Изготовление трубных катушек: как предварительное изготовление экономит время и сокращает объем сварки в полевых условиях

Сравнительное техническое руководство для EPC-подрядчиков, производителей и инженеров по трубопроводам, сравнивающих сборные цеха с системами трубопроводов, сваренных на месте-из нержавеющей стали и никелевых сплавов.

Введение

Промышленные трубопроводные системы нефтеперерабатывающих заводов, химических заводов, терминалов СПГ и энергетических объектов могут содержать тысячи сварных швов. Когда трубы из нержавеющей стали и никелевых сплавов разрезаются, подгоняются и свариваются полностью на месте, каждый сварной шов конкурирует за одни и те же ограниченные ресурсы: сертифицированных сварщиков, -защищенное от атмосферных воздействий рабочее место и время проверки. Производство трубных катушек устраняет это узкое место, перенося большую часть работ по резке, сборке и сварке в контролируемый цех, оставляя строительной площадке выполнять только окончательные соединения.

В этой статье заводское изготовление сравнивается с традиционным изготовлением на месте по графику, качеству, стоимости и безопасности, а также объясняется, где каждый подход лучше всего подходит для трубопроводных систем из нержавеющей стали (304/304L, 316/316L, дуплекс) и никелевых сплавов (Инконель, Хастеллой, Монель).

Что такое изготовление трубных катушек?

Катушка трубы — это предварительно -собранная секция трубопроводной системы -, обычно труба, соединенная с фитингами, фланцами, ответвленными соединениями или клапанами -, изготовленная как единое целое в цеху, а затем отправленная на рабочую площадку для окончательной установки. Катушки изготавливаются по изометрическим чертежам, которые определяют точные размеры, места сварки и характеристики материалов, что позволяет цеху параллельно изготавливать десятки или сотни уникальных конфигураций.

• Проверка изометрических чертежей и отбор материалов-(MTO) для подтверждения спецификации труб, их марок и требований к фитингам.
• Резка и снятие фасок на трубах по длине с использованием пил, плазменной или орбитальной резки.
• Установка-труб, фитингов и фланцев на приспособления или вращающиеся позиционеры для соблюдения допусков.
• Сварка с использованием квалифицированных процедур (обычно корневая сварка GTAW с заполнением GTAW или SAW, согласно разделу IX ASME).
• Не-неразрушающий контроль (радиографический или ультразвуковой контроль) и визуальный контроль сварных швов.
• Обработка после-сварки, где это необходимо, - пассивация в соответствии с ASTM A967, термообработка или чистовая обработка поверхности.
• Маркировка, упаковка и отправка на объект в защитной упаковке в соответствии с графиком установки.

Сборное производство в цеху и изготовление на месте

В таблице ниже приведены сравнения-изготовленных в цеху катушек для труб с традиционными трубами,-изготовленными и сваренными на месте-по факторам, которые больше всего влияют на результаты проекта.

Преимущества сборных трубных катушек

Поскольку катушки изготавливаются за пределами-площадки, эта работа выполняется параллельно с планировкой площадки, фундаментными работами и монтажом металлоконструкций. Вместо того, чтобы ждать, пока площадка будет готова, прежде чем можно будет начать работы по прокладке трубопроводов, изготовление можно начать, как только будут решены инженерные вопросы изометрии -, часто за несколько недель или месяцев до мобилизации площадки. Этот подход с параллельными-путями постоянно упоминается как самое большое преимущество в плане сроков изготовления сборных конструкций в промышленных проектах.

Меньше, больше надежных сварных швов

Каждый сварной шов, исключенный из проекта, снижает соответствующий объем рабочей силы на объекте, время проверки и риски, связанные с графиком. Система трубопроводов, почти полностью построенная из сборных катушек, может потребовать сварки на местах только в точках привязки-и соединениях оборудования, что существенно снижает общее количество сварных швов на месте по сравнению с полностью собранным-объемом.

Более высокое и стабильное качество сварки

Заводская сварка позволяет поворачивать соединения в плоское или горизонтальное положение на позиционерах, что обеспечивает более равномерное проплавление и меньше дефектов, чем сварка в фиксированном-положении. Контролируемое освещение, вентиляция и отсутствие ветра и дождя еще больше уменьшают распространенные причины дефектов, такие как пористость, непровар, и устраняют - все критические проблемы для коррозионно--стойких сплавов, целостность сварного шва которых напрямую влияет на срок службы.

Более низкая общая стоимость установки

Хотя цеховое изготовление требует собственных затрат на установку и транспортировку, совокупный эффект более высокой производительности, меньших затрат на доработку и сокращения рабочего времени на объекте обычно приводит к снижению общей стоимости монтажа на погонный фут трубопровода, особенно для проектов с большим количеством катушек труб или удаленными/высокими -трудовыми-площадками.

Улучшенная безопасность сайта

Перенос сварочных работ в цех сокращает количество разрешений на огневые-работы, входы в закрытые-пространства и возвышенные места для сварки, необходимые на активной строительной площадке, - непосредственно снижая воздействие основных причин инцидентов, связанных с трубопроводами-на площадке.

Улучшение отслеживания материалов и документации

Среда производственного цеха структурирована вокруг отслеживания материалов: номера плавок, заводские сертификаты, спецификации процедур сварки (WPS) и квалификация сварщиков отслеживаются и привязываются к каждой катушке еще до того, как она покинет предприятие. Этот пакет документации поставляется вместе с катушкой и соответствует требованиям сертификации материалов таких стандартов, как ASME B31.3 для технологических трубопроводов.

Преимущества контроля качества в магазине

Контроль качества — это то, где заводское изготовление обеспечивает некоторые из наиболее измеримых преимуществ, особенно для систем из нержавеющей стали и никелевых сплавов, где дефекты сварных швов могут поставить под угрозу коррозионную стойкость.

