Выбор термостойких смазочных материалов Molykote для узлов энергетической арматуры

Краткий обзор ассортимента термостойких смазочных материалов Molykote, работающих при температурах свыше +400 °С поможет выбрать наиболее оптимальный для конкретного применения вариант.

1. Введение
2. Типичные причины отказов
3. Современные материалы на основе высокодисперсных твердосмазочных композиций
4. Заключение

 

Введение

Рабочей средой для энергетической трубопроводной арматуры является пар и вода. Условия работы узлов такой арматуры характеризуются экстремально высокими температурами (до +700 °С), давлением. Уплотнительные поверхности запорных элементов также испытывают высокие контактные напряжения.

Одно из важнейших требований, которое предъявляется к энергетической арматуре, заключается в обеспечении ее полноценного функционирования даже после длительной неподвижности в открытом или закрытом положении. Необходимо, чтобы  устройства гарантированно выполнили заданное количество циклов открытия-закрытия при заданных скорости перекрытия рабочего сечения, воздействии рабочей среды. При этом важно, чтобы сохранились герметичность конструкции и легкость хода подвижных элементов.

Эти требования можно выполнить путем управления процессами трения и изнашивания, протекающими на контактных поверхностях. В таких условиях вопрос выбора смазочных материалов для обслуживания энергетической арматуры приобретает особое значение.

 

Типичные причины отказов

При эксплуатации узлов энергетической арматуры обслуживающему персоналу приходится сталкиваться с проблемами, обусловленными высоким трением, и, как следствие – высокими усилиями на привод затвора, изнашиванием, повреждениями и задирами рабочих поверхностей, потерей герметичности  запорных элементов, снижением рабочего ресурса. Кроме того, высокие температуры рабочей среды вызывают прикипания, заедания и потерю подвижности элементов затвора.

В таких условиях традиционные пластичные смазки не могут выполнять смазочную функцию, так как входящее в их состав  минеральное базовое масло уже при температуре свыше +70 °С интенсивно окисляется и испаряется. При повышении температуры на каждые 10–15 °С скорость этих процессов удваивается. Фактически традиционные смазки работоспособны всего до  +120…+130 °С.

Современные смазки на основе перфторполиэфирных (ПФПЭ) масел являются наиболее термостойкими. Верхняя граница их рабочих температур – не более +250…+260 °С.

Масла, входящие в состав перечисленных материалов, не могут образовывать смазочный слой достаточной толщины и несущей способности, устойчивый к высоким контактным давлениям при низких скоростях скольжения.

Таким образом, используемые в настоящее смазочные масла и пластичные смазки малоэффективны для узлов энергетической арматуры, так как не отвечают всему диапазону условий ее эксплуатации.

 

Современные материалы на основе высокодисперсных твердосмазочных композиций

В условиях высоких контактных давлений, температуре свыше +300 °С и низких скоростей скольжения оптимальным решением является  использование современных смазочных материалов на основе твердых смазок - высокодисперсных антифрикционных порошков. В качестве материала для таких порошков  применяют графит, дисульфид молибдена, соединения на основе кальция и цинка и  их композиции, мягкие металлы, например, медь и олово.

Мелкодисперсные частицы твердых смазок заполняют и сглаживают микронеровности поверхностей пары трения. При этом площадь контакта и, соответственно, несущая способность значительно возрастают (Илл. 1), повышается герметичность.

Илл. 1. Механизм действия высокодисперсных порошков твердых смазок

Твердая смазка может использоваться в виде чистого порошка, однако при этом не всегда удается обеспечить необходимую ее адгезию с  поверхностью.  Смешивание порошка с легкими маслами-носителями или со связующими смолами устраняет эту проблему.  В первом варианте получают смазочные пасты, во втором – антифрикционные твердосмазочные покрытия.

Корпорация  Dow Corning производит большой ассортимент  композиций на основе твердых смазок.  Антифрикционные покрытия и термостойкие пасты Molykote уже доказали свою эффективность и широко применяются во всем мире для узлов энергетической арматуры.

В Таблице 1 приведены основные характеристики и свойства  материалов Molykote, способных работать при температурах свыше +400 °С.

Таблица 1. Основные характеристики термостойких паст и антифрикционных покрытий Molykote для энергетической арматуры.

