Особенности использования антифрикционных покрытий «Molykote» на поверхностях пробок шаровых кранов

АФП «Molykote» одновременно наделены смазочными и протекционными функциями. Данные материалы не подразумевают внесение корректив в конструктивные аспекты шаровых кранов. Они способны не только уменьшить износ в узлах и понизить трение, но также обеспечить надежную защиту элементам арматуры трубопроводных систем от распространения коррозионных и химически-агрессивных образований.

В числе наиболее распространенных узлов запорной арматуры трубопроводных магистралей присутствуют шаровые краны. Эти изделия удобны в эксплуатации и отлично проявили себя во взаимодействии с такими видами рабочих сред, как:

• воздушная;
• водная;
• щелочная;
• кислотная;
• газовая и пр.

Здесь перед разработчиками возникает задача оптимизировать конструкционные аспекты шаровых кранов, что позволит снизить себестоимость, а также обеспечить улучшение потребительских и эксплуатационных параметров данных изделий.

Весьма существенным отличием таких кранов является способность сохранять герметичность:

• при установившемся давлении рабочей среды;
• во взаимодействии с окружающей атмосферой;
• на протяжении заданного числа циклов отпирания и запирания;
• в течение конкретно обозначенного временного периода.

Немаловажным фактором, регулирующим качественные характеристики шаровых кранов, является величина усилия на их привод.

Чтобы преумножить ресурс узла и снизить величину трения в его элементах, разработчики прибегают к применению специально выбранных материалов, а также разнообразных способов обработки поверхностей в финишной стадии производства.

Для пробок шарового типа оптимальным вариантом будет применение латуни и конструкционных сталей, в том числе из категории нержавеющих. Данные изделия подвергаются полировке и нанесению хромового покрытия. Привлечение указанных материалов в производственный цикл и реализация методов обработки подразумевает увеличение затратной части.
В этих условиях повышается актуальность направления в производстве шаровых кранов, где реализуются альтернативные технологии, позволяющие наделить узел полным комплексом эксплуатационных свойств. Преимуществом таких технологий является отсутствие необходимости в повышенных материальных затратах и существенном временном ресурсе.

О моментах использования антифрикционных покрытий

Технологии, суть которых состоит в применении твердо-смазочных соединений, сегодня наделены внушительным потенциалом. Они позволяют по максимуму оптимизировать процесс изготовления данных кранов.

Антифрикционные покрытия, предлагаемые «Molykote», в равной степени обладают смазывающими и протекционными возможностями. Данные вещества не требуют корректировки конструктивных особенностей узлов арматуры. Они способны не только снизить износ и величину трения, но и обеспечить надежную защиту деталей от вредного влияния коррозионной и химически-вредной среды.

В структуре АФП содержатся:

- порошки высокой дисперсности для твердого смазывающего вещества;
- связывающий материал (к примеру, смольное соединение);
- растворитель.

Варьируя долевыми пропорциями указанных компонентов, а также их типом, можно достичь различных вариаций свойств.
Если требуется усиление протекционной функции, то в структуре будет присутствовать увеличенная доля связующей смолы, для которой характерны низкие свойства в плане электропроводимости.

Для усиления смазывающего эффекта повышают концентрацию твердых смазывающих компонентов.

Процесс нанесения покрытия идентичен обычным технологиям окрашивания:

- окунанию;
- распылению;
- печати по трафарету и пр.

После того, как АФП нанесено, наблюдается испарение растворителя и последующая полимеризация связывающих компонентов, что обеспечивает требуемое сцепление вещества с поверхностью элемента узла.

Присутствие растворителя позволяет заиметь необходимую вязкость и осуществлять контроль за ходом процесса нанесения.

Роль твердых смазывающих компонентов в АФП отводится таким элементам, как:

- графиту;
- дисульфиду молибдена;
- политетрафторэтилену и их вариациям.

У связывающей смолы присутствует разный вид химической структуры:

- эпоксидный;
- фенолформальдегидный;
- полиурета­новый;
- акриловый;
- полибутилтитанатовый;
- полиамид-имидный.

Ввиду разнообразия вариантов применяемых смольных соединений АФП способны затвердевать даже при комнатной температуре или во время процесса нагрева.
В затвердевшем состоянии покрытие превращается в полимерную пленку с крупицами твердого смазывающего компонента (рис. 1). Обычно значение толщины пленки достигает 20 микрон.

Процедура нанесения покрытия на деталь осуществляется посредством нескольких приемов:

• поверхность первоначально подготавливается (обезжиривается, фосфатируется и пр.) для достижения требуемой адгезии;
• далее вещество перемешивается в таре;
• нанесение осуществляется посредством одного из предварительно выбранных способов;
• нанесенное покрытие сушиться при установленной температуре, пока растворитель полностью не испарится (около 15 минут);
• непосредственно процесс полимеризации (выдерживается при определенной температуре на протяжении конкретного периода времени);
• мониторинг качества (выявление адгезии и достаточности полимеризации, замер толщины нанесенного слоя вещества).

Требуемая величина толщины может быть достигнута посредством подбора вязкости, что достигается разбавлением определенных порций растворителя и варьированием числом нанесенных слоев.

 

Ассортимент АФП от бренда «Molykote»

У антифрикционных веществ от «Molykote» имеется широкий ассортимент (свыше 15 позиций) вариантов, характеризующихся индивидуальным перечнем свойств.
В табл. 1 собраны виды АФП «Molykote», которые рекомендуется применять для обработки пробковых поверхностей шариковых кранов. Здесь также присутствуют типы растворителей, предназначенных для возможности регулирования вязкостных показателей составов.
Сведенные в таблицу АФП, имеют взаимные отличия в плане типов связующих компонентов и твердых смазочных соединений. Это наделяет покрытия разными способностями к отвердению (при конкретном температурном параметре выдержки).
Также приведены отличительные особенности покрытий в части соотношения антикоррозионных показателей и уровня износостойкости (см. табл. 2).

Обозначенные в табл. АФП характеризуются устойчивостью к неблагоприятному воздействию следующих сред:

- водной;
- топливной;
- спиртовой;
- среды ароматических веществ;
- кислотной, щелочной и пр.

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)

Об эффективности АФП свидетельствует множество испытаний. Целью таковых исследований была оптимизация конструктивных решений за счет снижения показателя себестоимости производства узлов и роста эксплуатационных качеств.

Во время теста шаровых кранов, конструкция которых включала полиуретановые седла и латунные пробки с хромовым напылением, было принято решение о замене данных деталей на дешевые аналоги, выполненные из стали.

Данные пробки подверглись нанесению АФП «Molykote 3400A Leadfree» и «Molykote D-7409», чья толщина достигла 9 микрон. В роли рабочей среды выступило воздушное пространство.

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

 

Использование в конструкции кранов антифрикционных веществ от «Molykote», выполняющих смазочные и защитные функции, приводит к гарантированному увеличению потребительских и эксплуатационных свойств.

Этот факт позволяет свидетельствовать о ряде преимуществ, а именно:

  • обеспечение возможности добиться снижения себестоимости за счет применения менее дорогостоящих компонентов узла, отказа от необходимости хромирования поверхностей и упразднения трудоемкой технологии финишной обработки механическим воздействием (диапазон шероховатости шаровой поверхности колеблется в пределах Ra=0,3–0,8 мкм);
 • достижение сравнительно меньшего усилия на привод благодаря вхождению в структуру вещества твердого смазывающего компонента, приводящего к эффективному снижению трения.
  • экономия на инвестициях, направленных на освоение технологических аспектов нанесения АФП, благодаря применению традиционных методов окрашивания.