Проучване и прилагане на технология за обработка на дълбоки отвори за супер дебела тръбна плоча

Нагревателят за високо налягане е важно оборудване за спомагателно оборудване на електроцентрала, с голям обем, сложна структура, висока проектна температура и налягане и среда на пара и вода с висока температура и високо налягане. Тази статия въвежда технологията за обработка на дълбоки отвори на супер дебел тръбен лист, идентифицира и анализира структурните характеристики и модела на разпределение на групите отвори на тръбен лист на парен охладител, обобщава трудностите и контролните точки при обработката на дълбоки отвори с голямо съотношение на диаметъра на дължината и плътна група отвори и оптимизира и подобрява приспособлението, програмата за цифрово управление и параметрите на обработка чрез тестове за обработка, като по този начин завършва производство на тръбния лист.

0. Въведение

Нагревателят за високо налягане е важно оборудване на спомагателното оборудване на електроцентралата, голям размер, сложна структура, висока проектна температура и налягане, среда за висока температура и високо налягане на пара и вода, с развитието на оборудването за производство на електроенергия до голям мащаб, основната му параметрите също са подобрени. Дебелината на тръбната плоча на парния охладител, изследвана в тази статия, е повече от 1 m, а точността на размерите, точността на позициониране и грапавостта на повърхността на отворите на продукта имат високи изисквания. Това доведе до големи трудности при обработката на ултра-дебели тръбна плоча дупки за тръби, освен това цикълът на инсталиране на оборудването на място също поставя високи изисквания за производствения график на продукта. Тази статия представя изследването и подобряването на процеса на обработка на дълбоки отвори на ултрадебела тръбна плоча и го оптимизира, за да предложи по-осъществим метод по отношение на качеството на производството и икономическите ползи.

1. Конструктивни характеристики и технически изисквания

1.1 Структурни характеристики

Трудно е да се гарантира качеството на обработка на отвора на тръбната плоча. Тъй като размерът на отвора на тръбната плоча е близо до границата на капацитета за обработка на оборудването, капацитетът на оборудването, работните условия или износването на инструмента по време на обработката, ще доведе до обработка на зоната на отвора на тръбната плоча супер лоша, което засяга здравината на тръбата плоча, през напредъка на тръбата и заваряване на тръбна плоча и тръба, качество на разширение.

1.2 Технически изисквания

Структурата на тръбната плоча и отвора за тръба е показана на фигура 1 и нейните технически изисквания са както следва:

• (1) Основният размер на отвора на тръбата е Ø16.08 mm, с толеранс от ±0.05 mm.
• (2) Грапавостта на вътрешната стена на отвора на тръбата е Ra6.3μm.
• (3) Разположението на отворите на тръбите е квадратен триъгълник, а централното разстояние на съседните отвори е 20.64 mm.
• (4) След пробиване на повече от 96% от ширината на моста на отвора на тръбната плоча трябва да бъде ≥ 2.972 mm, минималната допустима ширина на моста на отвора (по-малко от 4% от броя на мостовете на отворите) е 2.286 mm.

Фигура 1 Схема на структурата на тръбна плоча и група отвори

2. Анализ на трудност и процес на обработка

За обработката на групата дупки на тръбната плоча е необходимо да се проведат тестове за обработка, да се отстранят грешки в състоянието на оборудването и да се разработят разумни параметри на обработка, но поради дебелината на тръбната плоча 1030 mm, близо до границата на капацитета за обработка на оборудването от 1050 mm, действителната обработка може да се дължи на оборудването, инструменталната екипировка, инструментите, състоянието на затягане и други фактори, има голяма вероятност обработката на отвора на тръбната плоча да бъде превишена и поради големия брой дупки може да възникне няколко превишения при обработката на отвора на тръбата пъти [1,2].

2.1 Трудности при обработката

Дълбока дупка технология за обработка се използва широко в областта на космическата, автомобилната и морската индустрия. Поради диверсификацията и малкия мащаб на търсенето на продукти, обработката на дълбоки отвори с малък диаметър става все по-често срещана. Обработката на дълбоки дупки с голямо аспектно съотношение е технически проблем, както следва.

• (1) Процесът на обработка на дълбоки отвори е в затворено състояние на обработка, невъзможно е директно да се наблюдава рязането на инструмента, само чрез работен опит, чрез звука на рязане, стружки, вибрации на машинния инструмент или детайла, инструментите, за да се определи дали процесът на рязане е необичаен [3].
• (2) Отстраняването на стружки, затрудненията при охлаждане, малките и дълбоки отвори водят до това, че охлаждащата течност не достига лесно до зоната на рязане, което води до по-високи температури на рязане и намалена издръжливост на инструмента.
• (3) След като инструментът се износи по време на обработката или изковките с твърди точки, неравномерните механични свойства на термично обработените материали и т.н., ще причинят промени в стружките по време на пробиване и ще повлияят на качеството на обработката на отвора.

