Esivalmistetut putkikelat vs kenttävalmistus: kustannusten, laadun ja aikataulujen vertailu

Jokainen putkityö tehdään yhdestä varhaisesta päätöksestä: rakenna putki liikkeessä ja lähetä se palasina (puolina) tai leikkaa, sovita ja hitsaa se paikalleen paikan päällä. Valinta määrittää budjetin, aikataulun, hitsin laadun ja jopa työpaikan turvallisuuden.

Tässä oppaassa verrataan kahta kustannusten, laadun ja aikataulun lähestymistapaa julkaistujen toimialatutkimusten avulla, selitetään, missä kukin niistä voittaa, ja antaa käytännön tavan päättää. Se kiinnittää erityistä huomiotaruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistetut putket, missä miten ja missä hitsaus tehdään, on vielä tärkeämpää.

Useimmissa teollisuusputkissa esivalmistetut puolat lyhentävät paikan päällä tehtävää aikataulua ja antavat tasaisemman hitsin laadun, ja ne usein alentavat kokonaiskustannuksia, mutta eivät automaattisesti. Säästöt riippuvat työvoimasta, tuottavuudesta ja tukikustannuksista, ja ne edellyttävät suunnittelun varhaista jäädyttämistä ja hyvää logistiikkaa. Kenttävalmistus voittaa edelleen pienireikäisissä ajoissa, sidoksissa, myöhäisissä muutoksissa ja kohteissa, jotka eivät kestä suuria keloja. Onnistuneimmissa projekteissa käytetään hybridiä: maksimaalinen järkevyys liikkeessä, sulku- ja kiinnityshitsaukset kentällä.

Mitä eroa on esivalmistetun putkikelan ja kenttävalmistuksen välillä?

Putkikela on osa putkista (putki, liittimet ja laipat), jotka leikataan, asennetaan, hitsataan ja tarkastetaan liikkeessä isometristen piirustusten perusteella ja toimitetaan sitten paikalleen asennettavaksi. Kenttävalmistuksessa rakennetaan sama putkisto paikoilleen, liitoskohtaisesti, rakennustyömaalla.

Kela on mitoitettu kestämään kuljetus- ja nostoa. Työmaalla miehistöt yhdistävät puolat toisiinsa ja laitteisiin, joten heidän aikansa menee asennus- ja kiinnityssaumoihin tuotantohitsauksen sijaan. Kenttätuotannossa jokainen leikkaus, sovitus ja hitsaus tehdään työpaikalla, usein korkealla, ahtaissa tiloissa ja missä tahansa säässä työmaa on. Käytännössä lähes yksikään hanke ei ole pelkästään yksi tai toinen. Kelat saapuvat muutamalla kenttähitsauksella jäljellä järjestelmän sulkemiseksi, ja osa putkesta kulkee aina kentällä.

Onko esivalmistus halvempaa kuin kenttävalmistus?

Usein, mutta ei aina. Rakennusteollisuusinstituutin (CII) mukaan esivalmistuksen säästöt tulevat pääasiassa kolmesta lähteestä: myymälä- ja kenttätyön eroista, tuottavuuden eroista ja työmaatukikustannuksista. Kun nämä kolme eroa ovat pieniä, myös säästö on.

Todisteet ovat rohkaisevia, mutta ne tulee lukea huolellisesti. Vuoden 2011 McGraw-Hill Construction SmartMarket -raportti, joka tuotettiin NIST:n kanssa kumppanina ja perustui 809 urakoitsijan, arkkitehdin ja insinöörin kyselyyn, totesi, että 65 % esivalmistuskäyttäjistä ilmoitti pienemmästä projektibudjetista ja noin 41 % ilmoitti säästävänsä 6 % tai enemmän.

Se havaitsi myös, että 47 %:lla esivalmistettujen komponenttien osto- ja asennuskustannukset olivat alhaisemmat, 35 %:lla ei muutosta ja 18 %:lla korkeammat kustannukset. Valmistajat itse ilmoittivat kustannusten laskusta harvemmin (37 %) kuin muut urakoitsijatyypit (45–53 %). McKinsey-analyysi modulaarisesta rakenteesta kuvaa mahdollisuutta jopa noin 20 %:n kustannussäästöihin, mutta myös jopa 10 %:n kustannusylitysten riskin, jos lähestymistapaa ei toteuteta hyvin.

