浅谈压力容器对材料质量证明书的要求

关键词：证明书好坏材料质量

在压力容器制造过程中, 材料质量的好坏直接影响到压力容器的质量, 甚至涉及到压力容器的使用安全性, 那么材料质量证明书 (以下简称材料证书) 作为评判材料质量好坏的依据之一, 其地位也是相当重要的, 并且不论哪种标准, 材料证书是构成最终产品质量证书的重要组成部分。

本文主要从中国国家标准、ASME标准、PED产品 (97/23/EC欧盟承压设备指令) 以及AS1210标准 (澳洲压力容器) 等四个有代表性的国家或地区的压力容器标准, 根据各标准的特点总结了一下它们对材料证书的要求。

一、中国国家标准对材料证书的要求

中国国家标准GB 150.2-2011《压力容器第2部分:材料》要求, 用于制造压力容器受压元件的钢材应附有钢材生产单位的钢材质量证明书原件, 容器制造单位应按质量证明书对钢材进行验收[1]。

对于上类压力容器, 还应同时满足TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》 (以下简称《固容规》) , 要求压力容器用材料的质量、规格与标志, 应当符合相应材料的国家标准或行业标准;压力容器专用钢板 (带) 的制造单位应当取得相应的特种设备制造许可证;材料制造单位应当在材料的明显部位作出清晰、牢固的钢印标志或者采用其它方法的标志, 实施制造许可的压力容器专用材料, 材料证书和材料上的标志内容还应当包括制造许可标志和许可证编号;材料制造单位应当向材料使用单位提供材料证书, 材料证书的内容应当齐全、清晰, 并且盖有材料制造单位质量检验章等等要求[2]。

GB150.2和《固容规》作为法规性规范针对材料证书提出了概括性要求, 而具体要求要参照相应材料的国家标准或行业标准, 例如:按照GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》制造的钢板, 在GB150.2和《固容规》的基础上, 同时应满足GB/T247-2008《钢板和钢带包装、标志及质量证明书的一般规定》, 此推荐性标准在GB713中有引用, 则必须强制执行, 其提出材料证书必须包含以下内容:

第一, 材料制造厂名称, 采购方名称, 合同号;

第二, 材料标准, 材料牌号, 规格, 重量, 数量;

第三, 能够追踪从钢材到冶炼的识别号;

第四, 规定的各项试验结果;

第五, 发货日期或生产日期;等等[3]。

综上所述, 按照中国国标生产、验收的材料应符合相关的材料标准或行业标准, 并满足GB150.2和TSG R0004的相关要求。

二、ASME标准对材料证书的要求

在ASMEⅧ-1篇2013版 (压力容器建造篇) 中指出哪些材料需要提供材料证书, 对于板材是必须提供试验报告以及符合材料标准的合格证明;对于其它形式的产品, 若材料标准规定了每件材料标准的标识, 包括等级、类型、级别 (如果有的话) , 且每件材料都有这些标识, 则按照符合材料标准验收, 即可以不用提供材料证书[4]。但是目前在制造过程中, 客户都要求提供材料证书, 而具体材料证书的要求则要依据相应的ASMEⅡ篇的相应材料标准。例如, ASME SA-516/SA-516M-2013《中、低温压力容器用碳钢板》标准中对于材料证书应包含的内容并没有详细阐述, 这就需要参考其通用标准ASME SA-20/SA-20M-2013《压力容器用钢板通用要求》, SA-20/SA-20M详细介绍了材料证书应包含的内容:

第一, 材料制造厂应报告适用产品标准 (这里指SA-516标准) 以及采购订单要求的所有试验结果;

第二, 应包括炉号、试验板的识别号、钢板的公称厚度以及产品标准的版本号;

第三, 特别指出在报告延伸率时, 应同时报告延伸率百分数和原始标距;

第四, 所有的热处理, 包括温度范围和保温时间;

第五, 以及标准或者订单规定的其它要求, 包括试验等[5];

这里特别要指出的是多标准的材料, 其材料证书应同时满足多个标准的要求。例如, 在某个项目中收到一份GB 4237-2007标准的06Cr19Ni10和ASME SA240/SA-240M标准的304双标准的钢板材料证书, 此份材料证书中没有体现钢板的屈服强度, 此时按照GB4237-2007标准合同中没有明确注明时, 可以不提供钢板的屈服强度 (即规定非比例延伸强度) , 但是按照ASME SA-240/SA-240M标准必须提供钢板的屈服强度, 那么按照双标准的判断依据, 此份材料证书不合格。

总之, ASME标准对材料证书的要求, 主要结合产品标准以及相应的通用规范的要求, 同时还必须满足订单要求。

三、PED产品 (97/23/EC欧盟承压设备指令) 对材料证书的要求

PED产品对材料证书的要求, 即97/23/EC欧盟承压设备指令对材料证书的要求, 相对于中国国家标准以及ASME标准而言, PED产品对材料证书的要求是最为严格的。此时需要介绍一下EN10204-2004《金属制品检验文件类型》, 此标准将金属制品的检验文件分成基于非指定检验的检验文件2.1和2.2, 以及基于指定检验的检验文件3.1和3.2四个类型的证书。其中, 3.1证书的定义为:

