ConocoPhillips 测试增材制造

        在阿拉斯加的北坡，有时很难找到备件。

        以燃烧器插头为例。ConocoPhillips 在 Kuparuk（一个有40年历史的油田）的原始燃气轮机中发现的这些易损件已经停产。

        因此，当其中一个组件磨损时（它们最终会屈服于所谓的热侵蚀）更换它们是一个挑战。在这样的偏远地区，某些设备的交货时间可能长达30至60周。

        为了解决这一供应链问题，阿拉斯加业务部门团队与 ConocoPhillips 的全球生产专家合作，一直在 Kuparuk 的 Ruston 燃气轮机中测试 3D 打印燃烧器插头。

        插头采用 Inconel 718 打印，这是一种高强度高温合金，采用镍铬基材，可耐高压和极端温度。对于这些过时的燃烧器插头，这些插头不再受知识产权法的保护，可以在大约一周内从一组图纸到打印成型，然后将其运送到现场位置。

        “所以，你把传统上是30周的事情缩短为2到3周的事情。” 阿拉斯加业务部门的仪器，控制和电气工程主管 Curt Andersen 说道。“到目前为止，打印插头的工作非常出色。它们的性能与我们传统制造的插头一样好。”

        “这对我们来说是一个机会，可以试用具有许多潜在优势的东西，并将其用作公司其他部门的数据。对我们来说，这是一种新的制造方法，它带来了很多问题，例如当我们将其投入使用时，零件的外观如何？它是如何行动的？它的行为是否像另一块被轧制，锻造或铸造的金属片？”

        在另一个阿拉斯加试点项目中，ConocoPhillips 团队与原始设备制造商（OEM）和添加剂制造商合作， 3D 打印节流笼阀，这是用于注水井的流量控制设备。


        在这种情况下，阿拉斯加团队发现了许多被 OEM 淘汰的节流阀。解决方案：使用由 Inconel 718 制成的 3D 打印阀笼改造现有阀体。

        “我们能够用优化的设计延长节流阀的使用寿命。” Andersen 说道，“仅在我们需要时更换零件。有了增材制造，你不必出去买一个全新的阀门、插头或任何部件。”

        他说，这些 3D 打印试验体现了阿拉斯加业务部门不断寻找创新，具有成本效益的方法来维护和优化其运营。“增材制造是一项令人兴奋的技术，具有极大的潜力，不仅可以维持40年的遗留资产和设备，还可以以具有成本竞争力的方式提高这些资产的性能。”

        加拿大实地试验
        在不列颠哥伦比亚省，ConocoPhillips 正在其 Montney 水中心对 3D 打印水阀部件进行现场测试。

        在这个增材制造的例子中，加拿大业务部门一直试图通过其水处理设施中使用的回转止回阀饰件组件来解决腐蚀问题，该组件将盐水采出水退回来，以便在未来的压裂作业中重复使用。

        该团队改进了4英寸回旋止阀的内部设计，并开发了 3D 打印的聚合物版本。如果 3D 打印阀门被证明是有价值的，该业务部门计划使用相同的解决方案改造20多个阀门。该解决方案不仅可以防止业务部门人员不得不用更昂贵的超级双相不锈钢（SDSS）解决方案替换整个阀门，而且还将使他们能够在短短几天内打印内部阀门部件，相比于使用 SDSS 的32周交货时间相比。

        “Montney 是 ConocoPhillips 加拿大业务部门的巨大资产。” 高级设施工程师 Lee Osness 说。“这项资产有其独特的挑战，我们在这些具有挑战性的空间中寻求创新。这一切都是为了发挥创造力。这是关于注意到一个需要解决的问题。”


        制定增材制造标准
        3D 打印之旅并非没有挑战。在这些例子中，该团队面临的最初挑战是缺乏围绕增材制造的行业标准。Valves 的工程师 Carlo De Bernardi 没有等待有人填补这一空白，而是在2019年召集了一批跨学科和行业（能源，航空航天，国防）的184名专家，并向美国石油学会（API）提交了一份提案，为 3D 打印金属部件的资格创建第一个石油和天然气标准。

        经过两年的工作，API 标准 20S 于2021年10月发布，定义了资格标准，并提高了增材制造的信心水平。几乎同时，De Bernardi 确定了对 3D 打印聚合物类似标准的需求，并且 API 20T 任务组诞生了，由他的同事 Enzo Savino 领导，他是非金属工程师。

        这种创新工作正在帮助推动可能性的界限。

        “我们还在研究 3D 打印聚合物球阀内部，以取代腐蚀性环境中的不锈钢，大型金属泵叶轮和第一级燃料喷嘴。” Savino 说。“材料工程师 Hernan Rincon 正在领导增材制造金属在腐蚀性和酸性服务环境中的表征。”

        创建数字库存
        为了大规模部署增材制造，ConocoPhillips 的下一步将是实现数字化库存概念。凭借经批准的 3D 打印供应商和 OEM 网络，ConocoPhillips 可以创建备件的数字孪生体，并按需打印，接近使用点。该解决方案将避免传统制造业的物流挑战，从而降低库存成本并提高供应链弹性。它还将减少范围3的排放。

        为了实现这一目标，ConocoPhillips 正在努力让更多的业务部门加入这一努力，同时与其技术和供应链团队合作，进行扩展和集成。

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