Lack of any scale and deposit on heat exchanger tubes may indicate erosion problem (part 2)

  ซีรี่ย์การตรวจสอบ Heat exchanger tube bundle ด้วยสายตา (Visual Inspection)

Lack of any scale and deposit on heat exchanger tubes may indicate erosion problem (Part 2);

ใน Part 1 ได้ยกตัวอย่างว่า รูปแบบ ปริมาณ ตำแหน่ง ของ Scale และ Deposit ที่เราเห็นนั้น อาจจะสามารถบ่งบอกถึงปัญหา Corrosion ที่กำลังเกิดขึ้นกับ Tube bundle ได้อย่างไรบ้าง…

Link Part 1.1: https://monghaihen.blogspot.com/2023/03/scales-and-deposits-is-useful.html

Link Part 1.2: http://monghaihen.blogspot.com/2023/03/scales-and-deposits-is-useful_0498143111.html

ในทางตรงกันข้าม ถ้าหากเราเห็นว่ามีพื้นที่บน Tube ที่ไม่มี Scale และ Deposit เกาะอยู่ หรือมีน้อยมากเมื่อเทียบกับบริเวณอื่นๆ ก็อาจจะเป็นตัวบ่งบอกได้ว่ามี Erosion เกิดขึ้น, มี Flow มาปะทะหรือปั่นป่วนที่บริเวณนั้น จึงทำให้ไม่มี Scale และ Deposit มาเกาะอยู่ได้

ตัวอย่างในรูป เป็นบริเวณของ Tube ที่อยู่ตรงข้ามกับ Shell Inlet Nozzle ซึ่งเป็นบริเวณที่ Fluid Flow วิ่งเข้ามาปะทะ Tube โดยตรง จึงทำให้เกิด Erosion หรือ Erosion-corrosion ขึ้น โดยเราจะเห็นว่าบริเวณนี้มี Scale และ Deposit เกาะอยู่บน Tube น้อยกว่าบริเวณอื่น ซึ่งถ้าหากเราใช้งานไปเรื่อยๆ โดยที่ไม่ได้ตรวจสอบ Tube บริเวณนี้ก็จะบางลงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งรั่ว เหมือนที่เห็นในรูปนี่แหละครับ

Did you know??? ใน Heat exchanger tube bundle บางตัวจะมีการติดตั้ง “Impingement plate” ที่ตำแหน่งตรงข้ามกับ Shell inlet nozzle เพื่อไม่ให้ Fluid flow เข้ามาปะทะกับ Tube โดยตรง ดูตัวอย่างตามที่เคยได้แชร์ไปนะครับ

- Impingement plate of heat exchanger tube bundle: http://monghaihen.blogspot.com/2017/01/blog-post_30.html

To be continued…

by Mo Thanachai 

Scales and deposits is a useful inspection guide of heat exchanger tube bundle (Part 1.2)

 ซีรี่ย์การตรวจสอบ Heat exchanger tube bundle ด้วยสายตา (Visual Inspection)

Scale and deposits is a useful inspection guide of heat exchanger tube bundle (Part 1.2);

เรามาดูตัวอย่างเพิ่มเติมกันต่อจาก Part 1.1 ว่า สี รูปแบบ ปริมาณ ตำแหน่ง ของ Scale และ Deposit ที่เราเห็นนั้น จะสามารถบ่งบอกถึงปัญหา Corrosion ที่กำลังเกิดขึ้นกับ Tube bundle ได้อย่างไร…

Link Part 1.1: MHH - Place for Knowledge Sharing with Happiness: Scales and deposits is a useful inspection guide of heat exchanger tube bundle (Part 1.1) (monghaihen.blogspot.com)

ตัวอย่างในรูปที่ 3 เป็นสภาพของ Tube bundles หลังจากเปิดอุปกรณ์และดึงออกมา ซึ่งเราจะเห็นว่ามีบางบริเวณบน Tube bundle ที่มี Corrosion scale สะสมอยู่หนาแน่น และเมื่อทำควาสะอาดและตรวจสอบ Tube โดยใช้เทคนิค Internal Rotary Inspection System (IRIS)  ก็พบว่า บริเวณที่มี Heavy scale ปกคลุมอยู่มี Corrosion เกิดขึ้นที่ผิวด้านนอกของ Tube รุนแรงกว่าบริเวณอื่น

To be continued…

by Mo Thanachai 

Scales and deposits is a useful inspection guide of heat exchanger tube bundle (Part 1.1)

