Frontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & TechnologiesFrontier Materials & Technologies2782-40392782-6074Togliatti State University5010.18323/2073-5073-2020-3-46-52ArticlesСтатьиDETERMINATION OF INFLUENCE OF ANTI-FRICTION COMPONENTS ON THE TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF THREAD COATINGSОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ КОМПОНЕНТОВ НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗЬБОВЫХ ПОКРЫТИЙhttps://orcid.org/0000-0002-4395-9786ChurikovaT. N.ЧуриковаТ. Н.
Russian Federation

leading engineer of Chemical and Engineering Research sector

ведущий инженер сектора химико-технологических исследований

churikova@rosnit.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0694-2707SamkovaN. P.СамковаН. П.
Russian Federation

Head of Chemical and Engineering Research sector

начальник сектора химико-технологических исследований

samkovanp@rosnit.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9873-3621SavrayR. A.СаврайР. А.
Russian Federation

PhD (Engineering), Head of Laboratory of Materials Science

кандидат технических наук, заведующий лабораторией конструкционного материаловедения

ras@imach.uran.ruThe Russian Research Institute of the Tube & Pipe IndustriesОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности»Institute of Engineering Science of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут машиноведения Уральского отделения Российской академии наук300920203465224022021https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/50

Within the development of a material, which forms a multifunctional coating on the threaded surface of tubes and joints, the authors identified the requirements specified for a coating. One of the main requirements is the possibility to perform the repetitive screwing of threaded connections without thread damage. The necessity to obtain a high level of anti-friction properties of a coating aroused the study of the influence of anti-friction additives of various effect on the tribological properties of a coating: the decrease in the friction coefficient of conjugate surfaces and ensuring the abrasion resistance of a coating. To identify the influence of anti-friction additives of various effects on the functional properties of a coating, the authors carried out the comparative laboratory tests of thread coatings containing various anti-friction additives under the sliding friction at the reciprocation according to the “fixed plate - finger” scheme. As the anti-friction components, the authors used graphite, molybdenum disulfide, and polytetrafluoroethylene (PTFE), which have different anti-friction properties. The tests were carried out for the coatings containing the complex of additives as well: graphite - PTFE, molybdenum disulfide - PTFE. The authors evaluated the tribological properties of the resulting coatings according to their friction coefficient value and abrasion resistance. To select optimum concentrations of anti-friction components, the authors tested the materials containing the complex of additives with different concentrations of graphite and molybdenum disulfide. To confirm the results of laboratory tests, the authors carried out full-scale tests in the factory environment when applying the selected coating to the threaded surface of a tube and a joint. The research identified the positive effect of the multipurpose utilization of anti-friction components. The authors determined the systems of anti-friction components (graphite - PTFE and molybdenum disulfide - PTFE) and their optimum concentrations (graphite and molybdenum disulfide - 8 wt. %, PTFE - 6 wt. %) in the thread coating material. The full-scale tests in the factory environment confirmed the results of laboratory tests.

В рамках разработки материала, образующего на резьбовой поверхности труб и муфт многофункциональное покрытие, установлены требования, предъявляемые к покрытию. Одним из основных требований является возможность проведения многократного свинчивания резьбового соединения без повреждения резьбы. Необходимость получения высокого уровня антифрикционных свойств покрытия обусловила проведение исследований влияния антифрикционных добавок различной природы действия на трибологические свойства покрытия: уменьшение коэффициента трения сопряженных поверхностей и обеспечение стойкости покрытия к истиранию. Для определения влияния антифрикционных добавок различной природы действия на функциональные свойства покрытия проведены сравнительные лабораторные испытания резьбовых покрытий, содержащих различные антифрикционные добавки, в условиях трения скольжения при возвратно-поступательном перемещении по схеме «неподвижная пластина - палец». В качестве антифрикционных компонентов использованы графит, дисульфид молибдена и политетрофторэтилен (ПТФЭ), которые имеют различные антифрикционные свойства. Испытания проведены также для покрытий, содержащих комплекс добавок: графит - ПТФЭ, дисульфид молибдена - ПТФЭ. Трибологические свойства получаемых покрытий оценивали по величине коэффициента трения и стойкости покрытия к истиранию. Для выбора оптимальных концентраций антифрикционных компонентов проведены испытания материалов, содержащих комплекс добавок с различной концентрацией графита и дисульфида молибдена. В целях подтверждения результатов лабораторных испытаний проведены натурные испытания в заводских условиях при нанесении выбранных покрытий на резьбовую поверхность муфты и трубы. В результате проведенных исследований установлено положительное влияние комплексного использования антифрикционных компонентов. Определены системы антифрикционных компонентов (графит - ПТФЭ и дисульфид молибдена - ПТФЭ) и их оптимальные концентрации (графита и дисульфида молибдена - 8 масс. %, ПТФЭ - 6 масс. %) в материале резьбового покрытия. Результаты лабораторных исследований подтверждены натурными испытаниями в заводских условиях.

