ปะเก็นยางลมตรงตามมาตรฐานการเดินเรือนานาชาติอย่างไร

การปฏิบัติตาม ISO 17357: ข้อกำหนดด้านการออกแบบและวัสดุสำหรับปะเก็นยางลม

ISO 17357-1:2014 สำหรับปะเก็นแรงดันสูง และ ISO 17357-2:2014 สำหรับปะเก็นแรงดันต่ำ

มาตรฐาน ISO 17357 ได้กำหนดแนวทางด้านความปลอดภัยสำหรับกันชนยางแบบลมทั่วโลก โดยแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามระดับแรงดัน คือ ส่วนที่ 1 ครอบคลุมระบบแรงดันสูง ในขณะที่ส่วนที่ 2 เกี่ยวข้องกับระบบแรงดันต่ำ สำหรับกันชนแรงดันสูงที่อยู่ภายใต้มาตรฐาน ISO 17357-1:2014 นั้น ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรับมือกับแรงกระแทกขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อเรือขนาดใหญ่ เช่น เรือบรรทุกน้ำมันหรือเรือคอนเทนเนอร์ เข้าจอดท่าเรือ ซึ่งจำเป็นต้องมีชั้นยางภายในที่แข็งแรงพิเศษและวัสดุยางชนิดพิเศษที่สามารถยืดตัวได้อย่างน้อย 400% ในทางตรงกันข้าม กันชนแรงดันต่ำที่เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 17357-2:2014 จะทำงานได้ดีกว่าในพื้นที่ท่าเรือที่มีแรงกระทำน้อยกว่า ซึ่งต้องให้ความสำคัญกับความยืดหยุ่นของยางในช่วงค่าความแข็งประมาณ 50 ถึง 60 IRHD และต้องสามารถกักเก็บอากาศไว้ได้นานกว่ากันชนแรงดันสูง ในทุกรุ่นไม่ว่าจะเป็นชนิดแรงดันใด ต้องอยู่ในข้อจำกัดของขนาดที่ค่อนข้างเข้มงวด คือ ความเบี่ยงเบนไม่เกิน 2% ทั้งในมิติความยาวและความกว้าง เพื่อให้สามารถติดตั้งเข้ากับสิ่งอำนวยความสะดวกที่ท่าเรือและอุปกรณ์การจอดเรือที่มีอยู่ได้อย่างเหมาะสม

การออกแบบ กระบวนการผลิต และคุณสมบัติของวัสดุที่สำคัญ เพื่อให้มั่นใจถึงความสอดคล้องตามข้อกำหนด

กันชนยางแบบลมที่ผ่านเกณฑ์มีการใช้มาตรการป้องกันวัสดุหลัก 4 ประการ:

1. โครงสร้างชั้นสามชั้น ประกอบด้วยชั้นนอกที่ทนต่อการขูดขีด ชั้นกลางที่เสริมความต้านทานแรงดึง และชั้นในที่ป้องกันการรั่วซึมของอากาศ
2. ส่วนผสมยางสังเคราะห์ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน ASTM D412 และทนต่อการเสื่อมสภาพจากน้ำเค็ม
3. ชุดข้อต่อเหล็กที่ผ่านการทดสอบภายใต้แรงดัน 1.5 เท่าของแรงดันการทำงานสูงสุด
4. การตรวจสอบหลังกระบวนการอบกำมะถัน เพื่อยืนยันว่าข้อบกพร่องบนพื้นผิวไม่เกิน 0.5 มม.

ผู้ผลิตต้องทำการทดสอบการอัดที่แรง 10 กิโลนิวตัน เป็นจำนวน 3,000 รอบ จำลองการทำงานในท่าเรือเป็นเวลาหนึ่งทศวรรษ โดยจำกัดการเปลี่ยนรูปถาวรไว้ไม่เกิน 3% สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าจะฟื้นตัวของรูปร่างได้ 97% ภายใน 5 นาทีหลังจากการเบี่ยงเบน ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดสากลว่าด้วยความทนทาน

