石油和天然气零部件供应商可使用新的3D打印标准 API 20S 和 20T

| 3DScienceValley · 2022/09/26

3D科学谷在《洞悉如何为石油和天然气应用中的工业 3D 打印零部件奠定基础》一文中提到石油和天然气行业目前正在以 API20S 的形式提供指导，这是有史以来第一个油气行业认可的金属 AM 规范。该规范将阐明对所有类型的油气设施中使用的金属 AM 组件制造商的流程、测试、文档和可追溯性以及其他要求。

目前该规范已经通过投票，是该领域最近的里程碑之一。这是美国石油协会 (API) 为 3D 打印组件制定的两项新标准，而美国石油协会 (API) 是一个代表美国石油和天然气行业各个方面的贸易协会。

API 20S
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全球石油天然气企业
© 3D科学谷白皮书

标准化进一步，产业更进阶

API20S 草案是在数百家公司（从运营商到原始设备制造商到 AM 机器制造商）的意见下起草的，现在处于最后阶段，但仍有可能发生变化。虽然没有详细说明完整的成功标准（即所需的机械或无损检测验收标准），但 API20S 确实概述了根据油气作业中的不同风险级别需要进行哪些类型的测试和验证。

现在，石油和天然气零部件供应商可使用新的3D打印标准 API 20S 和 20T，确保3D打印组件能够承受与作为碳氢化合物混合物一部分的 H2S、CO2 和氯化物的持续接触——以及在不同的 pH 值、温度和压力下运行。

根据3D科学谷的市场观察，随着许多标准制定组织和分类机构（包括 ASTM 国际、国际标准化组织 (ISO)、美国机械工程师协会 (ASME) 和挪威 DNV发布增材制造标准，增材制造的使用越来越多。然而，从标准的角度来看，API 20S 和 20T 是第一个专门适用于为天然气和石油行业供应组件的制造商的针对3D打印的标准。

标准化是在石油和天然气等要求苛刻的行业运营的组织经常遇到的最突出的挑战之一。无论是在欧洲还是在美国，相关组织都在不断联合起来，为在石油和天然气领域使用增材制造制定指导方针和商业模式。这些指南有助于确保零件满足最低材料要求，并降低组件鉴定的成本，这是证明零件达到或超过某些制造标准的关键过程。

新标准被命名为 API 标准 20S（用于石油和天然气行业的增材制造金属组件）和 API 标准 20T（用于石油和天然气行业的增材制造聚合物基组件），反映了行业对新技术的整合和创新以改善运营。

新的标准代表了为天然气和石油行业提供组件的增材制造商的基线要求和过程控制。特别是，API 20S 和 20T 规定了 3D 打印组件的制造过程、生产、标记和文档的资格要求。这些标准还为测试和记录基于聚合物和金属部件的 3D 打印材料特性提供了指导，并引入了三个增材制造规范级别，定义了不断增加的技术、质量和资格要求。

根据API 全球行业服务高级副总裁 Anchal Liddar，这些新标准反映了该行业专注于采用尖端技术和创新来满足全球能源需求，同时不断努力实现更清洁、更安全和更高效的目标。

考虑到独特且具有挑战性的生产环境，目前石油和天然气领域对 3D 打印组件可以并且应该使用的领域存在限制。因此，需要对增材制造工艺和材料输入进行进一步测试，以确保组件能够承受与类似于硫化氢、二氧化碳和氯化物的持续接触，并在不同的 pH 值、温度和压力下工作，还需要证明组件对酸性和非酸性等级的适用性。

向成本效益进阶

根据3D科学谷的市场观察，油气运营商越来越愿意考虑将金属增材制造（AM，又名 3D 打印）作为应对此类挑战的潜在答案，以实现更高效、更具成本效益的解决方案，以解决持续的库存和地理障碍。

在石油和天然气 (O&G) 环境中的高压、严苛服务条件的压力下，关键过程控制组件不可避免地会发生故障。从历史上看，由于平均制造提前期与运营需求不兼容，油气运营商不得不实施昂贵的库存计划，以避免延长停工期的风险。

当前石油天然气开采制造领域对3D打印的采用还存在着很多的挑战，大多数现有的金属增材制造技术需要广泛的3D打印参数开发知识，这有时可能是一个劳动密集型的过程，并导致在高效快速地适应不断变化的几何形状和特征方面面临挑战。这些系统还需要对部件进行大量的重新设计，以使其可打印，而不是允许按照最初设计的方式打印部件。此外，整个打印过程的数据对于评估最终部件的质量至关重要。

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