Антифрикционные минеральные покрытия для пар трения запорной и регулирующей арматуры С.Ю. Лазарев, Г. Г. Черник, В.А. Шмелев Галина Георгиевна Черник ООО «АКТИВ-НАНО» www.active-nano.com Проблемы Энергетика Высокие Т и Р Пары трения металл/металл Эрозионный износ Задир Нефть и газ Судостроение Шельф: Морская вода Соляной туман H2S, H2 Коррозия Наличие мехпримесей – абразивный износ Химия Нефтехимия Агрессивные среды Коррозия Нужны новые материалы Проблемы Трение – основной потребитель энергии Трение и износ – главные причины выхода из строя машин и оборудования Стоимость ремонтов и простоев высока Стоимость 1 недели простоя Грузовое судно 80 тыс. $ НПЗ 400 тыс. $ Химический завод 800 тыс. $ ТЭС 800 тыс. $ Завод ЦБП 1,500 тыс. $ АЭС 2,200 тыс. $ Решение – антифрикционные технологии 50 мкм Минеральные покрытия твердосмазочные материалы природного происхождения Ленточные и слоистые силикаты, Si, Al, Zr, C - 80 минералов Снижение трения, устойчивость к Т и Р, защита от задира, коррозии и абразивного износа, хорошее обтекание поверхностей жидкостью Низкая адгезия между слоями Высокая адгезия к металлу 5 Техническое описание Минеральная твердая смазка Покрытие наносят на металл механическими методами при комнатной Т. ЦУЗТ Ультразвук Научные основы: Разработки выполнены на базе зарегистрированного научного открытия № 323 (2007 г.) – Зуев В.В., Лазарев С.Ю. 15 патентов РФ Будущее принадлежит минеральной твердофазной смазке Техническое описание Толщина покрытия 10-100 мкм Коэффициент трения – для сухого трения 0.05; 0.005-0.007 при регулярной смазке Шероховатость поверхности – 10-12 класс Твердость поверхности увеличивается Возрастает усталостная прочность Минеральные покрытия имеют высокую Т (1300С) и химическую стойкость, способны работать в самых тяжелых условиях: морская вода, соляной пар, H2S в паре при 240С, наличие абразива Низкое сопротивление потоку Сравнение свойств материалов Материал Коэффицие нт Трения Сухое трени е Коэффициент Трения в масле Износ Сталь/сталь 0.15-0.5 0.05-0.1 0.01 Полимеры (PTFE) Тефлон/сталь 0.04 0.15 0.04 0.08 MoS2, WS2 0.05-0.1 0.001 Алмазоподобное покрытие DLC/сталь 0.08-0.15 0.18 0.001 Керамика (TiN, etc) 0.5 Минеральные покрытия 0.05 0.005-0.007 Т Интервал Р Защита от коррозии Защита от абразивного износа Защита от задира Узкий Да Нет Нет MoO2 + SO2 Нет инвте рвал 5*10-14 Узкий Узкий Узкий Широкий Широкий Отличная Отличная Отличная Широкий > 1300 C Широкий Отличная Отличная Отличная Минеральные покрытия: трение – на уровне тефлона и MoS2, Т и Р стабильность – на уровне керамики Актив-нано • Технология эффективного измельчения минералов в высокоэнергонапряженных планетарных мельницах. • Контроль сырья и произведенных порошков с помощью современного научно-исследовательского оборудования. Преимущества Снижение механических потерь Снижение потребления топлива/энергии Высокая изностойкость Высокая стойкость к коррозии Антизадирные свойства Замена экологически вредных и трудоемких способов обработки поверхности: хромирования, нитридизации, цементации Проблемы сухого трения Повышение ресурса узлов и механизмов Повышение надежности Продукты и услуги • Разработка и передача технологии нанесения покрытия на детали узлов трения • Поставка материала покрытия Объекты применения Арматура Насосы Компрессоры Уплотнения металл/ТРГ, металл/резина и др. Резьбовые соединения Подшипники, Вал/втулка, Быстроизнашиваемые детали Пример 1 Компрессор К-1500 10 МВт Обработаны • • • • Подшипниковые узлы, Ротор Всасывающий трубопровод и тракт Диафрагмы Редукторная пара, газовые полости • Энергопотребление снизилось на 8,1-8,7 % • Оценка эконом. эффекта: 18 млн.р. в год Пример 2 Испытательный стенд главных вертолетных редукторов ~ 300 кВт Экономия энергопотребления ~ 10 % Пример 3 Пример эксплуатации Камчатка - геотермальная станция Условия работы турбин: пар при температуре 160-170С, содержащий соли и газы (H2S – до 13 %, соли Si, Na, Fe, Cl). Детали системы управления и регулирования турбин – валы, оси, втулки, штоки – подвергались коррозии, систему заклинивало каждые 3 месяца. После применения минеральных покрытий пары трения работают 10 лет Пример 4 Насос центробежный Д630-90а, 250 кВт ОАО «Красный Октябрь» Экономия электроэнергии - 3 %. 24 часа, 365 дней Экономия электроэнергии в год - 65 700 кВт. За 4 года – экономия в 15 рублей на каждый рубль Только на одном насосе экономия 0,7 млн. р. Пример 5 Насосы поддержания пластового давления ЦНС 63(100)1400 ЦНС 180(240)1422 Ремонт произведен ремонтным предприятием в Удмуртии Применялись минеральные материалы Актив-нано Установки ЦУЗТ Партнеры: Университеты: СПбГУ, СПбГПУ (Политех) Технопарк – каф. Триботехники – измерения по трению и износу Хельсинки NewCoFactory ЦКТИ – покрытие на шпиндель для насоса уплотнение - пара трения металл/резина НПО Флэйм – клапан, уплотнение металл/ТРГ, металл/металл Момент страгивания: 250 Н*м, с покрытием ~ 40 Н*м ЦКБА – покрытие на резьбу Выводы Технологии снижения трения и износа позволяют предприятиям достичь существенного повышения надежности оборудования Потребитель выигрывает: Повышение надежности оборудования Снижение затрат на ремонты и простои Улучшение экологических характеристик Спасибо за внимание! Генеральный директор ООО "Актив-нано" Галина Георгиевна Черник galgeorg@active-nano.com www.active-nano.com Тел. (812) 6 975 975 +7(921) 56 44 345 С.Петербург, Петродворец Университетский пр. 26