ระเบียบวิธีการทดสอบประสิทธิภาพและความทนทานของกันชนยางแบบลม

การทดสอบการอัด การเจาะ การเด้งกลับ และการดูดซับพลังงาน

การทดสอบกันชนนั้นเกี่ยวข้องกับการอัดกันชนระหว่าง 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์ เพื่อตรวจสอบว่าสามารถรองรับแรงกระแทกได้เมื่อเรือจอดเทียบท่า โดยดูประสิทธิภาพในการดูดซับพลังงานจากหน่วยกิโลนิวตัน-เมตรในรอบการรับน้ำหนักซ้ำๆ ซึ่งเลียนแบบสถานการณ์จริงที่เรือขนาดใหญ่เทียบท่ากับท่าน้ำ แล้วกันชนจะคืนตัวกลับเร็วแค่ไหนหลังจากถูกบีบอัด? เราวัดความสามารถในการคืนรูปร่างเดิมภายในสองนาทีหลังจากการทดสอบการอัด ซึ่งสิ่งนี้มีความสำคัญมากในท่าเรือที่มีการใช้งานอย่างหนาแน่น ที่ซึ่งเรือมาและไปตลอดทั้งวัน หากกันชนไม่สามารถคืนตัวได้อย่างรวดเร็วเพียงพอ การดำเนินงานก็จะล่าช้า ส่วนความต้านทานต่อการถูกเจาะนั้น ผู้ผลิตจะทำการทดสอบการกระแทกด้วยกรวยเหล็กบนตัวอย่าง โดยหน่วยที่ผ่านมาตรฐานการรับรองจะต้องทนต่อแรงกระแทกที่ให้พลังงานประมาณ 500 จูลโดยไม่ฉีกขาดอย่างสมบูรณ์

การทดสอบความแน่นของอากาศ การรักษาระดับแรงดัน และความน่าเชื่อถือในระยะยาว

การตรวจสอบว่ากันชนลมมีความแน่นสนิทจริงหรือไม่ ต้องใช้วิธีอัดอากาศเข้าไปที่ความดัน 1.5 เท่าของค่าปกติ (เรียกว่าค่า P80) จากนั้นจุ่มกันชนลงในน้ำเป็นเวลาหนึ่งวันเต็มเพื่อสังเกตการรั่วซึม สำหรับการทดสอบสมรรถนะระยะยาว ผู้ผลิตจะทำการตรวจสอบความดันซ้ำๆ กว่า 10,000 ครั้ง ในขณะที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมาก ตั้งแต่อุณหภูมิลบ 30 องศาเซลเซียส จนถึงบวก 60 องศาเซลเซียส ซึ่งขั้นตอนนี้จำลองสถานการณ์ที่กันชนต้องอยู่ในสภาพใช้งานจริงมาหลายปี ตามข้อมูลการวัดจากท่าเรือทั่วโลก พบว่ากันชนลมคุณภาพดีสามารถคงความดันไว้ได้ประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์ของค่าเดิม แม้จะอยู่ในน้ำมาแล้ว 15 ปี ซึ่งถือว่าน่าประทับใจมาก เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ราคาถูกที่มักจะสูญเสียความดันไปมากกว่าถึง 34 เปอร์เซ็นต์ในช่วงเวลาเดียวกัน

การทนต่อสิ่งแวดล้อม: การทดสอบความต้านทานรังสี UV สภาพอากาศ และความเสถียรภาพจากการเสื่อมสภาพ

กันชนยางจะต้องผ่านการทดสอบการเสื่อมสภาพเร่งรัด โดยจะต้องเผชิญกับสภาวะร่วมกันของแสงยูวีและละอองเกลือเป็นเวลาประมาณ 3,000 ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้งานมาประมาณสิบปีในพื้นที่ใกล้ชายฝั่ง ตามมาตรฐาน ISO 188 หลังจากดำเนินการทดสอบทั้งหมดแล้ว วัสดุจะต้องคงความแข็งแรงดึงไว้ไม่น้อยกว่า 85 เปอร์เซ็นต์ของค่าเดิม ก่อนที่จะเกิดความเสียหาย นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบอื่นๆ อีก เช่น วัสดุจะต้องทนต่อระดับโอโซนได้ประมาณ 50 ส่วนในหมื่นล้านส่วน และยังมีการทดสอบความสามารถในการทนต่อความร้อนในระยะยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างจะถูกวางไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิประมาณ 70 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลาสามวันเต็มๆ เป้าหมายมีเพียงอย่างเดียว คือ ต้องแน่ใจว่าวัสดุจะไม่แตกร้าวหรือเปราะเมื่อถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพภายใต้ความดัน (P50 และ P80) และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการประยุกต์ใช้งานทางทะเล

