In den Bereichen Petrochemie sowie Öl- und Gastransport sind Flansche die zentralen Verbindungskomponenten von Rohrleitungssystemen. Die Ebenheit der Dichtfläche, die Position der Schraubenlöcher sowie die Stabilität der Materialbearbeitung bestimmen unmittelbar die Sicherheit des Rohrleitungsbetriebs (bei gravierenden Ereignissen wie Explosionen und Umweltverschmutzung durch Flanschleckagen in Öl- und Gaspipelines verlangt die nationale Norm, dass die Ebenheit der Flanschdichtfläche ≤ 0,03 mm/100 mm beträgt und der Bohrungswinkel-Fehler der Schraubenlöcher ≤ ±5′ beträgt). Ein führender inländischer Hersteller von petrochemischen Anlagen stieß einst an eine Grenze bei der Flanschbearbeitung: Für Flansche im Bereich DN400–DN1200 mm (Materialien umfassen Kohlenstoffstahl Q345R, nichtrostenden Stahl 316L und Legierungsstahl 12Cr1MoVG) erforderte die herkömmliche Bearbeitung drei Arbeitsschritte: „Runddrehmaschine Vorschlichten → Vertikaldrehmaschine Feindrehen der Dichtfläche → Pendelbohrmaschine Bohren der Schraubenlöcher“, wobei der Einzelbearbeitungszyklus bis zu 45 Minuten betrug; Aufgrund mehrfacher Einspannung lag die Konzentrizität zwischen Innenbohrung und Dichtfläche oft über 0,08 mm, und der Ebenheitsfehler der Dichtfläche erreichte 0,06–0,09 mm, was zu einer Leckrate von 8 % beim Rohrdrucktest führte; Gleichzeitig neigen nichtrostende Stahlflansche beim Hochgeschwindigkeitsschnitt zur Kaltverfestigung, wodurch die Oberflächenrauheit Ra1,6 μm überschreitet, zusätzliche Polierarbeiten erforderlich werden und die Arbeitskosten pro Flansch um 18 Yuan steigen.
Bearbeitungsstandort
Um dieses Dilemma zu überwinden, führte das Unternehmen die CNC-Vertikaldrehmaschine VTC100A Zhongjie Friendship Machine Tool ein und errichtete ein exklusives Flanschbearbeitungssystem mit „einmaliger Spannung und vollständiger Prozessabwicklung“. Die Anlage verfügt über einen massiven Gussstahlbettkörper mit durchgehend dicken Wänden (Wanddicke bis zu 80 mm), der einer zweifachen Spannungsreliefbehandlung durch Schwingungs- und natürliche Alterung unterzogen wurde. In Kombination mit dem robusten Planschlitten-Design wird die Steifigkeitsverteilung mittels Finite-Elemente-Analyse optimiert. Die radiale Schneidsteifigkeit erreicht 32 kN/mm und kann somit stabil der radialen Schneidkraft von 22 kN beim Schneiden von Legierungsflanschen standhalten. Ausgestattet mit dem Siemens 828D Advanced CNC-System und einer vollständig geschlossenen Regelung durch Messschieber (Auflösung 0,1 μm) erzielt die Maschine eine Positioniergenauigkeit von ± 0,002 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,001 mm, wodurch die Planheitsanforderung der Dichtfläche des Flansches von ± 0,02 mm exakt erfüllt wird. Abhängig von den unterschiedlichen Materialeigenschaften ist die Anlage mit einem zweikanaligen Spindelkühlsystem ausgestattet: Bei der Bearbeitung von Kohlenstoffstahl kommt Emulsionskühlung zum Einsatz (Kühleffizienz ≥ 95 %), während bei der Bearbeitung von Edelstahl auf Nebelkühlung umgeschaltet wird (Tröpfchendurchmesser 5–10 μm). In Kombination mit Hartmetallschneidwerkzeugen mit ultrakleinen Körnern (TiAlN-beschichtete Werkzeuge mit 92 % WC-Co-Gehalt für die Bearbeitung von Edelstahl) wird die Kaltverfestigung und die Ansammlung von Spanablagerungen wirksam unterdrückt, wodurch eine stabile Oberflächenrauheit gewährleistet bleibt.
