร้างและสเปกของ Rupture Disc แยกตามรุ่น (ภาษาญี่ปุ่น)
• V-TEX: วิธีอ่านตารางสเปก (ภาษาญี่ปุ่น)
• V-TEX: คู่มือผลิตภัณฑ์ Rupture Disc (ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• V-TEX: User's Guide เรื่อง Back pressure ทิศทาง การจัดการ และการบำรุงรักษา (ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• V-TEX: ความสัมพันธ์ระหว่างความดันแตกกับอุณหภูมิ (ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• V-TEX: การจัดการ การบำรุงรักษา และคุณภาพ (ภาษาญี่ปุ่น)
• V-TEX: ข้อควรระวังในการตรวจแผ่นแบบ Reverse-acting (ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• Fike Japan: SRX Reverse-acting Rupture Disc (ภาษาญี่ปุ่น)
• Fike Japan: แคตตาล็อก Rupture Disc รวมการติดตั้งอนุกรมและขนาน (ภาษาญี่ปุ่น, PDF)
• Fike Japan: การป้องกันการระเบิด (ภาษาญี่ปุ่น)
• Fike: Technical bulletin เรื่อง Rupture Disc ที่ใช้กับ Pressure Relief Valve (ภาษาอังกฤษ)
• BS&B: Capacity factors (ภาษาอังกฤษ)
• BS&B: Rupture discs for safety relief valve isolation (ภาษาอังกฤษ, PDF)