کد طراحی و ساخت مخازن تحت فشار – ASME SEC. 8

انجمن مهندسان مکانیک آمریکا (American Society of Mechanical Engineers) که به اختصار به آن ASME گفته می شود، در سال ۱۸۸۰ توسط گروه کوچکی از صنعت گران پیشرو برای تدوین استاندارد ساخت دیگ های بخار تاسیس شد و اکنون به یک سازمان بزرگی تبدیل شده است که در تمام رشته های مهندسی از طریق اشتراک دانش، توسعه تکنولوژی، آموزش و توسعه مهارت نیروی انسانی، تحقیق و پژوهش، تدوین و نشر کد، استاندارد و نشریات تخصصی، برگزاری کنفرانس، همکاری با دانشگاه ها و مراکز پژوهشی، سعی در کمک به جامعه مهندسی در سطح جهان برای بهبود زندگی مردم دارد. از جمله کدهایی که ASME تدوین و منتشر نموده است، کدهای ساخت بویلرها و مخازن تحت فشار (Boiler and Pressure Vessel Code) است که به اختصار BPVC گفته می شود. کدها، استانداردهایی هستند که رعایت آن ها در اکثر ایالت های ایالات متحده آمریکا اجباری بوده و جنبه حقوقی و قانونی دارند. برای خواندن جزئیات بیشتر در خصوص تفاوت کد و استاندارد، می توانید این مطلب از عصر مواد را بخوانید.

کدهای ASME BPVC در ۱۲ بخش (Section) تدوین شده است که عبارتند از:

بخش ۱- قوانین ساخت دیگ بخار یا بویلرهای نیرو یا پر فشار

ASME BPVC Section I: Rules for Construction of Power Boilers

بخش ۲- مشخصات فنی مواد و متریال

ASME BPVC Section II: Materials

بخش ۳ – قوانین ساخت تجهیزات مورد استفاده در تاسیسات هسته ای

ASME BPVC Section III: Rules for Construction of Nuclear Facility Components

بخش ۴- قوانین ساخت دیگ بخار یا بویلرهای حرارتی یا کم فشار

ASME BPVC Section IV: Rules for Construction of Heating Boilers

بخش ۵- آزمون های غیر مخرب

ASME BPVC Section V: Nondestructive Examination

بخش ۶- قوانین توصیه شده برای مراقبت و عملیات دیگ بخار یا بویلرهای حرارتی یا کم فشار

ASME BPVC Section VI: Recommended Rules for the Care and Operation of Heating Boilers

بخش ۷- دستورالعمل های توصیه شده برای مراقبت از دیگ بخار یا بویلرهای نیرو یا پر فشار

ASME BPVC Section VII: Recommended Guidelines for the Care of Power Boilers

بخش ۸- قوانین ساخت مخازن تحت فشار

ASME BPVC Section VIII: Rules for Construction of Pressure Vessels

بخش ۹- تایید صلاحیت جوشکاری، لحیم کاری و اتصال

ASME BPVC Section IX: Welding, Brazing, and Fusing Qualifications

بخش ۱۰- مخازن تحت فشار از کامپوزیتی پلاستیک تقویت شده با الیاف (FRP)

ASME BPVC Section X: Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels

بخش ۱۱- قوانین بازرسی در حین سرویس تجهیزات نیروگاه هسته ای

ASME BPVC Section XI: Rules for Inservice Inspection of Nuclear Power Plant Components

بخش ۱۲- قوانین ساخت و ادامه سرویس مخازن حمل و نقل

ASME BPVC Section XII: Rules for Construction and Continued Service of Transport Tanks

کدهای ASME BPVC را در یک تقسیم بندی می توان به سه گروه تقسیم کرد:

کدهای ساخت (Construction Codes): کدهایی که برای ساخت قطعه یا تجهیز مورد استفاده قرار می گیرند، مثل بخش های ۱، ۳، ۴ و ۸٫

کدهای مرجع (Reference Codes): کدهایی هستند که در کدهای ساخت به عنوان مرجع برای ساخت قطعه یا تجهیز معرفی شده اند، مثل بخش ۵ و ۹٫

کدهای حین سرویس (In-Service Codes): کدهایی هستند که برای بازرسی و نگهداری حین سرویس تجهیزات ساخته شده طبق کدهای ساخت پس از نصب آن ها در سرویس مورد استفاده قرار می گیرند، مثل بخش های ۶ و ۷٫

