主承包商針對 2026 年 ASME 規範架構下CCPP管線工程之冷作技術與銲接工法決策模型重定義與綜效分析 (EPC Contractor Redefinition of Decision Models and Synergy Analysis for Cold Working and Welding Processes in CCPP Piping Engineering under the 2026 ASME Code Framework)

一 、摘要

隨著全球能源基礎設施建設進入新一輪的技術升級週期，工程總承包（EPC）產業正面臨前所未有的規範挑戰。作為產業領導者， EPC Contractor在邁向 2026 年專案執行窗口之際，必須應對ASME B31.1-2024 動力管線規範（Power Piping Code）全面實施所帶來的技術典範轉移。本報告旨在提供一份詳盡的深度研究，評估EPC Contractor與關鍵協作夥伴潁璋工程（Ying Zhang Engineering）之間的技術綜效，特別聚焦於在新規範架構下，如何重新定義「冷作彎管（Cold Bending）」與「傳統銲接管件（Welded Fittings）」之間的決策模型。

2026 年的監管環境對高能管線系統提出了嚴苛的冶金學要求，特別是針對潛變強度強化肥粒鐵鋼（CSEF, P-No. 15E）的冷作應變限制與強制性銲後熱處理（PWHT）協定。同時，針對碳鋼管線的流動加速腐蝕（FAC）管理，新規範已從建議性質轉向設計強制性考量，這使得傳統多銲道的管線配置策略面臨巨大的合規風險與全生命週期成本壓力。

本研究分析顯示，潁璋工程所具備的1.5DR 至 5D 半徑冷作彎管技術，若能與EPC Contractor的設計供應鏈深度整合，將成為破解新規範限制的關鍵戰略槓桿。透過以精密冷彎技術取代傳統銲接彎頭， EPC Contractor不僅能顯著降低「可受檢銲道（Inspectable Welded Joints）」的數量。這是降低長期潛變失效風險與 FAC 敏感度的核心指標，更能透過優化流體動力學設計來延長電廠資產壽命。然而，此綜效的實現並非無條件，它取決於建立一套嚴謹的「技術決策方針」，該方針必須涵蓋 ASME B31.1-2024 新增的管壁減薄計算公式（Equation 3B）、奧氏體不銹鋼的硬度控制極限值，以及 P91 材料的熱處理物流管理。

報告結論指出，將潁璋工程的冷作技術納入EPC Contractor的標準製造程序（Standard Fabrication Procedure），已不再僅是供應鏈的產能擴充，而是滿足 2026 年 ASME 合規性的必要技術路徑。這需要EPC Contractor在採購策略上進行結構性調整，包括預留「犧牲管壁厚度（Sacrificial Wall Thickness）」以抵銷彎管減薄效應，並建立數位化的品質保證（QA）數據串接，以確保每一道彎管工序皆能滿足 Chapter VII 對於覆蓋管線系統（CPS）的嚴格紀錄要求。

二、緒論：2026 年 EPC 產業的規範新常態

在能源轉型與電廠延壽雙重需求的驅動下，2026 年的 EPC 市場呈現出對技術細節高度敏感的特徵。過去數十年間，管線配置往往遵循「成本導向」與「施工便利性導向」的邏輯，即大量使用標準化的銲接彎頭（Elbows）與現場銲接。然而，隨著材料科學的進步與電廠運轉參數（超超臨界 USC）的提升，傳統工法在面對高溫潛變（Creep）與流體腐蝕時的弱點逐漸暴露，促使法規制定者在 ASME B31.1-2024 版本中進行了大幅度的修訂。

2.1 規範演進的驅動力

ASME B31.1-2024 的核心變革邏輯在於從「經驗法則」向「量化壽命管理」的轉型。過去被視為製造便利措施的「冷作豁免條款」，在新版規範中遭到大幅限縮或刪除，取而代之的是對材料微觀結構穩定性的嚴格要求。這對於EPC Contractor而言，意味著設計階段必須更早地介入製造工法的選擇。

