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REINE PRÄZISION

Vorträge und Referate bieten viel Fachwissen und werden von unseren Vorständen bei Symposien vorgestellt. An dieser Stelle soll dieses Wissen auch einem größerem Publikum zu Teil werden.

ASME Regelwerk

ASME Regelwerk aus Sicht des Anwenders

Christian Schmitt, Kirsch AG – Burghausen

 

Herr Christian Schmitt ist Mitglied des Vorstandes der Kirsch AG

Einleitung

Der ASME Code regelt die Anforderungen an Herstellerzertifizierung, Qualitätssicherung, Konstruktion, Materialauswahl, Fertigung, Prüfung, Erprobung, Abnahme und Zertifizierung von Dampf- und Heizkesseln, Rohrleitungen, Druckbehältern und kerntechnischen Komponenten. Im Anlagenbau führt bei der Erschließung neuer Absatzmärkte im Ausland kein Weg am ASME Boiler and Pressure Vessel Code vorbei.

 

ASME ist ein sehr umfassendes und detailliertes Regelwerk, welches durch viele „Interpretations“ und „Code Cases“ ergänzt worden ist und ständig ergänzt wird. Interpretations sind Klärungen zum Regelwerk und Code Cases sind spezielle Fragen zum Regelwerk bzw. Angelegenheiten, die nicht im Code geregelt sind.

 

Diese werden von einem ASME Komitee beantwortet, anschließend veröffentlich und sind verbindlich, sofern diese angezogen werden. Jeder Hersteller kann sich an das ASME Komitee zur Klärung einer speziellen Fragestellung wenden, die nicht im Code verankert ist. Dies ist jedoch sehr zeitaufwendig.

 

Durch den hohen Detaillierungsgrad gibt es weniger „Grauschattierungen“ wie etwa beim AD-2000, welches Interpretationsspielraum in manchen Fragestellungen zulässt und dabei die Fachkompetenz der benannten Stelle und des Herstellers gefragt ist.

 

Häufig werden beim AD-2000 nicht eindeutige Fragestellungen im Dialog zwischen Benannter Stelle und Hersteller gelöst. Das heißt im Umkehrschluss die Fachkompetenz der Hersteller und Authorized Inspectors (AI) tritt beim ASME in den Hintergrund.

 

Neu: Mit der Ausgabe 2011 gibt es alle 2 Jahre eine Aktualisierung des Regelwerkes. Bisher gab es alle 3 Jahre eine neue Ausgabe (Edition) mit jährlichen Revisionen (Addenda). Damit sind nicht unerhebliche Kosten verbunden, so fielen für die notwendigen ASME Code Books Ausgabe 2010 (Sec. II, V, VIII/1, IX) 3.400.-€ an (Preis inklusive der jährlichen Revisionen). Der Hersteller ist verpflichtet die aktuelle Ausgabe vorzuhalten.

 

Die Aussagen im weiteren Text beschränken sich auf die Herstellung von Druckbehälter gemäß ASME Section VIII/1 (U-Stamp)

Vorteile einer ASME Zulassung

  • Exportmarkt in mehr als 100 Länder
  • Berechtigung U-Stamp an ASME Apparate anzubringen.
  • Veröffentlichung in der von ASME herausgegebenen Liste der zugelassenen Hersteller
  • Hersteller zeigt Kompetenz im Umgang mit dem ASME Code
  • International anerkanntes Qualitätssicherungssystem durch ASME Handbuch
  • Weitreichende Befugnisse und Verantwortung des Herstellers
  • National Board Registrierung möglich

Verantwortung des Herstellers

Der ASME Code legt deutlich mehr Verantwortung in die Hände des Herstellers im Vergleich zu Europäischen Regelwerken.

