管道工廠化預制在工程中的運用

鄭 超 中國成達工程有限公司 成都 610041

隨著我國經濟建設的飛速發(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，因此工程建設項目中管道工作量越來越大，對管道工作的工期要求越來越短，質量要求越來越高。鑒于此，越來越多的工程項目采取管道工廠化預制的方式，來解決工程項目中管道施工在進度、質量和費用這三個方面的突出矛盾。

目前我國在涉外電站項目中已普遍采取四大管道工廠化預制的方式。在國內的化工項目中，隨著近幾年管道安裝工作面臨的進度、費用和現場施工質量的壓力越來越大，工廠化預制也在逐步推廣采用。

本文針對管道工廠化預制在工程項目中的實際運用情況來闡述工廠化預制對管道工作所起的作用和在實際運用中需要注意的問題。

1 管道工廠化預制的優(yōu)勢

1.1 在進度方面的優(yōu)勢

1.1.1 不受現場施工場地和施工順序的限制

管道工廠化預制可實現同步異地進行管道的預制施工，不受現場施工場地的限制，只要圖紙和材料具備了，即可開展相應工作。這樣相當于可將管道施工工作提前，甚至與現場土建施工工作同步進行。例如，某國外項目，在工廠開展管道預制工作時，現場還處在土建施工狀態(tài)。

1.1.2 不受現場施工條件的限制

近幾年我國石化項目多集中于新疆、內蒙、東北等嚴寒地區(qū)，這些地區(qū)冬季氣溫都非常低，無法進行管道焊接工作。因此這些嚴寒地區(qū)都有比較長的施工冬歇期，通常從11月到第二年3～4月，一年有4～5個月時間處于停工狀態(tài)。但是，工廠預制卻不受此影響，一是預制工廠不一定在施工所在地，二是預制工廠有條件創(chuàng)造合適的管道焊接條件。若能利用冬歇期進行管道預制工作，來年開春后直接進行現場組裝工作將大幅減少因氣候原因造成的進度損失。

新疆某BDO項目鍋爐裝置主要汽水管道出圖時間為10月，而這時候現場快要進入冬季，若采取管道現場施工，將在來年3～4月才能開展。即使采取冬季施工措施，工作效率也非常低且管道焊接質量得不到保障。而該項目利用冬歇期進行主要汽水管道工廠化預制，到來年3月，預制廠已完成管道預制工作并運輸到現場，而此時正好現場已逐步具備開工條件，可直接進行管道的現場安裝組對工作，為項目節(jié)約了大量的施工時間。

某中東地區(qū)項目，當地白天氣溫非常高，室外溫度經常高于40℃，每天的工作時間非常短。如果采取管道在現場預制施工，鑒于現場的氣候條件，勞動時間短和效率低，勢必將延長管道施工周期。因此，該項目將大部分管道工作放在國內預制廠完成，現場只進行安裝和必要的組對焊接工作，大幅縮短了現場管道施工周期。

1.2 在質量方面的優(yōu)勢

1.2.1 施工環(huán)境好，管道潔凈度高

現場的施工預制場地都比較簡陋，且場地潔凈方面也比較差。而專門的預制工廠通常都有比較寬敞的室內廠房，預制環(huán)境的潔凈要求也更容易達到。在非常寬敞、干凈的廠房預制，相對于現場的環(huán)境，更能保證管道焊接質量和焊接后管道內部的潔凈程度，避免現場預制時管道內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 施工機具完備專業(yè)，利于保證焊接施工質量

在施工機具上，現場施工單位的機具也不如專業(yè)預制廠內的機具完備和專業(yè)。專業(yè)的預制工廠都裝備有先進的機械設備，除了寬敞的鋼結構廠房、足夠的起重機械外，還配置了管道專用拋丸除銹機、高速帶鋸機、管道高速切斷坡口機、等離子切割機、預制彎管自動焊機、預制懸臂自動焊機、大型熱處理和無損檢測設備等；而現場施工單位預制時只有簡單的切割機、砂輪機、小型單人焊接、簡易的熱處理設備和小型無損檢測設備等。由此可見，專業(yè)預制工廠多為大型自動化機具，而現場施工單位多為小型單人操作的機具，不僅效率低，焊接質量也受制于操作人員和環(huán)境、氣候等影響。因此，某國外電站項目預制廠內管道坡口直接由自動焊機完成。由自動焊機完成的坡口比現場人工磨出的坡口更整齊、均勻、光滑，后續(xù)的焊接質量更高。自動焊接機完成的焊口質量比人工焊接也更高，探傷合格率接近于100%，而一般現場預制管道的焊接一次合格率基本在95%，無法達到工廠預制的合格率。

1.3 在成本控制方面的優(yōu)勢

雖然管道工廠化預制在整個管道工作流程中增加了一個環(huán)節(jié)，增加了一個廠商，也增加了從預制廠到現場的運輸費用。但其總費用并不一定會比在現場預制費用高，這在涉外項目中表現得尤其突出。例如，某中東地區(qū)項目，項目現場的焊工成本非常高，單位達因量所需費用約是國內的3～5倍，即使是使用中國焊工也比國內的焊接費用高很多。又如，某項目所建工廠在美國，其人工費用比國內高得多。在這種情況下，項目決定將大部分管道放到國內先進行預制，只留必要的組對焊接口到現場焊接，在管道的施工工作上為項目節(jié)約了不少成本。

