Putkikelan valmistus: Kuinka esivalmistus säästää aikaa ja vähentää kenttähitsausta

Vertaileva tekninen opas EPC-urakoitsijoiden, valmistajien ja putkistojen insinööreille, jotka arvioivat myymälän esivalmistusta verrattuna kenttä{0}}hitsattuihin ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistettuihin putkistojärjestelmiin.

Pipe Spool Fabrication

Putkikelan valmistuson myymälä-pohjainen-putkien osien - putkien, liitososien, laippojen ja venttiilien - esikokoonpano-valmiiksi-asennettavaksi "keloiksi" ennen kuin ne saapuvat rakennustyömaalle. Kun leikkaus, sovitus ja hitsaus siirretään valvottuun myymäläympäristöön, esivalmistus vähentää kenttähitsauksen kokonaismäärää tyypillisesti 60–80 % ja voi puristaa putkien kokonaisasennusaikatauluja 20–40 % verrattuna puikko-{11}}kentällä{12}hitsattuihin rakenteisiin. Samalla parannetaan hitsin laatua, jäljitettävyyttä ja työntekijöiden turvallisuutta ja nikkelitömiä teräsprojekteja.

Jalostamoiden, kemiantehtaiden, LNG-terminaalien ja voimalaitosten teolliset putkistot voivat sisältää tuhansia hitsejä. Kun ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistettuja putkia leikataan, asennetaan ja hitsataan kokonaan paikan päällä, jokainen hitsaus kilpailee samoista rajallisista resursseista: sertifioiduista hitsaajista, säältä suojatusta-työtilasta ja tarkastusajasta. Putkikelan valmistuksessa korjataan tämä pullonkaula siirtämällä suurin osa leikkaus-, sovitus- ja hitsaustöistä valvottuun myymälään, jolloin rakennustyömaa jätetään hoitamaan vain lopulliset liitokset.

Tässä artikkelissa verrataan myymälän esivalmistusta perinteiseen kenttävalmistukseen aikataulun, laadun, kustannusten ja turvallisuuden osalta ja selitetään, missä kukin lähestymistapa sopii parhaiten ruostumattomasta teräksestä (304/304L, 316/316L, duplex) ja nikkeliseoksesta (Inconel, Hastelloy, Monel) valmistettuihin putkistojärjestelmiin.

Putkikela on esiasennettu osa putkistojärjestelmästä -, joka on tyypillisesti liitetty liittimiin, laippoihin, haaraliitäntöihin tai venttiileihin -, jotka valmistetaan yhdeksi yksiköksi liikkeessä ja toimitetaan sitten työmaalle lopullista asennusta varten. Kelat valmistetaan isometrisistä piirustuksista, joissa määritellään tarkat mitat, hitsauspaikat ja materiaalitiedot, jolloin myymälä voi valmistaa kymmeniä tai satoja ainutlaatuisia kokoonpanoja rinnakkain.

What Is Pipe Spool Fabrication

Isometrisen piirustuksen tarkistus ja materiaalin nousu{0}}(MTO) varmistaaksesi putkien aikataulun, laadun ja sovitusvaatimukset.
Putken leikkaaminen ja viistominen pituuteen sahoilla, plasma- tai orbitaalileikkauslaitteilla.
Asenna-putket, liittimet ja laipat jigeihin tai pyöriviin asennoittimiin toleranssien pitämiseksi.
Hitsaus hyväksyttyjä menetelmiä käyttäen (yleensä GTAW-juuri GTAW- tai SAW-täytteellä, ASME:n osan IX mukaan).
-Tuhoamaton tutkimus (radiografinen tai ultraäänitestaus) ja hitsien silmämääräinen tarkastus.
Jälki-hitsauksen käsittely tarvittaessa - Passivointi ASTM A967:n mukaisesti, lämpökäsittely tai pinnan viimeistely.
Merkintä, pakkaaminen ja toimittaminen paikalle suojalaatikossa asennusaikataulun mukaisesti.

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto siitä, kuinka myymälässä{0}}valmistetut putkikelat verrataan perinteisiin puikko-rakennettuihin, kenttä{2}}hitsattuihin putkiin projektien tuloksiin eniten vaikuttavien tekijöiden perusteella.