بخش ۸ کد ASME BPVC از پر کاربرد ترین بخش های آن است که در طراحی و ساخت مخازن تحت فشار از آن استفاده می شود. این کد در سه قسمت یا سه جلد مجزا شامل Division 1, 2, 3 منتشر شده است. متداول ترین قسمت بخش ۸، Division 1 است که برای ساخت مخازن با فشار تا psi 3000 (حدود ۲۰ مگا پاسکال یا ۲۰۶ بار) به کار می رود. Division 2 شامل قوانین جایگزین برای حداقل الزامات طراحی، ساخت و بازرسی مخازن تحت فشار در Division 1 است. این کد برای ساخت مخازن با فشار تا psi 10000 (حدود ۶۹ مگا پاسکال یا ۶۹۰ بار) به کار می رود. Division 3 هم قوانین طراحی، ساخت، بازرسی و حفاظت از مخازن با فشار بالای psi 10000 (حدود ۶۹ مگا پاسکال یا ۶۹۰ بار) است. در واقع وقتی فشار داخلی یا خارجی وارد بر مخزن از psi 10000 فراتر برود، از Division 3 برای طراحی، ساخت و بازرسی مخازن تحت فشار استفاده می شود.

کد ASME BPVC Sec. 8 (VIII) Div. 1 شامل الزامات اجباری، ممنوعیت های ویژه و راهنمایی های غیر اجباری برای متریال، طراحی، ساخت، تست و آزمون، بازرسی، صدور تاییدیه ها و ایجاد اطمینان از فشار مخازن تحت فشار است. این کد تمام الزامات فعالیت های گفته شده را شامل نمی شود. هر آن چیزی هم که در کد نیامده است، به معنای ممنوعیت استفاده از آن نیست. مقررات و قواعد این کد آگاهانه به نحوی تدوین شده است که Engineering Judgment از اهمیت و موضوعیت برخوردار است. Engineering Judgment در این جا به این مفهوم است که در فعالیت های مهندسی گاه به موضوعی بر می خوریم که به صورت شفاف در کد بیان نگردیده است، در این صورت، کاربر بر حسب شرایط و اقتضائات کار، از دانش، تجربه و قضاوت مهندسی خود کمک می گیرد تا کد را تفسیر کند و گره از کار بگشاید. در اصطلاح ساده و کاربردی، مهندس یا کاربر کد، اجتهاد می کند، یعنی در جایی که متن کد الزام صریحی را مشخص نکرده باشد و از ابهام برخوردار باشد، مهندس به کمک دانش، تجربه، تحلیل، داوری و قضاوت خود، به تفسیر آن می پردازد و مثل یک مجتهد فتوای خود را بیان می کند. البته باید توجه داشت که Engineering Judgment یا قضاوت و داوری مهندسی هرگز نباید برای لغو الزامات اجباری یا ممنوعیت های ویژه این کد استفاده شود.

مخازن تحت فشار ساخته شده طبق کد ASME BPVC Sec. 8 ممکن است تحت فشار داخلی و خارجی باشد و فشار هم توسط یک منبع خارجی، یا گرمایش مستقیم یا غیر مستقیم و یا هر دو ایجاد شود.

کد Division 1 شامل سه زیر گروه A و B و C و ضمایم اجباری و غیر اجباری است:

زیر گروه A: مربوط به الزامات عمومی همه مواد و روش های ساخت مخازن تحت فشار است. این زیر گروه شامل بخش UG است. بخش UG الزامات عمومی زیر را شامل می شود:

