Προκατασκευασμένα καρούλια σωλήνων έναντι κατασκευής πεδίου: Σύγκριση κόστους, ποιότητας και χρονοδιαγράμματος

Κάθε εργασία σωληνώσεων καταλήγει σε μια πρώιμη απόφαση: να φτιάξετε τον σωλήνα σε ένα κατάστημα και να τον αποστείλετε σε κομμάτια (καρούλια) ή να τον κόψετε, να τον τοποθετήσετε και να τον συγκολλήσετε στη θέση του επί τόπου. Η επιλογή διαμορφώνει τον προϋπολογισμό, το χρονοδιάγραμμα, την ποιότητα συγκόλλησης και ακόμη και το πόσο ασφαλής είναι η τοποθεσία.

Αυτός ο οδηγός συγκρίνει τις δύο προσεγγίσεις σχετικά με το κόστος, την ποιότητα και το χρονοδιάγραμμα χρησιμοποιώντας δημοσιευμένη έρευνα του κλάδου, εξηγεί πού κερδίζει η καθεμία και παρέχει έναν πρακτικό τρόπο απόφασης. Δίνει ιδιαίτερη προσοχή σεσωληνώσεις από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα νικελίου, το πού και το πού γίνεται μια συγκόλληση έχει ακόμα μεγαλύτερη σημασία.

Για τις περισσότερες βιομηχανικές σωληνώσεις, τα προκατασκευασμένα καρούλια συντομεύουν το επιτόπιο πρόγραμμα και παρέχουν πιο σταθερή ποιότητα συγκόλλησης και συχνά μειώνουν το συνολικό κόστος εγκατάστασης, αλλά όχι αυτόματα. Οι εξοικονομήσεις εξαρτώνται από τα ποσοστά εργασίας, την παραγωγικότητα και το κόστος υποστήριξης και απαιτούν πρώιμο πάγωμα του σχεδιασμού και καλή εφοδιαστική. Η κατασκευή πεδίου εξακολουθεί να κερδίζει για τρεξίματα μικρής διάτρησης, ισοπαλίες, καθυστερημένες αλλαγές και ιστότοπους που δεν μπορούν να δεχτούν μεγάλα καρούλια. Τα περισσότερα επιτυχημένα έργα χρησιμοποιούν ένα υβρίδιο: μέγιστη λογική εμβέλεια στο κατάστημα, κλείσιμο και συγκολλήσεις στο πεδίο.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μιας προκατασκευασμένης μπομπίνας σωλήνων και της κατασκευής πεδίου;

Ένα καρούλι σωλήνων είναι ένα τμήμα σωληνώσεων (σωλήνας, εξαρτήματα και φλάντζες) κομμένα, τοποθετημένα, συγκολλημένα και επιθεωρημένα σε ένα κατάστημα από ισομετρικά σχέδια και στη συνέχεια αποστέλλονται στο χώρο έτοιμο για εγκατάσταση. Η κατασκευή πεδίου χτίζει τις ίδιες σωληνώσεις στη θέση τους, άρθρωση με ένωση, στο εργοτάξιο.

Ένα καρούλι έχει μέγεθος ώστε να επιβιώνει κατά τη μεταφορά φορτηγών και την ανύψωση. Στο εργοτάξιο, τα συνεργεία συνδέουν καρούλια μεταξύ τους και με τον εξοπλισμό, οπότε ο χρόνος τους πηγαίνει σε συγκολλήσεις τοποθέτησης και σύνδεσης αντί για συγκόλληση παραγωγής. Στην κατασκευή πεδίου, κάθε κοπή, τοποθέτηση και συγκόλληση γίνεται στη θέση εργασίας, συχνά σε ύψος, σε στενούς χώρους και σε ό,τι καιρό έχει η τοποθεσία. Στην πράξη, σχεδόν κανένα έργο δεν είναι καθαρά το ένα ή το άλλο. Τα καρούλια φτάνουν με μερικές συγκολλήσεις πεδίου να έχουν απομείνει για να κλείσει το σύστημα και κάποιος σωλήνας λειτουργεί πάντα στο χωράφι.

