BIM技术在大型湿法冶炼厂防腐蚀衬胶管道施工中的应用

孙申基

(金川集团工程建设有限公司 ,金昌 737100)

某集团湿法冶炼厂房,重腐蚀溶液管道共计23 000 m,其中钢衬胶管道达17 000 m,包括除铁、除铜、除锌、碳酸镍等七个系统,是建厂以来工艺管道最多,工艺最为复杂的湿法冶炼工艺系统。为便于工艺系统管理,按照规定的管道标识色,对不同性质的介质管道涂刷相应的管道标识色进行标识,如图1所示。传统施工工艺是先利用CAD计算工程量,确定非标准节的具体长度后进行制作,最后进行管道现场安装。然而,该湿法冶炼厂房的施工工期紧迫,若采用传统工艺,存在工期长,质量控制难度大,施工成本高等诸多问题,对工程的安全施工、成本控制、质量控制等可能造成严重的影响。为解决上述问题,针对大型湿法冶炼厂房衬胶管道的施工,笔者介绍了应用BIM技术和工厂预制方式相结合的方式,减少管道预装配施工环节,并实现工厂化预制管道防腐蚀衬胶。以期为今后同类项目实现可视化,可预先精确测量、模拟施工等提供技术参考,以保障类似工程安全、高效、优质地完成。

图1 湿法冶炼厂房的防腐蚀衬胶管道系统Fig.1 Wet smelting plant anti-corrosion rubber lined pipeline system

1 传统衬胶管道的施工工艺

传统衬胶管道施工工艺一般包括管道预装配、拆除、衬胶、二次安装。

由于衬胶管道工艺条件所限,必须将钢管加工成约2 m的标准节,在标准节两端、弯头、三通、变径两端焊接法兰,进行预装配,不足部分进行测量后加工制作非标准节,用焊有法兰的非标准短节进行连接,此过程即为管道预装配。

将预装配的管道拆除后,进行编号,集中送至工厂进行衬胶工艺作业。

管道衬胶前,须进行表面处理,应用喷砂法除去管道表面铁锈污物等杂质,喷砂处理后的表面用溶剂清洗,并在8 h内涂刷一遍胶液;控制环境温度不低于15℃,湿度不大于80%。衬胶黏合时操作环境温度应控制在20～30 ℃。经检查合格的衬胶管道停放24 h后进行硫化[1-2]。

二次安装是将衬好胶的管道进行二次装配安装。

2 BIM技术的作用

建筑信息化模型(Building Information Modeling,BIM)技术是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,建立的建筑模型,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息,它具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点。BIM技术在民用建筑施工中应用较为广泛。由于工业项目工艺系统复杂,涉及专业多,BIM技术在工业项目中应用的成功案例较少。但其突出的优势,对工业项目建设的进度、成本控制、质量和施工组织等具有很大的帮助,例如利用三维建模渲染,将二维平面转化成三维立体模型,辅助渲染效果,可直观看到项目整体的三维效果,提高施工效率。此外,通过模拟项目施工全过程,可合理组织人力、材料、机械等资源投入,有利于提高资源利用效率和施工进度。

3 BIM技术在湿法冶炼厂管道安装中的应用

3.1 BIM技术在防腐蚀衬胶管道施工中的应用

在大型湿法冶炼系统中,大量工艺管道输送的介质均具有腐蚀性,因此,管道防腐蚀衬里施工是工艺管道系统施工的关键工序,大型湿法冶炼厂防腐蚀衬胶管道的工程量大,采用传统施工工艺,会造成大量的人力成本支出,同时影响工期。采用BIM技术模拟管道预拼装全过程,可自动计算管道标准节及非标准节的工程量,在工厂进行管道管道防腐蚀衬胶施工,避免了传统施工模式中现场预拼装施工工序和高空作业频次,节约作业时间。

3.2 BIM技术在工业管线系统安装中的优势

将基于BIM技术的三维管线综合应用于工业项目可以解决传统管线综合施工方法遗留的诸多问题。BIM技术的三维可视化特性使机电安装工程在施工的全程都更易于沟通和操作,同时融入施工进度的时间轴和施工全过程造价管理,不仅提高了施工质量和效率,同时对项目成本实现了全过程控制。

