Комплексный анализ процессов производства фланцев: путь к экологичному интеллектуальному производству от сырья до готовой продукции 

Как основной компонент для соединения трубопроводов и оборудования, процесс производства фланцев напрямую определяет точность и безопасность продукции. Ведущие предприятия отрасли, такие как АО Шаньси Чэнъе Форджинг, интегрировали экологичные технологии и интеллектуальные инновации в традиционные процессы, создав комплексную стандартизированную систему, охватывающую «предварительную обработку сырья — ковку — термообработку — прецизионную обработку — контроль». Особенно в высокотехнологичных областях применения, таких как фланцы для ветряных турбин, стандарты контроля процессов становятся все более строгими.

Ⅰ. Предварительная обработка сырья: закладка основы качества

При производстве фланцев в качестве сырья используются высококачественные круглые стальные прутки, такие как низкоуглеродистая сталь и легированная сталь, причем основными этапами являются проверка сырья и его предварительная обработка. Компания АО Шаньси Чэнъе Форджинг использует спектрометр для точного анализа состава сырья, обеспечивая соответствие содержания таких элементов, как углерод, марганец и хром, национальным стандартам, включая GB/T 9112-2022, тем самым устраняя дефекты механических свойств, вызванные отклонениями в составе. Затем пилы с ЧПУ разрезают сырье в соответствии с техническими характеристиками продукта с точностью размеров в пределах ±1 мм, что сводит к минимуму последующие припуски на механическую обработку. Для крупногабаритных заготовок фланцев ветряных турбин также проводится контроль поверхности на наличие дефектов, таких как трещины и включения, что позволяет с самого начала обеспечить целостность продукта.

Ⅱ. Формовка: экологические усовершенствования основных процессов

Формовка является ключевым этапом в производстве фланцев, направленным на оптимизацию структуры зерна посредством пластической деформации металлов, что позволяет повысить прочность и вязкость. Компания АО Шаньси Чэнъе Форджинг отказалась от традиционных энергоемких угольных печей в пользу регенеративных печей на природном газе, интегрированных с системами утилизации отработанного тепла. Такой подход позволяет снизить потребление энергии на нагрев на 15 % и одновременно сократить выбросы оксидов азота. Нагретые заготовки подаются в 1600-тонный гидравлический пресс с ЧПУ, где проходят процесс «многопроходного осадки – штамповки – развертки»:

Осадка: сжатие заготовки в форму диска для устранения внутренней пористости;

Штамповка: создание центрального отверстия с помощью специальных пуансонов для подготовки к последующей развертке;

Растачивание: радиальное расширение отверстия с помощью кольцевого расширителя для достижения заданного внешнего диаметра, внутреннего диаметра и толщины стенки фланца. Для фланцев ветровых турбин овальность должна контролироваться на уровне ≤0,5 мм/м, чтобы соответствовать требованиям концентричности во время работы турбины.

Примечательно, что АО Шаньси Чэнъе Форджинг использует технологию «ковки при постоянной температуре» в производстве фланцев для ветровых турбин, поддерживая колебания температуры ковки в пределах ±20 ℃. Это предотвращает концентрацию напряжений, вызванную резкими изменениями температуры, что является основной причиной того, что ее продукты выдерживают длительные высокочастотные вибрации, присущие ветроэнергетическому оборудованию.

Ⅲ. Термообработка: оптимизация механических свойств

Кованые фланцы подвергаются термообработке для корректировки их микроструктуры в соответствии с требованиями к прочности и твердости для различных условий эксплуатации. Для фланцев ветровых турбин компания АО Шаньси Чэнъе Форджинг использует двухэтапный процесс «нормализации с последующим отпуском»:

1. Нормализация: фланец нагревается до 850–920 ℃, выдерживается в течение 2–4 часов, а затем охлаждается на воздухе для утончения размера зерен, гомогенизации структуры и снижения деформационных напряжений;

1. Отпуск: печь нагревается до 550–650 ℃, удерживается при этой температуре, а затем медленно охлаждается. Этот процесс обеспечивает прочность на разрыв ≥500 МПа и повышает ударную вязкость, что позволяет фланцу соответствовать требованиям ветроэнергетической промышленности по сопротивлению хрупкому разрушению даже при температуре -40 ℃.

Во время термообработки предприятие использует интеллектуальную систему контроля температуры для мониторинга распределения температуры в печи в режиме реального времени, поддерживая перепад температур в пределах ±5 ℃. Это обеспечивает стабильную производительность всех партий, что является критическим фактором для получения сертификата соответствия стандарту Европейского союза EN 1092-1.