工藝管道工廠化預(yù)制技術(shù)探討

劉寧(中石化勝利油建工程有限公司)

一、前言

管道工廠化預(yù)制是施工企業(yè)按照流水線作業(yè)方式，配備管道預(yù)制所需的機(jī)械裝備，在工廠內(nèi)完成大部分管道的切割、組對(duì)、焊接、防腐、檢驗(yàn)等工作，預(yù)制好的管段送往現(xiàn)場后只需進(jìn)行管段連接及少部分固定口焊接工作即可。管道工廠化預(yù)制方式相對(duì)傳統(tǒng)方式具有很大的優(yōu)勢(shì)：1、不受現(xiàn)場結(jié)構(gòu)、設(shè)備施工進(jìn)度影響，能夠與現(xiàn)場平行流水作業(yè)；2、作業(yè)環(huán)境不受場地、天氣影響，能夠連續(xù)作業(yè)；3、可運(yùn)用先進(jìn)機(jī)械設(shè)備保證各工序作業(yè)質(zhì)量，并提高作業(yè)效率；4、極大地改善勞動(dòng)條件、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。因此采用管道工廠化預(yù)制方式能夠有效地提高項(xiàng)目施工質(zhì)量、節(jié)省工期、降低施工成本，是管道施工企業(yè)提高管理水平有效途徑。

二、管道工廠化預(yù)制技術(shù)

管道工廠化預(yù)制技術(shù)主要包括以下重點(diǎn)環(huán)節(jié)：管道加工設(shè)計(jì)、材料管理、加工制造、運(yùn)輸配送，以及貫穿全過程中的質(zhì)量控制和安全監(jiān)控。

1.管道加工設(shè)計(jì)

管道加工設(shè)計(jì)是管道工廠化預(yù)制的重要環(huán)節(jié)，它起到龍頭作用，對(duì)于管道工廠化預(yù)制能否成功應(yīng)用至關(guān)重要。目前管道加工設(shè)計(jì)是依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，將管道拆解為若干獨(dú)立的便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝的管段，繪制出管段預(yù)制加工圖，供管道預(yù)制工廠進(jìn)行管段預(yù)制。管道加工設(shè)計(jì)要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，繪制的管段預(yù)制加工圖應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場管道工程師的批準(zhǔn)。通過管道加工設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了預(yù)制和安裝的分離，使管道預(yù)制加工成為一項(xiàng)獨(dú)立的工作。管道加工設(shè)計(jì)盡量采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠直接從管道三維模型中批量抽取符合要求的加工設(shè)計(jì)圖，工作效率高，而且出圖精度高。國內(nèi)常用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件有AVEVA公司開發(fā)的PDMS Spooler、Bentley公司開發(fā)的AutoPLANT Piping以及中科輔龍公司開發(fā)的PDSOFT Piping軟件。

2.材料管理

材料管理包括材料統(tǒng)計(jì)、材料收發(fā)、材料驗(yàn)收、材料標(biāo)識(shí)等，首先要按照設(shè)計(jì)文件的要求，備齊管子、管件、法蘭等元件。每個(gè)元件的尺寸誤差必須被控制在允許范圍內(nèi)。同時(shí)為確保制造的可追溯性，每個(gè)管段所用的管道元件都應(yīng)做好材料的標(biāo)識(shí)移植。

3.加工制造

管段預(yù)制加工圖經(jīng)批準(zhǔn)后，交付給加工預(yù)制車間，由其按圖進(jìn)行加工制造。加工預(yù)制工作包括以下工序：拋丸除銹、噴涂底漆、切割下料、坡口加工、組對(duì)焊接、焊縫檢測(cè)、焊縫熱處理、整體檢查、噴涂面漆、編號(hào)出廠。加工制造是管道工廠化預(yù)制的核心環(huán)節(jié)，它決定了預(yù)制加工的質(zhì)量、效率、安全。這部分工作基本上都在加工預(yù)制車間進(jìn)行，加工預(yù)制車間應(yīng)根據(jù)管道預(yù)制流程，合理進(jìn)行平面布置。盡量配備管道專用機(jī)械設(shè)備如：拋丸除銹機(jī)、高速帶鋸機(jī)、管道坡口機(jī)、管道數(shù)控切割機(jī)、自動(dòng)焊機(jī)、管道預(yù)制懸臂自動(dòng)焊機(jī)、焊縫射線檢測(cè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)以及部分管道支管拉拔設(shè)備、組合式彎管設(shè)備等，并配備暢通物流設(shè)施。保證流水作業(yè)線順暢高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.運(yùn)輸配送

