راه‌حل تولید با دقت بالا و کارایی برای فلنج‌های تجهیزات پتروشیمی

در حوزه‌های پتروشیمی و انتقال نفت و گاز، فلنج‌ها اجزای اتصال اصلی در سیستم‌های لوله‌کشی هستند. تخت‌بودن سطح آب‌بندی، موقعیت سوراخ‌های بولت و پایداری فرآیند پردازش مواد به‌طور مستقیم بر ایمنی عملیات لوله‌کشی تأثیر می‌گذارند (برای رویدادهای مهمی مانند انفجارها و آلودگی محیط زیست که ناشی از نشت فلنج در خطوط لوله نفت و گاز است، استاندارد ملی الزام می‌کند که تخت‌بودن سطح آب‌بندی فلنج ≤ 0.03 میلی‌متر در هر 100 میلی‌متر و خطای اندیس‌کردن سوراخ بولت ≤ ± 5 دقیقه باشد). یکی از تولیدکنندگان پیشرو داخلی تجهیزات پتروشیمی قبلاً با محدودیتی در فرآوری فلنج مواجه بود: برای فلنج‌های DN400 تا DN1200 میلی‌متر (که مواد آن شامل فولاد کربنی Q345R، فولاد ضدزنگ 316L و آلیاژ 12Cr1MoVG است)، فرآوری سنتی نیازمند سه مرحله «خرابه‌کاری اولیه روی چرخ‌دنده افقی → خراطی دقیق سطح آب‌بندی روی چرخ‌دنده عمودی → سوراخ‌کاری سوراخ بولت با دستگاه دریل دوار» است که چرخهٔ پردازش هر قطعه تا 45 دقیقه طول می‌کشد؛ به دلیل نگهداری چندباره، هم‌محوری بین سوراخ داخلی فلنج و سطح آب‌بندی اغلب از 0.08 میلی‌متر تجاوز می‌کند و خطای تخت‌بودن سطح آب‌بندی به 0.06 تا 0.09 میلی‌متر می‌رسد که منجر به نرخ نشتی 8 درصدی در آزمون فشار لوله‌کشی می‌شود؛ همزمان، فلنج‌های فولاد ضدزنگ در حین برش با سرعت بالا مستعد سخت‌شدگی کاری هستند و زبری سطح آن‌ها از Ra1.6 میکرومتر تجاوز می‌کند که نیازمند فرآیند پولیش اضافی است و این امر هزینهٔ کار یک فلنج را به‌اندازهٔ 18 یوان افزایش می‌دهد.

سایت پردازش
برای حل این دوگانگی، شرکت دستگاه تراش عمودی CNC ماشین ابزار دوستی ژونگجیه VTC100A را معرفی کرد و سیستم پردازش اختصاصی فلنج با قابلیت «یک بار درگیر شدن و تکمیل تمام فرآیند» ایجاد نمود. این تجهیزات از بدنه یکپارچه چدنی با دیواره ضخیم (با ضخامت تا 80 میلی‌متر) بهره می‌برند که تحت دو مرحله آرام‌سازی تنش از طریق پیری لرزشی و پیری طبیعی قرار گرفته است. این ساختار همراه با طراحی سنگین برای میز عرضی و بهینه‌سازی توزیع سفتی از طریق تحلیل المان محدود، سفتی برش شعاعی تا 32 کیلونیوتن/میلی‌متر ایجاد می‌کند که قادر است به‌طور پایدار نیروی برش شعاعی 22 کیلونیوتن را در هنگام برش فلنج آلیاژی تحمل کند؛ این دستگاه مجهز به سیستم کنترل پیشرفته CNC سیمنس 828D و کنترل کاملاً حلقه‌بسته با خط‌کش شیاری (با دقت تفکیک 0.1 میکرومتر) است که دقت موقعیت‌یابی ± 0.002 میلی‌متر و دقت تکرار موقعیت‌یابی ± 0.001 میلی‌متر را فراهم می‌کند و دقیقاً با الزام صافی سطح آب‌بندی فلنج (± 0.02 میلی‌متر) مطابقت دارد. با توجه به ویژگی‌های مختلف مواد، این تجهیزات دارای سیستم خنک‌کنندگی دو مسیره برای مغزه است: در پردازش فولاد کربنی از خنک‌کنندگی امولسیون استفاده می‌شود (کارایی خنک‌کنندگی ≥ 95%) و در پردازش فولاد ضدزنگ از خنک‌کنندگی مه روغنی استفاده می‌شود (قطر قطرات 5 تا 10 میکرومتر)، که همراه با ابزارهای برشی سخت با دانه‌های فوق ریز (ابزارهای برشی با پوشش TiAlN و حاوی 92% WC Co برای پردازش فولاد ضدزنگ) به‌طور مؤثر از سخت‌شدگی ناشی از کار و رسوب براده جلوگیری کرده و ناصافی سطح پایدار را تضمین می‌کند.
از نظر نوآوری فناورانه، تجهیزات دستاورد دوگانه‌ای در «یکپارچه‌سازی فرآیند + سازگاری مواد» در فرآیند پردازش فلنج به دست آورده‌اند: ادغام چرخ چنبره‌ای برقی سه لبه با قطر Φ 32mm (با نیروی گیرش 120kN، مناسب برای الزامات گیرش فلنج در محدوده DN750-DN1000mm)، یک تاورت سروو 24 ایستگاهی (زمان تعویض ابزار 1.5 ثانیه)، و یک دیسک شاخص کنترل عددی (دقت شاخص‌گذاری ± 3 دقیقه)، که قادر است پردازش سوراخ داخلی فلنج (تحمل H8)، دایره‌های خارجی (تحمل IT7)، سطوح آب‌بندی (سطح زبانه‌ای/سطح محدب-مقعر، تختی ≤ 0.03mm) و 8 تا 24 سوراخ بولت (تحمل قطری H9، خطای شاخص‌گذاری ≤ ±4 دقیقه) را یکجا و در یک مرحله انجام دهد. برای ماشین‌کاری دقیق سطوح آب‌بندی، به‌صورت نوآورانه از «فرآیند ماشین‌کاری دقیق با درون‌یابی مارپیچ» استفاده می‌شود. از طریق جمع‌آوری داده‌ها و جبران خطا در 500 نقطه در هر دور، تختی سطح آب‌بندی به‌صورت پایدار در حدود 0.02mm/100mm کنترل می‌شود؛ در پاسخ به ویژگی‌های مقاومت بالای آلیاژهای فلنجی در دمای بالا (12Cr1MoVG)، تجهیزات دارای یک پایگاه داده داخلی از مواد و فرآیندها است که به‌صورت خودکار پارامترهای برش (سرعت اسپیندل 800-1200r/min، نرخ پیشروی 60-100mm/min) را تنظیم می‌کند تا از شکستن ابزار جلوگیری شود؛ برای تعویض فلنج‌های چندگانه و با مشخصات مختلف، تجهیزات قابلیت تنظیم یک‌کلیکی پارامترهای فرآیند را داراست (با 30 الگوی پیش‌فرض پردازش فلنج درون‌ساخته)، که زمان تعویض را از 2 ساعت متداول قبلی به 18 دقیقه کاهش می‌دهد.

