阀门重生——IMI Retrofit3D 为世界上最大的能源供应商之一解决阀门问题

        Retrofit3D 是一种高性能阀内件升级解决方案，利用最先进的增材制造和传统制造方法来提高工厂运营的可靠性和性能。

        面临的挑战:

        一家领先的能源供应商显著增加了阿拉伯湾油田的石油产量。更高的产量增加了通过其注水系统的流体压力，以至于多个控制阀在短时间运行后开始出现故障，阀内件受到严重的气蚀损坏。由于需要频繁维护和更换阀内件，这导致了成本增加。

        阀门的平稳运行不仅对工厂的效率和安全至关重要，而且有助于保护现场所在的环境敏感区。该海湾为沿海渔业社区提供生计，其生态系统充满了从海龟到珊瑚礁的海洋生物和栖息地。人工岛屿形式的工程奇迹使运营商能够在保护海湾生物多样性的同时进入广阔的油气田。

        客户要求 IMI 关键工程调查并推荐解决方案。

        解决方案:

        IMI 关键工程的工程师分析了工厂当前的工艺条件，包括产量、注入水的特性、压力和温度范围。阀门问题通常被错误地归因于工厂及其组件的使用年限。然而，由于操作条件发生了变化，组件往往开始受到影响。阀门是围绕一组精确的操作条件设计的，这些条件决定组件和材料的类型和设计。当过程条件发生变化时，可能会出现问题，包括过度振动和噪音、气蚀和泄漏，以及阀门的流量控制能力减弱。

        IMI 关键工程的工程师将入口压力的变化确定为问题的根源。在早期运行期间，入口压力一直低于 1000 psig，但当现场产量显著增加时，入口压力升至 2500 psig，从而对阀门内部部件施加压力。此外，水的含盐量是海水的两倍（70,000 ppm），因为工厂正在从水库中抽取注入水，并且通过阀门的流体速度超过 100 英尺/秒。


        过去，操作员必须用根据当前工艺条件定制的新阀门来更换整个阀门，这会带来巨大的成本和中断。现在，随着增材制造（3D 打印）的出现，可以在现有阀门上改装新的阀门内件，从而节省时间和金钱。

        IMI 关键工程的创新 Retrofit3D 产品就是为此而设计的。该团队建议使用定制设计的 Retrofit3D 解决方案更换阀内件。关键组件将是一个增材制造的堆叠盘，使用 IMI 关键工程著名的减压迷宫 DRAG 技术，该技术将满足现场的工艺条件。


        堆叠盘是使用称为粘合剂喷射的专业增材制造工艺制造的。粘合剂喷射由两种成分组成，一种是金属粉末，另一种是粘合金属粉末层的粘合剂。它被称为“绿色组件”，随后经过烧结以提供所需的强度和材料特性。盘片组、阀塞和阀座环均采用 Stellite 6 制造，这种合金具有出色的耐腐蚀和耐磨性。

        新的阀内件在安装前经过设计、组装和测试。

        新阀内件安装五个月后，阀门被拆开并检查，看看它在实际工艺条件下的表现如何。阀门内件符合所有现场试验成功标准，包括与设计阀门特性偏差小于 5% 的精确可控性、完全关闭时符合 ANSI FCI 70-2 等级 IV 的阀座泄漏、并且没有过度侵蚀或磨损的迹象。


        安装后，严密监控工艺条件。在五个月的试用期内，操作员对改装阀门的性能感到满意。

        介绍 IMI 关键工程的 Retrofit3D – 解决阀门问题的“直接”解决方案

        IMI 关键工程的 Retrofit3D 为许多阀门问题提供了一种快速且具有成本效益的解决方案，包括由工艺条件变化引起的问题。

        Retrofit3D 将增材制造（3D 打印）和传统制造技术相结合，设计出针对工艺条件进行优化的阀内件。

        与传统的减材制造技术（机械加工）不同，增材制造通过逐层“打印”来构建组件。这为阀门设计提供了额外的灵活性，因为可以结合传统制造技术无法实现的内部特征和复杂几何形状。增材制造还可以更有效地利用空间，堆叠盘最多可缩小 40%，可以改装成各种阀体。


        增材制造是一个广泛使用的术语，但涵盖了许多不同的、复杂的技术——并且不断开发新技术。激光粉末床熔融 (LBPF) 或直接金属激光烧结 (DMLS) 是不锈钢和镍基合金打印最知名的技术之一，但 IMI 关键工程公司也将粘合剂喷射技术用于需要特定材料的专业应用，例如 Stellite6。

        IMI 关键工程处于增材制造的前沿，已成功使用该技术十余年，并在该行业中发挥着积极作用，从材料的开发和测试、零件鉴定到标准制定。

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