ЗАЩИТНАЯ СМАЗКА ДЛЯ СТЫКОВЫХ И СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
PROTECTIVE LUBRICANT FOR JOINT AND WELDED CONNECTIONS OF COMPONENTS OF AGRICULTURAL EQUIPMENT

Изобретение относится к смазкам, используемым для защиты от коррозии стыковых и сварных соединений металлических деталей при хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках.
В силу специфических особенностей эксплуатации с/х техники, которая используется кратковременно и большую часть времени находится на хранении, стыковые и сварные соединения подвергаются электрохимической коррозии.
Частным случаем электрохимической коррозии является щелевая коррозия. Щелевая коррозия появляется в зазорах сочленений, деталей машин, работающих в агрессивных средах и в атмосферных условиях. Зазоры обычно колеблются от долей до нескольких миллиметров. Они могут быть обусловлены конструкцией машины и возникать в процессе эксплуатации (ослабление резьбовых соединений, разрушение сварных швов).
Для защиты машин от щелевой коррозии применяются различные консервационные масла и смазки высоковязких минеральных масел и твердых углеводородов. Многие смазки содержат различные присадки, улучшающие их защитные свойства. Механизм действия большинства защитных смазок сводится к созданию на поверхности детали слоя, который препятствует проникновению атмосферной влаги к поверхности металла.
Известны консервационные масла и смазки, полученные на базе отработанных моторных масел, используемые для межсезонной защиты от коррозии сельскохозяйственной техники, запасных частей и т.д. (В.И. Лазаренко, Е.А. Тишина, Ф.Н. Ермолов и др. "Защитные свойства отработанных моторных масел". Ж. "Нефтепереработка и нефтехимия", М., 1982, 2, с.16-18).
Недостатком известных смазок является то, что отработанные моторные масла не обладают достаточной проникающей способностью в зазоры сочленений и поэтому не обеспечивают достаточной защиты от коррозионного воздействия.
7
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является защитная смазка для металлических деталей, содержащая отработанное моторное масло, омыленный талловый пек, щавелевую кислоту и воду (Патент на изобретение РФ №2186836, МПК C10M 173/00, заявл. 17.04.2000 г., опубл. 10.08.2002 г.).
Недостатком известной смазки является слабая проникающая способность в зазорах стыковых и сварных соединений деталей и низкая адгезия с поверхностью металлических деталей в период хранения с/х машин на открытых площадках.
Слабая проникающая способность известной смазки в зазорах стыковых и сварных соединений деталей связана с повышенной вязкостью и низкой текучестью самого материала.
Низкая адгезия известной смазки с поверхностью металлических деталей связана с низким молекулярным взаимодействием между частицами самой поверхности и смазкой.
Задача изобретения - создание защитной смазки, позволяющей повысить коррозионную стойкость стыковых и сварных соединений деталей сельскохозяйственной техники при хранении ее на открытых площадках.
Технический результат заключается в снижение скорости щелевой коррозии в стыковых и сварных соединениях металлических деталей при хранении сельскохозяйственной техники на открытых площадках за счет высокой проникающей способности, адгезии к поверхности металлических изделий и снижения скорости электрохимических процессов, происходящих в соединениях.
Техническое решение достигается тем, что предлагаемая смазка содержит отработанное моторное масло, эмульгатор и наполнитель, в качестве эмульгатора применяется фосфатидный концентрат, в качестве наполнителя - порошок цинка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отработанное масло - 88;
фосфатидный концентрат - 10;
порошок цинка - 2.
Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая защитная смазка для стыковых и сварных деталей с/х машин соответствует критерию "новизна", так как имеет отличия от прототипа.
1. В защитной смазке в качестве эмульгатора применяется фосфатидный концентрат.
2. В защитной смазке в качестве наполнителя применяют порошок цинка.
3. Доля отработанного масла в защитной смазке при соотношении компонентов составляет 88%.
