Na področju petrokemične industrije ter prevoza nafte in plina so flenovi osnovni povezovalni elementi cevovodnih sistemov. Ravnost tesnilne površine, položaj vijakovnih lukenj in stabilnost obdelave materiala neposredno določajo varnost delovanja cevovoda (pri večjih incidentih, kot so eksplozije in onesnaževanje okolja zaradi puščanja flenov v naftnih in plinskih cevovodih, zahteva nacionalni standard, da je ravnost tesnilne površine flena ≤ 0,03 mm/100 mm, tolerance razmika vijakovnih lukenj pa ≤ ± 5'). Domaci vodilni proizvajalec opreme za petrokemično industrijo se je nekoč soočal s težavo pri obdelavi flenov: za flenove DN400–DN1200 mm (materiali vključujejo ogljikovo jeklo Q345R, nerjavno jeklo 316L, zlitino 12Cr1MoVG) tradicionalna obdelava zahteva tri postopke: »gruba obdelava na vodoravni stružnici → natančno struženje tesnilne površine na navpični stružnici → vrtanje vijakovnih lukenj na rokavni vrtalki«, pri čemer traja posamezen cikel obdelave do 45 minut; zaradi večkratnega napenjanja koaksialnost med notranjim odvorom flena in tesnilno površino pogosto preseže 0,08 mm, napaka ravnosti tesnilne površine pa znaša 0,06–0,09 mm, kar povzroči stopnjo puščanja pri tlačnem preizkusu cevovoda 8 %; hkrati se pri visokohitrostnem rezanju nerjavni jekleni fleni lahko prehitro zakoravijo, površinska hrapavost pa preseže Ra1,6 μm, kar zahteva dodatne polirne postopke in poveča stroške dela za posamezen flen za 18 juanov.
Obdelovalno mesto
Za rešitev tega dileme je podjetje uvedlo vodoravno CNC tokarno strojno orodje Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A in zgradilo ekskluzivni sistem za obdelavo flančev z »enojnim sponom in popolnim zaključkom procesa«. Oprema ima integralno litinsko posteljo z debelimi stenami (debelina stene do 80 mm), ki je bila obdelana z dvojnim odpravljanjem napetosti s tresenjem in naravnim staranjem. V kombinaciji s težkim dizajnom križne drsne plošče se togostna porazdelitev optimizira s končno elementno analizo. Radialna trdnost pri rezkanju znaša 32 kN/mm, kar omogoča stabilno prenašanje radialne sile pri rezkanju zlitinastih flančev do 22 kN; opremljena z naprednim CNC sistemom Siemens 828D in popolnoma zaprtim krmiljenjem mrežnega pravila (ločljivost 0,1 μm), doseže točnost pozicioniranja ± 0,002 mm in ponovljivo točnost pozicioniranja ± 0,001 mm, kar natančno ustreza zahtevi po ravnosti tesnilne površine flanča ± 0,002 mm. Glede na različne lastnosti materiala je oprema opremljena z dvokanalnim sistemom hlajenja glavnega vretena: pri obdelavi jekla se uporablja emulzijsko hlajenje (učinkovitost hlajenja ≥ 95 %), pri obdelavi nerjavnega jekla pa se preklopi na meglico olja (premer kapljic 5–10 μm), v kombinaciji z izjemno drobnogrnatimi tvrdimi titanovimi rezili (za obdelavo nerjavnega jekla se uporabljajo TiAlN prevlečena orodja z vsebino WC Co 92 %), kar učinkovito zmanjšuje utrjevanje površine in odlaganje ostružkov ter zagotavlja stabilno hrapavost površine.
