เครื่องสลายหินไฮดรอลิกใต้น้ำ: ออกแบบพิเศษสำหรับโครงการก่อสร้างใต้ทะเล

เหตุใดเครื่องสกัดมาตรฐานจึงไม่สามารถใช้งานใต้น้ำได้โดยตรง

โครงการโครงสร้างพื้นฐานทางทะเล เช่น การก่อสร้างท่าเทียบเรือ การบำรุงรักษาท่าเรือ และการรื้อถอนใต้น้ำ ไม่ได้ปฏิบัติตามกฎเกณฑ์ปกติ เนื่องจากคุณกำลังสกัดผ่านหิน คอลัมน์คอนกรีต และรากฐานสะพานเก่าที่จมอยู่ใต้น้ำ ซึ่งสภาพแวดล้อมดังกล่าวจะทำลายอุปกรณ์ที่ออกแบบสำหรับใช้งานบนบกอย่างแน่นอน ความดันน้ำ การกัดกร่อน และการมองไม่เห็นเลยเป็นความท้าทายที่ไม่มีอยู่เลยในการทำงานบนบกแห้ง

เครื่องทุบไฮดรอลิกแบบมาตรฐานไม่สามารถทำงานใต้น้ำได้โดยไม่มีการปรับแต่งอย่างกว้างขวาง เครื่องทุบสำหรับใช้งานใต้น้ำจำเป็นต้องออกแบบใหม่ทั้งหมดและผลิตขึ้นเป็นพิเศษตั้งแต่ขั้นตอนแรก แรงดันไฮโดรสแตติกสูงจะดันน้ำเข้าสู่จุดอ่อนทุกจุดของอุปกรณ์ ทำให้ชิ้นส่วนสำคัญ เช่น ลูกสูบและซีล เสียหาย การรั่วซึมเพียงครั้งเดียวอาจนำไปสู่ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมที่สูงและทำให้โครงการล่าช้า น้ำเค็มเร่งกระบวนการกัดกร่อนจนทำลายเปลือกหุ้มเครื่องทุบและสลักเกลียว นอกจากนี้ ทัศนวิสัยที่จำกัดยังหมายความว่าผู้ปฏิบัติงานไม่สามารถมองเห็นจุดสัมผัสของเครื่องมือได้เสมอไป ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงของการยิงเปล่า (blank firing) — คือกรณีที่ลูกสูบเคลื่อนที่กระทบโดยไม่มีเครื่องมือสัมผัสกับวัสดุ คลื่นกระแทกที่เกิดขึ้นอาจทำให้ระบบไฮดรอลิกและเครื่องขุดเสียหายอย่างรุนแรง

ตลาดโลกสำหรับเครื่องทุบไฮดรอลิกใต้น้ำกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งขับเคลื่อนโดยการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่เพิ่มขึ้น งานก่อสร้างฟาร์มลมนอกชายฝั่ง การปรับปรุงท่าเรือให้ทันสมัย การติดตั้งท่อส่งใต้น้ำ และการปฏิบัติการกู้เรืออับปางในทะเล เป็นปัจจัยหลักที่ผลักดันความต้องการ โดยคาดการณ์ว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) จะสูงกว่า 5% ในช่วงห้าปีข้างหน้า การเติบโตนี้สะท้อนให้เห็นถึงปริมาณโครงสร้างพื้นฐานถาวรใต้น้ำที่โลกกำลังก่อสร้างและบำรุงรักษาอยู่ในปัจจุบัน — รวมทั้งความเฉพาะเจาะจงของข้อกำหนดด้านอุปกรณ์ที่จำเป็นในการดำเนินงานดังกล่าวอย่างเชื่อถือได้

ปัญหาวิศวกรรมสามประการที่การออกแบบใต้น้ำต้องแก้ไข

การเพิ่มส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดในเครื่องทุบใต้น้ำคือระบบอากาศอัดเฉพาะที่จ่ายอากาศอัดแรงดันสูงอย่างต่อเนื่องเข้าไปยังช่องว่างภายในตัวเครื่องทุบ ซึ่งอากาศอัดนี้ทำหน้าที่สำคัญสองประการ ประการแรก คือสร้างแรงดันบวกภายในตัวเรือนของเครื่องทุบและรอบๆ อุปกรณ์ ทำให้สามารถผลักน้ำออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และป้องกันไม่ให้น้ำไหลซึมเข้าสู่บริเวณที่ละเอียดอ่อน — เพื่อปกป้องลูกสูบ กระบอกสูบ และซีลจากการเสียหายและเกิดการกัดกร่อนจากน้ำ ประการที่สอง คืออากาศจะพัดเอาตะกอนและอนุภาคขนาดเล็กออกจากรอบบริเวณบูชชิ่งในแต่ละจังหวะขึ้น (upstroke) ซึ่งหากปล่อยทิ้งไว้จะทำหน้าที่เสมือนสารขัดถูที่กัดกร่อนหัวสกัดและบูชชิ่งด้านหน้า

