En los campos de los petroquímicos y del transporte de petróleo y gas, las bridas son componentes esenciales de conexión en los sistemas de tuberías. La planitud de la superficie de sellado, la posición de los orificios para pernos y la estabilidad del procesamiento del material determinan directamente la seguridad del funcionamiento de la tubería (para eventos importantes como explosiones y contaminación ambiental causadas por fugas en bridas de tuberías de petróleo y gas, la norma nacional exige que la planitud de la superficie de sellado de la brida sea ≤ 0,03 mm/100 mm, y el error de indexación de los orificios para pernos ≤ ±5′). Un fabricante nacional líder de equipos petroquímicos enfrentó anteriormente un cuello de botella en el mecanizado de bridas: para bridas DN400-DN1200 mm (los materiales incluyen acero al carbono Q345R, acero inoxidable 316L y aleación 12Cr1MoVG), el proceso tradicional requiere tres etapas: "torneado en torno horizontal → torneado de precisión en torno vertical de la superficie de sellado → perforación con taladro de brazo oscilante para los orificios de los pernos", con un ciclo individual de hasta 45 minutos; debido a los múltiples amarres, la coaxialidad entre el orificio interno de la brida y la superficie de sellado suele superar los 0,08 mm, y el error de planitud de la superficie de sellado alcanza entre 0,06 y 0,09 mm, lo que provoca una tasa de fuga del 8 % en las pruebas de presión de la tubería; al mismo tiempo, las bridas de acero inoxidable tienden a endurecerse durante el corte a alta velocidad, con una rugosidad superficial superior a Ra1,6 μm, requiriendo procesos adicionales de pulido, lo que incrementa el costo laboral unitario de cada brida en 18 yuanes.
Sitio de procesamiento
Para superar este dilema, la empresa presentó el torno CNC vertical VTC100A de máquina herramienta Zhongjie Friendship y construyó un sistema exclusivo de procesamiento de bridas con "fijación única y finalización completa del proceso". El equipo adopta un cuerpo principal integral de fundición de hierro de pared gruesa (con un espesor de pared de hasta 80 mm), que ha sido sometido a un doble tratamiento de alivio de tensiones mediante envejecimiento por vibración y envejecimiento natural. Combinado con el diseño robusto de la mesa cruzada, la distribución de rigidez se optimiza mediante análisis por elementos finitos. La rigidez al corte radial alcanza los 32 kN/mm, pudiendo soportar establemente la fuerza de corte radial de 22 kN durante el mecanizado de bridas de aleación; equipado con el sistema CNC Siemens 828D Advanced y control totalmente en bucle cerrado mediante regla de escala (resolución 0,1 μm), logra una precisión de posicionamiento de ±0,002 mm y una precisión de repetición de ±0,001 mm, cumpliendo exactamente con el requisito de planicidad de la superficie de sellado de la brida de ±0,02 mm. Para diferentes características de material, el equipo está equipado con un sistema de refrigeración de husillo de doble canal: se utiliza refrigeración con emulsión para el mecanizado de acero al carbono (eficiencia de enfriamiento ≥ 95 %), y se cambia a refrigeración por niebla de aceite para el mecanizado de acero inoxidable (diámetro de gota de 5-10 μm), combinada con herramientas de corte de aleación dura de grano ultrafino (herramientas recubiertas con TiAlN y contenido de WC Co del 92 % utilizadas para el mecanizado de acero inoxidable), suprimiendo eficazmente el endurecimiento por deformación y la acumulación de virutas, garantizando una rugosidad superficial estable.