Kar zadeva tehnološko inovacijo, je oprema dosegla dvojni preboj »integracije procesov + prilagoditve materiala« pri obdelavi flanč: integracija Φ 32 mm samosvornega sestavljalnega gobca s tremi čeljustmi (z vpenjalno silo 120 kN, primernim za zahteve pri vpenjanju flanč DN750–DN1000 mm), orodjarne s 24 postajami in servo pogoni (čas menjave orodja 1,5 sekunde) ter CNC indeksnega kroga (indeksna natančnost ± 3′), ki omogoča hkratno obdelavo notranjih lukenj na flanču (toleranca H8), zunanjih krogov (toleranca IT7), tesnilnih površin (površina žlebov/izbočenih površin, ravnost ≤ 0,03 mm) ter 8–24 vijakovnih lukenj (toleranca odprtine H9, napaka pri indeksiranju ≤ ±4′). Pri natančni obdelavi tesnilnih površin inovativno uporabljamo »postopek natančne obdelave s spiralno interpolacijo«. S pridobivanjem in kompenzacijo podatkov površine na 500 točkah na krožnici se ravnost tesnilne površine stabilno ohranja na 0,02 mm/100 mm. V odziv na značilnosti visoke trdnosti zlitin pri visoki temperaturi (12Cr1MoVG) ima oprema vgrajeno bazo podatkov o materialih in postopkih, ki samodejno prilega rezalne parametre (vrtilna hitrost vretena 800–1200 vrt/min, posmik 60–100 mm/min), da se izognemo lomu orodja. Za zamenjavo flanč različnih specifikacij oprema podpira enojni pritisk za prilagoditev procesnih parametrov (vgrajeno 30 predlog za obdelavo flanč), kar zmanjša čas zamenjave s tradicionalnih 2 ur na 18 minut.
Pripenjanje s flenco
Rezultati izvedbe v celoti ustrezajo strogi standardom petrokemične industrije: posamezni ciklus obdelave se skrčil s 45 minut na 32 minut, dnevna proizvodna zmogljivost pa se povečala s 150 na 260 kompletov; koaksialnost med notranjim odvrtinom prirobnice in tesnilno površino je stabilno nadzorovana na ≤ 0,04 mm, ravnost tesnilne površine je ≤ 0,03 mm, hrapavost površine znaša Ra0,8 μm, napaka pri razdelitvi vijakov pa je ≤ ±3,5', kar v celoti ustreza zahtevam standardov GB/T 9113.1-2022 »Integralni jekleni cevni prirobnici« in ASME B16.5 »Cevni prirobnice in pribor za prirobnice«; stopnja uhajanja pri tlačnem preizkušanju cevovoda se zmanjšala z 8 % na 0,5 %, stroški izdelave posamezne prirobnice pa so se zmanjšali za 15 juanov po odpravi postopka poliranja; pri prirobnicah iz nerjavnega jekla 316L se življenjska doba orodja podaljša za 40 % zaradi hlajenja z oljnimi aerosoli in optimizacije parametrov. Pametni diagnostični modul, vgrajen v opremo, omogoča spremljanje obremenitve glavnega vretena (natančnost ±0,5 %) in reznih temperatur (ločljivost 0,1 °C) v realnem času. V kombinaciji z algoritmom napovedovanja obrabe orodja se splošna stopnja izkoriščenosti opreme povečala s 80 % na 94 %, letni prostoj pa se je zmanjšal za 380 ur.
CK5263 je popolnoma rešil dvojni problem »varnosti tesnjenja in učinkovitosti obdelave« za flanče. »Direktor podjetja je izjavil: »Zdaj naši flanči ne samo da so uspešno prestali stroga testiranja Nacionalnega centra za nadzor kakovosti cevovodov za nafto, temveč tudi izpolnjujejo najvišje zahteve za visokotlačne flanče (PN40) v večjih projektih, kot je npr. plinovod Zahod–Vzhod 3, kar je ustvarilo tehnično oviro za našo konkurenco na področju opreme za petrokemično industrijo.« Ta primer potrjuje, da so CNC navpični stružni stroji postali jedrsko opremo na področju proizvodnje flančev za petrokemično opremo, saj s poglobljeno integracijo »trde strukture in prilagoditve+prilagoditev materiala in procesa+natančnega zaprtega krmiljenja« premagujejo zamaikanje pri »varnosti, natančnosti in učinkovitosti«.
EN