與潁璋工程的合作評估，正是基於此一背景。作為專精於冷彎技術的合作夥伴，潁璋工程提供的非標準半徑（如 1.5DR、3D、5D）彎管能力，為EPC Contractor提供了一種「幾何優化」的手段。在新規範下，幾何形狀的平滑度直接關聯到腐蝕餘裕的計算與應力集中係數（SIF）的認定。因此，本報告將不只探討「誰來製造」，更探討「如何製造」才能符合 2026 年的合規底線。

三、監管框架解析：ASME B31.1 2024/2026 的典範轉移

要建立有效的技術決策模型，首先必須解構 ASME B31.1-2024 版（及其對應的 B31.3 製程管線規範更新）中，直接衝擊冷作與銲接決策的關鍵條文。這些變更構成了所有工程判斷的邊界條件。

3.1 冷作標準的法典化與檢測升級（Paragraph 129 & 102.4.5）

在舊版規範中，冷彎（Cold Bending）往往被視為一種次級的加工手段，其品質驗收主要依賴外觀檢查與通球試驗。然而，2024/2026 年的標準已將冷彎視為一種會顯著改變材料性能的「冶金過程」。

根據 Paragraph 129 及其在聯邦法規（CFR）中的修訂對照，管線雖然仍允許通過任何熱作或冷作方法進行彎曲，但前提是必須保證彎曲表面「無裂紋（free of cracks）」且「無實質性皺褶（substantially free of buckles）」¹。這看似未變的文字背後，隱藏了 Paragraph 102.4.5 與 Paragraph 104.2.1 的連動要求。

新規範對於「Class I 管線」（通常指高壓、高溫或臨界流體服務）引入了更嚴格的非破壞檢測（NDE）門檻。當管徑超過 4 英寸（NPS 4）且設計溫度超過 750°F（399°C）時，如果對管壁厚度的適當性存在任何疑慮，則必須採用超音波檢測（Ultrasonic Testing, UT）或其他可接受的方法進行全體積掃描 ¹。這意味著，EPC Contractor若採用潁璋工程的冷彎方案，不能僅依賴彎管機的參數設定來保證品質，而必須在製程中嵌入強制性的 UT 檢測站點，特別是針對彎管外弧（Extrados）的減薄區域。

此外，Paragraph 102.4.5 強調了設計者必須依賴 Equation 3B（源自 Lorenz 方程式）來計算彎管後的最小需求壁厚 ²。這是一個關鍵的典範轉移：過去設計者可能僅查表（Table 102.4.5）來決定減薄餘裕，但現在規範要求進行精確的應力計算，證明彎管後的剩餘壁厚足以承受內壓引起的環向應力（Hoop Stress），且必須考慮彎曲幾何造成的應力增強效應。

3.2 CSEF 鋼材（P-No. 15E）的應變限制革命

對於火力發電廠的主蒸汽（Main Steam）與熱再熱（Hot Reheat）管線，P91/P92（P-No. 15E）材料的使用是不可避免的。然而，ASME B31.1-2024 對此類材料的冷作容忍度幾乎降至零。這是基於業界對「Type IV 裂紋」與應力腐蝕裂紋機制的深刻教訓。

Table 129.3.3.1-1 成為了 P91 冷作決策的「鐵律」。規範明確定義了冷成形應變（Cold Forming Strain）的極限 ⁴：

• 應變 < 5%： 在特定條件下可豁免熱處理，但需嚴格監控硬度。
• 應變 > 5% 至 ≤ 20%： 必須進行彎後退應力熱處理（Subcritical PBHT）或常化與回火（Normalizing and Tempering, N&T）。具體取決於設計溫度是否超過材料的下臨界溫度 ⁵。
• 應變 > 20%： 強制要求進行完整的 N&T 處理。這是一個極高成本的工序，需要將管材重新加熱至 1,900°F-1,975°F 進行奧氏體化，隨後空冷並在 1,350°F-1,470°F 區間進行回火 ⁶。

最重要的變革在於豁免條款的刪除。舊版規範中曾經存在的 Paragraph 129.3.3.2（允許在低溫設計下豁免某些高應變冷作的熱處理）在 2024 年版中已被刪除或嚴格限縮 ⁷。這意味著，任何由潁璋工程執行的 P91 冷彎作業，若彎曲半徑小於管徑的 10 倍（即應變通常大於 5%），都將觸發強制性的爐內完整的 N&T熱處理或彎後退應力熱處理（Subcritical PBHT）要求。

