Bobine de țevi prefabricate vs fabricarea pe câmp: comparație de cost, calitate și program

Fiecare lucrare de conducte se rezumă la o singură decizie timpurie: construiți țeava într-un magazin și expediați-o în bucăți (bobine), sau tăiați, potriviți și sudați-o pe loc. Alegerea modelează bugetul, programul, calitatea sudurii și chiar cât de sigur este site-ul.

Acest ghid compară cele două abordări privind costul, calitatea și programul folosind cercetările din industrie publicate, explică unde câștigă fiecare și oferă o modalitate practică de a decide. Se acordă o atenție deosebitățevi din oțel inoxidabil și aliaj de nichel, unde și cum și unde se face o sudură contează și mai mult.

Pentru majoritatea conductelor industriale, bobinele prefabricate scurtează programul la fața locului și oferă o calitate mai consistentă a sudurii și deseori scad costul total instalat, dar nu automat. Economiile depind de ratele forței de muncă, productivitate și costurile de asistență și necesită înghețarea timpurie a designului și o logistică bună. Fabricarea pe teren încă câștigă pentru rulajele cu diametru mic, legăturile, modificările târzii și site-urile care nu pot accepta bobine mari. Cele mai multe proiecte de succes folosesc un hibrid: rază maximă sensibilă în atelier, suduri de închidere și prindere în teren.

Care este diferența dintre o bobină de țeavă prefabricată și fabricarea pe câmp?

O bobină de țeavă este o secțiune de țevi (țeavă, fitinguri și flanșe) tăiate, montate, sudate și inspectate într-un magazin din desene izometrice, apoi expediate la șantier gata de instalare. Fabricarea pe teren construiește aceleași conducte la locul lor, îmbinări cu îmbinări, la șantier.

O bobină este dimensionată pentru a supraviețui transportului și ridicării. La fața locului, echipele conectează bobinele între ele și la echipamente, astfel încât timpul lor se duce la montarea și legarea sudurilor în loc de sudarea de producție. În fabricarea pe teren, fiecare tăiere, montare și sudură are loc la locul de muncă, adesea la înălțime, în spații înguste și în orice vreme are loc pe șantier. În practică, aproape niciun proiect nu este pur unul sau altul. Bobinele sosesc cu câteva suduri de câmp rămase pentru a închide sistemul, iar o țeavă este întotdeauna rulată pe câmp.

Este prefabricarea mai ieftină decât fabricarea pe teren?

Adesea, dar nu întotdeauna. Institutul pentru industria de construcții (CII) constată că economiile din prefabricare provin în principal din trei surse: diferențe în ratele forței de muncă în atelier și pe teren, diferențe de productivitate și costuri mai mici de asistență pe șantier. Acolo unde aceste trei diferențe sunt mici, la fel este și economisirea.

Dovezile sunt încurajatoare, dar trebuie citite cu atenție. Un raport McGraw-Hill Construction SmartMarket din 2011, produs cu NIST ca partener și bazat pe un sondaj de 809 antreprenori, arhitecți și ingineri, a constatat că 65% dintre utilizatorii de prefabricare au raportat un buget de proiect mai mic, iar aproximativ 41% au raportat economii de 6% sau mai mult.

De asemenea, a constatat că 47% au văzut costuri combinate mai mici de achiziție și instalare pentru componentele prefabricate, 35% nu au văzut nicio schimbare și 18% au văzut costuri mai mari. Producătorii înșiși au fost mai puțin probabil să raporteze scăderi ale costurilor (37%) decât alte tipuri de antreprenori (45-53%). O analiză McKinsey a construcției modulare descrie o oportunitate de economii de costuri de până la aproximativ 20%, dar și un risc de depășiri de costuri de până la 10% dacă abordarea nu este executată bine.

Tabelul 1. Principalii factori de cost în prefabricarea bobinelor versus fabricarea pe teren. Factorii de cost urmăresc analiza CII a prefabricarii, pre-asamblarii, modularizării și fabricației în afara amplasamentului (PPMOF). Statisticile sondajului provin din Raportul McGraw-Hill SmartMarket din 2011 și acoperă în general construcția clădirilor, nu numai conductele.

Un avertisment al practicianului merită repetat: nu există un raport universal între munca în atelier și munca pe teren care să fie potrivit pentru fiecare loc de muncă și oricine citează unul ar trebui tratat cu prudență. Diviziunea corectă depinde de proiect.

Cât de mult este mai rapidă prefabricarea decât fabricarea pe teren?

Prefabricarea scurtează de obicei programul la fața locului, deoarece lucrările din atelier se desfășoară în paralel cu pregătirea șantierului, lucrările civile și instalarea structurală. În sondajul SmartMarket, 66% dintre utilizatori au raportat un program de proiect mai scurt, iar 35% au raportat economii de patru săptămâni sau mai mult.

