Применение <br>антифрикционных покрытий Molykote <br>на пробках шаровых кранов
Применение
антифрикционных покрытий Molykote
на пробках шаровых кранов

АФП Molykote одновременно выполняют сма­зочные и защитные функции. Эти материалы не требуют внесения изменений в конструкцию шаровых кранов. Они не только снижают износ и трение, но и защищают детали трубопроводной арматуры от воздействия коррозионно-активных и химически-агрессивных сред.

Одним из наиболее распространенных элементов запорной трубопроводной арматуры являются шаровые краны. Они удобны в применении и прекрасно себя зарекомендовали при эксплуатации с такими рабочими средами как воздух, вода, растворы кислот и щелочей, природный газ, нефтепродукты и др.

Как и для любого востребованного изделия, перед разработчиками постоянно стоит задача оптимизации конструкции шарового крана с целью снижения его себестоимости и улучшения эксплуатационных характеристик.

Наиболее важным свойством шаровых кранов является сохранение герметичности:
  • при заданном рабочем давлении
  • при воздействии окружающей среды
  • в течение заданного количества циклов открывания-закрывания
  • в течение  заданного времени

Еще один важный фактор, определяющий качества шаровых кранов – усилие на привод.

Для повышения ресурса и снижения трения в узлах трубопроводной арматуры обычно применяют специально подобранные конструкционные материалы, а также различные методы финишной обработки поверхности деталей. Так, для шаровых пробок используются латунь, различные стали, в том числе нержавеющие. Эти детали полируются и могут иметь хромовое покрытие. Применение указанных материалов и методов обработки требует высоких затрат.

Актуальным направлением при изготовлении шаровых кранов стало применение альтернативных технологий, который позволяют обеспечить весь комплекс необходимых эксплуатационных свойств и не требуют привлечения больших материальных и временных ресурсов.

 

Применение антифрикционных покрытий

Технологии на основе применения твердосмазочных композиций, которые предлагает ATF, обладают высоким потенциалом по возможностям  оптимизации конструкции и технологии изготовления шаровых кранов. 

Антифрикционные покрытия (АФП) Molykote способны одновременно выполнять сма­зочные и защитные функции. Эти материалы не требуют внесения изменений в конструкцию. Они не только снижают износ и трение, но и защищают детали от воздействия коррозионно-активных и химически-агрессивных сред.

Основу композиции АФП составляют высокодисперсный порошок твердо­го смазочного материала, связующее вещество (например, смола) и растворитель. Варьируя вид и пропорции компонентов, можно получить АФП с различными комбинациями свойств.

При необходимости усилить защитную функцию  повы­шают содержание связующей смолы с низкими электропроводными свойствами. Чтобы повысить смазочную способность –  увеличивают концентрацию твердых смазочных веществ.

Наносятся покрытия методами, при­меняемыми в технологиях обычного окраши­вания, – окунанием, распылением, трафаретной печатью и др. После нанесения АФП растворитель испа­ряется, а связующие вещества поли­меризуются и обеспечивают надежное сцепление с поверхностью детали.

Растворитель позво­ляет добиться необходимой вязкости покрытия и контролировать процесс его нанесения.

В каче­стве твердых смазок в АФП используются графит, дисуль­фид молибдена, политетрафторэтилен или их комбинации.

Связующая смола также может иметь различную хи­мическую природу – эпоксидная, фенолформальдегидная, полиурета­новая, акриловая, полибутилтитанато­вая или полиамид-имидная. В зависимости от типа смолы АФП могут отверждаться при комнатной температуре либо при нагреве.

В отвержденном состоянии АФП представляет собой полимерную пленку толщиной 10–20 мкм с частицами твердой смазки (рис. 1).

Нанесение покрытия на изделие проводится в несколько этапов:
  • предварительная подготовка поверхности для повышения адгезии;
    (обезжиривание, фосфатирование, механические методы обработки)
  • тщательное перемешивание антифрикционного 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 (определение адгезии и полноты полимеризации, измерение толщины слоя)

Необходимую толщину слоя АФП можно обеспечить подбором необходимой вязкости состава путем разбавления растворителем, а также изменени­ем количества наносимых слоев.

 

Ассортимент антифрикционных покрытий марки Molykote

Антифрикционные покрытия Molykote представлены широким (более 15 наименований) ассортиментов материалов с различной комбинацией рабочих свойств.

В Таблице 1 приведены наименова­ния АФП Molykote, рекомендованных для при­менения на пробках шаровых кранов, а также растворителей, которые можно использовать для регулирования вязкости состава.