การกัดกร่อนเป็นปัญหาข้อที่สอง และเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ต่างออกไปจากความเสียหายทันทีที่เกิดจากการรั่วซึมของน้ำ น้ำทะเลมีฤทธิ์กัดกร่อนสูงมาก และก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อเครื่องทุบไฮดรอลิกใต้น้ำ — โดยเร่งอัตราการสึกหรอของชิ้นส่วนโลหะ รวมทั้งทำให้ซีลและสารเคลือบป้องกันเสื่อมสภาพลง ดังนั้น ความต้องการในการบำรุงรักษาจึงสูงกว่าอุปกรณ์ที่ใช้งานบนผิวน้ำอย่างมีนัยสำคัญ การล้างด้วยน้ำจืดอย่างทั่วถึงหลังการใช้งานจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง นอกจากนี้ ต้องดำเนินการตรวจสอบการกัดกร่อน ความสมบูรณ์ของซีล และระดับการหล่อลื่นบ่อยขึ้นกว่าปกติ แนวทางการออกแบบเพื่อรับมือกับปัญหานี้ ได้แก่ การใช้เหล็กเกรดพิเศษสำหรับเปลือกหุ้มและลูกสูบ ชุดซีลแบบพิเศษที่มีความต้านทานสูงทั้งต่อแรงดันและต่อการเสื่อมสภาพจากสารเคมีในน้ำทะเล รวมทั้งการเคลือบผิวป้องกันการกัดกร่อนบนสกรูและอุปกรณ์ยึดที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมทั้งหมด

ปัญหาข้อที่สามคือ ความลึกในการใช้งาน (Depth Rating) ความลึกที่สามารถใช้งานได้จะแตกต่างกันอย่างมากตามรุ่นของอุปกรณ์ โดยเครื่องสลายหินไฮดรอลิกแบบถือด้วยมือมักมีการระบุความลึกในการใช้งานตั้งแต่ 10 เมตร ไปจนถึง 100 เมตร หรือมากกว่านั้นสำหรับหน่วยงานพิเศษ ส่วนเครื่องสลายหินที่ติดตั้งบนเครื่องขุดซึ่งใช้ในงานใต้ทะเลลึกอาจออกแบบให้ใช้งานได้ที่ความลึกยิ่งกว่านั้นอีก ผู้ใช้งานควรตรวจสอบความลึกในการใช้งานที่ระบุไว้สำหรับรุ่นที่ใช้งานจริงเสมอ เนื่องจากการใช้งานเกินความลึกที่ระบุอาจส่งผลต่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการทำงาน ทั้งนี้ ความลึกในการใช้งานไม่ใช่เพียงแค่ค่าความดันเท่านั้น แต่ยังควบคุมพฤติกรรมการบีบอัดของไนโตรเจนที่บรรจุไว้ ความต่างของความดันที่กระทำต่อซีล และความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของตัวเรือนภายใต้แรงดันไฮโดรสแตติกที่กระทำอย่างต่อเนื่อง

ข้อมูลอ้างอิงการใช้งานเครื่องสลายหินใต้น้ำ

ตารางด้านล่างแสดงการจับคู่ระหว่างงานก่อสร้างและบำรุงรักษาเรือดำน้ำทั่วไป กับวิธีการนำอุปกรณ์ไปใช้งานที่เหมาะสมที่สุด รวมทั้งข้อกำหนดหลักหรือประเด็นการปฏิบัติงานที่มีผลต่อการเลือกอุปกรณ์

