Shell produziert und implementiert die erste 3D-gedruckte Leckreparaturschelle

30. November 2022

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Das globale Energie- und Petrochemieunternehmen Shell berichtet, dass es seine erste additiv gefertigte Leckreparaturschelle erfolgreich in Betrieb genommen hat. Klemmen, auch als mechanische Leckreparaturgehäuse bekannt, sind technische Lösungen, die zur Kapselung und Wiederherstellung der Integrität von in Betrieb befindlichen Rohrleitungen gegen Rohrleitungsdefekte oder Wandverdünnung aufgrund von Erosions- und Korrosionsmechanismen eingesetzt werden.

Herkömmlicherweise kann eine einfache Schelle innerhalb von 3–5 Tagen hergestellt werden, bei komplexen Schellen kann es jedoch unter Berücksichtigung der Lieferzeiten vier Wochen oder länger dauern. Die Möglichkeit, vorübergehende Reparaturen durchzuführen, ist jedoch von entscheidender Bedeutung, um den Betrieb der Anlagen aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Komplexität von Rohrleitungssystemen können Defekte an den unterschiedlichsten Stellen auftreten und erfordern häufig spezielle, maßgeschneiderte Lösungen. Die Reaktionsgeschwindigkeit zur Wiederherstellung der mechanischen Integrität und des kontinuierlichen sicheren Betriebs der Anlage ist von entscheidender Bedeutung.

Ein Proof of Concept wurde gemeinsam von Shell durchgeführt; TEAM, Inc.; und Vallourec. Gemeinsam erstellte das Team eine technische Spezifikation und einen Inspektionstestplan für die sogenannte erste Klemme mit industrieller Anwendung, die vollständig im Wire Arc Additive Manufactured (WAAM)-Verfahren hergestellt wird. Ziel war es, die Machbarkeit der Verwendung einer WAAM-Technik zur Herstellung von Schellen für die Leckreparatur zu überprüfen, die die erforderliche Qualitätssicherung für Mitteldruck-Dampfsysteme erfüllen. Der Proof of Concept half dabei, Einblicke in die Schritte zu gewinnen, die zur Verbesserung der Qualität und Produktivität für zukünftige Anwendungen erforderlich sind.

Die resultierende AM-Klemme hat den Bersttest bei 142,4 bar (mehr als das Fünffache des vorgesehenen Auslegungsdrucks) erfolgreich bestanden und damit die erforderliche technische Bereitschaft bei Shell erfüllt, um das Teil für den Feldeinsatz zu qualifizieren.

In diesem Fall war die Gesamtlieferzeit länger als bei einer konventionell gefertigten Schelle, da diese als erstes produziert wurde. Dies liegt daran, dass es unter die höchste Kritikalitätskategorie gemäß DNV-ST-B203 Additive Fertigung von Metallteilen fällt. Für umfangreiche Tests wurden drei Klammersätze hergestellt, von denen jedoch letztendlich nur einer installiert wurde. Da es sich um das erste Demonstrationsprojekt handelte, konzentrierte sich das Team mehr auf die Gestaltung der Klemme für eine 100-prozentige Prüferfolgsquote als auf die Designoptimierung.

Das Projekt umfasste den Versand der Teile für die additive Fertigung und Tests an verschiedene Standorte und Länder, was zu längeren Vorlaufzeiten und Kosten beitrug. Die verschiedenen Schritte im Beschaffungsprozess sowie die Qualitätssicherung und -kontrolle sollen über 50 % der für den Proof of Concept erforderlichen Zeit ausmachen.

In der nächsten Phase liegt der Schwerpunkt auf der Sicherstellung der Produktqualität und -konsistenz sowie auf der Reduzierung der Vorlaufzeit und der Kosten für die additive Fertigung ausgewählter Klemmen durch die Rationalisierung des Qualifizierungsprozesses und die Reduzierung des Bedarfs an duplizierbaren Teilen. Es ist beabsichtigt, dass die zukünftigen Projekte Folgendes ermöglichen:

www.shell.com

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