管道工廠化預(yù)制在工程中的運(yùn)用

鄭 超 中國(guó)成達(dá)工程有限公司 成都 610041

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，工程規(guī)模日趨大型化，走向海外一帶一路工程日益增多，因此工程建設(shè)項(xiàng)目中管道工作量越來(lái)越大，對(duì)管道工作的工期要求越來(lái)越短，質(zhì)量要求越來(lái)越高。鑒于此，越來(lái)越多的工程項(xiàng)目采取管道工廠化預(yù)制的方式，來(lái)解決工程項(xiàng)目中管道施工在進(jìn)度、質(zhì)量和費(fèi)用這三個(gè)方面的突出矛盾。

目前我國(guó)在涉外電站項(xiàng)目中已普遍采取四大管道工廠化預(yù)制的方式。在國(guó)內(nèi)的化工項(xiàng)目中，隨著近幾年管道安裝工作面臨的進(jìn)度、費(fèi)用和現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量的壓力越來(lái)越大，工廠化預(yù)制也在逐步推廣采用。

本文針對(duì)管道工廠化預(yù)制在工程項(xiàng)目中的實(shí)際運(yùn)用情況來(lái)闡述工廠化預(yù)制對(duì)管道工作所起的作用和在實(shí)際運(yùn)用中需要注意的問(wèn)題。

1 管道工廠化預(yù)制的優(yōu)勢(shì)

1.1 在進(jìn)度方面的優(yōu)勢(shì)

1.1.1 不受現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地和施工順序的限制

管道工廠化預(yù)制可實(shí)現(xiàn)同步異地進(jìn)行管道的預(yù)制施工，不受現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的限制，只要圖紙和材料具備了，即可開(kāi)展相應(yīng)工作。這樣相當(dāng)于可將管道施工工作提前，甚至與現(xiàn)場(chǎng)土建施工工作同步進(jìn)行。例如，某國(guó)外項(xiàng)目，在工廠開(kāi)展管道預(yù)制工作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)還處在土建施工狀態(tài)。

1.1.2 不受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限制

近幾年我國(guó)石化項(xiàng)目多集中于新疆、內(nèi)蒙、東北等嚴(yán)寒地區(qū)，這些地區(qū)冬季氣溫都非常低，無(wú)法進(jìn)行管道焊接工作。因此這些嚴(yán)寒地區(qū)都有比較長(zhǎng)的施工冬歇期，通常從11月到第二年3～4月，一年有4～5個(gè)月時(shí)間處于停工狀態(tài)。但是，工廠預(yù)制卻不受此影響，一是預(yù)制工廠不一定在施工所在地，二是預(yù)制工廠有條件創(chuàng)造合適的管道焊接條件。若能利用冬歇期進(jìn)行管道預(yù)制工作，來(lái)年開(kāi)春后直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝工作將大幅減少因氣候原因造成的進(jìn)度損失。

新疆某BDO項(xiàng)目鍋爐裝置主要汽水管道出圖時(shí)間為10月，而這時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)快要進(jìn)入冬季，若采取管道現(xiàn)場(chǎng)施工，將在來(lái)年3～4月才能開(kāi)展。即使采取冬季施工措施，工作效率也非常低且管道焊接質(zhì)量得不到保障。而該項(xiàng)目利用冬歇期進(jìn)行主要汽水管道工廠化預(yù)制，到來(lái)年3月，預(yù)制廠已完成管道預(yù)制工作并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，而此時(shí)正好現(xiàn)場(chǎng)已逐步具備開(kāi)工條件，可直接進(jìn)行管道的現(xiàn)場(chǎng)安裝組對(duì)工作，為項(xiàng)目節(jié)約了大量的施工時(shí)間。