thread lubricating coatingtribological propertiesanti-friction componentsfriction coefficientabrasion resistanceрезьбовое смазочное покрытиетрибологические свойстваантифрикционные компонентыкоэффициент трениястойкость к истираниюМосквитин Г.В., Биргер Е.М., Поляков А.Н., Полякова Г.Н. Современные упрочняющие покрытия критических деталей механизмов и инструмента // Металлообработка. 2015. № 2. С. 22-27.Емельянов А.В., Токарев А.В. Новое решение проблемы герметичности резьбовых соединений обсадных колонн с использованием «Технологии чистого свинчивания» // Бурение и нефть. 2012. № 2. С. 46-48.Рибальта Хесус Касар, Делльерба Диего Николас, Каркагно Габриэль Эдуардо. Трубные соединения с улучшенной герметичностью, смазыванием и коррозионной стойкостью : патент ЕАПО № 201370020; заяв. от 20.07.2011; опубл. 29.09.2017.Рибальта Хесус Касар, Делльерба Диего Николас, Каркагно Габлтэль Эдуардо. Трубные соединения с улучшенной герметичностью, смазыванием и коррозионной стойкостью : патент ЕАПО № 201790346; заяв. от 20.07.2011; опубл. 30.06.2017.Гард Э., Пинель Э., Пети М., Гуидер М. Устойчивый к образованию задиров резьбовый трубный компонент и способ нанесения покрытия на указанный компонент : патент ЕАПО № 020833; заяв. от 10.12.2010; опубл. 27.02.2015.Питман Манкольм. Уплотнение соединительного устройства : патент ЕАПО № 201171057; заяв. от 12.02.2010; опубл. 30.03.2012.Пинель Элит, Гард Эрик, Баудин Николя. Смазочный состав с адаптивным коэффициентом трения для резьбового элемента составной части трубных резьбовых соединений : патент ЕАПО № 017185; заяв. от 04.04.2008; опубл. 30.10.2012.Брейтуэйт Е.Р. Твердые смазочные материалы и антифрикционные покрытия. М.: Химия, 1967. 320 с.Кутьков А.А. Износостойкие антифрикционные покрытия. М.: Машиностроение, 1976. 151 с.Сафина Г.Ф., Нонишнева Н.П., Дыскина Б.Ш. Исследование пористой структуры графита для сицилирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия. 2018. Т. 10. № 4. С. 5-11.Иванов В.В., Марченко Ю.В. Перспективы применения дисульфида молибдена для формирования вибрационных механохимических твердосмазочных покрытий // Вестник Донского государственного технического университета. 2010. Т. 10. № 3. С. 381-385.Маркова М.А., Готовцева М.Е. Исследование композитов на основе ПТФЭ и углеродных наполнителей // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2017. Т. 3. № 1. C. 87-93.Васильев А.П., Охлопкова А.А., Стручкова Т.С., Алексеев А.Г., Иванова З.С. Разработка антифрикционных материалов на основе политетрафторэлитена с углеродными волокнами // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. № 3. С. 39-47.Павлов А.В., Меркулова Ю.И., Зеленская А.Д., Железняк В.Г. Износостойкость лакокрасочных покрытий (обзор литературы) // Лакокрасочные материалы и их применение. 2018. № 1-2. С. 40-43.Васин В.А., Прожега М.В., Сомов О.В. Исследование трибологических свойств пиролитических карбидохромовых покрытий // Известия высших учебных заведений. Порошкова металлургия и функциональные покрытия. 2014. № 2. С. 50-54.Шевчуков А.П., Сенатов Ф.С., Чердынцев В.В. Исследование трибологических свойств композиционных покрытий на основе полисульфона // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. С. 125-130.Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. М.: Химия, 1991. 240 с.Ипатов А.Г., Харанжевский Е.В., Стрелкин С.М., Шмыков С.Н. Исследование триботехничесских свойств металлополимерных покрытий системы «Б83-МоS2-Ф4» // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 3. С. 14-20.Данилова С.Н., Охлопкова А.А., Гаврильева А.А., Охлопкова Т.А., Борисова Р.В., Дьяконов А.А. Износостойкие полимерные композиционные материалы с улучшенным межфазным взаимодействием в системе полимер-волокно // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2016. № 5. С. 80-92.Кузнецова В.А., Деев И.С. Железняк В.Г., Силаева А.А. Износостойкие лакокрасочные покрытия с квазикристаллическим наполнителем // Труды ВИАМ. 2018. № 3. С. 68-76.