Высокотемпературные болтовые соединения в процессе длительной эксплуатации сталкиваются с проблемой заедания и схватывания, когда затруднённый демонтаж приводит к увеличению времени простоя оборудования. Противозадирные составы на основе дисульфида молибдена, благодаря слоистой кристаллической структуре и высокотемпературной стабильности, широко применяются в области болтовых соединений. Основная функция противозадирных составов заключается в сохранении демонтируемости резьбовых соединений в условиях высоких температур и нагрузок, предотвращая холодную сварку или высокотемпературное схватывание, вызванные прямым контактом металлических поверхностей.

Причины и последствия заедания болтов

Заедание болтов, также известное как холодная сварка резьбы, означает перенос металла и схватывание на сопряжённых резьбовых поверхностях под совместным воздействием давления и температуры, в результате чего болт и гайку невозможно разделить. Согласно стандарту испытаний на экстремальное давление ASTM D2596, когда резьбовые контактные поверхности подвергаются местным напряжениям, превышающим предел текучести материала, металлические выступы и впадины на микроскопических неровностях подвергаются пластической деформации, обнажая свежие металлические поверхности, которые образуют прочные связи. При повышенных температурах размягчение оксидного слоя дополнительно ускоряет этот процесс. Статистические данные нефтехимической, энергетической и сталелитейной отраслей показывают, что незапланированные простои, вызванные заеданием болтов, составляют примерно 5%-8% от общего времени технического обслуживания оборудования, причём каждый повреждённый болт требует полной замены, что значительно повышает затраты на обслуживание.

Механизм действия противозадирных составов

В слоистой структуре S-Mo-S дисульфида молибдена атомы серы образуют относительно прочные хемосорбционные связи с металлическими поверхностями, а межслоевое соединение обеспечивается слабыми силами Ван-дер-Ваальса, что обусловливает межслоевую прочность на сдвиг всего 0,1-0,5 МПа. Это свойство позволяет дисульфиду молибдена формировать плотную переносную плёнку на резьбовых поверхностях, преобразуя прямое трение металл-металл в межслоевое скольжение. Стандарт GB/T 23271-2009 устанавливает, что чистота промышленного дисульфида молибдена должна быть не менее 98%, а содержание MoS2 является ключевым показателем для оценки смазочных свойств противозадирных составов.

В отношении термической стабильности дисульфид молибдена выдерживает температуру до 1100°C в вакууме и остаётся стабильным до 350°C на воздухе. Для более высокотемпературных применений составы обычно модифицируются добавками графита или нитрида бора, расширяя рабочий диапазон до 800°C и выше. Испытания по методу ASTM D2266 на четырёхшариковой машине трения показывают, что противозадирные составы, содержащие 3%-5% дисульфида молибдена, снижают диаметр пятна износа на 30%-50% по сравнению с базовой смазкой при 75°C и 1200 об/мин.

Сценарии применения и рекомендации по нанесению

Противозадирные составы на основе дисульфида молибдена применяются преимущественно в следующих высокотемпературных болтовых соединениях: болты корпуса паровой турбины (рабочая температура 450-540°C), болты выпускного коллектора двигателя внутреннего сгорания (300-600°C), болты люка котла (350-500°C), болты фланцев гидрокрекера нефтехимического производства (200-450°C). При нанесении следует соблюдать следующие рекомендации:

Резьбовые поверхности должны быть очищены и обезжирены для обеспечения прямого контакта противозадирного состава с металлической основой. Равномерное нанесение кистью или распылением должно обеспечивать покрытие 80% и выше. Составы на основе дисульфида молибдена не содержат металлического свинцового или медного порошка, что исключает риск гальванической коррозии болтов из нержавеющей стали. Предварительное усилие затяжки болта должно корректироваться с учётом коэффициента трения — покрытие дисульфидом молибдена может снизить коэффициент трения резьбы с 0,12-0,15 до 0,06-0,10, и момент затяжки должен регулироваться во избежание перегрузки. Стандарт GB/T 3142 предоставляет методику определения зависимости крутящий момент-усилие натяжения для противозадирных составов.

Стандарты и критерии выбора

При выборе противозадирного состава следует руководствоваться рабочей температурой, материалом болтов и условиями среды. GB/T 23274-2009 устанавливает показатели испытаний химического состава дисульфида молибдена, включая содержание MoS2, влажность и остаток на сите. Стандарт ISO 13320 по анализу размера частиц может применяться для проверки распределения размеров частиц твёрдых смазочных компонентов. Для атомных электростанций и применений пищевого класса следует выбирать неметаллические составы с содержанием тяжёлых металлов, соответствующим нормативным требованиям, для обеспечения безопасности при длительной эксплуатации.

---

Tags: 二硫化钼防咬合剂, MoS2 anti-seize, 高温螺栓润滑, 螺纹防咬合, 固体润滑, anti-seize compound, 螺栓冷焊预防, 高温紧固件