โซลูชันการผลิตที่มีความแม่นยำสูงและมีประสิทธิภาพสำหรับข้อต่อแปลนอุปกรณ์ปิโตรเคมี

ในสาขาอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและการขนส่งน้ำมันและก๊าซ ข้อต่อแปลนเป็นองค์ประกอบเชื่อมต่อหลักของระบบสายท่อ ความเรียบของพื้นผิวการปิดผนึก ตำแหน่งของรูสกรูยึด และความเสถียรของการแปรรูปวัสดุ มีผลโดยตรงต่อความปลอดภัยในการเดินเครื่องของสายท่อ (สำหรับเหตุการณ์สำคัญ เช่น การระเบิดหรือมลภาวะสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการรั่วไหลของแปลนในสายท่อน้ำมันและก๊าซ มาตรฐานแห่งชาติต้องการให้ความเรียบของพื้นผิวปิดผนึกของแปลนไม่เกิน 0.03 มม./100 มม. และความคลาดเคลื่อนตำแหน่งรูสกรูยึดไม่เกิน ±5′) ผู้ผลิตอุปกรณ์ปิโตรเคมีชั้นนำภายในประเทศเคยเผชิญกับข้อจำกัดในการประมวลผลแปลน: สำหรับแปลนขนาด DN400-DN1200 มม. (วัสดุรวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอน Q345R เหล็กสเตนเลส 316L และโลหะผสม 12Cr1MoVG) การแปรรูปแบบดั้งเดิมต้องใช้สามขั้นตอน ได้แก่ "กลึงหยาบด้วยเครื่องกลึงแนวนอน → กลึงละเอียดพื้นผิวปิดผนึกด้วยเครื่องกลึงแนวตั้ง → เจาะรูสกรูยึดด้วยเครื่องเจาะแขนสั่น" โดยใช้เวลาแปรรูปหนึ่งชิ้นสูงสุดถึง 45 นาที; เนื่องจากต้องจับยึดหลายครั้ง ทำให้ความร่วมศูนย์กลางระหว่างรูด้านในของแปลนกับพื้นผิวปิดผนึกมักเกิน 0.08 มม. และความคลาดเคลื่อนความเรียบของพื้นผิวปิดผนึกอยู่ที่ 0.06-0.09 มม. ส่งผลให้อัตราการรั่วของสายท่อในการทดสอบแรงดันอยู่ที่ 8%; ในขณะเดียวกัน แปลนสเตนเลสมีแนวโน้มเกิดการแข็งตัวของเนื้อวัสดุในระหว่างการตัดความเร็วสูง ทำให้ความหยาบของพื้นผิวเกิน Ra1.6 ไมครอน จำเป็นต้องเพิ่มขั้นตอนการขัดเงาเพิ่มเติม ทำให้ต้นทุนแรงงานต่อชิ้นเพิ่มขึ้น 18 หยวน

ไซต์ประมวลผล
เพื่อแก้ไขทางตันนี้ บริษัทฯ ได้นำเครื่องกลึงแนวตั้งซีเอ็นซีรุ่น Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A เข้ามาใช้งาน และสร้างระบบการประมวลผลเฉพาะสำหรับข้อต่อแบบฟลูออร์ (flange) ด้วยแนวคิด "จับชิ้นงานเพียงครั้งเดียว แล้วดำเนินกระบวนการผลิตให้เสร็จสมบูรณ์ทั้งหมด" อุปกรณ์นี้ใช้โครงเตียงหลัก (bed body) ทำจากเหล็กหล่อผนังหนาแบบชิ้นเดียว (มีความหนาของผนังสูงสุดถึง 80 มม.) ซึ่งผ่านกระบวนการลดแรงเครียดสองขั้นตอน ได้แก่ การบำบัดด้วยการสั่นสะเทือน (vibration aging) และการบำบัดด้วยการทิ้งไว้ตามธรรมชาติ (natural aging) ร่วมกับการออกแบบโต๊ะเลื่อนแนวกางแบบทนทานหนัก (cross slide table heavy-duty design) ทำให้การกระจายความแข็งแกร่งถูกปรับให้มีประสิทธิภาพสูงสุดผ่านการวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์อีลิเมนต์ (finite element analysis) โดยความแข็งแกร่งในการตัดตามแนวรัศมี (radial