Safety Engineer for JorPor Series EP.3

เผยแพร่เมื่อ: 22/07/2563....,
เขียนโดย คุณวุฒินันทน์ ปัทมวิสุทธิ์
กรรมการสาขาวิศวกรรมความปลอดภัย วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.)
รองประธานอนุกรรมการเทคโนโลยีไฟฟ้าและเครื่องจักรกล สมาคมส่งเสริมความปลอดภัยและอนามัยในการทำงาน (ประเทศไทย) ในพระราชูปถัมภ์
อุปนายก สมาคมผู้ตรวจสอบอาคาร (BSA)

  ไฟย้อนกลับในงานเชื่อมและตัดโลหะด้วยก๊าซ
อันตรายและการป้องกัน

     การเกิดไฟย้อนกลับ (Flashback) คืออะไร ?

          Flashback เป็นปรากฏการณ์ที่เปลวไฟย้อนกลับจากหัวเชื่อม/ตัด (Torch) ย้อนกลับผ่านสายจ่ายก๊าซ ซึ่งจัดว่ามีอันตรายอย่างยิ่ง ซึ่งเปลวไฟดังกล่าวสามารถทำให้สายจ่ายก๊าซระเบิด และถ้าผ่านชุดควบคุมแรงดันก๊าซ (Gas Pressure Regulator) ไปยังถังก๊าซ จะส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรง

          ความเร็วของเปลวไฟ ขณะเกิดไฟย้อนกลับจะเร็วมาก โดยความเร็วของเปลวไฟอาจสูงถึง 5 เท่าของความเร็วเสียงหรือประมาณ 1,700เมตร/วินาที ทีเดียว

ภาพ: การเชื่อมและตัดโลหะด้วยก๊าซ

     สาเหตุการเกิดไฟย้อนกลับ (Flashback) 

• การประกอบหัวเชื่อม/ตัดก๊าซ (Torch) ไม่ถูกต้อง
• การระบายก๊าซที่ค้างอยู่ในสายจ่ายแก๊สและหัวเชื่อม/ตัดก๊าซ ก่อนการเชื่อมไม่ถูกต้อง
• ความดันใช้งานของก๊าซเชื้อเพลิงและก๊าซออกซิเจนไม่เหมาะสม
• ทางเดินของก๊าซในหัวเชื่อม/ตัดก๊าซเกิดการอุดตัน
• สายจ่ายก๊าซชำรุดหรือรั่วไหล
• เลือกใช้หัว Tip ของหัวเชื่อม/ตัดก๊าซไม่เหมาะสม
• การควบคุมระยะห่างของหัว Tip กับชิ้นงานที่เชื่อมไม่เหมาะสม
• เกิดการรั่วของก๊าซที่ชุดปรับแรงดันก๊าซ (Gas Pressure Regulator), สายจ่ายก๊าซ หรือ ข้อต่อมีผลทำให้ความดันลดลง ก๊าซที่ความดันสูงจึงไหลย้อนกลับไปยังอีกด้านหนึ่งได้

ภาพ: การต่ออุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับที่ชุดปรับแรงดันก๊าซ

     การป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Protection) 

          อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Arrestor) คืออุปกรณ์ด้านความปลอดภัยสำหรับงานเชื่อมและตัดด้วยก๊าซที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ในงานเชื่อมและตัดด้วยก๊าซก๊าซเชื้อเพลิงกับก๊าซออกซิเจน ที่เรียกว่า Oxy-Fuel Welding and Cutting  อุปกรณ์ชนิดนี้จะช่วยป้องกันความเสียหายหรือการระเบิด รวมทั้งช่วยป้องกันอันตรายในพื้นที่ปฏิบัติงานเชื่อมและดัดด้วยก๊าซได้เป็นอย่างดี

          โดยทั่วไป การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Arrestors) ต้องติดตั้งที่ ชุดอุปกรณ์การเชื่อมก๊าซทั้ง 4 จุด ดังนี้ ซึ่งจะสอดคล้องกับคำแนะนำโดย สำหรักเทคโนโลยีความปลอดภัย กรมโรงงานอุตสาหกรรม คือ

