水下3D打印修復(fù)管道！Kongsberg Ferrotech推出用于海底管道修復(fù)的水下3D打印機(jī)

導(dǎo)讀：近日，南極熊了解到挪威公司Kongsberg Ferrotech正在利用最新的3D 打印技術(shù)，通過(guò)新型Nautilus來(lái)進(jìn)行海底管道維修。

眾所周知，修復(fù)海底管道是一項(xiàng)困難、昂貴且耗時(shí)的工作。根據(jù)損壞的嚴(yán)重程度，受損的海底管道可能需要完全關(guān)閉。為了減少這些維修帶來(lái)的不便，挪威公司Kongsberg Ferrotech正在利用最新的3D打印技術(shù)，通過(guò)新型的Nautilus打印機(jī)來(lái)進(jìn)行海底管道維修。

△用于海底管道維修的機(jī)器人3D打印解決方案

傳統(tǒng)的海底管道修復(fù)方法

據(jù)了解，即使在輕微損壞的情況下，也需要用遠(yuǎn)程控制的水下航行器（ROV）來(lái)評(píng)估受損的管道。潛水員必須疏浚損壞處周圍的海床，且必須將管道的表面清洗干凈（可能包括銑掉焊接的表面），然后把夾子降低并固定好，這通常由潛水員手動(dòng)完成。

若假設(shè)受損管道處于最佳情況，但如果受損管道的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，這一過(guò)程將變得更加艱巨和緊張。如果管道的損壞已經(jīng)超過(guò)了輕微的程度，可能需要將受損的管道長(zhǎng)度全部拆除和更換。

雖然損壞的海底結(jié)構(gòu)問題很困難，但這種傳統(tǒng)的解決方案有很多缺點(diǎn)。該過(guò)程使用不同的部件進(jìn)行評(píng)估和修復(fù)，增加了該過(guò)程的時(shí)間，降低了其成本效益。此外，傳統(tǒng)方法在很大程度上依賴于潛水員的人工輔助，這在深海條件下是有問題的，因?yàn)闈撍畣T在修復(fù)后需要花幾個(gè)小時(shí)來(lái)避免減壓病。在海床上進(jìn)行疏浚和挖掘也會(huì)被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境的破壞。

Kongsberg Ferrotech的水下3D打印解決方案

基于此，專門從事海底機(jī)器人技術(shù)的挪威公司Kongsberg Ferrotech已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種產(chǎn)品，將于2022年發(fā)布，以簡(jiǎn)化和改進(jìn)這種維修方法。

這家公司的產(chǎn)品將能夠使用一個(gè)機(jī)器人來(lái)評(píng)估管道的完整性，進(jìn)行維護(hù)，并修復(fù)損壞。這一創(chuàng)新是行業(yè)內(nèi)的首創(chuàng)，是通過(guò)水下3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

據(jù)Kongsberg Ferrotech介紹，Nautilus機(jī)器人是一種工具，可以容納、排泄、檢查和修復(fù)有缺陷的管道部分。該設(shè)備與部署它的船舶上的控制中心相連。這種將數(shù)據(jù)從機(jī)器人傳輸?shù)剿�面上團(tuán)隊(duì)的方法，將最大限度地減少整個(gè)檢查和維修過(guò)程中需要的潛水員數(shù)量。

機(jī)器人通過(guò)起重機(jī)被降到管道的受損部分。該機(jī)器使用清管器檢查，以盡量減少海床的挖掘。這減少了所需的人工、準(zhǔn)備時(shí)間和對(duì)海床的環(huán)境破壞。

清管是一種最初用于在不關(guān)閉管道的情況下清潔管道的方法，包括將稱為“清管器”的設(shè)備插入管道。當(dāng)清管器在管道中移動(dòng)時(shí)，它們 "在移動(dòng)過(guò)程中刮擦管道的兩側(cè)，清除污物和碎片（Inspectioneering）。如果清管器具有數(shù)據(jù)收集能力，那么，清管器就可以穿過(guò)管道，檢測(cè)管道中的缺陷，準(zhǔn)確地指出損壞的區(qū)域。

利用這種檢查方法，Nautilus需要應(yīng)用的區(qū)域被縮小到非常具體的位置。這種檢查方法是所需疏浚量最小的原因。這也意味著，機(jī)器人內(nèi)部的尺寸并不限制它可以修復(fù)的小缺陷。

一旦Nautilus被放到觀察到的缺陷上，機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)夾住管道并排出其內(nèi)部的水。這給機(jī)器和從船上進(jìn)行維修的檢查人員提供了一個(gè)干燥的工作空間，使3D打印維修得以進(jìn)行。

一旦內(nèi)部環(huán)境中的水被排干，Nautilus就會(huì)去除管道部分的涂層。在這個(gè)過(guò)程中，真空機(jī)制仍然是開啟的，因此，在移除過(guò)程中造成的碎片被送到船舶的甲板上，由團(tuán)隊(duì)收集。

在這一移除過(guò)程之后，表面準(zhǔn)備粘上新的涂層。這個(gè)涂層是由一臺(tái)圓形的3D打印機(jī)施加的，將管道包裹起來(lái)。3D打印機(jī)沿著管道的長(zhǎng)度“行駛”，將其完全覆蓋。機(jī)器人內(nèi)部的攝像頭使控制室的工作人員能夠觀察和控制這一過(guò)程。

一旦涂上新的涂層，3D打印機(jī)上的掃描器就會(huì)利用管道檢測(cè)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地指出損壞的確切區(qū)域。然后使用3D打印機(jī)在這個(gè)區(qū)域涂上溶液，以防止進(jìn)一步的泄漏。然后，一個(gè)碳纖維復(fù)合材料被包裹在泄漏處，完成修復(fù)。Nautilus釋放密封圈并返回到表面。

3D打印技術(shù)在海底修復(fù)工作中的創(chuàng)新

使用增材制造技術(shù)來(lái)維修海底管道是一個(gè)新的想法，Kongsberg Ferrotech的Nautilus是第一個(gè)這樣的產(chǎn)品。該技術(shù)只有利用真空才能實(shí)現(xiàn)，為打印機(jī)提供一個(gè)干燥的工作場(chǎng)所來(lái)進(jìn)行維修。

這項(xiàng)創(chuàng)新優(yōu)化了短期內(nèi)用于海底管道維修的時(shí)間、金錢和資源，也提高了長(zhǎng)期檢查和維修的成本效益。使用該設(shè)備可以延長(zhǎng)海底管道的使用壽命，這意味著更換舊管道所產(chǎn)生的成本將大大降低。

這一進(jìn)步技術(shù)為Kongsberg Ferrotech贏得了石油展ADIPEC頒發(fā)的年度突破性技術(shù)項(xiàng)目獎(jiǎng)。據(jù)合作方Equinor的增材制造負(fù)責(zé)人Brede Lærum表示：“Kongsberg Ferrotech計(jì)劃最早在2022年提供基于3D打印的服務(wù)和維護(hù)。”