Είναι η προκατασκευή φθηνότερη από την κατασκευή στο χωράφι;

Συχνά, αλλά όχι πάντα. Το Ινστιτούτο Κατασκευαστικής Βιομηχανίας (CII) διαπιστώνει ότι η εξοικονόμηση πόρων από την προκατασκευή προέρχεται κυρίως από τρεις πηγές: διαφορές στα ποσοστά εργασίας σε καταστήματα και αγρούς, διαφορές στην παραγωγικότητα και χαμηλότερο κόστος υποστήριξης του εργοταξίου. Όπου αυτές οι τρεις διαφορές είναι μικρές, το ίδιο ισχύει και για την εξοικονόμηση.

Τα στοιχεία είναι ενθαρρυντικά, αλλά πρέπει να διαβαστούν προσεκτικά. Μια έκθεση McGraw-Hill Construction SmartMarket του 2011, που εκπονήθηκε με τη NIST ως συνεργάτη και βασίστηκε σε έρευνα 809 εργολάβων, αρχιτεκτόνων και μηχανικών, διαπίστωσε ότι το 65% των χρηστών προκατασκευής ανέφερε χαμηλότερο προϋπολογισμό έργου και περίπου το 41% ​​ανέφερε εξοικονόμηση 6% ή περισσότερο.

Διαπίστωσε επίσης ότι το 47% είδε χαμηλότερο συνδυασμένο κόστος αγοράς και εγκατάστασης για προκατασκευασμένα εξαρτήματα, το 35% δεν είδε καμία αλλαγή και το 18% υψηλότερο κόστος. Οι ίδιοι οι κατασκευαστές ήταν λιγότερο πιθανό να αναφέρουν μειώσεις κόστους (37%) σε σχέση με άλλους τύπους εργολάβων (45–53%). Μια ανάλυση McKinsey της αρθρωτής κατασκευής περιγράφει μια ευκαιρία εξοικονόμησης κόστους έως και 20% περίπου, αλλά και έναν κίνδυνο υπέρβασης κόστους έως και 10% εάν η προσέγγιση δεν εκτελεστεί σωστά.

Πίνακας 1. Κύριοι παράγοντες κόστους στην προκατασκευή καρουλιού έναντι της κατασκευής πεδίου. Οι οδηγοί κόστους ακολουθούν την ανάλυση του CII για την προκατασκευή, την προσυναρμολόγηση, τη σπονδυλοποίηση και την κατασκευή εκτός τοποθεσίας (PPMOF). Τα στατιστικά στοιχεία της έρευνας προέρχονται από την έκθεση McGraw-Hill SmartMarket 2011 και καλύπτουν την κατασκευή κτιρίων γενικά, όχι μόνο τις σωληνώσεις.

Αξίζει να επαναληφθεί μια προειδοποίηση επαγγελματία: δεν υπάρχει καθολική αναλογία εργασιών στο κατάστημα προς επιτόπια εργασία που να είναι κατάλληλη για κάθε εργασία και οποιοσδήποτε αναφέρει κάποια εργασία θα πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή. Ο σωστός διαχωρισμός εξαρτάται από το έργο.

Πόσο πιο γρήγορη είναι η προκατασκευή από την κατασκευή στον αγρό;

Η προκατασκευή συνήθως συντομεύει το επιτόπιο χρονοδιάγραμμα επειδή οι εργασίες στο κατάστημα εκτελούνται παράλληλα με την προετοιμασία του εργοταξίου, τις εργασίες πολιτικού και τη δομική εγκατάσταση. Στην έρευνα SmartMarket, το 66% των χρηστών ανέφερε μικρότερο χρονοδιάγραμμα έργου και το 35% ανέφερε εξοικονόμηση τεσσάρων εβδομάδων ή περισσότερο.