第一, 此文件由材料制造厂出具, 在文件中申明所供应的产品是满足订单要求的, 并提供试验结果;

第二, 试验单元的选取和试验按照产品标准、官方条例、相关技术法规和/或订单的规定进行。

第三, 文件由材料制造厂授权的独立于生产部门的检验代表批准;

第四, 如果材料制造厂执行了可追溯性步骤并提供了相应符合要求的检验文件, 就允许材料制造厂递交在原始产品或其收到的产品上获得的试验结果的检验证明书3.1[6]。

3.2证书的定义为:包含试验结果数据的证明书, 该证明书由材料制造厂授权的独立于制造厂的检验代表以及由采购方授权的检验代表或官方条例指派的检验人员出具的文件, 并声明了产品与采购合同要求相一致;如果材料制造厂执行了可追溯性步骤并提供了相应符合要求的检验文件, 就允许材料制造厂递交在原始产品或其收到的产品上获得的试验结果的检验证明书3.2[6]。

按照97/23/EC对压力容器类别的划分, 结合EN10204-2004标准, 对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类容器的受压件, 包括筒体、封头、设备法兰、法兰盖、接管、接管法兰以及法兰盖、补强板、换热器的管板、换热管、膨胀节、以及设备主螺栓, 包括接管法兰的连接螺栓等, 在合适的质量管理体系下提供3.1证书, 如果没有建立合适的质量管理体系, 则需要提供3.2证书。对于合适的质量管理体系, 在EN10204标准中也有阐述, 即材料制造厂的质量管理体系由在欧共体建立的有资质机构进行认证, 认证还包括指定的材料评估。

目前国内生产的PED产品, 主要分为两种, 一种是按照ASME标准设计制造, 另外一种是按照EN13445设计制造。不论按照何种标准设计制造, 在材料选用方面通常会选择较常规生产的ASME材料, 这样图纸设计时, 还必须要提交一份PMA特殊材料批准证书给相应法定检验机构审批, 在审批通过后才允许使用。

在实际生产过程中, 判断PED产品受压件所用材料是提供3.1证书还是3.2证书, 需要依据材料制造厂的质量管理体系认证证书 (以下简称体系证书) , 通常指依据97/23/EC认证证书及其材料认证范围。根据材料制造厂提供的上述证书颁发机构、有效期、以及材料认证范围来具体判断。

除上述体系证书外, 97/23/EC规定材料必须满足两个基本条件: (1) 材料必须进行最低设计金属温度下的冲击试验, 平均冲击功≥27J; (2) 材料延伸率≥14%;在此基础上, 结合PMA证书中对具体材料提出的特殊要求进行材料采购。在期货采购时, 订单中详细注明材料要求, 只要材料制造厂的资质时满足要求的, 则提供3.1证书即可, 否则, 就需要提供3.2证书。若是由于采购数量及周期限制, 只能采购现货, 通常情况下, 无法满足PED的要求, 这时就需要请有资质的检验机构到材料制造厂进行见证取样、试验, 并和材料制造厂共同出具3.2证书。

特别需要注意的是材料认证范围, 因为大部分检验机构出具的材料认证范围, 涉及到了材料标准、牌号、交货状态、规格限等。例如, 在某项目采购中, 根据项目要求设计选择管板的材料为SA-350 LF2, 供货状态为正火, 而实际供货方的体系证书中对于SA-350 LF2的材料仅包含了淬火加回火供货状态, 则此份证书不满足3.1要求, 需要提供3.2证书。

当然除了判断提供3.1或3.2证书外, 还应当满足相应的材料标准, 这里就不再赘述。

四、AS1210标准 (澳洲压力容器标准) 对材料证书的要求

AS1210标准主要涉及设备的材料、设计、制造、试验、检验等, 相当于中国国家标准GB150.1~4-2011和《固容规》。此标准是按照压力、体积、温度和介质来对产品分类。在AS 1210的表3.3.1有列出所选用材料, 包括ASTM的材料, 但是ASME标准的材料并未选用, 对于表3.3.1中未列出的其它材料, 须满足AS/NZS1200的要求。

AS1210标准与97/23/EC一样也有关于材料证书格式的要求, 标准号为ISO 10474-1991《钢和钢制品检验文件》, 相当于EN 10204, 其证书格式分为2.3, 3.1 (A/B/C) 和3.2等, 下面简要介绍一下3.1和3.2部分, 共同点是:都是基于指定检验的检验文件, 由独立于材料制造厂生产部门的有资质人员完成或监督的检验和试验检验得出的文件, 其中3.1定义为检验证书:

第一, 基于订单技术标准或官方条例和相关技术规则检验和完成试验的文件。试验应当根据提供的产品来执行或所有货物组成一个部分作为检验单位。

第二, 试验单元根据产品标准官方条例和相关技术规则或根据订单来制定。

第三, 有下列三个不同的类型:

——检验证书“3.1A”根据官方条例和相关技术规则, 由官方条例指定的检验员颁发和生效。

——检验证书“3.1B”由独立于制造部门的颁发, 独立于材料制造厂生产部门的授权代表确认生效。

——检验证书“3.1C”根据订单技术规范, 由采购方授权的代表颁发和生效。