Előregyártott csőtekercsek és helyszíni gyártás: költség, minőség és ütemezés összehasonlítása

Minden csőszerelési munka egy korai döntésen múlik: meg kell építeni a csövet egy műhelyben, és darabokban (orsókban) szállítani, vagy a helyszínen vágni, illeszteni és a helyére hegeszteni. A választás határozza meg a költségvetést, az ütemezést, a hegesztés minőségét, és még azt is, hogy mennyire biztonságos a helyszín.

Ez az útmutató összehasonlítja a költségekre, a minőségre és az ütemezésre vonatkozó két megközelítést publikált iparági kutatások alapján, elmagyarázza, hogy melyik melyik nyer, és gyakorlati módszert ad a döntéshez. Külön figyelmet fordít arrarozsdamentes acél és nikkelötvözet csövek, hol hogyan és hol készül egy hegesztés, még fontosabb.

A legtöbb ipari csővezeték esetében az előregyártott orsók lerövidítik a helyszíni ütemezést és egyenletesebb hegesztési minőséget biztosítanak, és gyakran csökkentik a teljes beépítési költséget, de nem automatikusan. A megtakarítások a munkaerő arányától, a termelékenységtől és a támogatási költségektől függenek, és ehhez korai tervezési lefagyasztást és jó logisztikát igényelnek. A terepi gyártás továbbra is nyeri a kis furatú futásokat, a kötéseket, a késői változtatásokat és az olyan helyszíneket, amelyek nem képesek nagy orsót fogadni. A legtöbb sikeres projekt hibridet használ: maximális hatótávolság a boltban, zárás és bekötés a terepen.

Mi a különbség az előregyártott csőtekercs és a terepi gyártás között?

A csőtekercs a csővezetékek (csövek, szerelvények és karimák) egy része, amelyet az üzletben izometrikus rajzok alapján vágnak ki, szerelnek fel, hegesztenek és ellenőrzik, majd beszerelésre készen szállítják a helyszínre. A helyszíni gyártás ugyanazt a csővezetéket a helyére építi, illesztésenként, az építkezésen.

Az orsót úgy méretezték, hogy túlélje a teherszállítást és az emelést. A helyszínen a személyzet az orsókat egymáshoz és a berendezésekhez köti össze, így idejük a gyártási hegesztés helyett az illesztésre és a hegesztésre megy el. A helyszíni gyártás során minden vágás, illesztés és hegesztés a munkavégzés helyén történik, gyakran magasban, szűk helyeken és bármilyen időjárási körülmények között a munkaterületen. A gyakorlatban szinte egyetlen projekt sem pusztán az egyik vagy a másik. Az orsók néhány hegesztési varrattal érkeznek a rendszer lezárásához, és valamilyen cső mindig a terepen fut.

Olcsóbb az előregyártás, mint a szántóföldi gyártás?

Gyakran, de nem mindig. Az Építőipari Intézet (CII) megállapítja, hogy az előregyártásból származó megtakarítások főként három forrásból származnak: a bolti és terepi munkaerő arányának különbségeiből, a termelékenység különbségeiből és az alacsonyabb telephelyi támogatási költségekből. Ahol ez a három különbség kicsi, ott a megtakarítás is kicsi.

A bizonyítékok biztatóak, de figyelmesen el kell olvasni. Egy 2011-es McGraw-Hill Construction SmartMarket jelentés, amelyet a NIST partnereként készítettek, és 809 vállalkozó, építész és mérnök részvételével végzett felmérés alapján megállapították, hogy az előregyártott felhasználók 65%-a alacsonyabb projektköltségvetésről számolt be, és körülbelül 41%-a 6%-os vagy annál nagyobb megtakarításról számolt be.

Az is kiderült, hogy 47%-uk alacsonyabb kombinált beszerzési és beszerelési költséget tapasztalt az előregyártott alkatrészek esetében, 35%-uk nem látott változást, 18%-uk pedig magasabb költséget tapasztalt. Maguk a gyártók kisebb valószínűséggel számoltak be költségcsökkenésről (37%), mint a többi vállalkozótípus (45–53%). A moduláris felépítés McKinsey-elemzése akár körülbelül 20%-os költségmegtakarítási lehetőséget, de akár 10%-os költségtúllépés kockázatát is leírja, ha a megközelítést nem hajtják végre megfelelően.

