Зачем на заводах наносят покрытия для крепежа
Крепежные изделия являются основой всех металлоконструкций. От их правильного выбора и монтажа зависят надежность и безопасность эксплуатации оборудования.
К крепежу особо ответственных узлов оборудования, работающему в неблагоприятных условиях, предъявляются жесткие требования – они должны надежно функционировать в любых условиях эксплуатации.
Для обеспечения долговременной эксплуатации крепежа и его соответствия требованиям используются специальные покрытия.
Покрытия для крепежа представляют собой тонкие пленки, прочно сцепленные с поверхностями изделий. Они могут иметь различную природу – выделяют металлические, лакокрасочные, резиновые, полимерные и другие.
Покрытия для крепежа выполняют одну или ряд следующих функций:
Защита от коррозии
Влажная среда, повышенные температуры, неблагоприятный состав атмосферы (например, морской климат) приводят к коррозионному разрушению металла.
Вследствие этого соединения очень сложно поддаются демонтажу, теряют свою надежность, при длительном воздействии неблагоприятных факторов разрушаются.
Антикоррозионные покрытия работают по нескольким принципам. Одни обеспечивают барьерную защиту – изолируют металл от контакта с окружающей средой. Однако при нарушении целостности слоя их эффективность падает до минимальных значений. Другие – электрохимическую, основанную на наложении отрицательного потенциала на деталь.
Проверка и сравнение коррозионной стойкости крепежных изделий с различными типами покрытий или без них осуществляется на установках, которые воспроизводят и усиливают влияние агрессивных факторов для ускорения получения результатов. Например, покрытия проверяют в камере с нейтральным соляным туманом.
Высокая коррозионная стойкость – основное требование к крепежу. Длительная эксплуатация стальных изделий без качественной защиты от коррозии невозможна.
Одними из наиболее популярных антикоррозионных покрытий являются цинковые. Существует большое разнообразие цинковых покрытий, отличающихся методами нанесения, толщиной и степенью защиты.
Стабилизация коэффициента трения
Покрытия также необходимы для обеспечения качественной затяжки деталей.
При затяжке резьбовых соединений без использования смазочных материалов около 90 процентов усилий, прилагаемых к крепежу, уходят на преодоление сопротивления трению. По показателям приборов соединение может считаться затянутым – к нему приложен прописанный в документации момент – однако на самом деле таковым оно являться не будет.
Следовательно, недостаточно затянутое соединение, на которое воздействуют нагрузки и вибрации, ослабляется – растет риск аварии.
Превышение усилия затяжки соединений так же опасно, как и недостаточная затяжка. Оно ведет к разрушению крепежа.
Снижение и стабилизация коэффициента трения за счет применения специальных антифрикционных покрытий позволяют обеспечить требуемое натяжение в резьбовом соединении.
Для разработки покрытий для крепежа составляют техническое задание с указанием конкретных значений коэффициента трения.
Именно с этой целью было разработано покрытие для крепежа MODENGY 1032 на основе политетрафторэтилена. Заказчик – производитель метизной продукции – обозначил необходимый коэффициент закручивания болтокомплектов в диапазоне 0,13…0,15. Как мы разрабатывали покрытие.
Надежная эксплуатация в химически агрессивных средах
Многое промышленное оборудование работает при контакте с кислотами, щелочами, растворителями, спиртами, газами и другими агрессивными средами, неблагоприятно влияющими на работоспособность крепежа.
Барьерный слой покрытий, инертных к химически активным веществам, позволяет предотвратить разрушение и потерю свойств крепежных изделий.
Смазка при высокой температуре
Покрытия широко используются в тех узлах, которые постоянно или с определенной периодичностью функционируют при повышенных температурах.
Покрытия для крепежа выгодно отличаются от смазок тем, что не испаряются и не меняют своих физико-механических характеристик при повышении температур.
