Nei settori della petrochimica e del trasporto di olio e gas, le flange sono componenti fondamentali per il collegamento dei sistemi tubieri. La planarità della superficie di tenuta, la posizione dei fori per i bulloni e la stabilità della lavorazione del materiale determinano direttamente la sicurezza del funzionamento delle tubazioni (per eventi gravi come esplosioni e inquinamento ambientale causati da perdite alle flange nelle condutture di olio e gas, lo standard nazionale richiede una planarità della superficie di tenuta ≤ 0,03 mm/100 mm e un errore di posizionamento dei fori bulloni ≤ ± 5′). Un importante produttore nazionale di attrezzature petrochimiche ha affrontato in passato un collo di bottiglia nella lavorazione delle flange: per flange DN400-DN1200 mm (i materiali includono acciaio al carbonio Q345R, acciaio inossidabile 316L, lega 12Cr1MoVG), la lavorazione tradizionale richiede tre fasi: "tornitura grossolana al tornio orizzontale → tornitura di precisione della superficie di tenuta al tornio verticale → foratura dei fori bulloni al trapano a braccio oscillante", con un ciclo singolo di lavorazione fino a 45 minuti; a causa dei ripetuti serraggi, la coassialità tra il foro interno della flangia e la superficie di tenuta supera spesso 0,08 mm e l'errore di planarità della superficie di tenuta raggiunge 0,06-0,09 mm, causando un tasso di perdita dell'8% durante la prova di pressione della tubazione; allo stesso tempo, le flange in acciaio inossidabile sono soggette all'indurimento per deformazione durante la lavorazione ad alta velocità, con una rugosità superficiale superiore a Ra1,6 μm, richiedendo processi aggiuntivi di lucidatura e aumentando il costo del lavoro per singola flangia di 18 yuan.
Sito di elaborazione
Per superare questo dilemma, l'azienda ha introdotto il tornio verticale CNC Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A e ha realizzato un sistema esclusivo per la lavorazione delle flange basato sul principio "di una sola serraggio e completamento dell'intero processo". L'apparecchiatura adotta un letto principale in ghisa compatta con pareti spesse (spessore fino a 80 mm), sottoposto a doppio trattamento di distensione meccanica mediante invecchiamento vibrazionale e invecchiamento naturale. Combinato con un design pesante della tavola incrociata, la distribuzione di rigidità è ottimizzata tramite analisi agli elementi finiti. La rigidezza radiale al taglio raggiunge i 32 kN/mm, consentendo di sopportare stabilmente la forza radiale di taglio di 22 kN durante la lavorazione delle flange in lega; dotato del sistema CNC Siemens 828D Advanced e di un controllo completamente in ciclo chiuso con regolo graduato a reticolo (risoluzione 0,1 μm), raggiunge un'accuratezza di posizionamento di ± 0,002 mm e un'accuratezza di ripetizione di posizionamento di ± 0,001 mm, soddisfacendo precisamente il requisito di planarità della superficie di tenuta della flangia pari a ± 0,02 mm. A seconda delle diverse caratteristiche dei materiali, l'apparecchiatura è equipaggiata con un sistema di raffreddamento mandrino a doppio canale: viene utilizzato un raffreddamento a emulsione per la lavorazione dell'acciaio al carbonio (efficienza di raffreddamento ≥ 95%), mentre per l'acciaio inossidabile si passa al raffreddamento a nebbia oleosa (diametro delle goccioline 5-10 μm), abbinato a utensili in metallo duro a grano ultrafine (utensili rivestiti TiAlN con contenuto WC Co del 92% utilizzati per la lavorazione dell'acciaio inossidabile), sopprimendo efficacemente l'indurimento superficiale e la formazione di bave, garantendo una rugosità superficiale stabile.