الزامات عمومی مواد از UG-4 تا UG-15 مثل الزامات ورق، قطعات فورج و ریخته، لوله و تیوب، مواد جوشکاری، پیچ، مهره، واشر و مقاطع فولادی.
الزامات عمومی طراحی از UG-16 تا UG-35 مثل استفاده از ترکیبی از روش های ساخت و ترکیبی از مواد، دمای طراحی، فشار طراحی، بارگذاری ها، مقادیر حداکثر تنش مجاز، ریخته گری (فاکتور کیفیت و عیوب)، خوردگی (corrosion)، طراحی ضخامت پوسته یا شل (Shell) تحت فشار داخلی، طراحی ضخامت پوسته و تیوب ها تحت فشار خارجی، طراحی رینگ های تقویتی یا سفت کننده برای پوسته های استوانه ای تحت فشار خارجی، طراحی عدسی، کلگی یا هِد مخزن (Head) و فشار در سمت مقعر و محدب آن.
الزامات عمومی طراحی سوراخ ها و تقویت ها از UG-36 تا UG-46
الزامات عمومی طراحی سطوحی که با جوش یا پیچ به هم Staybolt می شوند از UG-47 تا UG-50
الزامات عمومی لیگامنت ها (حفره هایی كه بر روی مخزن ایجاد شده و نازل ها از آن وارد مخزن می شود و جوش داده می شود) از UG-53 تا UG-55
الزامات ساخت ازUG-75 تا UG-85 مثل الزامات برش کاری، شناسایی و انطباق مواد، تعمیر عیوب مواد، فرم دهی، تلرانس های فرم دهی عدسی یا هد مخزن، میزان مجاز لنگی و خارج از مرکزیت، سوراخ ها، الزامات تکیه گاه و پایه ها، نازل ها، Saddle ها، ساپورت، منهول یا دریچه بازدید و تقویتی های دور سوراخ ها، تست ضربه و عملیات حرارتی
الزامات بازرسی و تست از UG-90 تا UG-103 مثل الزامات عمومی بازرس، دسترسی های بازرس، بازرسی متریال، نشانه گذاری و پلاک مواد، کنترل ابعادی و چشمی مواد و قطعات، بازرسی حین ساخت، حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) و تست های اثبات آن، تست هیدرواستاتیک، تست پنوماتیک، گیج های تست و آزمون های غیر مخرب
الزامات نشانه گذاری (Marking)، پلاک و گزارش ها از UG-115 تا UG-120 مثل الزامات پلاک و نشانه گذاری، روش های نشانه گذاری و گزارش ها
الزامات حفاظت از فشار بالا از UG-125 تا UG-140 مثل شیرهای اطمینان، شیرها و وسایل تخلیه فشار، الزامات تخلیه فشار و نصبیات

زیر گروه B: مربوط به الزامات روش های ساخت مخازن تحت فشار است. این زیر گروه شامل بخش های زیر است:

بخش UW: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده با جوشکاری
بخش UF: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده با آهنگری یا فورج
بخش UB: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده با لحیم کاری سخت

هر کدام از این بخش ها، شامل توضیحات و الزامات مواد، طراحی، ساخت، تست و بازرسی، نشانه گذاری و گزارش ها و حفاظت از فشار بالا است که بخش های از آن در توضیحات زیر گروه A توضیح داده شد.

زیر گروه C: مربوط به الزامات مواد و متریال است. این زیر گروه شامل بخش های زیر است:

بخش UCS: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از فولادهای کربنی و کم آلیاژ
بخش UNF: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از فلزات غیر آهنی
بخش UHA: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از فولاد پر آلیاژ
بخش UCI: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از چدن
بخش UCL: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از موادی که لایه محافظ خوردگی به روش های Cladding و Lining روی آن ها ایجاد شده است
بخش UCD: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از چدن داکتیل یا نشکن
بخش UHT: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از فولادهای فریتی که خواص استحکامی آن ها با عملیات حرارتی افزایش یافته است
بخش ULW: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده با ساختار لایه لایه
بخش ULT: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از موادی که تنش مجاز بالاتری در دماهای پایین دارند
بخش UHX: قوانین پوسته و تیوب مبدل های حرارتی
بخش UIG: الزامات مخازن تحت فشار ساخته شده از ترکیبات گرافیتی

علاوه بر این بخش ها، کد ASME BPVC Sec. VIII Div. 1 دارای ۴۴ ضمیمه اجباری و ۲۸ ضمیمه غیر اجباری هم است. برخی از این ضمائم، علاوه بر این کد، در برخی کد/استانداردها و پروسیجرهای فنی نیز استفاده می شوند.

اگر کاربر این استاندارد هستید، احتمالاً با تهیه WPS و PQR و تایید صلاحیت جوشکار هم سر و کار دارید، پس اگر نیاز به آموزش تدوین دستورالعمل جوشکاری (WPS) و تایید آن (PQR) دارید یا می خواهید پاسخ برخی سوالات خود را دریافت کنید، می توانید با آموزش های گام به گام و نکته به نکته تهیه WPS و PQRدر عصر مواد همراه ما باشید.