Смазка для нержавеющей резьбы

Смазка для нержавеющей резьбы

Повышение требований по коррозионной стойкости материалов в энергетике, нефтегазовом секторе и приборостроении влечет за собой использование высоколегированных сталей и сплавов.

Для таких материалов характерен ряд преимуществ, но зачастую существует ряд ограничений, который влияет на сборку и монтаж резьбовых соединений из нержавеющих сталей. В данной статье рассмотрены пути решения проблем закусывания и заедания нержавеющего крепежа при монтаже, предложены современные способы повышения надежности при производстве и сборке резьбовых соединений.

Введение

Современные конструкционные материалы позволяют решать сложные инженерные задачи в нефтегазовой, энергетической и приборостроительной отраслях. Широкое распространение получили коррозионностойкие металлы и сплавы, которые используются при конструировании различного оборудования. Высоколегированные стали с содержанием хрома обладают высокими химико-механическими свойствами, характеризуются коррозионной стойкостью и относятся к группе нержавеющих сталей. Наибольшее распространение получили аустенитные стали А2, А3, А4. В народе такие стали получили название нержавейка (рисунок 1).

Рис.1. Трубы из нержавеющей стали

Рассмотрим подробнее нержавеющие резьбовые соединения и фитинги, которые используются для крепежа при сборке трубогазопроводов, а также для кабельных вводов в приборостроении, энергетическом оборудовании, производстве химических компонентов.

Особенности нержавеющих резьбовых соединений

Нержавейка, кроме указанных преимуществ имеет и ряд ограничений, которые связаны с химическим составом материала. Высокое содержание легирующих элементов снижает вязкость и предел текучести материала, на поверхности детали не происходит образования оксидной пленки, что в итоге при сборке резьбового соединения приводит к повышению трения в контакте между деталями, с последующим разогревом и пластической деформацией витков резьбы.

Этот эффект носит лавинообразный характер и приводит к образованию задиров (рисунок 2) с последующим закусыванием резьбы. По результатам многочисленных тестов установлено, что увеличение момента затяжки нержавеющего крепежа приводит к заеданию резьбы без возможности дальнейшего демонтажа.

Рис.2. Задиры на поверхности витков резьбы

Кроме того, нержавеющие соединения и фитинги достаточно сложно поддаются механической обработке, что приводит к удорожанию их производства, а при закусывании резьбы достаточно сложно демонтировать соединение механическим путем.

Антифрикционное твердосмазочное покрытие – новый метод предотвращения закусывания резьбы

Существует несколько способов предотвращения избыточного трения в резьбовом соединении из нержавейки. Все они основаны на технологии твердой смазки, когда в зону трения вводится антифрикционный материал на основе минералов, «мягких» металлов или полимеров. Для надежной фиксации и удержания антифрикционного наполнителя используют связующее вещество.

Относительно трудозатратной и неэффективной технологией является применение резьбовых паст, поэтому сейчас предпочтения отдаются покрытиям, в которых связующее надежно удерживает наполнитель в зоне трения.

Покрытия на основе «мягких» металлов (омеднение, серебрение и др.) имеют сложную технологию нанесения и не обеспечивают нужных антифрикционных характеристик. При высоких моментах свинчивания не обеспечивается надежный антифрикционный слой для разделения трущихся поверхностей. Кроме того, гальванические технологии нанесения металлов требуют условий для хранения и утилизации отработанных компонентов.

На основании многочисленных тестов и практического опыта доказано, что эффективным решением проблемы закусывания резьбы является нанесение на резьбовой участок фитинга или крепежа антифрикционных покрытий на основе минералов и полимеров.

Наиболее эффективным и современным решением сегодня является применение антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП) MODENGY. На рисунке ниже приведена структура такого покрытия (Рисунок 3) на поверхности резьбового соединения или фитинга.

Рис.3. Структура антифрикционных твердосмазочных покрытий

Тонкая пленка, формируемая покрытием на поверхности резьбы, представляет собой прочно сцепленную с основой матрицу связующего вещества, в ячейках которой расположены очень мелкие частицы твердого смазочного материала. Происходит заполнение впадин микронеровностей поверхности, увеличивается ее опорная площадь и несущая способность (см. рисунки 4, 5).

