پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

 
  • language
  • language
  • ورود/عضویت

فراخوان توسعه فرایند ریخته‌گری و پوشش‌دهی شیرآلات اوربیتی

فراخوان توسعه فرایند ریخته‌گری و پوشش‌دهی شیرآلات اوربیتی

  • شماره درخواست:
  • تاریخ اعلام: 1399/10/07
  • تاریخ انقضا: 1399/11/07

فرصت ها:

براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

میزان سرمایه گذاری:

براساس پیشنهاد‌ها قابل‌ مذاکره خواهد بود.

برنامه زمان بندی:

تماس جهت اطلاعات بیشتر:

۰۲۱۸۸۳۹۸۵۶۳ – ۰۲۱۸۸۳۹۸۵۴۳

پست الکترونیک:

ghazal.inif.ir/grant

ضرورت مسئله

کنترل شدت‌جریان، فشار و دماي سیال از اهمیت بالایی در لوله‌های انتقال نفت و گاز برخوردار است، به همین دلیل شیرآلات توپی به‌شدت موردنیاز متصدیان صنایع پالایشگاهی هستند. یكي از شیرآلات مهم در این واحدهای صنعتی شير توپي با استم بالارونده است که براي آب‌بندي کامل در فشارهاي بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. شیرآلات صنعتی اوربیتی، سهم قابل توجهی در تجارت جهانی را به خود اختصاص داده‌اند و به دلیل نیاز به دانش فنی پیچیده در این نوع شیرآلات، تاکنون صنعتگران معدودی در جهان نائل به نهایی‌سازی فرآیند ساخت آن گردیده‌اند. این شیرآلات می‌بایست با فناوری ریخته‌گری ساخته شوند، سپس برای ممانعت از پوسته‌پوسته شدن پوشش و جلوگیری از آسیب دیدن سطوح زیرلایه، پوشش‌دهی شوند، بنابراین فرآیند ریخته‌گری و پوشش‌دهی جز حساس‌ترین مراحل تولید آن می‌باشند. با توجه به اینکه تولید انواع شیرآلات، به خصوص شیرآلات توپی از اهداف توسعه‌ای شرکت متقاضی تحقیق می‌باشد، این شرکت در نظر دارد با ارزیابی تحقیقاتی فرایند‌های زیر به دانش فنی مناسبی در طراحی و ساخت شیرآلات اوربیتی دست یابد:
  1. تأثیر کیفیت فرآیند ریخته‌گری بر مدت‌زمان تولید
تأثیر نوع فرایند پوشش‌دهی بر طول عمر شیرآلات اوربیتی لازم به ذکر است شیرآلات اوربیتی، شیرآلات توپی تک سیت رینگ یا شیر توپی با استم بالا رونده (Rising stem ball valves) به یک معنا هستند.

