Изготовленные на заказ компоненты из углеродистой стали для нефтегазовой отрасли с помощью 3D-печати
Введение в аддитивное производство деталей из углеродистой стали для нефтегазовой отрасли
Углеродистая сталь остается одним из наиболее широко используемых материалов в нефтегазовой отрасли благодаря своей прочности, обрабатываемости и экономической эффективности. Благодаря 3D-печати компоненты из углеродистой стали теперь могут изготавливаться по требованию со сложной геометрией, оптимизированными путями потока и сокращенными сроками поставки, что делает их идеальным решением для оснастки, соединителей, фланцев и корпусов в сложных полевых условиях.
В компании Neway Aerotech наши услуги по 3D-печати из углеродистой стали предлагают прецизионное изготовление деталей по индивидуальному заказу для секторов разведки и добычи, транспортировки и переработки с использованием технологий направленного энергетического наплавления (DED) и аддитивного производства с использованием электрической дуги и проволоки (WAAM).
Технологии аддитивного производства для компонентов из углеродистой стали
Обзор процесса
Технология | Скорость наплавления | Точность формирования элементов | Типичные области применения |
|---|---|---|---|
DED | 10–30 см³/ч | ±0,5 мм | Корпуса насосов, ремонт инструмента, секции обсадных труб |
WAAM | 1–4 кг/ч | ±0,3 мм | Структурные соединения, трубопроводные фланцы, рамы (скиды) |
Технология DED идеально подходит для деталей малого и среднего размера; WAAM поддерживает создание крупных конструкций и элементов трубопроводного класса.
Почему углеродистая сталь подходит для нефтегазовых применений
Свойство | Значение | Преимущество в полевых условиях |
|---|---|---|
Предел текучести | 250–500 МПа | Выдерживает нагрузки при бурении и структурные нагрузки |
Свариваемость | Отличная | Поддерживает гибридные применения или ремонт |
Коррозионная стойкость | Умеренная с покрытиями | Может быть обработана для работы в сероводородсодержащих средах |
Теплопроводность | ~50 Вт/(м·К) | Полезна для компонентов теплопередачи |
Экономическая эффективность | Высокая | Снижает отходы материала и общую стоимость проекта |
Стратегия постобработки и чистовой обработки поверхности
Термическая обработка: Нормализация или закалка для повышения ударной вязкости и износостойкости.
ЧПУ-обработка: Применяется к уплотнительным поверхностям, резьбе и сопрягаемым фланцам.
Покрытия:
Эпоксидная или цинконаполненная краска для внешней коррозионной стойкости.
Азотирование или цементация для упрочнения поверхности.
Испытания: Размерный контроль на КИМ и испытания под давлением для функциональных элементов.
Практический пример: изготовленный на заказ корпус клапана из углеродистой стали для скидовой системы нефтепромысла
Описание проекта
Заказчику из сектора разведки и добычи нефти потребовался заменяемый корпус клапана с измененной ориентацией портов для системы управления потоком жидкости на скиде. Сроки поставки и геометрическая сложность сделали традиционное литье и механическую обработку нецелесообразными.
Производственный процесс
Проектирование: STL-модель включала переориентацию внутреннего пути потока и геометрию наклонного выходного отверстия.
Материал: Проволока из углеродистой стали марки ASTM A216, Ø1,6 мм для WAAM.
Печать: Наплавление методом WAAM на роботизированной руке, время построения 6 часов.
Постобработка:
Термическая обработка при 880°C в течение 2 часов.
Механическая обработка монтажных поверхностей и резьбы с точностью до ±0,02 мм.
НКК с использованием ультразвукового контроля и капиллярного контроля (цветная дефектоскопия).
Финальные испытания: Гидростатические испытания при давлении, в 2 раза превышающем рабочее (32 бар).
Результаты и верификация
Напечатанный корпус клапана из углеродистой стали соответствовал всем функциональным критериям, сократив срок поставки с 5 недель до 6 дней. Напечатанная геометрия повысила эффективность потока на 12%, и компонент успешно прошел все испытания на давление и размерную валидацию без отказов.
Часто задаваемые вопросы
Могут ли компоненты из углеродистой стали, изготовленные методом 3D-печати, выдерживать условия работы в сероводородсодержащих средах на нефтяных месторождениях?
Какие варианты постобработки существуют для повышения коррозионной стойкости?
Подходит ли технология WAAM для крупногабаритных трубных фитингов и фланцев?
Можно ли ремонтировать устаревшие компоненты из углеродистой стали с помощью аддитивного производства?
Каково время выполнения заказа для индивидуальных аддитивных деталей из углеродистой стали?
