大型石油化工裝置工藝管道施工裝備一體化建設

張春

中石化第四建設有限公司物資裝備處天津300270

大型石油化工裝置工藝管道施工裝備一體化建設

張春

中石化第四建設有限公司物資裝備處天津300270

工藝管道施工裝備一體化，是指工藝管道在預制、安裝、試壓、氣密等施工的全過程中所用裝備的組合體，例如由預制廠房、預制工裝、自動焊機、盲板短節(jié)、試壓機組、電動工具等構成。

1 工藝管道施工裝備一體化建設市場環(huán)境

在石油化工裝置規(guī)模化、大型化發(fā)展的環(huán)境下，面對日趨激烈的市場競爭，要想在石化建設安裝市場中占據(jù)一席之地，必須配備高、精、專的施工裝備。由于工藝管道具有任務量大、程序復雜、組件數(shù)量多、安裝工期短等特點，工藝管道施工成為了工程總體目標關鍵控制點。因此，研發(fā)和推廣工藝管道施工裝備對提升整體工程建設水平有著十分重要的現(xiàn)實意義。

工藝管道預制、安裝工序的分離、工廠化預制程度的提升和自動焊技術在工藝管道施工中的應用，雖然解決了工藝管道施工部分瓶頸，但進一步研發(fā)和推廣工藝管道施工裝備一體化建設、保障工藝管道施工高效經濟的運行仍將是我們面臨的首要任務。

2 工藝管道施工裝備一體化建設必要性

2.1 工藝管道施工裝備一體化建設，利于實現(xiàn)資源共享

在施工領域趨于優(yōu)化資源結構、實現(xiàn)資源共享的形勢下，積極推行工藝管道施工裝備一體化建設，打破單一的設備管理理念，集中優(yōu)化設備、工裝、工具等資源管理，實現(xiàn)了施工裝備共享管理模式，使封閉型資源管理變?yōu)殚_放型，減少了資源內耗，有效地發(fā)揮了裝備潛能，使施工企業(yè)整體效益實現(xiàn)最大化。

2.2 工藝管道施工裝備一體化建設，利于人才的培養(yǎng)與裝備的研發(fā)

實施工藝管道施工裝備一體化管理，利于提升管理人員的業(yè)務素質、提高操作人員和維修人員的技能、降低裝備維護與使用的成本、延長裝備的使用壽命、發(fā)揮裝備的效能。

進行工藝管道施工裝備的改造與研發(fā)，逐步實現(xiàn)管道預制廠房、設備、工裝、工具一體化戰(zhàn)略部署。研發(fā)可拆卸式管道預制廠房、移動式管道試壓機組、管道系統(tǒng)試壓用盲板和短節(jié)等工裝，在項目中周轉使用，為項目施工生產提供了有力支撐。

2.3 工藝管道施工裝備一體化建設，利于提升施工企業(yè)市場占有率

在大型工程施工市場激烈競爭中，先進工藝管道施工裝備是提高企業(yè)市場占有率的重要前提，施工裝備水平能夠體現(xiàn)施工企業(yè)實力和市場競爭力。通過施工裝備一體化建設，借助先進的管理、技術來研發(fā)先進的施工裝備，使施工裝備向一體化、高端化發(fā)展，是推動施工進程、提升綜合實力、擴大市場占有率的戰(zhàn)略性部署。

2.4 工藝管道施工裝備一體化建設，利于降低成本

裝備一體化推廣使用，臨設、措施費用明顯降低(見表1、2、3)。

表1 可拆卸管道預制廠房與固定管道預制廠房費用對比表

說明：非可拆卸式廠房，折舊按照2年計算，可拆卸式廠房，折舊按照10年計算；拆卸安裝費按2年拆安各一次計算，其中安裝費以700元/t計算，拆卸費以500元/t計算；物流費用按照年物流350km*6跨計算。

表2 管道試壓盲板短節(jié)費用對比表

說明：試壓工裝制作費用，為估算平均費用。試壓工裝服務項目數(shù)量6個/a，以每套試壓工裝在項目的試壓周期平均2個月，理論全負荷試壓計算取值。轉場費用，按每套試壓工裝平均每個項目轉場運距1000km計算，平均運費約0.4萬元。

