Одним из эффективных способов обеспечения высокой стойкости стали против коррозии является легирование её хромом и никелем. Стали с повышенным содержанием этих элементов относят к группе коррозионно-стойких или нержавеющих. В настоящее время широкое распространение получил крепёж из аустенитной нержавеющей стали А2 и аустенитной нержавеющей кислотостойкой стали А4, отечественными аналогами которых являются стали 08Х18Н10 и 10Х17Н13М2 соответственно. Кроме коррозионной стойкости крепёж из них отличается достаточно высокой механической прочностью, нетоксичностью, маломагнитностью и эстетичным внешним видом. Во многих случаях нержавеющие крепёжные изделия незаменимы в оборудовании пищевой, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленностей, в приборостроении, электроэнергетике и транспортном машиностроении.
Проблема заедания при сборке и её причины
Особенность аустенитных нержавеющих сталей в том, что на поверхностях деталей из них не образуется достаточно плотных оксидных плёнок, уменьшающих силы адгезии и препятствующих чистому металлическому контакту. Высокая вязкость, низкие предел текуче
сти и антифрикционные свойства коррозионно-стойких сталей в комплексе приводят к тому, что образование задиров на витках резьбы может произойти уже при сравнительно невысоких нагрузках. Экспериментально установлено, что критическая нагрузка, при которой происходит заедание, для нержавеющих сталей в несколько раз ниже, чем для обычных конструкционных. Практика эксплуатации нержавеющего крепежа показала, что зачастую в процессе затяжки резьбового соединения происходит заедание с последующей пластической деформацией витков резьбы. После этого при попытке открутить гайку происходит её полное заклинивание на повреждённом участке. Разобрать такое соединение с помощью гаечного ключа уже невозможно. Ситуация усугубляется тем, что аустенитная нержавеющая сталь плохо поддаётся механической и газовой резке. Процесс демонтажа такого соединения путём распиливания исключительно трудоёмок.
Во многих случаях произвести качественную затяжку резьбового соединения не представляется возможным, поскольку при увеличении момента затяжки, начиная с некоторой величины, не происходит пропорционального роста растягивающего усилия. Приложенное усилие полностью расходуется на преодоление возрастающей силы трения, что в конечном итоге приводит к лавинообразному развитию процесса схватывания и повреждению резьбовых поверхностей с последующим заеданием.
Меры по предотвращению заедания и обеспечению качественной затяжки
Для предотвращения повреждения нержавеющего крепежа при монтаже эффективно применение специальных резьбовых составов на основе твёрдых смазок в виде паст и антифрикционных покрытий. Твёрдые смазки присутствуют в них в виде композиций, как правило, содержащих высокодисперсные порошки графита, дисульфида молибдена и специальных наполнителей в оптимально подобранной концентрации. Обеспечение синергетического взаимодействия нескольких твёрдых смазок позволяет добиться высоких эксплуатационных свойств композиции при наименьшей её себестоимости.
Резьбовые пасты наносятся на поверхность резьбы болта и торцевую поверхность гайки с помощью кисти или путём распыления из аэрозольного баллона.
Резьбовые пасты за счёт высокого содержания твёрдых смазок (до 60 %) образуют эффективный разделительный слой между контактирующими металлическими поверхностями. Высокодисперсные частицы твёрдых веществ заполняют впадины микронеровностей поверхности, увеличивая её опорную площадь и несущую способность. Такой слой способен выдерживать значительные нагрузки, не нарушая своей сплошности и защищая детали крепежа от непосредственного контакта и схватывания.
Дисульфид молибдена и графит благодаря ярко выраженной слоистой структуре обладают уникальными антифрикционными свойствами в широком диапазоне нагрузок и температур. Применение паст позволяет снизить и стабилизировать трение при свинчивании резьбового соединения и обеспечить его качественную затяжку.
Кроме того, твёрдые смазки отличаются химической инертностью, термической и окислительной стабильностью. Они остаются эффективными после продолжительного простоя узла и позволяют при необходимости без повреждений разобрать резьбовое соединение с использованием стандартного инструмента.
Резьбовые пасты на основе минерального масла и высокодисперсного медно-графитового порошка широко применяется в оборудовании различных отраслей промышленности. Один из примеров её использования — сборка резьбовых соединений из нержавеющих сталей центробежных сепараторов в пищевой промышленности. Резьбовая паста обесспечивает затяжку соединения без повреждения с очень высоким и заданным моментом.
Заключение
Компанией ООО "Ижснабметиз" статьи опробована технология подготовки и эксплуатации резьбовых соединений из нержавеющих сталей, предохраняющая резьбу от схватывания и задиров при затяжке и демонтаже. Технология заключается в нанесении резьбовых паст на очищенные контактные поверхности крепёжных изделий перед сборкой. Эти пасты способны создавать устойчивый разделительный слой с высокой несущей способностью. Экспериментальные исследования и практика эксплуатации показали их высокую эффективность для предотвращения заедания нержавеющего крепежа, снижения и стабилизации коэффициента закручивания до Kз = 0,18 – 0,22 и обеспечения качественной затяжки. Составы поставляются готовыми к применению в упаковках массой от 100 г до 180 кг. Предлагаемая технология экономична, поскольку позволяет избежать затрат на демонтаж крепежа путём резки, свести к минимуму число отказов, снизить трудоёмкость и затраты на обслуживание в целом.