2.2 Процес на обработка

• (1) Контролирайте околната температура на оборудването не трябва да бъде по-ниска от 10 ℃.
• (2) Използвайте специален тип масло за рязане, за да отговорите на търсенето на високо налягане и голям дебит по време на обработка на дълбоки отвори.
• (3) Свредлата и сондажните тръби на БТА се издават на филиала след преглед, като за всяко свредло и сондажна тръба трябва да има ведомост за проверка.
• (4) Потвърдете, че статичната точност на оборудването и точността на инструменталната екипировка отговарят на изискванията за пробиване преди пробиване на тръбни пластини.
• (5) Разработване на предпроизводствена инспекция и елементи за потвърждение за оборудване и инструменти, за да се гарантира, че гореспоменатите фактори няма да повлияят на точността на обработка на продуктите по време на обработката на оборудването [4], вижте Таблица 1 за елементите на проверка и поведение в края на краищата сондажните тестове са квалифицирани [5].

Таблица.1 Елементи на проверка, период на проверка и стандарт за преминаване

Сериен номер	Инспекционни предмети	Инспекционен цикъл	Критерии за квалификация на обектите за проверка
1	Водещ ръкав	Преди пробиване	Вътрешен диаметър ≤ Ø 16.12 mm, без износване на челната повърхност
2	Имайки	Преди пробиване	Кръгово биене ≤ 0.10 mm
3	БТА малко	1 път/5 дупки	Режещият ръб и режещата повърхност не трябва да имат такива дефекти като натрупване на стружки и силно износване
4	Пробивна тръба	Еднократно/10 дни	Сондажната тръба излиза от водещата втулка с дължина 200 mm. След въртене, кръговото биене в основата на сондажната тръба е ≤ 0.05 mm, а кръговото биене при 200 mm е ≤ 0.15 mm

3. Тестване на процеса и подобряване на процеса

3.1 Тест на процеса

Тестът на процеса беше извършен съгласно разработения план на процеса, за да се провери ефективността и недостатъците на различните мерки, описани в предишния раздел. Размерът на образеца беше 300 mm × 400 mm × 1030 mm, а броят на пробитите дупки беше зададен на 85. Беше установено, че има необичайна ситуация, че мостът на дупката на повърхността на свредлото е прекалено лош и свредлото е напукано. По време на теста беше установено също, че водещата втулка се премества странично при контакт с образеца, а предните и задните образци се преместват заедно с огъващата плоча; в момента, в който свредлото току-що започна да пробива, долната половина на блока се измести странично, а горната половина се измести силно странично, докато нямаше промяна в предната и задната част, което показва, че горната половина на образеца не е захваната здраво (вижте Фигура 2).
CNC програмата е основното съдържание на CNC машинна обработка, изберете оборудването, поддържащо софтуер за програмиране, за да подготвите CNC програма, подгответе горната програма, използвайте нейната функция за симулация, за да симулирате процеса на обработка, и проверете дали има свръхрязане и намеса, нож за сблъсък (вижте Фигура 3) и т.н., за да потвърдите, че няма грешка, чрез постпроцесорната изходна CNC програма. След симулацията и в комбинация с предния размер на оборудването за пробата са открити два проблема: от една страна, вероятността от намеса в ръба на тръбната плоча по време на процеса на обработка е голяма; от друга страна, оформлението на програмата има шпиндел, който се движи директно към външния ръб на тръбната плоча, първият причинява сблъсък на оборудването, повреда на оборудването, последният причинява невъзможност за използване на многоосна обработка и използването на единична и обработката с две оси значително намалява производителността.

Фигура.2 Метод на затягане на образеца и процес на тестване на процеса

Фигура 3 Схема на намесата на детайла

3.2 Подобряване на процеса

Оригиналният метод на затягане на образеца беше подкрепен от дебела тръба и захванат с огъната плоча от задната страна, което беше нестабилна система за затягане и предизвика неизбежно трептене при пробиване, което доведе до лош мост на задния отвор. Подобрете състоянието на затягане на образеца, като използвате две парчета остатъци от коване, заварени към средната позиция на образеца, като двете крила на образеца се притискат върху огъващата плоча и след това се поддържат от четири квадратни кутии (вижте Фигура 4), 6 градуса на свободата е напълно ограничена, състоянието на затягане е стабилно [6], резултатите от теста за пробиване на дълбоки дупки са добри, след тестване само на водещата втулка и движението на огъващата плоча на горното затягане на образеца от 0.005-0.015 mm.
Съгласно програмирането на тръбната плоча с плоска начална повърхност, планирането на траекторията не е необходимо, но за тръбната плоча с начална повърхност с висок ръб, както е описано в този документ, планирането на траекторията е необходимо за едновременна обработка на три оси. CNC софтуерът за програмиране има силна функция за планиране на траекторията, която може напълно да елиминира досадното изчисление на ръчното програмиране. Следователно, според натрупания съответен опит, беше определен методът на програмиране на ляво и дясно разделяне и след това беше анализирана функцията на софтуера за програмиране и работната зона на всеки шпиндел беше ограничена от групата дупки по време на процеса на програмиране, така че реализират програмирането на едновременна обработка на множество шпиндели и всеки шпиндел не пречи на ръба на тръбната плоча (виж Фиг. 5).