  • Verfahrensprüfungen (PQR) ohne Third Party möglich
    • unbegrenzt gültig, solange sich nicht die „Essential Variables“ ändern.
    • Anforderungen an die Kerbschlagarbeit erhöhen die Anzahl der „Essential Variables“
    • Auswertung im Umfang wesentlich geringer als nach DIN EN ISO 15614-1
    • Man kann Standard WPS gemäß ASME IX Annex E kaufen, dann ist keine Verfahrensprüfung notwendig.
  • Schweißerprüfung (WPQR) ohne Third Party möglich
    • Bestätigung des Herstellers alle 6 Monate, dass Schweißer im qualifizierten Verfahren geschweißt haben. Keine regelmäßigen Wiederholungsprüfungen notwendig. Jedoch lückenlose Rückverfolgbarkeit bis zum Tag der Schweißerprüfung erforderlich
  • Design Review; AI rechnet nicht mit eigenem Programm nach, sondern überprüft Berechnungen auf korrekte Eingabewerte und Plausibilität.
  • Hersteller ist verantwortlich für die Verifikation seines Berechnungsprogrammes
  • Hersteller kann Personal für Farbeindringprüfung qualifizieren.
  • Hersteller ernennt eine geeignete Person für Durchstrahlungsprüfung (Level III – Letter of Appointment)- häufig auch extern. Diese erstellt eine „Written Practice“, in der beschrieben ist wie und von wem die Durchstrahlungsprüfungen durchgeführt werden unter Berücksichtigung der Anforderungen der SNT TC1-A.
  • Wenn Zweifel an einer Verfahrens- oder Schweißerprüfung bestehen, kann der AI eine erneute Qualifizierung fordern.
  • Typische zentrale Funktionen im ASME Code wie Welding Engineer, Quality Manager und Engineering Manager werden vom Hersteller ernannt und müssen keine besondere Qualifikation oder Zusatzausbildung nachweisen.

Materialeinkauf

Nach ASME gibt es keine zugelassenen Werkstoffhersteller. Material Spezifikationen nach ASME Section II, z.B. SA-240 für austenitische Bleche, müssen eingehalten werden. Der Herstellprozess und die Prüfergebnisse müssen in einem Material Data Report (MDR) dokumentiert werden und vom Druckbehälterhersteller geprüft werden. Es gibt keine 3.2 Zeugnisse nach EN10204 oder Einzelgutachten.

 

Dadurch ist ein weltweiter Einkauf möglich, der zugleich eine Chance durch günstige Preise aber auch eine Gefahr bezüglich der Qualität der eingekauften Materialien darstellt. Einige Endkunden schränken daher Werkstoffhersteller ein.

Design

Der ASME Code fordert grundsätzlich Kerbschlagproben, definiert jedoch Ausnahmen, z.B. im UHA-51 für austenitische Werkstoffe. Daher ist es eine der ersten Aufgaben beim Design eines Apparates, herauszufinden, ob Kerbschlagproben erforderlich sind. Die Kerbschlagproben erhöhen die Anforderungen an das Material und an die Verfahrensprüfungen bei der eine Vielzahl von „Essential Variables“ zusätzlich betrachtet werden müssen. Ist ein Apparat einem „Lethal Service“ unterzogen, gelten automatisch die Kerbschlagforderungen.

 

Die Berechnungen nach ASME VIII/1 umfassen nur den Druckapparat als solches einschließlich Wärmetauscher. Für die Lagerung wie z.B. Pratzen, Sättel oder Standzargen kann auf andere Regelwerke wie z.B. AD-2000 ausgewichen werden.

 

Wenn es eine Berechnungsvorschrift nach ASME VIII/1 gibt, muss diese zwingend angewendet werden. Wenn es keine oder ungenügende Vorschriften gibt, kann man auf alternative Berechnungsmethoden wie z.B. Finite Elemente Berechnung nach ASME VIII/2 ausweichen.

Einige Merkmale:

  • Auslegung mit Schweißnahtfaktor v=0.7 möglich ► keine Durchstrahlungsprüfung notwendig
  • Zu höheren Wanddicken im Vergleich zu AD-2000 führen in der Regel:
    • äußere Überdruckberechnung
    • Flanschenberechnung nach Appendix 2
  • Eine Auslegung auf inneren Überdruck für Zylinder oder Böden führt nicht zwingend zu höheren Wandstärken gegenüber AD-2000, da ASME zum Teil höhere zulässige Berechnungsspannungen als AD-2000 zulässt.
  • Die Aussage „ASME baut dick“ muss differenziert betrachtet werden und stimmt nicht immer.
  • Berechnung von Wärmetauscherplatten nach UHX sehr komplex.
  • Umfang an Zerstörungsfreier Prüfung (ZfP) wie Durchstrahlungsprüfung (RT) oder Farbeindringprüfung (PT) orientiert sich auch an der Wanddicke des Materials. Beispiel: gemäß Table UCS-57 muss ein P4 Material mit s>16mm voll durchstrahlt werden.
  • Arbeitsproben in Abhängigkeit der Kerbschlaganforderung, nicht in Abhängigkeit vom Schweißnahtfaktor
  • Größere Fehler bei RT und PT zulässig

Zertifizierung – Joint Review

Für die Zertifizierung ist ein Vertrag mit einer von ASME akkreditierten Inspektionsgesellschaft (AIA) notwendig. Für einen deutschen Hersteller ist es kein Problem, eine deutsche Abnahmegesellschaft zu finden, die mit einer AIA vertraglich verbunden ist oder sogar selbst eine AIA ist. Neu mit der Ausgabe 2010 ist, dass klar geregelt ist, wann und wie die Abnahme eines Apparates auch mit einer anderen Abnahmegesellschaft (secondary agency) möglich ist.

