ASME规范容器的取证及制造

2012-12-10王立新

一重技术 2012年3期

李鱼，王立新

ASME是当今世界内容最完整、技术最成熟的锅炉压力容器标准体系，是众多国家建立相关标准规范的基础。而由美国机械工程师学会颁发的ASME锅炉和压力容器认证证书和钢印是当前国际上最具权威性的锅炉压力容器认证证书，是进入国际压力容器市场的通行证。而且在ASME规范产品制造过程中由于第三方检验机构的介入可确保ASME认证的公平、公正和安全性，因此已获得众多国家的认可。本文主要依据ASME第八卷第二分卷《压力容器建造另一规则》的相关规定，并结合本人多年从事石油化工压力容器的制造经验，简要介绍U2钢印产品的制造过程。

1 U2证书及钢印的获取步骤

（1）若制造厂要想获取ASME U2证书及钢印，按ASME规范要求，必须与一家AIA（授权检验机构）签订长期服务协议，以使相关制造过程始终处于其监督之下，申请证书时应将其填入审请表。AIA在取证过程中起着非常重要的作用。

（2）向ASME索取认证申请文件及资料，填写完整后将申请表及寄往ASME认证机构，同时支付联检预付款及证书、钢印等款项，视申请证书及钢印的数量和种类从认证机构处购买原版ASME标准及从美国无损检测学会购买SNT-TC-1A标准。

（3）认证企业根据ASME规范要求编制相关的质量管理体系文件（中英文对照稿，联检时以英文稿为主）。同时做好以下准备工作：

①与签约AIA机构共同组建由负责相关设计、采购、焊接、材料、无损探伤、质量控制和质量保证人员组成的ASME迎检小组。

②完成质量手册和质量控制程序编制工作，完成演示产品焊接工艺评定和焊工评定，完成无损检测人员的考核评定，按ASME规范要求编制完成与演示产品相关的制造工艺文件并制造演示产品，最终确定ASME联检日期。

（4）ASME在收到企业预付款后将以传真形式通知联检日期。对此，申请企业应与授权检验机构协商，若同意则签字后传真回复，否则在回复时提出可联检日期。如果企业在确认联检安排后再要求变更日期，则需支付罚金。

（5）授权检验机构指派主任授权检验师按联检程序对企业进行一次全面的预联检，对发现问题作进一步改进以确保正式联检一次通过。

（6）如联检后认定企业质量管理手册和实际执行过程无重大问题，且在检查中发现的不符合项目已被改正，ASME将根据联检组的推荐结果做出最终结论，如获批准，申请单位将在联检完成6到8周后得到ASME颁发的钢印和授权证书。

（7）取证后，任何需打ASME钢印的产品，均需经过ASME授权检验师（AI）的检验。钢印及证书有效期为三年，到期后需进行换证工作，换证程序和要求与取证相同。

2 规范产品的制造

2． 1 材料的要求

（1）ASME并不限制要求制造压力容器部件的材料制造厂申请和取得由ASME颁发的“授权证书”。但是按照ASME第八卷第二分册第3.2.1的规定，用于压力容器承压部件制造的材料必须符合第二卷中任一相关技术标准的规定，而且仅限于使用附录3.A许用设计应力表中列出的材料标准中规定的材料，除非该分册中其它规则特殊允许。

（2）承压部件材料的制造厂应当出具《质量证明书》，证明其所制造的材料是按照ASME规范制造的，并且各项目检验结果应符合ASME要求。

（3）压力容器制造厂在对购进的用于规范容器制造的材料进行入厂验收时，必须首先检验材料质量证明书的内容和各项检验结果是否符合相关采购技术标准及ASME第二卷中相应技术标准的规定。此外，按照6.1.1的规定，容器制造厂还应以记录的形式证明他们所进行的ASME第八卷第二分册中规定的各种处理、试验和检验符合第三卷中的特殊规定。

（4）在压力容器制造过程中还要对所用的材料进行有效的标识，具体标识方法应当符合6.1.1.2规定，确保在产品最终制造完成后，仍能够清楚明确地确定各部件的材料来源。

2.2 筒体和封头成形要求

按照6.1.2的要求，所有用于制造筒体和封头的材料可以采用任意方法制成设计要求的形状，只要所采用的加工方法不损害材料的机械性能即可。但是在加工成形时，应充分考虑成形方法对材料厚度的影响，决不能使最终成形后最小壁厚小于设计计算书中规定的最小值。对于完成成形加工的零件，还要按照6.1.2规定，根据材料和成型后的材料纤维伸长量对部件进行成形后热处理。

2.3 母材的准备

所有用于建造压力容器的材料在开始使用前都应当按照6.1.3进行检查，以期尽可能发现将会影响容器使用安全的缺陷。在容器的制造过程中，还要仔细检查母材的坡口边缘（包括贯穿母材厚度的接管开孔的坡口边缘），以便发现在材料制造过程中未能检出的缺陷，并按照6.1.1.3的规定进行修补。