Фигура.4 Подобрен метод на затягане

Фигура 5. Схема на траекторията на изпълнение на програмата

4. Машинна обработка на продукта

4.1 Процес на приготвяне

• (1) Тръбната плоча е заварена, термично обработена и стругована (необходимо е грапавостта на началната повърхност на пробиване да достигне Ra3.2μm и плоскостта ≤0.1 mm) и процесът на пробиване се въвежда след преминаване на всички проверки.
• (2) Конзолата на V-образна рамка е заварена здраво към основата, за да се предотврати намеса.
• (3) Според местоположението на началната повърхност за пробиване, поставете огъващата плоча, квадратната кутия и V-образната рамка върху платформата за пробиване на дълбоки дупки в ред съгласно Фигура 6.
• (4) Изравняване на огъващата плоча, за да се гарантира, че плоскостта на двете огъващи плочи ≤ 0.1 mm, и след това предварително пресоване с платформата, огъващата плоча и пресечната точка на T-слота на платформата на всяка позиция се затягат с притискаща плоча или T-болт, огъване задната страна на плочата със стегнато горно уплътнение на тел;
• (5) Хоризонталната и вертикалната посока на тръбната плоча с помощта на жак за регулиране на корекцията, за да се гарантира, че толерансът на четирите централни линии е в рамките на 0.50 mm.
• (6) Регулиране на тръбната плоча след преминаване на затягането на всички болтове и след това затегнете веригата.
• (7) След натискане на тръбната плоча и повторение на проверката и настройката, действителното състояние на затягане на тръбната плоча е показано на фигура 7.

Фигура.6 Схема на затягане на тръбна плоча за пробиване на дълбоки отвори

Фигура 7 Действителната схема на обработка на тръбна плоча

4.2 Управление на процеса на обработка

• (1) Уверете се, че свредлото за дълбоки отвори трябва да работи нормално. Сменете и монтирайте инструменталните аксесоари правилно и ги регулирайте така, че да са в нормално състояние [7].
• (2) За да се гарантира правилността на процедурата на пробиване, преди пробиване на тръбната плоча, свредлото за дълбок отвор се проверява чрез процедурата и след като процедурата е квалифицирана, направляващата втулка на свредлото се поставя върху повърхността на тръбната плоча за натискане дупки един по един и пробната обработка се извършва съгласно процедурата и инспекторът проверява целия брой дупки, позицията на дупката и разстоянието между дупките и т.н. елемент по елемент според чертежа на тръбната плоча и след това официално пробива дупките, след като няма грешка.
• (3) След сондиране всеки ден, проверете и запишете ситуацията на сондиране за деня.
• (4) Сменете свредлото според живота, измерен чрез теста на процеса, и водете записи за необичайни условия.
• (5) От операторите се изисква да извършват самопроверка на всички дупки, пробити по време на смяната, като отбелязват аномалии на моста на дупката.
• (6) В случай например на повредено свредло BTA, внезапно прекъсване на захранването или проблеми с обработката, е необходимо да потвърдите отново позицията на оборудването и свредлото, преди да започнете отново операцията по пробиване, за да осигурите правилното пробиване.

4.3 Избор на параметри на обработка

Основните параметри на обработка при пробиване на дълбоки отвори BTA са скорост на шпиндела, подаване на шпиндела и поток на охлаждащата течност. Неправилният избор на параметри на обработка ще повлияе на ефекта на отстраняване на стружки, живота на инструмента и в крайна сметка на точността и ефективността на обработка на отвора на тръбата [8,9]. Според материала на продукта и диаметъра на отвора първоначално се определят скоростта на рязане, подаването и скоростта на потока, а подходящата доза за рязане се определя чрез отстраняване на стружки при теста, което може да гарантира точността на отвора на тръбата (включително диаметър, грапавост и праволинейност [10,11]), но също така постигане на добра икономия на обработка и постигане на висока ефективност на обработка и идеален живот на инструмента, а параметрите на обработка са показани в таблица 2.
Таблица.2 BTA основни параметри на обработка на дълбоко пробиване на отвори

Параметър	Теоретична стойност [10]	Истинска стойност
Скорост/(рад · мин-1)	1 400-1 800	1 500-1 600
Скорост на подаване/(mm · мин-1)	70-180	85-115
Дебит/(L · мин-1)	90-120	115
Налягане на маслото/бар	60-70	50-60

4.4 Резултати от проверката

Пробити са общо 7468 дупки за тръби, като резултатите от проверката са следните.

