Emmanouil Moulos
Sr. Mechanical Engineer, Dipl. (MSc @ NTUA)
Tendering is an art for the estimator, budget for the management and target for the construction
•
Moulos´ piping estimation method: Equivalent Welded Inches Diameter (E.WID) model development ©
1
Title Moulos´ piping estimation method: Equivalent Welded Inches Diameter (E.WID) model development © Author Emmanouil Moulos Mechanical Engineering on Energy, MSc (NTUA) Mechanical Engineering on Energy, BSc (TEI of Athens)
emmoulos@gmail.com
Graphics Stavros Moulos Graphics Art Designer @ University of Applied Sciences of Athens
Editing Maria Eleni Moulou Political Scientist (AUT), MA @ University of Westminster
Layout - Design Myrtilo, Lena Pantopoulou Copyright© 2019 Emmanouil Moulos First Edition Athens, March 2022 ISBN 978-618-205-250-1
Vatatzi 55, 114 73 Athens Τel.: +30210 6431108 e-mail: ocelotos@ocelotos.gr www.ocelotos.gr
All rights are reserved. Copying, storing and distribution of the present work, in whole or in parts, is prohibited without the written concept of the writer. Anyone making use of the information contained in this book does so at his/her own risk and assumes any and all resulting liability arising therefrom. While every precaution has been taken in the preparation of this document, the publisher and the author assume no responsibility for errors or omissions, or for damages resulting from the use of information contained in this document. In no event shall the publisher and the author be liable for any loss of profit or any other commercial damage caused or alleged to have been caused directly or indirectly by this document.
To my father Stavros, who passed away early and I did not have the opportunity as a teenager at that time to get him better
Summary The method of this book concerns the estimation work of the welded pipe systems installation and refers to pipe sizes ranging from (DN) of ¼” to 100”. The Schedule Standard joint (DN, tSTD) is set as a reference baseline per each pipe DN range of thicknesses and identifies numerically: 1) How much harder it is to install a heavier (DN, ti>tSTD) to Schedule Standard wall pipe, resulting in a set with more man-hours than it would have if the work could be done on the same route profile but with the lighter Schedule Standard pipes, and 2) How much easier it is to install a thinner (DN, ti<tSTD) to Schedule Standard wall pipe, resulting in a set with fewer man-hour than it would have if the work could be done on the same route profile but with the heavier Schedule Standard pipes. This factorized conversion helps the estimator afterward: 1) To simplify the estimation work by referring to the Schedule Standard pipe size only, no matter what the piping scope is, 2) To understand and manage better the competition beneficial to the bidding company, 3) To produce safer estimates, and
Summary • Summary
4) To control any competitor, even if only a single rate from them is known.
5
Preface This book aims to introduce to the estimating engineers’ community the “Equivalent Welded Inch Diameter (E.WID)” method developed since 1996 when I was first exposed to the heat of the competitive construction bidding for Oil & Gas projects. The topic has been discussed by a significant number of authors in literature so far. Previous studies have emphasized analyzing piping works in-depth, providing their readers with “use for all” numerical recipes. But this book does not fall into this category. Its approach addresses a reliable and straightforward method by which the pipe spools’ construction productivities of each diameter, size, and thickness have transformed to the Standard Schedule section of that DN. Thus, you can make accurate estimations for any piping project bid and manage to work simultaneously on more than one tender at the same time due to the simplicity of the method, facility which cannot be provided by any other contemporary method. This (E.WID) method also safeguards the estimator from very low or high bids, as it is common sense that when the bid is very low, the bidding entity collects losses that occasionally turn out to be fatal. And if the bid is high, the project could be awarded to the competition, causing the adverse for the losing contractor future. The commercial use of the method should also attract the reader’s attention, which by the unique competition manipulation advantage that it gives, could be equal –if not of higher- importance than the bid itself. And this is the reason for a relevant clause addition at the end of the book, where you can find some suggestions on how to track and predict your competitors’ rates even if you only know one bid rate figure from their past bids.
Moulos piping estimation method: (E.WID) model development ©
All in all, this is the competitive advantage of this method. Apart from controlling the estimation process, you can monitor the competition by being one step closer to the contract award from the competitors for any tender.
