A szénvegyipar és az ultra magas nyomású csővezeték-szállítás területén a Φ 200-500 mm-es króm-molibdén acélból (A105N, F91) készült nagynyomású szelepek (síkság ≤ 0,015 mm/100 mm, felületi érdesség Ra ≤ 0,6 μm) tömítőfelületének pontossága, valamint a szeleptest és a flange koaxialitása (≤ 0,025 mm) közvetlenül meghatározza a nyomástömítési teljesítményt – ezen szelepeknek hosszú ideig ki kell bírniuk 42 MPa nyomást és 350 °C-os hőmérsékletet. Ha a megmunkálás pontossága nem felel meg az előírásoknak, a közeg (például széntől olefinig vezető szintézisgáz) szivárgási rátája meghaladja az API 602 szabványban meghatározott 0,001%-ot, ami anyagszünetet vagy biztonsági kockázatot eredményezhet. Amikor egy hazai prémium minőségű szelepgyártó ezt a típusú szelepet gyártja, hagyományos folyamatbeli torlódással néz szembe: három folyamaton kell áthaladnia: „vízszintes esztergán történő durva megmunkálás szeleptest → függőleges köszörűgépen történő finom tömítőfelület-köszörülés → karos fúró gépen történő flange csavaryák fúrása”. A többszöri befogás miatt a szeleptest és a flange közötti koaxialitás 0,05–0,07 mm-t lép túl, a kapu tömítőfelületének síksághibája 0,03–0,05 mm, így a termék nyomásvizsgálati átmeneti aránya csupán 88%. A króm-molibdén acél (F91) magas krómtartalmú és nagy szilárdságú magas hőmérsékleten, a forgácsolás során fellépő szerszámkopás mértéke 2,5-szerese az átlagos széntartalmú acélénak. A keményfém szerszámok élettartama csupán 25–30 darab/szerszámél, így egyetlen szelephez tartozó szerszámköltség meghaladja a 320 jüant; az egységmegmunkálási ciklus időtartama akár 50 perc is lehet, ami nehezen felel meg a szénvegyipari projektek „rövid ciklusú szállítási” követelményeinek.
A nehézségek leküzdése érdekében a vállalat bevezette a Shenyang Machine Tool CK525 CNC függőleges esztergáját, és speciális megmunkáló rendszert hozott létre a kapu szelepekhez „nehezen megmunkálható anyagokhoz való alkalmazkodás + magas nyomású tömítési pontosság szabályozása” elv alapján. A berendezés egésztestű, nagy szilárdságú öntöttvas alvázzal rendelkezik (80 mm-es öntvény falvastagság), amelyen „természetes öregbítés 12 hónapon keresztül + rezgéses öregbítés 72 órán át” kétszeres feszültségmentesítést végeztek. A dobozszerű csúszópárnák és a négy pontos támasztású statikus nyomásvezeték tervezésével kombinálva a merevségeloszlás végeselemes analízissel lett optimalizálva. A sugárirányú vágómerevség eléri a 38 kN/mm-t, így stabilan elviseli a 22 kN-os sugárirányú erőt króm-molibdén acél megmunkálása során; Felszerelték Fanuc 31i-B5 CNC rendszerrel és rácsos mérőléccel ellátott teljes zárt hurkos szabályozással (0,01 μm felbontás), amely ±0,008 mm pozícionálási pontosságot és ±0,005 mm ismételt pozícionálási pontosságot biztosít, pontosan illeszkedve a kapu tömítőfelület H6 szintű tűréshatáraihoz. A króm-molibdén acél magas hőmérsékleti szilárdságára és az előidézhető könnyű keményedésre tekintettel a berendezés magas nyomású belső hűtésű orsót (hűtési nyomás 1,8 MPa, áramlási sebesség 45 L/perc) és szuperfinom szemcséjű CBN kockás bórnitrid vágószerszámokat (keménység HV3200, magas hőmérsékleti kopásállóság 40%-kal javult) kapott, „alacsony hőmérsékletű olajköd segédhűtési” technológiával kombinálva (a vágózóna hőmérséklete 60 °C alatt marad), hatékonyan gátolva meg a szerszél letörését és a forgácsképződést.
