Dans les domaines des pétrochimiques et du transport pétrolier et gazier, les brides sont des composants essentiels de connexion des systèmes de canalisations. La planéité de la surface d'étanchéité, la position des trous de boulons et la stabilité du traitement des matériaux déterminent directement la sécurité du fonctionnement des canalisations (pour des événements majeurs tels que des explosions ou des pollutions environnementales causées par des fuites de brides sur des canalisations pétrolières et gazières, la norme nationale exige une planéité de la surface d'étanchéité ≤ 0,03 mm/100 mm et une erreur d'indexation des trous de boulons ≤ ± 5′). Un important fabricant national d'équipements pétrochimiques a déjà connu un goulot d'étranglement dans le traitement des brides : pour les brides DN400-DN1200 mm (les matériaux incluent l'acier au carbone Q345R, l'acier inoxydable 316L et l'alliage 12Cr1MoVG), le procédé traditionnel nécessite trois étapes : « ébauchage au tour horizontal → finition de la surface d'étanchéité au tour vertical → perçage des trous de boulons à la perceuse à bras oscillant », avec un cycle de traitement unitaire pouvant atteindre 45 minutes ; en raison de multiples serrages, la coaxialité entre l'alésage intérieur de la bride et la surface d'étanchéité dépasse souvent 0,08 mm, et l'erreur de planéité de la surface d'étanchéité atteint 0,06-0,09 mm, ce qui entraîne un taux de fuite de 8 % lors du test de pression de la canalisation ; par ailleurs, les brides en acier inoxydable sont sujettes à l'écrouissage pendant le découpage à grande vitesse, la rugosité de surface dépassant Ra1,6 μm, nécessitant des opérations de polissage supplémentaires, augmentant ainsi le coût de main-d'œuvre unitaire de 18 yuans.
Site de traitement
Pour surmonter ce dilemme, l'entreprise a introduit le tour vertical CNC Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A et mis en place un système exclusif de traitement des brides basé sur le principe « d'un serrage unique et de la complétion complète du processus ». L'équipement adopte un bâti monobloc en fonte épaisse (d'une épaisseur pouvant atteindre 80 mm), ayant subi un double traitement de relaxation des contraintes par vieillissement vibratoire et vieillissement naturel. Associé à une conception renforcée de la table croisée, la répartition de rigidité est optimisée par analyse par éléments finis. La raideur radiale à l'usinage atteint 32 kN/mm, permettant de supporter stablement une force radiale de coupe de 22 kN lors de l'usinage de brides en alliage ; équipé du système CNC Siemens 828D Advanced et d'une commande entièrement en boucle fermée via règle de mesure à grille (résolution 0,1 μm), il atteint une précision de positionnement de ± 0,002 mm et une répétabilité de ± 0,001 mm, répondant précisément à la tolérance de planéité de la surface d'étanchéité de bride requise de ± 0,02 mm. Selon les caractéristiques des différents matériaux, l'équipement est doté d'un système de refroidissement de broche à deux canaux : un refroidissement par émulsion est utilisé pour l'usinage de l'acier au carbone (efficacité de refroidissement ≥ 95 %), et un refroidissement par brouillard d'huile est activé pour l'usinage de l'acier inoxydable (diamètre des gouttelettes de 5 à 10 μm), combiné à des outils de coupe en alliage dur à grains ultrafins (outils revêtus TiAlN avec une teneur en WC-Co de 92 % utilisés pour l'acier inoxydable), supprimant efficacement le durcissement superficiel et les accumulations de copeaux, garantissant une rugosité de surface stable.
