大型石油化工裝置工藝管道施工裝備一體化建設(shè)

張春

中石化第四建設(shè)有限公司物資裝備處天津300270

大型石油化工裝置工藝管道施工裝備一體化建設(shè)

張春

中石化第四建設(shè)有限公司物資裝備處天津300270

工藝管道施工裝備一體化，是指工藝管道在預(yù)制、安裝、試壓、氣密等施工的全過程中所用裝備的組合體，例如由預(yù)制廠房、預(yù)制工裝、自動焊機(jī)、盲板短節(jié)、試壓機(jī)組、電動工具等構(gòu)成。

1 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)市場環(huán)境

在石油化工裝置規(guī)模化、大型化發(fā)展的環(huán)境下，面對日趨激烈的市場競爭，要想在石化建設(shè)安裝市場中占據(jù)一席之地，必須配備高、精、專的施工裝備。由于工藝管道具有任務(wù)量大、程序復(fù)雜、組件數(shù)量多、安裝工期短等特點(diǎn)，工藝管道施工成為了工程總體目標(biāo)關(guān)鍵控制點(diǎn)。因此，研發(fā)和推廣工藝管道施工裝備對提升整體工程建設(shè)水平有著十分重要的現(xiàn)實意義。

工藝管道預(yù)制、安裝工序的分離、工廠化預(yù)制程度的提升和自動焊技術(shù)在工藝管道施工中的應(yīng)用，雖然解決了工藝管道施工部分瓶頸，但進(jìn)一步研發(fā)和推廣工藝管道施工裝備一體化建設(shè)、保障工藝管道施工高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行仍將是我們面臨的首要任務(wù)。

2 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)必要性

2.1 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，利于實現(xiàn)資源共享

在施工領(lǐng)域趨于優(yōu)化資源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)資源共享的形勢下，積極推行工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，打破單一的設(shè)備管理理念，集中優(yōu)化設(shè)備、工裝、工具等資源管理，實現(xiàn)了施工裝備共享管理模式，使封閉型資源管理變?yōu)殚_放型，減少了資源內(nèi)耗，有效地發(fā)揮了裝備潛能，使施工企業(yè)整體效益實現(xiàn)最大化。

2.2 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，利于人才的培養(yǎng)與裝備的研發(fā)

實施工藝管道施工裝備一體化管理，利于提升管理人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)、提高操作人員和維修人員的技能、降低裝備維護(hù)與使用的成本、延長裝備的使用壽命、發(fā)揮裝備的效能。

進(jìn)行工藝管道施工裝備的改造與研發(fā)，逐步實現(xiàn)管道預(yù)制廠房、設(shè)備、工裝、工具一體化戰(zhàn)略部署。研發(fā)可拆卸式管道預(yù)制廠房、移動式管道試壓機(jī)組、管道系統(tǒng)試壓用盲板和短節(jié)等工裝，在項目中周轉(zhuǎn)使用，為項目施工生產(chǎn)提供了有力支撐。

2.3 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，利于提升施工企業(yè)市場占有率

在大型工程施工市場激烈競爭中，先進(jìn)工藝管道施工裝備是提高企業(yè)市場占有率的重要前提，施工裝備水平能夠體現(xiàn)施工企業(yè)實力和市場競爭力。通過施工裝備一體化建設(shè)，借助先進(jìn)的管理、技術(shù)來研發(fā)先進(jìn)的施工裝備，使施工裝備向一體化、高端化發(fā)展，是推動施工進(jìn)程、提升綜合實力、擴(kuò)大市場占有率的戰(zhàn)略性部署。

2.4 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，利于降低成本

裝備一體化推廣使用，臨設(shè)、措施費(fèi)用明顯降低(見表1、2、3)。

表1 可拆卸管道預(yù)制廠房與固定管道預(yù)制廠房費(fèi)用對比表

說明：非可拆卸式廠房，折舊按照2年計算，可拆卸式廠房，折舊按照10年計算；拆卸安裝費(fèi)按2年拆安各一次計算，其中安裝費(fèi)以700元/t計算，拆卸費(fèi)以500元/t計算；物流費(fèi)用按照年物流350km*6跨計算。