6
Table of Contents Summary ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������5 Preface �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������6 Table of Contents �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7 1. General �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9 1.1. Notations �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9 1.2. Estimation Units Conversion ���������������������������������������������������������������������������������������������������������9 2. Introduction �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������10 3. How the method works �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������11 4. How to apply the method �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������12 5. Method prerequisites ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������14 5.1. PERT[1] ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������14 5.2. Logic gates [2] ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������14 5.3. Pipeweight [3], [4], [5] ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������14 5.4. Electrodedepositweight �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������14 6. Development of the (E.WID) method basis © ��������������������������������������������������������������������������������������15 7. The importance of the bevel factor ���������������������������������������������������������������������������������������������������������18
9. Pipe data ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 20 9.1. Diam. ¼” (DN 6 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 20 9.2. Diam. 3/8” (DN 10 mm) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 20 9.3. Diam. ½” (DN 15 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������21 9.4. Diam. ¾” (DN 20 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 24 9.5. Diam. 1” (DN 25 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 26 9.6. Diam. 1 ¼” (DN 32 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������29 9.7. Diam. 1 ½” (DN 40 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������31 9.8. Diam. 2” (DN 50mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 34 9.9. Diam. 2 ½” (DN 65 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������37 9.10. Diam. 3” (DN 80 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 40 9.11. Diam. 3 ½” (DN 90 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 44 9.12. Diam. 4” (DN 100 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������47 9.13. Diam. 5” (DN 1250 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������51 9.14. Diam. 6” (DN 150 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������55 9.15. Diam. 8” (DN 200 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������59 9.16. Diam. 10” (DN 250 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������63 9.17. Diam. 12” (DN 300 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 68 9.18. Diam. 14” (DN 350 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������73
Table of Contents • Table of Contents
8. Pipe data table headers description ��������������������������������������������������������������������������������������������������������19
7
9.19. Diam. 16” (DN 400 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 77 9.20. Diam. 18” (DN 450 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������81 9.21. Diam. 20” (DN 500 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 86 9.22. Diam. 22” (DN 550 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������91 9.23. Diam. 24” (DN 600 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������95 9.24. Diam. 26” (DN 650 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 99 9.25. Diam. 28” (DN 700 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������103 9.26. Diam. 30” (DN 750 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������105 9.27. Diam. 32” (DN 800 mm) �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������108 9.28. Diam. 34” (DN 850 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������111 9.29. Diam. 36” (DN 900 mm) �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������114 9.30. Diam. 38” ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������117 9.31. Diam. 40” (DN 1000 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������118 9.32. Diam. 42” (DN 1050 mm) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������119 9.33. Diam. 44” (DN 1100 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 120 9.34. Diam. 46” (DN 1150 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������121 9.35. Diam. 48” (DN 1200 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 122 9.36. Diam. 52” (DN 1300 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 123 9.37. Diam. 56” (DN 1400 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 124 9.38. Diam. 60” (DN 1500 mm) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 126 9.39. Diam. 64” (DN 1600 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������127 9.40. Diam. 68” (DN 1700 mm) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������127 9.41. Diam. 72” (DN 1800 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 128 9.42. Diam. 76” (DN 1900 mm) �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 128 9.43. Diam. 80” (DN 2000 mm) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������129 9.44. Diam. 88” (DN 2200 mm) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������129 9.45. Diam. 100” (DN 2500 mm) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 130 10. (E.WID)s of V & J joint geometry comparison tables in ASME B 36.10 format �����������������������131
