В оборудовании нефтегазовой, приборостроительной, энергетической и многих других отраслей широко применяются детали, изготовленные из современных конструкционных материалов. Особой популярностью пользуются высоколегированные нержавеющие стали, в состав которых входит хром.
Такие материалы обладают хорошими химическими и антикоррозионными свойствами и в просторечье часто называются нержавейками. К числу нержавеющих сталей относятся аустенитные стали А2, А3, А4.
Рассмотрим некоторые аспекты эксплуатации нержавеющих резьбовых соединений трубопроводов и кабельных вводов, используемых в приборостроении, энергетическом и химической оборудовании.
Особенности резьбовых соединений из нержавеющих сталей
При всех положительных свойствах и стойкости к коррозии аустенитные нержавеющие стали имеют ряд недостатков, связанных с физико-химическими свойствами материала.
Большая концентрация легирующих элементов снижают предел текучести и вязкость стали. При взаимодействии с воздухом на поверхности нержавейки не образуется оксидная пленка, поэтому при затягивании резьбы в зоне контакта наблюдаются повышенное трение и локальный нагрев.
Эти явления вызывают пластическую деформацию витков резьбы. Для монтажа или демонтажа соединения приходится прилагать больше усилий.
Процесс носит лавинообразный характер. Дальнейшее увеличение момента затяжки или откручивания приводит к образованию задиров (илл. 1) и заклиниванию резьбы без возможности ее дальнейшей неразрушающей разборки.
Илл. 1. Задиры на поверхности витков резьбы
Нержавеющая сталь достаточно сложно поддается механическому воздействию, поэтому при закусывании резьбы соединение сложно демонтировать даже с использованием специальных режущих инструментов.
Покрытия MODENGY для предотвращения закусывания резьбы
Для снижения трения в резьбовом соединении из нержавеющих сталей применяются различные методы и средства.
Резьбовые пасты снижают трение, однако плохо удерживаются в зоне контакта. Такие материалы наносятся непосредственно на сборочных площадках, что не всегда удобно. Количество циклов монтажа-демонтажа до пересмазывания является ограниченным. Указанные факторы делают применение паст для нержавеющих фитингов относительно трудозатратным и недостаточно эффективным.
Нанесение на поверхность покрытий из "мягких" металлов (меди, серебра и др.) при высоких моментах откручивания-закручивания резьбы не обеспечивает надежной антифрикционной защиты. К тому же эта технология требует привлечения сложного оборудования и высококвалифицированного персонала.
В настоящее время все более популярными становятся антифрикционные твердосмазочные покрытия, в которых частицы наполнителя надежно удерживаются в зоне трения с помощью специальных связующих веществ.
Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY, разработанные инженерами одноименной компании, производятся на основе запатентованных технологий и отлично зарекомендовали себя во многих отраслях промышленности.
Покрытия формируют на поверхности резьбы тонкую, прочно сцепленную с основой пленку. Она представляет собой полимерную матрицу, в ячейках которой находятся мелкодисперсные частицы твердых смазок.
Слой покрытия заполняет и сглаживает микронеровности поверхности, увеличивая при этом ее опорную площадь и несущую способность (илл. 2).
Благодаря особой чешуйчатой структуре наполнителя покрытие имеет малое сопротивление сдвигу и высокое сопротивление сжатию, что увеличивает несущую способность смазочного слоя.
Материалы MODENGY эффективно разделяют трущиеся поверхности даже при высоких моментах откручивания и закручивания. При этом коэффициент сухого трения значительно снижается, а контактирующие детали надежно защищаются от воздействия внешних факторов и образования коррозии.
Преимущества покрытий MODENGY
Основное преимущество антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY заключается в возможности их применения на резьбовых соединениях и в фитингах различных типоразмеров.
Покрытия MODENGY обладают:
- Минимальным коэффициентом трения (до 0,03)
- Стабильными свойствами в широком диапазоне температур
- Химической стойкостью
- Работоспособностью в условиях радиации и вакуума
Эти материалы не только надежно защищают резьбу от закусывания и заедания, но и придают элементам соединения эстетичный внешний вид.
Выбор материала
Для фитингов из нержавеющей стали используются покрытия MODENGY 1001, MODENGY 1005, MODENGY 1012 и MODENGY 1014. Их применение позволяет стабилизировать коэффициент трения и момент закручивания, добиться снижения риска появления задиров и схватывания резьбы.
MODENGY 1001 на основе дисульфида молибдена и графита имеет самый большой диапазон рабочих температур – -180…+440 °С и высокие противозадирные свойства. Оно быстро отверждается без нагрева и может наноситься без специализированного распылительного оборудования, так как имеет аэрозольную фасовку.
MODENGY 1005 содержит дисульфид молибдена. Покрытие выдерживает от -70 до +255 °С, обладает оптимальным балансом прочностных и противозадирных свойств. Состав отверждается при нагреве до +200 °С.
MODENGY 1012 – полупрозрачное покрытие на водной основе с добавлением ПТФЭ. Оно отверждается без нагрева, не меняет цвет деталей и не воспламеняется.
MODENGY 1014 с дисульфидом молибдена и ПТФЭ имеет тот же температурный диапазон, что и MODENGY 1005. После полимеризации (при +200 °С ) оно имеет гладкую текстуру и эстетичный внешний вид.
Способы нанесения и измерения толщины покрытий
Технология нанесения покрытий MODENGY экологична, не требует особого оборудования и значительных вложений. При изготовлении небольшого количества резьбовых элементов эти материалы можно наносить путем распыления. В серийном производстве целесообразно использовать методы окунания и центрифугирования.
Оптимальная толщина покрытия составляет 15-25 мкм. Она может регулироваться путем разбавления состава или его нанесения в несколько слоев. Это позволяет обрабатывать детали с различными типами и размерами резьб.
Измерить толщину покрытия не составляет труда (см. видео).
Примеры применения покрытий MODENGY
В настоящее время успешно реализовано несколько десятков проектов по защите нержавеющей резьбы с помощью технологии твердой смазки.
Покрытия MODENGY доказали высокую эффективность в резьбовых соединениях и фитингах, применяемых в энергетике и нефтегазовой отрасли (илл. 3), в приборостроении (илл. 4) и атомной промышленности (илл. 5).
Илл. 3. Нефтегазовая промышленность. Фитинги ПОСЛЕ нанесения покрытия
Илл. 4. Приборостроение. Кабельный ввод с нанесенным на резьбу покрытием MODENGY
Нанесение покрытий MODENGY на резьбовые элементы позволяет:
- Снизить и стабилизировать коэффициент трения между витками
- Устранить заклинивание и заедание резьбы
- Контролировать момент затяжки
- Получить возможность многократной регулировки соединения
Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY эффективно решают ряд задач: предотвращают заедание и заклинивание резьбы, снижают и стабилизируют момент откручивания-закручивания.
Технология их нанесения проста и легко может быть внедрена с минимальными инвестициями. Применение покрытий MODENGY позволяет предприятиям получить конкурентное преимущество и динамично развиваться, следуя актуальной тенденции импортозамещения.