作為油氣開采過程中的重要設(shè)備,柱塞泵應(yīng)用于壓裂、固井和注水等作業(yè)過程。由于工況復(fù)雜,柱塞泵運行過程中設(shè)備部件極易損壞,一直以來這些部件沒有有效可靠的修復(fù)手段,只能廢棄處理。
長慶油田共有數(shù)千臺注水泵,組合閥作為注水泵的易損件,由于嚴(yán)重的沖蝕和腐蝕,使用壽命只有7~30天,頻繁的更換大幅度增加了設(shè)備運維成本,每年注水泵維護費用高達上億元。為了降低成本、變廢為寶,陜西天元智能再制造股份有限公司進行了以金屬3D打印技術(shù)為核心的廢舊組合閥再制造技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用。
失效的組合閥
近年來,3D打印技術(shù)取得長足發(fā)展,廣泛應(yīng)用于增材制造和再制造領(lǐng)域。零部件的再制造和制造有明顯區(qū)別,再制造是在廢舊基體(工件)上進行增材制造,對損傷的基體進行修復(fù),使其恢復(fù)原有尺寸和性能?;诩す舛ㄏ蚰芰砍练e技術(shù)的金屬3D打印技術(shù)可很好地克服實際生產(chǎn)中批量小、規(guī)格多和高成本的再制造生產(chǎn)難題,實現(xiàn)多型號柔性制造和低成本的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,還可同時完成增材修復(fù)和表面強化處理,既簡化了工藝、提高了效率又降低了成本。
結(jié)合組合閥的結(jié)構(gòu)特征(體積小、工作面多、機加工作量大)和使用性能要求(耐磨、耐腐蝕),金屬3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對這種多孔復(fù)雜工作面的精準(zhǔn)隨形打印修復(fù)和表面強化。
組合閥再制造工藝流程圖
基于激光定向能量沉積技術(shù)(3D打?。┑慕M合閥再制造工藝流程,實行嚴(yán)格的前處理-增材制造(3D打?。?后處理工序。
組合閥3D打印
3D打印作為整個組合閥再制造的技術(shù)核心,運用計算機制圖軟件建立三維模型,通過天元智造自主研發(fā)的3D Print專用3D打印軟件進行切片、路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)導(dǎo)入,按程序逐層3D打印。
組合閥再制造前后對比
再制造組合閥和新品相比,主要具有以下特點:
1)以廢舊組合閥為基體,節(jié)省了閥體的原材料采購成本和大部分機加工作;
2)3D打印可以對基體(舊件)工作面進行精準(zhǔn)隨形打印,避開孔洞,減少打印面積,避免粉末浪費;
3)激光定向能量沉積稀釋率低,只需較薄的打印層就可滿足要求;
4)3D打印表面精度高,可直接進行磨床加工,降低機加工難度;
5)再制造組合閥的耐腐蝕和耐沖蝕性能得到全面提升,工作面硬度從HRC30~40提高至HRC50以上,表面強化層的中性鹽霧試驗超過300小時,使用壽命得到大幅度提升。
通過采用綠色環(huán)保的金屬3D打印技術(shù)對組合閥實施再制造,可使廢舊組合閥重獲新生,極大降低了資源消耗,提升了產(chǎn)品的使用壽命,延長了設(shè)備的連續(xù)工作時間,降低企業(yè)生產(chǎn)運營成本,擁有明顯的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。
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