表2 管道試壓盲板短節(jié)費(fèi)用對比表

說明：試壓工裝制作費(fèi)用，為估算平均費(fèi)用。試壓工裝服務(wù)項目數(shù)量6個/a，以每套試壓工裝在項目的試壓周期平均2個月，理論全負(fù)荷試壓計算取值。轉(zhuǎn)場費(fèi)用，按每套試壓工裝平均每個項目轉(zhuǎn)場運(yùn)距1000km計算，平均運(yùn)費(fèi)約0.4萬元。

表3 其他工藝管道施工裝備費(fèi)用對比表

說明：普通貨架、可拆卸式貨架、可拆卸式防雨棚、可拆卸式三氣籠轉(zhuǎn)場按年物流500km計算，普通防雨棚、普通三氣籠不考慮轉(zhuǎn)場，使用周期以項目施工周期1.5a計算。

假設(shè)一個項目用80個可拆卸式貨架、10個可拆卸式防雨棚、10個可拆卸式三氣籠，使用可拆卸式工裝一年該項目可節(jié)約臨設(shè)費(fèi)約1.5萬元。

按兩套可拆卸式管道預(yù)制廠房（6跨/套）、一套管道試壓盲板、短節(jié)周轉(zhuǎn)使用一年測算，對管道施工臨設(shè)、措施費(fèi)用投入平均每年可節(jié)省約45萬元。按每年有8個項目使用，可拆卸式貨架、可拆卸式三氣籠、可拆卸式防雨棚，每年可節(jié)省臨設(shè)費(fèi)約12萬元。累計每年為公司降低成本約57萬元。

2.5 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)，利于改善作業(yè)環(huán)境、提高工作效率

施工裝備一體化投用在作業(yè)環(huán)境方面：全面改善了以往現(xiàn)場預(yù)制、安裝受天氣變化、作業(yè)環(huán)境惡劣而影響施工進(jìn)度的工作局面，規(guī)避了預(yù)制工序的安全隱患，為焊接質(zhì)量提高、半成品成型規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)，同時推進(jìn)了現(xiàn)場施工文明，社會效益可顯著提升。

在工作效率方面：一是借助裝備一體化中自動焊設(shè)備，預(yù)制焊接能力單臺每天由手工操作的50inch·D提高到200～240inch·D，功效提高了5～8倍，甚至可達(dá)10倍以上，一次焊接合格率由手工操作的95%提高到98.04%，顯著降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度以及對作業(yè)人員操作技能的要求，解決了人力資源短缺的矛盾，同時緩解了工期壓力，施工成本每公里可降低約0.8萬元；二是成套的管道試壓裝備降低了重置成本，在縮短管線試壓準(zhǔn)備工序時間的同時也提高了工作效率。

3 工藝管道施工一體化應(yīng)有的裝備

3.1 可拆卸式管道預(yù)制廠房

可拆卸式管道預(yù)制廠房（見圖1）的特點(diǎn)：廠房可拆卸，能反復(fù)周轉(zhuǎn)使用；相同構(gòu)件具有通用性，可任意組對；廠房設(shè)計通過電動倒鏈和滾動胎來具完成垂直、水平運(yùn)輸，單次承載能力可達(dá)3t，抗風(fēng)載荷可達(dá)10級，每跨設(shè)計均方便轉(zhuǎn)場運(yùn)輸。