ซีรี่ย์การตรวจสอบ Heat exchanger tube bundle ด้วยสายตา (Visual Inspection)

Scale and deposits is a useful inspection guide of heat exchanger tube bundle (Part 1.1);

ขั้นตอนที่หนึ่ง (1st Step) ในการตรวจสอบ Heat exchanger tube bundle คือตรวจสอบสภาพโดยทั่วไปด้วยการ Visual เพื่อมองให้เห็นถึงรูปแบบของ Corrosion ที่กำลังเกิดขึ้นกับตัวอุปกรณ์

ดังนั้นถ้าเป็นไปได้ เราควรที่จะตรวจสอบ Tube bundles หลังจากเปิดอุปกรณ์ (As-found visual inspection) ก่อนที่จะทำการเคลื่อนย้ายหรือทำความสะอาด ทั้งนี้เพราะว่า สี รูปแบบ ปริมาณ ตำแหน่ง ของ Scale และ Deposit ที่เราเห็นนั้น ในหลายๆ ครั้ง สิ่งเหล่านี้สามารถบ่งบอกถึงปัญหา Corrosion ที่กำลังเกิดขึ้นกับ Tube bundle ได้นะครับ

ตัวอย่างในรูปที่ 1 บริเวณขอบของ Tube (Tube end or tube lip) ที่มี Deposit และสิ่งแปลกปลอม (Foreign material) ไปทับถมอยู่ จะเห็นว่ามี Corrosion (Under Deposit Corrosion) เกิดขึ้นรุนแรงกว่าบริเวณอื่นๆ จนทำให้ Tube บริเวณนั้นแหว่งไปเลย

และตัวอย่างในรูป 2 จะเห็นว่า Tube แถวด้านล่างสุดที่มีการสะสมของ Deposit แตกต่างจาก Tube ในแถวอื่นๆ เมื่อใช้กล้อง Videoscope ส่องเข้าไปดูภายใน Tube หลังจากทำความสะอาด ก็พบว่ามี Localized corrosion รุนแรงเกิดขึ้นจนกระทั่งทำให้ Tube เป็นหลุมลึกและทะลุ (รั่ว)

Did you know??? ความรุนแรงของ Cooling water corrosion ที่เกิดขึ้นกับ Heat exchanger tube bundle ก็มีความสัมพันธ์กับ Deposits ที่เกิดขึ้นเช่นกัน ดูตัวอย่างตามที่เคยได้แชร์ไปครับ

Cooling Water Corrosion in Heat Exchanger Tubes due to Low Flow Velocity

Cooling Water Corrosion in Heat Exchanger Tubes at High Water Temperature Zone

by Mo Thanachai 

Mitigation of CUI Damage using “Personnel Protective Cage”;

Heat Exchanger ในภาพแรกทำไมถึงต้องมีกรงครอบอยู่ ???

ที่ Heat exchanger ต้องมีกรงครอบอยู่ ก็เพื่อป้องกันไม่ให้คนไปสัมผัสโดนตัวอุปกรณ์ที่มีความร้อน ซึ่งความร้อนที่เริ่มเป็นอันตรายต่อผิวของคนเราคือที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 C นั่นหมายความว่า Heat exchanger ตัวนี้ถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 C เลยต้องป้องกันคนไปโดนโดยใช้กรงลวดครอบตัวอุปกรณ์ไว้ กรงลวดที่ครอบตัวอุปกรณ์แบบนี้เราเรียกมันว่า “Personal Protective Cage” ครับ 

แล้ว Personal protective cage เกี่ยวข้องกับ CUI อย่างไร ???

CUI คือ Corrosion Under Insulation ดังนั้นวิธีการที่ดีที่สุดที่จะป้องกันไม่ให้เกิด CUI ก็คือ “ไม่ต้องมี Insulation”

เป็นหลักการที่ดูเหมือนจะเล่นๆ แต่ทำได้จริงสำหรับในท่อบาง Line และอุปกรณ์บางตัว ซึ่งถ้าเราสามารถทำได้ก็จะเป็นการป้องกัน CUI และลดงานตรวจสอบ CUI ไปได้ตลอดกาล