Taulukko 1. Tärkeimmät kustannustekijät kelojen esivalmistuksessa verrattuna kenttävalmistukseen. Kustannustekijät seuraavat CII:n esivalmistuksen, esikokoonpanon, modularisoinnin ja offsite-valmistuksen (PPMOF) analyysiä. Kyselytilastot ovat vuoden 2011 McGraw-Hill SmartMarket -raportista ja kattavat talonrakentamisen laajasti, ei vain putkistoa.

Yksi ammatinharjoittajan varoitus on toistamisen arvoinen: ei ole olemassa universaalia, jokaiseen työhön sopivaa kauppatyön ja kenttätyön suhdetta, ja sitä lainaavia tulee suhtautua varoen. Oikea jako riippuu projektista.

Kuinka paljon nopeampi esivalmistus kuin kenttävalmistus?

Esivalmistus yleensä lyhentää työmaaaikataulua, koska myymälätyöt kulkevat rinnakkain työmaan valmistelun, maanrakennustöiden ja rakenneasennuksen kanssa. SmartMarket-tutkimuksessa 66 % käyttäjistä ilmoitti lyhyemmästä projektiaikataulusta ja 35 % ilmoitti säästävänsä neljä viikkoa tai enemmän.

Ajansäästö syntyy rinnakkaistyöstä, vähemmän paikan päällä tapahtuvasta lavastusta, kuten rakennustelineistä, ja riippumattomuudesta säästä. McKinseyn modulaarinen rakennustutkimus raportoi aikataulujen pakkaamisesta 20–50 % modulaarisissa lähestymistavoissa, ja Yhdysvaltain energiaministeriön yhteenveto urakoitsijoiden tutkimuksista toteaa, että 88 % pääurakoitsijoista ja rakennuspäälliköistä huomasi aikataulujen pakkaamisen. Nämä luvut kuvaavat esivalmistusta ja modulaarista rakennetta laajasti, joten niitä tulisi käsitellä putkikelojen yläraja-alueena eikä taattua tulosta.

Myös aikatauluetu on hauras. Kelojen valmistuksen ajoitusta koskeva tutkimus aiempiin tutkimuksiin viitaten osoitti, että noin 20 %:lla valmistuspajapajojen keloista oli materiaalipulaa ja että huono materiaalinhallinta saattoi aiheuttaa 50–130 % aikataulun lipsahduksia tarkastetuissa tapaustutkimuksissa. Toisin sanoen kelakauppa, joka odottaa putkia tai liittimiä, antaa aikaedun pois. Varhainen materiaalihankinta ja jäätynyt suunnittelu ovat yhtä tärkeitä kuin hitsausnopeus.

Taulukko 2. Aikatauluvertailu. Laadullinen yhteenveto CII-, McGraw-Hill SmartMarket- ja McKinsey-tutkimuksesta.

Onko myymälässä valmistettu putki laadukkaampaa kuin kenttähitsattu putki?

Pajavalmistus on yleensä kontrolloitumpaa ja toistettavampaa, koska hitsit tehdään paremmissa paikoissa, vakaassa ympäristössä, vaiheittaisella tarkastuksella. Se ei ole automaattisesti virheetön: CII-tutkimuksen mukaan 13,3 % valmistetuista teollisuusputkikeloista vaati uudelleenkäsittelyä.

13,3 prosentin luku on hyödyllinen todellisuustarkistus. Se osoittaa, että esivalmistus siirtää laadunvalvontaa aikaisemmin; se ei poista sen tarvetta. Etuna on, että liikkeestä löydetty vika on halpa korjata, kun taas sama asennuksen jälkeen löydetty vika voi pakottaa leikkauksia, uudelleenhitsauksia ja viivästyksiä. Myymäläympäristöt helpottavat liitoksen rullaamista mukavaan asentoon, sovituksen tarkistamista, hitsauskoneen ja materiaalin jäljitettävyyden kirjaamista sekä tarkastusta ennen kuin kela lähtee rakennuksesta.

Taulukko 3. Laatu- ja turvallisuusvertailu. SmartMarket-tutkimuksessa 34 % käyttäjistä ilmoitti parantuneesta työmaan turvallisuudesta, 56 % ei muutosta ja 10 % heikentynyt turvallisuus usein siksi, että suuret esivalmistetut kappaleet vaativat huolellisia nostosuunnitelmia.