การปฏิบัติงานและบำรุงรักษาเครื่องทุบใต้น้ำ

เครื่องทุบไฮดรอลิกได้รับการปรับแต่งเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมใต้น้ำ โดยทั่วไปจะมีซีลที่ปรับเปลี่ยนแล้วและชุดอุปกรณ์สำหรับใช้งานใต้น้ำ เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำไหลเข้าสู่ตัวเครื่องและรักษาประสิทธิภาพในการทำงาน สำหรับหน่วยที่ติดตั้งบนเครื่องขุดดิน ตัวเครื่องทุบจะถูกขนย้ายโดยใช้เครื่องจักรที่ติดตั้งบนเรือบรรทุกหรือที่ท่าเทียบเรือ โดยมีเจ้าหน้าที่ดำน้ำช่วยในการจัดวางตำแหน่งในบริเวณฐานรากของท่าเทียบเรือที่มีพื้นที่จำกัด หรือใต้โครงสร้างสะพาน ส่วนเครื่องทุบแบบใช้มือถือที่ควบคุมโดยเจ้าหน้าที่ดำน้ำ — ซึ่งใช้สำหรับการกำจัดปะการัง การขุดร่องสำหรับท่อส่ง หรือการทุบทำลายท่าเทียบเรืออย่างแม่นยำ — จะมีระบบควบคุมที่เรียบง่าย และการออกแบบด้ามจับที่แข็งแรงเพื่อให้มั่นคงและควบคุมได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่จมอยู่ใต้น้ำ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย แม้ขณะสวมถุงมือ

ห้ามใช้ค้อนทุบแบบไฮดรอลิกในน้ำโดยเด็ดขาด เว้นแต่ว่าจะติดตั้งชุดซีลกันน้ำโดยเฉพาะแล้วเท่านั้น เพราะการใช้งานอย่างไม่เหมาะสมอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือเกิดอันตรายต่อความปลอดภัยได้ นอกเหนือจากข้อกำหนดพื้นฐานนี้แล้ว ยังมีแนวทางการบำรุงรักษาสี่ประการที่มีผลต่ออายุการใช้งานระยะยาวภายใต้น้ำ ได้แก่ (1) การหล่อลื่นทุกวันด้วยครีมหล่อลื่นสำหรับหัวค้อนคุณภาพสูง (2) การล้างด้วยน้ำจืดหลังการใช้งานแต่ละครั้งเพื่อขจัดเกลือ ตะกอน และสิ่งสกปรก (3) การเคลือบสารน้ำมันที่ขับน้ำออกบนพื้นผิวโลหะทั้งหมดภายนอก เพื่อป้องกันการกัดกร่อนขณะพักค้างคืน และ (4) การตรวจสอบซีล ท่อดูด-ส่ง และการเชื่อมต่อทั้งหมดเป็นประจำ โดยมีความถี่มากกว่าที่อุปกรณ์ที่ใช้งานบนผิวน้ำต้องการ สำหรับการดำเนินงานตามฤดูกาลในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำขึ้น-น้ำลง หรือบริเวณน้ำกร่อย การถอดชิ้นส่วนทั้งหมดเพื่อตรวจสอบระบบซีลภายในอย่างละเอียดหลังสิ้นสุดแต่ละเฟสของโครงการ ถือเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานของผู้รับเหมาทางทะเลที่มีประสบการณ์

การปฏิบัติตามข้อกำหนดของอุตสาหกรรมเป็นสิ่งที่ไม่อาจต่อรองได้ ตัวตัดวงจรต้องได้รับการออกแบบและรับรองอย่างชัดเจนสำหรับการใช้งานแบบจมอยู่ใต้น้ำ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าสอดคล้องกับมาตรฐานสากล เช่น เครื่องหมาย CE และมาตรฐาน ISO ที่เกี่ยวข้อง ชุดอุปกรณ์เสริมสำหรับการใช้งานหนักพิเศษ (Severe Duty Wear Package) ซึ่งรวมถึงระบบหล่อลื่นอัตโนมัติ วาล์วตรวจจับอากาศ และระบบความดันบวก เป็นตัวเลือกเสริมที่มีให้ในผลิตภัณฑ์ชั้นนำหลายรุ่น และขอแนะนำอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบต่อเนื่องในน้ำเค็ม สำหรับโครงการที่เกี่ยวข้องกับฐานรากฟาร์มลมนอกชายฝั่ง หรืองานท่อส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเลลึก ควรจัดให้มีการประเมินทางวิศวกรรมจากผู้ผลิตก่อนเริ่มดำเนินการ: ความลึกของน้ำ ความเร็วของกระแสน้ำ อุณหภูมิของน้ำ และความแข็งของชั้นดินใต้ทะเล ล้วนมีผลต่อข้อกำหนดด้านเทคนิคที่จำเป็น และอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับใช้งานที่ท่าเทียบเรือในท่าเรือ ไม่สามารถนำมาใช้งานได้โดยอัตโนมัติในสภาพแวดล้อมพื้นทะเลลึก 40 เมตร