Η εξοικονόμηση χρόνου προέρχεται από παράλληλη εργασία, λιγότερη επιτόπια τοποθέτηση, όπως σκαλωσιές, και ανεξαρτησία από τις καιρικές συνθήκες. Οι σπονδυλωτές έρευνες κατασκευής της McKinsey προγραμματίζουν συμπίεση 20–50% για αρθρωτές προσεγγίσεις και μια περίληψη των ερευνών των εργολάβων του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ σημειώνει ότι το 88% των γενικών εργολάβων και των διαχειριστών κατασκευής είδε συμπίεση χρονοδιαγράμματος. Αυτά τα σχήματα περιγράφουν ευρέως την προκατασκευή και τη σπονδυλωτή κατασκευή, επομένως θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως το ανώτερο εύρος για καρούλια σωλήνων και όχι ως εγγυημένο αποτέλεσμα.

Το όφελος του προγράμματος είναι επίσης εύθραυστο. Έρευνα σχετικά με τον προγραμματισμό κατασκευής καρουλιών, επικαλούμενη προηγούμενες μελέτες, διαπίστωσε ότι περίπου το 20% των καρουλιών σε καταστήματα κατασκευής παρουσίασαν ελλείψεις υλικών και ότι η κακή διαχείριση υλικών θα μπορούσε να προκαλέσει ολίσθηση 50-130% στις μελέτες περιπτώσεων που εξετάστηκαν. Με άλλα λόγια, ένα κατάστημα με καρούλια που περιμένει για σωλήνα ή εξαρτήματα δίνει το πλεονέκτημα χρόνου. Η πρώιμη προμήθεια υλικού και ο παγωμένος σχεδιασμός έχουν σημασία όσο και η ταχύτητα συγκόλλησης.

Πίνακας 2. Σύγκριση χρονοδιαγράμματος. Ποιοτική περίληψη από την έρευνα CII, McGraw-Hill SmartMarket και McKinsey.

Είναι ο Κατασκευασμένος Σωλήνας Υψηλότερης Ποιότητας από τον Επιτόπιο Συγκολλημένο Σωλήνα;

Η κατασκευή του καταστήματος είναι γενικά πιο ελεγχόμενη και επαναλαμβανόμενη, επειδή οι συγκολλήσεις γίνονται σε καλύτερες θέσεις, σε σταθερό περιβάλλον, με σταδιακή επιθεώρηση. Δεν είναι αυτόματα χωρίς ελαττώματα: μια μελέτη CII ανέφερε ότι το 13,3% των κατασκευασμένων καρουλιών βιομηχανικών σωλήνων απαιτούσαν επανεπεξεργασία.

Το ποσοστό 13,3% είναι ένας χρήσιμος έλεγχος πραγματικότητας. Δείχνει ότι η προκατασκευή κινεί τον ποιοτικό έλεγχο νωρίτερα. δεν αφαιρεί την ανάγκη για αυτό. Το πλεονέκτημα είναι ότι ένα ελάττωμα που εντοπίζεται στο κατάστημα είναι φθηνό να επιδιορθωθεί, ενώ το ίδιο ελάττωμα που διαπιστώθηκε μετά την εγκατάσταση μπορεί να προκαλέσει αποκοπές, επανασυγκολλήσεις και καθυστερήσεις. Τα περιβάλλοντα καταστημάτων διευκολύνουν την κύλιση μιας άρθρωσης σε άνετη θέση, τον έλεγχο της προσαρμογής, την καταγραφή της ιχνηλασιμότητας του συγκολλητή και του υλικού και τον έλεγχο πριν το καρούλι φύγει από το κτίριο.

Πίνακας 3. Σύγκριση ποιότητας και ασφάλειας. Στην έρευνα SmartMarket, το 34% των χρηστών ανέφερε βελτιωμένη ασφάλεια του ιστότοπου, το 56% καμία αλλαγή και το 10% μειωμένη ασφάλεια, συχνά επειδή τα μεγάλα προκατασκευασμένα κομμάτια απαιτούν προσεκτικά σχέδια ανύψωσης.

