Præfabrikerede rørspoler vs feltfremstilling: Sammenligning af omkostninger, kvalitet og tidsplan

Hvert rørarbejde kommer ned til én tidlig beslutning: Byg røret i en butik og send det i stykker (spoler), eller klip, tilpas og svejs det på plads på stedet. Valget former budgettet, tidsplanen, svejsekvaliteten og endda hvor sikkert stedet er.

Denne vejledning sammenligner de to tilgange til omkostninger, kvalitet og tidsplan ved hjælp af offentliggjort industriforskning, forklarer, hvor hver enkelt vinder, og giver en praktisk måde at beslutte sig på. Det lægger særlig vægt pårør af rustfrit stål og nikkellegering, hvor hvordan og hvor en svejsning er lavet, betyder endnu mere.

For de fleste industrirør forkorter præfabrikerede spoler tidsplanen på stedet og giver en mere ensartet svejsekvalitet, og de sænker ofte de samlede installerede omkostninger, men ikke automatisk. Besparelser afhænger af arbejdskraft, produktivitet og supportomkostninger, og de kræver tidlig designfrysning og god logistik. Feltfabrikation vinder stadig for løb med små boringer, tie-ins, sene ændringer og steder, der ikke kan klare store spoler. De fleste succesrige projekter bruger en hybrid: maksimalt fornuftigt omfang i butikken, lukning og svejsninger i marken.

Hvad er forskellen mellem en præfabrikeret rørspole og feltfremstilling?

En rørspole er en sektion af rør (rør, fittings og flanger), der er skåret, monteret, svejset og inspiceret i en butik ud fra isometriske tegninger, og derefter sendt til stedet klar til installation. Feltfabrikation bygger det samme rør på plads, samling for samling, på byggepladsen.

En spole er dimensioneret til at overleve lastbilkørsel og løft. På stedet forbinder besætninger spoler til hinanden og til udstyr, så deres tid går til at montere og binde svejsninger i stedet for produktionssvejsning. Ved fremstilling i marken sker hver klipning, montering og svejsning på arbejdsstedet, ofte i højden, på trange steder og uanset vejret på stedet. I praksis er næsten intet projekt rent det ene eller det andet. Spoler ankommer med et par feltsvejsninger tilbage for at lukke systemet, og der køres altid noget rør i marken.

Er præfabrikation billigere end feltfremstilling?

Ofte, men ikke altid. Construction Industry Institute (CII) finder, at besparelser fra præfabrikation hovedsageligt kommer fra tre kilder: forskelle i værksteds- og feltarbejdskraft, forskelle i produktivitet og lavere omkostninger til støtte på stedet. Hvor disse tre forskelle er små, så er besparelsen også.

Beviserne er opmuntrende, men bør læses omhyggeligt. En McGraw-Hill Construction SmartMarket-rapport fra 2011, udarbejdet med NIST som partner og baseret på en undersøgelse blandt 809 entreprenører, arkitekter og ingeniører, viste, at 65 % af præfabrikationsbrugere rapporterede et lavere projektbudget, og omkring 41 % rapporterede besparelser på 6 % eller mere.

Den fandt også, at 47 % oplevede lavere kombinerede indkøbs- og installationsomkostninger for præfabrikerede komponenter, 35 % oplevede ingen ændringer, og 18 % oplevede højere omkostninger. Fabrikanterne selv var mindre tilbøjelige til at rapportere omkostningsfald (37 %) end andre entreprenørtyper (45-53 %). En McKinsey-analyse af modulopbygning beskriver en mulighed på op til omkring 20 % omkostningsbesparelser, men også en risiko for omkostningsoverskridelser på op til 10 %, hvis tilgangen ikke udføres godt.

Tabel 1. Vigtigste omkostningsdrivere inden for spolepræfabrikation versus markfabrikation. Omkostningsdrivere følger CII's analyse af præfabrikation, præmontering, modularisering og offsite fabrikation (PPMOF). Undersøgelsesstatistikker er fra 2011 McGraw-Hill SmartMarket Report og dækker bygningskonstruktion bredt, ikke kun rør.

En praktiserende advarsel er værd at gentage: Der er ikke noget universelt forhold mellem butiksarbejde og feltarbejde, der er rigtigt for ethvert job, og enhver, der citerer en, bør behandles med forsigtighed. Den rigtige opdeling afhænger af projektet.

Hvor meget hurtigere er præfabrikation end feltfremstilling?

Præfabrikation forkorter normalt tidsplanen på stedet, fordi butiksarbejdet foregår parallelt med forberedelse af byggepladsen, anlægsarbejde og konstruktionsmæssig installation. I SmartMarket-undersøgelsen rapporterede 66 % af brugerne om en kortere projektplan, og 35 % rapporterede om besparelser på fire uger eller mere.