مشروح مسئله تحقیقاتی

شیرآلات توپی (Ball valve) در دسته‌بندی شیرآلات قطع و وصل جریان قرار دارند به طوری که با چرخش 90 درجه توپی، شیر باز و بسته می‌شود. در صنایع پالایشگاهی براي آببندي در فشارهاي بالا از شير توپي استفاده می‌شود. یکی از مشکلات اصلی در ساخت این نوع شیرالات این است  که اُرينگ‌های این شیر (از جنس پلیمر) در دماهاي بالاتر از ١٦٠ درجه سانتيگراد، دچار فرسودگی و سایش مدام با توپی می شوند. در نتيجه درنظر است شير جديدی مانند شير توپي با استم بالا رونده با قابلیت تحمل فشار و دمای بالا طراحی شود.   عملکرد شيرآلات توپي با اِستم بالا رونده به اين صورت است که در آن علاوه بر چرخش توپي، مکانیزم خمش توپي روي سيت‌رينگ (seat ring) نیز اضافه مي‌گردد. توپي بدون سايش روي سيترينگ چرخيده و مقابل آن قرار مي‌گيرد، سپس روي آن خم شده و آب‌بندي صددرصد ايجاد مي‌شود. معمولا شيرآلات توپي با استم بالا رونده با توجه به قيمت بالاتر نسبت به ساير شيرآلات و كاربرد تخصصي‌تر، در صنايع پالايش و خطوط انتقال نفت و گاز مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرند. هدف از این پروژه، توسعه فرایند ریخته‌گری و پوشش‌‌دهی شيرآلات توپي با استم بالا رونده موردنیاز پالایشگاه‌های کشور با بازدهی بالا می‌باشد. ساخت شیرآلات صنعتی اوربیتی فرآیند پیچیده‌ای برای حل مسائل تخصصی آب‌بندی دارد که در این شرکت بومی‌سازی شده است، لذا با توسعه فرایند‌های مدنظر این پروژه، شرکت متقاضی در انتهای این پروژه تحقیقاتی به طراحی بهینه این نوع شیرآلات نائل خواهد شد. فرآیند ریخته‌گری در کیفیت و کمّیت تولید شيرآلات توپي با استم بالا رونده و فرآیند پوشش‌دهی در افزایش طول عمر آن به‌شدت تأثیرگذار می‌باشند. شیرآلات تولیدی این شرکت از جنس فولاد ریخته‌گری A351 و A216 و پوشش اعمالی آنها ENP (نیکل و فسفات) یا تنگستن کاربید است که باعث افزایش طول عمر تجهیزات حاوی سیال (نفت و گاز) و همچنین بهبود کیفیت لایه خارجی شیرآلات واقع در محیط اسیدی و دریایی می‌شود. در این شیرآلات امکان استفاده از متریال فورج (Forging) برای بدنه وجود ندارد و در حال حاضر کلیه شرکت‌های فعال در این زمینه، اقدام به برون‌سپاری ریخته‌گری سانتریفیوژی و ریخته‌گری ثقلی می‌نمایند. البته در این مرحله، فرآیند ذوب‌ریزی ریخته‌گری سانتریفوژی نیز به دلیل شکل پیچیده بدنه پاسخگو نیست و باید از انواع ریخته‌گری ثقلی استفاده شود. در حال حاضر شرکت متقاضی، ریخته‌گری این شیرآلات را برون‌سپاری می‌نماید که به دلیل تجربی بودن فرایند، معایبی مانند مُک و ترک در قطعه ریخته‌شده ایجاد می‌شود. لازم به ذکر است عیوب مذکور طی عملیات ماشین‌کاری نمایان می‌گردند و پس از هشت ماه سعی و خطا با انواع روش‌های متداول ریخته‌گری، قطعه ریخته‌شده عاری از هرگونه عیب به شرکت متقاضی تحویل می‌شود. لذا این شرکت درنظر دارد در مرحله ریخته‌گری به کمک شبیه‌سازی نقشه سه‌بعدی شیرآلات با نرم‌افزار این بازه زمانی را به حداکثر دو ماه رسانده و ضایعات حاصل از ریخته‌گری را به کمتر از 20 درصد کاهش دهد. فرآیند پوشش‌دهی محصول نهایی، از دیگر موضوعاتی است که کیفیت مطلوب و موردنظر متقاضیان صنعت نفت، گاز و پتروشیمی را با چالش جدی مواجه نموده است. در این بخش هم موضوعات متنوعی از قبیل چگونگی آماده‌سازی سطح موردنظر جهت اعمال پوشش، فعال‌سازی سطح موردنظر جهت پذیرش پوشش و ترکیب درصد عناصر پوشش حائز اهمیت می‌باشد. در مجموع می‌توان گفت گلوگاه تحقیقاتی این پروژه، رویکرد علمی در بخش ریخته‌گری و پوشش‌دهی است که در حال حاضر عمدتاً به شکل تجربی صورت می‌پذیرد. در مرحله اول این پروژه تحقیقاتی، انتظار می‌رود فرایند ریخته‌گری شير توپي با استم بالا رونده به طور یکنواخت و با تلرانس‌های داخل محدوده استاندارد توسعه یابد که مبتنی بر آن شرکت متقاضی اقدام به ساخت نمونه‌هایی از این شیر توپی نماید. در صورت دستیابی به الزامات موردنظر، در مرحله بعدی انتظار می‌رود اقدامات اصلاحی و عملیات پوشش‌دهی یکنواخت روی محصول توسعه یابند.

خروجی‌های مورد انتظار تحقیق

  • ارائه مدل نرم‌افزاری فرایند ریخته‌گری در تولید شیرآلات توپی با استم بالارونده
  • تعیین روش، فرایند و فرمولاسیون پوشش‌دهی در تولید شیرآلات توپی با اِستم بالارونده

راه حل ها و پیشنهادات غیر جذاب

به دلایل مختلف، راه‌حل‌های زیر جذاب و قابل پذیرش نیستند:
  • استفاده از روش ریخته‌گری سانتریفیوژی
  • استفاده از فرایندی برای ریخته‌گری که منجر به ایجاد ترک و مُک در شیرآلات شود.
  • پوسته‌پوسته شدن مکرر پوشش و آسیب‌رسانی به سطوح زیرلایه در فرایند پوشش‌دهی

الزامات تحقیق

  • قابلیت تحمل دما (بیش از 400 درجه) و فشار بالا (بیش از 1400 psi) در شیرآلات
  • استفاده از روش‌های ریخته‌گری دقیق یا تحت خلاء برای تولید بدنه، سیت و توپی مطابق استاندارد ASTM A216 Gr. WCB و اِستم مطابق با استاندارد AISI 4140
  • کاهش ضایعات و عیوب ریخته‌گری به کمتر از 20 درصد (باتوجه به مدل نرم‌افزاری ارائه شده)
  • کاهش زمان تحویل قطعه ریخته‌شده به حداکثر دو ماه
  • ابداع فرمولاسیون ساخت پوشش‌های یکنواخت ENP محصولات طبق استاندارد ASTM B733
 

معیارهای ارزیابی و انتخاب مجری

  • تحصیلات و سوابق تیم تحقیقاتی و تناسب آن با مسئله
  • رویکرد فنی تیم تحقیقاتی به مسئله
  • دسترسی به تجهیزات آزمایشگاهی و مواد اولیه و سایر الزامات اجرای تحقیق
  • زمان و هزینه اجرای تحقیق
 

تسهیم مالکیت فکری

  • مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
  • مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شتاب‌دهنده‌ متقاضی، 35 درصد از منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری متعلق به شتاب‌دهنده‌ متقاضی بوده و 65 درصد از منافع مالی نیز به مجری تعلق خواهد گرفت.
 

  ارسال پروپوزال

پروپوزال‌ها صرفاً باید در چارچوب موردنظر صندوق نوآوری و شکوفایی، تدوین و حداکثر تا تاریخ 20 دی‌ماه 1399 در سامانه غزال به آدرس https://ghazal.inif.ir/grant ارسال شوند. پروپوزال‌هایی که در چارچوبی غیر از آن، یا به روش‌های دیگر به دست صندوق برسند، وارد فرایند ارزیابی نخواهند شد.