ASME規范下超限壓力容器現場裝配執行方案探討

楊小林，朱永江

(中國五環工程有限公司，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范進行設計和制造。由美國機械工程師學會的鍋爐及壓力容器委員會制定的美國ASME鍋爐及壓力容器規范，作為世界上技術內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主的特殊要求，在壓力容器的制造過程(包括車間制造和現場裝配)中，也會遇到各種各樣的問題。

隨著世界經濟的發展，石油化工裝置的規模越做越大，大型化也成了壓力容器發展的必然趨勢。由于受運輸條件限制，超大、超長的壓力容器只能采用現場裝配(組焊)的方式完成。對于國內項目來說，通常超限壓力容器的車間和現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鍋爐及壓力容器規范中關于壓力容器現場裝配方案的規定，總結了影響現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場裝配執行方案，并提出了該方案執行過程中需要重點關注的一些問題。

1 ASME關于壓力容器現場裝配的規定

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

表1 壓力容器現場裝配方案

第一種方案中，壓力容器的現場裝配由原產地容器制造廠直接完成，出具完整設備的制造廠數據報告，并對容器加蓋鋼印，容器制造廠對容器質量負全面責任。

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

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

2 影響現場裝配方案的主要因素

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

2.1 項目合同要求

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

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從事臨時勞務工作；②第二類國家，政府對本國就業采取保護性政策，限制包括短期勞工在內的國外勞工進入，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場裝配方案選擇的最關鍵因素。

2.3 成本控制

為了進行成本對比，現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；原產地容器制造廠現場裝配費為C原萬元，其他單位現場裝配費為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場裝配復雜，周期更長，審查和見證的人力成本也會更高，F

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方越多，進度控制的難度也就越大。顯然，第一種方案優于第二、三種方案。

第二種方案，需要其他的現場裝配單位對完整的壓力容器負全面責任，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，其他的現場裝配單位只需在原產地容器制造廠認可下進行裝配工作，并提供相關數據報告給制造廠即可，最終還是原產地容器制造廠對完整容器負全責。對于項目總承包方來說，只需要求原產地容器制造廠對總進度負責即可。

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

2.5 容器制造廠或項目總承包方業績

顯而易見，第一種方案的業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績或經驗，將會對方案的選擇產生更有利的影響。

3 項目案例分析

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

(1)壓力容器原產地沒有限制，可在中國國內采購。

(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嚴格。該國規定了體力勞動等低技能崗位的準入國別名單，僅相關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從事低技能崗位的臨時勞務工作。

(4)所接觸的幾家國內知名容器制造廠均沒有在該國按第三種方案的執行經驗，僅有容器部件的出口業績，而現場裝配工作都是由國外知名的工程公司找當地公司來完成的。

(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行經驗，甚至國內其他工程公司都沒有在該國的類似業績。

(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特別嚴格，安全成本非常高。

某臺超高塔式容器的參數如下：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場。

國內制造廠和現場裝配單位提供的估價見表2。

表2 制造廠和現場裝配單位的預估費用

其中，國內工作所需費用包括容器分段部件制造、運輸至國內某港口以及部件“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備的U鋼印認證費用。

根據詢價和澄清結果，該項目若按第二種或第三種方案執行的話，會存在以下問題。

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

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

(3)項目所在國有資質(U1、U2、R)的現場裝配單位都沒有這種超高塔器的制造經驗，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行方案，以盡量減少現場工作內容，如避免現場水壓試驗。

4 規范關于水壓試驗的規定

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

而美國NBIC規范(National Board Inspection Code，ASME “U”鋼印設備改造需按照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備改造后的整體性的[3]。

5 第四種壓力容器現場裝配方案

基于以上規范要求和項目所在國的現場裝配單位經驗，可考慮第四種現場裝配方案。

原產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，運輸至項目現場。壓力容器的現場裝配由其他持有有效“R”授權證書的單位來完成，并不需要再進行現場水壓試驗。現場裝配單位對容器的返修工作負責。

雖然，第四種現場裝配方案符合ASME和NBIC規范的要求，也有多家項目所在國的現場裝配單位的成功業績支持，但該方案執行過程中仍需重點關注7點內容。

(1)國內制造廠的ASME授權檢驗師認可。

(2)項目所在國的現場裝配單位的ASME授權檢驗師和注冊“R”檢驗師認可。

(3)項目所在地監管部門的認可。

(4)國內制造廠需具備足夠的場地和吊裝能力。

(5)壓力容器設計和制造需考慮再切割及焊縫坡口的加工余量。

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

(7)分段壓力容器應符合國內和項目所在國的進出口政策。

6 結語

本文通過介紹ASME規范中關于現場裝配方案相關條款，分析了影響現場裝配方案選擇的幾個主要因素，結合項目實例和現場裝配單位的經驗，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場裝配執行方案，并提出了該方案執行過程中需要重點關注的一些問題，以便為國內公司執行類似海外項目提供參考。