3.3 流動加速腐蝕（FAC）的設計強制性

ASME B31.1-2024 的另一個重大變革在於對流動加速腐蝕（Flow-Accelerated Corrosion, FAC）的態度轉變。Paragraph 101.2 與新增的相關子條款，現在明確要求設計者在設計初期就必須評估碳鋼與低合金鋼對 FAC 的敏感性 ⁷。

Appendix IV 提供了詳細的指導原則，指出幾何形狀引起的流體擾動（Turbulence）是 FAC 的主要驅動因子 ⁷。傳統的銲接彎頭（Elbows）由於銲道根部的突出（Root Penetration）與對接處的錯位（Misalignment），會在其下游產生強烈的渦流，進而剝蝕保護性的磁鐵礦（Magnetite）氧化層。相比之下，整體成形的冷彎管具有連續光滑的內表面，能顯著降低局部流速梯度，從而抑制 FAC 的發生 ¹⁰。

這一點直接確立了潁璋工程在給水（Feedwater）與凝結水（Condensate）系統中的戰略價值。在 2026 年的合規要求下，採用冷彎技術不再僅是為了減少銲口，更是為了符合「腐蝕控制設計」的強制性要求。

四、技術決策模型：冷作技術 vs. 銲接工法

基於上述規範變革， EPC Contractor必須建立一套量化的決策模型，用於在細部設計階段判定每條管線（Isometrics）應採用「潁璋冷彎方案」還是「標準銲接方案」。本模型由三大核心變數構成：結構完整性（壁厚管理）、冶金安定性（熱處理）、以及流體動力學優勢（FAC）。

4.1 變數一：結構完整性與壁厚減薄演算

在傳統銲接模式中，工程師選用標準的 Schedule 彎頭，其壁厚通常在製造廠端已透過增厚設計來滿足內壓需求。然而，採用冷彎技術時，彎管的外弧（Extrados）必然發生物理性減薄，內弧（Intrados）則會增厚。

根據 Paragraph 102.4.5 與 Equation 3B，冷彎後的最小壁厚t_m必須滿足以下物理限制 ¹：

t_{after_bend ≧} t_{minimum_code}

其中，彎管所需的初始管材厚度 t_nominal必須包含「彎曲減薄餘裕（Bending Allowance）」。這導致了一個關鍵的採購決策點：

表 4.1：壁厚管理決策方針

評估維度	冷彎方案（潁璋工程）	銲接彎頭方案（標準供應鏈）	2026 規範影響分析
設計靈活性	高：可實現非標準半徑（如 3.5D）及連續多角度彎曲，減少銲口數量。	低：受限於標準模具（45°, 90°, 1.5D/1.0D），路徑需遷就配件。	冷彎允許更優化的空間配置，但需精確計算應變。
材料採購策略	複雜：必須採購「高一級 Schedule」或定製壁厚的直管（例如：需 SCH 100 以滿足 SCH 80 的成品要求）。	簡單：採購標準直管與標準彎頭，壁厚已標準化。	若採購部門未預留減薄餘裕，冷彎成品將直接被判定為 Code Violation。
NDE 檢測負擔	極高：必須對外弧進行 UT 測厚，並驗證內弧無皺褶。	中等：主要針對圓周銲道進行 RT/UT，配件本體依賴證書。	冷彎將檢測責任從「製造商」轉移至「現場/預製廠」。
應力集中係數	低：連續幾何形狀，SIF 值通常較低且分佈均勻。	高：銲道幾何不連續處存在較高的 SIF。	Equation 3B 要求在設計計算書中明確體現彎管的幾何強化效應。