ความเข้าใจเกี่ยวกับค่าความดัน P50 และ P80 ในกันชนยางแบบลม

ค่าความดันมาตรฐานคือสิ่งที่กันชนลมอัดขึ้นอยู่เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยในการปฏิบัติการระหว่างเรือกับท่าเทียบเรือ เมื่อกล่าวถึงค่า P50 เราจะพิจารณาความดันภายในเมื่อกันชนถูกอัดตัวลงประมาณครึ่งทาง ซึ่งครอบคลุมการปฏิบัติงานปกติส่วนใหญ่ จากนั้นมีค่า P80 ซึ่งวัดความดันที่ระดับการอัดตัวประมาณ 80% โดยในช่วงนี้กันชนจะดูดซับพลังงานได้มากที่สุดขณะเกิดการกระทบ ยกตัวอย่างเช่น หากกันชนมีค่าความดัน 1.5 บาร์ สำหรับ P50 และ 3.0 บาร์ สำหรับ P80 มันจำเป็นต้องสามารถคงสภาพไว้ภายใต้เงื่อนไขความดัน 3.0 บาร์ เพื่อผ่านมาตรฐานความปลอดภัยทั้ง OCIMF และ PIANC การศึกษาจาก Marine Safety Review ในปี 2023 ยังชี้ให้เห็นถึงประเด็นสำคัญประการหนึ่ง พบว่าเมื่อกันชนไม่มีความสามารถ P80 ที่เพียงพอ ความเสี่ยงของการชนกันจะเพิ่มขึ้นประมาณ 17% นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมการเลือกขนาดที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้สอดคล้องกับแรงพลังงานจริงที่เกิดขึ้นเมื่อเรือเข้าเทียบท่า

วาล์วความปลอดภัย, อุปกรณ์ป้องกันความดันเกิน, และระบบจัดการความดัน

วาล์วนิรภัยจะทำงานเมื่อความดันเกินระดับ P80 เพื่อป้องกันไม่ให้ระบบถูกอัดจนเกินไป และอาจเกิดความเสียหายได้ ในปัจจุบัน ระบบส่วนใหญ่จะผนวกคุณสมบัติด้านความปลอดภัยเหล่านี้เข้ากับเทคโนโลยีการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยรักษาความดันให้มีความคงที่อยู่ในช่วงประมาณบวกหรือลบ 0.2 บาร์ แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของภาระงานอย่างฉับพลัน ก็ตาม พิจารณาจากการดำเนินงานท่าเรือจริง สถาน facility ที่ใช้กลไกการป้องกันสองชั้น มีรายงานว่าปัญหาเกี่ยวกับฟันเดอร์ลดลงเกือบ 40% ระหว่างปี 2013 ถึง 2023 ตามการวิจัยของ Ponemon นอกจากนี้ มาตรฐานการรับรองก็เข้มงวดมากขึ้นเช่นกัน องค์กรมาตรฐาน เช่น ABS ตอนนี้กำหนดให้มีการตรวจสอบระบบทั้งหมดที่ควบคุมความดันทุกปี เพื่อให้มั่นใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนด BSI PAS 2070 เกี่ยวกับการรั่วไหล และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ภายใต้แรงกดดัน

การสอดคล้องกับแนวทางอุตสาหกรรม OCIMF, PIANC และ BSI PAS 2070:2021

คำแนะนำของ OCIMF สำหรับการเทียบท่าและการปฏิบัติงานที่ท่าเรืออย่างปลอดภัย

ฟอรั่มระหว่างประเทศของบริษัทน้ำมันสำหรับการขนส่งทางทะเล หรือที่รู้จักกันในชื่อ OCIMF ได้กำหนดมาตรฐานสำหรับระบบป้องกันการชนแบบยางลม (pneumatic rubber fender systems) ที่ท่าเทียบเรือทั่วโลก มาตรการแนะนำขององค์กรระบุข้อกำหนดเฉพาะเกี่ยวกับปริมาณพลังงานที่ระบบเหล่านี้ต้องดูดซับ และระยะการเบี่ยงเบนสูงสุดก่อนที่จะเสียหาย ซึ่งทั้งหมดนี้มีเป้าหมายเพื่อลดความเสียหายจากแรงกระแทกของเรือ สำหรับผู้ดำเนินการสถาน facility เหล่านี้ การตรวจสอบว่าแผ่นกันชนที่ใช้งานอยู่สอดคล้องกับมาตรฐาน Safe Berthing ปี 2022 ของ OCIMF ถือเป็นงานที่จำเป็นอย่างยิ่ง มาตรฐานดังกล่าวพิจารณาปัจจัยหลายประการ รวมถึงน้ำหนักของเรือที่กำลังเข้าเทียบท่า ความเร็วขณะจอดเทียบ และแม้แต่การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำจากคลื่นน้ำขึ้นน้ำลงตลอดทั้งวัน