ท่อและอุปกรณ์ในโรงงานนั้นหุ้ม Insulation ด้วยหลายเหตุผล เช่น เป็น Process requirements, Heat conservation, Fire protection, Noise, Preventing freezing or condensation และในบางกรณีเราจะพบว่า ท่อและอุปกรณ์บางตัวนั้นหุ้ม Insulation เพื่อใช้เป็น Personnel protective หรือเพื่อป้องกันไม่ให้คนมาสัมผัสโดนเพียงอย่างเดียว 

การเลือกใช้ Insulation เพื่อเป็น Personnel protective นั้นจะทำให้เกิดปัญหา CUI ตามมาด้วย ดั้งนั้นถ้าหากเราสามารถระบุได้ว่าท่อหรืออุปกรณ์ไหนบ้างที่หุ้ม Insulation เพื่อวัตถุประสงค์ในการเป็น Personnel protective เพียงอย่างเดียว เราก็จะสามารถที่จะพิจารณาเปลี่ยนมันเป็น Personal protective cage แทนได้ ซึ่งก็จะกำจัดปัญหา CUI ออกไปด้วย (เพราะมันไม่มี Insulation แล้ว) หรือแม้แต่ในเฟสของการ Design เราก็สามารถออกแบบให้ใช้เป็น Personal protective cage ตั้งแต่แรกได้เลยเช่นกัน

ลองพิจารณากันดูนะครับว่าตรงไหนบ้าง ที่จะสามารถเปลี่ยนจาก Insulation เป็น Personnel protective cage ได้

(อย่างไรก็ตาม อย่าลืมพิจารณากันให้รอบด้านนะครับ)
by Mo Thanachai 

Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank - Vent Nozzle;

ทิ้งทายเรื่องงานตรวจสอบความหนา (Thickness monitoring) ของ Sulfuric acid storage tank ด้วยภาพ Computed Profile Radiography (CRT) ของ Vent nozzle ซึ่งเป็นอีกจุดหนึ่งในถังที่อาจจะเกิด Corrosion รุนแรงได้ เนื่องจาก Vent nozzle นั้นมีอากาศเข้า และไอกรดระเหยออก อยู่ตลอดเวลา…

มองให้เห็นนะครับ

by Mo Thanachai 

Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank - Part 2;

กลับมาต่อกันที่ผลการวัดความหนาของถังใส่กรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 98%wt ที่ใช้งานมาประมาณ 12 ปี กันนะครับ

ใน Case นี้ เพื่อให้ได้รูปแบบของความหนาที่เหลืออยู่ของถัง (Thickness profile) จะใช้การวัดความหนาในช่วงกึ่งกลางของถังตามแนว Vertical ทั้งหมด 5 แถว ไล่ตั้งแต่หัว กลาง และท้ายถัง (เส้น A,B,C,D, และ E ในรูป Sketch) เพื่อให้มองเห็นภาพรวมของความหนาทั้งหมดของถัง โดยใช้วิธีเป็น Grid UTM ตามแนวเส้นที่ลากไว้

ทีนี้ลองสังเกตดู Thickness profile ที่ได้จากการวัดความหนา;

1) จาก Profile ความหนาในแต่แถว เราจะเห็นว่าที่ระดับประมาณกึ่งกลางของถังจะมีความหนาเหลือน้อยที่สุด หรือมี Corrosion เกิดขึ้นมากที่สุดนั่นเอง และจากจุดกึ่งกลาง Corrosion ก็จะค่อยๆ ลดลงไปเรื่อยๆ ตามระดับที่สูงขึ้น และต่ำลง

2) ทีนี้มาลองดู Profile ความหนาของแต่ละแถวเทียบกัน เราจะเห็นว่า Corrosion จะเกิดขึ้นด้านทิศใต้ของถัง (ขวามือในรูป Sketch) มากกว่าอีกด้านทิศเหนือ (ซ้ายมือในรูป Sketch)

จาก Thickness profile ที่ได้ พอจะหาคำตอบกันได้มั้ยครับ ว่าทำไม Profile ความหนาของถังถึงเป็นแบบนี้?? และเกิดอะไรขึ้นด้านในถัง??? 

…

..

.