每跨以6m寬19m長為單位，預(yù)制廠房頂部及兩側(cè)以彩鋼瓦圍護(hù)，以6m寬做為單條生產(chǎn)流水線。廠房高5m，作業(yè)面高度為4m，長度為19m（可延伸）。主梁架下中心位置配有軌道，軌道可裝配3t電動倒鏈，軌道長24m，廠房兩端各延伸1.5m軌道，以方便車輛裝卸。每條生產(chǎn)線兩側(cè)配有DN200排雨槽，排雨槽與軌道同長，可有效防止雨水進(jìn)入預(yù)制廠房。廠房內(nèi)可配置滾動胎具，結(jié)合電動倒鏈，方便3t以下構(gòu)件移動。廠房相同位置構(gòu)件具有可互換性，可根據(jù)項目需求任意組對跨數(shù)。同時為方便廠房周轉(zhuǎn)，廠房構(gòu)件均小于6m。19m生產(chǎn)線內(nèi)預(yù)制區(qū)與成品區(qū)功能合一。廠房組對后可以以跨為單元，適用多條流水線同時工作。

3.2 管道自動焊機(jī)

管道自動焊機(jī)，分為輕載自動焊機(jī)、重載自動焊機(jī)、大口徑自動焊機(jī)三類（見圖2），主要功能如下：

（1）重載自動焊機(jī)：適用于中長管線的填充和蓋面，要求直管長度范圍為0.6m～8m，管徑范圍為DN80～DN650，壁厚在15mm～80mm之間。

（2）輕載自動焊機(jī)：適用于短管段的填充和蓋面，要求管段長度范圍為0.05m～3m，管徑范圍為DN80～DN600，壁厚范圍在4mm～30mm之間。

（3）大口徑自動焊機(jī)：適用于中單件長管段的填充和蓋面的全自動焊接，要求管段長度范圍為0.76m～12m，管徑范圍為DN300～DN2500，壁厚范圍在6mm～80mm之間，適用工件最大重量10t，適用配件最大重量3t，要求電源：380V，50Hz，3PH。

三類自動焊機(jī)的性能比較：管道自動焊機(jī)與人工焊接比較，功效提高10～12倍。自動焊機(jī)焊接合格率為98.7%，較人工焊接也有所提高。缺點(diǎn)是自動焊體積較大，對作業(yè)場所要求高，不適用于無法旋轉(zhuǎn)的管道。

3.3 移動試壓機(jī)組

移動試壓機(jī)組（見圖3）由6m集裝箱改制而成，內(nèi)置多級葉輪注水泵、增壓泵、水箱、多級高壓分配器等部件。多級葉輪注水泵選用多級葉輪D46-30*4型，流量46m3/h,揚(yáng)程120m，功率30kW；高壓增壓泵選用大流量的3DY-400/60型，流量400L/h，功率7.5kW，可進(jìn)行600kgf/cm2以下的高壓殼體試驗；機(jī)組內(nèi)制做了1個多級高壓分配器，分配器上焊接了1個DN80、5個DN20的高壓接頭，能同時連接不同的試壓包。移動試壓機(jī)組能夠滿足多條不同壓力等級管線試壓，同時還具有塔、容器、換熱器等設(shè)備試壓功能。

移動試壓機(jī)的投用，能縮短試壓工期、改善試壓條件、降低勞動強(qiáng)度、有效節(jié)約成本。

3.4 管道試壓用盲板和短節(jié)

管道試壓盲板和短節(jié)，材質(zhì)為碳鋼。制作試壓盲板依據(jù)裝置選用盲法蘭標(biāo)準(zhǔn)或插入式法蘭標(biāo)準(zhǔn)加工而成，由于厚度符合相同壓力運(yùn)行下的設(shè)計要求，可多次周轉(zhuǎn)使用。試壓短節(jié)，根據(jù)不同調(diào)節(jié)閥制造商生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥規(guī)格，相應(yīng)制作而成。管段采用標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管，法蘭采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。試壓短節(jié)在使用前，都要依據(jù)SH3518-2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水壓試壓，以保證試壓短節(jié)多次周轉(zhuǎn)使用。