มาตรฐาน PIANC 2002 สำหรับการออกแบบโครงสร้างเทียบเรือและระบบกันชน

แนวทางปฏิบัติของ PIANC 2002 กำหนดกฎเกณฑ์ในการติดตั้งกันชนลมอัดเข้ากับโครงสร้างท่าเทียบเรือทั่วโลก ตามมาตรฐานเหล่านี้ วิศวกรจำเป็นต้องวิเคราะห์การกระจายแรงบนโครงสร้างทางเรขาคณิตอย่างน้อยสิบห้าแบบ เพื่อป้องกันไม่ให้จุดใดจุดหนึ่งของเสาเข็มท่าเทียบเรือรับแรงกดมากเกินไป ในการออกแบบระบบนี้ ยังต้องพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมด้วย สิ่งต่าง ๆ เช่น คลื่นที่กระทบโครงสร้าง และการเคลื่อนลอยตัวของเรือขณะเข้าเทียบท่า มีความสำคัญอย่างมาก โดยเฉพาะในท่าเรือแบบเปิด ซึ่งประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานระหว่างเจ็ดสิบถึงแปดสิบเปอร์เซ็นต์ ยิ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญต่อสมรรถนะและความปลอดภัย

BSI PAS 2070:2021 สมรรถนะ ความปลอดภัย และการประกันคุณภาพสำหรับกันชนเรือ

มาตรฐาน BSI PAS 2070:2021 กำหนดข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่อิงตามวงจรชีวิตทั้งหมดของกันชนเรือในทะเล เพื่อพิสูจน์ว่าผลิตภัณฑ์สามารถใช้งานได้นานประมาณ 20 ปี ผู้ผลิตต้องทำการทดสอบการบีบอัดมากกว่า 5,000 ครั้ง และตรวจสอบการขยายตัวของรอยแตกร้าวเล็กๆ ตามระยะเวลาที่ผ่านไป จากนั้นผู้ตรวจสอบจากหน่วยงานภายนอกจะตรวจสอบแหล่งที่มาของวัสดุและประเมินความสม่ำเสมอของแต่ละล็อตในการผลิตอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ยังมีการกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวด โดยอนุญาตให้มีความแตกต่างของความหนาแน่นไม่เกิน 2% ระหว่างการผลิตแต่ละครั้ง กระบวนการตรวจสอบคุณภาพทั้งหมดเหล่านี้ถูกนำมาใช้หลังจากการทบทวนความปลอดภัยท่าเรือในปี 2021 พบว่า อุบัติเหตุการเทียบท่าเรือเกือบ 1 ใน 7 เกิดจากวัสดุกันชนที่มีคุณภาพต่ำ ดังนั้น มาตรฐานเหล่านี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันปัญหาในลักษณะเดียวกันนี้ในท่าเรือและท่าจอดเรือทั่วโลก

การรับรองจากบุคคลที่สามและการประกันคุณภาพในการผลิตกันชนยางแบบลม

บทบาทขององค์กรจัดประเภท: ABS, LR, BV, CCS และ SGS ในการรับรอง

องค์กรจัดประเภทใหญ่ๆ เหล่านี้ เช่น ABS, LR จาก Lloyd's Register, BV ที่ Bureau Veritas, CCS ในประเทศจีน และ SGS ต่างก็ทำหน้าที่ตรวจสอบให้มั่นใจว่าเรือเดินทะเลสอดคล้องตามมาตรฐานต่างๆ เช่น ISO 17357 แนวทางของ PIANC และมาตรฐาน BSI PAS 2070:2021 ฉบับใหม่ องค์กรเหล่านี้จะตรวจสอบทุกอย่าง ตั้งแต่ความทนทานของแบบแปลนภายใต้แรงกดดัน ไปจนถึงการเลือกวัสดุที่ใช้ และขยายไปยังกระบวนการผลิต รวมถึงการทดสอบปัจจัยด้านประสิทธิภาพจริง เช่น ปริมาณพลังงานที่ถูกดูดซับในขณะเกิดการกระแทก หรือความสามารถในการรักษาแรงดัน ได้รับการรับรองจากองค์กรเหล่านี้หมายถึงการผ่านการตรวจสอบตามระบบบริหารคุณภาพ ISO 9001 ด้วย โดยท่าเรือส่วนใหญ่ทั่วโลกจำเป็นต้องมีใบรับรองจากบุคคลที่สามในลักษณะนี้ ก่อนที่แผ่นกันชนเรือ (fenders) จะสามารถนำไปใช้งานได้ สิ่งนี้ช่วยให้ระดับความปลอดภัยใกล้เคียงกันในทุกที่ที่เรือเทียบท่า ซึ่งเป็นเหตุผลที่สมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาถึงจำนวนเรือหลากหลายประเภทที่เข้ามาในท่าเรือทุกวัน