Рис.4. Схема контактного взаимодействия при трении деталей без антифрикционных твердосмазочных покрытий

Рис. 5. Схема контактного взаимодействия при трении деталей, на одну из которых нанесено антифрикционно твердосмазочное покрытие

Благодаря особой структуре покрытие имеет высокое сопротивление сжатию и малое сопротивление сдвигу – коэффициент сухого трения значительно снижается, происходит разделение и защита трущихся поверхностей при высоких моментах закручивания.

Преимущества покрытий и методы их нанесения

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY – разработка российской компании – производятся на основе запатентованных технологий. Они хорошо зарекомендовали себя на практике у многих производителей.

Основным преимуществом покрытий является их универсальность и возможность применения на различных типоразмерах и диаметрах резьбовых соединений и фитингов.

Другие преимущества:

  • Стабилизация коэффициента трения/момента закручивания
  • Устойчивость к химически агрессивным средам – кислотам, щелочам, органическим растворителям и др.
  • Широкий диапазон рабочих температур от -180 °С до +550 °С
  • Работоспособность в вакууме и в условиях радиации
Читайте также:  Как найти продавца по телефону на авито

Основные свойства и параметры покрытий MODENGY

Технология нанесения антифрикционных твердосмазочных покрытий экологична и не требует значительных инвестиций в оборудование. Для мелкосерийных работ можно использовать технологию распыления покрытия на поверхность резьбы. Для промышленного нанесения используются методы окунания и центрифугирования.

Толщина слоя покрытий регулируется в диапазоне 3-35 мкм и позволяет осуществлять нанесение покрытий на различные виды резьбы и размеры резьбовых соединений и фитингов.

Более подробную информацию о технологии антифрикционных твердосмазочных покрытий можно запросить у компании "Моденжи" (modengy.ru). Специалистами компании успешно решены несколько десятков проектов по защите резьбовых соединений и фитингов из нержавеющей стали для кабельных вводов и пневмомагистралей в приборостроении (рисунки 6, 7), стали для специальных видеокамер в атомной промышленности (рисунок 8), энергетике и нефтегазе (рисунок 9).

Рис. 6. Кабельные вводы ДО нанесения антифрикционного твердосмазочного покрытия

Рис. 7. Кабельный ввод ПОСЛЕ обработки

Рис. 8. Специальные видеокамеры в атомной промышленности

Рис. 9. Резьбовые фитинги и штуцеры после обработки покрытием Modengy

После нанесения покрытий MODENGY на резьбовую часть деталей из нержавейки были получены следующие преимущества:

  • Стабилизация коэффициента трения между витками резьбы
  • Защита от заедания, заклинивания резьбы
  • Легкий контроль момента затяжки
  • Возможность многократной регулировки соединения (откручивания-закручивания)

Заключение

Технология нанесения антифрикционных тврдосмазочных покрытий MODENGY при производстве и монтаже резьбовых соединений и фитингов из нержавеющей стали позволяет предотвратить заклинивание, заедание резьбы и увеличение крутящего момента. Механизм действия технологии MODENGY основан на принципе твердой смазки, а применение современных связующих компонентов и твердосмазочных материалов помогает формировать тонкий защитный слой на витках резьбы и быстро внедрять эту технологию в производство различных изделий.

Применение технологии антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY позволило многим российским компаниям не только следовать концепциям импортозамещения, но и получить значительные конкурентные преимущества.

Смотрите также

Трубопроводы, применяемые на предприятиях газо- и водоснабжения, нефтехимии и нефтепереработки оснащаются разнообразной арматурой, которая монтируется с помощью резьбовых соединений. Крепеж обычно изготавливается из аустенитных нержавеющих сталей А2 (08Х18Н10) или А4 (10Х17Н13М2). Эти материалы характеризуются высокой коррозионной стойкостью и механической прочностью. Болты, гайки, шпильки из указанных сталей отличаются эстетичным внешним видом.

Проблема заедания при сборке и демонтаже

Одной из особенностей аустенитных нержавеющих сталей является отсутствие на поверхностях деталей достаточно прочных оксидных пленок, которые препятствуют чистому металлическому контакту. В совокупности с высокой вязкостью и низким пределом текучести это приводит к образованию задиров на витках резьбы уже при сравнительно невысоких нагрузках, в несколько раз ниже, чем для обычных конструкционных сталей.

В процессе затяжки нержавеющего крепежа часто происходит его заедание с последующей пластической деформацией витков резьбы и полным заклиниванием на поврежденном участке.

