Предотвращение заедания нержавеющего крепежа при монтаже-демонтаже

Для защиты нержавеющего крепежа от заедания при монтаже и демонтаже и управления трением в резьбовом соединении эффективным решением являются резьбовые пасты и антифрикционные покрытия Molykote.

Введение
Проблема заедания при сборке и демонтаже
Предотвращение заедания и обеспечение качественной затяжки
Антифрикционные покрытия (АФП)
Как наносятся АФП?
Выбор антифрикционного покрытия Molykote
Резьбовые пасты
Заключение

 

Введение

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 твердосмазочных  антифрикционных покрытий Molykote. Эти материалы подобны краскам, но вместо красящего пигмента в большой концентрации содержат частицы твердых смазок, равномерно распределенных 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).

Илл. 1. Структура антифрикционных покрытий Molykote

Илл. 1. Структура анифрикционных покрытий Molykote.

 

Нанесение антифрикционных покрытий на нержавеющий крепеж может производиться на заводе-изготовителе. Это позволяет исключить трудоемкую процедуру нанесения резьбовых составов на сборочной площадке и 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 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?

Антифрикционные покрытия наносятся на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность. Качество подготовки напрямую влияют на адгезию и долговечность покрытия. Покрытия 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.

Центрифуга для нанесения антифрикционных покрытий Molykote

Илл. 2. Центрифуга для нанесения антифрикционных покрытий

Рекомендуемая толщина покрытия составляет 5‑15 мкм. Этот параметр можно регулировать изменением вязкости композиции путем изменения концентрации растворителя в составе.  При необходимости покрытия можно наносить в несколько слоев с промежуточной сушкой.

В целях экономии покрытие можно наносить только на болт или только на гайку. В этом случае также образует разделительный смазочный слой между контактирующими поверхностями.

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 Molykote

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

В таблице 1 приведены основные характеристики антифрикционных покрытий Molykote, 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
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

Molykote D-3484

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

0,08

40/23

Резьбовые пасты

Распространенным видом резьбовых составов для крепежа из аустенитных сталей являются пасты.

Применение паст позволяет снизить и стабилизировать трение при свинчивании резьбового соединения и обеспечить его качественную затяжку.

Резьбовые пасты Molykote 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.

Нанесение пасты Molykote 1000 перед сборкой крепежа

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"

 

Заключение

Резьбовые пасты и антифрикционные покрытия Molykote 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.

 

 

Другие статьи