Одним из наиболее распространенных элементов запорной трубопроводной арматуры являются шаровые краны. Они прекрасно зарекомендовали себя при эксплуатации в различных рабочих средах: воздухе, воде, растворах кислот и щелочей, природном газе, нефтепродуктах и др.
Разработчики шаровых кранов, как и любых других востребованных изделий, стараются оптимизировать их конструкцию. Цель – снижение себестоимости и улучшение эксплуатационных характеристик устройств.
Наиболее важной задачей шаровых кранов является сохранение герметичности трубопровода:- При установленном рабочем давлении
- Под воздействием тех или иных факторов окружающей среды
- В течение определенного количества циклов открывания-закрывания
- Заданное время
В целях повышения ресурса шаровых кранов для изготовления их элементов применяют специально подобранные конструкционные материалы, используют различные методы финишной обработки поверхностей. Пробки кранов производят из латуни или нержавеющей стали. Шар и седла подвергают полировке или хромированию. Однако из-за того, что указанные материалы и способы обработки достаточно дороги, их применение далеко не всегда экономически выгодно.
В последнее время при изготовлении шаровых кранов все чаще используют технологию твердой смазки. Она позволяет обеспечить деталям весь комплекс необходимых эксплуатационных свойств, не требуя при этом больших материальных и временных затрат.
В чем заключается технология твердой смазки?
Антифрикционные твердосмазочные покрытия, реализующие технологию твердой смазки, обладают высоким потенциалом в вопросах оптимизации конструкции шаровых кранов.
Такие материалы способны одновременно выполнять смазочные и защитные функции. Они не только снижают трение и износ контактирующих поверхностей, но и защищают детали от воздействия коррозионно-активных и химически-агрессивных сред.
В состав покрытий входят высокодисперсный порошок твердого смазочного материала, связующее вещество (в основном, смолы) и растворитель. Используя различные виды и пропорции компонентов, получают материалы с разными комбинациями свойств.
При необходимости усилить защитную функцию покрытия повышают содержание связующей смолы с низкими электропроводными свойствами. Для повышения смазочной способности увеличивают концентрацию твердых смазочных веществ.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия наносятся стандартными методами окрашивания – окунанием, распылением, трафаретной печатью и др. Растворитель, позволяющий добиться необходимой вязкости материала и контролировать процесс его нанесения, быстро испаряется. Связующие вещества полимеризуются, что обеспечивает надежное сцепление твердосмазочных компонентов с поверхностью детали.
В качестве твердых смазок используют дисульфид молибдена, графит, политетрафторэтилен (ПТФЭ), другие вещества и их комбинации.
Связующая основа также может иметь различную химическую природу. Чаще всего применяют смолы: эпоксидную, фенолформальдегидную, полиуретановую, акриловую, полибутилтитанатовую или полиамид-имидную. В зависимости от типа связующего покрытия могут отверждаться при комнатной температуре или при нагреве.
В отвержденном состоянии покрытие представляет собой полимерную пленку толщиной 15-25 мкм с частицами твердой смазки. Структуру этой пленки при увеличении 500х смотрите на рисунке 1.
Рис. 1. Структура антифрикционного твердосмазочного покрытия при увеличении 500х
Нанесение покрытия на изделие проводится в несколько этапов:
- Предварительная подготовка поверхности для повышения адгезии: обезжиривание, фосфатирование, механические методы обработки
- Тщательное перемешивание покрытия в тарной емкости
- Нанесение выбранным методом
- Сушка при комнатной температуре до полного испарения растворителя (ориентировочно 10-15 мин)
- Полимеризация (выдержка при заданной температуре в течение определенного времени)
- Контроль качества покрытия: определение адгезии и полноты полимеризации, измерение толщины слоя
Российские твердосмазочные покрытия MODENGY: достойные конкуренты импортным аналогам
В России антифрикционные твердосмазочные покрытия производит компания "Моденжи". В линейку MODENGY входят более 16 материалов с различной комбинацией рабочих свойств.
Для применения на пробках шаровых кранов рекомендуется использовать покрытия MODENGY 1005 и MODENGY 1014. Они устойчивы к воздействию воды, топлив, спиртов, ароматических соединений, щелочей и кислот.
MODENGY 1005 на основе дисульфида молибдена характеризуется высокой износостойкостью (>400 тысяч циклов колебаний) и отличными антикоррозионными свойствами (>720 часов в соляном тумане). MODENGY 1014 с дисульфидом молибдена и ПТФЭ так же отлично защищает поверхности шара и седел от коррозии (>672 часов в соляном тумане). Благодаря политетрафторэтилену покрытие обладает отличными разделительными свойствами, улучшает скольжение контактирующих поверхностей, снижает и стабилизирует их трение.
На рисунке 2 смотрите, как выглядят детали шарового крана до и после нанесения покрытия MODENGY.
Рис. 2. Шар и седла шарового крана до и после обработки покрытием MODENGY 1005
Обработка пробок шарового крана покрытиями MODENGY позволяет уменьшить усилие на открытие/закрытие механизма. В результате повышается его эффективность и ресурс. Детали с покрытием защищены от коррозии и вредного воздействия химически агрессивных сред.
Использование материалов MODENGY отменяет необходимость в дорогостоящей операции хромирования деталей. Вместо нержавеющих сталей и латуни можно применять более доступные конструкционные материалы. Все это позволяет существенно снизить себестоимость изделий.
Заключение
Применение антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY в шаровых кранах позволяет повысить эксплуатационные свойства изделий и снизить их себестоимость за счет:- Перехода на более доступные конструкционные материалы (например, на обычную сталь вместо нержавеющей)
- Отказа от дорогостоящей технологии хромирования
- Исключения трудоемких методов финишной механической обработки поверхностей (оптимальная шероховатость для нанесения покрытия – 0,3-0,8 мкм)
- Незатратной технологии нанесения покрытий (используются методы окрашивания и подходящее для этого оборудование)