某中東地區(qū)項(xiàng)目，當(dāng)?shù)匕滋鞖鉁胤浅８?，室外溫度?jīng)常高于40℃，每天的工作時(shí)間非常短。如果采取管道在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制施工，鑒于現(xiàn)場(chǎng)的氣候條件，勞動(dòng)時(shí)間短和效率低，勢(shì)必將延長(zhǎng)管道施工周期。因此，該項(xiàng)目將大部分管道工作放在國(guó)內(nèi)預(yù)制廠完成，現(xiàn)場(chǎng)只進(jìn)行安裝和必要的組對(duì)焊接工作，大幅縮短了現(xiàn)場(chǎng)管道施工周期。

1.2 在質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 施工環(huán)境好，管道潔凈度高

現(xiàn)場(chǎng)的施工預(yù)制場(chǎng)地都比較簡(jiǎn)陋，且場(chǎng)地潔凈方面也比較差。而專門的預(yù)制工廠通常都有比較寬敞的室內(nèi)廠房，預(yù)制環(huán)境的潔凈要求也更容易達(dá)到。在非常寬敞、干凈的廠房預(yù)制，相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，更能保證管道焊接質(zhì)量和焊接后管道內(nèi)部的潔凈程度，避免現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制時(shí)管道內(nèi)部常帶有大量的泥沙和金屬碎屑，增加后續(xù)管道吹掃的工作量和難度。

1.2.2 施工機(jī)具完備專業(yè)，利于保證焊接施工質(zhì)量

在施工機(jī)具上，現(xiàn)場(chǎng)施工單位的機(jī)具也不如專業(yè)預(yù)制廠內(nèi)的機(jī)具完備和專業(yè)。專業(yè)的預(yù)制工廠都裝備有先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，除了寬敞的鋼結(jié)構(gòu)廠房、足夠的起重機(jī)械外，還配置了管道專用拋丸除銹機(jī)、高速帶鋸機(jī)、管道高速切斷坡口機(jī)、等離子切割機(jī)、預(yù)制彎管自動(dòng)焊機(jī)、預(yù)制懸臂自動(dòng)焊機(jī)、大型熱處理和無(wú)損檢測(cè)設(shè)備等；而現(xiàn)場(chǎng)施工單位預(yù)制時(shí)只有簡(jiǎn)單的切割機(jī)、砂輪機(jī)、小型單人焊接、簡(jiǎn)易的熱處理設(shè)備和小型無(wú)損檢測(cè)設(shè)備等。由此可見(jiàn)，專業(yè)預(yù)制工廠多為大型自動(dòng)化機(jī)具，而現(xiàn)場(chǎng)施工單位多為小型單人操作的機(jī)具，不僅效率低，焊接質(zhì)量也受制于操作人員和環(huán)境、氣候等影響。因此，某國(guó)外電站項(xiàng)目預(yù)制廠內(nèi)管道坡口直接由自動(dòng)焊機(jī)完成。由自動(dòng)焊機(jī)完成的坡口比現(xiàn)場(chǎng)人工磨出的坡口更整齊、均勻、光滑，后續(xù)的焊接質(zhì)量更高。自動(dòng)焊接機(jī)完成的焊口質(zhì)量比人工焊接也更高，探傷合格率接近于100%，而一般現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制管道的焊接一次合格率基本在95%，無(wú)法達(dá)到工廠預(yù)制的合格率。

1.3 在成本控制方面的優(yōu)勢(shì)

雖然管道工廠化預(yù)制在整個(gè)管道工作流程中增加了一個(gè)環(huán)節(jié)，增加了一個(gè)廠商，也增加了從預(yù)制廠到現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸費(fèi)用。但其總費(fèi)用并不一定會(huì)比在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制費(fèi)用高，這在涉外項(xiàng)目中表現(xiàn)得尤其突出。例如，某中東地區(qū)項(xiàng)目，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的焊工成本非常高，單位達(dá)因量所需費(fèi)用約是國(guó)內(nèi)的3～5倍，即使是使用中國(guó)焊工也比國(guó)內(nèi)的焊接費(fèi)用高很多。又如，某項(xiàng)目所建工廠在美國(guó)，其人工費(fèi)用比國(guó)內(nèi)高得多。在這種情況下，項(xiàng)目決定將大部分管道放到國(guó)內(nèi)先進(jìn)行預(yù)制，只留必要的組對(duì)焊接口到現(xiàn)場(chǎng)焊接，在管道的施工工作上為項(xiàng)目節(jié)約了不少成本。

