Vallourec按照美國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 3D 打印 WAAM 油井關(guān)鍵零件

2024年9月24日，南極熊獲悉，法國(guó)管材制造商瓦盧瑞克（Vallourec）的增材制造負(fù)責(zé)人Olivier Tartar在LinkedIn上公布，公司利用線弧增材制造（WAAM）技術(shù)生產(chǎn)了一種井下組件。Vallourec作為無(wú)縫鋼管市場(chǎng)的領(lǐng)軍者，年收入達(dá)34億美元，員工數(shù)量達(dá)17,000人，業(yè)務(wù)涵蓋汽車、能源等多個(gè)行業(yè)。值得注意的是，阿塞洛米塔爾（ArcelorMittal）持有瓦盧瑞克28.4%的股份。同時(shí)，ArcelorMittal與Materialise達(dá)成合作，專注于粉末床應(yīng)用，而Vallourec則致力于WAAM技術(shù)。



盡管WAAM技術(shù)一度受到冷落，一些企業(yè)仍堅(jiān)持使用此技術(shù)生產(chǎn)具有商業(yè)價(jià)值的零部件，特別是在能源行業(yè)。例如，林肯電氣（Lincoln Electric）正在制造大型壓力容器及探測(cè)和分銷組件，部分部件重量可達(dá)4000公斤。WAAM技術(shù)因其快速且經(jīng)濟(jì)高效而聞名，但許多公司因復(fù)雜的后處理過(guò)程和控制能力不足而放棄了此技術(shù)。Vallourec則堅(jiān)定不移地投入研發(fā)，不斷優(yōu)化WAAM技術(shù)，成功打造了整合機(jī)器人手臂與WAAM和超聲波檢測(cè)的單元式生產(chǎn)區(qū)域。這些單元能夠生產(chǎn)體積達(dá)2立方米的部件，組件最高可達(dá)2米，直徑為1米。公司主要使用碳鋼，但也在研發(fā)耐腐蝕材料的部件。在石油和天然氣領(lǐng)域，WAAM技術(shù)從概念到實(shí)施的快速過(guò)渡也令人印象深刻，Vallourec自2020年起使用WAAM技術(shù)，已經(jīng)為多家大型石油公司生產(chǎn)了眾多部件。



舉例來(lái)說(shuō)，Vallourec生產(chǎn)了一種提升塞，這是石油平臺(tái)上關(guān)鍵的安全組件，需承受100噸的負(fù)荷。鍛造的替代品過(guò)于昂貴且交付周期長(zhǎng)，Vallourec通過(guò)WAAM技術(shù)以三分之一的時(shí)間和更低的成本制造了該組件。目前，該提升塞正在澳大利亞海岸外的帝汶海投入使用。就財(cái)務(wù)層面而言，3D打印在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)出色。由于承包商在按時(shí)交付上的壓力，3D打印技術(shù)生產(chǎn)的一系列組件的經(jīng)濟(jì)效益顯著。停機(jī)時(shí)間在石油和天然氣行業(yè)代價(jià)高昂，這也抵消了通常與3D打印相關(guān)的成本問(wèn)題。



Vallourec已經(jīng)按照API 5C5:2017 CAL-IV標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試了一種WAAM井下組件。API標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)石油學(xué)會(huì)為測(cè)試石油和天然氣行業(yè)中套管和管道連接制定的標(biāo)準(zhǔn)。這是一個(gè)嚴(yán)格且要求苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估管道連接在高壓或高溫井下的性能。由于油氣勘探和處理活動(dòng)中管道失效的嚴(yán)重后果，這些測(cè)試至關(guān)重要。測(cè)試不僅限于簡(jiǎn)單的抗拉測(cè)試，還包括扭轉(zhuǎn)、內(nèi)外壓、壓縮、溫度梯度、應(yīng)變、循環(huán)載荷等多方面的評(píng)估。



具體而言，公司測(cè)試了一個(gè)9 5/8 53.5 ppf VAM 21 x 7 32 ppf 125 ksi VAM 21 WAAM打印的過(guò)渡件。雖然這些術(shù)語(yǔ)聽(tīng)起來(lái)復(fù)雜，但實(shí)際上指的是一種管道。公司在實(shí)際屈服強(qiáng)度的95%下測(cè)試了這根3D打印管道，其強(qiáng)度范圍通常為80至140 ksi。測(cè)試包括綜合拉伸和壓縮（約500噸），伴隨內(nèi)壓（約1000巴或15,000 psi）和外壓（約600巴或8,500 psi）。這些嚴(yán)苛測(cè)試在常溫和高溫環(huán)境下進(jìn)行。



Olivier Tartar表示：“Vallourec的WAAM過(guò)渡件成功通過(guò)了這些關(guān)鍵測(cè)試。這表明，WAAM技術(shù)可以與鑄造、軋制、鍛造的傳統(tǒng)材料相媲美，將逐漸成為全球工程師的替代選擇！”