W dziedzinie przemysłu petrochemicznego oraz transportu ropy naftowej i gazu, kołnierze są kluczowymi elementami łączącymi w systemach rurociągów. Płaskość powierzchni uszczelniającej, położenie otworów pod śruby oraz stabilność obróbki materiału bezpośrednio decydują o bezpieczeństwie pracy rurociągu (w przypadkach takich jak wybuchy czy zanieczyszczenie środowiska spowodowane przeciekami przez kołnierze w rurociągach gazowych i naftowych, norma krajowa wymaga płaskości powierzchni uszczelniającej ≤ 0,03 mm/100 mm oraz błędu rozmieszczenia otworów pod śruby ≤ ±5′). Jeden z wiodących krajowych producentów urządzeń petrochemicznych napotkał wcześniej wąskie gardło w procesie obróbki kołnierzy: dla kołnierzy DN400–DN1200 mm (materiały obejmują stal węglową Q345R, stal nierdzewną 316L oraz stop 12Cr1MoVG) tradycyjna metoda obróbki wymagała trzech etapów: „obróbka zgrubna na tokarce poziomej → dokładne toczenie powierzchni uszczelniającej na tokarce pionowej → wiercenie otworów pod śruby na wiertarce ramieniowej”, co dawało czas jednej operacji nawet do 45 minut; z powodu wielokrotnego mocowania współśrodkowość pomiędzy wewnętrznym otworem kołnierza a powierzchnią uszczelniającą często przekraczała 0,08 mm, a błąd płaskości powierzchni uszczelniającej wynosił 0,06–0,09 mm, co prowadziło do współczynnika wycieków podczas próby ciśnieniowej rurociągów na poziomie 8%; jednocześnie kołnierze ze stali nierdzewnej są narażone na umocnienie wskutek szybkiej obróbki skrawaniem, co powoduje chropowatość powierzchni przekraczającą Ra1,6 μm, wymagając dodatkowego procesu polerowania i zwiększając koszt pracy jednego kołnierza o 18 yuanów.
Miejsce przetwarzania
Aby pokonać ten dylemat, firma wprowadziła tokarkę CNC Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A i zbudowała specjalny system do obróbki kołnierzy z zasadą „jednokrotnego mocowania i kompletnego procesu obróbki”. Urządzenie wyposażone jest w całkowicie odlewany żeliwny korpus o dużej grubości ścian (do 80 mm), który poddano dwukrotnej relaksacji naprężeń metodą starzenia wibracyjnego i naturalnego. W połączeniu z ciężkim krzyżowym układem stołu, sztywność konstrukcji zoptymalizowano za pomocą analizy metodą elementów skończonych. Sztywność skrawania promieniowego osiąga 32 kN/mm, co umożliwia stabilne wytrzymywanie siły skrawania promieniowego 22 kN podczas cięcia kołnierzy ze stopu. Urządzenie wyposażone jest w zaawansowany system sterowania numerycznego Siemens 828D oraz pełny układ regulacji zamkniętej z liniałem siatki dyfrakcyjnej (rozdzielczość 0,1 μm), co zapewnia dokładność pozycjonowania ±0,002 mm oraz powtarzalność pozycjonowania ±0,001 mm, dokładnie odpowiadając wymaganiu płaskości powierzchni uszczelniającej kołnierza na poziomie ±0,02 mm. W zależności od charakterystyki różnych materiałów, urządzenie wyposażono w dwukanałowy system chłodzenia wrzeciona: przy obróbce stali węglowej stosuje się chłodzenie emulsją (skuteczność chłodzenia ≥95%), natomiast przy obróbce stali nierdzewnej przełącza się na chłodzenie mgłą olejową (średnica kropel 5–10 μm), w połączeniu z ostrzami z nadmiernie drobnoziarnistego twardosporu (do obróbki stali nierdzewnej stosuje się narzędzia powlekane TiAlN o zawartości WC Co 92%), efektywnie tłumiąc umocnienie na zimno i osadzanie się wiórów, zapewniając stabilną chropowatość powierzchni.
