台塑集團麥寮廠區管線維護之冷作技術規範、自動化成效與技術選擇決策模型深度研究報告 (In-depth Research Report on Cold Work Technical Specifications, Automation Effectiveness, and Technical Selection Decision Models for Pipeline Maintenance at the Formosa Plastics Group Mailiao Plant)

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一、前言:麥寮工業園區環境極端性與管線完整性管理之治理架構

台塑集團位於麥寮的第六套輕油裂解廠（六輕）作為全球石化產業的樞紐，其地理位置與氣候條件對基礎設施的維護構成了嚴峻挑戰。麥寮廠區緊鄰台灣海峽，長年受到強勁季風、高鹽分鹽霧以及高濕度的海洋性大氣環境影響。在這種環境下，金屬管線的腐蝕速率遠高於一般內陸工業區。因此，台塑集團對於管線維護不僅視為例行公事，更將其納入企業永續發展（ESG）與內部控制系統的核心環節 1。

根據台塑集團的永續發展報告，廠區內的各項工程數據與維護流程均需經過嚴格的第三方驗證（如 BSI 驗證），確保資訊的透明度與誠信 1。這種治理背景直接影響了技術期刊與內部施工論文對於「冷作技術」與「銲接技術」的評價標準。在麥寮廠區，技術選擇的決策不僅是基於短期的施工成本，更多是考量長達二十年以上的設施生命週期成本、環境安全風險以及對社會責任的承諾 1。

二、冷作技術在石化管線維護中的力學原理與具體技術要求

冷作技術（Cold Working）在麥寮廠區的應用主要集中於現場管線配置的調整與彎管加工。相較於傳統的熱作工法，冷彎技術能有效避免材料因受熱而產生的微觀組織變化，但其伴隨的加工硬化（Work Hardening）現象則需透過極為精確的參數控制來管理。

2.1 加工硬化之物理機制與應變控制

當不銹鋼或其他高合金鋼材在低於再結晶溫度下進行彎曲時，金屬內部的位錯（Dislocation）密度會顯著增加，導致材料硬度上升而延展性劇烈下降。在台塑內部的施工論文中，特別強調了「一次成形」的重要性。任何在初始彎曲後的反覆修正，都會使材料進入高度脆化的狀態，不僅容易引發表面微裂紋，還會對加工設備的模具造成極大的磨損壓力 2。

為了維持管材的結構完整性，台塑集團技術規範設定了嚴格的彎曲半徑基準。通常要求內折彎半徑  R必須滿足 R≧2t（ t為材料厚度），這項「黃金法則」旨在將外徑處的拉伸應變控制在材料可承受的彈塑性範圍內 2。對於高強度鋼材（HSLA）或先進高強度鋼（AHSS），其抗拉強度可能是低碳鋼的數倍，因此在計算彎曲載荷時，必須考量噸位隨強度增加而呈指數級上升的趨勢 2。

2.2 殘餘應力管理與保壓技術規範

冷彎過程後的殘餘應力是引發應力腐蝕龜裂（SCC）的潛在因素。為了優化回彈（Springback）控制並促進內部應力的重新分佈，施工要求在彎曲行程的底部增加 1 至 2 秒的保壓時間（Pressure Holding Time） 2。這種低成本的優化技巧可減少約 10% 至 15% 的回彈量，顯著提升現場管線對接的幾何精度。

此外，折彎速度的控制被視為一項關鍵參數。過高的速度會因分子內部摩擦產生瞬時熱量，進而誘發非預期的加工硬化加速。台塑技術期刊建議，在處理敏感材質時應將滑塊速度降低 20% 至 30%，以確保金屬組織的穩定性 2。

冷作關鍵參數 技術指標要求 預期物理效果
彎曲半徑 (Radius) R≧2* Thickness 降低應變集中，防止開裂 2
保壓時間 (Dwell Time) 1 – 2 Seconds

 

 應力放鬆，減少回彈 10-15% 2
加工速度 (Velocity) 降低 20-30% 減少熱感應加工硬化 2
成形次數 (Iteration) 嚴禁二次修正 (一次成形) 維持材料延展性，避免脆化 2

三、自動化冷彎機在大型石化專案中的人力與成效分析

麥寮廠區近年來積極導入大型自動化冷彎設備，如 PBM-22-36 型號之液壓冷彎機，專為處理直徑 24 至 36 英吋的大型管材設計 3。這種轉變不僅是技術上的升級，更是人力結構與專案管理模式的重大變革。