綜上所述，根據(jù)項(xiàng)目具體情況，適時(shí)地采用管道工廠化預(yù)制，可以解決很多項(xiàng)目在進(jìn)度、質(zhì)量、成本方面的困難和矛盾，在這三個(gè)方面給項(xiàng)目帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的幫助。

2 采用管道工廠化預(yù)制需注意的問(wèn)題

2.1 管道工廠化預(yù)制的策劃

是否采用管道工廠化預(yù)制需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況來(lái)決定。在項(xiàng)目初期進(jìn)行專業(yè)策劃時(shí)，需要根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)來(lái)判斷項(xiàng)目是否適合采用管道工廠化預(yù)制，是否能給項(xiàng)目在進(jìn)度、質(zhì)量和費(fèi)用上帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的幫助。

例如上文中提到的幾個(gè)項(xiàng)目，新疆某BDO項(xiàng)目鍋爐裝置是因?yàn)榈靥幮陆艿朗┕ふ糜龅蕉?，為了利用冬歇期這段時(shí)間采取將主要管道放到工廠進(jìn)行預(yù)制；某國(guó)外電站項(xiàng)目四大管道均屬于厚壁合金鋼管道，且此管道材料采用全進(jìn)口管材，余量和損耗被控制得非常少，考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工單位在厚壁硬質(zhì)合金鋼管道的打磨、焊接、熱處理等方面無(wú)論是從經(jīng)驗(yàn)、機(jī)具還是人員上，實(shí)力都難以得到保證，所以采取將四大管道放到工廠進(jìn)行預(yù)制，以盡量保證四大管道的焊接施工質(zhì)量；而地處發(fā)達(dá)國(guó)家的項(xiàng)目都是因?yàn)楣S所在地人工費(fèi)用過(guò)高，所以采取將盡量多的管道放在國(guó)內(nèi)先預(yù)制以節(jié)約成本。

2.2 預(yù)制工廠的選擇

由于工廠化預(yù)制要求原材料先運(yùn)到工廠，預(yù)制后再將管段運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。因此預(yù)制工廠地點(diǎn)的選擇就非常重要，應(yīng)盡量處在原材料至現(xiàn)場(chǎng)的路線上，否則將會(huì)增加額外的運(yùn)輸費(fèi)用。因此預(yù)制工廠應(yīng)盡量靠近原材料所在地或靠近現(xiàn)場(chǎng)，涉外項(xiàng)目應(yīng)盡量靠近港口。例如某國(guó)外項(xiàng)目所選預(yù)制工廠的位置既靠近原材料所在地又處在港口城市，預(yù)制好后可就近裝船出港運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，幾乎沒(méi)有額外的運(yùn)輸費(fèi)用增加。

2.3 預(yù)制管段的劃分

管道工廠化預(yù)制并非要將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行工廠預(yù)制，需要根據(jù)便于包裝運(yùn)輸?shù)脑瓌t和給現(xiàn)場(chǎng)安裝留下調(diào)整段的原則來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分段。首先需要了解運(yùn)輸預(yù)制管段的集裝箱的容積和尺寸，在進(jìn)行管道分段時(shí)，要考慮預(yù)制后的管段在進(jìn)行包裝后的整體尺寸不能超過(guò)運(yùn)輸用集裝箱的尺寸。例如，沙特某項(xiàng)目是通過(guò)海運(yùn)將預(yù)制管道材料運(yùn)到沙特現(xiàn)場(chǎng)，集裝箱內(nèi)容積尺寸為長(zhǎng)12米，寬度和高度不超過(guò)2米，因此在劃分管段時(shí)必須保證管段預(yù)制包裝好后的整體尺寸在這個(gè)尺寸范圍內(nèi)。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)與預(yù)制焊點(diǎn)的確定原則