Tidsbesparelsen kommer fra parallelt arbejde, mindre opstilling på stedet såsom stilladser og uafhængighed af vejret. McKinseys modulære konstruktionsforskning rapporterer tidsplankompression på 20-50 % for modulære tilgange, og et resumé af det amerikanske energiministerium af entreprenørundersøgelser bemærker, at 88 % af hovedentreprenører og byggeledere så tidsplankompression. Disse figurer beskriver præfabrikation og modulopbygning bredt, så de bør behandles som det øvre område for rørspoler i stedet for et garanteret resultat.

Skemafordelen er også skrøbelig. Forskning i planlægning af spolerfabrikation, der citerer tidligere undersøgelser, viste, at omkring 20 % af spolerne i fabrikationsbutikker oplevede materialemangel, og at dårlig materialehåndtering kunne forårsage 50-130 % tidsplanglidning i de gennemgåede casestudier. Med andre ord giver en spolebutik, der venter på rør eller fittings, tidsfordelen. Tidlig materialeanskaffelse og et frossent design betyder lige så meget som svejsehastighed.

Tabel 2. Skemasammenligning. Kvalitativ oversigt hentet fra CII, McGraw-Hill SmartMarket og McKinsey-forskning.

Er butiksfremstillede rør af højere kvalitet end feltsvejsede rør?

Butiksfremstilling er generelt mere kontrolleret og gentagelig, fordi svejsninger er lavet i bedre positioner, i et stabilt miljø med trinvis inspektion. Den er ikke automatisk defektfri: En CII-undersøgelse rapporterede, at 13,3 % af de fremstillede industrielle rørspoler krævede omarbejdelse.

Tallet på 13,3 % er et nyttigt realitetstjek. Det viser, at præfabrikation flytter kvalitetskontrollen tidligere; det fjerner ikke behovet for det. Fordelen er, at en defekt fundet i butikken er billig at udbedre, mens den samme defekt fundet efter installationen kan fremtvinge udskæringer, omsvejsninger og forsinkelser. Butiksmiljøer gør det nemmere at rulle en joint til en behagelig position, kontrollere pasformen, registrere svejser- og materialesporbarhed og inspicere, før spolen forlader bygningen.

Tabel 3. Kvalitets- og sikkerhedssammenligning. I SmartMarket-undersøgelsen rapporterede 34 % af brugerne om forbedret sikkerhed på stedet, 56 % ingen ændring og 10 % reduceret sikkerhed, ofte fordi store præfabrikerede emner kræver omhyggelige løfteplaner.

Hvorfor har rustfrit stål og nikkellegeringsrørsystemer mest gavn af præfabrikation?

Fordi deres korrosionsbestandighed afhænger af rene overflader og kontrolleret svejsning, og en butik kan håndtere forurening, varmetilførsel og eftersvejsning mere pålideligt end en åben byggeplads.

Svejsning opvarmer metallet og brænder den tynde kromrige overfladefilm af, der gør rustfrit stål korrosionsbestandigt. Det kan også efterlade varmefarve og, hvis der bruges kulstofstålværktøj eller slibeskiver, indlejrede jernpartikler, der senere ruster og starter sprækkekorrosion. Standardpraksis er at genoprette overfladen gennem rensning, bejdsning og passivering, efter ASTM A380 til rensning og afkalkning og ASTM A967 til passiveringsverifikation. En butik kan bruge dedikeret rustfrit værktøj, adskille kulstofstålarbejde, styre rensegas på indersiden af ​​svejsningen og behandle hele spoler i en bejdse- og passiveringsoperation. I marken er de samme trin mulige, men er sværere at kontrollere, og bejdsepasta bruges typisk til lokale reparationer.

Nikkellegeringer som Alloy 625, Alloy 825 og Monel kræver den samme disciplin og ofte for strammere kontrol af varmetilførsel og valg af fyldstof. For disse materialer er positiv materialeidentifikation, certificerede materialetestrapporter og sporbare svejseregistreringer særligt værdifulde, og de er nemmere at opbevare i en butik.

Hvornår giver feltfremstilling stadig mening?

Feltfremstilling er det bedre valg til rør med små boringer, sammenkoblings- og lukkesvejsninger, arbejde, der skal tilpasses de byggede forhold, sene designændringer, meget små opgaver og steder, hvor store spoler ikke kan transporteres eller løftes.