С таким повреждением разобрать соединение с помощью обычного гаечного ключа становится невозможно. Учитывая то, что аустенитные стали плохо поддаются распиливанию и газовой резке, процесс демонтажа заклинившего крепежа является весьма трудоемким.

Качественная затяжка крепежа из нержавеющих сталей также часто является сложной задачей, так как растягивающее усилие растет непропорционально моменту затяжки. Приложенное усилие полностью расходуется на преодоление возрастающей силы трения, что в конечном итоге приводит к развитию процесса схватывания металла и повреждению резьбовых поверхностей с последующим заеданием.

Предотвращение заедания и обеспечение качественной затяжки

Эффективной мерой для предотвращения заеданий нержавеющего крепежа при монтаже является применение специальных антифрикционных покрытий и паст на основе твердосмазочных композиций.

В их составе в тщательно подобранных концентрациях содержатся высокодисперсные порошки графита, дисульфида молибдена и специальных наполнителей. Композиции, разработанные с учетом синергетического взаимодействия различных твердых смазок, имеют меньшую себестоимость и позволяют добиться более высоких эксплуатационных свойств.

Антифрикционные покрытия (АФП)

Одной из самых современных технологий, позволяющих стабилизировать трение при затяжке резьбовых соединений, является нанесение антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП) Molykote и MODENGY. Эти материалы подобны краскам, однако вместо красящего пигмента они содержат частицы твердых смазок, равномерно распределенные в смеси связующих веществ (смол) и растворителей с присадками.

После нанесения растворители испаряются, а связующее вещество полимеризуется, прочно сцепляясь с основой. В зависимости от типа связующего отверждение происходит при обычной температуре или при нагреве. После полимеризации покрытие представляет собой матрицу с распределенным в среде связующего вещества частицами твердых смазок (илл. 1).

Читайте также:  Восстановление системы не работает клавиатура

Илл. 1. Структура анифрикционных покрытий.

Нанесение антифрикционных покрытий на нержавеющий крепеж может производиться на заводе-изготовителе. Это позволяет исключить процедуру нанесения резьбовых составов на сборочной площадке и тем самым снизить трудоемкость монтажа.

Антифрикционные покрытия представляют собой сухую смазку, поэтому не способствуют налипанию пыли и прочих загрязнений. Они обеспечивают постоянный коэффициент трения в процессе 5‑8 циклов монтажа-демонтажа и не требуют повторного нанесения перед каждым следующим циклом. Большинство антифрикционных покрытий Molykote и MODENGY допускают последующее окрашивание.

В качестве примера на илл. 2.1, 2.2. показан внешний вид нержавеющего крепежа из стали A2-70 с антифрикционным покрытием Molykote 3400A Leadfree.

Илл. 2.1. Гайки из стали А2-70 с нанесенным покрытием Илл. 2.2. Болты из стали А2-70 с нанесенным покрытием

Как наносятся АФП?

Покрытиями обрабатывают предварительно очищенные и обезжиренные поверхности. От качества подготовки во многом зависят адгезия и долговечность АТСП. Составы наносят методами, привычными в технологиях окрашивания – окунанием, распылением, кистью, окунанием с центрифугированием.

Для небольших крепежных изделий и фурнитуры оптимальным считается метод окунания на автоматических или полуавтоматических центрифугах (илл. 2). Такой метод нанесения обладает высокой производительностью (один цикл занимает около 2 минут), позволяет избежать неравномерности покрытия и его избытка во впадинах резьбы.

Илл. 2.3 Центрифуга для нанесения антифрикционных покрытий

Рекомендуемая толщина покрытия составляет 5‑15 мкм. Этот параметр можно регулировать путем изменения вязкости материала. При необходимости АТСП наносятся в несколько слоев с промежуточной сушкой.

В целях экономии покрытием можно обрабатывать только болт или только гайку. В этом случае между контактирующими поверхностями также образует разделительный смазочный слой.

Контроль качества нанесения осуществляется стандартными методами: путем измерения адгезии, толщины (илл. 3) и коэффициента трения.

Илл. 3. Контроль толщины покрытия с помощью толщиномера

Выбор антифрикционного покрытия

При выборе марки антифрикционного покрытия Molykote и MODENGY для нержавеющего крепежа необходимо учитывать диапазон рабочих температур, коэффициент закручивания, температуру и выдержку, необходимые для полимеризации, а также условия воздействия среды (химически агрессивные среды, влажность и т.д.).