預(yù)制廠需要在設(shè)計(jì)院的管道空視圖基礎(chǔ)上做預(yù)制管段圖。預(yù)制管段圖除了要對(duì)圖中的管道進(jìn)行管段劃分并編制管段號(hào)外，還要對(duì)每一個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)示是現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)還是工廠焊點(diǎn)。

(1)盡量確定為工廠焊點(diǎn)。之所以采用工廠化預(yù)制是為了多利用預(yù)制工廠良好的條件，將焊接工作盡可能多地放在工廠，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量，因此，應(yīng)盡量將焊點(diǎn)劃為工廠焊點(diǎn)。

(2)依據(jù)包裝運(yùn)輸?shù)某叽缫髣澐止芏?。管段的劃分主要依?jù)包裝運(yùn)輸箱的尺寸要求來(lái)限制預(yù)制后管段的尺寸，而現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)是預(yù)制管道分段的重要分界點(diǎn)。因此，在確定現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)時(shí)，需考慮管段包裝后的整體長(zhǎng)寬高尺寸必須滿足運(yùn)輸箱的尺寸要求。

(3)盡量以法蘭分界面作為分段點(diǎn)，這樣可減少現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)。

(4)設(shè)備管口配對(duì)法蘭處的焊點(diǎn)應(yīng)設(shè)為現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)。設(shè)備管口法蘭螺栓孔的位置通常很難保證100%的正方向，因此在預(yù)制管段的劃分時(shí)，需要考慮給現(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)留有調(diào)整的余地。例如，因設(shè)備管口法蘭是設(shè)備廠在制造廠里完成的，其螺栓孔可能不在正方向上，因此我們將設(shè)備管口法蘭與管道連接處的第一個(gè)焊口作為現(xiàn)場(chǎng)焊口，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)管道法蘭能與設(shè)備管口法蘭順利對(duì)接。

(5)管道帶一定角度斜接的地方通常角度值都很難保證精確，而此段一旦偏差一點(diǎn)，就可能造成后面的管道標(biāo)高和方向偏差很大。因此這些地方需要留出現(xiàn)場(chǎng)焊口用于現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整。

(6)小管道可均設(shè)為現(xiàn)場(chǎng)焊點(diǎn)

太小的管道預(yù)制后在運(yùn)輸過(guò)程中易變形甚至折斷，且小管道現(xiàn)場(chǎng)施工速度也比較快，對(duì)進(jìn)度影響較小，因此，小管道通常不參與管道預(yù)制。

(7)小管道與大管道連接處的管座和加強(qiáng)板處應(yīng)盡量設(shè)為工廠焊點(diǎn)。考慮到在現(xiàn)場(chǎng)管道開(kāi)孔和制作加強(qiáng)板都比較困難，因此，通常管座和加強(qiáng)板都提前在工廠焊接在主管上，加強(qiáng)板處應(yīng)帶一段支管，便于現(xiàn)場(chǎng)連接。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)管道工廠化預(yù)制在工程實(shí)際運(yùn)用情況的總結(jié)和分析可以看出，適時(shí)地采用管道工廠化預(yù)制可以給項(xiàng)目在進(jìn)度、質(zhì)量和成本控制方面帶來(lái)很大的幫助。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模日趨大型化，管道工廠化預(yù)制已經(jīng)得到越來(lái)越多業(yè)主和工程單位的重視。同時(shí)，管道工廠化預(yù)制也是走向工廠模塊化非常重要的一步。因此，我們可以預(yù)見(jiàn)，管道工廠化預(yù)制將在工程項(xiàng)目中得到越來(lái)越普遍的運(yùn)用。