cutting stiffness) สูงถึง 32 กิโลนิวตัน/มิลลิเมตร สามารถรองรับแรงตัดตามแนวรัศมีได้อย่างมั่นคงที่ 22 กิโลนิวตัน ขณะทำการตัดฟลูออร์ทำจากโลหะผสม; อุปกรณ์ติดตั้งระบบซีเอ็นซี Siemens 828D Advanced และควบคุมแบบวงจรปิดเต็มรูปแบบด้วยไมโครมิเตอร์ตาข่าย (grating ruler) (ความละเอียด 0.1 ไมโครเมตร) ทำให้สามารถบรรลุความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่ ±0.002 มิลลิเมตร และความแม่นยำซ้ำได้ที่ ±0.001 มิลลิเมตร ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดความเรียบของพื้นผิวปิดผนึกฟลูออร์ที่ ±0.02 มิลลิเมตร อย่างแม่นยำ สำหรับลักษณะวัสดุที่แตกต่างกัน อุปกรณ์นี้ติดตั้งระบบระบายความร้อนแกนหมุนแบบสองช่องทาง: ใช้ระบบหล่อลื่มแบบอิมัลชัน (emulsion cooling) ขณะประมวลผลเหล็กกล้าคาร์บอน (ประสิทธิภาพการระบายความร้อน ≥ 95%) และสลับไปใช้ระบบพ่นละอองน้ำมัน (oil mist cooling) ขณะประมวลผลเหล็กสเตนเลส (ขนาดหยดน้ำมัน 5-10 ไมโครเมตร) ร่วมกับเครื่องมือตัดแบบแข็งพิเศษเม็ดละเอียดมาก (ultra-fine grain hard alloy cutting tools) ซึ่งใช้เครื่องมือเคลือบ TiAlN ที่มีส่วนประกอบ WC Co 92% สำหรับการตัดเหล็กสเตนเลส ช่วยยับยั้งการเกิดฮาร์ดดิ้งของชิ้นงาน (work hardening) และการเกาะตัวของเศษชิ้นงาน (chip deposits) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ความหยาบผิวมีความคงที่
ในด้านนวัตกรรมเทคโนโลยี อุปกรณ์นี้ได้บรรลุความก้าวหน้าสองประการในกระบวนการแปรรูปแผ่นปิดท่อ (Flange) คือ "การผสานกระบวนการ+การปรับตัวของวัสดุ": โดยรวมชักยึดแบบสามกรงขนาด Φ 32 มม. (แรงยึด 120 กิโลนิวตัน เหมาะสำหรับข้อกำหนดการยึดจับแผ่นปิดท่อ DN750-DN1000 มม.) หัวเปลี่ยนเครื่องมือแบบเซอร์โว 24 ตำแหน่ง (ใช้เวลาเปลี่ยนเครื่องมือ 1.5 วินาที) และจานหมุนควบคุมด้วยระบบ CNC (ความแม่นยำในการหมุน ± 3 ลิปดา) ซึ่งสามารถแปรรูปช่องเจาะด้านในของแผ่นปิดท่อ (ความคลาดเคลื่อน H8), วงกลมด้านนอก (ความคลาดเคลื่อน IT7), พื้นผิวปิดผนึก (พื้นผิวซอกและลิ้น/พื้นผิวนูน-บุ๋ม, ความเรียบ ≤ 0.03 มม.) และรูยึดสลักเกลียว 8-24 รู (ความคลาดเคลื่อนเส้นผ่านศูนย์กลางรู H9, ความผิดพลาดในการหมุน ≤ ± 4 ลิปดา) ได้ครบถ้วนในขั้นตอนเดียว สำหรับการกลึงพื้นผิวปิดผนึกอย่างแม่นยำ เราได้นำเสนอ "กระบวนการกลึงความแม่นยำแบบสปิรอลอินเตอร์โพลเลชัน" อย่างสร้างสรรค์ โดยผ่านการเก็บข้อมูลพื้นผิวและการชดเชยข้อมูลที่ 500 จุดต่อรอบ ทำให้ควบคุมความเรียบของพื้นผิวปิดผนึกไว้ที่ 0.02 มม./100 มม. ได้อย่างมั่นคง; เพื่อตอบสนองต่อคุณสมบัติความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของแผ่นปิดท่อโลหะผสม (12Cr1MoVG) อุปกรณ์นี้มาพร้อมฐานข้อมูลวัสดุและกระบวนการในตัว