केसिंग और पंप-कंप्रेसर पाइप के थ्रेडेड कनेक्शन के लिए एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स

परिचय

आज पंप-कंप्रेसर पाइप और केसिंग की माउंटिंग में थ्रेडेड पेस्ट और ग्रीस सबसे अधिक व्यापक हैं। वे थ्रेड की सतह पर लगाए जाते हैं और डिस्माउंटिंग को आसान बनाते हैं, जैमिंग और स्कफ बनने को रोकते हैं, पाइपों को खोलते समय आवश्यक घर्षण गुणांक (friction coefficient) प्रदान करते हैं। इस तकनीक की सादगी और उपलब्धता के बावजूद, इसमें कुछ कमियाँ भी हैं जैसे:

• माउंटिंग के समय सतहों की सफाई और लुब्रिकेशन में अतिरिक्त समय लगता है

• विभिन्न निर्माताओं के पेस्ट का घर्षण प्रदर्शन अलग-अलग होता है, और इस प्रकार अतिरिक्त परीक्षण करने की आवश्यकता होती है, और माउंटिंग पर उपयोग किए जाने वाले टॉर्क टॉर्शन का संबंधित सुधार करना पड़ता है

• हर अगले असेंबली ऑपरेशन पर या भंडारण की लंबी अवधि के बाद पेस्ट को बार-बार लगाना पड़ता है

• पेस्ट से लुब्रिकेटेड सतहों पर धूल और अपघर्षक कण चिपक जाते हैं, जिससे माउंटिंग के दौरान सतह को अपूरणीय क्षति होती है

• पेस्ट पर्यावरण के अनुकूल नहीं हैं

एंटी-फ्रिक्शन कोटिंग्स पर आधारित सॉलिड लुब्रिकेशन तकनीक में इस तरह की कोई कमी नहीं है। इस तरह की लुब्रिकेटिंग सामग्री को फील्ड की स्थितियों और पाइप बनाने वाले प्लांट, दोनों में लगाया जा सकता है। 

माउंटिंग के लिए पाइप तैयार करने हेतु कोटिंग्स का उपयोग माउंटिंग साइट पर श्रमसाध्य पाइप लुब्रिकेशन ऑपरेशन को समाप्त कर देता है। इसके अलावा, ASCs एंटीस्कफ और एंटी-कोरोसिव गुणों, आवश्यक घर्षण गुणांक, सतहों के 'ड्राई लुब्रिकेशन' सहित आवश्यक परिचालन प्रदर्शन का एक सेट देते हैं।

एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स की विशेष विशेषताएं

एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स (ASCs) पर आधारित सॉलिड लुब्रिकेशन प्रौद्योगिकी के कारण न केवल विनिर्माण प्लांट में ही माउंटिंग के लिए पाइप तैयार करने के कार्य को हल करना संभव है, बल्कि अतिरिक्त लाभ प्राप्त करना भी संभव है। इस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त कोटिंग्स रूसी कंपनी Modengy द्वारा अपने स्वयं के MODENGY ट्रेडमार्क के तहत विकसित की गई हैं। उनमें से कई पहले से ही तेल और गैस उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जा रही हैं।

चित्र 1. कोटिंग संरचना

एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-लुब्रिकेंट कोटिंग्स पेंट जैसी सामग्रियां हैं जिनका आधार सॉलिड लुब्रिकेटिंग सामग्रियों के महीन-परिक्षेपित पाउडर (fine-dispersed powders) से बना होता है जो विलायक और बाइंडिंग पदार्थों के मिश्रण में समान रूप से फैले होते हैं। पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन, ग्रेफाइट, मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड और कुछ विशेष कंपोजिशन का उपयोग सॉलिड लुब्रिकेंट्स के रूप में किया जाता है। 

विलायक सतह पर कोटिंग को अधिक सुविधाजनक और समान रूप से लगाने का काम करता है, और उसके बाद पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है। बाइंडिंग रेजिन के सूखने के परिणामस्वरूप पॉलीमराइजेशन और सतह के साथ पूर्ण आसंजन (adhesion) होता है जो कमरे के तापमान और गर्म करने, दोनों पर हो सकता है। सूखने की स्थिति में कोटिंग बाइंडिंग पदार्थ का एक पॉलिमर मैट्रिक्स है जिसमें सॉलिड लुब्रिकेटिंग सामग्रियां इसकी कोशिकाओं में समान रूप से बिखरी होती हैं।

चित्र 2. मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड संरचना

मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड (MoS₂) प्राकृतिक मूल का एक खनिज है जिसे सॉलिड लुब्रिकेंट के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस पदार्थ की स्पष्ट रूप से व्यक्त स्तरित (सैंडविच) संरचना होती है जहाँ परतें एक-दूसरे के सापेक्ष आसानी से फिसल सकती हैं। 

प्रत्येक मोलिब्डेनम परमाणु दो सल्फर परमाणुओं से घिरा होता है जो इस तरह से 'सैंडविच' बनाता है। परतों के बीच संबंध पर्याप्त कमजोर होता है, इसलिए इंटरफेस प्लेन के साथ कतरनी प्रतिरोध (shear resistance) हल्का होता है। इसी कारण से घर्षण गुणांक कम होता है और उच्च भार और महत्वपूर्ण ताप पर भी कम बना रहता है।