En cuanto a la innovación tecnológica, el equipo ha logrado un doble avance de "integración de procesos + adaptación de materiales" en el mecanizado de bridas: integra un mandril portabrocas de tres mordazas de Φ 32 mm (con una fuerza de sujeción de 120 kN, adecuado para requisitos de sujeción de bridas DN750-DN1000 mm), una torreta servo de 24 estaciones (tiempo de cambio de herramienta de 1,5 segundos) y un plato divisor CNC (precisión de división ± 3′), lo que permite completar en una sola operación el mecanizado del agujero interior de la brida (tolerancia H8), círculos exteriores (tolerancia IT7), superficies de sellado (superficie machihembrada/superficie cóncavo-convexa, planitud ≤ 0,03 mm) y de 8 a 24 orificios para pernos (tolerancia de diámetro H9, error de división ≤ ±4′). Para el mecanizado preciso de las superficies de sellado, adoptamos innovadoramente el "proceso de mecanizado de precisión por interpolación espiral". A través de la adquisición y compensación de datos superficiales en 500 puntos por círculo, la planitud de la superficie de sellado se controla establemente en 0,02 mm/100 mm; ante las características de alta resistencia a temperatura de las bridas de aleación (12Cr1MoVG), el equipo está equipado con una base de datos integrada de materiales y procesos, que ajusta automáticamente los parámetros de corte (velocidad del husillo 800-1200 r/min, velocidad de avance 60-100 mm/min) para evitar roturas de herramientas; para el cambio entre bridas de múltiples especificaciones, el equipo permite el ajuste con un solo clic de los parámetros de proceso (incorpora 30 plantillas predefinidas para el mecanizado de bridas), reduciendo el tiempo de cambio de las 2 horas tradicionales a 18 minutos.
Sujeción por brida
Los resultados de la implementación cumplen plenamente con las estrictas normas de la industria petroquímica: el ciclo individual de procesamiento se ha reducido de 45 minutos a 32 minutos, y la capacidad de producción diaria ha aumentado de 150 conjuntos a 260 conjuntos; La coaxialidad entre el orificio interno del brida y la superficie de sellado se controla establemente en ≤ 0,04 mm, la planicidad de la superficie de sellado es ≤ 0,03 mm, la rugosidad superficial alcanza Ra0,8 μm, y el error de indexación de los orificios para pernos es ≤ ±3,5′, cumpliendo completamente con los requisitos de las normas GB/T 9113.1-2022 "Bridas de acero integral para tuberías" y ASME B16.5 "Bridas para tuberías y accesorios con bridas"; La tasa de fugas en las pruebas de presión de tuberías se ha reducido del 8% al 0,5%, y el costo de fabricación por brida se ha reducido en 15 yuanes tras la eliminación del proceso de pulido; Para bridas de acero inoxidable 316L, la vida útil de la herramienta se ha extendido en un 40 % gracias al enfriamiento por niebla de aceite y la optimización de parámetros. El módulo de diagnóstico inteligente instalado en el equipo puede monitorear en tiempo real la carga del husillo (precisión ±0,5 %) y la temperatura de corte (resolución 0,1 ℃). Combinado con el algoritmo de predicción de desgaste de herramientas, la tasa de utilización integral del equipo ha aumentado del 80 % al 94 %, y el tiempo de inactividad anual se ha reducido en 380 horas.
CK5263 ha resuelto completamente el doble problema de 'seguridad del sellado y eficiencia de procesamiento' para bridas. "El director de fabricación de la empresa declaró: 'Ahora nuestras bridas no solo han superado las pruebas rigurosas del Centro Nacional de Supervisión y Inspección de Calidad de Tuberías Petroleras, sino que también cumplen con los requisitos máximos para bridas de alta presión (PN40) en proyectos importantes como el Gasoducto Este-Oeste Fase 3, lo que ha creado una barrera técnica frente a nuestra competencia en el campo de equipos petroquímicos'." Este caso confirma que los tornos verticales CNC se han convertido en equipos clave en la fabricación de bridas para equipos petroquímicos, superando el cuello de botella de "seguridad, precisión y eficiencia" mediante la profunda integración de "adaptación estructural rígida + personalización de materiales y procesos + control preciso en bucle cerrado".
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