С.В.Сейнов - президент-научный руководитель НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС», д.т.н., профессор, член-корр. РАПК
Притирка уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры производится механизированным или ручным способом с помощью притира (метод «притир по детали» или «деталь по притиру») или без него (метод «деталь по детали»), при этом способ крепления деталей при притирке должен исключать влияние упругих деформаций на притираемую поверхность. Процесс ведется с нанесением абразивной пасты на рабочую поверхность притира или детали, выполняющую роль притира, непрерывной или периодической подачей смеси, а также шаржированием (внедрением) абразива в поверхность притира.
Понятие шаржирование может быть «расширено» в случаях использования абразивного полотна различной зернистости с различными методами его закрепления на столе -притире шлифовально-доводочного станка. Закрепление осуществляется или клеевым способом или механическим. При этом должно быть обеспечено полное прилегание полотна к рабочей поверхности стола-притира.
Качество и время притирки зависят от скорости перемещения, давления на обрабатываемую поверхность и состава абразивных паст и порошков. Притирочные смеси изготавливаются по технологическим условиям потребителей. Концентрация абразива в смеси в зависимости от его зернистости и условий притирки (вручную или на станке) колеблется от 1:5 до 1:1 и устанавливается экспериментально для конкретных условий.
В зависимости от материала и требуемой шероховатости поверхности притирку следует проводить в одну или две операции (предварительно и окончательно), а при необходимости применять третью - доводочную операцию. По степени механизации выполнения работ различают притирку: ручную, машинно-ручную и механизированную.
Предварительная притирка уплотнительной поверхности производится до получения шероховатости Ra от 0,63 до 0,4 мкм. Притирочная паста наносится в трех-четырех местах на притираемую поверхность и разравнивается по всей поверхности наложением на притир, после чего ведется притирка. Толщина наносимой абразивной пасты или ее количество при подаче в рабочую зону устанавливается экспериментально, в зависимости от шероховатости поверхности, полученной на предыдущей операции, материала уплотнительной поверхности и оборудования, используемого при притирке.
При окончательной притирке плоских поверхностей выравнивание толщины слоя притирочной пасты рекомендуется производить на притирочной плите. Для этого на поверхность притирочной плиты наносят тонким слоем абразивную пасту и растирают притиром. Притирку ведут пастой, оставшейся на рабочей поверхности притира. Оптимальная толщина слоя притирочной пасты, обеспечивающая эффективный процесс снижения отклонений формы поверхностей, колеблется в диапазоне 2-5 размеров абразивного зерна пасты.
Окончательная притирка ведется до получения шероховатости поверхности Ra от 0,32 до 0,04 мкм в зависимости от типа, назначения арматуры и требуемого класса герметичности.
Предварительная притирка производится при больших значениях скорости и давления, окончательная - при меньших.
Давление назначается в пределах от 0,04 до 0,4 МПа (от 0,4 до 4 кгс/см2) для поверхности шириной менее 1 мм.
При механизированной притирке на станках окружную скорость притира, ограничивают значениями 5-12 м/мин. При ручной притирке ограничиваются скоростями до 2 м/мин.
Допускается изменять величины давлений и окружных скоростей при условии достижения качества притираемой поверхности.
Рекомендуемая последовательность операций и припуск на доводку поверхностей деталей на специализированном оборудовании приведены в табл. 1.
Показатели качества доводки на однодисковых серийных вертикально-доводочных станках приведена в табл. 2.
Для получения наилучших результатов притирки необходимо, чтобы притир относительно притираемой поверхности совершал сложное движение (ни одна точка притира не повторяет своей прежней траектории). При притирке плоских поверхностей, в случае отсутствия направляющих у притира, последний должен медленно вращаться вокруг своей оси и быстро перемещаться вокруг оси притираемой детали, что обеспечит получение на уплотнительной поверхности петлеобразных микроштрихов.
