حل تصنيع عالي الدقة وكفؤ لمفاصل المعدات البترولية

في مجالات البتروكيماويات ونقل النفط والغاز، تُعد الشفاه مكونات الربط الأساسية في أنظمة الأنابيب. إن استوائية سطح الختم، وموقع ثقوب البراغي، واستقرار معالجة المواد تحدد بشكل مباشر سلامة تشغيل الأنابيب (بالنسبة لأحداث كبيرة مثل الانفجارات والتلوث البيئي الناتجة عن تسرب الشفاه في خطوط أنابيب النفط والغاز، تتطلب المواصفة القياسية الوطنية أن تكون استوائية سطح الختم ≤ 0.03 مم/100 مم، وأن يكون خطأ تثقيب ثقوب البراغي ≤ ± 5 دقائق). واجهت إحدى الشركات المصنعة الرائدة للمعدات البتروكيميائية المحلية عقبة في عملية تصنيع الشفاه: بالنسبة للشفاه ذات الأقطار من DN400 إلى DN1200 مم (تشمل المواد الفولاذ الكربوني Q345R، والفولاذ المقاوم للصدأ 316L، والسبيكة 12Cr1MoVG)، تتطلب المعالجة التقليدية ثلاث عمليات: "خرطة أفقية لقص التخشين → خرطة رأسية لدقة قص سطح الختم → حفر ثقوب البراغي بجهاز الحفر ذو الذراع الهزاز"، وتصل دورة المعالجة الواحدة إلى 45 دقيقة؛ ونتيجة للتثبيت المتعدد، غالباً ما يتجاوز التماركز بين الفتحة الداخلية للشفة وسطح الختم 0.08 مم، ويصل خطأ استوائية سطح الختم إلى 0.06-0.09 مم، مما يؤدي إلى معدل تسرب 8% أثناء اختبار ضغط الأنابيب؛ وفي الوقت نفسه، فإن شفاه الفولاذ المقاوم للصدأ معرّضة للتصلب أثناء القطع عالي السرعة، حيث تتجاوز خشونة السطح Ra1.6 ميكرومتر، مما يستدعي عمليات تلميع إضافية، ويزيد تكلفة العمالة للشفة الواحدة بمقدار 18 يواناً.

موقع المعالجة
للتغلب على هذا المأزق، أدخلت الشركة مخرطة CNC الرأسية Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A وأنشأت نظامًا خاصًا بمعالجة الشفاه يعتمد على مبدأ "الإمساك مرة واحدة وإتمام العملية بالكامل". تعتمد المعدات على هيكل سرير من الحديد الزهر السميك الصلب (بسماكة جدار تصل إلى 80 مم)، وقد خضع لعلاج مزدوج لإزالة الإجهاد باستخدام الشيخوخة الاهتزازية والشيخوخة الطبيعية. مقترنًا بتصميم طاولة الأدوات العرضية الثقيلة، تم تحسين توزيع الصلابة من خلال تحليل العناصر المحدودة. وتصل صلابة القطع الشعاعي إلى 32 كيلو نيوتن/مم، مما يمكنها من تحمل مستقر لقوة القطع الشعاعية البالغة 22 كيلو نيوتن أثناء قطع شفاه السبائك؛ ومجهزة بنظام التحكم العددي المتقدم Siemens 828D ونظام تحكم مغلق بالكامل باستخدام مسطرة شبكة (بدقة 0.1 مايكرومتر)، حيث تحقق دقة موضعية تبلغ ± 0.002 مم ودقة تكرار موضعية تبلغ ± 0.001 مم، بما يطابق بدقة متطلبات استواء سطح إحكام الشفاه البالغة ± 0.02 مم. وللمواد المختلفة ذات الخصائص المتباينة، تم تزويد المعدات بنظام تبريد مزدوج القناة للمغزل: يستخدم تبريد المستحلب عند معالجة الفولاذ الكربوني (بفعالية تبريد ≥ 95%)، ويتم التبديل إلى تبريد ضباب الزيت عند معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ (ب قطر قطرة يتراوح بين 5-10 مايكرومتر)، مقترنًا بأدوات قطع من سبائك صلبة ذات حبيبات فائقة الدقة (تُستخدم أدوات قطع مطلية بطبقة TiAlN تحتوي على 92% من WC Co لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ)، مما يثبط بشكل فعال التصلب الناتج عن التشغيل والتراكم الناتج عن رقائق القطع، ويضمن نعومة سطح مستقرة.
من حيث الابتكار التكنولوجي، حقق المعدات تقدماً مزدوجاً في معالجة الشفاه من خلال "دمج العمليات + تكييف المواد": حيث تم دمج قابض كهربائي ثلاثي الفك بقطر Φ 32 مم (بقوة قفل تبلغ 120 كيلو نيوتن، ومناسب لمتطلبات تثبيت الشفاه من DN750 إلى DN1000 مم)، وبرج مؤازر مكوّن من 24 محطة (بزمن تغيير أداة يبلغ 1.5 ثانية)، وقرص تثبيت رقمي تحكمي (بدقة تقسيم ± 3 دقائق)، ويمكنه إتمام معالجة الثقوب الداخلية للشفاه (بتسامح H8)، والدوائر الخارجية (بتسامح IT7)، وأسطح الختم (سطح مشط وتجويف/سطح محدب ومقعّر، وبمسطحية ≤ 0.03 مم)، بالإضافة إلى 8-24 ثقب برغي (بتسامح قطر الفتحة H9، وخطأ تقسيم ≤ ± 4 دقائق) دفعة واحدة. وفيما يتعلق بالمعالجة الدقيقة لأسطح الختم، اعتمدنا بشكل ابتكاري "عملية المعالجة الدقيقة بالتداخل الحلزوني". ومن خلال جمع البيانات السطحية والتعويض عنها عند 500 نقطة لكل دائرة، يتم التحكم المستقر في مسطحية سطح الختم عند 0.02 مم/100 مم؛ واستجابةً لخصائص قوة الحرارة العالية لشفاه السبائك (12Cr1MoVG)، تم تزويد المعدات بقاعدة بيانات داخلية للمواد والعمليات، تقوم تلقائياً بمطابقة معايير القطع (سرعة المغزل 800-1200 دورة/دقيقة، ومعدل التغذية 60-100 مم/دقيقة) لتجنب كسر الأداة؛ وبالنسبة لتغيير مواصفات الشفاه المتعددة، تدعم المعدات ضبطاً فورياً للمعايير العملية (مع وجود 30 قالباً مدمجاً لمعالجة الشفاه)، مما يقلل وقت الاستبدال من ساعتين تقليديتين إلى 18 دقيقة.

