У галузях нафтохімії та транспортування нафти й газу фланці є основними з'єднувальними елементами систем трубопроводів. Площинність ущільнювальної поверхні, положення отворів під болти та стабільність обробки матеріалу безпосередньо визначають безпеку роботи трубопроводу (через такі серйозні наслідки, як вибухи та забруднення навколишнього середовища через витоки фланців у нафтогазових трубопроводах, національний стандарт вимагає, щоб площинність ущільнювальної поверхні фланця була ≤ 0,03 мм/100 мм, а похибка розташування отворів під болти — ≤ ±5′). Один із провідних вітчизняних виробників нафтохімічного обладнання колись зіткнувся з обмеженням у процесі обробки фланців: для фланців DN400–DN1200 мм (матеріали включають вуглецеву сталь Q345R, нержавіючу сталь 316L, сплав 12Cr1MoVG) традиційна обробка вимагає трьох операцій: «грубе підточування на горизонтально-токарному верстаті → точне підточування ущільнювальної поверхні на вертикально-токарному верстаті → свердління отворів під болти на свердлильному верстаті з важелем», при цьому час одного циклу обробки досягає 45 хвилин; через неодноразове затиснення коаксіальність між внутрішнім отвором фланця та ущільнювальною поверхнею часто перевищує 0,08 мм, а похибка площинності ущільнювальної поверхні становить 0,06–0,09 мм, що призводить до витоку під час гідравлічного випробування трубопроводу у 8 % випадків; одночасно фланці з нержавіючої сталі схильні до поверхневого загартування під час швидкісного різання, а шорсткість поверхні перевищує Ra1,6 мкм, що вимагає додаткових полірувальних операцій і збільшує витрати на оплату праці на один фланець на 18 юаней.
Обробка сайту
Щоб подолати цей дилему, компанія представила токарний верстат з ЧПК Zhongjie Friendship Machine Tool VTC100A і створила спеціалізовану систему обробки фланців із принципом «одноразове закріплення та повне завершення процесу». Обладнання має монолітну чавунну станину з товстими стінками (товщина стінок досягає 80 мм), яка пройшла подвійну обробку для зняття напружень — вібраційне старіння та природне старіння. У поєднанні з важкою конструкцією поперечної салазки жорсткість розподіляється оптимально завдяки аналізу методом скінченних елементів. Радіальна жорсткість різання досягає 32 кН/мм, що дозволяє стабільно витримувати радіальну силу різання 22 кН під час обробки сплавлених фланців. Обладнання оснащене передовій системою ЧПК Siemens 828D і повністю замкнутим контуром керування за допомогою граткового лінійки (роздільна здатність 0,1 мкм), забезпечуючи точність позиціонування ± 0,002 мм і повторюваність точності позиціонування ± 0,001 мм, що точно відповідає вимогам до плоскості ущільнювальної поверхні фланця (± 0,02 мм). Залежно від характеристик різних матеріалів, обладнання оснащене двоканальною системою охолодження шпинделя: при обробці вуглецевої сталі використовується емульсійне охолодження (ефективність охолодження ≥ 95%), а при обробці нержавіючої сталі перемикається на масляно-туманне охолодження (діаметр крапель 5–10 мкм), що в поєднанні з ультрадрібнозернистими твердосплавними різальними інструментами (для обробки нержавіючої сталі використовуються інструменти з покриттям TiAlN і вмістом WC Co 92%) ефективно запобігає збільшенню твердості матеріалу та утворенню налипу стружки, забезпечуючи стабільну шорсткість поверхні.
З точки зору технологічних інновацій, обладнання досягло подвійного прориву «інтеграція процесів + адаптація матеріалів» у обробці фланців: інтеграція силового патрата з трьома кулісами діаметром Φ 32 мм (зусилля затиску 120 кН, придатне для затиску фланців DN750–DN1000 мм), сервобашти на 24 інструменти (час зміни інструменту — 1,5 с) та CNC-роздільного диска (точність поділу ± 3′), що дозволяє за один раз виконати обробку внутрішніх отворів фланця (допуск H8), зовнішніх кіл (допуск IT7), ущільнювальних поверхонь (шип-паз / опукло-ввігнута поверхня, плоскість ≤ 0,03 мм) та 8–24 болтових отворів (допуск отвору H9, похибка поділу ≤ ±4′). Для прецизійної обробки ущільнювальних поверхонь ми інноваційно застосовуємо «процес спіральної інтерполяції». Шляхом збору даних поверхні та компенсації на 500 точок за коло, плоскість ущільнювальної поверхні стабільно контролюється на рівні 0,02 мм/100 мм. Враховуючи високу міцність при експлуатації в умовах підвищених температур фланців із сплаву (12Cr1MoVG), обладнання оснащене вбудованою базою даних матеріалів та технологічних процесів, яка автоматично підбирає параметри різання (частота обертання шпінделя 800–1200 об/хв, подача 60–100 мм/хв), запобігаючи поломці інструменту. Для заміни фланців різних типорозмірів обладнання підтримує одноманіпуляційну корекцію технологічних параметрів (у ньому передбачено 30 шаблонів обробки фланців), скорочуючи час заміни з традиційних 2 годин до 18 хвилин.
Кріплення фланця
Результати впровадження повністю відповідають суворим стандартам нафтопереробної промисловості: тривалість одного циклу обробки скорочено з 45 до 32 хвилин, а добова виробнича потужність збільшена з 150 до 260 комплектів; коаксіальність між внутрішнім отвором фланця та поверхнею ущільнення стабільно контролюється на рівні ≤ 0,04 мм, плоскість поверхні ущільнення становить ≤ 0,03 мм, шорсткість поверхні досягає Ra0,8 мкм, похибка розташування отворів під болти — ≤ ±3,5′, що повністю відповідає вимогам стандартів GB/T 9113.1-2022 «Цільні сталеві фланці для труб» та ASME B16.5 «Трубні фланці та фланцеві фітингу»; рівень витоку під час гідравлічного випробування трубопроводів зменшився з 8% до 0,5%, а вартість виготовлення окремих фланців знизилася на 15 юаней завдяки скасуванню процесу полірування; для фланців із нержавіючої сталі 316L термін служби інструменту збільшено на 40% завдяки охолодженню масляним туманом і оптимізації параметрів. Інтелектуальний діагностичний модуль, встановлений на обладнанні, забезпечує реальний час моніторинг навантаження на шпиндель (точність ±0,5%) та температури різання (роздільна здатність 0,1 ℃). У поєднанні з алгоритмом прогнозування зносу інструменту це дозволило підвищити комплексний коефіцієнт використання обладнання з 80% до 94% та скоротити простої обладнання на 380 годин на рік.
CK5263 повністю вирішив подвійну проблему «запечатування безпеки та ефективності обробки» для фланців. «Директор з виробництва компанії заявив: «Тепер наші фланці не лише пройшли суворі випробування Національного центру контролю якості нафтопроводів, але й відповідають остаточним вимогам до високотискових фланців (PN40) у великих проектах, таких як газопровід Захід–Схід-3, що створило технічний бар'єр для нашої конкуренції в галузі нафтогазового обладнання». Цей випадок підтверджує, що вертикальні токарні верстати з ЧПК стали основним обладнанням у виробництві фланців нафтогазового обладнання для подолання вузького місця „безпека, точність та ефективність“ шляхом глибокого інтегрування „жорсткої адаптації конструкції + індивідуалізації матеріалу та технології + прецизійного замкнутого керування“.
EN