1. táblázat: A főbb költségtényezők az orsó-előgyártás és a helyszíni gyártás terén. A költségmeghajtók követik a CII előregyártásra, előszerelésre, modularizációra és offsite gyártásra (PPMOF) vonatkozó elemzését. A felmérés statisztikái a 2011-es McGraw-Hill SmartMarket jelentésből származnak, és az épületek építésére széles körben vonatkoznak, nem csak a csővezetékekre.

Egy gyakorló figyelmeztetést érdemes megismételni: nincs olyan univerzális aránya a műhelyben végzett munkának és a terepmunkának, amely minden munkára megfelelne, és aki ezt idézi, azt óvatosan kell kezelni. A megfelelő felosztás a projekttől függ.

Mennyivel gyorsabb az előregyártás, mint a szántóföldi gyártás?

Az előregyártás általában lerövidíti a helyszíni ütemtervet, mert a műhelymunka párhuzamosan zajlik a helyszín-előkészítéssel, az építőmunkával és a szerkezeti szereléssel. A SmartMarket felmérésben a felhasználók 66%-a rövidebb projektütemezésről számolt be, 35%-a pedig négyhetes vagy annál hosszabb megtakarításról számolt be.

Az időmegtakarítást a párhuzamos munkavégzés, a kevesebb helyszíni felállítás (például állványozás) és az időjárástól való függetlenség adja. A McKinsey moduláris építési kutatásai 20–50%-os ütemterv-tömörítést számolnak be a moduláris megközelítéseknél, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának vállalkozói felméréseinek összefoglalója pedig megjegyzi, hogy a fővállalkozók és építésvezetők 88%-a tapasztalt ütemterv-tömörítést. Ezek az ábrák az előregyártást és a moduláris felépítést tág értelemben írják le, ezért inkább a csőtekercsek felső tartományaként kell kezelni őket, nem pedig garantált eredményként.

A menetrendi előny is törékeny. Az orsógyártás ütemezésével kapcsolatos kutatás korábbi tanulmányokra hivatkozva azt találta, hogy a gyártóüzemekben az orsók körülbelül 20%-a tapasztalt anyaghiányt, és a rossz anyaggazdálkodás 50–130%-os ütemezési csúszást okozhat a vizsgált esettanulmányokban. Vagyis a csövekre vagy idomokra váró orsóüzlet elveszi az időelőnyt. A korai anyagbeszerzés és a fagyos tervezés éppolyan fontos, mint a hegesztési sebesség.

2. táblázat Ütemezési összehasonlítás. Kvalitatív összefoglaló a CII, a McGraw-Hill SmartMarket és a McKinsey kutatásból.

A boltban gyártott cső jobb minőségű, mint a helyszíni hegesztés?

A bolti gyártás általában jobban ellenőrzött és megismételhető, mert a hegesztések jobb helyzetben, stabil környezetben, szakaszos ellenőrzéssel készülnek. Nem automatikusan hibamentes: egy CII-tanulmány szerint a gyártott ipari csőtekercsek 13,3%-a igényel utómunkát.

A 13,3%-os adat hasznos valóságellenőrzés. Megmutatja, hogy az előregyártás előbbre helyezi a minőségellenőrzést; nem szünteti meg annak szükségességét. Előnye, hogy a boltban talált hiba olcsón javítható, míg a beszerelés után észlelt hiba kivágásokat, újrahegesztéseket és késéseket okozhat. A bolti környezet megkönnyíti a kötés kényelmes helyzetbe gurítását, az illeszkedés ellenőrzését, a hegesztőgép és az anyag nyomon követhetőségének rögzítését, valamint az ellenőrzést, mielőtt az orsó elhagyja az épületet.

3. táblázat Minőségi és biztonsági összehasonlítás. A SmartMarket felmérésben a felhasználók 34%-a javult a telephely biztonságáról, 56%-a nem változott, és 10%-a csökkent a biztonságról, gyakran azért, mert a nagy előregyártott darabok gondos emelési terveket igényelnek.

