Shell se penche davantage sur l’impression 3D avec une industrie innovante

La multinationale pétrolière et gazière Shell a dévoilé les résultats de sa dernière incursion dans l'impression 3D : une pince de réparation de fuite unique et utilisable en fin de compte.

Conçue pour restaurer l'intégrité des pipelines touchés par des défauts ou de la corrosion, la pièce elle-même est essentielle pour garantir un approvisionnement continu en pétrole et en gaz, ainsi que la sécurité des installations. En imprimant le composant en 3D par Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), Shell affirme qu'il pourrait bientôt être possible de le produire plus efficacement, d'une manière qui pourrait rendre sa personnalisation et son déploiement plus faciles et moins coûteux.

Une preuve de concept utilisable au final ?

En raison du nombre limité d'entreprises spécialisées dans la fabrication d'enceintes sous pression, Shell affirme que la fabrication d'une simple pince de réparation de fuite peut prendre jusqu'à cinq jours, tandis que la production de composants plus complexes peut prendre plus de quatre semaines. Il s’agit d’un problème compte tenu de la complexité de certains systèmes de canalisations et des implications environnementales et d’approvisionnement des fuites causées par les dommages causés aux pipelines.

Pour répondre à ce besoin d'une solution de réparation personnalisée et rapidement déployable, avec l'intégrité mécanique nécessaire pour garantir le fonctionnement continu et sûr d'un actif minier, Shell s'est tournée vers l'impression 3D. Par rapport au moulage ou au forgeage, l'entreprise affirme que la technologie « a un avantage », dans le sens où elle permet la production de pièces de forme quasi nette avec un minimum de gaspillage et élimine le besoin de moules ou de matrices sur mesure.

Afin de mettre cette idée à l'épreuve, Shell a choisi de travailler avec TEAM Inc. et Vallourec pour concevoir et tester une pince de réparation de preuve de concept, entièrement réalisée à l'aide de l'impression 3D WAAM. Une fois imprimé, l'équipe a établi une spécification technique et un plan de test d'inspection pour leur prototype initial, qui a été construit pour répondre à l'assurance qualité nécessaire à l'utilisation dans les systèmes à vapeur moyenne pression.

Au cours des tests, l'appareil a réussi un test d'éclatement effectué à 142,4 bars (plus de cinq fois la pression de conception prévue), ce qui, selon Shell, le qualifie pour les « applications sur le terrain ». De plus, même si le délai de livraison de la pièce était plus long que celui d'une pince conventionnelle, l'entreprise affirme que cela était dû à la volonté d'éviter la défaillance de la pièce. Il s'agissait donc d'un « choix de conception » qui pourrait être modifié à l'avenir.

Grâce aux enseignements tirés de cette initiative, Shell travaille désormais à la création d'une base de données regroupant tous ses résultats d'inspection et de tests de qualification, ce qui pourrait contribuer à réduire la classification de criticité de la pièce (et ses exigences CND). À l'avenir, l'entreprise vise également à mettre en place une bibliothèque de configurations qualifiées, afin de réduire les exigences de qualification pour la production de futurs produits similaires.

Dans une déclaration publiée parallèlement aux résultats du projet, Shell a appelé à la collaboration, déclarant : « Les activités visant à créer de vastes ensembles de données sur les pièces de rechange pour l'impression 3D nécessitent beaucoup de ressources. Nous obtenons plus rapidement de meilleures connaissances en collaborant avec des utilisateurs finaux intéressés ayant des besoins similaires. La standardisation des processus de la technologie WAAM, en particulier en matière de contrôle qualité, est primordiale pour améliorer les délais et réduire les coûts. Shell estime qu’une telle standardisation dans l’ensemble de l’industrie peut faire un grand pas en avant vers l’adoption de l’impression 3D dans le secteur de l’énergie.

La fabrication additive pétrolière et gazière prend de l’ampleur

En tant que multinationale pétrolière et gazière de premier plan, l'intérêt continu de Shell pour l'impression 3D est de bon augure pour l'avenir de cette technologie dans le secteur. L'entreprise a déjà travaillé avec GE Additive pour développer un micromélangeur oxygène-hydrogène imprimé en 3D, Poly Products pour procéder à l'ingénierie inverse et imprimer en 3D des pièces de rechange pour plates-formes offshore, et 3D Metalforge pour imprimer en 3D des tubes d'échangeur de chaleur.

En juillet 2021, AML3D a également révélé avoir imprimé en 3D un démonstrateur de récipient sous pression de huit tonnes pour ExxonMobil. Même si la commande initiale ne valait que 190 000 $, le projet était censé offrir l'occasion de mettre en valeur le potentiel pétrolier et gazier de cette technologie.

Par ailleurs, Hunting PLC a adopté une approche légèrement différente pour entrer dans l'industrie, en acquérant 27 % de Cumberland Additive. Lorsque l'accord a été annoncé à la fin de l'année dernière, il était censé marquer l'entrée de Hunting dans le secteur de l'impression 3D et lui offrir des opportunités de s'adresser aux marchés de l'aérospatiale, de la défense, ainsi que du pétrole et du gaz.