В таблице 1 приведены основные характеристики антифрикционных покрытий Molykote и MODENGY, рекомендуемых для нержавеющего крепежа. Представленные покрытия обладают различным балансом антифрикционных свойств, адгезии и химической стойкости, отличаются условиями полимеризации.

Наименование материала Основной твердый смазочный материал Связующее вещество/растворитель Цвет Диапазон рабочих температур Химическая стойкость Коэффициент закручивания Выдержка/температура полимеризации
MODENGY 1010
Полимерное Черный глянцевый -70 … +250 Отлично 0,09 180/60 MODENGY 1011 ПТФЭ Полимерное Серебристый -70 … +250 Отлично 0,09 180/60 MODENGY 1014 MoS2,ПТФЭ Полимерное Серый матовый -75 … +255 Отлично 0,09 200/40 Molykote D-321R MoS2 Титанат/
L13 Серый -180…+450 Ограниченно 0,09 120/23 Molykote 3402C Leadfree MoS2 Специальное/
L13 Серый -200…+310 Хорошо 0,19 120/20 MoS2 Фенольное/
L13 Серый -70…+250 Хорошо 0,07 10/170 Molykote 3400A Leadfree MoS2 Эпоксидное/
L13 Серый -200…+430 Отлично 0,12 30/200 Molykote 7400 MoS2 Акриловое/
вода Серый -70…+200 Хорошо

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY производятся в России, поэтому соотношение их цены и качества оптимально.

Покрытие MODENGY 1010 придает изделию эстетичный черный глянцевый цвет. Его формула позволяет обеспечить нужный баланс антифрикционных и антикоррозионных свойств. При испытаниях на крепеже М10 класса прочности 10.9 коэффициент трения на деталях с данным покрытием имел разброс не более ±0,01 в течение пяти циклов сборки-разборки. Это демонстрирует способность АТСП снижать и стабилизировать трение. Аналогичные измерения на крепеже без покрытия показали разброс коэффициента трения до двух раз.

Внешний вид ПТФЭ-покрытий MODENGY на крепежных изделиях представлен на иллюстрации ниже.

MODENGY 1011 имеет аналогичные 1010 характеристики, но отличается серебристым цветом.

Покрытие MODENGY 1014 характеризуется повышенными антикоррозионными и усиленными противозадирными свойствами за счет дополнительного введения в состав дисульфида молибдена – широко известного твердого смазочного материала слоистой кристаллической структуры. Благодаря ему покрытие обладает характерным серым цветом.

Уровень защиты от коррозии у АТСП MODENGY 1014 доведен до значения 672 часа по данным ускоренных испытаний в соляном тумане. Этот показатель может быть существенно увеличен путем дополнительной подготовки поверхности перед нанесением покрытия, например, с помощью фосфатирования.

Читайте также:  Не воспроизводится звук на ноутбуке windows 7

Резьбовые пасты

Распространенным видом резьбовых составов для крепежа из аустенитных сталей являются пасты. Их применение позволяет снизить и стабилизировать трение при свинчивании резьбового соединения и обеспечить его качественную затяжку.

Резьбовые пасты Molykote и EFELE содержат в составе твердые смазки в высокой концентрации (до 60 %). Высокодисперсные частицы твердых веществ заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая ее опорную площадь и несущую способность. Такой слой выдерживает значительные нагрузки и обеспечивает хорошее разделение поверхностей, защищая детали нержавеющего крепежа от непосредственного контакта и схватывания.

Пасты Molykote, рекомендованные для резьбовых соединений из аустенитных сталей, в качестве твердых смазок содержат в своем составе дисульфид молибдена и графит. Благодаря ярко выраженной слоистой структуре они обладают уникальными антифрикционными свойствами в широком диапазоне нагрузок и температур. Взаимодействие этих веществ в определенных пропорциях дает выраженный синергетический эффект.

Эти твердые смазки отличаются химической инертностью, термической и окислительной стабильностью. Они остаются эффективными после продолжительного простоя узла и позволяют при необходимости без повреждений разобрать резьбовое соединение с использованием стандартного инструмента.

