Сглобяеми макари за тръби срещу производство на място: Сравнение на цена, качество и график

Всяка тръбна работа се свежда до едно ранно решение: изградете тръбата в магазин и я изпратете на парчета (ролки) или я нарежете, монтирайте и заварете на място на място. Изборът оформя бюджета, графика, качеството на заварката и дори колко безопасен е обектът.

Това ръководство сравнява двата подхода по отношение на разходите, качеството и графика, като използва публикувани индустриални изследвания, обяснява къде печели всеки от тях и дава практичен начин за вземане на решение. Обръща специално внимание натръби от неръждаема стомана и никелова сплав, още повече значение има къде как и къде се прави заварката.

За повечето промишлени тръбопроводи сглобяемите макари съкращават графика на място и осигуряват по-постоянно качество на заваръчния шев и често намаляват общите разходи за инсталиране, но не автоматично. Спестяванията зависят от нивата на труд, производителността и разходите за поддръжка и изискват ранно замразяване на дизайна и добра логистика. Изработката на място все още печели за серии с малък отвор, връзки, късни промени и обекти, които не могат да поемат големи макари. Най-успешните проекти използват хибрид: максимален разумен обхват в цеха, затваряне и свързващи заварки на място.

Каква е разликата между сглобяема тръбна макара и изработка на място?

Макарата за тръба е секция от тръбопроводи (тръби, фитинги и фланци), нарязани, монтирани, заварени и инспектирани в магазин по изометрични чертежи, след което изпратени до обекта, готови за инсталиране. Производството на място изгражда същите тръбопроводи на място, съединение по съединение, на строителната площадка.

Макарата е оразмерена, за да оцелее при транспортиране и повдигане. На място екипажите свързват шпули помежду си и към оборудването, така че времето им отива за монтаж и завързване на заварки, вместо за производствено заваряване. При производството на място всяко рязане, монтаж и заваряване се случва на работното място, често на височина, в тесни пространства и при каквото и да е време на обекта. На практика почти нито един проект не е само едното или другото. Макарите пристигат с няколко останали полеви заварки, за да затворят системата, и някои тръби винаги се пускат на полето.

Предварителното производство по-евтино ли е от производството на място?

Често, но не винаги. Construction Industry Institute (CII) установява, че спестяванията от сглобяемите конструкции идват главно от три източника: разлики в цеховете на работната ръка в цеха и на полето, разлики в производителността и по-ниски разходи за поддръжка на обекта. Там, където тези три разлики са малки, спестяването е също.

Доказателствата са обнадеждаващи, но трябва да се прочетат внимателно. Доклад на McGraw-Hill Construction SmartMarket от 2011 г., изготвен с NIST като партньор и базиран на проучване на 809 изпълнители, архитекти и инженери, установи, че 65% от потребителите на сглобяеми конструкции съобщават за по-нисък бюджет на проекта, а около 41% съобщават за спестявания от 6% или повече.

Установено е също, че 47% виждат по-ниски комбинирани разходи за закупуване и монтаж на сглобяеми компоненти, 35% не виждат промяна, а 18% виждат по-високи разходи. Самите производители са по-малко склонни да отчитат намаление на разходите (37%), отколкото други видове изпълнители (45–53%). Анализ на McKinsey на модулната конструкция описва възможност за спестяване на разходи до около 20%, но също така и риск от надвишаване на разходите до 10%, ако подходът не е изпълнен добре.

Таблица 1. Основни двигатели на разходите при предварително производство на шпули спрямо производство на място. Двигателите на разходите следват анализа на CII за предварително производство, предварително сглобяване, модулиране и производство извън обекта (PPMOF). Статистиката на проучването е от доклада на McGraw-Hill SmartMarket за 2011 г. и обхваща широко строителството на сгради, не само тръбопроводи.

Струва си да се повтори едно предупреждение на практикуващия: няма универсално съотношение между работа в магазина и работа на терен, което да е подходящо за всяка работа и всеки, който го цитира, трябва да се третира с повишено внимание. Правилното разделяне зависи от проекта.

Колко по-бързо е сглобяемото производство от изработката на място?

Предварителното производство обикновено съкращава графика на място, тъй като работата в цеха върви успоредно с подготовката на обекта, строителните работи и структурния монтаж. В проучването SmartMarket 66% от потребителите съобщават за по-кратък график на проекта, а 35% съобщават за спестявания от четири седмици или повече.

