近日，魔猴網(wǎng)了解到，全球閥門服務(wù)供應(yīng)商與EOS旗下Additive Minds咨詢公司攜手合作，利用聚合物激光粉末床熔融（LPBF）技術(shù)，生產(chǎn)關(guān)鍵的閥門部件，旨在打造更具韌性和靈活性的工作流程，同時滿足石油和天然氣行業(yè)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。

3D打印攻克行業(yè)難題

此次合作的焦點是止回閥，這一廣泛應(yīng)用于采出水管道的關(guān)鍵部件。采出水含有高腐蝕性鹽類和化學(xué)物質(zhì)，因此需要使用高耐腐蝕材料制造閥門。然而，即便采用如超級雙相鋼等昂貴金屬，閥門仍需每六個月進(jìn)行更換。

頻繁的部件更換使得油氣行業(yè)面臨眾多挑戰(zhàn)，尤其是在庫存管理和備件供應(yīng)上。閥門的更換周期不僅造成了庫存積壓，還導(dǎo)致了冗長的交貨周期（通常超過52周），并最終導(dǎo)致了高昂的維護成本。

因此，這家閥門服務(wù)公司開始探索將增材制造技術(shù)應(yīng)用于此領(lǐng)域。在最初的測試中，聚合物3D打印部件在高壓氣體測試中失效，當(dāng)壓力達(dá)到325 psi時發(fā)生爆炸。然而，通過與EOS的Additive Minds團隊合作，憑借先進(jìn)的設(shè)計和材料，增材制造的潛力得以充分發(fā)揮。

合作伙伴采用仿真驅(qū)動設(shè)計方法，設(shè)計出一種能夠滿足采出水管道嚴(yán)苛要求的止回閥。該方法結(jié)合了材料科學(xué)、先進(jìn)的拓?fù)鋬?yōu)化、仿真和測試，最終找到了最佳解決方案：采用EOS PA 2200（一種以強度、剛性和耐化學(xué)性著稱的尼龍12）3D打印制成的閥門，可將最大應(yīng)力從58 MPa降低到27.5 MPa以下。

3D打印止回閥性能與成本雙突破

這些零件的設(shè)計利用拓?fù)鋬?yōu)化軟件針對載荷、約束和邊界條件進(jìn)行了優(yōu)化，最終在高產(chǎn)能的EOS P 396打印機上打印完成。打印后的組件隨后采用DyeMansion的蒸汽熔覆平滑技術(shù)進(jìn)行表面處理，使閥門實現(xiàn)了水密和氣泡密封。

最終，重新設(shè)計的3D打印止回閥符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（API 598和API 6D），并通過了所有測試，包括分別高達(dá)450 psi和325 psi的殼體和閥座靜水壓測試。長時間的空氣和高壓氮氣測試也驗證了良好的氣密性。此外，在最大載荷下進(jìn)行長達(dá)一小時的長時間靜水壓測試后，打印部件未出現(xiàn)蠕變或塑性變形的跡象。與原部件相比，其它優(yōu)勢包括部件重量減輕15%，總擁有成本降低至少30%。

從工作流程的角度來看，采用D打印技術(shù)顯著縮短了交貨周期：從原先金屬部件的52周縮短至僅一周。此次合作的成功驗證了增材制造在油氣行業(yè)中的應(yīng)用潛力。通過3D打印技術(shù)，閥門服務(wù)供應(yīng)商不僅在短時間內(nèi)解決了零部件的供應(yīng)問題，還大大提升了整體工作流程的效率和成本效益。

編譯整理：南極熊