管道工厂化预制在工程中的运用

郑 超 中国成达工程有限公司 成都 610041

随着我国经济建设的飞速发展，工程规模日趋大型化，走向海外一带一路工程日益增多，因此工程建设项目中管道工作量越来越大，对管道工作的工期要求越来越短，质量要求越来越高。鉴于此，越来越多的工程项目采取管道工厂化预制的方式，来解决工程项目中管道施工在进度、质量和费用这三个方面的突出矛盾。

目前我国在涉外电站项目中已普遍采取四大管道工厂化预制的方式。在国内的化工项目中，随着近几年管道安装工作面临的进度、费用和现场施工质量的压力越来越大，工厂化预制也在逐步推广采用。

本文针对管道工厂化预制在工程项目中的实际运用情况来阐述工厂化预制对管道工作所起的作用和在实际运用中需要注意的问题。

1 管道工厂化预制的优势

1.1 在进度方面的优势

1.1.1 不受现场施工场地和施工顺序的限制

管道工厂化预制可实现同步异地进行管道的预制施工，不受现场施工场地的限制，只要图纸和材料具备了，即可开展相应工作。这样相当于可将管道施工工作提前，甚至与现场土建施工工作同步进行。例如，某国外项目，在工厂开展管道预制工作时，现场还处在土建施工状态。

1.1.2 不受现场施工条件的限制

近几年我国石化项目多集中于新疆、内蒙、东北等严寒地区，这些地区冬季气温都非常低，无法进行管道焊接工作。因此这些严寒地区都有比较长的施工冬歇期，通常从11月到第二年3～4月，一年有4～5个月时间处于停工状态。但是，工厂预制却不受此影响，一是预制工厂不一定在施工所在地，二是预制工厂有条件创造合适的管道焊接条件。若能利用冬歇期进行管道预制工作，来年开春后直接进行现场组装工作将大幅减少因气候原因造成的进度损失。

新疆某BDO项目锅炉装置主要汽水管道出图时间为10月，而这时候现场快要进入冬季，若采取管道现场施工，将在来年3～4月才能开展。即使采取冬季施工措施，工作效率也非常低且管道焊接质量得不到保障。而该项目利用冬歇期进行主要汽水管道工厂化预制，到来年3月，预制厂已完成管道预制工作并运输到现场，而此时正好现场已逐步具备开工条件，可直接进行管道的现场安装组对工作，为项目节约了大量的施工时间。

某中东地区项目，当地白天气温非常高，室外温度经常高于40℃，每天的工作时间非常短。如果采取管道在现场预制施工，鉴于现场的气候条件，劳动时间短和效率低，势必将延长管道施工周期。因此，该项目将大部分管道工作放在国内预制厂完成，现场只进行安装和必要的组对焊接工作，大幅缩短了现场管道施工周期。

1.2 在质量方面的优势

1.2.1 施工环境好，管道洁净度高

现场的施工预制场地都比较简陋，且场地洁净方面也比较差。而专门的预制工厂通常都有比较宽敞的室内厂房，预制环境的洁净要求也更容易达到。在非常宽敞、干净的厂房预制，相对于现场的环境，更能保证管道焊接质量和焊接后管道内部的洁净程度，避免现场预制时管道内部常带有大量的泥沙和金属碎屑，增加后续管道吹扫的工作量和难度。

1.2.2 施工机具完备专业，利于保证焊接施工质量

在施工机具上，现场施工单位的机具也不如专业预制厂内的机具完备和专业。专业的预制工厂都装备有先进的机械设备，除了宽敞的钢结构厂房、足够的起重机械外，还配置了管道专用抛丸除锈机、高速带锯机、管道高速切断坡口机、等离子切割机、预制弯管自动焊机、预制悬臂自动焊机、大型热处理和无损检测设备等；而现场施工单位预制时只有简单的切割机、砂轮机、小型单人焊接、简易的热处理设备和小型无损检测设备等。由此可见，专业预制工厂多为大型自动化机具，而现场施工单位多为小型单人操作的机具，不仅效率低，焊接质量也受制于操作人员和环境、气候等影响。因此，某国外电站项目预制厂内管道坡口直接由自动焊机完成。由自动焊机完成的坡口比现场人工磨出的坡口更整齐、均匀、光滑，后续的焊接质量更高。自动焊接机完成的焊口质量比人工焊接也更高，探伤合格率接近于100%，而一般现场预制管道的焊接一次合格率基本在95%，无法达到工厂预制的合格率。

1.3 在成本控制方面的优势

虽然管道工厂化预制在整个管道工作流程中增加了一个环节，增加了一个厂商，也增加了从预制厂到现场的运输费用。但其总费用并不一定会比在现场预制费用高，这在涉外项目中表现得尤其突出。例如，某中东地区项目，项目现场的焊工成本非常高，单位达因量所需费用约是国内的3～5倍，即使是使用中国焊工也比国内的焊接费用高很多。又如，某项目所建工厂在美国，其人工费用比国内高得多。在这种情况下，项目决定将大部分管道放到国内先进行预制，只留必要的组对焊接口到现场焊接，在管道的施工工作上为项目节约了不少成本。

