ASME規(guī)范容器的取證及制造

李 魚，王立新

ASME是當今世界內(nèi)容最完整、技術(shù)最成熟的鍋爐壓力容器標準體系，是眾多國家建立相關(guān)標準規(guī)范的基礎(chǔ)。而由美國機械工程師學會頒發(fā)的ASME鍋爐和壓力容器認證證書和鋼印是當前國際上最具權(quán)威性的鍋爐壓力容器認證證書，是進入國際壓力容器市場的通行證。而且在ASME規(guī)范產(chǎn)品制造過程中由于第三方檢驗機構(gòu)的介入可確保ASME認證的公平、公正和安全性，因此已獲得眾多國家的認可。本文主要依據(jù)ASME第八卷第二分卷《壓力容器建造另一規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合本人多年從事石油化工壓力容器的制造經(jīng)驗，簡要介紹U2鋼印產(chǎn)品的制造過程。

1 U2證書及鋼印的獲取步驟

（1） 若制造廠要想獲取ASME U2證書及鋼印，按ASME規(guī)范要求，必須與一家AIA（授權(quán)檢驗機構(gòu)）簽訂長期服務協(xié)議，以使相關(guān)制造過程始終處于其監(jiān)督之下，申請證書時應將其填入審請表。AIA在取證過程中起著非常重要的作用。

（2） 向ASME索取認證申請文件及資料，填寫完整后將申請表及寄往ASME認證機構(gòu)，同時支付聯(lián)檢預付款及證書、鋼印等款項，視申請證書及鋼印的數(shù)量和種類從認證機構(gòu)處購買原版ASME標準及從美國無損檢測學會購買SNT-TC-1A標準。

（3）認證企業(yè)根據(jù)ASME規(guī)范要求編制相關(guān)的質(zhì)量管理體系文件（中英文對照稿，聯(lián)檢時以英文稿為主）。同時做好以下準備工作：

①與簽約AIA機構(gòu)共同組建由負責相關(guān)設(shè)計、采購、焊接、材料、無損探傷、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證人員組成的ASME迎檢小組。

②完成質(zhì)量手冊和質(zhì)量控制程序編制工作，完成演示產(chǎn)品焊接工藝評定和焊工評定，完成無損檢測人員的考核評定，按ASME規(guī)范要求編制完成與演示產(chǎn)品相關(guān)的制造工藝文件并制造演示產(chǎn)品，最終確定ASME聯(lián)檢日期。

（4）ASME在收到企業(yè)預付款后將以傳真形式通知聯(lián)檢日期。對此，申請企業(yè)應與授權(quán)檢驗機構(gòu)協(xié)商，若同意則簽字后傳真回復，否則在回復時提出可聯(lián)檢日期。如果企業(yè)在確認聯(lián)檢安排后再要求變更日期，則需支付罰金。

（5）授權(quán)檢驗機構(gòu)指派主任授權(quán)檢驗師按聯(lián)檢程序?qū)ζ髽I(yè)進行一次全面的預聯(lián)檢，對發(fā)現(xiàn)問題作進一步改進以確保正式聯(lián)檢一次通過。

（6）如聯(lián)檢后認定企業(yè)質(zhì)量管理手冊和實際執(zhí)行過程無重大問題，且在檢查中發(fā)現(xiàn)的不符合項目已被改正，ASME將根據(jù)聯(lián)檢組的推薦結(jié)果做出最終結(jié)論，如獲批準，申請單位將在聯(lián)檢完成6到8周后得到ASME頒發(fā)的鋼印和授權(quán)證書。

（7） 取證后，任何需打ASME鋼印的產(chǎn)品，均需經(jīng)過ASME授權(quán)檢驗師（AI）的檢驗。鋼印及證書有效期為三年，到期后需進行換證工作，換證程序和要求與取證相同。

2 規(guī)范產(chǎn)品的制造

2． 1 材料的要求

（1）ASME并不限制要求制造壓力容器部件的材料制造廠申請和取得由ASME頒發(fā)的“授權(quán)證書”。但是按照ASME第八卷第二分冊第3.2.1的規(guī)定，用于壓力容器承壓部件制造的材料必須符合第二卷中任一相關(guān)技術(shù)標準的規(guī)定，而且僅限于使用附錄3.A許用設(shè)計應力表中列出的材料標準中規(guī)定的材料，除非該分冊中其它規(guī)則特殊允許。

（2）承壓部件材料的制造廠應當出具《質(zhì)量證明書》，證明其所制造的材料是按照ASME規(guī)范制造的，并且各項目檢驗結(jié)果應符合ASME要求。