Miksi ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistetut putkijärjestelmät hyötyvät eniten esivalmistelusta?

Koska niiden korroosionkestävyys riippuu puhtaista pinnoista ja kontrolloidusta hitsauksesta, ja myymälä pystyy hallitsemaan kontaminaatiota, lämmöntuottoa ja hitsauksen jälkeistä puhdistusta luotettavammin kuin avoin työmaa.

Hitsaus lämmittää metallia ja polttaa pois ohuen kromipitoisen pintakalvon, joka tekee ruostumattomasta teräksestä korroosionkestävän. Se voi myös jättää lämpösävyä ja hiiliterästyökaluja tai hiomalaikkoja käytettäessä upotettuja rautahiukkasia, jotka myöhemmin ruostuvat ja aiheuttavat rakokorroosiota. Vakiokäytäntö on palauttaa pinta puhdistuksen, peittauksen ja passivoimisen avulla noudattaen ASTM A380:aa puhdistuksessa ja kalkinpoistossa ja ASTM A967:n passivointitarkistusta. Kauppa voi käyttää erityisiä ruostumattomia työkaluja, erillistä hiiliterästyötä, ohjata huuhtelukaasua hitsin sisäpuolella ja käsitellä kokonaisia ​​keloja peittaus- ja passivointioperaatiossa. Kentällä samat vaiheet ovat mahdollisia, mutta niitä on vaikeampi hallita, ja peittaustahnaa käytetään tyypillisesti paikallisiin korjauksiin.

Nikkeliseokset, kuten Alloy 625, Alloy 825 ja Monel, vaativat samaa kurinalaisuutta ja usein tiukempaa lämmönsyötön ja täyteaineen valinnan valvontaa. Näille materiaaleille positiivinen materiaalitunnistus, sertifioidut materiaalitestausraportit ja jäljitettävät hitsausasiakirjat ovat erityisen arvokkaita, ja niitä on helpompi säilyttää myymäläympäristössä.

Milloin kenttävalmistuksessa on edelleen järkeä?

Kenttävalmistus on parempi valinta pienireikäisille putkille, kiinnitys- ja sulkuhitsauksille, töihin, jotka on mukautettava rakenneolosuhteisiin, myöhään rakennemuutoksiin, hyvin pieniin töihin ja kohteisiin, joissa suuria keloja ei voida kuljettaa tai nostaa.

Kenttävalmistus on usein kovempi kurinalaisuus, ja urakoitsijan kokemus osoittaa sen. Esimerkki teollisuuden myymälävalmistusspesifikaatiosta havainnollistaa yleistä jakoa: vähintään 2 tuuman putket valmistetaan tehtaalla, kun taas pienempiä putkia ajetaan tyypillisesti kentällä, ja myymäläkelat sisältävät nastat tai liittimet kentällä valmistettuja oksia varten. Kelojen tulisi sisältää myös ylimääräisiä pitkiä tai kenttään sopivia liitoksia, jotta todelliset mitat voidaan sovittaa yhteen. Ammatinharjoittajan havainto tiivistää riskin: niin paljon kuin järkevää työntää myymälään, aikataulu pysyy hyvin, mutta liiallinen kelaus kostautuu, kun kokoonpanot saapuvat ilman riittävää kenttätoleranssia.

Kuinka esivalmistettuja keloja ja kenttävalmistusta verrataan vierekkäin?

Esivalmistus johtaa yleensä aikataulun, hitsin johdonmukaisuuden, jäljitettävyyden ja työpaikan turvallisuuden mukaisesti; kenttävalmistus lisää joustavuutta ja sopeutumiskykyä. Kustannukset riippuvat työvoimasta, tuottavuudesta ja logistiikasta.

Taulukko 4. Esivalmistettujen putkikelojen ja kenttävalmistuksen rinnakkainen vertailu.

Mitä riskejä esivalmistettuihin keloihin liittyy ja miten niitä voidaan hallita?

Tärkeimmät riskit ovat pinoutuvat mittavirheet, myöhäiset suunnittelumuutokset, materiaalipula ja käsittelyvauriot. Niitä ohjataan varhaisella suunnittelun jäädytyksellä, kenttäsovituksella, varhaisella materiaalin hankinnalla ja vahvalla myymälätarkastuksella ennen julkaisua.