คำตอบคือ “การใช้งาน Sulfuric acid storage tank” ทำให้เกิดลักษณะของ Corrosion แบบนี้ขึ้นครับ อธิบายได้ประมาณนี้;

1) ในการใช้งานถัง ระดับของกรดซัลฟิวริกที่อยู่ในถัง (Operating level) จะค้างตรงกลางถังนานที่สุด เนื่องจากเป็นจุ ที่ Diameter ขอ จึงทำให้เกิด Waterline Corrosion ที่ตรงบริเวณกึ่งกลางของถังมากที่สุด

2)  ตอนที่นำกรดซัลฟิวริกที่อยู่ในถังไปใช้งานก็จะต้องมีอากาศ (Moist Air) เข้ามาแทนที่ทาง Vent nozzle ซึ่งก็นำออกซิเจนและน้ำเข้ามาด้วย ออกซิเจนและน้ำที่เข้ามาก็จะไปทำให้ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกที่อยู่บนผิวลดลงต่ำกว่า 98%wt และเกิด Corrosion รุนแรงขึ้น ซึ่งเราจะเห็นว่าบริเวณที่เกิด Corrosion รุนแรง (ด้านขวามือ) ก็อยู่ตรงตำแหน่งของ Vent nozzle พอดี

บางครั้งในงานตรวจสอบอาจจะต้องมองภาพรวมทั้งหมดด้วยถึงจะเข้าใจ ใครมีความเห็นหรือประสบการณ์อื่นๆ มาร่วมแชร์กันได้นะครับ
by Mo Thanachai 

หัวข้อที่เกี่ยวข้องที่ได้แชร์แล้ว เข้าไปดูได้ใน Post ก่อนหน้านี้เลยนะครับ;

- Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank Part 1.

- Corrosion inside Storage Tanks – Waterline Corrosion.

- Corrosion inside Storage Tanks – Why Storing 98%wt H2SO4 in Carbon Steel Tank?.

- Corrosion inside Storage Tanks – Sulfuric Acid (H2SO4) Corrosion.

Corrosion inside Storage Tanks – Sulfuric Acid (H2SO4) Corrosion;

ทุกคนทราบกันดีว่า กรดมีฤทธิ์กัดกร่อน กรดซัลฟิวริกก็เช่นเดียวกันมีฤทธิ์กัดกร่อนเหล็กโดยเฉพาะกับเหล็ก Carbon steel

กรดซัลฟิวริกจะทำให้เกิดการกัดกร่อนได้ทั้งในรูปแบบของ General Corrosion และ Localized Corrosion โดยเราอาจจะพบ Corrosion รุนแรงได้ที่ Heat affected zone หรือ HAZ ของแนวเชื่อมของวัสดุ Carbon steel ทั้งเพราะว่าเป็นบริเวณที่วัสดุมีความแตกต่างกันระหว่างเนื้อเชื่อมและ Base material

ความรุนแรงของการกัดกร่อน (Corrosiveness) หรืออัตราการกัดกร่อน (Corrosion rate) จะขึ้นกับอุณหภูมิและความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกเป็นหลัก และนอกจากนี้ก็ยังมีเรื่องของความเร็วในการไหลของกรด รวมถึงปริมาณของออกซิเจนในกรด ที่จะมีผลต่อความรุนแรงของการกัดกร่อน

ลองดูตาราง Estimated Corrosion Rate จากใน API RP 581 RBI Technology สำหรับ Carbon steel จะเห็นว่า…

(1) อุณหภูมิสูงขึ้น จะทำให้เกิดการกัดกร่อนรุนแรงขึ้น (Corrosion rate สูงขึ้น)
(2) Corrosion rate จะต่ำสุดที่ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกเท่ากับ 98%wt และจะมีค่าสูงขึ้นเมื่อความเข้มข้นเปลี่ยนไป
(3) ความเร็วในการไหล (Acid Velocity) มากขึ้น หรือกรดไหลเร็วขึ้น Corrosion ก็จะรุนแรงมากขึ้นตามไปด้วย แต่ทั้งนี้ถ้าเป็นถังเก็บก็ถือว่าความเร็วเป็นศูนย์นะครับ
..
.
วนออกไปเรื่อง Corrosion ซะนาน เดี๋ยวสัปดาห์หน้าจะกลับไปที่การวัดความหนาถัง Sulfuric acid storage tank กันต่อครับ
by Mo Thanachai 

Corrosion inside Storage Tanks – Why Storing 98%wt H2SO4 in Carbon Steel Tank?;

ก่อนจะพูดถึง Sulfuric Acid (H2SO4) Corrosion เคยสงสัยกันมั้ยครับว่าทำไมเราต้องเก็บกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้น 98%wt ในถัง Carbon Steel ทั้งๆ ที่เราไม่ได้ต้องการใช้งานมันที่ความเข้มข้นนี้ [ต้องนำไปผสมน้ำ (Dilute) เพื่อให้ได้ความเข้มข้นที่ต้องการก่อนใช้งาน] ???