Контролируемые процедуры сварки

Сварщики цеха работают в соответствии с квалифицированными спецификациями процедур сварки (WPS), подтвержденными записями о квалификации процедур (PQR) в соответствии с разделом IX ASME. Поскольку условия в цехе стабильны, одна и та же процедура выполняется последовательно для сотен сварных швов, упрощая аттестацию и уменьшая отклонения от переменных-условий, которые часто требуют корректировки WPS на месте.

Систематический не-разрушающий контроль

Радиографический контроль (RT) и ультразвуковой контроль (UT) легче планировать и выполнять в цеху, где сварные швы можно расположить для оптимального доступа к пленке или датчику. Обычно это приводит к более высоким-процентам приемки с первого прохода и более быстрому ремонту, поскольку дефекты выявляются и исправляются еще до того, как катушка покинет предприятие.

Точность размеров

Подгоночные-оправочные приспособления и позиционеры удерживают катушки с более жесткими размерными допусками, чем это практически возможно при сборке на месте, что снижает риск несоосности, напряжений, связанных с вынужденной посадкой-и, как следствие, риска-растрескивания в процессе эксплуатации -, что особенно важно для дуплексных и супердуплексных марок, подверженных искажениям,-вызванным напряжениями.

Рекомендации по материалам для катушек из нержавеющей стали и никелевых сплавов

Преимущества заводского изготовления применимы к трубам из углеродистой стали, но эти преимущества усиливаются для материалов из более высоких-легированных материалов, где ремонт дефектов сварных швов обходится дороже и более серьезно влияет на долгосрочные-коррозионные характеристики.

Количественная оценка графика и воздействия-сварки на местах

Таблица ниже иллюстрирует типичную взаимосвязь между долей трубопроводов, изготовленных в цехе, и полученным в результате сокращением затрат на сварку и рабочих часов на местах, исходя из репрезентативных объемов промышленных трубопроводов.

Цифры представляют собой репрезентативные отраслевые диапазоны и предназначены для руководства по планированию; Фактические результаты зависят от сложности системы, доступа к объекту и ограничений размера модуля/кассеты для транспортировки.

Вопросы логистики и транспорта

1. Сборное производство переносит риск со сварки на логистику, поэтому успешные программы планируют транспортировку и погрузочно-разгрузочные работы параллельно с производством.
2. Размер катушки должен соответствовать ограничениям по автомобильному, железнодорожному или морскому транспорту, включая ограничения по высоте, ширине и весу.
3. Поверхности фланцев и открытые концы требуют защитных покрытий для предотвращения загрязнения и механических повреждений во время транспортировки.
4. Нумерация и последовательность спулов должны соответствовать запланированной последовательности установки, чтобы избежать повторной-обработки сайта или перегрузки хранилища.
5. Точки подъема и опорные люльки должны быть спроектированы с учетом веса и центра тяжести каждой катушки, особенно для узлов из более тяжелых никелевых сплавов.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем разница между трубной катушкой и трубным фитингом?

Ответ: Трубный фитинг представляет собой отдельный компонент, например колено, тройник или фланец. Катушка для труб — это собранная секция, объединяющая трубу с одним или несколькими фитингами, фланцами или клапанами в единый блок, готовый к установке на месте.

Вопрос: Сколько времени можно сэкономить на проекте при изготовлении трубных катушек?

Ответ: В зависимости от доли сборных трубопроводов в проектах обычно наблюдается сокращение рабочего времени на местах в диапазоне 15–55 %, при этом наибольший выигрыш достигается, когда 70 % или более трубопроводов изготавливается в цеху-.

Вопрос: Подходит ли заводское изготовление для труб из никелевых сплавов, таких как Inconel или Hastelloy?

А: Да. Никелевые сплавы значительно выигрывают от заводского изготовления, поскольку точный контроль тепловложения, соответствие присадочного металла и соблюдение правил чистоты легче обеспечить и проверить в контролируемых условиях цеха, чем на активной рабочей площадке.

Вопрос: Какие нормы и правила регулируют изготовление трубных катушек для технологических трубопроводов?

Ответ: ASME B31.3 регулирует проектирование, изготовление и проверку технологических трубопроводов, а раздел IX ASME регулирует процедуру сварки и квалификацию сварщика. Спецификации материалов, такие как ASTM A312, A358, A403 и A182, определяют трубы, фитинги и фланцы, используемые в узлах катушек.

Вопрос: Можно ли без потери качества транспортировать готовые катушки на большие расстояния?

О: Да, при условии, что катушки правильно закреплены, поверхности фланцев защищены и во время проектирования соблюдаются ограничения на транспортировку. Правильно упакованные катушки из нержавеющей стали и никелевых сплавов обычно доставляются по всему миру без ухудшения качества.

Заключение

Производство трубных катушек переносит основную часть работ по резке, монтажу и сварке с неконтролируемой строительной площадки в контролируемый цех, где они могут выполняться параллельно с подготовкой площадки, а не ждать ее.

В результате мы получаем более быстрые сроки выполнения работ, меньшее количество и более высокое-качество сварных швов на местах, меньшую общую стоимость монтажа и более безопасную строительную площадку. - Преимущества, которые особенно заметны для систем из нержавеющей стали и никелевых сплавов, где целостность сварных швов напрямую связана с долговременной-стойкостью к коррозии. Сварка на месте по-прежнему необходима для врезки-внутренних соединений и окончательных закрытий, но для большинства промышленных трубопроводов максимальное использование предварительной заводской сборки является более надежным путем к-сроку,-бюджету и-спецификациям проекта.