工艺管道工厂化预制技术探讨

刘宁(中石化胜利油建工程有限公司)

一、前言

管道工厂化预制是施工企业按照流水线作业方式，配备管道预制所需的机械装备，在工厂内完成大部分管道的切割、组对、焊接、防腐、检验等工作，预制好的管段送往现场后只需进行管段连接及少部分固定口焊接工作即可。管道工厂化预制方式相对传统方式具有很大的优势：1、不受现场结构、设备施工进度影响，能够与现场平行流水作业；2、作业环境不受场地、天气影响，能够连续作业；3、可运用先进机械设备保证各工序作业质量，并提高作业效率；4、极大地改善劳动条件、降低劳动强度。因此采用管道工厂化预制方式能够有效地提高项目施工质量、节省工期、降低施工成本，是管道施工企业提高管理水平有效途径。

二、管道工厂化预制技术

管道工厂化预制技术主要包括以下重点环节：管道加工设计、材料管理、加工制造、运输配送，以及贯穿全过程中的质量控制和安全监控。

1.管道加工设计

管道加工设计是管道工厂化预制的重要环节，它起到龙头作用，对于管道工厂化预制能否成功应用至关重要。目前管道加工设计是依据设计院提供的设计图纸，结合现场的实际情况，将管道拆解为若干独立的便于运输和现场安装的管段，绘制出管段预制加工图，供管道预制工厂进行管段预制。管道加工设计要符合标准规范的要求，绘制的管段预制加工图应经过现场管道工程师的批准。通过管道加工设计实现了预制和安装的分离，使管道预制加工成为一项独立的工作。管道加工设计尽量采用先进的计算机辅助设计技术，能够直接从管道三维模型中批量抽取符合要求的加工设计图，工作效率高，而且出图精度高。国内常用计算机辅助设计软件有AVEVA公司开发的PDMS Spooler、Bentley公司开发的AutoPLANT Piping以及中科辅龙公司开发的PDSOFT Piping软件。

2.材料管理

材料管理包括材料统计、材料收发、材料验收、材料标识等，首先要按照设计文件的要求，备齐管子、管件、法兰等元件。每个元件的尺寸误差必须被控制在允许范围内。同时为确保制造的可追溯性，每个管段所用的管道元件都应做好材料的标识移植。

3.加工制造

管段预制加工图经批准后，交付给加工预制车间，由其按图进行加工制造。加工预制工作包括以下工序：抛丸除锈、喷涂底漆、切割下料、坡口加工、组对焊接、焊缝检测、焊缝热处理、整体检查、喷涂面漆、编号出厂。加工制造是管道工厂化预制的核心环节，它决定了预制加工的质量、效率、安全。这部分工作基本上都在加工预制车间进行，加工预制车间应根据管道预制流程，合理进行平面布置。尽量配备管道专用机械设备如：抛丸除锈机、高速带锯机、管道坡口机、管道数控切割机、自动焊机、管道预制悬臂自动焊机、焊缝射线检测实时成像系统以及部分管道支管拉拔设备、组合式弯管设备等，并配备畅通物流设施。保证流水作业线顺畅高效运转。

4.运输配送

运输配送应配备专用工装，能够提高装载量、并方便装卸、减少磕碰。运输配送还要根据安装工程的施工进度计划，按区域或装置分批将预制好的管段运输配送到施工现场。运输配送时应做好法兰密封面、坡口、支管等部位的保护工作。管道工厂化预制应结合先进的计算机辅助管理技术，对从加工设计、材料管理、焊接管理、不仅可以快速、有效、自动而有系统地储存、修改、查找及处理大量的数据，使得信息的流动快捷而方便，管理规范而简洁，一整套施工管理软件的使用能够使施工企业的管理水平跃上一个新的台阶。

三、几种不同的管道工厂化预制模式

由于管道工厂化预制具有很大的优势，国外工程公司在这方面应用已经非常成熟，有许多成功经验和相当专业化的技术装备。总结起来常见的管道工厂化预制以下三种模式：固定工厂式、现场简易式、可移动工作站式，这三种模式具有各自不同的特点，适用于不同情况。

1.固定工厂式管道预制模式即固定的专业化预制工厂，建有标准厂房、配置齐全的管道专业设备、采用先进的计算机辅助管理系统，从管道加工设计、预制材料管理、材料追踪、焊接管理、热处理、无损检测管理等工序都采用专用计算机系统进行专业化管理，适用于管道安装量大、市场比较集中且稳定的情况，例如大型石油化工园区、海工建造基地等场所。

2.现场简易式管道预制模式即专为一个项目建立临时简易管道预制厂，建立集中或分散能遮风避雨的简易厂房、配备关键工序使用的专用设备，信息管理、各工序管理控制依托项目管理平台。适用于较大型管道工程项目，设置比较灵活，但是由于投入和条件所限，其机械化、自动化程度较低。

3.可移动工作站式管道预制模式是可移动的管道预制工作站，关键工序的机械安装在集装箱内，形成各专业工作站，可以根据现场实际情况灵活布置，各专业工作站之间，既可以采用传输工装联接，也可以直接采用吊车、门吊、倒运小车等吊装运输工具进行传送。。目前在用的有：管道高速锯切下料和坡口工作站、管道数控等离子切割工作站、多种形式的管道自动焊接工作站。可以适用于各种项目，能够快速部署。

四、推广管道工厂化预制的制约因素

虽然管道工厂化预制具有很大的优势，但是目前在国内应用仍然不够深入，除了个别行业龙头企业以外，大多数施工企业仍然采用传统施工方式，预制水平较低，究其原因，有以下几个制约因素：1、“重操作、轻管理”的粗放式管理模式。要推行管道工厂化预制需要进行好的策划、细致的分工协作，这就要求企业要有一批高素质的技术和管理人员。2、管道预制工厂前期投入较大，而且工程项目地点分散、流动性较大难以支撑管道工厂化持续健康发展。例如：中石化三公司仅在山阳管道预制工厂就投入4000万元，从当前国内施工行业流动性特征和大多数施工企业实际投入能力差的实际状况来看，建立大而全、真正专业化的管道预制工厂有较大的困难。3、管道工厂化预制相关标准规范滞后。目前管道工厂化预制相关的规范只有一项行业标准HG/T 21641-2013《管道工厂化预制技术规范》，该标准实施日期为2014年03月01日。远远不能满足推广的需要。

结论和建议

综上所述，随着技术的进步、行业的发展，目前国内已经具备了全面推广管道工厂化预制的基础条件，目光长远的施工企业应善于把握行业趋势，下决心加大投入，重视人才队伍建设，积极主动实践探索，争取制订企业标准，形成自身的竞争优势。