…

หลายคนรู้คำตอบอยู่แล้วหรือมีคำตอบอยู่ในใจ...

..

.

คำตอบคือ ที่ความเข้มข้นประมาณ 98%wt H2SO4 จะเกิดการกัดกร่อนวัสดุ Carbon Steel น้อยที่สุด หรือมี Corrosion Rate ต่ำที่สุดนั่นเอง ทำให้เราสามารถใช้งานถังได้ยาวนานกว่าการเก็บกรดซัลฟิวริกที่ความเข้มข้นอื่นๆ

กราฟ Sulfuric acid corrosion rate จาก API RP 571 Damage Mechanisms ใน slide บอกเราว่าที่อุณหภูมิ 24 องศาเซลเซียส กรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 98% จะมี Corrosion rate 5 mpy (mils per year) หรือ 0.127 mm/yr  แต่ถ้าความเข้มข้นเป็น 93% จะมี Corrosion rate 20 mpy หรือ 0.508 mm/yr ซึ่งต่างกัน 4 เท่า!

...

ทุกอย่างล้วนมีเหตุและผลของมันครับ

..

.

ครั้งหน้าจะมาต่อเรื่อง Sulfuric Acid Corrosion แบบเต็มๆ นะครับ

by Mo Thanachai 

Corrosion inside Storage Tanks – Waterline Corrosion;

จากสัปดาห์ที่แล้ว ก่อนที่จะไปต่อเรื่องการตรวจวัดความหนาของถังใส่กรดซัลฟิวริก ผมขอคั่นด้วยรูปแบบของการกัดกร่อนที่มักเกิดขึ้นในถังบรรจุสารเคมีและถังน้ำที่เรียกกันว่า Waterline Corrosion

Waterline Corrosion เกิดจากปริมาณของ Oxygen ที่อยู่เหนือ Liquid level (water level) และบริเวณอยู่ต่ำกว่า Liquid level ไม่เท่ากัน ทำให้เกิด Differential Oxygen Concentration Cell นั่นคือ Area ที่อยู่ด้านบนของ Water line ที่มี Oxygen มากจะเป็น Cathode และ Area ที่อยู่ต่ำกว่า Water line ซึ่งมี Oxygen น้อยจะเป็น Anode และส่วนที่เป็น Anode ก็จะเกิด Corrosion ลักษณะเป็นวงรอบถัง

ดังนั้นบริเวณที่จะเกิด Corrosion มากที่สุดก็จะเป็นบริเวณที่อยู่ต่ำกว่า Liquid level มานิดนึง (ดูรูปประกอบนะครับ)

…

..

.

ยังมี Corrosion อีกรูปแบบนึงที่เกี่ยวข้องกับงานนี้ นั่นก็คือ Sulfuric Acid Corrosion เดี๋ยวครั้งหน้ามาเล่าต่อครับ

by Mo Thanachai 

Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank - Part 1;

ทิ้งท้ายวันศุกร์ด้วยเรื่องงานตรวจสอบถังบรรจุสารเคมีกันครับ (แต่วันนี้คงได้แค่เกริ่น)

งานนี้เป็นการตรวจวัดความหนาของถังทรงแคปซูลที่ใส่กรดซัลฟิวริก 98%wt (Sulfuric acid, H2SO4) ซึ่ง In-service อยู่ (On-Stream Inspection) โดยข้อมูลของถังใบนี้ก็เป็นไปตามที่เขียนอยู่ใน Slide

ในการวัดความหนาของถังใบนี้ มีบริเวณที่ต้องการวัดความเป็นพิเศษ  นั่นคือช่วงกึ่งกลางของถังตาม Vertical โดยใช้วิธีการเป็น Spot UTM หลายๆ จุดไล่ขึ้นลงตามแนวดิ่ง และใช้แนวเชื่อมกับ Saddle support ของถังเป็นจุดอ้างอิง ตามรูป Sketch

....
…
? ทำไมถึงวัดความหนาแบบนี้
?? Pattern ของความหนาที่วัดมาได้เป็นอย่างไร
??? เกิดอะไรขึ้นด้านในถัง
..
.
เดี๋ยวสัปดาห์หน้ามาเล่าให้ฟังต่อนะครับ
by Mo Thanachai