การติดตามแหล่งที่มา การตรวจสอบแบตช์ และการติดเครื่องหมายเพื่อความสอดคล้อง มาตรฐานการควบคุมคุณภาพ

การผลิตแบบทันสมัยใช้ระบบการประกันคุณภาพสามระดับ:

• การติดตามวัสดุ : การติดป้าย RFID ใช้ติดตามส่วนผสมของยางตั้งแต่ผู้จัดจำหน่ายวัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
• การติดตามกลุ่มการผลิต : บันทึกดิจิทัลบันทึกพารามิเตอร์การอบแข็ง ผลการทดสอบ และผลการตรวจสอบ
• เครื่องหมายการปฏิบัติตามมาตรฐาน : เครื่องหมายที่แกะสลักด้วยเลเซอร์ยืนยันความสอดคล้องกับมาตรฐานรับรอง CE และ CCS

การศึกษาด้านความปลอดภัยทางทะเลในปี 2022 พบว่าความสามารถในการติดตามที่ใช้เทคโนโลยีบล็อกเชนช่วยลดอัตราข้อบกพร่องลงได้ 34% ในการตรวจสอบ การแสดงเครื่องหมายมาตรฐานยังช่วยให้การตรวจสอบในสนามดำเนินไปอย่างราบรื่น โดย PIANC รายงานว่าการสอบสวนเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์ลดลง 50% เมื่อมีการแสดงข้อมูลการรับรองอย่างชัดเจนบนกันชนเรือ

ส่วน FAQ

• มาตรฐาน ISO 17357 คืออะไร?

มาตรฐาน ISO 17357 ให้แนวทางเกี่ยวกับกันชนยางแบบลมอัด แบ่งออกเป็นสองส่วน: ส่วนที่ 1 สำหรับระบบที่มีแรงดันสูง และส่วนที่ 2 สำหรับระบบที่มีแรงดันต่ำ

• กันชนที่มีแรงดันสูงและแรงดันต่ำต่างกันอย่างไร?

กันชนความดันสูงถูกออกแบบมาเพื่อรองรับแรงกระแทกหนัก เช่น จากเรือขนส่งน้ำมันหรือเรือลำเลียงตู้สินค้า โดยมีชั้นภายในที่แข็งแรงและยางยืดหยุ่นได้ดี กันชนความดันต่ำเหมาะสำหรับพื้นที่ท่าเรือที่มีการจราจรทางเรือน้อย และต้องการความยืดหยุ่นในช่วงความแข็งระหว่าง 50 ถึง 60 IRHD

• ทำไมการให้คะแนน P80 ถึงมีความสำคัญ?

การให้คะแนน P80 วัดแรงดันที่ระดับการบีบอัดประมาณ 80% ซึ่งเป็นจุดที่กันชนสามารถดูดซับพลังงานได้มากที่สุดขณะเกิดการกระทบ ทำให้มั่นใจในความปลอดภัยและลดความเสี่ยงจากการชนกัน

• องค์กรจัดประเภทต่างๆ มีบทบาทอย่างไรในการรักษามาตรฐานคุณภาพ?

องค์กรจัดประเภท เช่น ABS, BV และ CCS ตรวจสอบความสอดคล้องตามมาตรฐาน ความทนทานของการออกแบบ คุณภาพของวัสดุ และควบคุมการทดสอบ เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์จะเป็นไปตามมาตรฐานด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพที่กำหนดไว้

• การติดตามย้อนกลับ (Traceability) มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการผลิตกันชน?

การติดตามย้อนกลับ รวมถึงการติดป้าย RFID และเครื่องหมายแสดงความสอดคล้อง ช่วยติดตามวัสดุตั้งแต่ผู้จัดจำหน่ายจนถึงผลิตภัณฑ์สุดท้าย ทำให้มั่นใจในมาตรฐานการผลิตที่มีคุณภาพสูงและลดอัตราการเกิดข้อบกพร่อง