Перспективы использования 3D-печати в ремонте и производстве нефтегазового оборудования
3D-печать, также известная как аддитивные технологии, всё чаще находит применение в ремонте и производстве оборудования для нефтегазовой отрасли. Она открывает новые горизонты для оптимизации процессов, снижения затрат и минимизации отходов на различных этапах проектирования и производства.
В этой статье мы подробно рассмотрим, каким образом 3D-печать может изменить подход к созданию и обслуживанию нефтегазового оборудования.
Индивидуальное производство оборудования
Сегодня одним из ключевых направлений, где аддитивные технологии проявляют свои лучшие качества, является персонализация продукции.
О чём речь?
С помощью 3D-печати можно создавать уникальные и индивидуализированные компоненты, что особенно важно для специализированного оборудования в нефтегазовой отрасли. Возможность адаптировать детали под конкретные условия эксплуатации позволяет повысить надёжность всего процесса и улучшить общую эффективность работы.
Другая важная особенность аддитивных технологий заключается в упрощении работы с разовыми заказами. Обычные методы производства требуют создания дорогостоящих форм или пресс-форм, что делает малые партии производства экономически невыгодными. 3D-печать, напротив, позволяет производить детали «по запросу», что значительно снижает затраты и упрощает процесс.
Оборудование для 3D-печати можно размещать непосредственно на местах эксплуатации, сокращая время на логистику и минимизируя затраты на транспортировку. В условиях, когда время имеет первостепенное значение, такая гибкость становится неоценимой.
Ещё одной важной областью применения аддитивных технологий является изготовление специализированных инструментов для узких задач. С их помощью можно создавать приспособления, которые значительно упрощают выполнение отдельных операций. Например, это могут быть инструменты для снятия нагрузки с трубопроводов или детали для редкого оборудования, которые сложно найти на рынке.
Оперативный ремонт и замена запчастей с помощью аддитивных технологий
Одним из значительных преимуществ 3D-печати является возможность быстрой замены повреждённых частей оборудования.
С помощью аддитивных технологий можно производить необходимые детали по мере необходимости, что существенно сокращает время ожидания. Это особенно критично для удалённых буровых установок и морских платформ, где на счету каждая минута, и задержки могут обернуться большими финансовыми потерями.
Кроме того, 3D-печать позволяет восстанавливать изношенные детали — валы, клапаны, насосы и т. д. Вместо того чтобы полностью заменять старые компоненты на новые, что может не только «влететь в копеечку», но и занять достаточно долгий срок, предприятие может использовать аддитивные технологии для их восстановления. Данный способ не только увеличивает срок службы оборудования, но и повышает его производительность.
Стоит отметить, что 3D-печать значительно упрощает техническое обслуживание и ремонт, особенно на вахтовых объектах. В условиях ограниченного доступа к ресурсам и необходимым материалам, возможность быстро и эффективно производить детали на месте становится важным фактором для поддержания работоспособности оборудования.
3D-печать имеет огромный потенциал для трансформации процессов ремонта и производства в нефтегазовой отрасли. В условиях современного рынка, где скорость и гибкость становятся ключевыми факторами успеха, аддитивные технологии могут стать важным инструментом для достижения конкурентных преимуществ.
От теории к практике
Рассмотрим несколько примеров успешного применения 3D-печати в производстве оборудования для нефтегазовых предприятий.
В конце 2021 года 3D Metalforge, австралийская компания, специализирующаяся на аддитивном производстве, объявила о начале сотрудничества с заводом Shell на Юронг-Айленд в Сингапуре.
Теплообменники в форме трубок, изготовленные с использованием 3D-печати, были установлены в конденсаторы на производстве. По словам представителей компании, новые компоненты значительно превзошли традиционные аналоги по долговечности.
Следующий пример касается компании AML3D, которая в ноябре 2021 года изготовила один из крупнейших в мире компонентов трубопровода с помощью 3D-печати. Заявлено, что он способен выдерживать большое давление. Но почему для его производства была выбрана аддитивная технология?
Выбор был обусловлен экологическими соображениями, и данный проект стал одним из первых, когда 3D-печать металлом была применена для создания трубопроводных компонентов.
Ещё одним знаковым примером является производство газовых турбин компании General Electric. Внедрение современных технологий позволило повысить эффективность работы турбины на 64%. Способствовали этому сложная геометрия лопастей, созданная с помощью 3D-принтеров, а также новая система подачи топлива, произведённая аддитивным способом.