3.510 m315MPa工程車

S-10/150型壓縮機(jī)是石油化工管道試壓、吹掃、氣密等工序?qū)Ｓ醚b備，壓縮機(jī)功率227kW；額定排氣量10m3/min；最大排氣壓力15MPa；壓縮基數(shù)為4級，一級為0.18～0.25MPa，二級為0.90～1.15MPa，三級為3.6～4.2MPa，四級為15MPa；各級排氣溫度均不高于200℃。是目前管道施工先進(jìn)、實用的裝備。

3.6 螺栓緊固工具

BS系列驅(qū)動軸式液壓扳手是以德國的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造，它具有先進(jìn)的操作功能，如：油管旋轉(zhuǎn)接頭360°自由操作；精確保證掣子克服螺栓變形回彈導(dǎo)致的扳手逆轉(zhuǎn)；一體成型機(jī)身高強(qiáng)度、低重量；扳機(jī)式鎖扣，輕松找到最合適的反作用支點(diǎn)。目前它是施工企業(yè)最先進(jìn)的首選工具之一。

電動扳手相對液壓扳手操作重量輕，攜帶方便。與氣動扳手相比，電動扳手無需氣源設(shè)備，在無氣源的場所也可以工作。電動扳手工作程序簡潔，單人可輕易操作。電動扳手與人工預(yù)緊螺栓相比，不僅效率高，而且可以設(shè)定扭矩值，使螺栓緊固力矩符合規(guī)范的設(shè)定要求，施工質(zhì)量好，裝置運(yùn)行安全可靠。

4 工藝管道施工裝備一體化建設(shè)的發(fā)展

隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，工程建設(shè)時限性、安全性對裝備一體化發(fā)展提出了更高的要求。工欲善其事，必先利其器，如何使施工企業(yè)現(xiàn)有裝備再上臺階，更好地組織、管理和調(diào)配施工裝備，使管道預(yù)制高質(zhì)、高效地推動施工進(jìn)程，是目前發(fā)展重點(diǎn)解決的課題。

管道自動焊機(jī)、液壓扳手、工程車、移動試壓機(jī)組等管道施工裝備技術(shù)含量較高，要作到全方位維護(hù)與服務(wù)，施工企業(yè)還需繼續(xù)加大與生產(chǎn)廠商技術(shù)合作，不斷完善現(xiàn)有裝備的功能，逐步建立培養(yǎng)復(fù)合型技能人才的管理機(jī)制，適當(dāng)增加技能人員的數(shù)量，方能更好地使用企業(yè)的優(yōu)良裝備。

隨著施工企業(yè)市場競爭環(huán)境的不斷升級，形勢發(fā)展對施工裝備提出了新的要求。因此，工藝管道預(yù)制裝備建設(shè)必須從擴(kuò)大規(guī)模向發(fā)展模式上轉(zhuǎn)變，向一體化的建設(shè)管理上推進(jìn)，逐步實現(xiàn)整體、配套、系統(tǒng)的供給模式，包括預(yù)制廠房在內(nèi)的自動焊機(jī)、坡口機(jī)、車床、鋸床、管子輸送輥道、管段吊裝卡具、管段組對平臺、大口徑管道焊接專機(jī)送絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸小車及軌道等在內(nèi)的所有裝備，以成品化的模式整體供給。逐步推進(jìn)工藝管道預(yù)制裝備“一體化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化”的產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。

“十二五”是施工企業(yè)發(fā)展和騰飛的關(guān)鍵時期，伴隨著工藝管道施工裝備一體化管理工作的不斷推進(jìn)，改善施工企業(yè)管道施工裝備，加大研發(fā)管道施工裝備力度，構(gòu)建管道預(yù)制的高效裝備平臺，必將促進(jìn)施工企業(yè)管道事業(yè)的發(fā)展。

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1672-9323（2012）04-0079-03

2012-05-25）