Moulos piping estimation method: (E.WID) model development ©
11. Management of the competition [6], [7] ������������������������������������������������������������������������������������������� 134
8
12. Bibliography �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������137
1. General 1.1. Notations m ft Sqm or m2
meter foot square meters
IFD IFQ IFR
Issued For Design Issued For Quotation Issued For Review
Cucm or cm3 Kgr Mhrs CS WID E.WID S.WID RT PT MT UT PMI FAT SAT P&ID PFD FEED GA IFC
cubic centimeters Kilogram Man-Hours Carbon Steel Welded Inch Diameter Equivalent Welded Inch Diameter Schedule Welded Inch Diameter=DNi Radiographic Testing Penetrants Testing Magnetic Particles Testing Ultrasonic Testing Positive Materials Identification Field Acceptance Test Site Acceptance Test Process & Instrumentation Diagram Process Flow Diagram Front End Engineering Design General Arrangement Issued For Construction
ISO LDT MDMT MSD MTO BOQ BOM NDT NDE UFD WBS DNo to Go Vo DNi ti Gi Vi
Isometric Line Designation Table Minimum Design Metal Temperature Material Selection Diagram Material Take Off Bill of Quantities Bill of Materials Non Destructive Testing Non Destructive Examination Utility Flow Diagram Work Breakdown Structure Schedule standard nominal diameter Schedule standard pipe thickness Schedule standard linear weight Schedule standard weld volume Any pipe nominal diameter Any pipe thickness Any pipe linear weight Any pipe weld volume
1.2. Estimation Units Conversion x 0,4536 = Lbs x 2,2046 = Lbs /Mhrs x 0,67197 = Lbs / ft x 0,2048 = Lbs /sqft x 2,2046 = Lbs /cum x 2,2046 = Lbs /weld x 2,2046 = Lbs / ton x 0,4536 = kWh / Lbs x 0,2642 = U.S. Gal
mm m sqm cum 1000 cum Mhrs / m Mhrs / sqm Mhrs / cum
x 0,03937 = inch x 3,281 = ft x 10764 = sq ft x 35,32 = cuft = 35320 cuft x 0,3048 = Mhrs / ft x 0,0929 = Mhrs /sqft x 0,02831 = Mhrs /cuft
1. General • 1.1. Notations
Kgrs Kgrs / Mhrs Kgrs / m Kgrs / sqm Kgrs / cum Kgrs / weld Kgrs / ton kWh / kgrs Lit
9
2. Introduction As per the a.m. this book introduces the “Equivalent Welded Inch Diameter” (E.WID) method from the “Inches to be welded” phrase that is commonly used at the construction sites worldwide and refers to the welded joints of the pipes, no matter if they are of butt or socket type. The “inches” expression refers to the welded joint diameter inches, which is the sole dimension of the measurement method, as perceived by the piping staff in Oil & Gas industry. This method sets in the beginning the Schedule Standard joint (DN, tSTD) as a reference baseline per each pipe DN range of thicknesses and identifies numerically: 1) How much harder it is to install a heavier (DN, ti>tSTD) to Schedule Standard wall pipe, resulting in a set with more man-hours than it would have if the work could be done on the same route profile but with the lighter Schedule Standard pipes, and 2) How much easier it is to install a thinner (DN, ti<tSTD) to Schedule Standard wall pipe, resulting in a set with fewer man-hours than it would have if the work could be done on the same route profile but with the heavier Schedule Standard pipes. Hence, in this way practically, there would be a factorized conversion of the lighter and heavier wall pipes to the Schedule Standard one having the same DN size, which helps the estimator afterward: 1) To simplify the estimation work by referring to the Schedule Standard pipe size only, no matter what the piping scope is, 2) To understand and manage better the competition beneficial to the bidding company, 3) To produce safer estimates, and 4) To control any competitor, even if only one rate from them is known.
Moulos piping estimation method: (E.WID) model development ©
This interaction between the pipe joints having the same DN but different wall thickness is illustrated by the formula (1) below, introducing the (E.WID) factor.
10
Metal-wise, this (E.WID) factor refers to Carbon Steel or alike metal (e.g. A53 - A106 - API5L - TUE250B or equivalent), which is the reference material of the method, and it was simulated by the unit (1). A suitable metal factor should be used for any other alloy metal instead of simulating the technical installation variance. For the estimators´ convenience, a complete set of such factors are quoted in Chapter (01) of the “Tenders Cookbook” book. The(E.WID) factors range from (DN) of ¼” to 100”, with the Non-Standard pipes sections included. The (E.WID)s factors are not proportional to the pipe thickness or weight but are mostly related to the combined effect of the volume & weight of each pipe, the geometry of the joint, and the metal volume deposited in the weld.