Резьбовые пасты наносятся на поверхность резьбы болта и торцевую поверхность гайки с помощью кисти (илл. 4) или путем распыления из аэрозольного баллона.

Илл. 4. Пример нанесения пасты Molykote 1000 на болт перед сборкой крепежа

Основные свойства некоторых резьбовых паст Molykote, которые могут применяться для нержавеющего крепежа, а также результаты проведенных в ЦНИИПСК им. Мельникова экспериментальных исследований затяжки нержавеющего крепежа приведены в статье "Пасты Molykote для резьбовых соединений из нержавеющих сталей"

Резьбовые пасты и антифрикционные покрытия Molykote, MODENGY и EFELE обладают необходимым комплексом свойств для эффективного управления трением в резьбовом соединении и защиты нержавеющего крепежа от заедания при монтаже и демонтаже. Резьбовые пасты удобно использовать непосредственно на монтажной площадке, нанося их перед сборкой крепежа.

В то же время применение антифрикционных покрытий позволяет осуществить подготовку крепежа к сборке на заводе-изготовителе и исключить выполнение связанных с этим трудоемких операций в условиях монтажной площадки. Достаточно наносить покрытие только на одну из нержавеющих деталей резьбового соединения – болт или гайку.

Присоединяйтесь

© 2004 – 2020 ООО "АТФ". Все авторские права защищены. ООО "АТФ" является зарегистрированной торговой маркой.

Нержавеющий крепеж незаменим там, где превыше всего надежность и долговечность конструкции. Год за годом он не теряет своей коррозионной стойкости, прочности и внешнего вида, несмотря на самые жесткие условия эксплуатации.

Нержавеющая сталь получена в результате добавления в железный сплав хрома и никеля. На воздухе атомы легирующих добавок входят в реакцию с кислородом, в результате чего образуется оксидная пленка, предупреждающая коррозию. При повреждении поверхности защитная пленка восстанавливается (процесс самопассивации).

Причины заедания резьбы при монтаже и демонтаже

Болты, винты, шпильки, гайки из нержавейки способны выдержать испытание временем, но при работе с ними могут возникнуть такие проблемы, как заедание резьбы и даже пластическая деформация витков. Это связано с тем, что нержавеющие (аустенитные) стали марок А2 и А4 обладают высоким коэффициентом трения и низким пределом текучести. Практическим путем доказано, что задиры на витках резьбы нержавеющего крепежа возникают при приложении нагрузки в 7-10 раз меньшей, чем для обычных конструкционных метизов.

Разборку такого заклинившего соединения невозможно произвести с помощью обычных инструментов. Ситуация усугубляется еще и тем, что аустенитная сталь тяжело поддается распилу и газовой резке.

Способ решения проблемы заедания нержавеющего крепежа

Избежать вышеперечисленных трудностей при работе с нержавеющими крепежными элементами помогут специальные резьбовые или сборочные пасты на основе твердых смазок. Их наносят на резьбовую часть болта и гайки перед монтажом, используя кисть или способом распыления из аэрозольного баллончика.

Преимущества использования твердых смазок:

– обеспечение качественной затяжки болтового соединения;
– предотвращение повреждения и заклинивания крепежа;
– легкость сборки и дальнейшей разборки крепежного узла;
– возможность приложения высокого момента затяжки.

Применение сборочных паст и смазок при монтаже позволит в последующем без повреждений открутить болт обычным ключом даже после длительного простоя узла крепления. Защитный слой из твердого смазочного материала устойчив к смыванию, не теряет своей эффективности в широком диапазоне температур и нагрузок, а также при продолжительном воздействии агрессивных сред.

Ссылка на основную публикацию
Сколько секунд видео можно загрузить в инстаграм
Обновлено - 27 января 2020 IGTV — функция, с помощью которой можно выложить длинное видео в Инстаграм продолжительностью от 15...
Секреты работы в word
Все секреты Word. MicrosoftWord – одна из наиболее часто используемых программ. Все мы пользуемся этим приложением, зачастую даже не зная...
Секс во время соревнований
Воздерживаться или не воздерживаться – вот в чем вопрос Джоэл Сидман, кандидат наук Вот что вам нужно знать… Влияние секса...
Сколько символов на странице ворд
Вы можете посмотреть пример стандартной страницы перевода в формате doc. В рынке переводов можно встретить разные варианты определения условной страницы:...
Adblock detector