Feltfabrikation er ofte den sværere disciplin, og det er her, en entreprenørs erfaring viser. Et eksempel på industrifabrikationsspecifikation illustrerer en fælles opdeling: rør på 2 tommer og større er fabriksfremstillet, mens mindre rør typisk køres i marken, og værkstedsspoler inkluderer stubbe eller fittings til feltfremstillede grene. Spoler bør også have ekstra længde eller felt-fit samlinger, så de virkelige dimensioner kan matches. En praktiserende observation opsummerer risikoen: At skubbe så meget omfang som fornuftigt ind i butikken holder tidsplanen godt, men overspoling giver bagslag, når forsamlinger ankommer uden tilstrækkelig felttolerance.

Hvordan sammenlignes præfabrikerede spoler og feltfremstilling side om side?

Præfabrikation fører generelt til tidsplanen, svejsekonsistens, sporbarhed og sikkerhed på stedet; feltfabrikation fører til fleksibilitet og tilpasningsevne. Omkostningerne afhænger af arbejdskraft, produktivitet og logistik.

Tabel 4. Side-by-side sammenligning af præfabrikerede rørspoler og markfabrikation.

Hvilke risici følger med præfabrikerede spoler, og hvordan kan de kontrolleres?

De væsentligste risici er dimensionsfejl, der stables op, sene designændringer, materialemangel og håndteringsskader. De styres af tidlig designfrysning, felttilpasning, tidlig materialeanskaffelse og stærk butiksinspektion før frigivelse.

En leder af lean-konstruktion, der er interviewet i SmartMarket-rapporten, påpeger, at i stickbygget arbejde kan alle justere tingene i marken, men med præfabrikation kan dele, der er uden for tolerance, stables op og skabe større fejltilpasninger. Han advarer også mod at bygge et stort lager af komponenter, der senere viser sig at være fejlbehæftede, hvilket er spild.

Tabel 5. Præfabrikationsrisici og praktiske kontroller.

Hvordan skal du vælge mellem præfabrikerede spoler og feltfremstilling?

Beslut dig tidligt, og beslut dig efter omfang. Sæt den største, mest gentagne, mest kvalitetsfølsomme og mest tidsplankritiske rørføring i butikken; holde small-bore, tie-ins og usikre områder i marken. CII råder til at træffe beslutningen tidligt, fordi fordelene afhænger af design, indkøb og logistik, der er planlagt omkring det.

Tabel 6. Hurtig beslutningsvejledning til valg mellem præfabrikerede spoler og markfabrikation.

Når du vurderer en spoleleverandør, skal du bede om svejseprocedure og svejserkvalifikationer i henhold til ASME Sektion IX, inspektions- og NDE-planen, materialecertificering og sporbarhed, rengørings- og passiveringsprocedurer for rustfrit og nikkellegeringer, dimensionsinspektionsoptegnelser, og hvordan leverandøren vil håndtere felttilpasningskvoter. For trykrør skal du huske, at den gældende rørføringskode (ofte ASME B31.3 for procesrør) stiller krav til undersøgelse og lækagetest, så bekræft, hvilke test der udføres i butikken, og hvilke der er tilbage for det færdige system.

Ofte stillede spørgsmål

Ofte, men ikke altid. Besparelser kommer fra forskelle i arbejdsfrekvens i butik kontra felt, produktivitetsforskelle og lavere omkostninger til webstedssupport. I en brancheundersøgelse fra 2011 rapporterede 65 % af præfabrikationsbrugerne et lavere projektbudget, mens 8 % rapporterede en stigning.

Hvor meget tid sparer præfabrikation af rørspole?

Typisk et meningsfuldt beløb på stedet, fordi butiksarbejdet foregår sideløbende med byggepladsklargøring. I samme undersøgelse rapporterede 66 % af brugerne en kortere tidsplan og 35 % rapporterede besparelser på fire uger eller mere. Resultaterne varierer fra projekt til projekt.

Er butikssvejsning bedre kvalitet end feltsvejsning?

Den er generelt mere kontrolleret og gentagelig, men ikke automatisk fejlfri. CII rapporterede, at 13,3% af de fremstillede industrielle rørspoler krævede efterbearbejdning, så trinvis inspektion er stadig vigtig.

Hvorfor er præfabrikation god til rør af rustfrit stål og nikkellegering?

En butik kan kontrollere forurening, varmetilførsel og rengøring efter svejsning bedre end en byggeplads. At følge ASTM A380 og A967 til rengøring og passivering hjælper med at genoprette korrosionsbestandigheden efter svejsning.

Hvilke rørstørrelser er normalt præfabrikerede?

Praksis varierer fra projekt til projekt, men et eksempel på branchespecifikation fremstiller rør på 2 tommer og større og kører mindre rør i marken.

Hvad er en field-fit svejsning?

En svejsning efterladt bevidst til marken, så spolerne kan justeres til de faktiske mål på stedet. Det reducerer risikoen for, at stive, forsvejste samlinger ikke passer.