3D-печать сертифицируют для нефтегазовой и морской отрасли

Представители организаций-участников. Фото: 3dprintingmedia.network

Статья с сайта 3dprintingmedia.network переведена для вас Top 3D Shop.

Завершились двухгодичные совместные исследовательские проекты по квалификации аддитивных технологий в газовом, нефтяном и морском секторах.

Почему это важно: с внедрением сертификации 3D-печатных деталей для применения в нефтегазовой и морской отраслях, с учетом их важности и финансовой емкости, 3D-печать получит беспрецедентный импульс к развитию и применению, что скажется на аддитивном производстве в целом.

Два двухгодичных совместных исследовательских проекта, направленных на квалификацию аддитивных технологий в газовой, нефтяной и морской индустриях подошли к концу. Эти проекты, к которым были привлечены 20 партнёров из перечисленных индустрий, завершились торжественным мероприятием в Норвегии, организованным компаниями DNV GL и Berenschot.

DNV GL — международная организация, занимающаяся сертификацией систем управления бизнесом и контроля качества, исследованиями в этих областях, оценкой рисков и консалтингом. Berenschot Groep BV — голландская консалтинговая компания.

Задачей обоих проектов была разработка руководящих принципов сертификации деталей, произведенных методом лазерного сплавления порошковых материалов (LPBF) и проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM), а также создание экономической модели газового, нефтяного и морского секторов. Для реализации этих задач были привлечены партнёры со всех звеньев производственно-сбытовой цепочки, включая операторов, подрядчиков и производителей.

Участвовавшие в проекте операторы, подрядчики и производители. Изображение: 3dprintingmedia.network

Среди первой категории в проектах были задействованы BP, Equinor, Shell и Total. В качестве подрядчиков выступали SLM Solutions, Siemens, Technip FMC, IMI Critical Engineering и Kongsberg. Из числа производителей, проекты поддержали Ivaldi, Aidro Hydraulics, voestalpine, Additive Industries, Sandvik, Immensa Technology Labs, Quintus Technologies, Vallourec, HIPtec, Arcelor Mittal и университет Стратклайда в Глазго.

Проводя совместную работу и совмещая свои знания в различных областях, участники проектов добились значительного прогресса в разработке руководящих принципов и экономических моделей. Эти достижения были отмечены на заключительной церемонии. Также, был создан новый план действий на будущее: DNV GL запустила два дальнейших совместных проекта с целью продолжить исследования и разработать программу создания электронного хранилища.

Руководящие принципы сертификации

Целью первого проекта было составление руководящих принципов для сертификации деталей, созданных с помощью 3D-печати для нефтяной, газовой и морской индустрий.

Старший управляющий консультант Berenschot Groep BV Онно Понфоорт:

«Вместе с DNV-GL мы создаем руководство по обеспечению производства высококачественных деталей для добычи нефти и газа, уделяя основное внимание запасным частям. В прошлом нефтегазовым компаниям, особенно тем, которые работают под водой, было трудно добиться полной гарантии качества и сертифицировать детали созданные с использованием аддитивных технологий. Без надежной сертификации компании не будут использовать какие-либо детали для подводных работ — риски слишком высоки. Все применяемые комплектующие должны быть сертифицированы.»

Последняя версия руководящих принципов, ответственность за которую примет на себя компания DNV GL, предоставляет рамки, помогающие производителям удостовериться, что металлические изделия и запчасти, произведённые с использованием технологий 3D-печати, соответствуют техническим требованиям.

С целью создания руководящих принципов был проведен ряд испытаний, включая производство кривошипного диска для компании Kongsberg с использованием технологий лазерного сплавления порошковых материалов. Партнером по производству в тематическом исследовании послужила итальянская компания Aidro, показавшая возможность использовать аддитивные технологии для создания компонента, чьё производство традиционными методами заняло бы 8-10 недель, менее чем за одну неделю. Деталь была изготовлена из сплава Инконель 718, используя систему EOS M290.

Кривошипный диск Kongsberg, изготовленный Aidro. Фото: 3dprintingmedia.network

Среди других тематических исследований в категории лазерного сплавления порошковых материалов можно назвать производство импеллеров Equinor, сделанных из Инконеля 625 (изготовленных SLM Solutions) и из титанового сплава Ti-6Al-4V (изготовленных Additive industries) и пропеллеров Kongsberg, изготовленных из титана компанией SLM Solutions. Тематические исследования технологий проволочно-дугового аддитивного производства включали в себя производство промывочной головки Vallourec, изготовленной из низколегированной строительной стали категории X90, переводника из Инконеля для компании BP, пальца кривошипа Kongsberg из низколегированной стали S700 и переводника из стального сплава F22, разработанного Technip FMC и Total.

Эти контрольные примеры помогли партнёрам оценить разницу между традиционными и аддитивными технологиями, с самого начала производственно-сбытовой цепочки и до её конца.

Основываясь на этих примерах, партнёры составили руководящие принципы, которые позволяют поделить детали на три категории, в зависимости от последствий их неисправности:

• Аддитивная технология первого класса (AMC 1) для некритических компонентов;
• Аддитивная технология второго класса (AMC 2) для компонентов средней важности;
• Аддитивная технология третьего класса (AMC 3) для критических компонентов.

В зависимости от класса и применяемой технологии аддитивного производства предписаны различные методы обеспечения качества для разных ступеней производственного процесса, включая квалификационные испытания процесса сборки, производственные испытания и квалификационные испытания деталей.

В соответствии с руководящими принципами, все классы деталей должны быть произведены посредством процесса, который прошёл установленные квалификационные испытания процесса сборки (BPQT). Эта квалификация гарантирует, что использование машины с определенным рядом параметров помогает достичь определенного уровня качества.

Производственные испытания, в свою очередь, нацелены на воспроизводимость. Эта квалификация гарантирует, что определённый процесс и ряд параметров приведут к аналогичному качеству сборки каждый раз, а не только при первой сборке.

Наконец, квалификационные испытания деталей проводятся в случаях, когда того требует критическое значение компонента. Методология этих испытаний отличается, в зависимости от класса и конкретного вида используемой аддитивной технологии.

Бизнес-модель

Различные тематические исследования, проведённые партнёрами, также помогли им сформировать понимание последствий сертификации аддитивных технологий для бизнеса. Благодаря взаимосвязанным проектам, партнёры выработали комплекс мер для отбора деталей, установления цепочки поставок и обеспечения экономической эффективности. Этот комплекс мер находится под управлением голландской консультационной фирмы Berenschot.

В целом, в ходе двухгодичных совместных исследовательских проектов был достигнут значительный прогресс в сфере квалифицирования методов аддитивной промышленности для использования в требовательных газовом, нефтяном и морском секторах.

Aidro, один из партнёров, предоставил следующий комментарий:

«Близкая взаимосвязь двух проектов обеспечила максимальный обмен знаниями и опытом между членами проектов, научно-исследовательскими институтами, проектировщиками, производителями, сертификационными органами и конечными покупателями».

Завершенные и будущие проекты станут неотъемлемыми для внедрения аддитивных технологий в газовой, нефтяной и морской индустриях.

Больше актуальных новостей об аддитивном производстве читайте в блоге Top 3D Shop.