Miért profitálnak a legtöbbet a rozsdamentes acélból és nikkelötvözetből készült csőrendszerek az előregyártásból?

Mivel korrózióállóságuk a tiszta felületektől és az ellenőrzött hegesztéstől függ, és a műhely megbízhatóbban tudja kezelni a szennyeződéseket, a hőbevitelt és a hegesztés utáni tisztítást, mint egy nyitott építkezés.

A hegesztés felmelegíti a fémet, és leégeti a vékony, krómban gazdag felületi filmet, amely a rozsdamentes acélt korrózióállóvá teszi. Hőfestéket is hagyhat maga után, és szénacél szerszámok vagy csiszolókorongok használata esetén beágyazott vasrészecskéket, amelyek később rozsdásodnak, és réskorróziót indítanak el. A szokásos gyakorlat a felület helyreállítása tisztítással, pácolással és passziválással, az ASTM A380 tisztítás és vízkőmentesítés, valamint az ASTM A967 a passziválás ellenőrzése során. A boltok speciális rozsdamentes szerszámokat használhatnak, külön szénacél megmunkálást végezhetnek, szabályozhatják az öblítőgázt a hegesztési varrat belsejében, és egész orsókat dolgozhatnak fel pácolás és passziválás során. A terepen ugyanazok a lépések lehetségesek, de nehezebb ellenőrizni őket, és a pácoló pasztát jellemzően helyi javításokhoz használják.

A nikkelötvözetek, például az Alloy 625, az Alloy 825 és a Monel ugyanazt a fegyelmet, és gyakran a hőbevitel és a töltőanyag kiválasztásának szigorúbb szabályozását követelik meg. Ezeknél az anyagoknál különösen értékesek a pozitív anyagazonosítás, a tanúsított anyagvizsgálati jegyzőkönyvek és a nyomon követhető hegesztési jegyzőkönyvek, amelyeket könnyebb bolti környezetben megőrizni.

Mikor van még értelme a szántóföldi gyártásnak?

A helyszíni gyártás a jobb választás kis furatú csővezetékekhez, bekötési és záróhegesztésekhez, olyan munkákhoz, amelyeknek alkalmazkodniuk kell az építési körülményekhez, késői tervezési változtatásokhoz, nagyon kis munkákhoz, valamint olyan helyszínekhez, ahol a nagy orsókat nem lehet szállítani vagy felemelni.

A szántóföldi gyártás gyakran a nehezebb tudományág, és ezt mutatja a vállalkozó tapasztalata. Egy példa az ipari bolti gyártási specifikációra egy általános felosztást szemléltet: a 2 hüvelykes és nagyobb csöveket üzemben gyártják, míg a kisebb csöveket jellemzően terepen vezetik, és az üzemi orsók csonkokat vagy szerelvényeket tartalmaznak a helyszínen gyártott ágak számára. Az orsóknak extra hosszúságú vagy terepen illeszkedő kötéseket is tartalmazniuk kell, hogy a valós méretek megfeleljenek. Egy gyakorló megfigyelés összefoglalja a kockázatot: ha annyi teret tolunk be a boltba, amennyi ésszerű, jól tartja az ütemtervet, de a túlzott orsó visszafelé sül el, amikor a szerelvények kellő terepi tűrés nélkül érkeznek.

Hogyan hasonlítható össze az előregyártott orsók és a szántóföldi gyártás egymás mellett?

Az előregyártás általában az ütemtervhez, a hegesztési konzisztenciához, a nyomon követhetőséghez és a helyszín biztonságához vezet; A terepi gyártás rugalmassághoz és alkalmazkodóképességhez vezet. A költségek a munkaerő arányától, a termelékenységtől és a logisztikától függenek.

4. táblázat: Az előregyártott csőtekercsek és a helyszíni gyártás egymás melletti összehasonlítása.

Milyen kockázatokkal járnak az előregyártott orsók, és hogyan lehet ezeket ellenőrizni?

A fő kockázatok a felhalmozódó mérethibák, a késői tervezési változtatások, az anyaghiány és a kezelési sérülések. Ezeket a tervezés korai lefagyása, a helyszíni illeszkedési pótlékok, a korai anyagbeszerzés és a kiadás előtti szigorú bolti ellenőrzés szabályozza.