Pod względem innowacji technologicznych, urządzenie osiągnęło podwójny przełom w zakresie "integracji procesu + adaptacji materiału" podczas obróbki kołnierzy: integracja mocowania napędzanego trzy szczękowego o średnicy Φ 32 mm (z siłą chwytu 120 kN, odpowiedniego do wymagań zaciskania kołnierzy DN750-DN1000 mm), wieży serwotoolowej z 24 stacjami (czas zmiany narzędzia 1,5 sekundy) oraz tarczy indeksującej CNC (dokładność indeksowania ±3′), umożliwiającej jednorazowe wykonanie obróbki otworów wewnętrznych kołnierza (tolerancja H8), okręgów zewnętrznych (tolerancja IT7), powierzchni uszczelniających (powierzchnia wpustowo-wpustowa/powierzchnia wypukło-wklęsła, płaskość ≤ 0,03 mm) oraz 8-24 otworów na śruby (tolerancja otworu H9, błąd indeksowania ≤ ±4′). W celu precyzyjnej obróbki powierzchni uszczelniających, innowacyjnie stosujemy „proces precyzyjnej obróbki metodą interpolacji spiralnej”. Poprzez pozyskiwanie danych i kompensację na 500 punktach na każdy okrąg, płaskość powierzchni uszczelniającej jest stabilnie kontrolowana na poziomie 0,02 mm/100 mm. W odpowiedzi na cechy wytrzymałościowe stopów kołnierzy w wysokiej temperaturze (12Cr1MoVG), urządzenie wyposażone jest w wbudowaną bazę danych materiałowych i technologicznych, która automatycznie dobiera parametry skrawania (prędkość obrotowa wrzeciona 800–1200 obr/min, posuw 60–100 mm/min), unikając pęknięcia narzędzi. W przypadku wymiany kołnierzy o różnych specyfikacjach, urządzenie obsługuje jednoprzyciskową regulację parametrów procesu (wbudowane 30 szablonów obróbki kołnierzy), skracając czas wymiany z tradycyjnych 2 godzin do 18 minut.
Kołnierzowe mocowanie
Wyniki wdrożenia w pełni spełniają rygorystyczne standardy przemysłu petrochemicznego: pojedynczy cykl obróbki skrócono z 45 minut do 32 minut, a dzienne zdolności produkcyjne wzrosły z 150 sztuk do 260 sztuk; współosiowość między wewnętrznym otworem kołnierza a powierzchnią uszczelniającą jest stabilnie kontrolowana na poziomie ≤ 0,04 mm, płaskość powierzchni uszczelniającej wynosi ≤ 0,03 mm, chropowatość powierzchni osiąga Ra0,8 μm, błąd indeksowania otworów pod śruby to ≤ ±3,5′, co w pełni odpowiada wymaganiom norm GB/T 9113.1-2022 „Całodrobione stalowe kołnierze rurowe” oraz ASME B16.5 „Kołnierze rurowe i armatura kołnierska”; wskaźnik wycieków podczas próby ciśnieniowej rurociągów zmniejszono z 8% do 0,5%, a koszt produkcji pojedynczego kołnierza obniżono o 15 yuanów po wyeliminowaniu procesu polerowania; dla kołnierzy ze stali nierdzewnej 316L żywotność narzędzi wydłużono o 40% dzięki chłodzeniu mgłą olejową i optymalizacji parametrów. Moduł diagnostyki inteligentnej zamontowany na urządzeniu umożliwia ciągłe monitorowanie obciążenia wrzeciona (dokładność ±0,5%) i temperatury cięcia (rozróżnialność 0,1 ℃). W połączeniu z algorytmem predykcji zużycia narzędzi współczynnik wykorzystania urządzenia wzrósł z 80% do 94%, a roczny czas przestojów skrócono o 380 godzin.
CK5263 całkowicie rozwiązał podwójny problem „bezpieczeństwa uszczelnienia i wydajności przetwarzania” dla kołnierzy. «Dyrektor produkcji firmy stwierdził: »Obecnie nasze kołnierze nie tylko przeszły rygorystyczne testy Narodowego Centrum Nadzoru i Kontroli Jakości Rurociągów Naftowych, ale również spełniają najwyższe wymagania dotyczące kołnierzy wysokociśnieniowych (PN40) w dużych projektach, takich jak Gazociąg Zachód-Wschód etap 3, co stworzyło barierę technologiczną dla naszej konkurencji na rynku sprzętu petrochemicznego«. »Przypadek ten potwierdza, że tokarki pionowe CNC stały się kluczowym sprzętem w branży wytwarzania kołnierzy do urządzeń petrochemicznych, umożliwiając przełamanie zastojów w kwestii „bezpieczeństwa, dokładności i wydajności” poprzez głęboką integrację „sztywnej adaptacji konstrukcji + dostosowania materiału i procesu + precyzyjnej kontroli zamkniętej pętli”.
EN