• ด้านจ่ายของชุดปรับแรงดันก๊าซออกซิเจน(Oxygen Pressure Regulator)
• ด้านจ่ายของชุดปรับแรงดันก๊าซเชื้อเพลิง (Fuel Gas Pressure Regulator)
• ด้านหัวเชื่อม/ตัดก๊าซ(Torch) ที่ต่อกับสายจ่ายออกซิเจน
• ด้านหัวเชื่อม/ตัดก๊าซ(Torch)  ที่ต่อกับสายจ่ายก๊าซเชื้อเพลิง

ภาพ: การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

     ชนิดของอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

          ชนิดเปียก (Wet Type) - เดิมมีการใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับแบบชนิดเปียก โดยใช้น้ำเป็นตัวกลางในการดับเปลวไฟที่เกิดขึ้น แต่เนื่องจากมีข้อจำกัดในด้านทิศทางการทำงาน ที่ไม่สามารถใช้งานได้ในบางลักษณะการทำงานเนื่องจากปัญหาระดับของน้ำและขนาดที่ใหญ่ จึงเหมาะสมสำหรับงานติดตั้งแบบอยู่กับที่เป็นหลัก

          ชนิดแห้ง (Dry Type) – เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับที่ใช้งานกันโดยทั่วไปในปัจจุบัน โดยมีองค์ประกอบหลักด้านความปลอดภัยเพื่อหยุดยั้งเปลวไฟย้อนกลับและการไหลย้อนกลับของก๊าซ อุปกรณ์ชนิดนี้สามารใช้ได้ในทุกทิศทางและต้องการการบำรุงรักษาน้อยมาก ในหลายประเทศมีการกำหนดให้ติดตั้งที่ด้านจ่ายของอุปกรณ์ปรับแรงดันก๊าซ (Gas Regulator) รวมทั้งอาจมีข้อกำหนดเพิ่มเติมให้ติดตั้งเพิ่มเติมที่ชุดหัวเชื่อม/ตัด

ภาพ: ตัวอย่างอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

     องค์ประกอบและลักษณะการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

          ตามมาตรฐาน DIN EN ISO 5175-1 กำหนดให้มีอย่างน้อย 2 องค์ประกอบและมีลักษณะการทำงานดังนี้

• วาล์วกันย้อน (Non-return Valve: NV)
  - ช่วยป้องกันการผสมของก๊าซเชื้อเพลิงและออกซิเจนที่อาจเป็นอันตราย
  - ช่วยควบคุมทิศทางการไหลของก๊าซไปในทิศทางที่ถูกต้อง

• ชุดป้องกันเปลวไฟ (Flame Arrestor: FA)
  - ช่วยลดอุณหภูมิเปลวไฟให้ต่ำกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟของก๊าซเชื้อเพลิงหรือส่วนผสมของก๊าซ
  - ป้องกันไฟย้อนกลับ

          นอกจากนี้ ในอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับบางรุ่น อาจมีองค์ประกอบเพิ่มเติม เช่น

• วาล์ตัดความร้อน (Thermal Cut-off Valve: TV)
  - ช่วยป้องกันอุณหภูมิสูงเกินกำหนด
  - ช่วยปิดวาล์วตัดการไหลของก๊าซเมื่ออุณหภูมิถึงค่าที่กำหนด ก่อนไปถึงอุณหภูมิจุดติดไฟของก๊าซเชื้อเพลิงหรือส่วนผสมของก๊าซ

• ชุดตัดความดัน (Pressure-sensitive Gas Cut-off Valve: PA)
  - ช่วยปิดวาล์วตัดการไหลของก๊าซเมื่อเกิดความดันสูงผิดปกติ หรือ Pressure Shock

ภาพ: องค์ประกอบของอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

ภาพ: การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับและองค์ประกอบที่จำเป็น