 

Die Abwicklung der Erstzertifizierung bzw. Rezertifizierung, wie Antragstellung, Bezahlung, Terminabsprachen etc. erfolgt direkt mit ASME über die Homepage von ASME (seit April 2011). Eine gründliche Vorbereitung ist zwingend, da in einem 2-tägigen Audit (Joint Review) mit dem Vertreter von ASME (Team Leader), dem Supervisor (Vertreter der Agency), dem AI und dem Hersteller die „Regeltreue“ peinlich genau überprüft wird. Dabei werden die Anforderungen an das Qualitätshandbuch und die Implementation einer genauen Prüfung unterzogen.

 

Anhand eines Demonstrationsapparates oder eines ASME Apparates in der laufenden Fertigung muss der Hersteller nachweisen, dass er die Vorschriften des ASME Codes verstanden hat und richtig anwendet. Dabei ist die Prüftiefe - sei es Berechnung, Schweißtechnik oder Zerstörungsfreie Prüfung- enorm und nicht zuletzt deswegen häufig „gefürchtet“ vom Hersteller.

 

Alle 3 Jahre findet eine Rezertifizierung statt.

Kostenabschätzung:

Externe Kosten alle 3 Jahre ca. 19.000.-€ (unverbindliche Angabe) für :

  • Joint Review (2 Tage)
    • Team Leader (ASME Repräsentant)
    • AI und Supervisor
  • ASME Gebühren
  • Voraudit für Joint Review
  • Code Books

 

Interne Kosten – abhängig vom Hersteller

  • Vorbereitung ASME Handbuch
  • Vorbereitung Joint Review
  • Schulung Mitarbeiter
  • Demobehälter oder laufender Apparat in der Fertigung
  • Vorbereitung ZfP – Written Practise

ASME Regelwerk in Verbindung mit der Druckgeräterichtlinie (DGRL)

Wenn Apparate gemäß ASME VIII/1 in Verbindung mit der Europäischen Druckgeräterichtlinie gefertigt werden sollen, d.h ein ASME Apparat mit CE Kennzeichnung in einem EU Land betrieben werden soll, werden von der DGRL zusätzliche Anforderungen definiert, die im folgenden kurz aufgezeigt werden sollen, ohne in Details zu gehen:

  • Werkstoffe:
    • Es ist ein „Particular Material Approval (PMA)“ für das Material durch eine Benannte Stelle notwendig oder
    • die Materialatteste haben eine Doppelzertifizierung nach EN und nach ASME Werkstoffnorm.
    • Das PMA definiert die zusätzliche Prüfungen, die notwendig sind, um die Werkstoffe nach der Druckgeräterichtlinie verwenden zu können. Häufig ist ein zusätzlicher Kerbschlagversuch bei niedrigster Auslegungstemperatur und ein zugelassener Werkstoffhersteller nach der DGRL ausreichend.
  • Verfahrensprüfungen:
    • Geltungsbereich nach ASME Section IX
    • Auswertung der Verfahrensprüfungen nach ASME Section IX und zusätzliche Prüfungen nach DIN EN ISO 15614-1 mit „Benannter Stelle“
    • Verfahrensprüfungen nach ASME Section IX und DIN EN ISO 15614-1 liegen separat vor für die Schweißaufgabe.
  • Schweißerzeugnisse:
    • Geltungsbereich nach ASME Section IX.
    • Auswertung der Schweißerprüfungen nach ASME Section IX und zusätzliche Prüfungen nach DIN EN287 mit „Benannter Stelle“  oder
    • Schweißerprüfungen gemäß ASME Section IX und DIN EN287 liegen separat vor für die Schweißaufgabe.
  • Zerstörungsfreie Prüfungen:
    • ZfP nach ASME Section V und
    • Personal für ZfP muss nach EN473 Level II qualifiziert sein.
  • Probedruck:
    • Die Druckgeräterichtlinie fordert als Prüfdruck mindestens das 1,43-fache des Auslegungsdruckes und ist damit unter Umständen höher als der Prüfdruck nach ASME. Eine gesonderte Betrachtung ist daher notwendig.