Таблица 1
|
Последовательность операций
доводки (притирки)
|
Вид доводочной операции
(притирки)
|
Припуск на доводку, (мм)
|
Достигаемая точность
формы, (мкм)
|
Достигаемая
шероховатость, (мкм)
|
|
1
|
предварительная
|
0,1-0,05
|
5,0-3,0
|
0,63-0,16
|
|
2
|
получистовая
|
0,05-0,03
|
2,0-1,0
|
0,16-0,04
|
|
3
|
чистовая
|
0,03-0,01
|
1,0-0,9
|
0,1-0,04
|
Таблица 2
|
Модель станка
|
Диаметр обработки
деталей
|
До обработки
|
После обработки
|
||||
|
шероховатость Ra,
мкм
|
неплоскостность,
мкм
|
непараллельность,
мкм
|
шероховатость Ra,
мкм
|
неплоскостность,
мкм
|
непараллельность,
мкм
|
||
|
3608
|
50
|
0,32-0,63
|
5
|
5
|
0,04-0,08
|
0,9
|
1,5
|
|
185
|
0,32-0,63
|
9
|
8
|
0,04-0,08
|
3
|
3
|
|
|
495
|
0,63-1,25
|
10
|
-
|
0,125-0,16
|
10
|
-
|
|
|
3806
|
250
|
0,32-0,63
|
3
|
-
|
0,1-0,125
|
2,4
|
-
|
|
90
|
-
|
4
|
0,9
|
2
|
|||
|
3804П
|
50
|
0,32
|
6
|
-
|
0,065
|
0,9
|
1,5
|
|
150
|
0,63
|
10
|
8
|
0,1-0,125
|
1,5
|
-
|
|
При наличии у притира направляющих или при притирке конических поверхностей методом «притир по детали» или «деталь по детали» притир должен совершать возвратно-вращательное движение с углом поворота 60-90 градусов, а смещение относительно детали должно меняться так, чтобы каждая новая дуга делала перебег против предыдущей на 10-20 градусов. При притирке конических поверхностей для обеспечения постоянной смазки и равномерного перемещения притирочной пасты на притираемой поверхности, притир или деталь следует приподнимать через каждые один или два поворота.
Прогрессивным считают в арматуростроении вибрационный метод притирки. Однако он не получил пока распространения вследствие недостаточной изученности качества поверхности, полученной после использования этого метода притирки. По некоторым данным при оптимальных режимах вибрационной притирки обеспечивается шероховатость поверхности по критерию Ra в диапазоне 0,04-0,02 мкм. Данные по погрешностям формы и волнистости отсутствуют.
Допускаются другие виды обработки, обеспечивающие требуемые значения отклонений формы и шероховатости уплотнительной поверхности.
Притирка уплотнительных поверхностей деталей арматуры серийного и крупносерийного производства выполняется, как правило, на специальных станках, а в мелкосерийном, единичном и ремонтном производстве используются радиальные и вертикально-сверлильные станки со специальными приспособлениями. С каждым годом расширяется использование переносных устройств для притирки задвижек и клапанов. Использование этого вида оборудования для мелкого ремонта без изъятия корпуса арматуры из трубопровода расширяет его технологические преимущества у служб эксплуатации трубопроводов.
Для притирки уплотнений арматуры возможно использование притирочных суспензий и паст, которые приготавливаются на машиностроительных предприятиях. Характеристика и назначение суспензий и паст приведена в табл. 3.
Для доводки уплотнительных поверхностей из коррозионных нержавеющих сталей и твердых сплавов наибольшей химической активностью обладает олеиновая кислота. Сравнительные данные съема металла в единицу времени в зависимости от применяемой жидкости для доводки (притирки) приведены в табл. 4.
Индустриальное масло в притирочных материалах необходимо для предотвращения микроцарапин на уплотнительных поверхностях.
Для предохранения притертых поверхностей от повреждений как при обработке, так и после нее, необходимо тщательно удалять с них загрязнения до и после притирки.
После каждого вида притирки, в зависимости от состава притирочного материала, уплотнительную поверхность следует промыть моющими средствами, обеспечивающими необходимую чистоту и обезжиривание поверхности, и просушить.