यह खनिज, अपने उच्च आसंजन के कारण, सतह की सूक्ष्म-खुरदरापन गुहाओं (microroughness cavities) को भर देता है और इसके सहायक क्षेत्र का विस्तार करता है। घर्षण की प्रक्रिया में MoS₂ कण एक चिकनी और फिसलन भरी सुरक्षात्मक परत बनाते हैं जो महत्वपूर्ण संपर्क दबावों को सहन करने में सक्षम होती है, सूक्ष्म रिक्तियां (micro gaps) भी कड़ी हो जाती हैं, और कुल जकड़न (tightness) बढ़ जाती है।

मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड मिश्रित और सीमा घर्षण मोड (boundary friction modes) में उच्च संपर्क दबावों पर विशेष रूप से प्रभावी है। ऐसी स्थितियों के तहत, खनिज घर्षण को कम करता है, स्कफिंग और सीज़र (seizures) को रोकता है, साथ ही भागों की रनिंग-इन को आसान बनाता है। यह अपने अद्वितीय एंटी-फ्रिक्शन गुणों और रासायनिक जड़ता (chemical inertness) के कारण अलग पहचाना जाता है। 

प्रयोगात्मक परीक्षण परिणामों के अनुसार, यह परिभाषित किया गया था कि खनिज 3,000 MPa तक के संपर्क दबावों पर स्थिर और कम घर्षण प्रदान करता है जो इसे पॉलिमर पर आधारित सॉलिड लुब्रिकेंट्स से अनुकूल रूप से अलग करता है।

MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स

चित्र 3. केसिंग और पंप-कंप्रेसर पाइप के लिए MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स

MODENGY 1002 मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड और ऑर्गेनिक बाइंडर पर आधारित एक कोटिंग है जिसने तेल और गैस उद्योग में एंटी-कोरोसिव गुणों और घिसाव प्रतिरोध के अच्छे संतुलन वाले उत्पाद के साथ-साथ कमरे के तापमान पर तेजी से सूखने की क्षमता के रूप में खुद को पहले ही साबित कर दिया है। यह 520 ml धातु एयरोसोल कैन के साथ-साथ 1 kg के डिब्बे और 4.5 kg की बाल्टियों में उपलब्ध है।

आप इसे पेंटिंग की सामान्य विधि द्वारा, यानी स्प्रे करके, कपलिंग और पाइप के थ्रेडेड भागों पर लगा सकते हैं। केवल 5 मिनट बाद कोटिंग की परत सूख जाती है, और पाइपों को भंडारण स्थान पर ले जाया जा सकता है। इसे लगाने के 120 मिनट बाद, उत्पाद पूरी तरह से सूख जाता है और असेंबली और ऑपरेशन भार के लिए तैयार हो जाता है। +130 °C तक गर्म करने पर क्यूरिंग का समय 15 मिनट हो जाता है।

विलायक के साथ उत्पाद के सांद्रण को पतला करके परत की मोटाई को समायोजित किया जा सकता है जो पूरे कंपोजिशन की चिपचिपाहट (viscosity) को बदल देता है। MODENGY 1002 अपनी परिचालन विशेषताओं को बरकरार रखता है जो निरंतर घर्षण गुणांक प्रदान करता है, जिसका स्कैटरिंग 5 से 8 स्क्रूइंग-अनस्क्रूइंग चक्रों की प्रक्रिया में ±0,01 के भीतर रहता है। साल्ट मिस्ट परीक्षण के परिणामों के अनुसार, यह सामग्री 160 से अधिक घंटों के लिए भागों को जंग से सुरक्षा प्रदान करती है।

यदि आपको उच्च एंटी-कोरोसिव गुणों की आवश्यकता है, तो आपको MODENGY 1004 और MODENGY 1014 कोटिंग्स का उपयोग करना चाहिए। ये सामग्रियां 40 मिनट के भीतर +200 °C तक गर्म करके सूखती हैं। साल्ट मिस्ट परीक्षण के परिणामों के अनुसार, ये सामग्रियां क्रमशः 500 घंटों से अधिक और 672 घंटों से अधिक समय तक जंग से सुरक्षा प्रदान करती हैं।

चित्र 4. थ्रेड सतह पर MODENGY 1002 कोटिंग का स्वरूप

तालिका 1. थ्रेडेड कनेक्शन के लिए MODENGY कोटिंग्स की विशेषताएं

MODENGY एंटी-फ्रिक्शन सॉलिड-फिल्म कोटिंग्स के लाभ:

• उच्च भार वहन क्षमता

• उच्च एंटीस्कफ गुण

• मानक पेंट गन के साथ स्प्रे करके लगाने का आसान तरीका

• तेजी से क्यूरिंग

• सतह के आगे यांत्रिक उपचार (mechanical treatment) की कोई आवश्यकता नहीं

निष्कर्ष

थ्रेडेड कनेक्शन में घर्षण को कुशलतापूर्वक प्रबंधित करने और जंग से बचाने के लिए MODENGY कोटिंग्स में आवश्यक विशेषताओं का पूरा सेट है। स्थापना के लिए पाइप तैयार करते समय, ये सामग्रियां माउंटिंग साइट की स्थितियों में लुब्रिकेशन पर श्रमसाध्य कार्यों को छोड़ने में सक्षम बनाती हैं। 

इसके अलावा, वे केसिंग कनेक्शन की जकड़न प्रदान करते हैं, इसकी असेंबली के लिए समय अवधि को काफी कम कर देते हैं। कोटिंग लगाने वाली तकनीक को लागू करने के लिए किसी महत्वपूर्ण लागत की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि आप उन्हीं तरीकों और उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं जो पेंटिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं।