顏剛1 段現軍2 穀尤勇3 楊斌（bīn）1
（1.新疆澤普（pǔ）石油基地新海公司，新疆澤普 844804；2.新疆（jiāng）塔裏木第三勘（kān）探公司，新疆塔裏木（mù） 841000；3.重慶（qìng）鑽井公司新疆指揮（huī）部，新疆輪台 841600）
關鍵詞：鑽井設備；軸承；失效
石油鑽井（jǐng）設備（bèi）主要用於鑽探地下地層、發現（xiàn）和開采地下的（de）石油、天然氣、地下水和其它礦藏，其工作環境惡劣，負荷重、交變負（fù）荷大，對設備零部件的要求較高，一旦零部件發生故障，將產生較大的經濟損失。而軸承是（shì）鑽井（jǐng）設備（bèi）的主要旋轉支（zhī）承（chéng）零部件，對鑽井設備的正常運行起著非常關鍵的作用（yòng），如果軸承過早損壞失效，應采取相應措施防止同（tóng）類損壞繼續出現（xiàn），以提高鑽（zuàn）機（jī）運轉的可靠性，延長（zhǎng）維（wéi）修周期，提高經（jīng）濟效益。因此，對鑽井設備軸承的（de）失效原因（yīn）進行（háng）分析（xī）與診斷對於設備的維修、保養、現場故障診斷、保證正常鑽（zuàn）井都有著較好的指導意義（yì）。
石油鑽（zuàn）井設備由於（yú）其工況的複雜性導致軸承失效形式的多樣性，軸承常見的失效形式主要有滾動體與滾道剝落（luò）；滾動體及滾道接觸邊緣剝落；受力表麵較大麵積壓光和微觀剝落；滾動體和滾道嚴重汙痕和變色；滾動體和滾道產生橢圓形凹坑、平斑和腐蝕；滾道（dào）上出（chū）現劃痕、刻痕（hén）、凹痕和摩擦腐蝕；保持架嚴（yán）重磨（mó）損和斷裂；內部遊隙增加、表麵變粗、微觀凹痕、磨損；滾動體和（hé）滾道點蝕和（hé）鏽蝕（shí）腐蝕（shí）；溫升、軸承變（biàn）色、咬合（hé）燒傷；配合麵上有鏽蝕帶變（biàn）色（sè）、發光及微振（zhèn）磨損；軸承圈與滾（gǔn）動體裂紋；圓錐滾子軸承擋邊磨損過大。
1 常見失效形式及原因分析
1.1 滾動體與滾道（dào）剝落原因分析（xī）
長時間重載持（chí）續性載荷加速導（dǎo）致疲勞損傷；兩支撐軸承座同心度差，對（duì）中不良導致軸承運轉中產生重載；長時間高速運轉增加（jiā）應力周（zhōu）期，加速表麵疲（pí）勞；材質問（wèn）題或製造精度較差造（zào）成滾道（dào）粗糙或滾（gǔn）道表（biǎo）麵硬度不夠（gòu）過早產生疲勞（láo）；設計原因，承載能力不夠引起（qǐ）疲勞損傷。
此類（lèi）失效主要發生在泥漿泵的曲軸支撐軸承和連杆軸承上，主要原因是波（bō）漿泵軸承（chéng）長時間（jiān）承受較變負荷以（yǐ）及泵體變形等原因所至。
1.2 滾動體及滾道接觸邊（biān）緣剝落原因分析
負荷過重產生較大的軸向力使軸承滾動體（tǐ）側移加速邊緣剝落；同一軸上兩支撐軸承（chéng）座不同心導致軸（zhóu）承邊緣受重載（zǎi），產生剝落。
此類失（shī）效（xiào）主要出現在（zài）水龍頭（tóu）負荷軸（zhóu）承19954上，由於水龍頭負荷軸承是推力圓錐滾子軸承，由於井下鑽具的全部負荷都施加在水龍（lóng）頭負荷軸承上，導致（zhì）滾動體及滾道接觸邊緣負荷過大產生剝落。同時由於（yú）水龍頭扶正間隙過大導致負荷軸承在（zài）運轉中使滾（gǔn）動體及滾道接觸（chù）邊緣（yuán）產生較大（dà）的衝擊（jī）載荷，從而出現滾動體及滾道接觸邊緣剝落（luò）。
1.3 受力（lì）表麵較大麵積壓光和微觀剝落原（yuán）因分析
潤滑不（bú）良導致不能形成動壓油（yóu）膜；重（chóng）載荷及對中不良導致工作麵動壓油膜破壞；製造精度較差，工作麵粗糙造成表麵動壓油（yóu）膜破壞（huài）。
此類失效主要出現在（zài）F320鑽（zuàn）機貓頭傳動軸（zhóu）軸承3003722上，因（yīn）該軸承潤滑很差，潤（rùn）滑油很少，加上長時間承受較大的振（zhèn）動載（zǎi）荷，導致該軸承過早損壞。
1.4 滾動體（tǐ）和滾道嚴重汙痕和變色原因分析
軸承對中不良引起軸承滾（gǔn）子滑動和螺旋運動；載荷（hé）過輕、牽引不足導致滾動體打滑；高速輕載時增加（jiā）了打滑趨勢；軸承遊隙過大，運轉打滑。
此類失效主要（yào）表現在F320絞車、聯動箱、貓頭等設（shè）備各傳動軸支撐軸（zhóu）承上，因F320鑽機是原羅馬尼亞50~60年代的產品，到現在（zài）經過長時間（jiān）的使用維修，各（gè）設備殼體均嚴重變形（xíng），各軸平行度及支撐軸承座同心（xīn）度差，導致此類軸承失效。各鑽井設備使用後期，因長時（shí）間運轉，導致軸承間隙過大，超期使用。