決策邏輯： 若EPC Contractor能在採購階段建立「犧牲壁厚」的預算模型，冷彎方案在結構完整性上優於銲接方案，因為它消除了銲道這個最大的冶金弱點。

4.2 變數二：冶金安定性與熱處理權衡

不同材料類別（P-Number）對冷作的反應截然不同，這直接決定了與潁璋工程合作的工序複雜度。

P-No. 1（碳鋼）

對於一般碳鋼（如 A106 Gr. B），除非涉及極端厚度（> 3/4 英寸）或特殊服務（致死性流體），否則冷彎通常不需要後續熱處理 ¹。

• 決策： 強烈推薦冷彎。這可以直接省去兩道環口銲接及其相關的預熱、層間溫度控制與 NDE 成本。

P-No. 8（奧氏體不鏽鋼，如 TP304/TP316）

雖然法規允許在「As-bent」狀態下使用，但冷作硬化會顯著提高材料對氯化物應力腐蝕龜裂（Cl-SCC）的敏感性。ASME B31.1 在實務上建議控制硬度 ¹²。

• 硬度極限值： 22 HRC (約 237 HB)。
• 決策： 有條件推薦冷彎。若潁璋工程能證明其彎管製程後的殘餘硬度低於 22 HRC，則無需熱處理。若超過此值，則必須進行固溶退火（Solution Annealing），這涉及快速水淬，對彎管的尺寸精度控制是一大挑戰 ¹³。

P-No. 15E（P91/P92）

這是決策模型中最棘手的部分。如前所述，大於 5% 的應變即觸發熱處理。

• 決策： 策略性評估。冷彎雖然需要進爐熱處理或彎後退應力熱處理，但它消除了「Type IV 潛變裂紋」的風險熱點（銲道 HAZ）。在電廠壽命管理中，「爐內整體熱處理的彎管」優於「現場局部熱處理的銲接彎頭」。因此，儘管初始製造成本較高（含 N&T），但從全生命週期風險（Life Cycle Risk）角度看，冷彎仍是首選，前提是潁璋工程具備合格的熱處理供應鏈。

4.3 變數三：流體動力學與 FAC 抑制

FAC 是一種「幾何敏感」的失效模式。流體在經過不連續面時產生的質量傳送（Mass Transfer）增強效應，會導致局部減薄速率呈指數級上升。

• 銲接彎頭： 由於標準彎頭（5D）半徑較短，且銲道處存在內凸，流體分離（Flow Separation）現象嚴重。
• 冷彎管： 潁璋工程提供的 3D 或 5D 彎管 ¹⁴，其流線型設計能確保流體貼附管壁，極大程度地抑制了渦流的產生。

決策： 對於 FAC 敏感管線（如鍋爐給水泵出口、高壓加熱器疏水管），冷彎是唯一符合 ALARA 原則的工程解。EPC Contractor應將此作為對業主（Owner）展現技術加值的核心論述。

五、協作夥伴綜效評估：潁璋工程的戰略定位

在上述技術模型下，潁璋工程（Ying Zhang Engineering）的能力組合展現出高度的戰略互補性。根據現有資料，潁璋工程具備特定的技術特徵，能填補EPC Contractor在標準 EPC 模式下的能力缺口。

5.1 1.5DR 冷彎技術的戰略價值

一般冷彎機通常限制在 3D 或 5D 半徑，因為小半徑（1.5D）極易造成管壁起皺（Buckling）或過度橢圓化（Ovality）。潁璋工程宣稱具備 1.5DR 冷彎能力 ¹⁵，這是一項極具競爭力的技術資產。

• 棕地改造（Brownfield Retrofit）優勢： 在既有電廠的改造案中，空間往往極度受限，無法容納 3D/5D 的大半徑彎管。若潁璋能提供與標準彎頭尺寸一致（5D）的冷彎管，EPC Contractor 便能在不改變管線路徑（Routing）的前提下，實現「無銲口化」改造。
• 技術門檻： 這暗示潁璋擁有高精度的芯棒（Mandrel）與防皺模具技術，能有效控制 Equation 3B 中的減薄變數。

5.2 客製化與小管徑能力

針對 Small Bore 管線與特殊角度（非 45/90 度），潁璋的客製化開模能力 ¹⁵ 解決了標準管件無法滿足的佈管需求。這在儀控管線（Instrumentation Piping）與取樣系統中尤為關鍵，因為這些小管徑系統往往是振動疲勞失效的高發區，減少銲口即是減少應力集中點。

