Inom kolvemets industri och transport av gaser under ultrahögt tryck avgör noggrannheten i packningsytan på plattan i den högtrycksflänsventil av krom-molybdängods (A105N, F91) med diametern Φ 200–500 mm (med krav på planhet ≤ 0,015 mm/100 mm och ytråhet Ra ≤ 0,6 μm) samt koaxialiteten mellan ventilkammaren och flänsen (≤ 0,025 mm) direkt trycktätningen – denna typ av ventil måste klara ett långvarigt högt tryck på 42 MPa och en hög temperatur på 350 °C. Om bearbetningsnoggrannheten inte uppfyller standarden leder det till att läckaget av medium (till exempel syntesgas från kol till olefin) överskrider gränsen på 0,001 % enligt API 602, vilket kan orsaka korrosion eller säkerhetsrisker. När en inhems producent av högpresterande ventiler ska bearbeta denna typ av flänsventil stöter man på en traditionell processbottenskära: processen kräver tre steg – "skrovmurning av ventilkammare på horisontalsvarv → precisions slipning av plattans packningsyta på vertikalslipmaskin → borrning av flänsens bultlöp på svängrarmborrmaskin". Upprepade omklampningar gör att koaxialiteten mellan ventilkammaren och flänsen överstiger 0,05–0,07 mm, planhetsfelet i plattans packningsyta blir 0,03–0,05 mm, och produkternas genomströmning vid trycktest är endast 88 %. Krom-molybdängods (F91) har högt krominnehåll och hög hållfasthet vid höga temperaturer. Verktygsslitage under bearbetning är 2,5 gånger högre än vid vanlig kolstål, och slitverktygets livslängd är endast 25–30 stycken/blad, vilket resulterar i en verktygskostnad per ventil på över 320 yuan. Bearbetningstiden per enhet är så lång som 50 minuter, vilket gör det svårt att möta kravet på "kort cykel och snabb leverans" i projekt inom kolvemets industri.
För att övervinna svårigheterna introducerade företaget Shenyang Machine Tool CK525 CNC vertikalvänd och byggde ett specialanpassat bearbetningssystem för spjällventiler med "anpassning till svårbearbetade material+högtryckstätning med noggrannhetskontroll". Anläggningen har en hel strukturerad högfasthetsgjutjärnsbädd (med en gjutväggtjocklek på 80 mm), som genomgått dubbel spänningsavlastning av "naturlig åldring i 12 månader+vibrationsåldring i 72 timmar". I kombination med designen av lådformade glidkuddar och statiska tryckleder med fyrapunktsstöd optimeras styvhetsfördelningen genom finita elementanalys. Den radiella skärvståndfastheten når 38 kN/mm, vilket möjliggör stabil hantering av den radiella kraften på 22 kN vid bearbetning av krom-molybdensstål; utrustad med Fanuc 31i-B5 CNC-system och helt sluten reglering med gittermåttstock (upplösning 0,01 μm) uppnås en positioneringsnoggrannhet på ± 0,008 mm och en upprepad positioneringsnoggrannhet på ± 0,005 mm, vilket exakt matchar H6-nivåns toleranskrav för portytans tätningsyta. I svar på de höga temperaturstyrkor och lätt arbetsförhårdningskaraktäristik hos krom-molybdensstål är anläggningen utrustad med högtryckskylspindel (kylningstryck 1,8 MPa, flöde 45 L/min) och ultrafina korn CBN kubiskt bor-nitrid-skärande verktyg (hårdhet HV3200, förbättrad slitagebeständighet vid hög temperatur med 40 %), kombinerat med tekniken "lågtempererad oljemolnstassisterad kylning" (temperaturen i skärzonen hålls under 60 °C), vilket effektivt undertrycker verktygskantbrott och spånning.