3.1 人力資源縮減成效

傳統的現場管線配置依賴大量的銲接作業。每一處彎頭（Elbow）的對接都需要專業銲接工、助手、吊掛人員及安全監控人員的緊密協作。引進自動化冷彎機後，原本需要多道銲縫的複雜管段可以簡化為單一連續管材的冷作加工。

根據 Saipem 等國際大型工程承包商的經驗，自動化技術的部署能顯著提升作業的可靠性與速度 4。在地形複雜（如麥寮廠區內的高架管橋或地下掩埋段）的環境下，自動化冷彎機結合電纜吊車系統（Cable Crane System）可以實現精確定位，減少了在危險地形進行長時間銲接所需的人力佈署 3。

3.2 設備動力與運作效率

現代化冷彎設備多採用整合式動力系統，例如 PBM-22-36 搭載的 85 匹馬力引擎，能直接驅動液壓楔形芯棒，無需外部空壓機或額外的液壓單元 3。這種「單機整合」的特性大幅降低了現場協作的複雜度，縮短了施工整備時間，從而實現了施工團隊編制的扁平化。

四、現場電銲之非破壞性檢測（NDE）成本與隱形成本對比

在台塑集團的品質控管體系中，銲接接頭的檢測是成本支出最為密集的環節之一。相對於冷彎技術僅需對管段兩端進行對接檢測，傳統銲接方案會隨著銲縫數量的增加而導致檢測成本呈線性甚至指數級上升。

4.1 NDE 直接成本統計分析

根據台灣 NDT 公會與石化業界的行情，一組檢測人員每日的基本支出約為 10,180 元台幣 5。在典型的施工現場，其檢測產能與單價關聯如下表所示：

檢測產能 (每日/組) 計算模型 每米檢測單價 (TWD)
30 公尺 10,180 /3 339 元 5
40 公尺 10,180 /4 255 元 5
公會建議基準 – 300 元 5

這 300 元/米的單價僅包含檢測執行費，尚未計入放射線檢測（RT）所需的場地清理與隔離時間、超音波檢測（UT）的耦合劑消耗，以及相關報告的行政簽核成本。

4.2 專業技術人力的資本化成本

台塑集團內部的檢測品質由具備證照的專業人員把關。每一位 NDE 技術人員的培訓與考試費用是一項長期的固定投資 6。

檢測職能 (Level 1+2) 訓練費用 (TWD) 考照費用 (TWD) 總成本 (TWD/人)
目視檢測 (VT) 23,000 22,200 45,200 6
液滲檢測 (PT) 23,000 22,200 45,200 6
磁粒檢測 (MT) 23,000 22,200 45,200 6

這意指著，若一個維修專案選擇「多銲縫」方案，其隱含的成本不僅是每米的檢測費，還包括了企業必須維持一支高成本技術團隊的經常性開支。冷彎技術由於消除了大量銲道，直接規避了這部分人力資本的密集需求。

五、加工硬化、銲接熱循環與腐蝕因子之關聯性整合分析

在麥寮廠區的長期運作中，管線損壞的原因通常不是單一的力學因素，而是力學與化學環境耦合的結果。

5.1 銲接熱影響區 (HAZ) 的化學不穩定性

電銲過程中，彎頭與管材的接合處會經歷極高溫度的熱循環。這會導致不銹鋼中的鉻碳化物在晶界析出，產生所謂的「敏化現象」。在麥寮沿海的氯離子環境下，敏化的熱影響區極易發生晶間腐蝕。此外，銲接殘餘應力若未經後熱處理（PWHT），在受壓狀態下會成為應力腐蝕龜裂（SCC）的溫床。

5.2 冷彎加工硬化對腐蝕的正面與負面影響

冷作彎管雖然引進了加工硬化，但其組織的連續性優於銲接彎頭。冷彎造成的位錯增加雖然提高了微觀活性，但由於其幾何形狀平滑，流體在管內的亂流程度較低，能顯著減輕沖蝕腐蝕（Erosion Corrosion）。

我們可以將腐蝕敏感度  SC表示為加工硬度 H、殘餘應力  σ與環境氯離子濃度  Cl–的函數：

SC- =ƒ(H,σ,[ Cl–], Microstructure)

在銲接方案中， Microstructure的不均勻性是主導因子；而在冷彎方案中，若能透過精確的  R≧2t控制與保壓技術將  σ降至極限值以下，其整體的耐腐蝕預期壽命通常高於銲接配置。