Γιατί τα συστήματα σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα νικελίου ωφελούνται περισσότερο από την προκατασκευή;

Επειδή η αντοχή τους στη διάβρωση εξαρτάται από καθαρές επιφάνειες και ελεγχόμενη συγκόλληση, και ένα κατάστημα μπορεί να διαχειριστεί τη μόλυνση, την εισαγωγή θερμότητας και τον καθαρισμό μετά τη συγκόλληση πιο αξιόπιστα από ένα ανοιχτό εργοτάξιο.

Η συγκόλληση θερμαίνει το μέταλλο και καίει τη λεπτή επιφανειακή μεμβράνη πλούσια σε χρώμιο που κάνει τον ανοξείδωτο χάλυβα ανθεκτικό στη διάβρωση. Μπορεί επίσης να αφήσει θερμική απόχρωση και, εάν χρησιμοποιούνται εργαλεία από ανθρακούχο χάλυβα ή τροχοί λείανσης, να ενσωματώσει σωματίδια σιδήρου που αργότερα σκουριάζουν και ξεκινούν τη διάβρωση των σχισμών. Η τυπική πρακτική είναι η αποκατάσταση της επιφάνειας μέσω καθαρισμού, αποξήρωσης και παθητικοποίησης, σύμφωνα με το ASTM A380 για τον καθαρισμό και την αφαλάτωση και το ASTM A967 για την επαλήθευση παθητικοποίησης. Ένα κατάστημα μπορεί να χρησιμοποιήσει ειδικά ανοξείδωτα εργαλεία, ξεχωριστή εργασία ανθρακούχου χάλυβα, να ελέγξει το αέριο καθαρισμού στο εσωτερικό της συγκόλλησης και να επεξεργαστεί ολόκληρα καρούλια σε μια λειτουργία αποξήρωσης και παθητικοποίησης. Στο χωράφι, τα ίδια βήματα είναι δυνατά, αλλά είναι πιο δύσκολο να ελεγχθούν, και η πάστα τουρσί χρησιμοποιείται συνήθως για τοπικές επισκευές.

Τα κράματα νικελίου όπως το Alloy 625, το Alloy 825 και το Monel απαιτούν την ίδια πειθαρχία και συχνά για αυστηρότερο έλεγχο της εισροής θερμότητας και της επιλογής πληρωτικού. Για αυτά τα υλικά, η θετική αναγνώριση υλικού, οι πιστοποιημένες αναφορές δοκιμών υλικού και τα ανιχνεύσιμα αρχεία συγκόλλησης είναι ιδιαίτερα πολύτιμα και είναι πιο εύκολο να διατηρηθούν σε περιβάλλον καταστήματος.

Πότε έχει νόημα η κατασκευή πεδίου;

Η επιτόπια κατασκευή είναι η καλύτερη επιλογή για σωληνώσεις μικρής οπής, συγκολλήσεις σύνδεσης και κλεισίματος, εργασίες που πρέπει να προσαρμοστούν στις συνθήκες κατασκευής, καθυστερημένες αλλαγές σχεδιασμού, πολύ μικρές εργασίες και χώρους όπου δεν μπορούν να μεταφερθούν ή να ανυψωθούν μεγάλα καρούλια.

Η κατασκευή πεδίου είναι συχνά η δυσκολότερη πειθαρχία, και είναι εκεί που δείχνει η εμπειρία ενός εργολάβου. Ένα παράδειγμα βιομηχανικής προδιαγραφής κατασκευής καταστήματος απεικονίζει έναν κοινό διαχωρισμό: οι σωληνώσεις 2 ιντσών και άνω κατασκευάζονται από το κατάστημα, ενώ οι μικρότερες σωληνώσεις συνήθως λειτουργούν στον αγρό και τα καρούλια καταστήματος περιλαμβάνουν στελέχη ή εξαρτήματα για κλαδιά που κατασκευάζονται στον αγρό. Τα καρούλια θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνουν πρόσθετο μήκος ή αρμούς προσαρμογής στο πεδίο, ώστε να μπορούν να ταιριάζουν οι πραγματικές διαστάσεις. Μια παρατήρηση του επαγγελματία συνοψίζει τον κίνδυνο: η ώθηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερης εμβέλειας στο κατάστημα κρατά καλά το χρονοδιάγραμμα, αλλά η υπερβολική περιστροφή αποτυγχάνει όταν τα συγκροτήματα φτάνουν χωρίς αρκετή ανοχή πεδίου.

