石油化工钢制管道工程焊接当量在计划管理中的研究与应用

韩庆国， 刘 淼 ， 鲍海平（.吉林梦溪工程管理有限公司， 吉林 吉林 30；.中国石油天然气管道工程有限公司， 河北 廊坊 065000）

0 引 言

近年来，随着“碳达峰”和“碳中和”在国家层面的提出，进一步促进了化石燃料行业的高质量发展，使化石燃料行业全面进入炼化转型升级阶段。在国家能源规划的指引下，大型炼化项目走上大型化、基地化的绿色发展道路。未来几年，石化行业仍将处于大规模建设阶段。石油化工装置的钢制管道焊接量大，材质种类多、规格多，安装工序复杂，质量控制难度大，涉及管子、管道组成件验收、除锈防腐、加工预制、焊接、无损检测、焊接后热处理、管线无应力安装、阀门安装、支吊架安装、管道强度试验、吹扫及气密等工序。依据SH 3501－2011《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》，管道又分八个等级，每个等级所对应的焊接工艺评定及工艺规程完全不同。在项目实践中，以日焊接当量作为计划管理参数的情况较为普遍，本文结合沿海某炼化一体化项目实践情况，对石油化工钢制管道工程焊接当量在计划管理中的应用进行了较为系统的研究。

1 焊接当量的概念及作用

管道的焊接当量，又叫寸口、达因，是以管道直径（英寸）数为基础并考虑材质、壁厚等因素来计算和统计焊接工作量的一个基本单位，管道直径为1英寸的一个基准焊口计为1个焊接当量。

在石油化工装置的管道安装过程中，焊接当量常用于表示管道的焊接工作量和焊工绩效考核，本文阐述的焊接当量主要应用为其在管道安装计划管理方面的应用。

基准焊接当量是在设定的各影响因素条件下不需要进行折算（折算系数为1）的焊口。

本文所确定的基准当量的影响因素条件如下：材质为碳钢；直径为1英寸；壁厚≤8 mm；接口型式为对接；区域为预制厂；焊接方法为手工电弧焊。

2 焊接当量折算的影响因素

焊接当量折算的影响因素较多，如作业准备时间、作业难度、作业条件、作业方法、作业环境，甚至操作姿势、连续作业时间、作业间断时间、等待时间等，均可对焊接当量折算产生影响。为了便于测算，将这些影响因素具体总结为6类，即：材质因素、直径因素、壁厚因素、接口型式因素、区域因素和焊接工艺因素。其中，焊接工艺因素可细分为焊接方法、是否充氩和是否预热三个影响因素。

3 各影响因素的折算系数

折算系数是指在其他条件不变时，某影响因素下的实际焊接时间与基准焊接当量设定条件下的焊接时间的比值。如果基准焊接当量需要的焊接时间为1，由于某因素的影响使实际焊接时间变为1.2，我们就将该影响因素的折算系数确定为1.2。

由于涉及的影响因素较多，在进行计算时工作量会较大且繁琐，因此，仅将焊接当量折算用于计划编制和计划统计时，部分影响因素和折算系数可以忽略或简化。

某沿海大型炼化一体化项目，在计划管理过程中仅考虑壁厚因素，取得了较大的效果。焊口壁厚在8 mm以下时，10个1英寸的焊口就是10个焊接当量，2个5英寸的焊口也是10个焊接当量。超过8 mm每增加2 mm加乘一个0.1的系数。

4 焊接当量的计算

根据管线壁厚和焊缝种类的不同，选取了以下加权计算公式：

装置区的焊接当量＝管线总长度×0.127（修正系数）×管线寸口＋（弯头数量×管线寸口×2）＋（三通数量×管线寸口×3）＋（法兰数量×管线寸口）＋（大小头数量×管线寸口×2）；

非装置区的焊接当量＝焊口数（管线总长度/单根管线长度）×管线寸口＋（弯头数量×管线寸口×2）＋（三通数量×管线寸口×3）＋（法兰数量×管线寸口）＋（大小头数量×管线寸口×2） 。

以上两公式中的管线寸口即管线外径的英制，只是1种外径规格的管子计算方法，所有规格的管线均按以上公式计算，求和总焊接当量。

5 日焊接当量的确定

结合正在建设的某沿海大型炼化一体化项目的经验值，即焊接总量1 300万寸口，综合考虑壁厚、材质、自动焊机、焊接区域、焊工熟练程度和无损检测等因素，施工过程中，预制阶段取每名焊工日焊接当量40个，安装阶段取每名焊工日焊接当量25个，预制深度达40%，高峰期为10月中旬至次年1月上旬（100 d），经初步估算，高峰期需要投入管道焊工4 400余人。公式为：全项目高峰期投入焊工数量＝［（总焊接当量×预制深度百分比）/预制日完成焊接当量＋（总焊接当量×现场焊接深度百分比）/现场安装日完成焊接当量］/高峰期天数。

通过此项目实践，达到较好的应用效果，全项目焊接当量约1 308万寸口，实际投入管道焊工4 600余人，自动焊设备57台，高峰期日完成焊接当量9万余寸口，保障了管道焊接计划目标的实现。

6 计划编制

项目一、二级计划由业主方决策层和管理层确定，业主执行层组织承包商编制三级计划。以管线试压吹扫为目标，促进工艺管线成线为抓手，组织工艺管道施工，在工艺管道施工图完成和管道组成件全部到场时，全面进入工艺管道安装高峰期。根据总的焊接当量、焊接工期和日焊接当量，计算出焊工数量。公式为：每天预制投入焊工数量＝总焊接当量×40%/（110 d ×40焊接当量） ；每天安装投入焊工数量＝总焊接当量×（1－40%）/（110 d×25焊接当量）。其中，根据某沿海炼化一体化项目管道安装实践，初步确定预制深度取40%。