In Bezug auf technologische Innovation hat die Ausrüstung bei der Flanschbearbeitung einen doppelten Durchbruch in „Prozessintegration + Materialanpassung“ erzielt: Integration einer Φ 32-mm-Dreikraftspannfutter (mit einer Spannkraft von 120 kN, geeignet für die Spannanforderungen von DN750–DN1000-Flanschen), eines 24-Stationen-Servoturms (Werkzeugwechselzeit 1,5 Sekunden) und einer CNC-Teiltrommel (Teilgenauigkeit ± 3′), wodurch die Bearbeitung von Flanschinnenlöchern (Toleranz H8), Außenkreisen (Toleranz IT7), Dichtflächen (Nut- und Federfläche / konvexe und konkave Fläche, Ebenheit ≤ 0,03 mm) sowie 8–24 Schraubenlöchern (Bohrungstoleranz H9, Teilfehler ≤ ± 4′) in einem Arbeitsgang abgeschlossen werden kann. Für die Präzisionsbearbeitung der Dichtflächen setzen wir innovativ den „Spiralinterpolations-Präzisionsbearbeitungsprozess“ ein. Durch die Erfassung und Kompensation von Oberflächendaten an 500 Punkten pro Umdrehung wird die Ebenheit der Dichtfläche stabil bei 0,02 mm/100 mm gehalten. Aufgrund der hohen Temperaturfestigkeitseigenschaften von Legierungsflanschen (12Cr1MoVG) ist die Ausrüstung mit einer integrierten Material- und Prozessdatenbank ausgestattet, die automatisch Schneidparameter (Spindeldrehzahl 800–1200 min⁻¹, Vorschub 60–100 mm/min) anpasst, um Werkzeugbruch zu vermeiden. Bei der Umstellung auf verschiedene Flanschtypen unterstützt die Anlage eine One-Click-Anpassung der Prozessparameter (integriert 30 Flanschbearbeitungsvorlagen), wodurch sich die Umstellzeit von traditionell 2 Stunden auf 18 Minuten reduziert.
Flanschklemmung
Die Implementierungsergebnisse entsprechen vollständig den strengen Standards der petrochemischen Industrie: Der einzelne Bearbeitungszyklus wurde von 45 Minuten auf 32 Minuten verkürzt, und die tägliche Produktionskapazität stieg von 150 Sätzen auf 260 Sätze; Die Koaxialität zwischen dem Innendurchmesser des Flansches und der Dichtfläche wird stabil mit ≤ 0,04 mm gehalten, die Ebenheit der Dichtfläche beträgt ≤ 0,03 mm, die Oberflächenrauheit erreicht Ra0,8 μm, und der Bohrungswinkelfehler beträgt ≤ ±3,5′, was vollständig den Anforderungen der Normen GB/T 9113.1-2022 „Geschweißte Stahlschweißnaht-Flansche“ und ASME B16.5 „Rohrflansche und Flanschformstücke“ entspricht; Die Leckrate beim Rohrdrucktest wurde von 8 % auf 0,5 % reduziert, und die Herstellkosten pro Flansch sanken um 15 Yuan, nachdem der Polierprozess entfiel; Bei Flanschen aus Edelstahl 316L verlängert sich die Werkzeugstandzeit um 40 % dank Ölnebelkühlung und Parameteroptimierung. Das am Gerät installierte intelligente Diagnosemodul überwacht in Echtzeit die Spindellast (Genauigkeit ±0,5 %) und die Schneidtemperatur (Auflösung 0,1 °C). In Kombination mit dem Algorithmus zur Vorhersage des Werkzeugverschleißes erhöhte sich die Gesamtauslastung der Anlage von 80 % auf 94 %, und die jährliche Stillstandszeit verringerte sich um 380 Stunden.
CK5263 hat das doppelte Problem von 'Dichtungssicherheit und Verarbeitungseffizienz' bei Flanschen vollständig gelöst. Der Produktionsleiter des Unternehmens erklärte: 'Heute haben unsere Flansche nicht nur die strenge Prüfung durch das Nationale Zentrum für Qualitätsüberwachung und -prüfung von Rohren für Erdgasprodukte bestanden, sondern erfüllen auch die höchsten Anforderungen an Hochdruck-Flansche (PN40) in Großprojekten wie der West-Ost-Gaspipeline 3, wodurch ein technologischer Wettbewerbsvorteil im Bereich petrochemischer Ausrüstung entstanden ist.' Dieser Fall bestätigt, dass CNC-Vertikaldrehmaschinen zum Kernequipment in der Herstellung von Flanschen für petrochemische Anlagen geworden sind, um durch die tiefe Integration von 'starrer Strukturanpassung + Material- und Prozessanpassung + präziser geschlossener Regelung' den Engpass in Bezug auf "Sicherheit, Genauigkeit und Effizienz" zu überwinden.
EN