Übersicht ASME IX Verfahrensprüfungen versus DIN EN ISO15614-1

Der ASME Code Section IX erscheint auf den ersten Blick komplex und sehr beschreibend. Wenn man diesen jedoch in den Grundregeln verstanden hat, ist er sehr leicht in der Praxis anzuwenden. Der größte Vorteil im Vergleich zur DIN EN ISO 15614-1 ist, dass der ASME Code mit deutlich weniger Verfahrensprüfungen auskommt.

 

Die Hauptvorteile der ASME Verfahrensprüfung gegenüber DIN EN ISO 15614-1 sind:

  • Beliebige Schweißnahtvorbereitung schließt die andere mit ein, d.h eine beidseitige Naht schließt einseitige Naht mit ein und umgekehrt.
  • Keine Durchmesserbeschränkung bei Rohren. Eine Blech Verfahrensprüfung kann für jeden Rohrdurchmesser herangezogen werden.
  • Material und Schweißzusätze sind gruppiert.
  • Eine Stumpfnaht qualifiziert Kehlnähte
  • Eine Verfahrensprüfung in einer beliebigen Position qualifiziert alle übrigen Positionen, es sei denn eine Kerbschlagprüfung ist notwendig, dann qualifiziert nur PF alle übrigen Positionen.
  • Der ASME Code deckt ein breites Feld von Schweißverfahren und Anwendung wie Plattierungsschweißen, Löten, Bolzenschweißen etc.

 

Achtung: Standards wie ASME B31 (Pressure Piping) können zusätzliche Anforderungen stellen.

 

Das Hauptproblem bei den Verfahrensprüfungen nach dem ASME Code ist, dass alle Schweißprozesse einzeln behandelt werden und Einschränkungen sowohl beim Einzelprozess als auch bei Kombinationen textlich definiert sind. Es ist daher sinnvoll sich genau einzulesen, bevor man einen Schweißprozess nutzt.

Übersicht ASME IX Schweißerprüfungen versus DIN EN 287

  • Es gibt keine Mindestwanddicke nur Maxima und die qualifizierte Wanddicke bezieht sich auf das eingebrachte Schweißgut und nicht auf die Dicke des Ausgangsmaterials.
  • Es gibt keine obere Begrenzung für den Geltungsbereich von Durchmessern, nur untere Begrenzungen.
  • Eine qualifizierte Stumpfnaht qualifiziert alle Kehlnahtdicken
  • Eine Stumpfnaht in PA geschweißt qualifiziert nicht eine Kehlnaht in horizontaler Position. Dafür muss die Stumpfnahtqualifizierung die horizontale Position einschließen.
  • Eine Schweißerprüfung in C-Stahl ist auch für andere Werkstoffgruppen gültig, solange der Schweißzusatz die gleiche „F-Number“ hat.

Zusammenfassung

Der ASME Code ist ein weitverbreitetes, in sich geschlossenes und international anerkanntes Regelwerk zur Herstellung und Prüfung von Druckapparaten, welches durch einen großen Detaillierungsgrad und eindeutige Aussagen besticht. Er überträgt dem Hersteller wesentlich mehr Verantwortung im Vergleich zu europäischen Regelwerken. In vielen Ländern wird der ASME Code von den Länderregierungen und/oder Betreibern gefordert.

 

Für exportorientierte Unternehmen ist der ASME Code daher ein Muss.

 

Ob sich der ASME Code im Europäischen Raum im Zusammenhang mit der Druckgeräterichtlinie durchsetzen kann, wird maßgeblich von den Betreibern abhängen. Denn damit sind unter Umständen Probleme verbunden, die maximalen Prüffristen für die wiederkehrenden Prüfungen mit der ZÜS durchzusetzen.

 

Aus Herstellersicht, ist die deutlich geringere Anzahl der Verfahrensprüfungen und der größere Geltungsbereich der Schweißerprüfungen durchaus von Vorteil. Unter Umständen wird dieser Vorteil jedoch durch einen „dickeren“ Apparat kompensiert.

Wenn es zusätzlich noch gelingt, die Hürden der unterschiedlichen Materialspezifikationen zu überwinden, kann der ASME Code aus Herstellersicht eine Alternative für den Europäischen Raum sein, sofern die Betreiber mit werkseigenen Normen die Vorteile des ASME Code nicht einschränken.

 

Schmitt, Kirsch AG – Burghausen

Lieferantentag

Lieferantentag Wacker Chemie 2016

Präsentation

Frau Ulrike Bernecker (Vorstand der Kirsch AG) referierte über Erfahrungen aus dem Sonderapparatebau. Thema war: Der Weg zum perfekten Produkt. Der Vortag kann als Präsentation angesehen werden.

KIRSCH AG

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84489 Burghausen

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