Спестяването на време идва от паралелна работа, по-малко постановки на място, като например скеле, и независимост от времето. Изследванията на McKinsey за модулни конструкции отчитат компресиране на графика от 20–50% за модулни подходи, а резюмето на проучванията на изпълнителите на Министерството на енергетиката на САЩ отбелязва, че 88% от главните изпълнители и строителните мениджъри са видели компресиране на графика. Тези цифри описват в общи линии предварителното производство и модулната конструкция, така че трябва да се третират по-скоро като горната граница на макарите за тръби, отколкото като гарантиран резултат.

Ползата от графика също е крехка. Изследване на графика за производство на шпули, цитирайки по-ранни проучвания, установи, че около 20% от макарите в производствените цехове са имали недостиг на материали и че лошото управление на материалите може да причини 50–130% отклонение от графика в прегледаните казуси. С други думи, магазин за макари, който чака тръби или фитинги, дава предимство във времето. Ранното снабдяване с материали и замразеният дизайн имат също толкова значение, колкото и скоростта на заваряване.

Таблица 2. Сравнение на графика. Качествено обобщение, извлечено от изследвания на CII, McGraw-Hill SmartMarket и McKinsey.

По-високо качество ли е фабрично произведената тръба от тръбата, заварена на място?

Производството в магазина обикновено е по-контролирано и повторяемо, тъй като заварките се правят на по-добри позиции, в стабилна среда, с поетапна проверка. Тя не е автоматично бездефектна: проучване на CII съобщава, че 13,3% от изработените индустриални макари за тръби изискват преработка.

Цифрата от 13,3% е полезна проверка на реалността. Това показва, че предварителното производство измества контрола на качеството по-рано; не премахва нуждата от него. Предимството е, че дефект, открит в магазина, е евтин за отстраняване, докато същият дефект, открит след монтажа, може да доведе до изрязване, повторно заваряване и забавяне. Средата на магазина улеснява навиването на съединението в удобна позиция, проверката на монтажа, записването на заварчика и проследимостта на материала и проверката, преди макарата да напусне сградата.

Таблица 3. Сравнение на качеството и безопасността. В проучването SmartMarket 34% от потребителите съобщават за подобрена безопасност на обекта, 56% без промяна и 10% намалена безопасност, често защото големите сглобяеми части изискват внимателни планове за повдигане.

Защо тръбопроводните системи от неръждаема стомана и никелови сплави имат най-голяма полза от предварителното производство?

Тъй като тяхната устойчивост на корозия зависи от чистите повърхности и контролираното заваряване, а магазинът може да управлява замърсяването, входящата топлина и почистването след заваряване по-надеждно от откритата строителна площадка.

Заваряването нагрява метала и изгаря тънкия богат на хром повърхностен филм, който прави неръждаемата стомана устойчива на корозия. Може също така да остави топлинен оттенък и, ако се използват инструменти от въглеродна стомана или шлифовъчни дискове, вградени железни частици, които по-късно ръждясват и започват корозия на пукнатини. Стандартна практика е повърхността да се възстанови чрез почистване, декапиране и пасивиране, следвайки ASTM A380 за почистване и отстраняване на котлен камък и ASTM A967 за проверка на пасивация. Цехът може да използва специални инструменти от неръждаема стомана, да отделя въглеродна стомана, да контролира продухващия газ от вътрешната страна на заваръчния шев и да обработва цели макари в операция за декапиране и пасивиране. На полето са възможни същите стъпки, но са по-трудни за контролиране, а пастата за ецване обикновено се използва за локални ремонти.

Никеловите сплави като сплав 625, сплав 825 и монел изискват същата дисциплина и често по-строг контрол на вложената топлина и избора на пълнител. За тези материали положителната идентификация на материала, сертифицираните протоколи от изпитване на материалите и проследимите записи на заварките са особено ценни и те се съхраняват по-лесно в магазинна среда.

Кога производството на място все още има смисъл?

Производството на място е по-добрият избор за тръбопроводи с малък отвор, свързващи и затварящи заварки, работа, която трябва да се адаптира към условията на изработката, късни промени в дизайна, много малки работни места и обекти, където големи макари не могат да бъдат транспортирани или повдигнати.

