Отливки занимают особое положение в цепочке поставок материалов. В отличие от катаного листа или тянутого прутка, отливка не вырезается из общего запаса материала. Это индивидуальное изделие, произведенное близко к конечной форме, обычно отлитое из конкретной плавки и термообработанное как отдельная партия. Каждая отливка в заказе имеет прямой путь прослеживаемости к единственному событию заливки, и сертификат, документирующий это событие заливки, и есть литейный MTC.
Сложность сертификации отливок вытекает именно из этой индивидуальности. Корпус шиберной задвижки на 200 мм не является взаимозаменяемым с другим корпусом задвижки на 200 мм из другой плавки. Химический состав, метод литья (в песчаные формы, по выплавляемым моделям, центробежное литье), термообработка, результаты НК и данные испытания давлением; все это специфично для конкретной отливки или партии отливок. Когда любой из этих элементов отсутствует, не задокументирован или выходит за рамки спецификации, отливка не может быть принята для эксплуатации под давлением по ASME B16.34, EN 12516 или API 6D, независимо от того, насколько нормально она выглядит визуально.
Понимание того, что должно присутствовать в литейном MTC, и того, какие триггеры отклонения встречаются чаще всего, необходимо любой команде качества, закупающей отливки для применений, работающих под давлением.
Регулирующие стандарты для сертификации отливок
ASTM A703 / A703M; Стальные отливки для деталей, работающих под давлением
ASTM A703; это стандарт общих требований для стальных отливок точно так же, как A788 регулирует поковки. Он применяется ко всем спецификациям ASTM на стальные отливки для деталей, работающих под давлением, включая широко используемые марки A216 (углеродистая сталь), A217 (легированная сталь и мартенситная нержавеющая сталь), A351 (аустенитная нержавеющая сталь), A352 (эксплуатация при низких температурах) и A995 (дуплексная нержавеющая сталь).
ASTM A703 требует, чтобы MTC включал: анализ плавки; результаты механических испытаний с идентификацией образца; результаты испытания на твердость; состояние термообработки и температуру обработки; результаты НК согласно указанному методу и критериям приемки; результаты испытания давлением, если требуется; и маркировочную идентификацию, которая соотносит отливку с сертификатом. Стандарт также требует, чтобы испытательные образцы отливались из той же плавки, что и отливки, которые они представляют, и обрабатывались (термообрабатывались) вместе с производственными отливками; образец, термообработанный отдельно, не является действительным по A703.
EN 1559; Литейное производство: технические условия поставки
EN 1559; это европейский рамочный стандарт технических условий поставки отливок. Часть 1 охватывает общие требования; часть 2; конкретно стальные отливки. EN 1559 работает совместно с EN 10204 для спецификации типа сертификата. Аналог A703 в EN 1559 определяет, что должен содержать MTC, в то время как EN 10204 определяет, кто должен его выдавать и подписывать.
ASME B16.34; Клапаны: фланцевые, резьбовые и с приварными концами
ASME B16.34; основной стандарт для промышленных клапанов, используемых в условиях давления. Он устанавливает номинальные значения давления-температуры для корпусов клапанов, изготовленных из конкретных марок материала, и требует, чтобы отливки корпусов клапанов производились в соответствии с конкретными спецификациями отливок ASTM (SA-216, SA-217, SA-351 и т. д. в соответствии с эквивалентами ASME Section II). B16.34 не устанавливает собственный формат MTC, но требует, чтобы все отливки были из перечисленных материалов с действительной сертификацией.
Для клапанов, изготовленных по коду ASME, литейный MTC должен соответствовать как применимому стандарту ASTM (например, SA-216 для углеродистой стали), так и требованиям EN 10204 к типу сертификата.