綜上所述，根據項目具體情況，適時地采用管道工廠化預制，可以解決很多項目在進度、質量、成本方面的困難和矛盾，在這三個方面給項目帶來實質性的幫助。

2 采用管道工廠化預制需注意的問題

2.1 管道工廠化預制的策劃

是否采用管道工廠化預制需根據項目實際情況來決定。在項目初期進行專業(yè)策劃時，需要根據項目的特點來判斷項目是否適合采用管道工廠化預制，是否能給項目在進度、質量和費用上帶來實質性的幫助。

例如上文中提到的幾個項目，新疆某BDO項目鍋爐裝置是因為地處新疆，管道施工正好遇到冬歇期，為了利用冬歇期這段時間采取將主要管道放到工廠進行預制；某國外電站項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口管材，余量和損耗被控制得非常少，考慮到現場施工單位在厚壁硬質合金鋼管道的打磨、焊接、熱處理等方面無論是從經驗、機具還是人員上，實力都難以得到保證，所以采取將四大管道放到工廠進行預制，以盡量保證四大管道的焊接施工質量；而地處發(fā)達國家的項目都是因為工廠所在地人工費用過高，所以采取將盡量多的管道放在國內先預制以節(jié)約成本。

2.2 預制工廠的選擇

由于工廠化預制要求原材料先運到工廠，預制后再將管段運到現場。因此預制工廠地點的選擇就非常重要，應盡量處在原材料至現場的路線上，否則將會增加額外的運輸費用。因此預制工廠應盡量靠近原材料所在地或靠近現場，涉外項目應盡量靠近港口。例如某國外項目所選預制工廠的位置既靠近原材料所在地又處在港口城市，預制好后可就近裝船出港運到現場，幾乎沒有額外的運輸費用增加。

2.3 預制管段的劃分

管道工廠化預制并非要將整個系統(tǒng)進行工廠預制，需要根據便于包裝運輸的原則和給現場安裝留下調整段的原則來對整個系統(tǒng)進行分段。首先需要了解運輸預制管段的集裝箱的容積和尺寸，在進行管道分段時，要考慮預制后的管段在進行包裝后的整體尺寸不能超過運輸用集裝箱的尺寸。例如，沙特某項目是通過海運將預制管道材料運到沙特現場，集裝箱內容積尺寸為長12米，寬度和高度不超過2米，因此在劃分管段時必須保證管段預制包裝好后的整體尺寸在這個尺寸范圍內。

2.4 現場焊點與預制焊點的確定原則

預制廠需要在設計院的管道空視圖基礎上做預制管段圖。預制管段圖除了要對圖中的管道進行管段劃分并編制管段號外，還要對每一個焊點進行標示是現場焊點還是工廠焊點。

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

(2)依據包裝運輸的尺寸要求劃分管段。管段的劃分主要依據包裝運輸箱的尺寸要求來限制預制后管段的尺寸，而現場焊點是預制管道分段的重要分界點。因此，在確定現場焊點時，需考慮管段包裝后的整體長寬高尺寸必須滿足運輸箱的尺寸要求。

(3)盡量以法蘭分界面作為分段點，這樣可減少現場焊點。

(4)設備管口配對法蘭處的焊點應設為現場焊點。設備管口法蘭螺栓孔的位置通常很難保證100%的正方向，因此在預制管段的劃分時，需要考慮給現場施工安裝時留有調整的余地。例如，因設備管口法蘭是設備廠在制造廠里完成的，其螺栓孔可能不在正方向上，因此我們將設備管口法蘭與管道連接處的第一個焊口作為現場焊口，便于現場安裝時管道法蘭能與設備管口法蘭順利對接。

(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，就可能造成后面的管道標高和方向偏差很大。因此這些地方需要留出現場焊口用于現場安裝調整。

(6)小管道可均設為現場焊點

太小的管道預制后在運輸過程中易變形甚至折斷，且小管道現場施工速度也比較快，對進度影響較小，因此，小管道通常不參與管道預制。

(7)小管道與大管道連接處的管座和加強板處應盡量設為工廠焊點?？紤]到在現場管道開孔和制作加強板都比較困難，因此，通常管座和加強板都提前在工廠焊接在主管上，加強板處應帶一段支管，便于現場連接。

3 結語

通過對管道工廠化預制在工程實際運用情況的總結和分析可以看出，適時地采用管道工廠化預制可以給項目在進度、質量和成本控制方面帶來很大的幫助。隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，工程建設項目的規(guī)模日趨大型化，管道工廠化預制已經得到越來越多業(yè)主和工程單位的重視。同時，管道工廠化預制也是走向工廠模塊化非常重要的一步。因此，我們可以預見，管道工廠化預制將在工程項目中得到越來越普遍的運用。