Таблица 1. Состав АФП Molykote

Марка АФП

Твердый смазочный материал

Связующее вещество

Растворитель

Molykote D-7409

Дисульфид молибдена, графит

Полиамид-имид

Molykote 7415

(n-этил-2-пирролидон)

Molykote 3400C Leadfree

Дисульфид молибдена

Специальное

Molykote L-13

(смесь органических растворителей)

Molykote 3400A Leadfree

Дисульфид молибдена

Эпоксидная смола

Molykote L-13

(смесь органических растворителей)

Molykote D-708

ПТФЭ

(Политетрафторэтилен)

Эпоксидная смола

Molykote L-13

(смесь органических растворителей)

Приведенные в таблице АФП отличаются друг от друга типами связующего вещества и твердого смазочного материала в составе, а так­же соотношением этих компонентов. Это определяет различия в условиях отверждения (темпера­тура и выдержка), а также  их баланс антикоррозионных свойств и износостойкости (см. табл. 2).

Таблица 2. Свойства АФП Molykote

Марка АФП

Molykote D-7409

Molykote 3402C Leadfree

Molykote 3400A Leadfree

Molykote D-708

Цвет

Серо-черный

Серый

Серый

Черный глянцевый

Диапазон рабочих тем­ператур, °С

-70…+300

-200…+300

-200…+430

-180…+240

Несущая способность1 (испытания на машине Falex), H (МПа)

11100 (2190)

11100 (2190)

16000 (2629)

2250 (985)

Износостойкость (ис­пытания на машине LFW-1 при контактном давлении 623 МПа)2, тыс. циклов

228

108,8

50

13

Коэффициент трения после приработки (испытание на машине LFW-1)

0,03

0,03

0,03

0,1

Защита от коррозии (тест в соляном тумане)3, ч

120

120

500

120

Условия полимери­зации: выдержка, мин / температура °С

30 минут при 220 °С

120 минут при 20 °С

30 минут при 200 °С

20 минут при 200 °С

1 критическая нагрузка (давление)
2 при возвратно-вращательном движении
3 нанесение на стальную поверхность после фосфатирования

Приведенные в таблице 2 АФП обладают устойчивость к воздействию воды, топлив, спиртов, ароматических соединений, щелочей и кислот.

Эффективность технологии антифрикционных покрытий подтверждают результаты проведенных испытаний. Исследования проводились с целью оптимизация конструкции путем снижения себестоимости изделия с сохранением или повышением показателей эксплуатационных свойств.

В ходе эксперимента в шаровых кранах с полиуретановыми седлами латунные пробки с хромовым покрытием были заменены на более дешевые стальные.

На эти пробки наносились антифрикционные покрытия Molykote 3400A Leadfree и Molykote D-7409 (рис. 2) толщиной 9 мкм, рабочая среда – воздух.

Рис. 2. Пробки шаровых кранов с антифрикционными покрытиями Molykote 3400А Leadfree и Molykote D-7409

В ходе испытаний были получены результаты, приведенные в Таблице 3.

Таблица 3. Результаты испытаний   шаровых  кранов с антифрикционными покрытиями на пробках

Вид испытания

Нормативное значение

Результат

Герметичность

При рабочем давлении

1 МПа

Утечки отсутствуют

Ресурс

 

Не менее 14600 циклов

Герметичность сохранилась

Воздействие климатических факторов

-60 °С (2 часа)

+120 °С (4 часа)

Повреждения покрытий отсутствуют, утечки отсутствуют

Как видно из таблицы 3, шаровые краны с антифрикцион­ными покрытиями на пробке успешно прошли необходимые испытания.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение в шаровых кранах антифрикционных покрытий Molykote с одновременным выполнением смазочной и защитной функций позволяет повысить эксплуатационные свойства изделия, получив ряд преимуществ:
  • возможность снижения себестоимости за счет перехода на более доступные материалы
    пробки замена нержавеющих сталей и латуни на обычные конструкционные)
  • возможность снижения себестоимости за счет отказа от технологии хромирования
  • возможность снижения себестоимости путем исключения трудоемких методов финишной
    механической обработки (оптимальное для нанесения АФП значение шероховатости
    поверхности шара лежит в диапазоне Ra= 0,3–0,8 мкм)
  • уменьшение усилия на привод за счет содержания в антифрикционном покрытии твердого
    смазочного компонента, способного эффективно снижать трение
  • незначительные инвестиции в освоение технологии нанесения антифрикционных покрытий     (используются методы и оборудование обычного окрашивания)

 

 

Другие статьи