依据计算结果，在计划编制过程中，要求承包商投入焊工人数和焊机等，提前统筹焊工资源，达到计划与资源匹配。

例如：120万t/年乙烯装置，焊接当量120万寸口，高峰期110 d，实际需投入焊工371人。公式为：某装置高峰期投入焊工数量＝［（某装置焊接当量×预制深度百分比）/预制日日完成焊接当量＋（某装置焊接当量×现场焊接深度百分比）/现场安装日完成焊接当量］/高峰期天数。

7 计划监测

计划监测过程中，应按照日计划关注每个工作包，细到作业面，全面监测，严格控制每名焊工的日焊接当量，在每天下班前汇总焊工日焊接当量，确认无误后，向决策层报告当日完成的总焊接当量和投入的焊工人数，计划管理人员每日统计分析当日全项目完成的焊接当量。

通过分析日焊接当量计划完成情况和焊工投入，来计算四级作业计划是否能够按照三级计划完成。若计划超前，则应分析焊工日焊接当量日计划是否偏低，是否需要调整次日计划；若计划准确，则应考虑质量是否有所滑坡，是否因停工待料、焊工投入多而存在窝工现象；若计划滞后，则应分析焊工日焊接当量是否完成过低，是否存在焊接水平差或焊工投入少的情况。通过计划监测工程量、焊工、自动焊设备数据偏差，做出量化的30 d趋势分析（如图1所示）。该趋势图是根据焊接工程量数据统计实际焊接进度和计划进度并进行对比，计算偏差百分比形成的，为决策层提供真实决策依据；统计在一段时间内项目上的焊工数及平均日焊接工作量，帮助管理人员衡量人员资源是否满足项目需要，有利于进度和质量管控。

图1 焊工、工艺管道预制安装30 d趋势图

参建单位结合趋势偏差，统筹焊工资源，提前优化焊接作业计划，能够实现焊工资源的合理调配。

钢制工艺管道的焊接工作占石油化工装置整体进度工作量的30%，且工艺管线材质复杂、压力等级多、管配件多、介质毒性大，焊接工作量大。重点监测管道的焊接工作，能够确保质量和成线率。

8 计划考核

项目进入工艺管道安装阶段后，应制定以工艺配管工程量的完成情况为主要考核依据的考核要求，综合考虑项目总量及剩余工程量、施工难度、重要性、工期紧张程度、根据合同工期已完工程的执行效果，进行基础奖励金额度分配。

工艺配管工程量考核以建设单位计划管理部门按月核定并发布的月计划工程量为考核基准，以各执行层月末上报并经核定的工程量数据为考核依据；当月未完成的工程量，按比例滚动并分摊进剩余各月的应完成工程量中；当月超额完成的工程量，按比例在剩余各月的应完工程量中予以核减。工程量考核金核定原则如下。

（1）若某主项单元每月实际完成工艺配管量低于月计划工程量的90%（含90%），则该主项当月的工程量基础奖励金不予支付，且每低于此基准1%，按照该主项当月基础奖励金额度的5%实施处罚。计算公式为：处罚额度＝（当月基础奖励金额度×5）×［（当月计划工程量×90%－当月实际完成工程量）/当月计划工程量×90%］。

（2）若某主项单元每月实际完成工艺配管量介于月计划工程量的90%至100%之间（含100%），则不予处罚，且每超出月计划工程量90%基准的1%，支付当月基础奖励金额度的1/9。计算公式为：奖励金额＝（当月基础奖励金额度×9）×［（当月实际完成工程量－当月计划工程量×90%）/当月计划工程量×90%］。

（3）若某主项单元每月实际完成工艺配管量超出月计划工程量，则支付当月全额基础奖励金，超出月计划部分，按照超出部分占该主项考核期内应完工程总量的权重比例进行额外奖励。计算公式为：奖励金额＝当月基础奖励金额度＋［（当月实际完成工程量－当月计划工程量）×考核期内基础奖励金总额×1.5］/考核期内应完工程总量。

（4）若某主项单元前期进度滞后，后期通过努力逐步追赶上进度计划，期末对该主项的考核情况进行综合核定，核定原则为：考核期结束，该主项最终完成的工程总量低于考核期内应完工程总量的95%（含95%），则前期发生的处罚金不予返还；考核期结束，该主项最终完成的工程总量超出考核期内应完工程总量的95%，则返还前期发生的部分处罚金并支付部分基础奖励金，最终核定的奖励金额度不超过该主项考核期内基础奖励金总额。

9 应用方面

建设单位项目管理部门，通过焊接当量计算方法，能够提前测算项目投入管道预制厂用地、仓储用地、自动焊机和焊工投入数量、总体统筹、进度工期，同预试车、试生产深度结合，做到效益最大化，确保工艺管道焊接进度和质量符合要求。施工企业通过焊接当量计算方法，能够结合企业的人力、装备和技术水平，提前测算和锁定焊工和自动焊接投入数量和计划，提高工作效率，实现企业增收。

10 结 语

通过沿海某大型炼化一体化项目的研究与应用，探索了折算、统计和分析的方法，提供了较大的技术支持，较好地指导了工艺管道施工安排，保障了工艺管道计划目标的实现，具有很强的指导性和适用性。