В областите на петрохимията и транспортирането на нефт и газ, фланшите са основни свързващи елементи в тръбопроводните системи. Равнинността на уплътнителната повърхност, позицията на болтовите отвори и стабилността при обработката на материала директно определят безопасността на тръбопроводната експлоатация (при големи инциденти като експлозии и замърсяване на околната среда, причинени от течове по фланши в нефтени и газови тръбопроводи, националният стандарт изисква равнинност на уплътнителната повърхност ≤ 0,03 мм/100 мм и грешка в разположението на болтовите отвори ≤ ±5′). Един водещ вътрешен производител на петрохимическо оборудване някога се е сблъсквал с технологично задънена улица при обработката на фланши: за фланши DN400-DN1200 мм (от материали Q345R въглеродна стомана, неръждаема стомана 316L, сплав 12Cr1MoVG) традиционната обработка изисква три процеса: „чернова обработка на хоризонтален токарен стан — финишна обработка на уплътнителната повърхност на вертикален токарен стан — пробиване на болтови отвори на люлеещ се свределен стан“, като цикълът за обработка на един фланш достига до 45 минути; поради многократно зажимане коаксиалността между вътрешния отвор на фланша и уплътнителната повърхност често надвишава 0,08 мм, а грешката в равнинността на уплътнителната повърхност достига 0,06–0,09 мм, което води до честота на течове при налягане в тръбопровода от 8%; в същото време фланшите от неръждаема стомана лесно подлежат на накърняване при високоскоростно рязане, като шероховатостта на повърхността надвишава Ra1,6 μm, което изисква допълнителни полирани операции и увеличава трудовите разходи за един фланш с 18 юаня.
Обработващ сайт
За преодоляване на това затруднение, компанията представи CNC вертикалния токарен стан с модел Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A и изгради специализирана система за обработка на фланцове с принцип „еднократно зажимане и пълно завършване на процеса“. Устройството използва цялостно лито желязо за основата (с дебелина на стената до 80 мм), което е подложено на двойна обработка за отстраняване на напрежения чрез вибрационно стареене и естествено стареене. В комбинация с тежкотоварната конструкция на напречната каретка, огъваемостта е оптимизирана чрез анализ чрез метода на крайните елементи. Радиалната рязеща огъваемост достига 32 kN/mm, което позволява стабилно поемане на радиалната рязеща сила от 22 kN при рязане на сплавни фланцове; Станът е оборудван с напреднала CNC система Siemens 828D и напълно затворен контур за управление с решетка (с резолюция 0,1 μm), осигуряваща точност на позициониране ± 0,002 mm и повтаряема точност на позициониране ± 0,001 mm, точно съответстваща на изискването за равнинност на уплътнителната повърхност на фланеца от ± 0,02 mm. В зависимост от различните характеристики на материалите, устройството разполага с двуканална система за охлаждане на шпиндела: използва се емулсионно охлаждане при обработка на въглеродна стомана (ефективност на охлаждането ≥ 95%), а при обработка на неръждаема стомана се превключва към охлаждане с маслен мъг (диаметър на капките 5–10 μm), в комбинация с изключително финозърнести твърдосплавни рязещи инструменти (рязещи инструменти с покритие TiAlN и съдържание на WC Co 92% се използват при обработка на неръждаема стомана), което ефективно потиска втвърдяването по време на работа и образуването на стружка, осигурявайки стабилна грапавост на повърхността.
От гледна точка на технологичната иновация, оборудването постига двойно прорив във фланшовата обработка: „интеграция на процеса + адаптация на материала“. То включва тризажимен силов патрон с диаметър Φ 32 mm (със зажимно усилие 120 kN, подходящ за фланши с размери DN750-DN1000 mm), серво кула с 24 позиции (време за смяна на инструмента 1,5 секунди) и CNC индексиращ диск (точност на индексиране ± 3′). Това позволява едновременната обработка на вътрешни отвори на фланш (допуск H8), външни окръжности (допуск IT7), уплътнителни повърхности (пазови/изпъкнали повърхности, равнинност ≤ 0,03 mm) и 8-24 болтови отвора (допуск на отвора H9, грешка при индексиране ≤ ±4′). За прецизната обработка на уплътнителни повърхности ние иновативно прилагаме „спиралния метод за прецизна обработка чрез интерполация“. Чрез събиране и компенсиране на данни от 500 точки на окръжност, равнинността на уплътнителната повърхност се поддържа стабилно на 0,02 mm/100 mm. В отговор на високата якост при температура на легирани фланши (12Cr1MoVG), оборудването разполага с вградена база данни за материали и процеси, която автоматично подбира параметри за рязане (обороти на шпиндела 800–1200 об/мин, скорост на подаване 60–100 mm/мин), за да се избегне счупване на инструмента. При смяна на фланши с различни спецификации, оборудването поддържа еднократно регулиране на параметрите (с вградени 30 шаблона за обработка на фланши), което намалява времето за смяна от традиционните 2 часа до 18 минути.
Фланцево стягане
Резултатите от внедряването напълно отговарят на строгите стандарти на петрохимическата промишленост: единичният цикъл на обработка е съкратен от 45 до 32 минути, а дневната производителност е увеличена от 150 до 260 комплекта; Коаксиалността между вътрешния отвор на фланеца и уплътнителната повърхност е стабилно контролирана при ≤ 0,04 мм, равнинността на уплътнителната повърхност е ≤ 0,03 мм, шероховатостта на повърхността достига Ra0,8 μm, а грешката при разположението на болтовите отвори е ≤ ±3,5′, което напълно отговаря на изискванията по стандарти GB/T 9113.1-2022 „Целостни стоманени тръбни фланци” и ASME B16.5 „Тръбни фланци и фланцови фитинги”; Нивото на течове при налягане на тръбопроводите е намалено от 8% до 0,5%, а производствената себестойност на единичен фланец е намалена с 15 юаня след отмяна на процеса на полирване; За фланци от неръждаема стомана 316L животът на инструмента се удължава с 40% благодарение на охлаждане с маслен мист и оптимизация на параметрите. Интелигентният диагностичен модул, монтиран на оборудването, може в реално време да следи натоварването на шпиндела (точност ±0,5%) и температурата на рязане (разделителна способност 0,1 ℃). В комбинация с алгоритъма за прогнозиране на износване на инструмента, комплексната степен на използване на оборудването е повишена от 80% до 94%, а годишното простоюване е намалено с 380 часа.
CK5263 напълно реши двойния проблем с „сигурност на уплътнението и ефективност на обработката“ за фланшове. „Ръководителят по производство на компанията заяви: „Сега нашите фланшове не само преминаха строгото тестване на Националния център за надзор и инспекция на качеството на петролните тръби, но и отговарят на крайните изисквания за високонапорни фланшове (PN40) в големи проекти като „Запад-Изток газопровод 3“, което създаде технически бариеp за нашата конкуренция в областта на петрохимическото оборудване.“ Този случай потвърждава, че CNC вертикални токарни машини са станали основно оборудване в производството на фланшове за петрохимическо оборудване, за да преодолеят бутука на „сигурност, точност и ефективност“ чрез дълбоко интегриране на „адаптивна якостна структура + персонализация на материал и процес + прецизен затворен контурен контрол“.
EN
