Nos campos dos petroquímicos e do transporte de óleo e gás, as flanges são componentes centrais de conexão em sistemas de tubulações. A planicidade da superfície de vedação, a posição dos furos de parafusos e a estabilidade do processamento do material determinam diretamente a segurança da operação da tubulação (para eventos graves como explosões e poluição ambiental causadas por vazamentos de flanges em dutos de óleo e gás, a norma nacional exige que a planicidade da superfície de vedação da flange seja ≤ 0,03 mm/100 mm e o erro de indexação dos furos dos parafusos seja ≤ ±5′). Um importante fabricante nacional de equipamentos petroquímicos enfrentou certa vez um gargalo no processamento de flanges: para flanges DN400-DN1200 mm (materiais incluem aço carbono Q345R, aço inoxidável 316L, liga 12Cr1MoVG), o processo tradicional requer três etapas: "torno horizontal com torneamento grosso → torno vertical com torneamento de precisão da superfície de vedação → furadeira de braço oscilante para furação dos furos dos parafusos", com um ciclo único de processamento de até 45 minutos; devido a múltiplas fixações, a coaxialidade entre o orifício interno da flange e a superfície de vedação frequentemente ultrapassa 0,08 mm, e o erro de planicidade da superfície de vedação atinge 0,06-0,09 mm, resultando numa taxa de vazamento de 8% no teste de pressão da tubulação; ao mesmo tempo, as flanges de aço inoxidável tendem a encruamento durante o corte em alta velocidade, com rugosidade superficial excedendo Ra1,6 μm, exigindo processos adicionais de polimento e aumentando o custo de mão de obra unitário da flange em 18 yuan.
Local de processamento
Para superar esse dilema, a empresa introduziu o torno vertical CNC Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A e construiu um sistema exclusivo de processamento de flanges com "fixação única e conclusão do processo completo". O equipamento adota um corpo principal integral em ferro fundido de parede grossa (com espessura de parede de até 80 mm), que passou por tratamento duplo de alívio de tensões por envelhecimento por vibração e envelhecimento natural. Combinado com o design reforçado da mesa cruzada, a distribuição de rigidez é otimizada por meio de análise de elementos finitos. A rigidez ao corte radial atinge 32 kN/mm, podendo suportar de forma estável a força radial de corte de 22 kN durante o torneamento de flanges de liga; Equipado com sistema CNC Siemens 828D Advanced e controle totalmente em malha fechada com escala linear (resolução de 0,1 μm), alcança precisão de posicionamento de ± 0,002 mm e precisão de repetição de posicionamento de ± 0,001 mm, atendendo com exatidão ao requisito de planeza da superfície de vedação do flange de ± 0,02 mm. Para diferentes características dos materiais, o equipamento possui um sistema de refrigeração do eixo de dois canais: refrigeração por emulsão é usada no processamento de aço carbono (eficiência de refrigeração ≥ 95%), e a refrigeração por névoa de óleo é acionada no processamento de aço inoxidável (diâmetro das gotículas de 5-10 μm), combinada com ferramentas de corte de liga dura de grão ultrafino (ferramentas revestidas com TiAlN e conteúdo de WC Co de 92% são utilizadas para processamento de aço inoxidável), suprimindo eficazmente o encruamento e a formação de cavacos aderidos, garantindo rugosidade superficial estável.
Em termos de inovação tecnológica, o equipamento alcançou um duplo avanço de "integração de processo + adaptação de material" no processamento de flanges: integrando um mandril pneumático de três garras com diâmetro Φ 32 mm (com força de fixação de 120 kN, adequado para requisitos de fixação de flanges DN750-DN1000 mm), uma torreta servo com 24 estações (tempo de troca de ferramenta de 1,5 segundo) e um disco divisor CNC (precisão de divisão ± 3′), capaz de realizar em um único processo o usinagem do furo interno do flange (tolerância H8), círculos externos (tolerância IT7), superfícies de vedação (superfície de encaixe macho-fêmea/superfície côncavo-convexa, planicidade ≤ 0,03 mm) e furos para parafusos (8-24 furos, tolerância de diâmetro H9, erro de divisão ≤ ±4′). Para a usinagem precisa das superfícies de vedação, adotamos inovadoramente o "processo de usinagem de precisão por interpolação espiral". Por meio da aquisição e compensação de dados de superfície em 500 pontos por círculo, a planicidade da superfície de vedação é estabilizada em 0,02 mm/100 mm. Em resposta às características de alta resistência à temperatura dos flanges de liga (12Cr1MoVG), o equipamento está equipado com um banco de dados integrado de materiais e processos, que automaticamente ajusta os parâmetros de corte (rotação do eixo principal entre 800 e 1200 rpm, avanço entre 60 e 100 mm/min), evitando a quebra de ferramentas. Para a substituição de flanges com múltiplas especificações, o equipamento permite o ajuste com um clique dos parâmetros de processo (com 30 modelos de usinagem de flanges pré-configurados), reduzindo o tempo de troca de 2 horas tradicionais para 18 minutos.
Fixação por flange
Os resultados da implementação estão totalmente em conformidade com os rigorosos padrões da indústria petroquímica: o ciclo único de processamento foi reduzido de 45 minutos para 32 minutos, e a capacidade diária de produção aumentou de 150 conjuntos para 260 conjuntos; A coaxialidade entre o furo interno da flange e a superfície de vedação é estabilizada em ≤ 0,04 mm, a planicidade da superfície de vedação é ≤ 0,03 mm, a rugosidade superficial atinge Ra0,8 μm, e o erro de indexação do furo dos parafusos é ≤ ± 3,5′, atendendo plenamente aos requisitos das normas GB/T 9113.1-2022 "Bridas de Aço Integral para Tubulações" e ASME B16.5 "Bridas para Tubulações e Acessórios com Bridas"; A taxa de vazamento no teste de pressão da tubulação foi reduzida de 8% para 0,5%, e o custo de fabricação por flange foi reduzido em 15 yuans após a eliminação do processo de polimento; Para flanges de aço inoxidável 316L, a vida útil da ferramenta aumentou em 40% graças ao resfriamento por névoa de óleo e à otimização de parâmetros. O módulo inteligente de diagnóstico equipado no equipamento pode monitorar em tempo real a carga do eixo principal (precisão ± 0,5%) e a temperatura de corte (resolução 0,1 ℃). Combinado com o algoritmo de previsão de desgaste da ferramenta, a taxa de utilização geral do equipamento aumentou de 80% para 94%, e a parada anual foi reduzida em 380 horas.
O CK5263 resolveu completamente o duplo problema de 'segurança de vedação e eficiência de processamento' para flanges. "O diretor de manufatura da empresa afirmou: 'Agora nossos flanges não apenas passaram nos testes rigorosos do Centro Nacional de Supervisão e Inspeção de Qualidade de Tubos de Petróleo, mas também atendem aos requisitos máximos para flanges de alta pressão (PN40) em grandes projetos como o Gasoduto Leste-Oeste III, criando uma barreira técnica para a nossa concorrência no campo de equipamentos petroquímicos'." Este caso confirma que tornos verticais CNC se tornaram o equipamento central no setor de fabricação de flanges para equipamentos petroquímicos, superando o gargalo de "segurança, precisão e eficiência" por meio da profunda integração de "adaptação estrutural rígida + personalização de material e processo + controle fechado de precisão".
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