表3 其他工藝管道施工裝備費用對比表

說明：普通貨架、可拆卸式貨架、可拆卸式防雨棚、可拆卸式三氣籠轉場按年物流500km計算，普通防雨棚、普通三氣籠不考慮轉場，使用周期以項目施工周期1.5a計算。

假設一個項目用80個可拆卸式貨架、10個可拆卸式防雨棚、10個可拆卸式三氣籠，使用可拆卸式工裝一年該項目可節(jié)約臨設費約1.5萬元。

按兩套可拆卸式管道預制廠房（6跨/套）、一套管道試壓盲板、短節(jié)周轉使用一年測算，對管道施工臨設、措施費用投入平均每年可節(jié)省約45萬元。按每年有8個項目使用，可拆卸式貨架、可拆卸式三氣籠、可拆卸式防雨棚，每年可節(jié)省臨設費約12萬元。累計每年為公司降低成本約57萬元。

2.5 工藝管道施工裝備一體化建設，利于改善作業(yè)環(huán)境、提高工作效率

施工裝備一體化投用在作業(yè)環(huán)境方面：全面改善了以往現(xiàn)場預制、安裝受天氣變化、作業(yè)環(huán)境惡劣而影響施工進度的工作局面，規(guī)避了預制工序的安全隱患，為焊接質量提高、半成品成型規(guī)范化奠定了基礎，同時推進了現(xiàn)場施工文明，社會效益可顯著提升。

在工作效率方面：一是借助裝備一體化中自動焊設備，預制焊接能力單臺每天由手工操作的50inch·D提高到200～240inch·D，功效提高了5～8倍，甚至可達10倍以上，一次焊接合格率由手工操作的95%提高到98.04%，顯著降低了作業(yè)人員的勞動強度以及對作業(yè)人員操作技能的要求，解決了人力資源短缺的矛盾，同時緩解了工期壓力，施工成本每公里可降低約0.8萬元；二是成套的管道試壓裝備降低了重置成本，在縮短管線試壓準備工序時間的同時也提高了工作效率。

3 工藝管道施工一體化應有的裝備

3.1 可拆卸式管道預制廠房

可拆卸式管道預制廠房（見圖1）的特點：廠房可拆卸，能反復周轉使用；相同構件具有通用性，可任意組對；廠房設計通過電動倒鏈和滾動胎來具完成垂直、水平運輸，單次承載能力可達3t，抗風載荷可達10級，每跨設計均方便轉場運輸。

每跨以6m寬19m長為單位，預制廠房頂部及兩側以彩鋼瓦圍護，以6m寬做為單條生產流水線。廠房高5m，作業(yè)面高度為4m，長度為19m（可延伸）。主梁架下中心位置配有軌道，軌道可裝配3t電動倒鏈，軌道長24m，廠房兩端各延伸1.5m軌道，以方便車輛裝卸。每條生產線兩側配有DN200排雨槽，排雨槽與軌道同長，可有效防止雨水進入預制廠房。廠房內可配置滾動胎具，結合電動倒鏈，方便3t以下構件移動。廠房相同位置構件具有可互換性，可根據(jù)項目需求任意組對跨數(shù)。同時為方便廠房周轉，廠房構件均小于6m。19m生產線內預制區(qū)與成品區(qū)功能合一。廠房組對后可以以跨為單元，適用多條流水線同時工作。

3.2 管道自動焊機

管道自動焊機，分為輕載自動焊機、重載自動焊機、大口徑自動焊機三類（見圖2），主要功能如下：

（1）重載自動焊機：適用于中長管線的填充和蓋面，要求直管長度范圍為0.6m～8m，管徑范圍為DN80～DN650，壁厚在15mm～80mm之間。

（2）輕載自動焊機：適用于短管段的填充和蓋面，要求管段長度范圍為0.05m～3m，管徑范圍為DN80～DN600，壁厚范圍在4mm～30mm之間。

（3）大口徑自動焊機：適用于中單件長管段的填充和蓋面的全自動焊接，要求管段長度范圍為0.76m～12m，管徑范圍為DN300～DN2500，壁厚范圍在6mm～80mm之間，適用工件最大重量10t，適用配件最大重量3t，要求電源：380V，50Hz，3PH。

三類自動焊機的性能比較：管道自動焊機與人工焊接比較，功效提高10～12倍。自動焊機焊接合格率為98.7%，較人工焊接也有所提高。缺點是自動焊體積較大，對作業(yè)場所要求高，不適用于無法旋轉的管道。