Ügyfél használati forgatókönyvek
A technológiai innováció szempontjából az eszköz áttörést ért el a „nagy nyomású kapu szelepek precíziós megmunkálása egy befogási folyamatban” terén: integrált Φ 750 mm-es négyágú hidraulikus tokmány (akár 100 kN fogóerő, Φ 200–500 mm-es szeleptestekhez alkalmas), egy 8 állásos szervó torony (eszközcseréi idő 1,4 másodperc) és egy radiális erőtovábbító fúró- és menetvágó egység segítségével képes egyetlen műveletben elvégezni a szelepkamra pontos marását (hengeresség ≤ 0,006 mm), a kapufedél tömítőfelületének tükrös pontosságú megmunkálását (a „konstans kerületi sebesség + mikro előtolás” eljárással, kerületi sebesség 80–120 m/perc, visszavágás mértéke 0,03–0,05 mm, síkság ≤ 0,012 mm/100 mm), a flansek végfelületének precíziós esztergálását (síkság ≤ 0,018 mm), valamint 8–16 db flansz csavarlyuk fúrását és menetvágását (pozicionálási pontosság ≤ 0,018 mm). 0,08 mm, megfelel az API 602 szelep csavarlyuk-szimmetria szabványnak). A kapufedél tömítőfelületére vonatkozó „nagypontosságú tükörszerű hatás” igényére úttörő módon alkalmaztuk a „többmenetes fokozatos precíziós megmunkálási eljárást”: az első menet a felesleg 70%-át távolítja el, a második menet alak- és helyzeteltéréseket korrigál 0,08 mm-es visszavágási mérettel, míg az utolsó menet 0,02 mm-es visszavágási mérettel éri el a tükrös megmunkálást. Renishaw gépi mérőérccel kombinálva (mérési pontosság ± 0,0005 mm), amely valós időben kompenzálja a munkadarab hő okozta deformációját, így a tömítőfelület felületi érdessége stabilan Ra 0,4 μm szinten marad; Többféle kapuszelep-csere (pl. PN25–PN42 nyomásosztály) esetén az eszköz 35 db folyamatparaméter sablonnal rendelkezik, csökkentve a cserére szükséges időt a hagyományos 2 óráról 18 percre.
Háromoldalú speciális befogó háromirányú megmunkáláshoz
Az implementációs eredmények teljes mértékben megfelelnek a magas nyomású szelepekre vonatkozó iparági szabványoknak: az egyszeri feldolgozási ciklus 50 percről 26 percig csökkent, és a napi termelési kapacitás 160 egységről 280 egységre nőtt; a szelepkamra és a flange közötti koncentricitás stabilitása ≤ 0,02 mm, a kapu tömítőfelület síksága pedig ≤ 0,012 mm/100 mm, teljes mértékben kielégítve az API 602 „Kompakt acélkapuszár” és a GB/T 12234 „Csavarkötéses szelepfedélű acélkapuszár a kőolaj- és földgázipar számára” követelményeit; a termék nyomásvizsgálatának átmeneti aránya 88%-ról 99,2%-ra nőtt, a szivárgási ráta pedig 0,0008% alá csökkent, kielégítve a Shell Szénkémiai „nulla szivárgás” technikai szabványát; a króm-molibdén acél (F91) megmunkáló szerszámok élettartama 80%-kal hosszabbodott (egy szerszámmal 45–54 darabig), és az egyes szelepekhez szükséges vágószerszám költsége 180 jüanra csökkent; a berendezésen elhelyezett intelligens üzemeltetési és karbantartási modul valós időben gyűjti a vágóerőt (pontosság ±0,5%) és az orsó rezgését (mintavételezési frekvencia 1 kHz). A szerszámkopás-előrejelző modell alkalmazásával a berendezés komplex kihasználtsága 76%-ról 94%-ra nőtt, az éves leállási idő pedig 400 órával csökkent.
A CK525 teljesen megoldotta az ipar „nehéz megmunkálás+magas pontosság” problémáját a nagy nyomású króm-molibdén acél szelepek esetében. „A cég műszaki igazgatója kijelentette: „Sikeresen alkalmaztuk szelepeinket nagy léptékű széntartalmú vegyipari projektekben, például a Ningxiában található Baofengnél és a Xinjiangban lévő Tianyénél. Nemcsak hogy átmentünk a Shell globális beszállítói minősítésén, de kielégítjük a ‚8000 órás karbantartásmentes folyamatos üzem’ szigorú követelményét is, ami technológiai előnyt biztosított számunkra a nagynyomású szelep-piac szegmensében.” Ez az eset megerősíti, hogy a CNC függőleges marógépek a „nehezen megmunkálható anyagok egyéni megmunkálása, a nagy nyomású tömítési pontosság zárt hurkos szabályozása és az hatékony folyamatintegráció” mély integrációjának köszönhetően a minőségi és hatékonysági korlátok áttörésének kulcselemeivé váltak a nagynyomású szelepgyártás területén.
EN