一般情况下，除非铁基材料外，容器焊接坡口的制备可以采用机械加工或火焰切割方法，当采用火焰切割方法制备筒体或接管的焊接坡口时，在进行下一道工序前，应采取打磨、机械加工或其它方法将切割边缘热影响区中影响产品质量的材料去除。对于厚度超过38 mm的板材切割边缘和任何厚度的接管开孔边缘都需进行磁粉或渗透检测（6.1.3.1 c规定的情况除外）。

2.4 装配和对正

容器各部件的装配和对正工作进行的好坏对于容器的总体制造质量有着极为重要的影响，因此焊接前应当对被焊部件按图进行装配、对正，并采用适当的方法使各部件在焊接过程中保持相对位置固定。按照6.1.4的规定，在焊接过程中可以采用拉杆、千斤顶、夹子、定位焊或其它任何恰当的方法来对正待焊边缘，但是当采用点焊的方法定位时，当部件对正工作完成后，应当将定位焊缝彻底清除，也可采用适当方法打磨定位焊缝的起始和收弧端，以确保该定位焊缝熔入最终焊缝后不会产生不良影响。但是这类定位焊缝必须由评定合格的焊工采用评定合格的焊接工艺完成。对于在搬运或运输过程中用于保持部件形状的临时定位焊缝，如最终将被彻底清除，则不需要由持证焊工来施焊。

对接接头在装配对正后，应当采用适当的方法将接头固定，从而确保焊后焊接接头的尺寸和形状公差满足6.1.6的规定。对接接头的尺寸公差应当满足表6.4的规定。

在容器装配和对正过程中，不可避免地会焊接一些定位板或拉筋等临时性附件，对此在焊接前必须对所采用的焊接方法和材料按照ASME第九卷的要求进行焊接工艺评定，并在评定合格后编制专用的临时性附件焊接WPS。在装配对正工作结束后，应当采取打磨的方法将相关容器表面处理光滑平整，并与周边容器母材表面形成圆滑过渡，随后应采用磁粉或渗透方法进行无损检测，不允许有缺陷存在，否则要对缺陷进行修补，整个补焊过程应满足该产品补焊WPS的要求。

2.5 焊接要求

第八卷第二分册的表6.5规定了允许用于压力容器制造的焊接方法，每种焊接方法的解释和焊接要素的规定见ASME第九卷。

按照6.2.2的规定，制造厂在进行产品焊接前，必须按照ASME第九卷和第八卷第二分册的附加要求对拟用于产品的焊接工艺进行评定，并对产品施焊焊工和焊接操作工进行评定，当各项检验和考核结果均合格后，制造厂还要按照ASME第九卷和第八卷第二分册的要求，绘制JIC卡（焊缝识别图）并对每一类焊接接头编制专用的WPS，同时还要编制焊缝补焊WPS和临时性附件的WPS，在每一项WPS上都要列出ASME第九卷中对于各类焊接方法规定的所有要素，包括非重要要素，还要在WPS上标明引用的焊接工艺评定编号。只有当产品焊接工艺评定报告及WPS经ASME授权检验师（AI）签字认可后，方可施焊产品焊缝。非制造厂雇用的焊工和焊接操作工也可以焊接规范产品，但是必须符合6.2.2.1b中4项条款的规定。

焊接材料对压力容器的焊接质量至关重要，因此制造厂对相关焊条和其它焊接材料必须进行严格控制，对焊接材料的标识、储存、保管、烘干、发放、回收等工作要有明确规定。同时要采取措施严防焊条和焊剂受潮，具体方法要在制造厂的质保手册中明确规定。

规范中对压力容器产品焊接环境和温度也有明确要求，在第八卷第二分册的第6.2.3.2中明确规定：当被焊金属的温度低于-20℃时，任何形式的焊接都不允许进行；当金属温度在0至-20℃之间时，起焊处75 mm范围内的金属表面应当加热至手感到温暖的温度（估计大约在15℃左右）；当金属表面潮湿，或表面有冰覆盖，或有雪花正在飘落在待焊表面上，或者当风较大时，都不允许焊接，除非采取有效的措施对焊工、焊接操作工和工作现场进行保护。

2.6 预热和焊后热处理要求

（1）预热要求

ASME第八卷第二分册中的第6.4条对焊件的预热和焊后热处理有详细的规定。被焊材料的焊接工艺规程应当按照ASME第九卷焊接工艺评定要求规定最低预热温度。第二分册表6.7中按照第九卷中给出母材P-Number类别号给出了相应的预热温度。

（2）焊后热处理要求

对于容器的焊后热处理，在第二分册的第6.4.2中规定的十分详细，根据母材类别号的不同，在表6.8至表6.16中推荐有相应的热处理温度和保温时间。

容器的焊后热处理应当优先选择在炉内一次性整体热处理，当热处理炉尺寸不足时，也可以在炉内对容器进行分区段热处理，而当采取这种方法时，容器的重叠加热部份不应少于1.5 m，同时还应考虑在分部分进行热处理时，容器从炉内露出的接点处不应跨过接管或任何结构不连续处。也可以将容器分成多段，每段单独热处理，然后再对各段组对的环焊缝进行局部热处理。