В условиях современного инжиниринга эксплуатируется большое количество трубопроводных линий, транспортирующих пар и горячую воду, а также многочисленные сопряженные с ними устройства и агрегаты. И для управления потоками рабочих сред широко используется запорно-регулирующая арматура, функционал которой напрямую определяет нормативную работу энергетических систем. Соответственно вопрос применения в эффективной и долговечной смазки влияет на общие эксплуатационные затраты и степень надежности оборудования как в нормативном, так и в аварийном режиме.
Специфика эксплуатации
Работа устройств арматуры энергетических систем сопряжена с высокими температурами, достигающими вплоть до +700˚С, константными и пиковыми перепадами давления, а также значительными механическими напряжениями в уплотнителях и контактных поверхностях затворных элементов. При этом большинство устройств длительное время могут находиться в открытом, полуоткрытом или закрытом состоянии, но в случае необходимости они должны обеспечить мгновенную реакцию на изменение задания.
Это означает, что арматура должна:
- иметь легкий ход затворного механизма;
- обеспечивать заданную скорость открытия или запирания потока энергоносителя;
- гарантировать нормативное количество циклов срабатывания и герметичность перекрытия.
Все эти технические моменты в разной степени взаимосвязаны с процессами трения, коррозии и конструктивного износа контактных элементов запорной арматуры. Использование малоэффективных и несоответствующих смазочных материалов провоцирует отказы оборудования, аварии на магистралях и даже может представлять угрозу человеческой жизни и здоровью людей.
Основные отказы и дефекты энергетической арматуры, возникающие из-за некачественной смазки
- Сваривание сопряженных поверхностей из-за длительного теплового воздействия и гальванического взаимодействия металлов.
- Тяжелое смещение затвора, спровоцированное повышенным трением и появлением коррозии и задиров.
- Затрудненный ход резьбы в приводе из-за схватывания.
- Утрата герметичности, вызванная деструктуризацией сопряженных поверхностей.
- Критическое снижение эксплуатационного ресурса из-за преждевременного износа.
Особенности выбора смазочных материалов
Подбор консистентной смазки для энергетической арматуры усложняется тем, что традиционные многоцелевые продукты, созданные на базе минеральных масел, оказываются малоэффективными, а иногда и полностью неработоспособными. При температурах выше +80˚С они окисляются и начинают испаряться. При этом, чем выше термовоздействие, тем активней протекают данные процессы, а их температурный предел, как правило, не превышает 150 ˚С.
Создание синтетических пластичных смазок на перфторполиэфирной базовой основе несколько улучшило ситуацию, так как у них более широкий температурный интервал (до +250 ÷ 280˚С), но не решило проблему. Они обладают удовлетворительной несущей способностью и в условиях низких скоростей и высоких давлений не могут обеспечить прочность и должную толщину защитной пленки. Таким образом, вопрос создания эффективных смазок для энергетической арматуры потребовал применения синергетических и оптимизирующих компонентов.
Использование твердых смазывающих веществ
Сегодня для изготовления пластичных смазочных материалов стали широко использоваться твердые вещества, способные в ультрадисперсном состоянии обеспечивать продолжительный антифрикционный и противоизносный эффект даже при экстремальных температурах, высоких давлениях и низкоскоростном режиме работы узлов и агрегатов. В качестве таких ингредиентов могут использоваться порошки графита, дисульфида молибдена, керамики и металлов (медь, олово, цинк и соединения на их основе).
Эффективность твердых смазывающих компонентов обусловлена химической стабильностью, способностью многократно снижать коэффициент трения и упорядочивать износ. Благодаря им:
- внешнее трение контактных поверхностей замещается внутренним, протекающим в слоях твердых компонентов;
- при появлении износа микроскопические частицы компенсируют естественную убыль металла, обеспечивая тем самым повышенную опорную площадь, высокую несущую способность и нормативные показатели герметизации узла.
Существовали попытки использовать в энергетической арматуре исключительно порошки твердых смазывающих веществ. Но какое решение оказалось не очень целесообразным, так как оно не обеспечивает должный уровень адгезии и к тому же не очень удобно. Более практичным оказался вариант смешивания порошков твердых смазок с маслом и коллоидным связующим. В результате получили пастообразные смазочные материалы, работоспособные в диапазоне высоких температур и обеспечивающие стойкий антифрикционный и противоизносный эффект. А при смешивании со смолами получают антифрикционные твердосмазочные покрытия с аналогичными свойствами. Отличительная особенность АФП – отсутствие масла и высокое сопротивление испарению.
На данный момент уже производится большой ассортимент отечественных и импортных продуктов, способных обеспечить эффективную смазку и длительную работу запорно-регулирующей арматуры энергетических систем и установок. Для большей наглядности мы свели характеристики наиболее перспективных продуктов в единую таблицу.
| Наименование | ROX NG | ROX ZG-50 | ROX CU-650 | ROX-1400 |
| Вид материала | Паста | Паста | Паста | Паста |
| Базовое масло | Минеральное | Минеральное | Полусинтетическое | Синтетическое |
| Загуститель, присадки | Графит, MoS2, CaO | Комплексный загуститель, Zn | Li-мыло, Cu | Полимочевина, керамические СВ |
| Порог рабочей высокой температуры, ˚С | 850 | 400 | 650 | 1400 |
| Несущая способность, Н | 5300 | 5000 | 4000 | 4000 |
| Коэффициент трения в болтовом соединении | 0,06 | 0,058 | 0,074 | 0,065 |
| Коррозионное воздействие | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает | Выдерживает |
Данные материалы подтвердили целесообразность своего применения для обработки резьбовых элементов, ходовых винтов, подшипников и затворных механизмов, так как полноценно сохраняют свои эксплуатационные характеристики даже в экстремально высоких температурах. Они:
- многократно снижают износ и коррозию черных и цветных металлов;
- минимизируют трение и обеспечивают отличный разделительный эффект;
- предотвращают проскальзывание, схватывание и прикипание контактных поверхностей.
Но, несмотря на великолепные антифрикционные качества, некоторые молибденсодержащие пасты имеют ограниченный порог высоких температур.
Для диапазона более высоких температур стоит рассмотреть вопрос применения ROX CU-650 и ROX-600 – смазок, содержащих графит и медь. Ну а для энергетических установок, функционирующих в условиях экстремальных температур, рекомендуем обратить внимание на продукт нового поколения – ROX-1400. Это смазка на основе композиций белых твердых смазывающих веществ. Она демонстрируют высокую несущую способность, лучшие показатели термоокислительной стабильности и способна обеспечивать антифрикционный, смазывающий и защитный эффект даже в самых сложных и тяжелых условиях.
Выводы
Изучение проблемы эксплуатации арматуры энергетических систем доказывает целесообразность применения в ее узлах высокотемпературных смазочных материалов, созданных на основе твердых антифрикционных компонентов. Такие пасты и смазки способны сопротивляться окислению при воздействии +700 ˚С и свариванию поверхностей малоподвижных элементов, подверженных высоким давлениям, и обладают отличной несущей способностью, великолепным антизадирным и противоизносным эффектом.
Краткий сравнительный анализ схожих продуктов позволит сориентироваться в общих понятиях. А более детальную и расширенную консультацию вы всегда можете получить у технических специалистов компании РОКСОЛ, являющейся ведущим российским разработчиком и производителем смазочных материалов.