     ข้อเสนอแนะเกี่ยวกับอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

• ให้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Arrestors) ที่อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเชื่อมก๊าซทุกชุดและมีการตรวจสอบสภาพให้สามารถใช้งานได้ดีอยู่เสมอ
• เลือกใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Arrestors) ที่มีการรับรองตามมาตรฐาน
• ตรวจสอบและทดสอบสภาพการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ ตามระยะเวลาที่ผู้ผลิตกำหนด หรืออย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง
• อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับที่ผ่านการใช้งานต้องเปลี่ยนใหม่อย่างน้อยทุก ๆ 5 ปี
• นอกจากนี้ ผู้ปฏิบัติงานยังคงต้องปฏิบัติตามกฎข้อบังคับในการทำงานเชื่อมก๊าซอย่างปลอดภัย (Work Instruction) รวมทั้งให้มีการขออนุญาตทำงาน (Permit to Work) โดยเคร่งครัด

ภาพ: เครื่องทดสอบอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

     บทส่งท้าย: งานเชื่อมและตัดด้วยก๊าซแบบ Oxy-Fuel

          งานเชื่อมและตัดด้วยก๊าซแบบ Oxy-Fuel ประกอบด้วย ถังก๊าซเชื้อเพลิง ร่วมกับถังก๊าซออกซิเจน (Oxygen) ทำให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิของเปลวไฟที่หัวเชื่อมหรือตัดได้สูง ก๊าซเชื้อเพลิงที่นิยมใช้งาน เช่น ก๊าซอะเซทิลีน (Acetylene), ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG), ก๊าซไฮโดรเจน (Hydrogen) เป็นต้น ตามปกติเปลวไฟจากการเผาไหม้โพรเพน (Propane – ส่วนผสมหลักในก๊าซ LPG) กับอากาศจะให้อุณหภูมิราว 1,980 ^OC แต่เปลวไฟจากโพรเพนกับออกซิเจนจะให้อุณหภูมิสูงถึง 2,253 ^OC และอุณหภูมิเปลวไฟจากไฮโดรเจนกับออกซิเจน จะให้อุณหภูมิสูงถึง 3,500 ^OC ทีเดียว

ภาพ: เครื่องทดสอบอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ

References

• https://en.wikipedia.org/wiki/Flashback_arrestor
• https://en.wikipedia.org/wiki/Oxy-fuel_welding_and_cutting
• https://www.eiga.eu/index.php?eID=dumpFile&t=f&f=3451&token=c6aeba15bed6f403bc16a498903f7b983a381bdd
• https://www.harrisproductsgroup.com/en/Expert-Advice/tech-tips/regulator-flashback-arrestors.aspx
• https://rlshumancare.com/cause-and-remedies-for-backfires-and-flashbacks-occurring-during-gas-welding-and-cutting-process/
• https://www.engineerlive.com/content/test-rig-flashback-arrestors
• https://www.wikihubs24.info/2019/04/oxy-acetylene-welding-and-properties-of.html
• ISO 5175 Equipment used in gas welding, cutting and allied processes. Safety devices for fuel gases and oxygen or compressed air.
• EN 730-1 Gas welding equipment- Safety devices – Part1: Incorporating a flame (flashback) arrestor.
• มาตรการป้องกันอันตรายไฟย้อนกลับ (Flashback) จากการเชื่อมโดยใช้แก๊สโดยสํานักเทคโนโลยีความปลอดภัย กรมโรงงานอุตสาหกรรม
• เอกสารการสอน ชุดวิชาเทคโนโลยีความปลอดภัย มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช
• เอกสารประกอบการบรรยาย ความปลอดภัยในการทำงานที่ก่อให้เกิดความร้อนและประกายไฟ สมาคมส่งเสริมความปลอดภัยและอนามัยในการทำงาน (ประเทศไทย) ในพระราชูปถัมภ์ เรียบเรียงโดย อ.วุฒินันทน์ ปัทมวิสุทธิ์