（3）壓力容器制造廠在對購進的用于規(guī)范容器制造的材料進行入廠驗收時，必須首先檢驗材料質(zhì)量證明書的內(nèi)容和各項檢驗結(jié)果是否符合相關(guān)采購技術(shù)標準及ASME第二卷中相應技術(shù)標準的規(guī)定。此外，按照6.1.1的規(guī)定，容器制造廠還應以記錄的形式證明他們所進行的ASME第八卷第二分冊中規(guī)定的各種處理、試驗和檢驗符合第三卷中的特殊規(guī)定。

（4）在壓力容器制造過程中還要對所用的材料進行有效的標識，具體標識方法應當符合6.1.1.2規(guī)定，確保在產(chǎn)品最終制造完成后，仍能夠清楚明確地確定各部件的材料來源。

2.2 筒體和封頭成形要求

按照6.1.2的要求，所有用于制造筒體和封頭的材料可以采用任意方法制成設(shè)計要求的形狀，只要所采用的加工方法不損害材料的機械性能即可。但是在加工成形時，應充分考慮成形方法對材料厚度的影響，決不能使最終成形后最小壁厚小于設(shè)計計算書中規(guī)定的最小值。對于完成成形加工的零件，還要按照6.1.2規(guī)定，根據(jù)材料和成型后的材料纖維伸長量對部件進行成形后熱處理。

2.3 母材的準備

所有用于建造壓力容器的材料在開始使用前都應當按照6.1.3進行檢查，以期盡可能發(fā)現(xiàn)將會影響容器使用安全的缺陷。在容器的制造過程中，還要仔細檢查母材的坡口邊緣（包括貫穿母材厚度的接管開孔的坡口邊緣），以便發(fā)現(xiàn)在材料制造過程中未能檢出的缺陷，并按照6.1.1.3的規(guī)定進行修補。

一般情況下，除非鐵基材料外，容器焊接坡口的制備可以采用機械加工或火焰切割方法，當采用火焰切割方法制備筒體或接管的焊接坡口時，在進行下一道工序前，應采取打磨、機械加工或其它方法將切割邊緣熱影響區(qū)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的材料去除。對于厚度超過38 mm的板材切割邊緣和任何厚度的接管開孔邊緣都需進行磁粉或滲透檢測（6.1.3.1 c規(guī)定的情況除外）。

2.4 裝配和對正

容器各部件的裝配和對正工作進行的好壞對于容器的總體制造質(zhì)量有著極為重要的影響，因此焊接前應當對被焊部件按圖進行裝配、對正，并采用適當?shù)姆椒ㄊ垢鞑考诤附舆^程中保持相對位置固定。按照6.1.4的規(guī)定，在焊接過程中可以采用拉桿、千斤頂、夾子、定位焊或其它任何恰當?shù)姆椒▉韺φ高吘?，但是當采用點焊的方法定位時，當部件對正工作完成后，應當將定位焊縫徹底清除，也可采用適當方法打磨定位焊縫的起始和收弧端，以確保該定位焊縫熔入最終焊縫后不會產(chǎn)生不良影響。但是這類定位焊縫必須由評定合格的焊工采用評定合格的焊接工藝完成。對于在搬運或運輸過程中用于保持部件形狀的臨時定位焊縫，如最終將被徹底清除，則不需要由持證焊工來施焊。

對接接頭在裝配對正后，應當采用適當?shù)姆椒▽⒔宇^固定，從而確保焊后焊接接頭的尺寸和形狀公差滿足6.1.6的規(guī)定。對接接頭的尺寸公差應當滿足表6.4的規(guī)定。

在容器裝配和對正過程中，不可避免地會焊接一些定位板或拉筋等臨時性附件，對此在焊接前必須對所采用的焊接方法和材料按照ASME第九卷的要求進行焊接工藝評定，并在評定合格后編制專用的臨時性附件焊接WPS。在裝配對正工作結(jié)束后，應當采取打磨的方法將相關(guān)容器表面處理光滑平整，并與周邊容器母材表面形成圓滑過渡，隨后應采用磁粉或滲透方法進行無損檢測，不允許有缺陷存在，否則要對缺陷進行修補，整個補焊過程應滿足該產(chǎn)品補焊WPS的要求。

