核電項(xiàng)目工藝管道類大宗材料設(shè)計(jì)管理優(yōu)化分析

□李 鑫 高文迦

一、引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展，核電工程的設(shè)計(jì)建造周期非常緊張，往往項(xiàng)目進(jìn)度要求的大宗材料采購技術(shù)規(guī)格書出版計(jì)劃遠(yuǎn)早于管道施工圖設(shè)計(jì)完成時(shí)間，以致規(guī)格書中的材料清單無法從設(shè)計(jì)完成的施工圖中獲取，導(dǎo)致現(xiàn)場材料供需匹配率低。為最終滿足施工圖所用材料與規(guī)格書中材料的匹配，項(xiàng)目執(zhí)行過程中需不斷對出版圖紙材料清單進(jìn)行核實(shí)匯總，發(fā)布大量大宗材料設(shè)計(jì)變更清單。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，海南昌江核電項(xiàng)目核級大宗材料新增規(guī)格約占總規(guī)格數(shù)的25%，材料增補(bǔ)數(shù)量占設(shè)計(jì)總量的35%；目前在建的華龍一號項(xiàng)目核級大宗材料變更規(guī)格約占總規(guī)格數(shù)的28%，材料增補(bǔ)數(shù)量約占設(shè)計(jì)總量的40%。

造成大宗材料設(shè)計(jì)變更的原因有很多，如工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)修改；工藝設(shè)備選型變化；改進(jìn)項(xiàng)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)修改產(chǎn)生材料變化；小口徑管道根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況布置設(shè)計(jì)；現(xiàn)場施工原因引起的材料修改等。因此核電項(xiàng)目工藝管道類大宗材料的設(shè)計(jì)變更是無法完全規(guī)避的，是一種常態(tài)化、持續(xù)化的流程機(jī)制?？s短大宗材料設(shè)計(jì)變更流程的用時(shí)，及時(shí)并準(zhǔn)確地將施工圖使用材料更新到采購規(guī)格書中，可有效減少材料錯(cuò)采漏采情況，保證現(xiàn)場安裝進(jìn)度，控制工程項(xiàng)目成本。

二、大宗材料設(shè)計(jì)特點(diǎn)及存在問題

大宗材料物項(xiàng)種類多、規(guī)格繁、數(shù)量大，無獨(dú)立的工藝系統(tǒng)編號，使用標(biāo)準(zhǔn)多，單個(gè)物項(xiàng)特征參數(shù)多，因此對設(shè)計(jì)、采購、施工都帶來了不利影響。對設(shè)計(jì)，易混淆物項(xiàng)導(dǎo)致材料選用錯(cuò)誤，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求多種多樣，增大設(shè)計(jì)難度；對采購，增加原材料采購和產(chǎn)品排產(chǎn)難度，且檢驗(yàn)批次多；對施工，加大材料領(lǐng)用和圖紙核對的難度，要求技術(shù)工人施工資質(zhì)涵蓋全面。

大宗材料涉及的專業(yè)多，系統(tǒng)多，廠房多，圖紙文件多，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)過程中包含許多設(shè)計(jì)文件流轉(zhuǎn)和部門接口之間的管理工作，無疑會影響大宗材料設(shè)計(jì)變更清單的準(zhǔn)確性和出版效率。

三、大宗材料設(shè)計(jì)管理優(yōu)化分析

(一)大宗材料物項(xiàng)種類縮減優(yōu)化分析。

1.規(guī)格種類減少。系統(tǒng)的承壓性能和設(shè)備參數(shù)以及管道布置設(shè)計(jì)是影響大宗材料規(guī)格尺寸的三大主要因素，在保證系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)、滿足承壓性能和力學(xué)計(jì)算要求的前提下，將數(shù)量少的物項(xiàng)合并到相近的規(guī)格物項(xiàng)中，適當(dāng)減少管件的使用。尤其在安裝高峰期和項(xiàng)目后期，遇到管線設(shè)計(jì)修改或現(xiàn)場變更時(shí)，選用管道、管附件應(yīng)以不增加規(guī)格為前提，減少材料增補(bǔ)周期。比如支架用支管在符合力學(xué)計(jì)算條件的基礎(chǔ)上，可選用已采購壁厚相近或稍厚的核級管道上截?。辉诓贾每臻g允許的條件下，盡可能選用彎管設(shè)計(jì)替代彎頭的增加。設(shè)計(jì)低壓管線需要變徑時(shí)，當(dāng)變徑超出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)范圍，可用直管插接并增加補(bǔ)強(qiáng)板的設(shè)計(jì)方式。應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸管道及管附件，減少非標(biāo)件的使用。

2.材質(zhì)種類減少。同規(guī)格尺寸材料以高代低，以M310項(xiàng)目為例，核級碳鋼管道及管附件的設(shè)計(jì)選用了P265GH、P280GH、TU42C、A42AP、TUE250B、AE250B1多鐘碳鋼材料牌號,而其中2級材料TU42C/A42AP和3級材料TUE250B/AE250B1在市場上單價(jià)基本相同。對于數(shù)量較少的3級管道及管附件，可用以高代低的方式，減少材料規(guī)格的增加。在華龍項(xiàng)目上2、3級碳鋼材料統(tǒng)一選用20鋼一種，不銹鋼材料使用超低碳不銹鋼一種。減少特殊材料的選用，如在某項(xiàng)目的海水系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)中，采取了以碳鋼襯膠管道加陰極保護(hù)的形式替代了原用雙相不銹鋼管道的設(shè)計(jì)方案，在不降低防腐要求的同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)性。

