Sulzer nutzt Laser-Metallauftragung zur Reparatur des Lean-Amine-Pumpenlaufrads für Equinor

Jul 12, 2023

Das fertige Laufrad ist bereit für den Rücktransport nach Norwegen. (Bildquelle: Sulzer Pumpen (Deutschland) GmbH )

Im Rahmen eines geplanten Reparaturprojekts lieferte Sulzer zwei generalüberholte Pumpen mit handgefertigten Laufrädern, um neuwertige Leistung und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Das moderne Leben ist von Produkten umgeben, die aus Öl und Gas gewonnen werden. Die Rohstoffe müssen jedoch raffiniert und gereinigt werden, um sie für Energie- und Herstellungsprozesse geeignet zu machen. Mageres Amin wird verwendet, um Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2)-Bestandteile aus saurem Erdgas zu absorbieren, wodurch reiches Amin entsteht, das zu einer Regenerationseinheit zirkuliert, wo es wieder in mageres Amin umgewandelt wird. Der gesamte Prozess wird von einer Hochdruckpumpe angetrieben, einem wichtigen Bestandteil der Plattform.

Verbessernde Leistung Für das führende internationale Energieunternehmen Equinor besteht das Ziel darin, durch geplante Wartung und technische Verbesserungen die kontinuierliche Effizienz und Zuverlässigkeit seiner Offshore-Plattformen sicherzustellen. Der Aminprozess verwendet vier API 610-BB5-Pumpen, die eine Durchflussrate von 1.120 m3/h (4.930 gal/min) bei 978 m (3.200 ft) Förderhöhe und einem Druck von 150 barg (2.175 psi) erzeugen. All dies erfordert eine Leistung von 3,85 MW (5.160 PS).

Im Rahmen eines routinemäßigen Wartungsprojekts wurde eine Kartusche entfernt und zur Inspektion der internen Komponenten und Erneuerung der Verschleißteile an das Sulzer-Servicecenter in Norwegen geschickt. Aufgrund der Art der Anwendung enthält das magere Amin Gas in Sättigung und mitgerissene Gase. Da der Ansaugdruck zur Pumpe begrenzt ist, war es keine Überraschung, Kavitationsschäden am Sauglaufrad zu entdecken.

Abwägen der Alternativen Die Optionen für das Laufrad bestanden darin, es entweder zu reparieren oder durch eine neue Komponente zu ersetzen, wobei die letztere Option eine längere Vorlaufzeit hätte. Parallel dazu diskutierten Equinor und Sulzer über additive Fertigungstechnologien (AM), und dies führte natürlich zu der Anfrage, das Laufrad mithilfe von AM zu reparieren, anstatt auf die Herstellung eines Ersatzes zu warten.

In diesem Fall wurde das Laufrad an das Leeds Service Centre von Sulzer im Vereinigten Königreich geschickt, wo spezialisierte Einrichtungen die kostengünstigste Reparatur durchführen würden. Die beschädigten Schaufeln hätten neu profiliert werden können, aber das hätte bedeutet, Material vom Laufrad zu entfernen, anstatt es zu ersetzen, und da zu erwarten war, dass die Kavitation anhalten würde, wäre die Haltbarkeit des Laufrads beeinträchtigt.

Das Laufrad wurde aus Super-Duplex-Edelstahl hergestellt, der aus zwei Phasen besteht, Austenit und Ferrit, und das Gleichgewicht dieser beiden muss gewahrt bleiben, um die kontinuierliche Leistung des Materials sicherzustellen. Allerdings ist es nicht sehr hitzebeständig und durch Schweißen kann sich dieses Verhältnis von 50:50 auf 30:70 zugunsten von Ferrit verschieben, was die Korrosionsbeständigkeit stark beeinträchtigt.

Darüber hinaus kann übermäßige Hitze zu einer Verformung des Metalls führen, weshalb das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) aus der Liste der Optionen gestrichen wurde. Sulzer schlug Laser Metal Deposition (LMD) als die am besten geeignete Lösung vor, um das Laufrad wieder auf seine ursprünglichen Abmessungen zu bringen.

Bleib cool Während des ursprünglichen Herstellungsprozesses wurden die Einlass- und Schaufelprofile des Laufrads mithilfe von Schablonen von Hand detailliert. Sulzer verfügt über vollautomatische LMD-Geräte, aber in diesem Fall bestand die beste Lösung darin, den ursprünglichen Herstellungsprozess nachzubilden.

Dr. Yogiraj Pardhi, Spezialist für additive Fertigung und Materialien bei Sulzer, kommentiert: „Eine sorgfältige Auswahl von Verbrauchsmaterialien, Steuerparametern und Techniken ermöglicht die Festlegung der besten Methode. In diesem Fall wurde für mehr Flexibilität und Zugriff ein halbautomatischer Prozess ausgewählt ein manueller Drahtvorschub und eine automatische Steuerung des Laserkopfes über den zu reparierenden Bereich. Zwischen jedem Durchgang des LMD-Kopfes war eine Abkühlphase erforderlich, um sicherzustellen, dass die Temperatur an der Reparaturstelle 100 °C (212 °F) nicht überstieg. ."

Nachdem die beschädigten Bereiche aufgebaut waren, wurde ein Prozess des manuellen Mischens mit abrasiven Handwerkzeugen und Schablonen eingesetzt, um die endgültigen Abmessungen der Flügel festzulegen. Auch hier wurde durch die Verwendung der gleichen Methoden wie beim ursprünglichen Herstellungsprozess und die Minimierung jeglicher Wärmeentwicklung sichergestellt, dass die ursprünglichen Eigenschaften des Laufrads erhalten blieben. Das fertige Laufrad wurde mittels Farbeindringprüfung (DPI) auf etwaige Mängel überprüft, bevor es ausgewuchtet und für den Rücktransport nach Norwegen rechtzeitig für den Kartuschen-Neuaufbau vorbereitet wurde.

Langfristige Zuverlässigkeit Die Reparatur des Laufrads wurde in Leeds innerhalb von zwei Wochen abgeschlossen, während die Reparaturen am Rest der Patrone in Norwegen abgeschlossen wurden. Der zweiwöchige Zeitplan stimmte mit dem Rest des Reparaturprojekts überein und stellte sicher, dass die gesamte Pumpe pünktlich an den Kunden zurückgegeben wurde.

Nachdem die Reparatur der ersten Pumpe abgeschlossen war, wurde auch eine Schwestereinheit entfernt, bei der festgestellt wurde, dass sie einen sehr ähnlichen Kavitationsschaden aufwies, und die ebenfalls zur gleichen Reparatur an das Servicezentrum in Norwegen geschickt wurde. In Leeds, wo der Prozess bereits detailliert beschrieben war, konnte die Reparaturzeit für das Laufrad auf nur eine Woche verkürzt werden.

Ein Vertreter von Equinor kommentiert: „Nachdem wir festgestellt haben, dass Kavitation ein Merkmal dieser Anwendung ist, haben wir uns für einen proaktiven Wartungsansatz entschieden, um die kontinuierliche Leistung und Zuverlässigkeit der Anlagen auf unseren Offshore-Plattformen sicherzustellen. Die Zusammenarbeit mit Sulzer hat eine rechtzeitige Reparatur gewährleistet.“ Dadurch werden die ursprünglichen Spezifikationen der Aminpumpen wiederhergestellt und die Haltbarkeit verbessert, ohne dass Kosten für Ausfallzeiten entstehen.“

Source: Sulzer Pumpen (Deutschland) GmbH