• (1) Диапазонът на диаметъра на целия отвор на тръбата е 16.07-16.13 mm, скорост на преминаване 100%;
• (2) Грапавостта на повърхността на вътрешната стена на отвора на тръбата <3.2 μm, със 100% скорост на преминаване;
• (3) Широчината на моста на дупката на задната страна на тръбната плоча беше <2.286 mm в един случай (1.9 mm), докато ширината на останалите отвори беше >3 mm, със скорост на преминаване от 99.993%.

5. заключение

Дълбочината на отвора на тръбата на пароохладителя е близо до границата на оборудването, броят на отворите на тръбата, малък диаметър на отвора, дълбок отвор, високи изисквания за точност, е много трудно продукти за обработка на дълбоки дупки в индустрията. Решихме редица проблеми като подобряване на технологията на затягане на тънък образец, оптимизиране на стабилността на системата за затягане на супер дебела тръбна плоча, елиминиране на смущенията на програмата за обработка, микрорезонанс на многоосна обработка и т.н. ., и най-накрая обработката беше успешна, което постави основата за последващо производство на подобни продукти със свръхдебели тръбни пластинчати топлообменници.
Автори: Song Song Lian, Qing He Guan, Li Kun Wang, Guo Ji Li

Източник: Производител на тръбни листове: www.epowermetals.com

(Яанг Pipe Industry е водещ производител и доставчик на продукти от никелова сплав и неръждаема стомана, включително супер дуплексни фланци от неръждаема стомана, фланци от неръждаема стомана, неръждаема стомана Тръбопроводи, тръба от неръждаема стомана. Продуктите на Yaang се използват широко в корабостроенето, ядрената енергия, морското инженерство, петролната, химическата, минната промишленост, пречистването на отпадъчни води, природния газ и съдовете под налягане и други индустрии.)

Ако искате да получите повече информация за статията или искате да споделите мнението си с нас, свържете се с нас на [имейл защитен]

препратка:

• [1] Wang Xinhong, Xu Xiaoxing, Dou Bingcheng. Технология на производствения процес на разделен газификатор на суспензия от въглища и вода [J]. Съд под налягане, 2021, 38(4):82-86.
• [2] Wang Likun, Xu Xiaoxing, Cheng Peng. Анализ на техническите трудности при производството на пластини от топлообменни тръби [J]. Производство на котли, 2021 (2): 39-41.
• [3] Wang Jun. Модерна технология за обработка на дълбоки отвори [M]. Харбин: Harbin Institute of Technology Press, 2005.
• [4] Ли Гуоджи. Обработка на дълбоки отвори на големи компоненти на тръбна плоча [J]. Съд под налягане, 2008, 25(11):54-56.
• [5] Fu Guangyi．Рационалното използване на BTA дълбоко пробиване на дупки [J]. Инструментална технология, 2003, 37(2):55-56.
• [6] Guan Qinghe, Cheng Liang, Li Guoji. Проектиране и оптимизиране на ключово приспособление за обработка на дълбоки отвори на голяма тръбна плоча на топлообменник [J]. Съд под налягане, 2017, 34(6):69-73.
• [7] Feng Xiaoming, Dai Fei, Li Defei. Приложение на пробивна машина BTA при обработка на пробиване на големи тръбни плочи [J]. One Heavy Technology, 2014 (6): 33-36.
• [8] Guo Guangqiang, Wu Yong, Zhong Li и др. Влияние на параметрите на рязане върху качеството на пробиване на дълбок отвор на тръбна плоча на нагревател с високо налягане [J]. Oriental Electric Review, 2009, 23(3):12-16.
• [9] Wu Rui, Shen Xingquan, Chen Zhenya. Проучване за числена оптимизация на BTA структура на гърлото за пробиване на дълбоки отвори [J]. Мехатронно инженерство, 2020, 37(1):92-95.
• [10] Li Jian．Изследване на механизма на отклонение на оста и технология против отклонение за BTA обработка на дълбоки отвори [D]. Тайюан: Северен централен университет, 2017 г.
• [11] Zhang Deyi, Shen Yu, Tao Lijia и др. Изследване на механичните свойства на рязане на ъглови фрези [J]. Електромеханично инженерство, 2019, 36(5):485-489.