Смазка для узлов, склонных к задирам и прикипанию – особенно из высоколегированных сталей
Уже на моменте сборки резьбовых соединений из нержавеющей стали возникают проблемы. На витках резьбы образуются задиры при приложении нагрузки в 7-10 раз меньшей, чем для других конструкционных материалов.
Покрытия на нержавеющей стали эффективно разделяют резьбовые поверхности, исключая прямой контакт металла и схватывание деталей.
Облегчение демонтажа
Как показывает практика, обычно для разборки соединений требуется приложение усилий примерно в 1,5 раза больших, чем при затяжке. Это связано с коррозионными процессами, взаимном проникновением материалов гайки и болта при воздействии нагрузок (микросвариванием).
Покрытия обеспечивают легкую разборку соединения даже после их продолжительной эксплуатации в неблагоприятных условиях, так как слой сохраняет свою работоспособность на протяжении длительного времени.
Кроме того, покрытия позволяют многократно собирать и разбирать соединения без последующей обработки. Это важно при проведении ремонтных операций для оборудования.
Антифрикционные покрытия для крепежа
Популярностью для обработки промышленного крепежа уже давно пользуются антифрикционные покрытия, и сферы их применения стремительно растут.
В отличие от, например, цинковых покрытий, предназначенных исключительно для защиты от коррозии, антифрикционные покрытия выполняют все вышеуказанные функции – обеспечивают защиту от коррозии и агрессивных веществ, снижают и стабилизируют трение, защищают от задиров. Поэтому они подходят для наиболее ответственных механизмов в сложных условиях эксплуатации.
Импортные и российские покрытия для крепежа: сравнение свойств
Во многих странах, в том числе и в России, популярностью пользуются антифрикционные покрытия Xylan от компании Whitford. Значительная доля их потребления приходится на нефтегазовую отрасль, где материалы обеспечивают повышение ресурса как крепежа, так и многих других узлов оборудования в агрессивном климате.
С уходом иностранных компаний с российского рынка покрытия Xylan так же стали недоступны для приобретения. Внимание нефтесервисных компаний обратилось к российским материалам.
Еще с 2018 года на крепеже морских нфетедобывающих платформ успешно используются антифрикционные покрытия MODENGY. Сейчас они заменяют импортные покрытия, демонстрируя достойные результаты.
В лабораторных условиях были проведены триботехнические испытания покрытий MODENGY и Xylan по международному стандарту ASTM G99.
Значения коэффициента трения покрытий представлены на графике.
Согласно заключению, покрытия MODENGY и Xylan показывают сравнимые результаты.
По эквивалентным испытаниям на коррозионную стойкость (ISO 9227 для MODENGY и ASTM B117 для Xylan) покрытия обоих брендов выдерживают около 1000 часов в нейтральном соляном тумане.
Многослойные покрытия для крепежа
Покрытия для крепежа могут использоваться в комплексе – одни из них наносятся на другие для обеспечения максимальной эффективности.
Для материалов Xylan используются специальные подложки, компания «Моденжи» в своем арсенале также имеет несколько видов систем покрытий.
Например, MODENGY 1014 наносится на слой-праймер. Подложка сохраняет антикоррозионные свойства в случае повреждения верхнего антифрикционного слоя вследствие неаккуратного монтажа или транспортировки.
Антифрикционные покрытия обеспечивают барьерную защиту, то есть предотвращают появление коррозии только при условии сохранения целостности слоя.
Многие нефтесервисные компании отмечают, что после монтажа на гайках и болтах можно заметить повреждения от гаечных ключей и других инструментов, биения.
Чтобы сохранить высокий уровень антикоррозионных свойств в случае повреждения верхнего покрытия, а также в целом увеличить стойкость к коррозии, используются системы с добавлением слоя-подложки.
О других достижениях и новинках в области трения и изнашивания, успехах импортозамещения, инновационных материалах, продлевающих ресурс оборудования будем рассказывать на этом канале – обязательно подписывайтесь. Также следите за «Моденжи» на официальных страницах в соцсетях – ВКонтакте, Telegram, YouTube, RUTUBE.