油气阀门迎颠覆性突破:Valland 3D打印DB&B阀体积骤减70%,现场部署验证实力
在石油天然气行业,给阀腔泄压必须受控,这是一件不能马虎的事。
这个过程需要专门的部件,比如双关断与排放附属阀,也就是DB&B阀,用来安全地隔离和排放流体。
但有些已经装好的系统,在气体工况下总会遇到泄压麻烦。
传统工艺做的DB&B阀,很难和那些特定配置匹配上。
双扩大式闸阀就是一个典型例子,它之前有几个泄压难题,过程慢、难监控,还有碳氢化合物暴露带来的健康和安全风险。
标准DB&B阀个头和重量都太大,硬装上去容易弄坏螺纹连接,甚至可能导致泄压失败。
很多运营商找不到合适零件,只能考虑换掉整个主阀,时间和资金成本都很高。

为了绕开传统工艺的限制,Valland和它的增材制造部门Valland3D,开始设计一种更紧凑更轻量的阀门。
它要保持DB&B的全部功能,同时能避开标准件在改造时遇到的麻烦。
最后做出的是PVT阀,一种紧凑型附属阀,可以在非常有限的设计空间里提供完整的DB&B功能。
这个零件是用EOS M 290金属3D打印机打的,材料是超级双相不锈钢F55。

第一道压力屏障、排放通道、第二道屏障以及出口,全被集成到一个长度只有35毫米的紧凑几何体里。
相比传统DB&B附属阀,体积直接减少了70%。
增材制造也帮他们优化了质量分布,把阀门重心往主阀体那边挪,螺纹连接处的应力就降下来了。
因为整体更紧凑,这个PVT阀可以直接加装到主阀系统上,不需要大改。
泄压过程变得安全而且可监控,碳氢化合物暴露大幅减少。
以前常见的水合物生成风险也被消除了,泄压操作更快更可靠。

Valland3D的增材制造经理Gianluca Acquistapace(詹卢卡·阿奎斯塔帕切)说,增材制造能做的,是比减材方法的最小设计再缩小70%以上。
在35毫米的长度里,他们放进了四个独立通道,第一道屏障、排放通道、第二道屏障和出口,传统工艺没法这么干。
这不只是一个增材制造设计的应用案例,Valland已经按照DNV-ST-B203标准完成了PVT阀制造工艺认证。
他们还造出了100多个经过严格测试和验证的单元,测试包括压力测试、逸散性排放测试和消防安全测试。
而且,3D打印的PVT阀已经在现场部署使用了,包括在Vår Energi的一个海上资产中。
3D打印设备商EOS对这个方案的解读是这样的,经济意义主要在改造加装能力。
因为可以在已经投入使用的阀门上安装,运营商不用花大钱换掉整个主阀,资本支出省了,停机时间和运营中断也少很多。
用Valland这个案例来看,增材制造不只是做一点渐进式的改进,而是把以前根本实现不了的产品做了出来。


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