Sulzer usa deposição de metal a laser para reparar impulsor de bomba de amina magra para Equinor

Jul 12, 2023

O impulsor completo pronto para ser enviado de volta para a Noruega. (Fonte da imagem: Sulzer Pumpen (Deutschland) GmbH)

Um projeto de reparo planejado viu a Sulzer entregar duas bombas recondicionadas com impulsores artesanais para garantir desempenho e confiabilidade como novos.

A vida moderna é cercada por produtos derivados do petróleo e do gás, mas as matérias-primas precisam ser refinadas e purificadas para torná-las adequadas para energia e processos de fabricação. A amina magra é usada para absorver os constituintes de sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2) do gás natural azedo, criando uma amina rica, que circula para uma unidade de regeneração onde retorna à amina magra. Todo o processo é acionado por uma bomba de alta pressão, importante ativo da plataforma.

Melhorando a performance Para a empresa líder internacional em energia, Equinor, o objetivo é garantir eficiência e confiabilidade contínuas de suas plataformas offshore por meio de manutenção planejada e melhoria de engenharia. O processo de amina usa quatro bombas API 610 - BB5 que produzem uma vazão de 1'120 m3/hr (4'930 gal/min) a 978 m (3'200 ft) de pressão e uma pressão de 150 barg (2'175 psi), tudo isso requer 3,85 MW (5'160 hp) de potência.

Como parte de um projeto de manutenção de rotina, um cartucho foi removido e enviado ao centro de serviço da Sulzer na Noruega para inspeção dos componentes internos e renovação das peças de desgaste. Devido à natureza da aplicação, a amina magra contém gás em saturação, gases arrastados e com pressão de sucção limitada para a bomba, não foi uma surpresa descobrir danos de cavitação no impulsor de sucção.

Pesando as alternativas As opções para o impulsor eram repará-lo ou substituí-lo por um novo componente, mas a última opção teria um prazo de entrega mais longo. Paralelamente, a Equinor e a Sulzer estavam discutindo sobre tecnologias de manufatura aditiva (AM) e isso naturalmente levou a uma solicitação de reparo do impulsor usando AM, em vez de esperar a fabricação de uma substituição.

Neste caso, o impulsor foi enviado para o Centro de Serviços da Sulzer em Leeds, no Reino Unido, onde instalações especializadas forneceriam o reparo mais econômico. As palhetas danificadas poderiam ter sido refeitas, mas isso significaria remover material do impulsor, em vez de substituí-lo, e como era esperado que a cavitação continuasse, a durabilidade do impulsor ficaria comprometida.

O impulsor foi fabricado em aço inoxidável Super Duplex, que possui duas fases, austenita e ferrita, e o equilíbrio dessas duas precisa ser mantido para garantir o desempenho contínuo do material. No entanto, não é muito tolerante ao calor e a soldagem pode fazer com que esse equilíbrio mude de 50:50 para 30:70 em favor da ferrita, o que afetará seriamente a resistência à corrosão.

Além disso, o calor excessivo pode causar distorção do metal, portanto, a soldagem com gás inerte de tungstênio (TIG) foi eliminada da lista de opções. A Sulzer sugeriu a deposição de metal a laser (LMD) como a solução mais adequada para devolver o impulsor às suas dimensões originais.

Mantendo a calma Durante o processo de fabricação original, as entradas e os perfis das palhetas do impulsor foram detalhados à mão usando modelos. A Sulzer possui equipamentos LMD totalmente automatizados, mas neste caso a solução mais adequada foi replicar o processo de fabricação original.

O Dr. Yogiraj Pardhi, especialista em manufatura aditiva e materiais da Sulzer comenta: "A seleção cuidadosa de consumíveis, parâmetros de controle e técnica permite estabelecer o melhor método. Nesse caso, para maior flexibilidade e acesso, um processo semiautomatizado foi selecionado usando uma alimentação de fio manual e controle automatizado da cabeça do laser em toda a área a ser reparada. Entre cada passagem da cabeça LMD, era necessário um período de resfriamento para garantir que a temperatura do local do reparo não excedesse 100 °C (212 °F) ."

Uma vez que as áreas danificadas foram construídas, um processo de mistura manual com ferramentas manuais abrasivas e gabaritos foi empregado para estabelecer as dimensões finais das palhetas. Mais uma vez, usar os mesmos métodos do processo de fabricação original e minimizar qualquer acúmulo de calor garantiu que as propriedades originais do impulsor fossem mantidas. O impulsor acabado foi verificado quanto a quaisquer falhas usando inspeção de penetração de corante (DPI) antes de ser balanceado e preparado para envio de volta à Noruega a tempo para a reconstrução do cartucho.