3.3 BIM技术的碰撞检测优势

大型湿法冶炼厂管道系统庞大复杂,不仅包含除铜、除铁、除锌、碳酸镍等工艺管道系统,还有水系统、强弱电系统、控制系统等,多个系统在厂房内按照管线布置原则进行布设。施工单位常用二维图纸进行管线综合协调,不仅任务量大,隐藏问题与碰撞矛盾难以彻底暴露[3]。

某6万吨/年镍电解工程采取“单专业单系统”的方式建立模型,包括结构、设备、工艺管道、暖通、电气、给排水等多个专业。同时将工业管道系统划分成多个子系统,利用revit软件进行建模。为保证模型的整体性,在碰撞分析前利用BIM技术对模型进行整合,并检查调整,运行软件进行碰撞检测,从多方位、多角度、多接口观察碰撞情况,给出合理的调整判断[3]。

碰撞检查分专业内碰撞检查和专业间碰撞检查,对某6万吨/年镍电解工程结构专业和工艺管道专业间碰撞的其中一处检测结果进行建模,结构梁与防腐蚀衬胶管道发生碰撞,根据信息提示,碰撞检测信息134条,与设计院沟通后,对其结构或管道标高走向进行调整,优化结构形式和管道布置,在节省大量时间的同时,节约了成本。

3.4 BIM技术在可视化技术交底中的应用

大型工业厂房工程体量大且复杂,涉及的专业多,管线排布交错复杂,很容易出现管线与管线或管线与结构之间的碰撞,给施工带来很多不利影响,造成返工和浪费的现象,甚至带来安全和质量隐患[4]。利用BIM技术应用软件中创建的模型做好可视化技术交底,可以清晰直观展示管道安装的位置、标高以及管道桥架上管道系统的类型和数量,使现场施工人员对二次设计意图理解透彻,对施工进度和工程质量都产生了有利影响。

3.5 BIM技术在物资准备工作中的应用

大型湿法冶炼工程衬胶管道施工的组织难度大,各类阀门、法兰、螺栓等用量大且采购周期长,若没有精准的材料计划,将导致材料短缺,影响工程正常进行。利用BIM技术计算工程量和导出材料计划,能够精确完成材料提报。材料计划的提出应遵循以下原则。

(1)对弯头、变径、三通、非标管段进行编码,即相同型号管件为同一编码,录入到各子系统三维模型中,利用软件统计各类管件的数量。按子系统逐一统计,实现快速精准。

(2)结合三维模型进行材料核对。根据现场实际情况对设计蓝图进一步细化并详尽解读后获得的三维模型具有实际指导意义,相关人员要认真学习三维模型,以达到精准计划。

(3)在施工过程中,相关人员要深入施工现场,及时了解施工过程中的实际情况,一旦发现与蓝图或三维模型不相符的情况及时调整,做到早发现,早纠正、早计划、早采购,为工程的顺利进行做好充足的物资准备。

3.6 BIM技术在安全管理中的应用

腐蚀施工材料为易燃易爆的化工材料,管道制作安装又必须进行焊接,管道安装与防腐蚀施工交叉存在安全风险,一旦存在不科学施工,易引发火灾、爆炸等安全事故。利用BIM技术模拟施工、科学安排工序,防腐蚀衬里工厂化制作与现场焊接作业避免了腐蚀施工与管道安装的交叉作业。

4 结束语

大型湿法冶炼工艺衬胶管道的安装施工工序复杂、安装量大。应用BIM建模,提高材料计划的准确性,管件的提前预制、衬胶将减少了现场预装配、拆除、二次安装的重复工序,节约了成本,缩短了施工工期。分区域作业减少了安全事故发生的概率,使施工过程的管理工作更加清晰明了。在大型湿法冶炼厂防腐蚀衬胶管道施工中应用BIM技术可以使项目做到准备充分,科学组织,为项目的安全、优质、高效、经济完成提供了技术保障。