Требования к литейному MTC по полям
| Поле | Регулирующий стандарт | Требуемое содержание |
|---|---|---|
| Номер плавки | A703 | Уникальный идентификатор для каждой плавки; должен совпадать с маркировкой на отливке |
| Идентификационный номер отливки | A703 / требование заказчика | Уникальный идентификатор отливки или партии; должен совпадать с маркировкой |
| Марка и спецификация | A703 | Точное обозначение марки ASTM/ASME и редакция спецификации |
| Способ литья | Заказчик / EN 1559 | Литье в песчаные формы, по выплавляемым моделям, центробежное и т. д., влияет на выбор метода НК |
| Анализ плавки | Обязателен по A703 | Все требуемые элементы в пределах спецификации |
| Анализ продукта | A703 / по заказу | Если указано; отбирается из тела отливки, а не из образца |
| Предел текучести | A703 | На уровне или выше минимума для указанной марки |
| Предел прочности при растяжении | A703 | На уровне или выше минимума для указанной марки |
| Удлинение | A703 с указанием расчетной длины | На уровне или выше минимума; расчетная длина задокументирована |
| Относительное сужение площади | A703 | На уровне или выше минимума, если требуется маркой |
| Энергия удара по Шарпи и температура | A703 / A352 / требование заказа | Оба значения; температура соответствует требованию эксплуатации при низкой температуре |
| Твердость | A703 / NACE, где применимо | В пределах указанного диапазона (HB для большинства, HRC для кислой среды) |
| Состояние термообработки | Обязательно по A703 | Задокументированы код состояния и температура обработки |
| Идентификация испытательного образца | A703 | Образец должен быть из той же плавки и термообработан вместе с производственной отливкой |
| Метод и результаты НК | A703 / A903 / EN 12680 | Метод, охват, критерии приемки, квалификация техника |
| Результаты испытания давлением | ASME B16.34 / API 6D | Гидростатическое испытательное давление, длительность и результат приемки |
| Документация о сварочном ремонте | A703 | Если отливка была отремонтирована сваркой: процедура, объем, PWHT, повторный контроль |
| Тип по EN 10204 | Заказ на закупку (PO) | 3.1 или 3.2 согласно требованию; корректные подписи |
| Соответствие маркировки | A703 | Поля сертификата должны соответствовать физической маркировке на отливке |
Проблема сварочного ремонта
Это тот элемент сертификации отливок, который чаще всего застает покупателей врасплох. Литейные заводы регулярно устраняют дефекты отливок сваркой: это принятая и стандартная практика. ASTM A703, EN 1559 и большинство органов, устанавливающих спецификации, допускают сварочный ремонт отливок при определенных условиях. Но ремонт должен быть задокументирован.
Если отливка была отремонтирована сваркой, MTC (или дополнительный протокол сварочного ремонта, формально прилагаемый к MTC) должен документировать: тип и расположение дефекта до ремонта, использованную процедуру сварки (ссылку на WPS), квалификацию сварщика, послесварочную термообработку (PWHT), если она проводилась, и результаты повторного контроля НК после ремонта.
Литейный MTC, который показывает чистые результаты НК, но умалчивает о том, что отливка была отремонтирована сваркой до получения этих результатов, лишен обязательной документации, а в некоторых случаях представляет собой мошенничество. Командам качества, получающим отливки с признаками поверхностной шлифовки или неровной текстурой поверхности, не соответствующей процессу литья, следует воспринимать это как повод запросить у литейного завода подтверждение того, выполнялся ли сварочный ремонт.
Для отливок, эксплуатируемых в кислой среде по NACE MR0175, сварочные ремонты создают дополнительные проблемы с твердостью: твердость зоны термического влияния (HAZ) шва может превышать предел 22 HRC даже при соответствии базовой отливки требованиям, поэтому послесварочное испытание твердости и его документирование обязательны.
Типы EN 10204 для отливок: распространенное неправильное применение
Самое распространенное неправильное применение EN 10204 в цепочках поставок отливок; это принятие типа 2.2 (неконкретный протокол испытаний) для отливок, эксплуатируемых под давлением. Сертификат типа 2.2 не обеспечивает прослеживаемость до конкретной плавки: результаты испытаний могут относиться к партии, кампании выпуска или семейству продукции, а не к конкретным отливкам в поставке. Для отливок, работающих под давлением по коду ASME, ASME Section II и B16.34 требуют прослеживаемости до конкретной плавки, а это значит, что минимумом является тип 3.1 по EN 10204.
Второе распространенное неправильное применение: принятие документа с маркировкой «3.1», подписанного только торговым представителем или сотрудником отдела отгрузки, а не уполномоченным представителем QA производителя, организационно независимым от производства. Согласно EN 10204, подписантом по типу 3.1 должен быть «уполномоченный представитель отдела контроля» производителя. Подпись менеджера по отгрузке не является соответствующей, независимо от того, что написано в строке подписи.
Корпуса подводных клапанов, ядерные отливки и критическое вращающееся оборудование в нефтегазовой отрасли обычно требуют EN 10204 3.2 с подписью третьей стороны. Это должно быть указано в заказе на закупку до заливки отливки; получить ретроспективную совместную подпись третьей стороны после завершения заливки и термообработки невозможно без организации повторных испытаний в присутствии свидетеля.
НК для отливок: что должно быть задокументировано
Отливки для эксплуатации под давлением требуют НК, принципиально отличного от контроля катаной продукции, из-за внутренних несплошностей, свойственных именно процессу литья: пористости, усадочных раковин, горячих трещин, холодных спаев и оксидных включений.