A SmartMarket jelentésében megkérdezett lean konstrukciós vezető rámutat, hogy a pálcás építésű munkák során mindenki beállíthatja a dolgokat a terepen, de előregyártással a tűréshatáron kívül eső alkatrészek felhalmozódhatnak, és nagyobb hibás illeszkedést okozhatnak. Arra is figyelmeztet, hogy ne építsenek nagy készletet a később hibásnak bizonyuló alkatrészekből, ami pazarlás.

5. táblázat: Előregyártási kockázatok és gyakorlati ellenőrzések.

Hogyan döntsön az előregyártott orsók és a szántóföldi gyártás között?

Dönts korán, és dönts a hatókör alapján. Helyezze el a legnagyobb, leginkább ismétlődő, minőségérzékeny és ütemezés szempontjából leginkább kritikus csöveket az üzletben; kis furatú, bekötési és bizonytalan területeket tartson a területen. A CII azt tanácsolja, hogy mielőbb döntsenek, mert az előnyök a tervezéstől, a beszerzéstől és a köré tervezett logisztikától függenek.

6. táblázat: Gyors döntési útmutató az előregyártott orsók és a helyszíni gyártás közötti választáshoz.

Az orsó beszállítójának értékelésekor kérjen hegesztési eljárást és hegesztő képesítést az ASME IX. szakasza szerint, az ellenőrzési és NDE-tervet, az anyagok tanúsítását és nyomon követhetőségét, a rozsdamentes és nikkelötvözetek tisztítási és passziválási eljárásait, a méretellenőrzési jegyzőkönyveket, valamint azt, hogy a szállító hogyan kezeli a terepi illesztési rátákat. A nyomócsövek esetében ne feledje, hogy az irányadó csővezeték-kód (gyakran ASME B31.3 a folyamatcsövek esetében) vizsgálati és szivárgásvizsgálati követelményeket határoz meg, ezért ellenőrizze, hogy mely teszteket végzik el a műhelyben, és melyek maradnak a kész rendszerre.

Gyakran Ismételt Kérdések

Gyakran, de nem mindig. A megtakarítások a boltok és a mezők közötti munkaerő-aránykülönbségekből, a termelékenységi különbségekből és az alacsonyabb helyszíni támogatási költségekből származnak. Egy 2011-es iparági felmérés szerint az előregyártott felhasználók 65%-a alacsonyabb projektköltségvetésről, míg 8%-a növekedésről számolt be.

Mennyi időt takarít meg a csőorsó előregyártás?

Jellemzően jelentős összeg a helyszínen, mert a bolti munka a helyszínelőkészítéssel párhuzamosan zajlik. Ugyanebben a felmérésben a felhasználók 66%-a számolt be rövidebb időbeosztásról, 35%-a pedig négyhetes vagy több megtakarításról. Az eredmények projektenként eltérőek.

A műhelyhegesztés jobb minőségű, mint a terepi hegesztés?

Általában jobban ellenőrzött és megismételhető, de nem automatikusan hibamentes. A CII arról számolt be, hogy a gyártott ipari csőtekercsek 13,3%-a igényel utómunkát, így a szakaszos ellenőrzés továbbra is elengedhetetlen.

Miért jó az előregyártás a rozsdamentes acélból és nikkelötvözetből készült csövek esetében?

Egy üzlet jobban tudja ellenőrizni a szennyeződést, a hőbevitelt és a hegesztés utáni tisztítást, mint egy építkezés. Az ASTM A380 és A967 követése a tisztításhoz és a passziváláshoz segít helyreállítani a korrózióállóságot a hegesztés után.

Milyen méretű csöveket szoktak előre gyártani?

A gyakorlat projektenként változik, de egy példa az ipari specifikációra, a boltban 2 hüvelykes és nagyobb csöveket gyártanak, és kisebb csöveket gyártanak a helyszínen.

Mi az a hegesztési varrat?

Szándékosan a terepre hagyott hegesztési varrat, hogy az orsókat a tényleges helyszíni méretekhez lehessen állítani. Csökkenti annak kockázatát, hogy a merev, előre hegesztett szerelvények nem illeszkednek.