ASME規(guī)范下超限壓力容器現(xiàn)場裝配執(zhí)行方案探討

楊小林，朱永江

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

近年來，中國工程公司憑借強大的實力和良好的性價比，承接的海外項目越來越多。在這些涉外項目中，壓力容器往往需要采用國際標準規(guī)范進行設(shè)計和制造。由美國機械工程師學(xué)會的鍋爐及壓力容器委員會制定的美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范，作為世界上技術(shù)內(nèi)容最為完整的壓力容器標準，自然成為了眾多海外項目的首選。但是，由于項目所在國和業(yè)主的特殊要求，在壓力容器的制造過程(包括車間制造和現(xiàn)場裝配)中，也會遇到各種各樣的問題。

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，石油化工裝置的規(guī)模越做越大，大型化也成了壓力容器發(fā)展的必然趨勢。由于受運輸條件限制，超大、超長的壓力容器只能采用現(xiàn)場裝配(組焊)的方式完成。對于國內(nèi)項目來說，通常超限壓力容器的車間和現(xiàn)場工作都可由同一容器制造廠完成。而對于海外項目來說，超限壓力容器的現(xiàn)場裝配工作可能需要項目所在國的其他制造廠來完成。

本文介紹了美國ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范中關(guān)于壓力容器現(xiàn)場裝配方案的規(guī)定，總結(jié)了影響現(xiàn)場裝配方案選擇的幾個主要因素，對某海外項目進行了實例分析，尋找到了更適合于人力成本超高國家和/或受限勞工政策的第四種現(xiàn)場裝配執(zhí)行方案，并提出了該方案執(zhí)行過程中需要重點關(guān)注的一些問題。

1 ASME關(guān)于壓力容器現(xiàn)場裝配的規(guī)定

根據(jù)ASME BPVC Ⅷ-1 2019中U-2(h)的規(guī)定，可以得到表1的三種壓力容器現(xiàn)場裝配方案。

表1 壓力容器現(xiàn)場裝配方案

第一種方案中，壓力容器的現(xiàn)場裝配由原產(chǎn)地容器制造廠直接完成，出具完整設(shè)備的制造廠數(shù)據(jù)報告，并對容器加蓋鋼印，容器制造廠對容器質(zhì)量負全面責(zé)任。

第二種方案中，壓力容器的現(xiàn)場裝配由其他持有有效“U”授權(quán)證書的單位來完成。原產(chǎn)地容器制造廠對容器分段部件加蓋鋼印，并向現(xiàn)場裝配單位提交零部件數(shù)據(jù)報告，對容器分段部件質(zhì)量負責(zé)?，F(xiàn)場裝配單位進行最后的裝配、無損檢測以及壓力試驗后，出具完整設(shè)備數(shù)據(jù)報告，并對容器加蓋鋼印，現(xiàn)場裝配單位對容器質(zhì)量全面負責(zé)。

第三種方案中，壓力容器的現(xiàn)場裝配由其他持有有效“U”授權(quán)證書的單位來完成(該工作須在容器制造廠的檢驗機構(gòu)代表在場的情況下完成)?，F(xiàn)場裝配單位向原產(chǎn)地容器制造廠提交零部件數(shù)據(jù)報告(如裝配、無損檢測以及水壓試驗數(shù)據(jù)等)，并對其所負責(zé)的工作部分負責(zé)。原產(chǎn)地容器制造廠出具完整設(shè)備數(shù)據(jù)報告，并對容器加蓋鋼印，同時對容器質(zhì)量全面負責(zé)。

2 影響現(xiàn)場裝配方案的主要因素

對于按ASME規(guī)范執(zhí)行的海外項目來說，需要從多個角度來考慮大型超限壓力容器的現(xiàn)場裝配方案。由于項目所在國和業(yè)主的特殊要求，以下幾個方面需要重點予以關(guān)注。

2.1 項目合同要求

項目業(yè)主可能會對壓力容器的原產(chǎn)地有特殊的要求。例如，有的項目業(yè)主會要求壓力容器須項目所在國國內(nèi)采購或設(shè)定一定的屬地化采購比例；有的項目業(yè)主會要求壓力容器須歐美、日韓等發(fā)達國家采購；有的項目業(yè)主不會特別限制壓力容器的原產(chǎn)地。但是，對于項目的總承包方來說，大多希望壓力容器的現(xiàn)場裝配工作按第一種方案即同一制造商來執(zhí)行，這樣可以更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量和進度，也可以避免潛在的責(zé)任糾紛。