2.5 焊接要求

第八卷第二分冊的表6.5規(guī)定了允許用于壓力容器制造的焊接方法，每種焊接方法的解釋和焊接要素的規(guī)定見ASME第九卷。

按照6.2.2的規(guī)定，制造廠在進行產(chǎn)品焊接前，必須按照ASME第九卷和第八卷第二分冊的附加要求對擬用于產(chǎn)品的焊接工藝進行評定，并對產(chǎn)品施焊焊工和焊接操作工進行評定，當各項檢驗和考核結(jié)果均合格后，制造廠還要按照ASME第九卷和第八卷第二分冊的要求，繪制JIC卡（焊縫識別圖）并對每一類焊接接頭編制專用的WPS，同時還要編制焊縫補焊WPS和臨時性附件的WPS，在每一項WPS上都要列出ASME第九卷中對于各類焊接方法規(guī)定的所有要素，包括非重要要素，還要在WPS上標明引用的焊接工藝評定編號。只有當產(chǎn)品焊接工藝評定報告及WPS經(jīng)ASME授權(quán)檢驗師（AI）簽字認可后，方可施焊產(chǎn)品焊縫。非制造廠雇用的焊工和焊接操作工也可以焊接規(guī)范產(chǎn)品，但是必須符合6.2.2.1b中4項條款的規(guī)定。

焊接材料對壓力容器的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，因此制造廠對相關(guān)焊條和其它焊接材料必須進行嚴格控制，對焊接材料的標識、儲存、保管、烘干、發(fā)放、回收等工作要有明確規(guī)定。同時要采取措施嚴防焊條和焊劑受潮，具體方法要在制造廠的質(zhì)保手冊中明確規(guī)定。

規(guī)范中對壓力容器產(chǎn)品焊接環(huán)境和溫度也有明確要求，在第八卷第二分冊的第6.2.3.2中明確規(guī)定：當被焊金屬的溫度低于-20℃時，任何形式的焊接都不允許進行；當金屬溫度在0至-20℃之間時，起焊處75 mm范圍內(nèi)的金屬表面應當加熱至手感到溫暖的溫度（估計大約在15℃左右）；當金屬表面潮濕，或表面有冰覆蓋，或有雪花正在飄落在待焊表面上，或者當風較大時，都不允許焊接，除非采取有效的措施對焊工、焊接操作工和工作現(xiàn)場進行保護。

2.6 預熱和焊后熱處理要求

（1） 預熱要求

ASME第八卷第二分冊中的第6.4條對焊件的預熱和焊后熱處理有詳細的規(guī)定。被焊材料的焊接工藝規(guī)程應當按照ASME第九卷焊接工藝評定要求規(guī)定最低預熱溫度。第二分冊表6.7中按照第九卷中給出母材P-Number類別號給出了相應的預熱溫度。

（2） 焊后熱處理要求

對于容器的焊后熱處理，在第二分冊的第6.4.2中規(guī)定的十分詳細，根據(jù)母材類別號的不同，在表6.8至表6.16中推薦有相應的熱處理溫度和保溫時間。

容器的焊后熱處理應當優(yōu)先選擇在爐內(nèi)一次性整體熱處理，當熱處理爐尺寸不足時，也可以在爐內(nèi)對容器進行分區(qū)段熱處理，而當采取這種方法時，容器的重疊加熱部份不應少于1.5 m，同時還應考慮在分部分進行熱處理時，容器從爐內(nèi)露出的接點處不應跨過接管或任何結(jié)構(gòu)不連續(xù)處。也可以將容器分成多段，每段單獨熱處理，然后再對各段組對的環(huán)焊縫進行局部熱處理。

3 容器的檢驗

規(guī)范容器的檢驗可以理解為兩個層次的含義：一是AIA對于制造過程的監(jiān)督檢驗；二是制造廠本身對于產(chǎn)品制造過程的控制和檢驗。對于容器的檢驗要求和檢驗方法在第八卷第二分冊的第七章中有明確規(guī)定。

4 壓力試驗

壓力試驗的具體要求見ASME規(guī)范第八卷第二分冊第八章中的相關(guān)規(guī)定，制造廠在進行壓力試驗前要制定詳細的試驗方案，確保試壓過程符合規(guī)范的規(guī)定，并做好容器試壓過程中現(xiàn)場人員和設(shè)備的防護工作。

5 結(jié) 語

ASME標準對于規(guī)范容器的制造有著嚴格的規(guī)定，制造廠應當充分、全面地研究ASME規(guī)范，掌握其精髓，在具體產(chǎn)品制造過程中嚴格遵守，確保規(guī)范產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)范要求。也只有如此方能在日趨激烈的國際競爭中，獲得國際用戶的認可，樹立企業(yè)品牌形象，最終在國際壓力容器制造市場中立足。