3.3 移動試壓機組

移動試壓機組（見圖3）由6m集裝箱改制而成，內置多級葉輪注水泵、增壓泵、水箱、多級高壓分配器等部件。多級葉輪注水泵選用多級葉輪D46-30*4型，流量46m3/h,揚程120m，功率30kW；高壓增壓泵選用大流量的3DY-400/60型，流量400L/h，功率7.5kW，可進行600kgf/cm2以下的高壓殼體試驗；機組內制做了1個多級高壓分配器，分配器上焊接了1個DN80、5個DN20的高壓接頭，能同時連接不同的試壓包。移動試壓機組能夠滿足多條不同壓力等級管線試壓，同時還具有塔、容器、換熱器等設備試壓功能。

移動試壓機的投用，能縮短試壓工期、改善試壓條件、降低勞動強度、有效節(jié)約成本。

3.4 管道試壓用盲板和短節(jié)

管道試壓盲板和短節(jié)，材質為碳鋼。制作試壓盲板依據(jù)裝置選用盲法蘭標準或插入式法蘭標準加工而成，由于厚度符合相同壓力運行下的設計要求，可多次周轉使用。試壓短節(jié)，根據(jù)不同調節(jié)閥制造商生產的調節(jié)閥規(guī)格，相應制作而成。管段采用標準無縫鋼管，法蘭采用標準法蘭。試壓短節(jié)在使用前，都要依據(jù)SH3518-2000標準進行水壓試壓，以保證試壓短節(jié)多次周轉使用。

3.510 m315MPa工程車

S-10/150型壓縮機是石油化工管道試壓、吹掃、氣密等工序專用裝備，壓縮機功率227kW；額定排氣量10m3/min；最大排氣壓力15MPa；壓縮基數(shù)為4級，一級為0.18～0.25MPa，二級為0.90～1.15MPa，三級為3.6～4.2MPa，四級為15MPa；各級排氣溫度均不高于200℃。是目前管道施工先進、實用的裝備。

3.6 螺栓緊固工具

BS系列驅動軸式液壓扳手是以德國的工業(yè)標準制造，它具有先進的操作功能，如：油管旋轉接頭360°自由操作；精確保證掣子克服螺栓變形回彈導致的扳手逆轉；一體成型機身高強度、低重量；扳機式鎖扣，輕松找到最合適的反作用支點。目前它是施工企業(yè)最先進的首選工具之一。

電動扳手相對液壓扳手操作重量輕，攜帶方便。與氣動扳手相比，電動扳手無需氣源設備，在無氣源的場所也可以工作。電動扳手工作程序簡潔，單人可輕易操作。電動扳手與人工預緊螺栓相比，不僅效率高，而且可以設定扭矩值，使螺栓緊固力矩符合規(guī)范的設定要求，施工質量好，裝置運行安全可靠。

4 工藝管道施工裝備一體化建設的發(fā)展

隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，工程建設時限性、安全性對裝備一體化發(fā)展提出了更高的要求。工欲善其事，必先利其器，如何使施工企業(yè)現(xiàn)有裝備再上臺階，更好地組織、管理和調配施工裝備，使管道預制高質、高效地推動施工進程，是目前發(fā)展重點解決的課題。

管道自動焊機、液壓扳手、工程車、移動試壓機組等管道施工裝備技術含量較高，要作到全方位維護與服務，施工企業(yè)還需繼續(xù)加大與生產廠商技術合作，不斷完善現(xiàn)有裝備的功能，逐步建立培養(yǎng)復合型技能人才的管理機制，適當增加技能人員的數(shù)量，方能更好地使用企業(yè)的優(yōu)良裝備。

隨著施工企業(yè)市場競爭環(huán)境的不斷升級，形勢發(fā)展對施工裝備提出了新的要求。因此，工藝管道預制裝備建設必須從擴大規(guī)模向發(fā)展模式上轉變，向一體化的建設管理上推進，逐步實現(xiàn)整體、配套、系統(tǒng)的供給模式，包括預制廠房在內的自動焊機、坡口機、車床、鋸床、管子輸送輥道、管段吊裝卡具、管段組對平臺、大口徑管道焊接專機送絲機構、運輸小車及軌道等在內的所有裝備，以成品化的模式整體供給。逐步推進工藝管道預制裝備“一體化、系列化、標準化”的產業(yè)進程。

“十二五”是施工企業(yè)發(fā)展和騰飛的關鍵時期，伴隨著工藝管道施工裝備一體化管理工作的不斷推進，改善施工企業(yè)管道施工裝備，加大研發(fā)管道施工裝備力度，構建管道預制的高效裝備平臺，必將促進施工企業(yè)管道事業(yè)的發(fā)展。

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