2.2 項目所在國的國外勞工政策

不同國家的外籍勞工政策、勞工法律制度不盡相同。針對本文所述事項的短期用工政策，可以把項目所在國分為兩類：①第一類國家，不限制其他國家的公民在其國內(nèi)從事臨時勞務(wù)工作；②第二類國家，政府對本國就業(yè)采取保護性政策，限制包括短期勞工在內(nèi)的國外勞工進入，會造成其他國家的容器制造廠員工無法在項目現(xiàn)場進行裝配工作。

因此，項目所在國的國外勞工政策是決定現(xiàn)場裝配方案選擇的最關(guān)鍵因素。

2.3 成本控制

為了進行成本對比，現(xiàn)假定壓力容器的各項費用如下：分段部件費用為A萬元；運輸費為B萬元；原產(chǎn)地容器制造廠現(xiàn)場裝配費為C原萬元，其他單位現(xiàn)場裝配費為C其萬元(通常C原小于C其；加蓋鋼印費用為D萬元；其他單位對容器制造廠分段部件的制造過程進行審查和見證的費用為E萬元；容器制造廠對其他單位的現(xiàn)場裝配過程進行審查或見證的費用為F萬元(分段部件的制造過程較現(xiàn)場裝配復(fù)雜，周期更長，審查和見證的人力成本也會更高，F(xiàn)

三種方案的費用計算如下：

第一種方案的總費用=A+B+C原+D；

第二種方案的總費用=A+B+C其+2×D+E；

第三種方案的總費用=A+B+C其+D+F。

可判斷，第二種方案的成本>第三種方案的成本>第一種方案的成本，但第二種方案和第三種方案的成本相差不會太大，不足以成為第二種方案和第三種方案選擇的決定性因素。

2.4 進度控制

一般而言，一個項目牽涉的相關(guān)方越多，進度控制的難度也就越大。顯然，第一種方案優(yōu)于第二、三種方案。

第二種方案，需要其他的現(xiàn)場裝配單位對完整的壓力容器負全面責(zé)任，也就意味著容器制造廠制造的容器分段部件還要得到現(xiàn)場裝配單位的認可，這無疑會增加項目進度控制的難度。

而第三種方案，其他的現(xiàn)場裝配單位只需在原產(chǎn)地容器制造廠認可下進行裝配工作，并提供相關(guān)數(shù)據(jù)報告給制造廠即可，最終還是原產(chǎn)地容器制造廠對完整容器負全責(zé)。對于項目總承包方來說，只需要求原產(chǎn)地容器制造廠對總進度負責(zé)即可。

因此，從進度控制的角度，第一種方案優(yōu)于第三種方案，而第三種方案又優(yōu)于第二種方案。

2.5 容器制造廠或項目總承包方業(yè)績

顯而易見，第一種方案的業(yè)績是容器制造廠必須具備的。雖然，從成本和進度控制角度，第三種方案都優(yōu)于第二種方案，但是不足以成為選擇方案的決定性因素。容器制造廠或項目總承包方的業(yè)績或經(jīng)驗，將會對方案的選擇產(chǎn)生更有利的影響。

3 項目案例分析

某海外業(yè)主付費的可行性研究項目，項目所在國為北美某發(fā)達國家。該項目具有以下特點。

(1)壓力容器原產(chǎn)地沒有限制，可在中國國內(nèi)采購。

(2)受項目所在國運輸限制嚴格，超限塔器需分成多段運輸。

(3)項目所在國勞工政策為上述的第二類國家，且其國外勞工政策相當(dāng)嚴格。該國規(guī)定了體力勞動等低技能崗位的準入國別名單，僅相關(guān)國家公民才有資格申請這些低技能崗位的工作許可。由于中國不在名單之列，中國公民無法在其國內(nèi)從事低技能崗位的臨時勞務(wù)工作。

(4)所接觸的幾家國內(nèi)知名容器制造廠均沒有在該國按第三種方案的執(zhí)行經(jīng)驗，僅有容器部件的出口業(yè)績，而現(xiàn)場裝配工作都是由國外知名的工程公司找當(dāng)?shù)毓緛硗瓿傻摹?/p>

(5)項目總承包方也沒有在該國按第二種和第三種方案的執(zhí)行經(jīng)驗，甚至國內(nèi)其他工程公司都沒有在該國的類似業(yè)績。

(6)項目所在國的人力成本特別高。

(7)項目所在國的安全法規(guī)特別嚴格，安全成本非常高。

某臺超高塔式容器的參數(shù)如下：材料為SA-203 Gr.D；直徑為4 000mm；壁厚為68mm；總高為～102m；凈重為～778t；充水重為1 990t；擬分六段運輸至項目現(xiàn)場。