بستن فلنج
نتایج اجرایی کاملاً با استانداردهای سختگیرانه صنعت پتروشیمی مطابقت دارند: چرخه پردازش تکی از 45 دقیقه به 32 دقیقه فشرده شده و ظرفیت تولید روزانه از 150 عدد به 260 عدد افزایش یافته است؛ هممحوری بین سوراخ داخلی فلنج و سطح آب‌بندی به طور پایدار در حد ≤ 0.04 میلی‌متر کنترل می‌شود، تختی سطح آب‌بندی ≤ 0.03 میلی‌متر است، زبری سطح به Ra0.8 میکرون می‌رسد و خطای اندیس‌کردن سوراخ پیچ ≤ ±3.5 دقیقه است که کاملاً الزامات استانداردهای GB/T 9113.1-2022 "فلنجهای فولادی یکسره برای لوله" و ASME B16.5 "فلنج‌های لوله و قطعات فلنجی" را برآورده می‌کند؛ نرخ نشتی آزمون فشار لوله‌کشی از 8٪ به 0.5٪ کاهش یافته و هزینه ساخت تک فلنجهای فولادی با حذف فرآیند پولیش، 15 یوان کاهش یافته است؛ برای فلنجهای فولاد ضدزنگ 316L، عمر ابزار به دلیل خنک‌کاری ابر روغن و بهینه‌سازی پارامترها 40٪ افزایش یافته است. ماژول تشخیص هوشمند نصب‌شده روی تجهیزات قادر است بار اسپیندل (دقت ±0.5٪) و دمای برش (وضوح 0.1 درجه سانتی‌گراد) را به‌صورت زمان واقعی پایش کند. این امر در ترکیب با الگوریتم پیش‌بینی سایش ابزار، منجر به افزایش نرخ استفاده ترکیبی از 80٪ به 94٪ و کاهش 380 ساعتی توقف سالانه شده است.
CK5263 به‌طور کامل مشکل دوگانهٔ «امنیت درزگیری و کارایی فرآیند» را برای فلنج‌ها حل کرده است. «مدیر تولید شرکت اظهار داشت: اکنون فلنج‌های ما نه تنها آزمون‌های سختگیرانهٔ مرکز نظارت و بازرسی کیفیت لوله‌های نفت کشور را پشت سر گذاشته‌اند، بلکه د requirements نهایی فلنج‌های فشار قوی (PN40) در پروژه‌های بزرگی مانند خط لولهٔ گاز غرب به شرق ۳ را نیز برآورده می‌کنند که این امر یک مانع فنی در برابر رقبای ما در حوزهٔ تجهیزات پتروشیمی ایجاد کرده است.» این مورد تأیید می‌کند که ماشین‌های تراش عمودی CNC از طریق ادغام عمیق «سازگاری ساختار صلب + سفارشی‌سازی مواد و فرآیند + کنترل حلقه‌ای دقیق» به تجهیزات هسته‌ای در زمینهٔ تولید فلنج تجهیزات پتروشیمی تبدیل شده‌اند تا محدودیت «دقت، ایمنی و کارایی» را دور بزنند.