1.5 滾動體和滾道（dào）產生橢圓形凹坑、平斑和腐蝕原因分析
負荷過重超過軸承靜承載能力；衝擊載荷造成永久性（xìng）凹痕；由於工況複雜，軸承設計（jì）選型不正確，軸承抗腐蝕能力差。
此類失效主（zhǔ）要表現在轉盤負荷軸承91682/800和防跳軸承（chéng）1681/800上，由於轉盤負荷大，衝（chōng）擊大，內部經常進（jìn）腐蝕（shí）性泥漿導致軸承失效。
1.6 滾道（dào）上出現劃痕、刻痕、凹痕和摩擦腐蝕原因分析：（1）包裝不當（dāng），運輸及裝卸過程中碰撞所至。（2）振動及軸承（chéng）間隙大，軸承（chéng）內部油膜阻尼少。（3）使用中操作不當，粗暴處理導致損傷，此類失效主（zhǔ）要表現在縮斷壽命。
此類失（shī）效主要（yào）表現在圓柱滾子（zǐ）軸承和圓錐滾子軸承中，因滾子軸承和圓錐滾（gǔn）子的內外圈可以分離，在運輸、裝卸、裝配和操作過（guò）程中碰撞造成軸承表麵出現長劃痕、刻痕、凹痕（hén）；許多軸承使用後期，由於間隙過大及潤滑不（bú）良加速軸承摩擦腐蝕。
1.7 保持架嚴重磨損和斷裂原因分析
潤滑不良（liáng）導（dǎo）致保持架引導麵無油膜分離；速度（dù）過（guò）高導致保（bǎo）持架引導麵承受離心力；軸承對中不良（liáng）導致（zhì）保持架受到（dào）破壞性載（zǎi）荷。
此類失效常見於轉盤負荷軸承、防跳軸承和水龍頭負荷軸承上，常因（yīn）軸承進腐蝕性泥漿（jiāng）以及高速旋轉所至。
1.8 內部遊隙增加、表麵變粗、微（wēi）觀（guān）凹痕、磨損原因分析
此類失效主要是軸承密封不嚴，軸承進沙（shā）粒、灰塵及其它雜物，加速軸承磨損，軸（zhóu）承工作麵變粗，出現微觀凹痕。
此類失效（xiào）普遍存在於密封較差或工況惡劣的各類軸承中。
1.9 滾動體和滾道點蝕和鏽（xiù）蝕（shí）腐蝕原因分析（xī）
軸（zhóu）承疲勞；潤滑不足或潤滑劑不良，油中腐蝕物和氧化物（wù）侵蝕（shí）滾道（dào）表麵引起損傷；密（mì）封不嚴，腐蝕劑和水等損傷滾道（dào）表麵；軸（zhóu）承（chéng）中有電流通（tōng）過，表麵出現大量（liàng）麻點。
此類失效普遍存在於鑽井設備各部位軸（zhóu）承中，特別是軸承使用後期。
1.10 溫升、軸（zhóu）承變色、咬合燒傷原因分析
軸承（chéng）缺油，咬合燒傷，燒死；環境溫度過高，潤滑不足，潤（rùn）滑劑不良導致軸承散熱差，運轉中溫度升高軸承變色。
此類失（shī）效常（cháng）見於轉盤、水龍頭、泥（ní）漿泵等容易進腐（fǔ）蝕泥漿的（de）軸承（chéng）中。
1.11 配合麵（miàn）上有鏽蝕帶變色、發光及微（wēi）振磨損原因分析（xī）
軸承中進水或泥漿使軸承鏽蝕變色；軸承裝配不當，配合過鬆導致徐動和微振腐蝕。
此類失效常見於轉盤、水龍頭、泥漿泵等容易進腐蝕泥（ní）漿的軸承中。
1.12 軸承圈與滾（gǔn）動體裂紋原因分（fèn）析
裝配（pèi）不當，配合過緊使軸承圈產生裂紋（wén）；製造、材料不當或熱處理不當（dāng），使軸承產生內應力（lì），運轉中裂紋；衝擊載（zǎi）荷導致軸承脆裂。
此類失效常見於衝擊（jī）振動大的部位，如泥漿泵連（lián）杆軸承和十字頭軸承以及（jí）轉盤軸承。
1.13 圓錐滾子軸承擋邊磨損過大原因（yīn）分析
裝配不當，配合（hé）不正確使滾子（zǐ）端部受載增加；設計不正確，控製端部遊隙配合製定不正確或預加（jiā）載荷不當；潤滑不足，潤滑劑不良引起金屬滑動接（jiē）觸。
此（cǐ）類（lèi）失效常見於天車軸承37961K、遊車軸承37951K和水龍頭軸承19954等圓錐滾子軸承中。
2 軸承（chéng）失效的判別
軸（zhóu）承失效時，其旋轉和支承工作性能將發生變化，常見的現場判別方式（shì）主要有：
（1）軸承運轉噪聲及振動突然增大，或出現異常噪聲。
（2）軸承工（gōng）作條件沒有改變，但（dàn）軸承溫度突然升高，超過了允許（xǔ）範圍。
（3）軸承工作（zuò）條（tiáo）件沒有改變，但軸（zhóu）承運轉不靈活，有（yǒu）沉重感甚至卡死。
總之，在判別軸承故障時（shí），經常要綜（zōng）合根據振動、聲音和溫度進行判斷，對高（gāo）精密設備有時還要借助先進的診斷方法和頻普分析法（fǎ），聲射分析法、油樣分析法以及（jí）其（qí）它振動分析法等（děng）。
來源：《石油（yóu）礦場機械》2006年第35卷