Радиографический контроль (RT): самый распространенный метод для критических зон отливки (фланцевых концов, стенок, работающих под давлением). ASTM E446 (стальные отливки толщиной ≤ 114 мм) или ASTM E186 / E280 (более толстые сечения) устанавливают эталонные рентгенограммы, по которым оценивается приемка. Для отливок по ASME B16.34 должен быть задокументирован применимый уровень приемки (от 1 до 6 для каждого типа дефекта).
Ультразвуковой контроль (UT): ASTM A609 для стальных отливок; EN 12680-2 для стальных отливок на европейских рынках. UT требуется для толстостенных отливок, где RT не может обеспечить достаточную проникающую способность.
Магнитопорошковый контроль (MT): ASTM E709 для поверхностных и приповерхностных несплошностей в ферромагнитных отливках. Требуется для зон корпусов большинства клапанов из углеродистой и легированной стали, работающих под давлением.
Капиллярный контроль (PT): для немагнитных материалов (аустенитная нержавеющая сталь, никелевые сплавы) и как дополнение к MT для поверхностных несплошностей.
Что должно присутствовать в MTC или в отдельном протоколе НК:
- Метод НК и регулирующий стандарт
- Охват контролем (100 % зон, работающих под давлением, или конкретные зоны по эталонному чертежу)
- Критерии приемки (уровень приемки RT, критерии отбраковки UT, предельный размер индикации MT/PT)
- Имя и уровень квалификации техника НК (уровень II или III по EN ISO 9712 или ASNT SNT-TC-1A)
- Дата контроля
- Заключение о приемке или отбраковке для каждой обследованной зоны
MTC, в котором указано «RT: пройдено» без стандарта, критериев приемки, квалификации техника или объема контроля, не соответствует требованиям: это недокументированное заявление.
Испытание отливок давлением на соответствие ASME B16.34
ASME B16.34 требует гидростатического испытания корпуса каждого клапана давлением, равным 1,5 максимально допустимого рабочего давления (MAWP) для соответствующего класса и группы материала. Литейный MTC или дополнительный сертификат испытания давлением должен документировать: испытательное давление, длительность испытания, испытательную среду (обычно воду) и результат (отсутствие утечек, отсутствие остаточной деформации).
Для API 6D (трубопроводная арматура) требования к гидростатическому испытанию корпуса аналогичны, и испытательные сертификаты часто требуются в составе пакета данных поставщика, подаваемого по проекту.
Отсутствие данных испытания давлением; это прямое основание для приостановки: корпус клапана, отлитый из металла, не может использоваться в условиях эксплуатации по ASME B16.34 или API 6D без задокументированных результатов гидростатического испытания давлением.
Как TestCert обрабатывает сертификацию отливок
Литейные MTC сложнее в расчете на документ, чем стандартные сертификаты катаной продукции. Они включают ссылки на методы НК, коды состояния термообработки, раскрытие информации о сварочном ремонте, результаты испытания давлением и идентификацию испытательных образцов, которые не встречаются в большинстве MTC на трубы или листовой прокат. Формат сильно различается между литейными заводами: одни используют структурированные цифровые документы, другие; рукописные бланки с полями, уникальными для их системы менеджмента качества.
TestCert извлекает все специфичные для отливок поля наряду со стандартными данными по химическому составу и механическим свойствам. Ссылки на НК, состояния термообработки, раскрытие информации о сварочном ремонте и результаты испытания давлением фиксируются в структурированном виде вместе с основными значениями химического состава и механических свойств. Правила валидации настраиваются под применимый стандарт на отливки (ASTM A216, A217, A351 и т. д.) и требование заказчика к типу по EN 10204. Отливка из аустенитной нержавеющей стали A351 Gr. CF8M для эксплуатации по ASME B16.34 Class 900 имеет иные требования к валидации, чем отливка из углеродистой стали A216 Gr. WCB для общего служебного применения; система автоматически применяет корректный набор правил.
Когда ссылка на НК присутствует, но неполна, когда сварочный ремонт отмечен, но протокол ремонта не приложен, или когда тип по EN 10204 не соответствует требованию заказа на закупку, исключение фиксируется уже при приемке, до того, как отливка попадет в процесс контроля или сборки. Полный пакет документации по отливке (MTC, протокол НК, сертификат испытания давлением, протокол сварочного ремонта) хранится как связанный комплект, извлекаемый за секунды, когда его запрашивает уполномоченный инспектор ASME.