Πώς συγκρίνονται τα προκατασκευασμένα καρούλια και η κατασκευή χωραφιού το ένα δίπλα στο άλλο;

Η προκατασκευή γενικά οδηγεί σε χρονοδιάγραμμα, συνέπεια συγκόλλησης, ιχνηλασιμότητα και ασφάλεια του χώρου. Η κατασκευή πεδίου οδηγεί στην ευελιξία και την προσαρμοστικότητα. Το κόστος εξαρτάται από τα ποσοστά εργασίας, την παραγωγικότητα και τα logistics.

Πίνακας 4. Σύγκριση πλάι-πλάι προκατασκευασμένων καρουλιών σωλήνων και κατασκευή αγρού.

Ποιοι κίνδυνοι εγκυμονούν τα προκατασκευασμένα καρούλια και πώς μπορούν να ελεγχθούν;

Οι κύριοι κίνδυνοι είναι τα σφάλματα διαστάσεων που συσσωρεύονται, οι καθυστερημένες αλλαγές σχεδιασμού, οι ελλείψεις υλικών και οι ζημιές χειρισμού. Ελέγχονται από το πρώιμο πάγωμα του σχεδιασμού, τα δικαιώματα προσαρμογής στο πεδίο, την έγκαιρη προμήθεια υλικών και τον ισχυρό έλεγχο του καταστήματος πριν από την κυκλοφορία.

Ένας λιτός ηγέτης των κατασκευών που ρωτήθηκε στην αναφορά του SmartMarket επισημαίνει ότι σε εργασίες που κατασκευάζονται με ραβδί, ο καθένας μπορεί να προσαρμόσει τα πράγματα στο χωράφι, αλλά με την προκατασκευή, τα εξαρτήματα που είναι εκτός ανοχής μπορούν να στοιβάζονται και να δημιουργήσουν μεγαλύτερες αστοχίες. Προειδοποιεί επίσης να μην δημιουργήσουμε ένα μεγάλο απόθεμα εξαρτημάτων που αργότερα αποδεικνύονται ελαττωματικά, κάτι που είναι σπατάλη.

Πίνακας 5. Κίνδυνοι προκατασκευής και πρακτικοί έλεγχοι.

Πώς πρέπει να αποφασίσετε μεταξύ προκατασκευασμένων καρουλιών και κατασκευής πεδίου;

Αποφασίστε νωρίς και αποφασίστε με βάση το πεδίο εφαρμογής. Τοποθετήστε τις μεγαλύτερες, πιο επαναλαμβανόμενες, πιο ευαίσθητες στην ποιότητα και πιο κρίσιμες για το χρονοδιάγραμμα σωληνώσεις στο κατάστημα. κρατήστε μικρές οπές, δεσίματα και αβέβαιες περιοχές στο χωράφι. Η CII συμβουλεύει να λάβετε την απόφαση έγκαιρα, επειδή τα οφέλη εξαρτώνται από το σχεδιασμό, τις προμήθειες και τα logistics που σχεδιάζονται γύρω από αυτό.

Πίνακας 6. Οδηγός γρήγορης απόφασης για την επιλογή μεταξύ προκατασκευασμένων καρουλιών και κατασκευής πεδίου.