Economisirea de timp vine din munca paralelă, mai puține montări la fața locului, cum ar fi schelele și independența față de vreme. Cercetarea în construcții modulare de la McKinsey raportează o compresie a programului de 20-50% pentru abordările modulare, iar un rezumat al studiilor efectuate de antreprenori al Departamentului de Energie al SUA notează că 88% dintre antreprenorii generali și managerii de construcții au observat comprimarea programului. Aceste cifre descriu prefabricarea și construcția modulară în linii mari, astfel încât acestea ar trebui tratate mai degrabă ca un interval superior pentru bobinele de țeavă decât un rezultat garantat.

Beneficiul programului este, de asemenea, fragil. Cercetările privind programarea fabricării bobinelor, citând studii anterioare, au descoperit că aproximativ 20% dintre bobinele din atelierele de fabricație au suferit lipsuri de materiale și că o gestionare defectuoasă a materialului ar putea cauza derapaje de program de 50-130% în studiile de caz analizate. Cu alte cuvinte, un magazin de bobine care așteaptă țevi sau fitinguri oferă avantajul de timp. Achiziția timpurie a materialului și un design înghețat contează la fel de mult ca viteza de sudare.

Tabelul 2. Comparație program. Rezumat calitativ extras din cercetările CII, McGraw-Hill SmartMarket și McKinsey.

Țeava fabricată în atelier este de o calitate mai înaltă decât țeava sudată în câmp?

Fabricarea în atelier este în general mai controlată și repetabilă, deoarece sudurile sunt realizate în poziții mai bune, într-un mediu stabil, cu inspecție în etape. Nu este automat lipsit de defecte: un studiu CII a raportat că 13,3% dintre bobinele de țevi industriale fabricate au necesitat reluare.

Cifra de 13,3% este o verificare utilă a realității. Arată că prefabricarea mută controlul calității mai devreme; nu înlătură necesitatea ei. Avantajul este că un defect găsit în magazin este ieftin de reparat, în timp ce același defect găsit după instalare poate forța decupări, re-sudari și întârzieri. Mediile de magazin facilitează rularea unei îmbinări într-o poziție confortabilă, verificarea ajustării, înregistrarea sudorului și trasabilitatea materialului și inspectarea înainte ca bobina să părăsească clădirea.

Tabelul 3. Comparație calitate și siguranță. În sondajul SmartMarket, 34% dintre utilizatori au raportat o siguranță îmbunătățită a șantierului, 56% nicio modificare și 10% siguranță redusă, adesea deoarece piesele mari prefabricate necesită planuri de ridicare atente.

De ce sistemele de conducte din oțel inoxidabil și aliaj de nichel beneficiază cel mai mult de prefabricare?

Deoarece rezistența lor la coroziune depinde de suprafețele curate și de sudarea controlată, iar un magazin poate gestiona contaminarea, aportul de căldură și curățarea după sudare mai fiabil decât un șantier deschis.

Sudarea încălzește metalul și arde pelicula subțire de suprafață bogată în crom care face oțelul inoxidabil rezistent la coroziune. De asemenea, poate lăsa o nuanță termică și, dacă se folosesc unelte din oțel carbon sau roți de șlefuit, particule de fier încorporate care ulterior ruginesc și încep coroziunea în crăpături. Practica standard este refacerea suprafeței prin curățare, decapare și pasivare, urmând ASTM A380 pentru curățare și detartrare și ASTM A967 pentru verificarea pasivării. Un magazin poate folosi unelte dedicate din inox, lucru separat din oțel carbon, controla gazul de purjare în interiorul sudurii și poate procesa bobine întregi într-o operație de decapare și pasivare. Pe teren, aceiași pași sunt posibili, dar sunt mai greu de controlat, iar pasta de decapare este de obicei folosită pentru reparații locale.

Aliajele de nichel, cum ar fi Alloy 625, Alloy 825 și Monel, necesită aceeași disciplină și adesea pentru un control mai strict al aportului de căldură și al selecției materialelor de umplutură. Pentru aceste materiale, identificarea pozitivă a materialului, rapoartele de testare a materialelor certificate și înregistrările de sudură urmăribile sunt deosebit de valoroase și sunt mai ușor de păstrat într-un magazin.

Când mai are sens fabricația pe câmp?

Fabricarea pe teren este cea mai bună alegere pentru țevile cu orificii mici, sudurile de prindere și de închidere, lucrări care trebuie să se adapteze la condițiile de construcție, modificări tardive de proiectare, lucrări foarte mici și locuri în care bobinele mari nu pot fi transportate sau ridicate.