3.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)使用優(yōu)化分析。M310項(xiàng)目設(shè)計(jì)及建造規(guī)則采用的是RCCM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，除了RCCM標(biāo)準(zhǔn)的使用，還直接引用了ASME、API、MSS等尺寸標(biāo)準(zhǔn)和ASTM非核級材料標(biāo)準(zhǔn)，涉列的標(biāo)準(zhǔn)體系很多。管道材料設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免混用不同系列的標(biāo)準(zhǔn)。管道和管附件的尺寸設(shè)計(jì)使用同一系列標(biāo)準(zhǔn)，如管件設(shè)計(jì)選用時(shí)，對接焊管件設(shè)計(jì)主要使用ASME B16.9，承插焊和螺紋連接的管件設(shè)計(jì)使用ASME B16.11；管道設(shè)計(jì)中，不銹鋼管道的設(shè)計(jì)使用ASME B36.19M，碳鋼管道和壁厚大于SCH80S的不銹鋼管道設(shè)計(jì)使用ASME B36.10M。從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)角度減少物項(xiàng)規(guī)格，有助于產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)、檢驗(yàn)和質(zhì)量控制，并提高了同規(guī)格材料間的互換性，減少標(biāo)準(zhǔn)要求的比對分析時(shí)間。

(二)核級大宗材料匯總流程優(yōu)化分析。

1.匯總清單核對方法優(yōu)化分析。大宗材料清單匯總過程中每個(gè)環(huán)節(jié)都包含人工核對、材料統(tǒng)計(jì)工作，由于一個(gè)材料物項(xiàng)就包括名稱、直徑、壁厚、規(guī)范等級、連接/制造形式、標(biāo)準(zhǔn)等10余項(xiàng)參數(shù)信息(如表1所示)，任何一項(xiàng)描述錯(cuò)誤，都會導(dǎo)致核對匯總工作的失誤，最終導(dǎo)致材料漏采、錯(cuò)采或重復(fù)采購。材料編碼與物項(xiàng)描述是大宗材料設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和源頭，從源頭把控錯(cuò)誤的產(chǎn)生，是減少物項(xiàng)錯(cuò)誤分析和反復(fù)核查圖紙時(shí)間，提高核對匯總效率最有效的辦法。

表1 工藝管道類大宗材料物項(xiàng)參數(shù)列表舉例

M310項(xiàng)目物項(xiàng)編碼沿用的是參考電站的材料編碼，設(shè)計(jì)過程中主要由人為管控物項(xiàng)描述和材料編碼信息，錯(cuò)誤率相對較高，如遇新增規(guī)格物項(xiàng)需重新編碼，耗時(shí)長。隨著數(shù)字化電站的發(fā)展，目前新建堆型項(xiàng)目的材料物項(xiàng)編碼是根據(jù)管道等級表對所涵蓋的所有物項(xiàng)在三維模型編碼庫中統(tǒng)一編碼，物項(xiàng)參數(shù)信息準(zhǔn)確度高，編碼覆蓋更全面。在材料編碼和物項(xiàng)完全正確的情況下，材料清單比對匯總過程中只需核對物項(xiàng)編碼，匯總時(shí)間僅需3～5個(gè)工作日，預(yù)計(jì)效率可提高30%～50%。

2.設(shè)計(jì)流程優(yōu)化分析。大宗材料設(shè)計(jì)變更單出版流程如圖1所示，從設(shè)計(jì)完成施工圖紙至出版改單一般需用時(shí)2～3個(gè)月，預(yù)留材料采購周期短，會引發(fā)增補(bǔ)材料無法按需求到貨，拖延現(xiàn)場管道預(yù)制安裝進(jìn)度的可能。本文對設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了優(yōu)化，如圖2所示，由匯總?cè)酥苯訁R總各分區(qū)材料清單并與原基準(zhǔn)清單進(jìn)行比對，并將差異反饋給各規(guī)格書負(fù)責(zé)人以便出版改單，減少了專業(yè)間接口和材料清單流轉(zhuǎn)時(shí)間，有效縮短施工圖中大宗材料匯總時(shí)間，預(yù)計(jì)可節(jié)省1～1.5個(gè)月用時(shí)，效率可提高50%。

圖1 大宗材料設(shè)計(jì)變更清單出版流程

圖2 大宗材料設(shè)計(jì)變更清單出版流程優(yōu)化

四、結(jié)語

本文通過梳理了設(shè)計(jì)流程中存在的問題，結(jié)合大宗材料設(shè)計(jì)特點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)管理優(yōu)化分析，盡可能地避免大宗材料設(shè)計(jì)對工程項(xiàng)目材料采購和現(xiàn)場管道預(yù)制安裝造成的不利影響，從設(shè)計(jì)源頭有效地控制材料采購成本和電站建造成本，保證項(xiàng)目按進(jìn)度順利進(jìn)行。