In termini di innovazione tecnologica, l'attrezzatura ha raggiunto una doppia innovazione di "integrazione del processo + adattamento dei materiali" nella lavorazione delle flange: integra un mandrino pneumatico a tre ganasce Φ 32 mm (con forza di serraggio di 120 kN, adatto ai requisiti di serraggio per flange DN750-DN1000 mm), una torretta servo da 24 stazioni (tempo di cambio utensile di 1,5 secondi) e un disco divisore CNC (precisione di divisione ± 3′), in grado di completare in un'unica operazione la lavorazione del foro interno della flangia (tolleranza H8), dei cerchi esterni (tolleranza IT7), delle superfici di tenuta (superficie a tenone e mortasa/superficie maschio e femmina, planarità ≤ 0,03 mm) e dei fori per bulloni (da 8 a 24 fori, tolleranza del diametro foro H9, errore di divisione ≤ ± 4′). Per la lavorazione di precisione delle superfici di tenuta, adottiamo in modo innovativo il "processo di lavorazione di precisione a interpolazione spirale". Attraverso l'acquisizione e la compensazione dei dati superficiali su 500 punti per giro, la planarità della superficie di tenuta è stabilmente controllata a 0,02 mm/100 mm; in risposta alle elevate caratteristiche di resistenza a temperatura elevata delle flange in lega (12Cr1MoVG), l'attrezzatura è dotata di un database integrato di materiali e processi, che abbinando automaticamente i parametri di taglio (velocità del mandrino 800-1200 giri/min, avanzamento 60-100 mm/min) evita la rottura degli utensili; per la sostituzione di flange con diverse specifiche, l'attrezzatura supporta la regolazione con un solo clic dei parametri di processo (con 30 modelli predefiniti per la lavorazione delle flange integrati), riducendo il tempo di sostituzione da 2 ore tradizionali a 18 minuti.
Fissaggio a flangia
I risultati dell'implementazione sono pienamente conformi agli standard rigorosi dell'industria petrochimica: il ciclo singolo di lavorazione è stato ridotto da 45 minuti a 32 minuti, e la capacità produttiva giornaliera è aumentata da 150 set a 260 set; La coassialità tra il foro interno della flangia e la superficie di tenuta è stabilmente controllata entro ≤ 0,04 mm, la planarità della superficie di tenuta è ≤ 0,03 mm, la rugosità superficiale raggiunge Ra0,8 μm, e l'errore di posizionamento dei fori per bulloni è ≤ ± 3,5′, soddisfacendo pienamente i requisiti degli standard GB/T 9113.1-2022 "Flange integrali in acciaio per tubazioni" e ASME B16.5 "Flange per tubazioni e raccorderie"; Il tasso di perdita nei test di pressione delle tubazioni è stato ridotto dall'8% allo 0,5%, e il costo di produzione per singola flangia è diminuito di 15 yuan dopo l'eliminazione del processo di lucidatura; Per le flange in acciaio inossidabile 316L, la durata degli utensili è aumentata del 40% grazie al raffreddamento ad olio sotto forma di nebbia e all'ottimizzazione dei parametri. Il modulo diagnostico intelligente installato sull'equipaggiamento può monitorare in tempo reale il carico dell'albero principale (accuratezza ± 0,5%) e la temperatura di taglio (risoluzione 0,1 ℃). Combinato con l'algoritmo di previsione dell'usura degli utensili, il tasso di utilizzo complessivo dell'equipaggiamento è aumentato dall'80% al 94%, e l'arresto annuale è stato ridotto di 380 ore.
Il CK5263 ha risolto completamente il problema duplice della 'sicurezza della tenuta e dell'efficienza di lavorazione' per le flange. "Il direttore della produzione dell'azienda ha dichiarato: 'Ora le nostre flange non solo hanno superato i rigorosi test del Centro Nazionale di Supervisione e Ispezione della Qualità delle Tubazioni Petroliere, ma soddisfano anche i requisiti più elevati per flange ad alta pressione (PN40) in grandi progetti come la conduttura del gas da Ovest a Est 3, creando una barriera tecnologica per la nostra concorrenza nel settore degli impianti petrolchimici'." Questo caso conferma che i torni verticali CNC sono diventati l'equipaggiamento fondamentale nel campo della produzione di flange per impianti petrolchimici, superando lo stallo di "sicurezza, precisione ed efficienza" grazie all'integrazione profonda tra "adattamento strutturale rigido + personalizzazione di materiali e processi + controllo preciso in ciclo chiuso".
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