تثبيت الشفافة
تتوافق نتائج التنفيذ تمامًا مع المعايير الصارمة لصناعة البتروكيماويات: تم ضغط دورة المعالجة الفردية من 45 دقيقة إلى 32 دقيقة، وازدادت السعة الإنتاجية اليومية من 150 مجموعة إلى 260 مجموعة؛ ويتم التحكم بشكل مستقر في التماسك المحوري بين فتحة الشفافة الداخلية وسطح الختم عند ≤ 0.04 مم، واستوائية سطح الختم ≤ 0.03 مم، وصل roughness السطحي إلى Ra0.8 ميكرومتر، وخطأ تدريج ثقوب البراغي ≤ ±3.5′، مما يستوفي تمامًا متطلبات المعيارين GB/T 9113.1-2022 "شفاه أنابيب فولاذية متكاملة" وASME B16.5 "شفاه الأنابيب وتجهيزات الشفاه"؛ كما تم تخفيض معدل تسرب اختبار ضغط الأنابيب من 8٪ إلى 0.5٪، وانخفض تكلفة تصنيع الشفاه الفردية بمقدار 15 يوان صيني بعد إلغاء عملية التلميع؛ بالنسبة لشفاه الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، زاد عمر الأداة بنسبة 40٪ بفضل تبريد ضباب الزيت وتحسين المعلمات. يمكن للوحدة التشخيصية الذكية المثبتة على المعدات مراقبة حمل المغزل (بدقة ±0.5٪) ودرجة حرارة القطع (بدقة 0.1 ℃) في الوقت الفعلي. وبدمج خوارزمية تنبؤ ارتداء الأداة، ارتفع معدل الاستخدام الشامل للمعدات من 80٪ إلى 94٪، وتقلص وقت التوقف السنوي بمقدار 380 ساعة.
لقد حلّ الطراز CK5263 بشكل كامل المشكلة المزدوجة المتعلقة بـ"السلامة في الإغلاق وكفاءة المعالجة" للشفاه. وقال مدير التصنيع في الشركة: "إن شفاهنا الآن لم تجتز فقط الاختبارات الصارمة من مركز الرقابة والإشراف على جودة أنابيب النفط الوطني، بل تستوفي أيضًا المتطلبات القصوى للشفاه عالية الضغط (PN40) في مشاريع كبرى مثل خط أنابيب الغاز من الغرب إلى الشرق المرحلة الثالثة، مما شكّل حاجزًا تقنيًا أمام منافسينا في مجال معدات البتروكيماويات." ويؤكد هذا المثال أن مخارط CNC الرأسية أصبحت المعدات الأساسية في مجال تصنيع شفاه معدات البتروكيماويات لتجاوز العقبة المتعلقة بـ"الدقة والكفاءة والسلامة" من خلال الدمج العميق بين "مرونة الهيكل مع التكيف + تخصيص المواد والعمليات + التحكم المغلق الدقيق".