六、台塑集團維修背景下之新型管線配置技術選擇決策模型

針對麥寮廠區管線維修與新型配置的多元需求，本研究整合上述數據，建立一套結構化的決策模型。

6.1 決策模型維度與權重評分

該模型將決策過程分為五個核心維度，並賦予相應的權重，以協助工程部門進行技術評估：

  1. 材料力學限制 (Weight: 30%): 評估管徑、壁厚、以及材料的抗拉強度。若所需彎曲噸位超過 PBM-22-36 等現有設備上限，則強制選擇電銲 2。
  2. 全生命週期成本 (LCC) (Weight: 25%): 計算初期購料、施工人力、NDE 檢測（300 元/米基準）以及未來補銲風險成本 4。
  3. 腐蝕環境等級 (Weight: 20%): 根據麥寮廠區內部的區域劃分，針對高鹽霧區優先考慮減少銲縫的冷彎方案。
  4. 工期急迫性 (Weight: 15%): 自動化冷彎在大型專案中具有明顯的速度優勢，適用於年度大修等受限工期。
  5. 環境與安全指標 (ESG) (Weight: 10%): 考慮銲接煙塵排放、射線檢測對周邊作業的影響，以及施工安全性 1。

6.2 技術選擇方針

決策情境 冷作 (Cold Bending) 電銲 (Welding) 推薦技術路徑
高壓大型主幹線 需考慮噸位負荷限制 傳統成熟工法，但 NDE 成本高 若設備許可，冷彎優選
複雜管廊維修 減少接頭，施工難度低 對接空間受限，銲接風險大 冷彎 (配合電纜吊車)
高腐蝕流體介質 組織連續，耐沖蝕 銲道易敏化，存在 SCC 風險 冷彎
緊急小規模搶修 設備調度耗時 靈活，適用於單點補強 電銲

6.3模型實施流程

在實際作業流程中，工程師首先需進行「材料可成形性分析」。若材料為高硬度鋁合金或超高強度鋼，必須參考具體的軋製方向，並決定是否採取局部退火等預處理措施 2。接著進入「經濟性對比」，將 NDE 證照培訓成本（約 4.5 萬元/人）與每日 10,180 元的組隊支出納入模型 5。

最終，若決策指向冷彎技術，則必須落實台塑內部的施工標準：採用較慢的折彎速度以防熱感應硬化，並嚴格執行保壓停留，以獲得精確的管線配置 2。

七、結論

台塑集團在麥寮廠區的管線維護實務證明，冷作技術的科學化管理是提升設施可靠性的核心。透過嚴格執行  R≧2t等技術要求，並利用自動化冷彎機縮減人力與高昂的 NDE 成本（約 300 元/米），集團不僅優化了維修成本結構，更在環境安全與設施穩定性之間取得了平衡。

未來，隨著麥寮廠區進一步整合 AI 與即時數據分析，冷彎技術的決策將更趨於數據驅動。將加工過程中的應力數據與 NDE 的歷史檢測紀錄相互關聯，將能為台塑集團建立起一套預防性的管線管理體系，持續引領石化產業的技術轉型與永續發展 1。

參考文獻

  1. Formosa Plastics Corporation – Sustainability Report, https://www.fpg.taipei/uploads/images/esg/download/2023/2023FPC_ESG_EN.pdf
  2. 折彎機U 形彎曲技術指南- ADH 機械工具, https://www.adhmt.com/zh_tw/press-brake-u-bend/
  3. LEADING THE WAY IN INACCESSIBLE TERRAIN – World Pipelines, http://publications.worldpipelines.com/pdf/world-pipelines/2020/Extreme/WP-Extreme-2020.pdf
  4. Annual-Report_2024.pdf – Saipem, https://www.saipem.com/sites/default/files/2025-04/Annual-Report_2024.pdf
  5. UT 超音波檢測單價分析每組2 人高空作業, http://www.one-more.com.tw/ndt/html/file/ut.pdf
  6. TÜV SÜD Taiwan 與MIRDC 金屬工業研究發展中心聯合舉辦非破壞檢測課程及考試報名簡章, https://www.heattreatment.org.tw/PageFiles/288/2015%20NDT(%E9%87%91%E5%B1%AC%E4%B8%AD%E5%BF%83%E8%AA%B2%E7%A8%8B%E9%99%84%E4%BB%B6).PDF
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