En matière d'innovation technologique, l'équipement a réalisé une double percée en « intégration des processus + adaptation des matériaux » dans le traitement des brides : intégrant un mandrin porte-pince motorisé à trois mors de Φ 32 mm (avec une force de serrage de 120 kN, adapté aux exigences de serrage des brides DN750-DN1000 mm), une tourelle servo à 24 stations (temps de changement d'outil de 1,5 seconde) et un plateau diviseur CN (précision de division ± 3′), il permet d'effectuer en une seule opération l'usinage du trou intérieur de la bride (tolérance H8), des cercles extérieurs (tolérance IT7), des surfaces d'étanchéité (surface tenon-rainure/surface bombée-creuse, planéité ≤ 0,03 mm) et des trous de boulonnage (8 à 24 trous, tolérance d'ouverture H9, erreur de division ≤ ± 4′). Pour l'usinage de précision des surfaces d'étanchéité, nous adoptons de manière innovante le « procédé d'usinage de précision par interpolation spirale ». Grâce à l'acquisition et à la compensation des données de surface sur 500 points par tour, la planéité de la surface d'étanchéité est stablement maintenue à 0,02 mm/100 mm. Face aux caractéristiques de résistance à haute température des brides en alliage (12Cr1MoVG), l'équipement est doté d'une base de données intégrée sur les matériaux et les procédés, qui ajuste automatiquement les paramètres de coupe (vitesse de broche 800-1200 tr/min, avance 60-100 mm/min) afin d'éviter la rupture d'outil. Pour le remplacement de brides de différentes spécifications, l'équipement prend en charge le réglage en un clic des paramètres de processus (avec 30 modèles d'usinage de brides intégrés), réduisant ainsi le temps de changement de 2 heures traditionnelles à 18 minutes.
Fixation par bride
Les résultats de la mise en œuvre sont entièrement conformes aux normes strictes de l'industrie pétrochimique : le cycle unique d'usinage a été réduit de 45 minutes à 32 minutes, et la capacité de production journalière est passée de 150 jeux à 260 jeux ; La coaxialité entre le trou intérieur de la bride et la surface d'étanchéité est stablement maintenue à ≤ 0,04 mm, la planéité de la surface d'étanchéité est ≤ 0,03 mm, la rugosité de surface atteint Ra0,8 μm, et l'erreur d'indexation des trous de boulons est ≤ ± 3,5′, répondant pleinement aux exigences des normes GB/T 9113.1-2022 « Raccords tubulaires en acier soudés intégraux » et ASME B16.5 « Raccords tubulaires à brides et accessoires à brides » ; Le taux de fuite lors du test de pression des conduites est passé de 8 % à 0,5 %, et le coût de fabrication unitaire des brides a été réduit de 15 yuans après suppression de l'opération de polissage ; Pour les brides en acier inoxydable 316L, la durée de vie des outils a été prolongée de 40 % grâce au refroidissement par brouillard d'huile et à l'optimisation des paramètres. Le module de diagnostic intelligent intégré à l'équipement permet de surveiller en temps réel la charge de la broche (précision ± 0,5 %) et la température de coupe (résolution 0,1 °C). Combiné à l'algorithme de prédiction de l'usure des outils, cela a permis d'augmenter le taux d'utilisation global de l'équipement de 80 % à 94 %, et de réduire le temps d'arrêt annuel de 380 heures.
Le CK5263 a complètement résolu le double problème de « sécurité d'étanchéité et efficacité de traitement » pour les brides. »Le directeur de fabrication de l'entreprise a déclaré : « Désormais, nos brides ont non seulement passé les tests rigoureux du Centre national de supervision et d'inspection de la qualité des tubes pétroliers, mais répondent également aux exigences extrêmes pour les brides haute pression (PN40) dans de grands projets tels que le gazoduc Ouest-Est 3, ce qui a établi une barrière technologique face à notre concurrence dans le domaine des équipements pétrochimiques ». Ce cas confirme que les tours verticaux CNC sont devenus l'équipement central dans le domaine de la fabrication de brides pour équipements pétrochimiques, permettant de surmonter le goulot d'étranglement en matière de « sécurité, précision et efficacité », grâce à l'intégration approfondie de la « structure rigide adaptative + personnalisation des matériaux et procédés + contrôle en boucle fermée de précision ».
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