Κατά την αξιολόγηση ενός προμηθευτή καρουλιού, ζητήστε τα προσόντα της διαδικασίας συγκόλλησης και του συγκολλητή σύμφωνα με το ASME Section IX, το σχέδιο επιθεώρησης και NDE, την πιστοποίηση υλικών και την ιχνηλασιμότητα, τις διαδικασίες καθαρισμού και παθητικοποίησης για ανοξείδωτο και κράματα νικελίου, αρχεία επιθεώρησης διαστάσεων και τον τρόπο με τον οποίο ο προμηθευτής θα χειριστεί τα επιτόπια δικαιώματα. Για τις σωληνώσεις υπό πίεση, να θυμάστε ότι ο ισχύων κώδικας σωληνώσεων (συχνά ASME B31.3 για σωληνώσεις διεργασίας) ορίζει απαιτήσεις εξέτασης και ελέγχου διαρροής, επομένως επιβεβαιώστε ποιες δοκιμές γίνονται στο κατάστημα και ποιες παραμένουν για το ολοκληρωμένο σύστημα.

Συχνές Ερωτήσεις

Συχνά, αλλά όχι πάντα. Η εξοικονόμηση προέρχεται από τις διαφορές στα ποσοστά εργασίας μεταξύ καταστημάτων, διαφορές παραγωγικότητας και χαμηλότερο κόστος υποστήριξης ιστότοπου. Σε μια έρευνα του κλάδου του 2011, το 65% των χρηστών προκατασκευής ανέφερε χαμηλότερο προϋπολογισμό έργου, ενώ το 8% ανέφερε αύξηση.

Πόσο χρόνο εξοικονομεί η προκατασκευή καρουλιού σωλήνων;

Συνήθως ένα σημαντικό ποσό επί τόπου, επειδή οι εργασίες στο κατάστημα εκτελούνται παράλληλα με την προετοιμασία του χώρου. Στην ίδια έρευνα, το 66% των χρηστών ανέφερε μικρότερο πρόγραμμα και το 35% ανέφερε εξοικονόμηση τεσσάρων εβδομάδων ή περισσότερο. Τα αποτελέσματα διαφέρουν ανάλογα με το έργο.

Είναι η συγκόλληση σε καταστήματα καλύτερης ποιότητας από τη συγκόλληση πεδίου;

Είναι γενικά πιο ελεγχόμενο και επαναλαμβανόμενο, αλλά όχι αυτόματα χωρίς ελαττώματα. Η CII ανέφερε ότι το 13,3% των κατασκευασμένων καρουλιών βιομηχανικών σωλήνων απαιτούσαν εκ νέου επεξεργασία, επομένως η σταδιακή επιθεώρηση εξακολουθεί να είναι απαραίτητη.

Γιατί είναι καλή η προκατασκευή για σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα και κράμα νικελίου;

Ένα κατάστημα μπορεί να ελέγξει τη μόλυνση, την εισροή θερμότητας και τον καθαρισμό μετά τη συγκόλληση καλύτερα από ένα εργοτάξιο. Η τήρηση των προτύπων ASTM A380 και A967 για καθαρισμό και παθητικοποίηση βοηθά στην αποκατάσταση της αντοχής στη διάβρωση μετά τη συγκόλληση.

Ποια μεγέθη σωλήνων είναι συνήθως προκατασκευασμένα;

Η πρακτική ποικίλλει ανάλογα με το έργο, αλλά ένα παράδειγμα προδιαγραφών βιομηχανίας κατασκευάζει σωληνώσεις 2 ιντσών και μεγαλύτερες και εκτελεί μικρότερες σωληνώσεις στο πεδίο.

Τι είναι μια συγκόλληση με εφαρμογή πεδίου;

Μια συγκόλληση που αφέθηκε σκόπιμα για το χωράφι, έτσι ώστε τα καρούλια να μπορούν να προσαρμοστούν στις πραγματικές διαστάσεις του χώρου. Μειώνει τον κίνδυνο να μην ταιριάζουν άκαμπτα, προ-συγκολλημένα συγκροτήματα.