5.3 數據化品質履歷的潛力

ASME B31.1 Chapter VII 要求建立覆蓋管線系統（CPS）的詳細履歷 ⁹。與潁璋的合作若能延伸至數據層面，將創造巨大價值。

• 數位雙生前置： 潁璋若能提供每一支彎管的「彎管機台操作參數」、「實際減薄率&橢圓度」與「熱處理昇溫曲線&硬度檢測」數據，EPC Contractor即可將此匯入 3D 模型或資產管理系統（如 PipeVue），為業主提供符合 2026 規範的完整合規數據包。

六、2026 專案執行實施策略與路徑圖

為了將上述理論綜效轉化為專案執行的具體成果，EPC Contractor 應採取以下分階段實施策略。

6.1 採購規範（Specification）的結構性修訂

採購是冷彎策略成功的第一道關卡。EPC Contractor的 piping material specification (PMS) 必須針對冷彎管線建立獨立的類別（Class）。

壁厚餘裕定義： 在詢價單（RFQ）中，針對預計進行冷彎的直管，必須依據彎曲半徑設定額外的壁厚要求。

建議設定公式：t_order = t_design*(1 + Bending Factor)，其中 1.5D 彎管的因子可能高達 15-20%。

• 材料純淨度： 對於 P91 材料，應限制 Ni+Mn 含量總和低於0%，以擴大 A_c1 與 A_c3 溫度區間，降低熱處理時發生過回火（Over-tempering）的風險 ¹⁷。

6.2 建立 P91 冷彎專用 QA/QC 協議

鑑於 P91 的高風險性，EPC Contractor需與潁璋工程建立一套超越法規低標的 QA 協議：

• 硬度普查： 要求對 P91 冷彎管進行 100% 硬度檢測，允收標準建議設定在 190-250 HBW 之間，以排除軟化點（Soft Spots）或未回火馬氏體。
• 金相複製（Replica）： 在首件檢查（First Article Inspection）中，應強制進行金相複製，確認無潛變孔洞（Creep Voids）或 Type IV 損傷跡象。
• 熱處理驗證： 若潁璋依賴分包商進行 N&T或退應力，EPC Contractor 必須派駐檢驗員（Inspector）駐廠監控溫度均勻性（TUS）與熱電偶佈置。

6.3 針對 FAC 的設計優化流程

在設計階段（PDS/PDMS/E3D），應導入自動化規則：

• 規則： 凡是流速超過臨界值（例如：水大於 3m/s，汽水混合物大於 10m/s）的碳鋼管線，預設採用 3D/5D 冷彎。
• 例外管理： 僅在空間絕對受限時，才經由工程師簽核改用5D 冷彎或銲接彎頭，並標註為 FAC 重點監測點。

七、結論與建議

綜合 2026 年 ASME B31.1 規範變革與潁璋工程的技術能量，本報告得出以下核心結論：

1. 冷彎是應對 FAC 與潛變風險的最佳解： 在新規範架構下，冷彎技術因其幾何連續性與應力分佈均勻性，在對抗 FAC 與 Type IV 裂紋上，展現出優於傳統銲接工法的物理特性。
2. 潁璋工程的 1.5DR 技術具備不可替代性： 其小半徑冷彎能力解決了傳統冷彎「佔用空間大」的致命傷，使得在受限空間內實現「無銲口設計」成為可能。
3. 合規成本將顯著轉移： 雖然冷彎減少了現場銲接成本，但成本並未消失，而是轉移到了「厚壁管材採購」、「高階 NDE 檢測」與「爐內熱處理」上。

策略建議：

• 立即啟動 P91 熱處理能量稽核：EPC Contractor應優先審查潁璋工程針對 P-No. 15E 材料的熱處理供應鏈，確認其具備執行高溫常化（1,900°F+）跟退應力熱處理的能力。
• 修訂工程標準（Engineering Standards）： 將 Equation 3B 的計算邏輯內建於EPC Contractor的管線應力分析軟體（如 Caesar II）設定中，自動檢核冷彎減薄後的合規性。
• 深化數位合作： 要求潁璋工程提供彎管的數位履歷，將其作為EPC Contractor交付給業主的「數位孿生電廠」的一部分，這將成為EPC Contractor在 EPC 市場中的差異化競爭優勢。