Компания Siemens также сделала шаг вперёд в области аддитивного производства, разработав горелку для промышленной газовой турбины. Ранее такая горелка состояла из 13 отдельных частей, которые необходимо было сваривать во время сборки. Однако с использованием 3D-печати удалось создать единую деталь, что значительно упростило процесс и повысило надёжность конструкции.
Не менее интересным примером можно считать применение 3D-печати для оборудования на нефтепромысле в Заполярье компанией «Газпром нефть». Установка 3D-принтера на месторождении повысила технологическую надёжность процессов нефтедобычи в условиях Крайнего Севера. В случае поломки или износа оборудования, запуск печати детали на замену занимает всего несколько часов или дней.
Таким образом, примеры успешного применения 3D-печати в нефтегазовой отрасли показывают, что эта технология не только способствует улучшению качества и надёжности оборудования, но и открывает новые возможности для повышения эффективности производства и снижения его экологического воздействия. Внедрение аддитивных технологий в нефтегазовую отрасль является важным шагом на пути к инновационному и устойчивому развитию.
Локупитумпа Аппухамиллаге Видуши Шаника Ранасингхе, старший преподаватель кафедры стратегического и инновационного развития Факультета Высшей школы управления в Финансовом университете Москвы
— Долгое время нефтегазовый сектор не входил в число отраслей, где применялась 3D-печать. Нефтегаз может потерять миллиарды долларов, если новая технология окажется неудачной — вот почему в этой отрасли так не любят новые технологии. 3D-печать эффективна для производства сложных деталей в малых масштабах, а нефтегазовые компании чаще всего закупают компоненты массового производства, поскольку традиционные методы попросту дешевле.
Однако в нефтегазовой отрасли аддитивные технологии часто применяются для ремонта запасных частей, печати сложных металлических деталей, производства коррозионностойких сплавов для геолого-разведочных работ и оборудования.
Сегодня аддитивные технологии считаются одним из наиболее перспективных инструментов импортозамещения. Я считаю, что данная технология может быть использована для производства уникальных деталей, которые имеются только у зарубежных производителей, что позволит снизить зависимость от некоторых иностранных технологий, быстро адаптировать изделие к конкретным условиям производства, развивать 3D-печать по металлу и осуществлять быстрый ремонт.
Некоторые российские производители оборудования уже используют 3D-печать. Например, для производства металлических деталей для машин и агрегатов, печати оснастки и литейных форм, а также для изготовления пластиковых комплектующих и элементов корпусов.
К концу 2025 года в России центры аддитивного производства будут действовать во всех крупных промышленных корпорациях, таких как машиностроение, энергетика, авиастроение и ТЭК. В стране развиваются сети региональных центров при университетах и технопарках, а на крупных предприятиях зачастую создаются лаборатории и промышленные цеха по металлизации.
Стоит учитывать, что для работы с аддитивными технологиями нужны подготовленные специалисты. Для этого, на мой взгляд, необходимо активно внедрять программы технических вузов, например «аддитивные технологии, цифровые производства, курсы металлопечати и 3D-моделирования», а также институциональные программы, а именно — повышение квалификации в области цифрового дизайна. По имеющимся данным, эта проблема пока не решена. То есть специалистов пока меньше, чем необходимо. Особенно в области металлопечати.
Уже в ближайшие годы импортные 3D-принтеры могут быть частично и существенно заменены российскими аналогами, однако большое значение имеют области применения и требуемый уровень обеспечения надёжности. Доля отечественного оборудования значительно вырастет в ближайшие два-четыре года, поскольку государственные программы и крупные игроки, включая, например, «Росатом», активно наращивают производство.
Аддитивные технологии действительно обладают потенциалом существенно преобразовать нефтегазовую отрасль. 3D-печать быстро займёт сегменты, где ценится скорость поставки, кастомизация и сложная геометрия, такие как производство запасных частей, ремонт/наращивание, изготовление прототипов, инструментов, экспериментальных и гидродинамических моделей.
Рынок аддитивных технологий активно растёт и глобальный AM-рынок прогнозируется с высокой CAGR (20%+). А в нефтегазовом секторе прогнозируется двузначный рост до 2030 года. Для развития этой сферы будут важны пилотные проекты, цифровая инфраструктура и партнёрские отношения с поставщиками.