運(yùn)輸配送應(yīng)配備專用工裝，能夠提高裝載量、并方便裝卸、減少磕碰。運(yùn)輸配送還要根據(jù)安裝工程的施工進(jìn)度計(jì)劃，按區(qū)域或裝置分批將預(yù)制好的管段運(yùn)輸配送到施工現(xiàn)場。運(yùn)輸配送時(shí)應(yīng)做好法蘭密封面、坡口、支管等部位的保護(hù)工作。管道工廠化預(yù)制應(yīng)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助管理技術(shù)，對(duì)從加工設(shè)計(jì)、材料管理、焊接管理、不僅可以快速、有效、自動(dòng)而有系統(tǒng)地儲(chǔ)存、修改、查找及處理大量的數(shù)據(jù)，使得信息的流動(dòng)快捷而方便，管理規(guī)范而簡潔，一整套施工管理軟件的使用能夠使施工企業(yè)的管理水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階。

三、幾種不同的管道工廠化預(yù)制模式

由于管道工廠化預(yù)制具有很大的優(yōu)勢(shì)，國外工程公司在這方面應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，有許多成功經(jīng)驗(yàn)和相當(dāng)專業(yè)化的技術(shù)裝備?？偨Y(jié)起來常見的管道工廠化預(yù)制以下三種模式：固定工廠式、現(xiàn)場簡易式、可移動(dòng)工作站式，這三種模式具有各自不同的特點(diǎn)，適用于不同情況。

1.固定工廠式管道預(yù)制模式即固定的專業(yè)化預(yù)制工廠，建有標(biāo)準(zhǔn)廠房、配置齊全的管道專業(yè)設(shè)備、采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)，從管道加工設(shè)計(jì)、預(yù)制材料管理、材料追蹤、焊接管理、熱處理、無損檢測(cè)管理等工序都采用專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)化管理，適用于管道安裝量大、市場比較集中且穩(wěn)定的情況，例如大型石油化工園區(qū)、海工建造基地等場所。

2.現(xiàn)場簡易式管道預(yù)制模式即專為一個(gè)項(xiàng)目建立臨時(shí)簡易管道預(yù)制廠，建立集中或分散能遮風(fēng)避雨的簡易廠房、配備關(guān)鍵工序使用的專用設(shè)備，信息管理、各工序管理控制依托項(xiàng)目管理平臺(tái)。適用于較大型管道工程項(xiàng)目，設(shè)置比較靈活，但是由于投入和條件所限，其機(jī)械化、自動(dòng)化程度較低。

3.可移動(dòng)工作站式管道預(yù)制模式是可移動(dòng)的管道預(yù)制工作站，關(guān)鍵工序的機(jī)械安裝在集裝箱內(nèi)，形成各專業(yè)工作站，可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活布置，各專業(yè)工作站之間，既可以采用傳輸工裝聯(lián)接，也可以直接采用吊車、門吊、倒運(yùn)小車等吊裝運(yùn)輸工具進(jìn)行傳送。。目前在用的有：管道高速鋸切下料和坡口工作站、管道數(shù)控等離子切割工作站、多種形式的管道自動(dòng)焊接工作站?？梢赃m用于各種項(xiàng)目，能夠快速部署。

四、推廣管道工廠化預(yù)制的制約因素

雖然管道工廠化預(yù)制具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是目前在國內(nèi)應(yīng)用仍然不夠深入，除了個(gè)別行業(yè)龍頭企業(yè)以外，大多數(shù)施工企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)施工方式，預(yù)制水平較低，究其原因，有以下幾個(gè)制約因素：1、“重操作、輕管理”的粗放式管理模式。要推行管道工廠化預(yù)制需要進(jìn)行好的策劃、細(xì)致的分工協(xié)作，這就要求企業(yè)要有一批高素質(zhì)的技術(shù)和管理人員。2、管道預(yù)制工廠前期投入較大，而且工程項(xiàng)目地點(diǎn)分散、流動(dòng)性較大難以支撐管道工廠化持續(xù)健康發(fā)展。例如：中石化三公司僅在山陽管道預(yù)制工廠就投入4000萬元，從當(dāng)前國內(nèi)施工行業(yè)流動(dòng)性特征和大多數(shù)施工企業(yè)實(shí)際投入能力差的實(shí)際狀況來看，建立大而全、真正專業(yè)化的管道預(yù)制工廠有較大的困難。3、管道工廠化預(yù)制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范滯后。目前管道工廠化預(yù)制相關(guān)的規(guī)范只有一項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 21641-2013《管道工廠化預(yù)制技術(shù)規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期為2014年03月01日。遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足推廣的需要。

結(jié)論和建議

綜上所述，隨著技術(shù)的進(jìn)步、行業(yè)的發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)具備了全面推廣管道工廠化預(yù)制的基礎(chǔ)條件，目光長遠(yuǎn)的施工企業(yè)應(yīng)善于把握行業(yè)趨勢(shì)，下決心加大投入，重視人才隊(duì)伍建設(shè)，積極主動(dòng)實(shí)踐探索，爭取制訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成自身的競爭優(yōu)勢(shì)。