Tekijä	Myymälän esivalmistus	Kenttävalmistus
Hitsausympäristö	Ilmasto{0}}ohjatut, kiinteät asennoittimet, optimaalinen pääsy	Vaihteleva sää, rajoitettu tai korkea pääsy, tuulelle ja kosteudelle altistuminen
Hitsauksen asento	Enimmäkseen käännetty tasaiseksi/vaakasuoraksi (1G)	Usein kiinteä{0}}asento, mukaan lukien yläpuolella (4G/5G)
Tyypillinen hitsin laatu (NDE-hyväksyntäaste)	Yleensä korkeammat{0}}ensimmäisen passin hyväksymishinnat	Alhaisemmat{0}}ensimmäisen passin hyväksymishinnat sijainnin ja olosuhteiden vuoksi
Työn tuottavuus	Korkeampi; toistuvat asetukset, jigit ja koulutetut myymälämiehistöt	Alentaa; asennus- ja käyttöaika kuluttaa suuremman osan työajasta
Ajoita altistuminen	Toimii rinnakkain rakennus- ja rakennustöiden kanssa	Peräkkäinen; ei voi käynnistyä ennen kuin sivuston käyttö ja tuki ovat valmiita
Kenttähitsauksen määrä	Supistettu vain{0}}sisä- ja sulkuhitseihin	Jokainen liitos hitsataan paikan päällä
Hinta per hitsaustuuma	Alhaisempi tehokkuuden ja alhaisemman uudelleentyöstön ansiosta	Korkeampi pääsyn, sääviivästysten ja korjaustöiden vuoksi
Sivuston ruuhkautuminen ja altistuminen turvallisuudelle	Minimaalinen; vähemmän kuuma{0}}työlupia ja rajoitettua{1}}tilaa	Korkeampi; enemmän hitsaajia, enemmän samanaikaista tulityötä paikan päällä

Koska puolat valmistetaan -työmaalla, tämä työ etenee rinnakkain työmaan luokittelun, perustusten ja rakenneteräksen pystyttämisen kanssa. Sen sijaan, että odottaisi, että työmaa on valmis ennen kuin putkityöt voivat alkaa, valmistus voidaan aloittaa heti, kun isometriassa on ongelmia - usein viikkoja tai kuukausia ennen työpaikan käyttöönottoa. Tätä rinnakkaista-polkua pidetään jatkuvasti teollisten projektien esivalmistuksen suurimpana aikatauluetuna.

Vähemmän, luotettavampia kenttähitsauksia

Jokainen projektista eliminoitu kenttähitsaus poistaa vastaavan määrän työmaatyötä, tarkastusaikaa ja aikatauluriskiä. Putkijärjestelmä, joka on rakennettu lähes kokonaan esivalmistetuista keloista, saattaa vaatia kenttähitsausta vain liitoskohdissa ja laiteliitännöissä, mikä vähentää kenttähitsauksen kokonaismäärää huomattavalla enemmistöllä verrattuna täysin tarttuvaan-kiikariin.

Parempi ja tasaisempi hitsauslaatu

Pajahitsauksen avulla liitokset voidaan kääntää tasaisiin tai vaakasuoraan asentoon asennoittimissa, mikä tuottaa tasaisemman tunkeutumisen ja vähemmän vikoja kuin kiinteä{0}}asentokenttähitsaus. Hallittu valaistus, ilmanvaihto ja tuulen tai sateen puuttuminen vähentävät edelleen yleisiä vikoja, kuten huokoisuutta, sulautumisen puutetta ja alittavat - kaikki kriittiset ongelmat korroosionkestävien-seosten kohdalla, joissa hitsin eheys vaikuttaa suoraan käyttöikään.

Pienemmät kokonaiskustannukset

Vaikka liikkeen valmistuksella on omat asennus- ja kuljetuskustannukset, korkeamman tuottavuuden, alhaisempien uudelleentyöntömäärien ja työmaalla työajan lyhenemisen yhteisvaikutus johtaa tyypillisesti pienempään asennettuun kokonaiskustannuksiin putkiston lineaarista jalkaa kohden, erityisesti projekteissa, joissa putkikelojen lukumäärä on suuri tai joissa työmaat ovat etä/korkeat{0}}työvoima-.

Parannettu sivuston turvallisuus

Hitsaustoiminnan siirtäminen myymälään vähentää kuuma{0}}työlupien, ahtaiden-tilojen sisäänkäyntien ja kohotettujen hitsausasentojen määrää aktiivisella rakennustyömaalla -, mikä vähentää suoraan altistumista putkistoihin- liittyvien työmaatapahtumien johtaville syille.

