エネルギービジネスの機能が材料の選択にどのように影響するか
エネルギービジネスには、非常に高い温度、非常に高い圧力、非常に強い腐食、非常に強い放射線など、さまざまな困難な運用状況があります。たとえば、石油掘削装置は、高圧、低温、および多くの腐食性物質を備えた深い-海の環境で動作する必要があります。熱発電所のボイラー部品は、高-温度と高-圧力蒸気からの侵食を処理できる必要があります。原子力施設の主要な部分は、放射線に抵抗できる必要があります。したがって、使用される金属3D印刷材料は、これらの困難な条件を処理できる必要があります。
材料の重要なパフォーマンス要件
マシンのプロパティ
エネルギー機器の部品は一般に、重い荷重とストレスを処理する必要があるため、材料は強く、堅牢で、頑丈でなければなりません。強さは、材料が壊れて曲がって抵抗することができる方法を教えてくれます。硬度は、材料が摩耗に抵抗することができる方法を教えてくれます。たとえば、風力タービンのギアボックスのギアは、巨大なトルクと衝撃の負荷を処理できる必要があります。これは、ギアを印刷するために使用される材料が非常に強く耐性がある必要があるため、使用中に壊れたり摩耗したりしないようにすることを意味します。
腐食に対する耐性
エネルギー産業では、海水、酸性ガス、アルカリ溶液などの腐食性材料と多くの機器が接触しています。機器のサービスの寿命と安全性は、材料が腐食にどれだけうまく抵抗するかに依存します。たとえば、オフショアオイルプラットフォーム上の金属構造は長い間海水と接触しているため、腐食が起こりやすいです。ステンレス鋼、チタン合金などを含む海水で簡単に腐食しない金属3D印刷材料を選択することで、機器が長持ちし、メンテナンス費用を削減するのに役立ちます。
高温に耐性があります
ガスタービンの刃や原子炉のコア部分など、非常に熱い場所で機能するエネルギー装置は、高温で非常に強く、酸化に耐性があり、高温で安定した材料を必要とします。高温強度により、材料が高温で柔らかくなったり、形状の変化を防ぎます。酸化抵抗により、材料が高温で酸素と反応し、損傷することを防ぎます。熱安定性により、温度が変化すると、材料の性能が安定します。たとえば、ニッケル-ベースの高-温度合金は、高温に非常に耐性があり、ガスタービンのブレードを作るために広く使用されています。
放射線にどれだけうまく抵抗しますか
原子力発電所で使用される材料が放射線に抵抗できることは非常に重要です。放射線は、材料の微細構造を変える可能性があります。これにより、作業方法や感情が変わる可能性があります。したがって、ジルコニウム合金やオーステナイトステンレス鋼など、放射線を適切に処理できる金属3D印刷材料を摘むことで、核エネルギー装置が放射線がある場所で安全に機能することを確認することができます。
さまざまな状況に適した材料を選択します
石油とガスの産業
石油とガスを地面から取り出して処理すると、ステンレス鋼、ニッケル-ベースの合金、チタン合金は、3D印刷によく使用される金属の一部です。ステンレス鋼は腐食に抵抗し、強度があるため、バルブやパイプラインコネクタなどの適度に腐食性のある設定で機能する部品を作成するために使用できます。ニッケル-ベースの合金は、高温と腐食に耐えるのに最適です。多くの場合、高-圧力と高-温度条件で機能する機器の部品を作成するために使用されます。これは、掘削ツールのいくつかの重要な部分と、精製機器の高-温度バルブです。チタン合金は、オフショアオイルプラットフォーム上のいくつかの構造部品のように、強く、軽量で、耐性に耐性がある部品を作るのに適しています。
パワービジネス
熱発電所では、ボイラーの部分は非常に高温で多くの圧力の下で蒸気の摩耗と裂け目を処理できる必要があります。ニッケル-ベースの合金と熱-耐性鋼は、3D印刷にしばしば利用される2種類の金属です。高温や酸化に耐えることができる鋼は、暖房表面チューブ、スーパーヒーター、およびボイラーの他の部分を作るのに役立ちます。ニッケル-ベースの合金は、より厳しい環境やより高い温度、そのようなガスタービン燃焼チャンバーおよびタービンブレードで機能する部品を作るのに適しています。アルミニウムとチタンの合金は、風力発電のような新しいエネルギー生成の分野で、ブレードやギアボックスハウジングなどの風力タービンの部品を作るために広く使用されています。これは、タービンをより軽く、パワーをより効率的にするために行われます。
原子力事業
原子力発電所には、どの材料を使用できるかについて非常に厳しいルールがあります。最も頻繁な金属3D印刷材料のいくつかは、ジルコニウム合金、オーステナイトステンレス鋼、ニッケル-ベースの合金です。ジルコニウム合金は、短い中性子吸収断面を持ち、腐食に耐性があるため、原子炉燃料材料に最適な材料です。オーステナイトステンレス鋼は、放射線や腐食に耐性があるため、圧力容器、パイプライン、および原子炉の他の部分を作るためによく使用されます。ニッケル-ベースの合金は、高温、高圧、および放射を処理できる特定の部分を作成するために使用できます。
考えるべきことは、コストと持続可能性です。
金属3Dプリントの材料を選ぶ際に考えるべきもう1つの重要なことです。異なる材料の価格は非常に多様です。一般に、まれな金属と異常な合金は、通常の鋼よりもコストがかかり、コストがかかります。企業は、予算内にある資料を選択し、プロジェクトの目標に合わせて、パフォーマンス基準を満たす必要があります。
持続可能性は、最近のエネルギー産業でも大きな問題です。リサイクルされ、再生可能な金属3D印刷材料を使用すると、エネルギービジネスが環境への影響をあまり受けず、環境に適した方法で成長するのに役立ちます。たとえば、一部の企業は、3D印刷材料をリサイクルおよび再利用するために、スクラップメタルの使用を検討し始めています。これにより、リソースの利用と環境に放出されるごみの量が削減されます。
エネルギービジネスのために金属3D印刷材料を選ぶとき、エネルギー産業のニーズ、材料のパフォーマンス要件、使用される状況、材料のコストと持続可能性など、多くのことを考える必要があります。適切な材料を慎重に選択することで、メタル3Dプリントテクノロジーを最大限に活用して、エネルギー機器をより良くし、より高品質にし、エネルギービジネスが新しいアイデアを考え出すのを支援することができます。
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