Pipe Weight: Gi (Kg/m)
(3) ISO-R7 ISO-R7
(4) 25,00 25,40 26,19 26,97 27,79 28,00
(5) 47,23 47,73 48,71 49,64 50,59 50,82
J.joint
(6) 114,22 117,25 123,32 129,43 135,95 137,64
(7) 88,68 90,97 95,54 100,13 105,03 106,30
(8) 8 8 9 9 9 9
(E.WID)s Factor per joint geometry V.joint
J.joint
(9) 2,995 3,042 3,135 3,229 3,328 3,354
(10) 2,325 2,360 2,429 2,498 2,571 2,590
(E.WID) Variance % (J-V)/V
Thickness (mm)
(2) 101,6 101,6 101,6 101,6 101,6 101,6
V.joint
Welding Passes (SMAW/SMAW)
Standards
(1) 3 1/2 3 1/2 3 1/2 3 1/2 3 1/2 3 1/2
Outside Diameter (mm)
DN
Weld deposit volume: Vi (cm3)
(11) -22,36% -22,42% -22,52% -22,64% -22,74% -22,78%
(4) 1,60 1,65 1,85 2,00 2,11 2,11 2,20 2,24 2,30 2,31 2,50 2,60 2,77 2,80 2,87 2,90 2,97 3,00 3,02 3,05 3,05 3,18 3,20 3,38
(5) 4,45 4,58 5,13 5,54 5,84 5,84 6,08 6,19 6,35 6,38 6,89 7,16 7,62 7,70 7,89 7,97 8,15 8,23 8,29 8,36 8,36 8,71 8,77 9,25
J.joint
(6) 2,51 2,60 2,94 3,25 3,40 3,40 3,57 3,64 3,76 3,77 4,14 4,34 4,69 4,75 4,90 4,96 5,11 5,30 5,20 5,26 5,26 5,55 5,59 5,99
(7) = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
(8) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2
V.joint
J.joint
(9) 0,682 0,684 0,693 0,709 0,703 0,703 0,709 0,711 0,715 0,715 0,726 0,733 0,744 0,746 0,751 0,752 0,758 0,777 0,758 0,761 0,761 0,770 0,771 0,783
(10) = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
(11) 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
9. Pipe data • 9.12. Diam. 4” (DN 100 mm)
(3) 5 5s 10 10s -
V.joint
(E.WID)s Factor per joint geometry
(E.WID) Variance % (J-V)/V
Pipe Weight: Gi (Kg/m)
(2) 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3 114,3
Weld deposit volume: Vi (cm3)
Welding Passes (SMAW/SMAW)
Thickness (mm)
(1) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Standards
DN
Outside Diameter (mm)
9.12. Diam. 4” (DN 100 mm)
47
126
Thickness (mm)
Pipe Weight: Gi (Kg/m)
V.joint
(2) 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524 1524
(3) -
(4) 9,53 10,31 11,13 11,91 12,70 14,27 15,88 17,48 19,05 20,62 22,23 23,83 25,40 26,97 28,58 30,18 31,75 33,32 34,93 36,53 38,10 38,89 39,67 41,28 46,02 47,63 50,80 52,37 53,98 59,54
(5) 355,92 384,85 415,23 444,10 473,31 531,27 590,58 649,40 706,98 764,45 823,26 881,57 938,67 995,64 1054,95 1111,76 1168,36 1224,92 1282,72 1340,04 1396,16 1424,35 1452,15 1509,45 1677,39 1734,18 1845,63 1900,64 1956,93 2150,33
(6) 382,37 435,28 494,47 554,17 618,00 754,90 909,15 1076,32 1253,77 1444,49 1653,82 1875,63 2106,59 2350,72 2614,71 2890,73 3174,79 3471,92 3790,15 4119,97 4456,71 4631,06 4806,42 5178,47 6352,54 6777,98 7654,99 8108,62 8587,03 10341,75
J.joint (7) = = = = = = = = = = 1291,60 1459,66 1634,30 1818,58 2017,54 2225,26 2438,75 2661,79 2900,43 3147,50 3399,53 3529,93 3661,04 3939,04 4815,08 5132,14 5785,18 6122,71 6478,51 7782,28
V.joint
J.joint
(E.WID) Variance % (J-V)/V
Standards
(1) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60
Outside Diameter (mm)
Moulos piping estimation method: (E.WID) model development ©
DN
Weld deposit volume: Vi (cm3)
Welding Passes (SMAW/SMAW)
9.38. Diam. 60” (DN 1500 mm)
(8) 4 4 4 4 4 5 6 6 6 7 8 8 8 9 10 10 10 11 12 12 12 13 13 14 15 16 16 17 18 19
(9) 1,000 1,053 1,108 1,162 1,215 1,323 1,433 1,543 1,651 1,759 1,870 1,980 2,089 2,198 2,307 2,420 2,529 2,638 2,750 2,862 2,971 3,026 3,081 3,193 3,525 3,638 3,861 3,971 4,085 4,477
(10) = = = = = = = = = = 1,460 1,541 1,621 1,700 1,780 1,863 1,943 2,023 2,105 2,186 2,267 2,307 2,347 2,429 2,672 2,755 2,918 2,999 3,082 3,369
(11) 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% -21,90% -22,16% -22,42% -22,65% -22,84% -23,01% -23,17% -23,32% -23,46% -23,61% -23,71% -23,76% -23,83% -23,92% -24,20% -24,28% -24,43% -24,49% -24,56% -24,75%
(E.WID)s Factor per joint geometry
ISBN 978-618-205-250-1
9 786182 052501