透過精準執行上述策略，EPC Contractor將能利用 ASME B31.1-2024 的規範升級契機，將合規壓力轉化為技術護城河，並與潁璋工程共同建立新一代的高品質電廠管線建造標準。

表 7.1：2026 技術決策方針總結（ASME B31.1-2024）

評估項目	冷作彎管（潁璋工程）	傳統銲接工法	2026 決策建議
FAC 抗性	優異（Appendix IV 推薦）	差（銲道致湍流）	冷彎勝出（針對飼水/冷凝水系統）
P91 潛變壽命	優異（若 N&T 正確）	中等（Type IV 風險）	冷彎勝出（需嚴格 QA）
時程效率	極快（分鐘級成形）	慢（小時級銲接）	冷彎勝出（縮短現場工期）
檢測成本	高（UT 測厚 + 硬度）	中（RT/UT 銲道）	銲接略優（標準化程度高）
材料成本	高（需犧牲厚度）	低（標準件）	銲接勝出
綜合綜效	戰略性優勢	基準線	關鍵系統採用冷彎，次要系統維持銲接

參考文獻

1. 46 CFR Part 56 Subpart 56.80 — Bending and Forming – eCFR, https://www.ecfr.gov/current/title-46/chapter-I/subchapter-F/part-56/subpart-56.80
2. Minimum Bend thickness at Extrados of Pipe bend – Engineers Edge, https://www.engineersedge.com/engineering-forum/showthread.php/5308-Minimum-Bend-thickness-at-Extrados-of-Pipe-bend
3. ASME B31 – 1 Power Piping | PDF – Scribd, https://www.scribd.com/doc/223247400/ASME-B31-1-Power-Piping
4. ASME B31.1-2022 Power Piping Code – Studylib, https://studylib.net/doc/27162846/asme-b31.1-2022
5. ASME B31.1 – Future Energy Steel,， https://energy-steel.com/wp-content/uploads/2025/03/ASME-B31.1.pdf
6. Growing experience with P91/T91 forcing essential code changes, https://www.ccj-online.com/growing-experience-with-p91-t91-forcing-essential-code-changes/
7. ASME B31.1-2024: Power Piping [New] [Changes] – The ANSI Blog, https://blog.ansi.org/ansi/asme-b31-1-2024-power-piping-changes/
8. 1 – Power Piping – ASME, https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b31-1-power-piping
9. Guideline for Compliance to B31.1 Chapter VII, Operation and Maintenance – EPRI, https://restservice.epri.com/publicdownload/000000000001018998/0/Product
10. Flow Accelerated Corrosion, https://www.icorr.org/wp-content/uploads/2023/04/Reza-Beheshty-Flow-Accelerated-Corrosion-_-Synergistic-effects-of-the-influencing-parameters-002.pdf
11. ASME B31.1 Power Piping Bend – Pipeng Toolbox, http://pipeng.com/index.php/ts/itdmotdiam006l/
12. 46 CFR § 56.80-15 – Heat treatment of bends and formed components. – Law.Cornell.Edu, https://www.law.cornell.edu/cfr/text/46/56.80-15
13. QAS 1 04 Fabricated Components- ASME B31 1 Piping Assemblies 120312, https://www.nrg.com/assets/documents/legal/quality-assurance-specifications/qas-1-04-fabricated-components-asme-b31-1-piping-assemblies-082914.pdf
14. Recent progress in multifunctional, reconfigurable … – CDC Stacks, https://stacks.cdc.gov/view/cdc/156901/cdc_156901_DS1.pdf
15. 潁璋工程興業有限公司– 冷作彎管, https://yz-pipe-bending.com.tw/
16. ASME B31.1 Covered Piping Systems’ Mandatory Requirements | Tetra Engineering, https://www.tetra-eng.com/news/asme-b31-1-covered-piping-systems-mandatory-requirements
17. Welding and PWHT of P91 Steels, https://cdn.ymaws.com/www.vma.org/resource/resmgr/2013_technical_seminar/d_1035am_bill_newell_revised.pdf