Фосфатидные концентраты - побочный продукт рафинации соевого и подсолнечного масел. Согласно ОСТ 18-277-75 пищевой фосфатидный концентрат должен иметь желтый или светло-коричневый цвет, запах и вкус, свойственные маслу, из которого они получены. Фосфатиды не растворяются в воде, а растворяются в горячих жирах и маслах, являются хорошими эмульгаторами (М.С. Арутюнян, Е.П. Корнена. Фосфолипиды растительных масел - М., АГРОПРОМИЗДАТ, 1986).
Фосфатиды содержат соединения с функциональными группами, включающие в себя следующие фракции: свободные жирные кислоты, глицириды и фосфолипиды.
Свободные жирные кислоты концентрата фосфатидов представлены преимущественно монокарбоновыми кислотами нормального строения.
Глицеридная фракция усиливает солюбилизирующую способность масел и в концентрации 5…10% оказывает больший защитный эффект при высокой относительной влажности и температуре.
Фосфолипидная фракция, в которой до 65% фосфатидилхолинов, фосфатидиламинов, фосфатидных кислот в основном и обеспечивает ингибирующий эффект по отношению к стали, меди, алюминию.
Концентрат фосфатидов относится к продуктам биологического происхождения, является экологически чистым и полностью разлагаемым в естественных природных условиях.
Порошок цинковый технические условия ГОСТ 12601-761. Настоящий стандарт распространяется на цинковый порошок, применяемый в электротехнической (для производства химических источников тока), химической, металлургической, фармацевтической и других отраслях промышленности, предназначенный для нужд народного хозяйства и экспорта. Получаемый порошок имеет светло-серый или серый цвет (Л.З. Вохрышева и др. Разработано и внесено Министерством цветной металлургии СССР).
В смазке порошок цинка применяют как наполнитель и его частицы представляют собой барьерные препятствия, удлиняющие путь молекул электролитов (воды) и кислорода воздуха, диффундирующих к поверхности защищаемого металла.
Эффект повышения защитной способности (снижение площади и скорости коррозионных поражений) смазки растет с увеличением объемной (массовой) доли цинкового порошка в диапазоне от 0 до 10%. Дальнейшее повышение доли наполнителя приводит к ослаблению механического (а следовательно электрического) сцепления (контакта) между частицами порошка из-за недостаточного количества связующего в защитной смазке и к усилению проникновения коррозионной среды к защищаемой поверхности.
Смазку готовили путем смешивания расчетных компонентов в отработанном масле при комнатной температуре механическим перемешиванием в лопастном смесителе до получения однородной пасты, ориентировочно продолжительность составляет 5-10 мин. Смазка на основе отработанных моторных масел имеет коричневый цвет и легко наносится разбрызгиванием под давлением на поверхность металлических деталей. Смазка обладает высокой проникающей способностью и адгезией к поверхности стыковых и сварных соединений деталей и наносится равномерным, тонким слоем как в холодном, так и в горячем состояниях.
При изготовлении смазки рекомендуется следующая последовательность загрузки составляющих компонентов: отработанное моторное масло, фосфатидный концентрат, цинковый порошок. Для ускорения растворения фосфатидного концентрата смесь рекомендуется подогреть до 35-45°C.
После длительного хранения смазку желательно перемешать в течение 1-2 мин.
Перед производственными испытаниями смазки были проведены лабораторные испытания. Исследования защитных свойств смазок проводились в климат камере "Tabal", где образцы подвергались циклическому воздействию искусственных факторов, имеющих место при длительном хранении с/х машин на открытых площадках. Для выбора эффективных средств защиты были приняты следующие смазки:
1. Отработанное моторное масло; 2. Смазка НГ-204; 3. Смазка отработанное моторное масло + омыленный талловый пек + серная кислота + вода; 4. Отработанное моторное масло + омыленный талловый пек + щавелевая кислота + вода; 5. Отработанное моторное масло + фосфатидный концентрат + порошок цинка, на поверхность образцов /сталь 10/ смазки наносили тонким слоем. Результаты ускоренных испытаний защитных свойств смазок приведены в таблице 1.