Myymälän valmistusympäristöt rakentuvat materiaalin jäljitettävyyden ympärille: lämpölukuja, tehtaan sertifikaatteja, hitsausprosessin spesifikaatioita (WPS) ja hitsaajien pätevyyksiä seurataan ja sidotaan jokaiseen kelaan ennen kuin se koskaan poistuu tehtaalta. Tämä dokumentaatiopaketti kulkee kelan mukana ja tukee prosessiputkistojen materiaalisertifiointivaatimuksia, kuten ASME B31.3.

Keskeiset standardit, joihin viitataan Shop Spool Fabricationissa

ASME B31.3 - Process Piping (suunnittelu-, valmistus- ja tarkastusvaatimukset)

ASME Section IX - Hitsaus- ja juotosvaatimukset (WPS/PQR, hitsaajan sertifiointi)

ASTM A312 / A358 - Saumaton ja hitsattu austeniittinen ruostumaton teräsputki

ASTM A403 - Muokatut austeniittiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut putkiliittimet

ASTM A182 - Taotut tai valssatut seosteräsputkien laipat ja liittimet

ASTM A967 - Ruostumattomien teräsosien kemiallinen passivointi

Laadunvalvonta on paikka, jossa esivalmistus tarjoaa mitattavia etujaan, erityisesti ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseosjärjestelmistä, joissa hitsausvirheet voivat vaarantaa korroosionkestävyyden.

Hallitut hitsausmenetelmät

Myymälähitsaajat työskentelevät pätevien hitsausmenettelymäärittelyjen (WPS) mukaisesti, joita tukee Procedure Qualification Records (PQR) -asiakirjassa ASME:n osassa IX. Koska liikkeen olosuhteet ovat vakaat, sama toimenpide toimii johdonmukaisesti sadoissa hitsauksissa, mikä yksinkertaistaa pätevöintiä ja vähentää muuttuvia-kunnon poikkeamia, jotka vaativat usein kentän WPS-säätöjä.

Systemaattinen -tuhoamaton tutkimus

Radiografiset (RT) ja ultraäänitestaukset (UT) on helpompi ajoittaa ja suorittaa liikkeessä, jossa hitsit voidaan sijoittaa optimaalisen kalvon tai muuntimen käsiksi. Tämä johtaa tyypillisesti korkeampiin-ensimmäisen läpimenon hyväksymisprosentteihin ja nopeampaan korjausten käsittelyyn, koska viat havaitaan ja korjataan ennen kuin kela poistuu laitoksesta.

Mittojen tarkkuus

Fit{0}}jigit ja asennoittimet pitävät kelat tiukemmissa mittatoleransseissa kuin on käytännöllistä kenttäkokoonpanossa, mikä vähentää kohdistusvirheiden riskiä, pakotettuja sovitusjännityksiä ja siitä aiheutuvaa in-huollon murtumien riskiä -, mikä on erityisen huolestuttavaa duplex- ja superduplex-laaduissa, jotka ovat alttiita rasitukselle.

Esivalmistuksen edut koskevat kaikkia hiiliteräsputkia, mutta edut lisääntyvät korkeammassa{0}}seosteisissa materiaaleissa, joissa hitsausvirheet ovat kalliimpia korjata ja vaikuttavat enemmän pitkäkestoiseen-korroosiokykyyn.

Material Considerations for Stainless and Nickel Alloy Spools

Materiaaliperhe	Yhteiset arvosanat	Miksi myymälävalmistus on tärkeää
Austeniittista ruostumatonta terästä	304/304L, 316/316L	Hallittu lämmöntuotto rajoittaa herkistymistä ja kovametallisaostumista hitsauksissa
Duplex / super duplex	2205, 2507	Tiukka läpikulkulämpötilan säätö säilyttää ferriitti-austeniitin faasitasapainon
Suorituskykyinen{0}}austeniitti	904L, 254 SMO	Osta GTAW kontrolloidulla suojauksella vähentää pistesyöpymispaikkojen riskiä
Nikkeliseokset	Inconel 625/600/601, Hastelloy C-276/C-22, Monel 400/K500	Tarkka täytemetallin sovitus ja puhtauden valvonta on helpompi valvoa liikkeessä

Alla oleva taulukko havainnollistaa tyypillistä suhdetta tehtaalla esivalmistettujen putkien osuuden ja siitä johtuvan kenttähitsauksen ja kenttätyötuntien vähenemisen välillä perustuen edustaviin teollisiin putkistokokoihin.