Fabricarea pe teren este adesea disciplina mai grea și este locul în care se arată experiența unui antreprenor. Un exemplu de specificație industrială de fabricație a atelierului ilustrează o împărțire comună: țevile de 2 inci și mai mari sunt fabricate în atelier, în timp ce țevile mai mici sunt, de obicei, executate pe teren, iar bobinele de atelier includ ștuțuri sau fitinguri pentru ramurile fabricate pe câmp. Bobinele ar trebui să includă, de asemenea, o lungime suplimentară sau îmbinări potrivite pe teren, astfel încât dimensiunile din lumea reală să poată fi potrivite. O observație a practicianului rezumă riscul: împingerea cât mai multă posibilitate în atelier menține bine programul, dar excesul de scăpare se întoarce când ansamblurile sosesc fără suficientă toleranță pe teren.

Cum se compară una lângă alta bobinele prefabricate și fabricarea pe câmp?

Prefabricarea duce, în general, la program, consistența sudurii, trasabilitatea și siguranța șantierului; fabricarea pe teren duce la flexibilitate și adaptabilitate. Costul depinde de ratele forței de muncă, productivitate și logistică.

Tabelul 4. Comparație una lângă alta a bobinelor de țevi prefabricate și fabricarea pe teren.

Ce riscuri vin cu bobinele prefabricate și cum pot fi controlate?

Principalele riscuri sunt erorile dimensionale care se adună, modificările tardive ale designului, lipsa de materiale și daunele de manipulare. Acestea sunt controlate prin înghețarea timpurie a proiectării, cotele de montare pe teren, achiziția de materiale timpurie și inspecția puternică a magazinului înainte de lansare.

Un lider în construcții slabe intervievat în raportul SmartMarket subliniază că, în cazul lucrărilor construite cu stick, toată lumea poate ajusta lucrurile pe teren, dar cu prefabricare, piesele care sunt în afara toleranței se pot stivui și pot crea nepotriviri mai mari. El avertizează, de asemenea, împotriva construirii unui inventar mare de componente care ulterior se dovedesc a fi viciate, adică deșeuri.

Tabel 5. Riscuri de prefabricare și controale practice.

Cum ar trebui să decideți între bobinele prefabricate și fabricarea pe câmp?

Decideți devreme și decideți în funcție de domeniu. Puneți cele mai mari, cele mai repetitive, cele mai sensibile la calitate și cele mai critice pentru program în magazin; păstrați zonele cu diametru mic, legături și incerte în câmp. CII recomandă să luați decizia din timp, deoarece beneficiile depind de proiectare, achiziții și logistică planificate în jurul acesteia.

Tabelul 6. Ghid de decizie rapidă pentru alegerea dintre bobinele prefabricate și fabricarea pe teren.

Atunci când evaluați un furnizor de bobine, solicitați procedura de sudare și calificarea sudorului conform ASME Secțiunea IX, planul de inspecție și NDE, certificarea și trasabilitatea materialelor, procedurile de curățare și pasivizare pentru aliaje inoxidabile și de nichel, înregistrările de inspecție dimensională și modul în care furnizorul va gestiona cotele de montaj pe teren. Pentru conductele sub presiune, rețineți că codul de guvernare a conductelor (de multe ori ASME B31.3 pentru conductele de proces) stabilește cerințele de examinare și testare a scurgerilor, deci confirmați ce teste sunt efectuate în atelier și care rămân pentru sistemul finalizat.

Întrebări frecvente

Adesea, dar nu întotdeauna. Economiile provin din diferențele de rate de forță de muncă între magazin și teren, diferențe de productivitate și costuri mai mici de asistență pe șantier. Într-un sondaj din 2011 în industrie, 65% dintre utilizatorii de prefabricare au raportat un buget de proiect mai mic, în timp ce 8% au raportat o creștere.

Cât timp economisește prefabricarea bobinei de țeavă?

De obicei, o sumă semnificativă la fața locului, deoarece munca în magazin se desfășoară în paralel cu pregătirea șantierului. În același sondaj, 66% dintre utilizatori au raportat un program mai scurt și 35% au raportat economii de patru săptămâni sau mai mult. Rezultatele variază în funcție de proiect.

Este sudarea în atelier de mai bună calitate decât sudarea pe teren?

În general, este mai controlat și mai repetabil, dar nu este automat lipsit de defecte. CII a raportat că 13,3% din bobinele de țevi industriale fabricate au necesitat reprelucrare, așa că inspecția în etape este încă esențială.

De ce este bună prefabricarea pentru țevi din oțel inoxidabil și aliaj de nichel?

Un magazin poate controla contaminarea, aportul de căldură și curățarea post-sudare mai bine decât un șantier. Respectarea ASTM A380 și A967 pentru curățare și pasivare ajută la restabilirea rezistenței la coroziune după sudare.

Ce dimensiuni de conducte sunt de obicei prefabricate?

Practica variază în funcție de proiect, dar un exemplu de specificație industrială fabrică țevi de 2 inci și mai mari și execută țevi mai mici.

Ce este o sudură pe teren?

O sudură lăsată în mod deliberat pe câmp, astfel încât bobinele să poată fi ajustate la dimensiunile reale ale amplasamentului. Reduce riscul ca ansamblurile rigide, presudate să nu se potrivească.