Kundanvändningsscenarier
När det gäller teknologisk innovation har utrustningen uppnått en genombrott inom »precisionsskoning av högtryckssperrventiler i en enda spännprocess«: integrering av en Φ 750 mm fyrgripshydraulisk munsch (spännkraft upp till 100 kN, lämplig för ventilkroppar från Φ 200–500 mm), ett 8-stations servotorn (verktygsbytes tid 1,4 sekunder) och en radial kraftborr- och gängningsenhet, vilket möjliggör exakt borrning av ventilkammaren (cylindricitet ≤ 0,006 mm), precisionsskoning av släplådans tätningsyta (med processen »konstant snittfart + mikroförflyttning«, snittfart 80–120 m/min, återtillslag på 0,03–0,05 mm, planhet ≤ 0,012 mm/100 mm), noggrann skoning av flänsytan (planhet ≤ 0,018 mm) samt borrning och gängning av 8–16 flänsbultshål (positionsprecision ≤ 0,018 mm) i ett enda arbetssteg. 0,08 mm, i enlighet med API 602:s standard för symmetri på ventilbultshål. För att möta kraven på »högprecisions spegleffekt« på släplådans tätningsyta har vi innovativt infört »flerpassig progressiv precisionsskone«: första passet tar bort 70 % av överskottsmaterialet, andra passet korrigerar form- och positionsfel med ett återtillslag på 0,08 mm, och sista passet utför spegelskoning med ett återtillslag på 0,02 mm. Kombinerat med Renishaws inbyggda mätsond (mätprecision ± 0,0005 mm) kompenseras verktygets värmedeformation i realtid, vilket gör att ytjämnheten på tätningsytan hålls stabil vid Ra 0,4 μm; för byte mellan olika modeller av sperrventiler (till exempel PN25–PN42 tryckklass) är utrustningen utrustad med 35 stycken processparametrar mallar, vilket minskar bytestiden från traditionella 2 timmar till 18 minuter.
Tresidig specialfixtur för treflankbearbetning
Implementeringsresultaten överensstämmer fullt ut med branschstandarderna för högtryckssventiler: cykeltiden för enskild bearbetning har minskat från 50 minuter till 26 minuter, och den dagliga produktionskapaciteten har ökat från 160 enheter till 280 enheter; koaxialitetstabiliteten mellan ventilkammaren och flänsen är ≤ 0,02 mm, och plattläget för släppets tätningsyta är ≤ 0,012 mm/100 mm, vilket helt uppfyller kraven i API 602 "Kompakt stålsätesventil" och GB/T 12234 "Stålsätesventil med skruvförbunden kåpa för petroleum- och naturgasindustrin"; produkternas genomsnittliga godkännandegradering vid trycktest har ökat från 88 % till 99,2 %, och läckaget har kontrollerats under 0,0008 %, vilket uppfyller Shell Coal Chemicals tekniska standard för "noll läckage"; verktygslivslängden för krom-molybdengods (F91) har förlängts med 80 % (upp till 45–54 stycken/blad), och kostnaden för svarvverktyg per ventil har minskat till 180 yuan; den intelligenta drift- och underhållsmodul som är monterad på utrustningen kan i realtid samla in information om svarvkraft (noggrannhet ± 0,5 %) och spindelvibration (samplingsfrekvens 1 kHz). I kombination med en modell för förutsägning av verktygsslitage har den totala utnyttjandegraden av utrustningen ökat från 76 % till 94 %, och årlig stopptid har minskat med 400 timmar.
CK525 har helt löst branschens smärtgräns 'svår bearbetning+hög precision' för högtryckskolv- och molybdängående ventiler. "Våra kolvventiler har framgångsrikt använts i storskaliga kolkemiska projekt såsom Baofeng i Ningxia och Tianye i Xinjiang", sa företagets tekniske chef, "de har inte bara godkänts enligt Shell:s globala leverantörsstandard, utan uppfyller även det stränga kravet på 'kontinuerlig drift i 8000 timmar utan underhåll', vilket har skapat en teknisk barriär för oss på marknaden för högtrycksventiler." Detta fall bekräftar att CNC-vertikalvändmaskiner har blivit kärnutrustning för att övervinna kvalitets- och effektivitetsbottlenecker inom tillverkningen av högtrycksventiler genom den djupa integrationen av 'anpassad bearbetning av svårbearbetade material, stängd reglerloop för högtryckstäthet och effektiv processintegration'.
EN