Osta{0}}Valmistettu kelaosake	Kenttähitsauksen vähentäminen	Tyypillinen kenttätyöajan vähennys
30–40%	20–30%	15–20%
50–60%	40–50%	25–35%
70–80%	60–70%	35–45%
85%+ (maksimaalinen käytännöllinen esivalmistus)	75–85%	45–55%

Luvut ovat edustavia toimialoja, jotka on tarkoitettu suunnittelun ohjaukseen; todelliset tulokset riippuvat järjestelmän monimutkaisuudesta, sivuston käyttömahdollisuuksista ja siirtoa varten tarvittavista moduulin/spoolin kokorajoituksista.

Esivalmistus siirtää riskin hitsausalalta logistiikkaan, joten onnistuneet ohjelmat suunnittelevat kuljetuksen ja käsittelyn valmistuksen rinnalla.
Kelan koon on noudatettava maantie-, rautatie- tai laivakuljetuksen kuorirajoituksia, mukaan lukien korkeus-, leveys- ja painorajoitukset.
Laippapinnat ja avoimet päät vaativat suojakannet kontaminoitumisen ja mekaanisten vaurioiden estämiseksi kuljetuksen aikana.
Taustanumeroinnin ja -järjestyksen tulee vastata suunniteltua asennusjärjestystä, jotta vältetään sivuston uudelleen{0}}käsittely tai tallennusruuhkat.
Nostopisteet ja tukitelineet tulee suunnitella kunkin puolan painon ja painopisteen mukaan, erityisesti raskaammille nikkeliseoskokoonpanoille.

K: Mitä eroa on putkikelalla ja putkiliittimellä?

V: Putkiliitos on yksittäinen komponentti, kuten kulmakappale, T-kappale tai laippa. Putkikela on koottu osa, joka yhdistää putken yhteen tai useampaan liittimeen, laippaan tai venttiiliin yhdeksi yksiköksi, joka on valmis kenttäasennukseen.

K: Kuinka paljon aikaa putkikelan esivalmistus voi säästää projektissa?

V: Esivalmistettujen putkien osuudesta riippuen projekteissa kenttätyötuntien vähennykset ovat yleensä 15–55 %, ja suurimmat hyödyt saavutetaan, kun 70 % tai enemmän putkistosta valmistetaan{3}}.

K: Toimiiko esivalmistus nikkeliseosputkissa, kuten Inconel tai Hastelloy?

V: Kyllä. Nikkeliseokset hyötyvät merkittävästi tehtaan valmistuksesta, koska tarkka lämmöntuoton ohjaus, täytemetallin sovitus ja puhtauskäytännöt on helpompi valvoa ja varmistaa valvotussa myymäläympäristössä kuin aktiivisella työmaalla.

K: Mitkä koodit säätelevät prosessiputkien putkikelan valmistusta?

V: ASME B31.3 säätelee prosessiputkien suunnittelua, valmistusta ja tarkastuksia, kun taas ASME:n osa IX säätelee hitsausmenettelyä ja hitsaajan pätevyyttä. Materiaalitiedot, kuten ASTM A312, A358, A403 ja A182, määrittelevät kelakokoonpanoissa käytettävät putket, liittimet ja laipat.

K: Voidaanko esivalmistettuja keloja kuljettaa pitkiä matkoja ilman laadun heikkenemistä?

V: Kyllä, edellyttäen, että puolat on tuettu oikein, laippapinnat on suojattu ja kuljetuskuoren rajoja noudatetaan suunnittelun aikana. Oikein pakatut ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistetut kelat toimitetaan rutiininomaisesti kansainvälisesti ilman laadun heikkenemistä.

Putkikelan valmistus siirtää suurimman osan leikkaus-, asennus- ja hitsaustöistä hallitsemattomalta rakennustyömaalta valvottuun myymälään, jossa se voi toimia rinnakkain työmaan valmistelun kanssa sen odottamisen sijaan.

Tuloksena on jatkuvasti nopeammat aikataulut, vähemmän ja laadukkaampia-kenttähitsauksia, pienemmät asennuskustannukset ja turvallisempi rakennustyömaa -, jotka ovat erityisen ilmeisiä ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseosjärjestelmistä, joissa hitsin eheys on suoraan sidottu pitkäaikaiseen-korroosion suorituskykyyn. Kenttähitsaus on edelleen välttämätön liitoksissa-ja lopullisissa sulkemisissa, mutta useimmissa teollisuuden putkistoissa myymälän esivalmistuksen maksimointi on luotettavampi tapa toimittaa-aikaisesti, budjetilla ja-spesifiseen projektiin.