Вид материала

Наименование

материала

Основной смазочный компонент

Носитель / связующий компонент

Верхний предел рабочих температур, °С

Несущая способность (нагрузка сваривания)4, Н

Защита от коррозии, тест в соляном тумане по ISO R 1456), ч

Коэфф. трения в болтовом соединении (М12, класс 8.8), для торцевой поверхности / для резьбы

Коэфф. трения в тесте на запрессовку

Паста

Molykote G-Rapid Plus

Дисульфид молибдена

Минеральное масло

+450

5300

-

0,06 / 0,1

0,05

Паста

Molykote 1000

Медь, графит

Минеральное масло

+650

4800

5

0,08 / 0,13

-

Паста

Molykote Cu-7439 Plus

Медь

Минеральное масло, ПАО3 масло

+650

2500

500

0,1 / 0,17

0,07

Паста

Molykote P-40

КБТС2

Минеральное масло, ПАО масло

+1200

3000

500

0,08 / 0,16

0,12

Паста

Molykote P-37

Диоксид циркония, графит, КБТС

Минеральное масло

+1400

4000

-

0,09 / 0,15

-

Паста

Molykote P-74

Графит, КБТС

ПАО масло

+1500

4800

120

0,086 / 0,093

0,14

АФП1

Molykote 3400A Leadfree

Дисульфид молибдена

Эпоксидная смола

+430

16000

500

0,074 / 0,089

-

АФП

Molykote D-321R

Дисульфид молибдена, графит

Полибутил-титанат

+450

12500

-

0,05 / 0,07

0,075

1 АФП — антифрикционное твердосмазочное покрытие;
2 КБТС — композиция белых твердых смазок (оксиды, гидроксиды, фосфаты);
3 ПАО — полиальфаолефин;
4 для паст определяется нагрузка сваривания на четырехшариковой машине трения по стандарту DIN 51350, для антифрикционных покрытий определяется критическая нагрузка на машине Falex по стандарту ASTM-D-2625, значения для паст и антифрикционных покрытий несопоставимы – их нельзя сравнивать из-за разных методов определения.

 

Илл. 2. Нанесение пасты Molykote 1000 перед сборкой крепежаПриведенные в таблице 1 пасты и антифрикционные покрытия применяются для смазывания перед сборкой поверхностей трения затворов, подшипников скольжения, ходовых винтов, штоков, резьбовых соединений (Илл. 2).

Термостойкие смазочные материалы Molykote  снижают трение и износ, предотвращают появление задиров, прикипаний  и заеданий, выполняют разделительную функцию. Они обладают различными комплексами свойств, поэтому для каждого конкретного применения можно подобрать оптимальный  материал.

Пасты на основе дисульфида молибдена, например Molykote G-Rapid Plus, позволяют добиться минимального  трения, однако из-за взаимодействия  с кислородом и снижения  вследствие этого смазочных свойств верхний предел их рабочих температур составляет "всего" +450 °С.  При отсутствии свободного доступа воздуха такие пасты  работоспособны  до +650 °С.

Эксплуатация при более  высоких температурах до +650 °С  требует применения паст на основе графита, порошков мягких металлов.  

Илл. 3. Внешний вид пасты Molykote P-74При температурах до +1200 …+1500 °С требуется применение специальных композиций на основе белых твердых смазок и специальных термостойких добавок – особо термостойких паст Molykote P-37 и Molykote P-74 (Илл. 3).

Они отличаются очень высокой несущей способностью и стабильным трением в широком диапазоне условий работы.

В некоторых случаях оптимальным решением для узлов энергетической арматуры является применение антифрикционных покрытий, которые образуют сухую смазочную пленку. Связующие смолы в их композиции обеспечивают высокую адгезию покрытия к поверхности (Илл. 4).

Илл. 4. Шток клапана с антифрикционным покрытием Molykote 3400A Leadfree

Рис. 4. Шток клапана с антифрикционным покрытием Molykote 3400A Leadfree

 

Заключение

Смазочные материалы с особыми свойствами (высокими термической стабильностью, несущей способностью,  антифрикционными характеристиками) способны эффективно управлять трением в узлах энергетической арматуры при медленном перемещении контактирующих поверхностей.

Идеальным решением этой задачи стало применение паст и антифрикционных твердосмазочных покрытий Dow Corning на основе высокодисперсных термостойких порошков.

 

 

 

Другие статьи