國內(nèi)制造廠和現(xiàn)場裝配單位提供的估價見表2。

表2 制造廠和現(xiàn)場裝配單位的預(yù)估費用

其中，國內(nèi)工作所需費用包括容器分段部件制造、運輸至國內(nèi)某港口以及部件“U”鋼印認證等；項目所在國工作所需費用僅包括現(xiàn)場組對焊接(合攏縫為空中組對焊接)、局部熱處理、無損檢測、地面和空中組對所需的吊車、水電氣等，不包括水壓試驗和完整設(shè)備的U鋼印認證費用。

根據(jù)詢價和澄清結(jié)果，該項目若按第二種或第三種方案執(zhí)行的話，會存在以下問題。

(1)項目所在國的組裝工作所需費用過高，已接近國內(nèi)工作所需費用，若還考慮水壓試驗及“U”鋼印認證費用，預(yù)計會更高。

(2)項目所在國有現(xiàn)場組裝業(yè)績的單位，沒有本項目超高塔器現(xiàn)場立式水壓試驗的經(jīng)驗，無法準確提供現(xiàn)場水壓試驗報價，基本不愿意負責(zé)現(xiàn)場的水壓試驗工作。

(3)項目所在國有資質(zhì)(U1、U2、R)的現(xiàn)場裝配單位都沒有這種超高塔器的制造經(jīng)驗，且他們都不太愿意對完整容器進行“U”鋼印認證。

因此，需要尋找到第四種可執(zhí)行方案，以盡量減少現(xiàn)場工作內(nèi)容，如避免現(xiàn)場水壓試驗。

4 規(guī)范關(guān)于水壓試驗的規(guī)定

ASME BPVC Ⅷ-1 2019中UG-99(a)規(guī)定：所有容器完工后應(yīng)進行液壓試驗。故在ASME BPVC Ⅷ-1規(guī)范下，容器的水壓試驗無法得到豁免。

而美國NBIC規(guī)范(National Board Inspection Code，ASME “U”鋼印設(shè)備改造需按照NBIC進行，方可得到R鋼印認證)的Part3“修理和更改”(Repairs and Alterations)中，是允許采用無損檢測替代水壓試驗來驗證設(shè)備改造后的整體性的[3]。

5 第四種壓力容器現(xiàn)場裝配方案

基于以上規(guī)范要求和項目所在國的現(xiàn)場裝配單位經(jīng)驗，可考慮第四種現(xiàn)場裝配方案。

原產(chǎn)地容器制造廠完成整個壓力容器制造及水壓試驗，對完整容器加蓋“U”鋼印，并完成項目所在國要求的NB注冊。原產(chǎn)地容器制造廠再對完整容器進行切割，分段交貨后，運輸至項目現(xiàn)場。壓力容器的現(xiàn)場裝配由其他持有有效“R”授權(quán)證書的單位來完成，并不需要再進行現(xiàn)場水壓試驗。現(xiàn)場裝配單位對容器的返修工作負責(zé)。

雖然，第四種現(xiàn)場裝配方案符合ASME和NBIC規(guī)范的要求，也有多家項目所在國的現(xiàn)場裝配單位的成功業(yè)績支持，但該方案執(zhí)行過程中仍需重點關(guān)注7點內(nèi)容。

(1)國內(nèi)制造廠的ASME授權(quán)檢驗師認可。

(2)項目所在國的現(xiàn)場裝配單位的ASME授權(quán)檢驗師和注冊“R”檢驗師認可。

(3)項目所在地監(jiān)管部門的認可。

(4)國內(nèi)制造廠需具備足夠的場地和吊裝能力。

(5)壓力容器設(shè)計和制造需考慮再切割及焊縫坡口的加工余量。

(6)現(xiàn)場組對焊縫的坡口宜采用專門的機器進行精加工，并需得到現(xiàn)場裝配單位的認可。

(7)分段壓力容器應(yīng)符合國內(nèi)和項目所在國的進出口政策。

6 結(jié)語

本文通過介紹ASME規(guī)范中關(guān)于現(xiàn)場裝配方案相關(guān)條款，分析了影響現(xiàn)場裝配方案選擇的幾個主要因素，結(jié)合項目實例和現(xiàn)場裝配單位的經(jīng)驗，尋找到了更適合于人力成本超高國家和/或受限勞工政策的第四種現(xiàn)場裝配執(zhí)行方案，并提出了該方案執(zhí)行過程中需要重點關(guān)注的一些問題，以便為國內(nèi)公司執(zhí)行類似海外項目提供參考。