Основные проблемы в работе запорных клапанов
Запорные клапаны применяются на ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС в качестве органов управления, ответственных за пропуск или отсечение рабочей среды. Клапаны работают в достаточно тяжелых условиях: при высоких контактных давлениях и температурах, под воздействием химически агрессивных веществ. Именно поэтому для данных устройств весьма актуальна проблема износа, которая возникает вследствие потерь на трение в отдельных подвижных сопряжениях.
Установлено, что наиболее подвержены трению резьбы штока и втулки, гладкая цилиндрическая поверхность штока, уплотнительные элементы, компоненты упорного подшипника скольжения.
От того, насколько успешно решается проблема фрикционного износа в различных узлах, зависит ресурс клапанов, усилие при позиционировании с помощью маховика (в изделиях с ручным управлением) или мощность электропривода.
Обычные пластичные смазки неэффективны для устранения этой проблемы – их базовые масла испаряются и окисляются при температурах +230… +250 °С.
В условиях работы запорных клапанов успешно проявляют себя твердые смазочные материалы. Они выдерживают до +600 °С и демонстрируют коэффициент трения до 0,03 при медленном скольжении (до 0,5 м/с).
В настоящей статье рассмотрен пример успешного применения технологии твердой смазки, реализованной в антифрикционных твердосмазочных покрытиях (АТСП) MODENGY.
Что представляют собой АТСП?
Антифрикционные твердосмазочные покрытия (АТСП) формируют на деталях тонкий защитную пленку. Ее рекомендуемая толщина (5-20 мкм) может регулироваться путем нанесения нескольких слоев состава с промежуточной сушкой.
Полностью отвержденное покрытие представляет собой полимерную матрицу с ультрадисперсными частицами твердого смазочного материала. Она прочно сцеплена с основой, имеет высокое сопротивление сжатию и малое сопротивление сдвигу. Благодаря этим свойствам коэффициент сухого трения АТСП составляет всего несколько сотых при контактных давлениях, соизмеримых с пределом текучести материала основы.
Антифрикционные покрытия MODENGY для запорных клапанов
Российская компания Modengy разработала линейку новейших АТСП для решения наиболее острых триботехнических задач в машиностроении.
Сегодня доступно более 20 видов покрытий этого бренда, каждое из которых содержит эффективные твердые смазки и связующие вещества.
Использоваться по отдельности или сочетаться в различных комбинациях могут дисульфид молибдена, поляризованный графит, ПТФЭ, дисульфид вольфрама, нитрид бора, сульфид цинка, фториды кальция и бария.
В качестве связующих элементов применяются смолы (модифицированная эпоксидная, полиамид-имидная, фенолформальдегидная, модифицированная стирольная, акриловая, кремнийорганическая), полиуретан или полибутилтитанат.
Наиболее распространенными покрытиями для деталей запорного клапана являются MODENGY 1001 и MODENGY 1004.
Покрытия, представленные в жидком виде (в банках, бочках), наносятся на подготовленную поверхность путем распыления, аэрозольные составы (MODENGY 1001) – непосредственно из баллонов. В течение 5 минут АТСП высыхают и теряют липкость, предоставляя возможность транспортировать детали к месту хранения или сборки. Полная полимеризация АТСП происходит после его выдержки требуемое время при определенной температуре. Точные условия отверждения зависят от конкретной марки состава.
Заслуженной популярностью у арматуростроителей пользуется АТСП MODENGY 1001 – это покрытие обладает высокой износостойкостью (400 тыс.циклов), способно полимеризоваться при комнатной температуре всего за 15 минут.
При необходимости защиты клапанов от коррозии рекомендуется применять MODENGY 1004, которое, помимо смазочной и защитной функций, обеспечивает высокий уровень антикоррозионных свойств (около 500 ч в соляном тумане).
Данное покрытие полимеризуется путем нагрева до 200 °С за 30 минут. На деталях оно имеет вид серо-черной защитной пленки за счет содержания в составе дисульфида молибдена – хорошо известного твердого смазочного материала слоистой кристаллической структуры.
Главная особенность твердосмазочной технологии состоит в обеспечении низкого и стабильного коэффициента трения в различных эксплуатационных условиях. Такая функция покрытий была наглядно продемонстрирована в ходе испытаний, проводимых на заводе-изготовителе запорной арматуры. Клапаны, покрытые MODENGY 1004, сравнивались с деталями, обработанными штатной смазкой. Результаты испытаний отражены на диаграмме ниже: очевидно, что коэффициент трения в моменты открытия и закрытия клапана с АТСП не только уменьшился до 5 раз, но и стабилизировался.
Применение технологии АТСП позволяет создавать узлы трения, не требующие дальнейшего обслуживания. Тем самым возможно полностью отказаться от традиционных смазочных материалов, при этом эффективно управлять трением, повышать ресурс и энергоэффективность механизмов.
