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

ROXOL NG

ROXOL ZG-50

ROXOL Cu-650

ROXOL-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 ROXOL Cu-650 и ROXOL-600 – смазок, содержащих графит и медь. Ну а для энергетических установок, функционирующих в условиях экстремальных температур, рекомендуем обратить внимание на продукт нового поколения – ROXOL-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 ROXOL, являющейся ведущим российским разработчиком и производителем смазочных материалов.