Shell使用WAAM技術(shù)制造修復(fù)管夾，為解決管道泄漏問(wèn)題提供新思路

導(dǎo)讀：在石油和天然氣領(lǐng)域，關(guān)閉管網(wǎng)以堵住潛在泄漏是一件很復(fù)雜的工程問(wèn)題。大多數(shù)情況下，在處理這樣的問(wèn)題時(shí)往往需要在它上面貼上一個(gè)類(lèi)似“創(chuàng)可貼”的密封裝置，然后等待更永久的解決方案。不過(guò)，如今出現(xiàn)了一種3D打印制造的新式管夾，為解決石油和天然氣管道泄露問(wèn)題提出了新的思路。

預(yù)先設(shè)計(jì)的泄漏修復(fù)

南極熊了解到，石化巨頭殼牌（Shell）公司已經(jīng)在他們的一個(gè)站點(diǎn)上成功地安裝了一個(gè)3D打印維修管夾，這個(gè)管夾概念驗(yàn)證是使用線(xiàn)弧增材制造 (WAAM) 技術(shù)制造的。

這一應(yīng)用案例由殼牌與 TEAM公司和Vallourec 合作打印和安裝。該項(xiàng)目的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的技術(shù)規(guī)范，根據(jù)它制造零件，然后根據(jù)新設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行測(cè)試。

管道容易出現(xiàn)裂紋形式的缺陷，也可能通過(guò)內(nèi)壁變薄出現(xiàn)缺陷，這可能在加壓流體侵蝕或腐蝕管道內(nèi)部時(shí)發(fā)生。這些夾具專(zhuān)為快速安裝而設(shè)計(jì)，旨在減少對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的干擾。

△老式夾具零件多，交貨期長(zhǎng)。（圖片來(lái)源：殼牌）

通常，此類(lèi)夾具由鑄造或鍛造部件制成（如上所示），并由裝配中的多個(gè)零件組成。制造傳統(tǒng)的夾具可能需要數(shù)周的時(shí)間來(lái)制造和交付。

3D 打印版本由更少的部件組成，可在3-5 天內(nèi)制造。從下圖中的 WAAM 打印夾具可以看出，尺寸和復(fù)雜性的降低是顯而易見(jiàn)的。

△WAAM管夾。（圖片來(lái)源：殼牌）

如前所述，夾具解決方案更像是“創(chuàng)可貼”。一種減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間并保持利潤(rùn)流動(dòng)的快速解決方案。系統(tǒng)中的突然泄漏也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，因此快速修復(fù)通常正是工程師所要求的，至少在有更合適的時(shí)機(jī)關(guān)閉所有設(shè)備并提供適當(dāng)?shù)男迯?fù)之前。

殼牌對(duì)打印出來(lái)的夾具進(jìn)行了爆裂測(cè)試，結(jié)果顯示超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的五倍 (142.4 bar)。這一水平的安全系數(shù)證明了它適合現(xiàn)場(chǎng)安裝。

雖然夾具可以在短短幾天內(nèi)生產(chǎn)出來(lái)，但由于測(cè)試關(guān)鍵應(yīng)用的原型零件的要求，這些夾具花費(fèi)的時(shí)間比平時(shí)更長(zhǎng)。在這種情況下，更多的時(shí)間用于保證零件的成功，而不是專(zhuān)注于設(shè)計(jì)優(yōu)化。

△未完成的WAAM 打印件。（圖片來(lái)源：殼牌）

下一步

既然概念驗(yàn)證已被證明是可行的，下一步就是提高零件的整體質(zhì)量和一致性。此外，減少生產(chǎn)級(jí)零件的交貨時(shí)間是當(dāng)務(wù)之急。

許多未來(lái)以質(zhì)量為中心的創(chuàng)新將涉及數(shù)據(jù)創(chuàng)建和管理。例如，將創(chuàng)建一個(gè)包含檢查和鑒定數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以反映增材制造零件的差異，這將有助于對(duì)關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行無(wú)損評(píng)估。質(zhì)量鑒定要求將更受關(guān)注，WAAM技術(shù)的適用環(huán)境也將從簡(jiǎn)單零件轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的零件。