Таблица 3
|
Вид
абразива
|
Зернистость
|
Содержание
абразива, %
|
Компоненты
|
Содержание
компонентов, %
|
Метод доводки
(притирки)
|
Назначение доводки
(притирки)
|
|
Карбид кремния
|
М20-М40
|
5-10
|
керосин
|
40-50
|
с непрерывной
подачей суспензии
|
получистовая для стальных
деталей
|
|
масло веретенное
|
24-50
|
|||||
|
стеарин
|
3-10
|
|||||
|
Электрокорун
|
М20-М40
|
30-40
|
масло веретенное
|
23-40
|
пастами или
с периодической
подачей суспензии
|
получистовая для мягких
сталей, цветных металлов
|
|
масло вазелиновое
|
40-60
|
|||||
|
стеарин
|
10-20
|
|||||
|
Карбид кремния,
Электрокорун
|
М10-М28
|
5-10
|
керосин
|
50-60
|
с непрерывной подачей
суспензии
|
получистовая и чистовая для
закаленных сталей
|
|
масло веретенное
|
15-20
|
|||||
|
стеарин
|
10-20
|
|||||
|
Алмазы синтетические
|
М28-М10
|
0,6-2,0
|
стеарин
|
10
|
подача суспензии
непрерывная
|
чистовая для
труднообрабатываемых
материалов, твердых сплавов
|
|
парафин
|
||||||
|
Карбид бора
|
М28-М10
|
масло индустриальное
|
25
|
|||
|
керосин
|
55
|
Таблица 4
|
Доводочная жидкость
|
Съем металла при равных условиях, мкм
|
|
Масло индустриальное
|
7
|
|
Вода
|
12
|
| Керосин | 18 |
| Кислота олеиновая | 22 |
Очистка деталей производится одним из следующих методов: местной промывкой, струйным обливом, многократным погружением в обезжиривающие и промывающие жидкости, где очищение поверхностей проводится с применением ультразвуковых колебаний или другими способами по технологии предприятия-изготовителя арматуры.
Качество притирки уплотнений в арматуростроении оценивается двумя методами:
а) сравнением действительных значений параметров шероховатости, волнистости и отклонений формы с их предписанными значениями;
б) пневмо-гидравлическими испытаниями подвижных и неподвижных уплотнительных соединений.
При выборе средств контроля качества притирки для оценки действительных значений функциональных параметров следует руководствоваться принципом предпочтительности. Он предполагает приоритет в выборе наиболее прогрессивных методов измерения или контроля. При невозможности его обеспечения или использования обращаются к методам численной оценки. В последнюю очередь можно использовать качественные методы.
Пневмо-гидравлические испытьания как методы контроля качества притирки дают высокую достоверность сиюминутного состояния контактного взаимодействия уплотнения. Однако, не могут быть использованы для прогнозной оценки. Сочетание методов сравнения параметров и испытаний наиболее предпочтительно.
Установление действительных значений параметров шероховатости и волнистости должно осуществляться профилометрами или профилографами-профилометрами различных конструкций. Образцы шероховатости по ГОСТ 9378 могут быть только условно рекомендованы, так как их применение дает очень низкую достоверность оценки.
Отклонения от плоскостности и прямолинейности кольцевых плоских уплотнений проверяют с помощью кругломеров, на основе прямых измерений, а также с помощью профилографов-профилометров, с использованием специальной методики, разработанной в НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС»; поверочных плит по ГОСТ 10905 и поверочных линеек по ГОСТ 8026 и специализированных красок; «на просвет».
Отклонение формы конических поверхностей шириной более 2 мм проверяется методом «на краску» по сопрягаемой детали или специальным шаблоном.
При проверке «на краску» на рабочую поверхность контрольной плиты (при проверке плоских поверхностей), образца ( при проверке конических поверхностей) или сопрягаемой детали (при проверке конических деталей «деталь по детали») следует нанести тампоном тонкий слой краски, позволяющий оставить след на сопрягаемой поверхности, установить плиту (образец или сопрягаемую деталь) на проверяемую поверхность и произвести несколько перемещений. Качество поверхности определяется площадью прилегания уплотнительной поверхности, которая должна составлять 80-90% от общей площади уплотнительной поверхности. При проверке (на краску) уплотнительных поверхностей площадь контакта (краска) не должна иметь разрывов по всему периметру.
Краска - углерод технический К-354 ГОСТ 7885 или лазурь железная ГОСТ 21121, применяемая для проверки, должна разводиться индустриальным маслом И-20А или И12А по ГОСТ 20799 до вязкости 25-38 сСт. Количество краски в каждом случае определится конкретно, исходя из контролируемой площади. Краска наносится тампоном или копиллярной стеклянной трубкой и растирается по всей поверхности контрольной плиты (образца, сопрягаемой детали). Толщина слоя наносимой краски определяется экспериментально.
Окончательной оценкой качества притертой поверхности является испытание изделия на герметичность, проводимое в соответствии с требованиями НТД на каждый тип трубопроводной арматуры.