ซึ่งจะจับคู่พารามิเตอร์การตัดโดยอัตโนมัติ (ความเร็วรอบแกนหมุน 800-1200 รอบ/นาที อัตราการป้อน 60-100 มม./นาที) เพื่อหลีกเลี่ยงการหักของเครื่องมือ; สำหรับการเปลี่ยนแผ่นปิดท่อหลายขนาด อุปกรณ์รองรับการปรับพารามิเตอร์กระบวนการด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว (มีแม่แบบการแปรรูปแผ่นปิดท่อในตัวจำนวน 30 ชุด) ลดเวลาการเปลี่ยนจากเดิม 2 ชั่วโมง เหลือเพียง 18 นาที

ยึดด้วยข้อต่อแบบแปลน
ผลการดำเนินงานสอดคล้องตามมาตรฐานอุตสาหกรรมปิโตรเคมีอย่างเข้มงวด: รอบการประมวลผลเดี่ยวถูกรัดจาก 45 นาที เหลือ 32 นาที และสามารถเพิ่มกำลังการผลิตต่อวันจาก 150 ชุด เป็น 260 ชุด; ความร่วมศูนย์กลางระหว่างรูด้านในของข้อต่อและพื้นผิวปิดผนึกถูกควบคุมอย่างมั่นคงที่ ≤ 0.04 มม. ความเรียบของพื้นผิวปิดผนึกอยู่ที่ ≤ 0.03 มม. ความหยาบของพื้นผิวอยู่ที่ระดับ Ra0.8 ไมครอน และความคลาดเคลื่อนตำแหน่งรูยึดสลักเกลียวอยู่ที่ ≤ ±3.5′ ซึ่งสอดคล้องตามข้อกำหนดของมาตรฐาน GB/T 9113.1-2022 "ข้อต่อเหล็กหล่อแบบบูรณาการ" และ ASME B16.5 "ข้อต่อท่อและอุปกรณ์ประกอบข้อต่อท่อ" อย่างครบถ้วน; อัตราการรั่วซึมจากการทดสอบแรงดันท่อถูกลดลงจาก 8% เหลือ 0.5% และต้นทุนการผลิตข้อต่อแต่ละชิ้นลดลง 15 หยวน หลังยกเลิกกระบวนการขัดเงา; สำหรับข้อต่อสแตนเลส 316L อายุการใช้งานของเครื่องมือเพิ่มขึ้น 40% เนื่องจากการหล่อเย็นด้วยหมอกน้ำมันและการปรับแต่งพารามิเตอร์; โมดูลวินิจฉัยอัจฉริยะที่ติดตั้งบนอุปกรณ์สามารถตรวจสอบภาระแกนหมุน (ความแม่นยำ ±0.5%) และอุณหภูมิขณะตัด (ความละเอียด 0.1 ℃) ได้แบบเรียลไทม์ ร่วมกับอัลกอริทึมทำนายการสึกหรอของเครื่องมือ ทำให้อัตราการใช้งานโดยรวมของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นจาก 80% เป็น 94% และช่วยลดเวลาหยุดทำงานต่อปีลง 380 ชั่วโมง
CK5263 ได้แก้ปัญหาคู่ขนานเรื่อง 'ความปลอดภัยในการปิดผนึกและประสิทธิภาพการผลิต' สำหรับข้อต่อแปลนอย่างสิ้นเชิง” ผู้อำนวยการฝ่ายการผลิตของบริษัทกล่าวว่า “ตอนนี้แปลนของเราไม่เพียงแต่ผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดจากศูนย์ตรวจสอบและควบคุมคุณภาพท่อปิโตรเลียมแห่งชาติเท่านั้น แต่ยังตอบสนองข้อกำหนดสูงสุดสำหรับแปลนแรงดันสูง (PN40) ในโครงการขนาดใหญ่ เช่น ท่อส่งก๊าซตะวันตก-ตะวันออก เฟส 3 ซึ่งได้สร้างอุปสรรคทางเทคโนโลยีให้กับคู่แข่งในด้านอุปกรณ์ปิโตรเคมีแล้ว” กรณีนี้ยืนยันว่าเครื่องกลึงแนวตั้งแบบ CNC ได้กลายเป็นอุปกรณ์หลักในกระบวนการผลิตแปลนสำหรับอุปกรณ์ปิโตรเคมี ที่สามารถก้าวข้ามข้อจำกัดด้าน "ความปลอดภัย ความแม่นยำ และประสิทธิภาพ" ผ่านการผสานรวมอย่างลึกซึ้งระหว่าง "โครงสร้างที่มีความแข็งแรงเหมาะสม+การปรับแต่งวัสดุและกระบวนการผลิต+การควบคุมความแม่นยำแบบวงจรปิด"