Производството на място често е по-трудната дисциплина и това е мястото, където опитът на изпълнителя показва. Примерна спецификация за производствено производство в промишлеността илюстрира често срещано разделение: тръбопроводи от 2 инча и по-големи се произвеждат в завода, докато по-малките тръбопроводи обикновено се изпълняват на място, а шпулите в завода включват накрайници или фитинги за произведени на място разклонения. Макарите трябва също така да включват връзки с допълнителна дължина или подходящи за полето, така че размерите в реалния свят да могат да бъдат съпоставени. Наблюдението на практикуващия специалист обобщава риска: вкарването на възможно най-много обхват в магазина поддържа графика добре, но прекомерното навиване има обратен ефект, когато модулите пристигнат без достатъчна полева толерантност.

Как се сравняват сглобяемите шпули и производството на място?

Предварителното производство обикновено води по график, консистенция на заваръчния шев, проследимост и безопасност на обекта; производството на полето води до гъвкавост и адаптивност. Разходите зависят от размера на труда, производителността и логистиката.

Таблица 4. Сравнение рамо до рамо на сглобяеми тръбни макари и производство на място.

Какви рискове идват със сглобяемите макари и как могат да бъдат контролирани?

Основните рискове са грешки в размерите, които се натрупват, късни промени в дизайна, недостиг на материали и повреди при работа. Те се контролират чрез ранно замразяване на дизайна, допуски за приспособяване на място, ранно снабдяване с материали и силна проверка на магазина преди пускане.

Лидер в щадящото строителство, интервюиран в доклада на SmartMarket, посочва, че при монтирана работа всеки може да коригира нещата на полето, но при предварителното производство части, които са извън толерантността, могат да се натрупат и да създадат по-големи несъответствия. Той също така предупреждава да не се създава голям инвентар от компоненти, които по-късно се оказват дефектни, което е загуба.

Таблица 5. Рискове при предварително производство и практически контрол.

Как трябва да изберете между сглобяеми шпули и производство на място?

Решете рано и решете според обхвата. Поставете най-големите, най-повтарящите се, най-чувствителните към качеството и най-критичните за график тръбопроводи в магазина; поддържайте малки отвори, връзки и несигурни зони в полето. CII съветва да вземете решението рано, тъй като ползите зависят от дизайна, доставките и логистиката, планирани около него.

Таблица 6. Ръководство за бързо вземане на решения за избор между сглобяеми макари и производство на място.

Когато оценявате доставчик на макари, поискайте процедура за заваряване и квалификации на заварчици съгласно раздел IX на ASME, план за инспекция и NDE, сертифициране на материала и проследимост, процедури за почистване и пасивиране на неръждаеми и никелови сплави, записи за инспекция на размерите и как доставчикът ще се справи с допуските за напасване на полето. За тръбопроводи под налягане не забравяйте, че управляващият код за тръбопроводи (често ASME B31.3 за тръбопроводи за процес) задава изисквания за проверка и изпитване за течове, така че потвърдете кои тестове се извършват в магазина и кои остават за завършената система.

Често задавани въпроси

Често, но не винаги. Спестяванията идват от разликите в цените на труда в магазина спрямо полето, разликите в производителността и по-ниските разходи за поддръжка на обекта. В проучване на индустрията от 2011 г. 65% от потребителите на сглобяеми изделия съобщават за по-нисък бюджет на проекта, докато 8% съобщават за увеличение.

Колко време спестява предварителното производство на макара за тръби?

Обикновено значителна сума на място, тъй като работата в магазина върви успоредно с подготовката на обекта. В същото проучване 66% от потребителите съобщават за по-кратък график, а 35% съобщават за спестявания от четири седмици или повече. Резултатите варират според проекта.

По-качествено ли е заваряването в магазина от заваряването на място?

Обикновено е по-контролиран и повторяем, но не автоматично без дефекти. CII съобщи, че 13,3% от изработените макари за промишлени тръби изискват преработка, така че поетапната проверка все още е от съществено значение.

Защо предварителното производство е добро за тръби от неръждаема стомана и никелова сплав?

A shop can control contamination, heat input, and post-weld cleaning better than a construction site. Following ASTM A380 and A967 for cleaning and passivation helps restore corrosion resistance after welding.

Какви размери на тръбите обикновено са сглобяеми?

Практиката варира в зависимост от проекта, но примерна индустриална спецификация произвежда тръбопроводи от 2 инча и по-големи, а на място се пускат по-малки тръбопроводи.

Какво е заваръчен шев?

Заваръчен шев, нарочно оставен за полето, така че макарите да могат да се регулират спрямо действителните размери на обекта. Това намалява риска твърдите, предварително заварени възли да не паснат.