2
2
Из табл.1 видно, что сравнительный коррозионный износ в климат камере составил за 800 ч испытаний с экспериментальным составом - 0,11 г/дм, а со щавелевой кислотой - 0,15 г/дм. Это говорит о том, что нанесенные на металлические детали смазки с фосфатидным концентратом имеют более высокую проникаемость и адгезию к поверхности стыковых и сварных соединений металлических изделий. Технические возможности защитной смазки с фосфатидным концентратом значительно увеличены по долговечности использования. Срок смывания при ускоренных испытаниях в климат камере составил 800 ч для смазки с фосфатидным концентратом, а для смазки со щавелевой кислотой - 720 ч.
При проведении производственных испытаний смазок на машинном дворе ООО "Ряжская МТС" Ряжского района Рязанской области в период 2011-2012 гг. детали сельскохозяйственной техники были покрыты опытными смазками, и одновременно на площадках были установлены контрольные образцы из стали 10 размером 100×150 мм, на поверхность образцов нанесены те же смазки.
Результаты производственных испытаний защитных свойств смазок контрольных образцов в условиях хранения на открытых площадках приведены в табл.2.
2
2
Результаты производственных испытаний (см. табл.2) подтверждают, что коррозионный износ контрольных образцов смазки с фосфатидным концентратом значительно ниже и равен 0,0096 г/дм, против 0,0123 г/дм со щавелевой кислотой.
Результаты ускоренных и производственных испытаний защитных свойств смазок дают основания считать, что замена щавелевой кислоты на фосфатидный концентрат с добавлением цинкового порошка дает технический результат. Состав смазки данного состава, имеющий коэффициент защитной способности K - 0,95-0,98 (см. табл.1), может быть рекомендован и использован для защиты от коррозии контактных поверхностей стыковых и сварных соединений деталей сельскохозяйственных машин при хранении на открытых площадках.
Использование защитной смазки позволит исключить щелевую коррозию в стыковых и сварных соединениях деталей сельскохозяйственных машин при хранении на открытых площадках за счет высокой проникающей способности, адгезии к поверхности металлических изделий и снижения скорости электрохимических процессов, происходящих в соединениях.
Таблица 1
Результаты ускоренных испытаний защитных свойств смазок в климат камере "Tabal"
№
Наименование консервационного материала
Коррозионный износ за 800 час. Испытания, г/дм<sup>2</sup>
Коэффициент защитной способности смазки, K
Срок смывания покрытия, час
1
Отработанное моторное масло
0,87
0,12-0,35
120
2
Смазка НГ-204
0,55
0,65-0,71
236
3
ОММ+ОТП+H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>+H<sub>2</sub>O
0,23
0,92-0,97
560
4
ОММ+ОТП+C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>O<sub>4</sub>+H<sub>2</sub>O
0,15
0,93-0,97
720
5
ОММ+КФ+Zn
0,11
0,95-0,98
800
Таблица 2
Результаты производственных испытаний защитных свойств смазок в условиях хранения на открытых площадках
№
Наименование консервационного материала
Время проведения производственных испытаний
Средний коррозионный износ, г/дм<sup>2</sup>
Сентябрь-ноябрь
Декабрь-февраль
Март-май
1
Отработанное моторное масло
0,346
0,891
0,649
0,6286
2
Смазка НГ-204
0,101
0,324
0,216
0,2136
3
ОММ+ОТП+H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>+H<sub>2</sub>O
0,027
0,034
0,048
0,0363
4
ОММ+ОТП+C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>O<sub>4</sub>+ H<sub>2</sub>O
0,006
0,012
0,019
0,0123
5
ОММ+КФ+Zn
0,005
0,01
0,014
0,0096