SmartMarket-raportissa haastateltu laiharakentamisen johtaja huomauttaa, että sauvarakenteisessa työssä jokainen pystyy säätämään asioita kentällä, mutta esivalmistuksessa toleranssin ulkopuolella olevat osat voivat pinota ja aiheuttaa suurempia yhteensopivuusvirheitä. Hän varoittaa myös rakentamasta laajaa luetteloa komponenteista, jotka myöhemmin osoittautuvat virheellisiksi, mikä on hukkaa.

Taulukko 5. Esivalmistusriskit ja käytännön valvonta.

Kuinka sinun pitäisi päättää esivalmistettujen kelojen ja kenttävalmistuksen välillä?

Päätä aikaisin ja päätä laajuuden mukaan. Laita myymälään suurin, toistuvin, laatuherkin ja aikataulukriittisin putkisto. pidä pienireikäiset, sidotut ja epävarmat alueet kentällä. CII neuvoo tekemään päätöksen ajoissa, koska hyödyt riippuvat suunnittelusta, hankinnoista ja sen ympärille suunnitellusta logistiikasta.

Taulukko 6. Pikapäätösopas esivalmistettujen kelojen ja kenttävalmistuksen välillä.

Kun arvioit puolan toimittajaa, kysy hitsausmenettelyä ja hitsaajan pätevyyttä ASME:n osan IX mukaisesti, tarkastus- ja NDE-suunnitelmaa, materiaalien sertifiointia ja jäljitettävyyttä, ruostumattomien ja nikkeliseosten puhdistus- ja passivointimenettelyjä, mittatarkastuspöytäkirjoja ja sitä, kuinka toimittaja käsittelee kenttäsovitusrajoituksia. Muista, että paineputkistoa koskeva putkistokoodi (prosessiputkistolle usein ASME B31.3) asettaa tarkastus- ja vuototestausvaatimukset, joten varmista, mitkä testit tehdään liikkeessä ja mitkä jäävät valmiille järjestelmälle.

Usein kysytyt kysymykset

Usein, mutta ei aina. Säästöt syntyvät liikkeen ja kentän välisistä työsuhteiden eroista, tuottavuuseroista ja alhaisemmista toimipaikan tukikustannuksista. Vuonna 2011 tehdyssä teollisuustutkimuksessa 65 % esivalmistuskäyttäjistä ilmoitti pienemmästä projektibudjetista, kun taas 8 % ilmoitti kasvusta.

Kuinka paljon aikaa putkikelan esivalmistus säästää?

Tyypillisesti paikan päällä mielekäs summa, koska myymälätyöt kulkevat rinnakkain työmaan valmistelun kanssa. Samassa tutkimuksessa 66 % käyttäjistä ilmoitti lyhyemmästä aikataulusta ja 35 % ilmoitti säästävänsä neljä viikkoa tai enemmän. Tulokset vaihtelevat projekteittain.

Onko myymälähitsaus laadukkaampaa kuin kenttähitsaus?

Se on yleensä paremmin hallittu ja toistettava, mutta ei automaattisesti virheetön. CII raportoi, että 13,3 % valmistetuista teollisuusputkikeloista vaati uudelleenkäsittelyä, joten vaiheittainen tarkastus on edelleen välttämätöntä.

Miksi ruostumattomasta teräksestä ja nikkeliseoksesta valmistettujen putkien esivalmistus on hyvä?

Kauppa pystyy hallitsemaan kontaminaatiota, lämmöntuottoa ja hitsauksen jälkeistä puhdistusta paremmin kuin rakennustyömaa. ASTM A380 ja A967 noudattaminen puhdistuksessa ja passivoinnissa auttaa palauttamaan korroosionkestävyyden hitsauksen jälkeen.

Minkä kokoisia putkia yleensä valmistetaan?

Käytäntö vaihtelee projekteittain, mutta esimerkkiteollisuusspesifikaatiosta myymälä valmistaa 2 tuumaa ja suurempia putkia ja kentällä käyttää pienempiä putkia.

Mikä on kenttäsovitushitsaus?

Hitsaus jätettiin tarkoituksella kentälle, jotta puolat voidaan säätää todellisiin työmaan mittoihin. Se vähentää riskiä, ​​että jäykät, esihitsatut kokoonpanot eivät sovi.