综上所述，根据项目具体情况，适时地采用管道工厂化预制，可以解决很多项目在进度、质量、成本方面的困难和矛盾，在这三个方面给项目带来实质性的帮助。

2 采用管道工厂化预制需注意的问题

2.1 管道工厂化预制的策划

是否采用管道工厂化预制需根据项目实际情况来决定。在项目初期进行专业策划时，需要根据项目的特点来判断项目是否适合采用管道工厂化预制，是否能给项目在进度、质量和费用上带来实质性的帮助。

例如上文中提到的几个项目，新疆某BDO项目锅炉装置是因为地处新疆，管道施工正好遇到冬歇期，为了利用冬歇期这段时间采取将主要管道放到工厂进行预制；某国外电站项目四大管道均属于厚壁合金钢管道，且此管道材料采用全进口管材，余量和损耗被控制得非常少，考虑到现场施工单位在厚壁硬质合金钢管道的打磨、焊接、热处理等方面无论是从经验、机具还是人员上，实力都难以得到保证，所以采取将四大管道放到工厂进行预制，以尽量保证四大管道的焊接施工质量；而地处发达国家的项目都是因为工厂所在地人工费用过高，所以采取将尽量多的管道放在国内先预制以节约成本。

2.2 预制工厂的选择

由于工厂化预制要求原材料先运到工厂，预制后再将管段运到现场。因此预制工厂地点的选择就非常重要，应尽量处在原材料至现场的路线上，否则将会增加额外的运输费用。因此预制工厂应尽量靠近原材料所在地或靠近现场，涉外项目应尽量靠近港口。例如某国外项目所选预制工厂的位置既靠近原材料所在地又处在港口城市，预制好后可就近装船出港运到现场，几乎没有额外的运输费用增加。

2.3 预制管段的划分

管道工厂化预制并非要将整个系统进行工厂预制，需要根据便于包装运输的原则和给现场安装留下调整段的原则来对整个系统进行分段。首先需要了解运输预制管段的集装箱的容积和尺寸，在进行管道分段时，要考虑预制后的管段在进行包装后的整体尺寸不能超过运输用集装箱的尺寸。例如，沙特某项目是通过海运将预制管道材料运到沙特现场，集装箱内容积尺寸为长12米，宽度和高度不超过2米，因此在划分管段时必须保证管段预制包装好后的整体尺寸在这个尺寸范围内。

2.4 现场焊点与预制焊点的确定原则

预制厂需要在设计院的管道空视图基础上做预制管段图。预制管段图除了要对图中的管道进行管段划分并编制管段号外，还要对每一个焊点进行标示是现场焊点还是工厂焊点。

(1)尽量确定为工厂焊点。之所以采用工厂化预制是为了多利用预制工厂良好的条件，将焊接工作尽可能多地放在工厂，减少现场焊接工作量，因此，应尽量将焊点划为工厂焊点。

(2)依据包装运输的尺寸要求划分管段。管段的划分主要依据包装运输箱的尺寸要求来限制预制后管段的尺寸，而现场焊点是预制管道分段的重要分界点。因此，在确定现场焊点时，需考虑管段包装后的整体长宽高尺寸必须满足运输箱的尺寸要求。

(3)尽量以法兰分界面作为分段点，这样可减少现场焊点。

(4)设备管口配对法兰处的焊点应设为现场焊点。设备管口法兰螺栓孔的位置通常很难保证100%的正方向，因此在预制管段的划分时，需要考虑给现场施工安装时留有调整的余地。例如，因设备管口法兰是设备厂在制造厂里完成的，其螺栓孔可能不在正方向上，因此我们将设备管口法兰与管道连接处的第一个焊口作为现场焊口，便于现场安装时管道法兰能与设备管口法兰顺利对接。

(5)管道带一定角度斜接的地方通常角度值都很难保证精确，而此段一旦偏差一点，就可能造成后面的管道标高和方向偏差很大。因此这些地方需要留出现场焊口用于现场安装调整。

(6)小管道可均设为现场焊点

太小的管道预制后在运输过程中易变形甚至折断，且小管道现场施工速度也比较快，对进度影响较小，因此，小管道通常不参与管道预制。

(7)小管道与大管道连接处的管座和加强板处应尽量设为工厂焊点。考虑到在现场管道开孔和制作加强板都比较困难，因此，通常管座和加强板都提前在工厂焊接在主管上，加强板处应带一段支管，便于现场连接。

3 结语

通过对管道工厂化预制在工程实际运用情况的总结和分析可以看出，适时地采用管道工厂化预制可以给项目在进度、质量和成本控制方面带来很大的帮助。随着我国经济建设的快速发展，工程建设项目的规模日趋大型化，管道工厂化预制已经得到越来越多业主和工程单位的重视。同时，管道工厂化预制也是走向工厂模块化非常重要的一步。因此，我们可以预见，管道工厂化预制将在工程项目中得到越来越普遍的运用。