鉆井設(shè)備軸承損壞形式與故障檢測研究

周萬成

（大慶鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163412）

鉆井設(shè)備在復(fù)雜的環(huán)境下工作，失效形式呈現(xiàn)多樣化特征，而軸承作為鉆井設(shè)備正常工作必不可少的重要組成部分，其質(zhì)量好壞將直接對主機的正常運行產(chǎn)生影響，甚至?xí)︺@井進(jìn)尺及井下安全產(chǎn)生直接影響，當(dāng)前，軸承故障及軸承損壞問題已經(jīng)成為鉆井設(shè)備修理的重要因素，所以本文就鉆井設(shè)備軸承損壞形式與故障檢測展開論述分析。

1 鉆井設(shè)備軸承損壞形式與故障檢測的重要性

鉆井設(shè)備中所應(yīng)用的軸承類型復(fù)雜，包括推力滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心球軸承和深溝球軸承等多種類型，部分軸承的價值可以高達(dá)上萬元，常見型號為ZP-520轉(zhuǎn)盤負(fù)荷軸承1684/650、SL-250水龍頭負(fù)荷軸承9019456及F1300泥漿泵連桿軸承928/660等類型，由于鉆井設(shè)備工作環(huán)境惡劣，且井下環(huán)境復(fù)雜多變，所以設(shè)備超負(fù)荷運載情況時有出現(xiàn)。這就需要提升鉆井設(shè)備恩的應(yīng)用可靠性，減少故障發(fā)生而帶來的經(jīng)濟損失問題。軸承作為鉆井設(shè)備旋轉(zhuǎn)和支撐的最主要部件，其關(guān)系到鉆井設(shè)備恩是否能夠正常運轉(zhuǎn)。

軸承應(yīng)用中，會受到外部條件及自身質(zhì)量的雙重影響，軸承的耐磨性、旋轉(zhuǎn)精度及承載能力也會受到影響產(chǎn)生不同程度的變化。若是軸承的性能指標(biāo)無法滿足正常工作需求，軸承就會產(chǎn)生故障，嚴(yán)重情況下甚至?xí)В收匣蛘呤У妮S承會直接影響鉆井設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致設(shè)備功能喪失，所以必須盡早進(jìn)行故障發(fā)生原因的檢查，并采取對應(yīng)措施進(jìn)行故障排除。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行鉆井設(shè)備修理過程中，軸承更換的費用占據(jù)設(shè)備應(yīng)用的一半左右，總修理費用可高達(dá)500萬元。所以，只有盡早采取措施對軸承失效進(jìn)行預(yù)防，才有利于減少軸承損壞的概率，促進(jìn)鉆井設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，提升設(shè)備應(yīng)用周期，促進(jìn)石油企業(yè)經(jīng)濟效益的增長，所以這就需要深入研究軸承失效原因，強化設(shè)備可靠性診斷，以確保鉆井設(shè)備能夠正常應(yīng)用。

石油鉆井設(shè)備應(yīng)用過程中，工作環(huán)境惡劣，所以軸承損壞的形式也呈現(xiàn)多樣化特征，其中包括軸承游隙過大、擋邊掉塊、軸承內(nèi)外軌磨損、斷裂、滾動體破裂、軸承保持架損傷、滾動體脫落及有麻點等內(nèi)容。

2 軸承常見損壞形式

2.1 軸承內(nèi)外軌磨損

軸承內(nèi)外軌磨損將直接導(dǎo)致軸承表面受到交變應(yīng)力作用，影響材料的蒸常應(yīng)用，導(dǎo)致材料疲勞，而發(fā)生失效。接觸疲勞失效屬于軸承常見的失效形式，極易導(dǎo)致軸承疲勞剝落，軸承軌道及滾子表面存在麻點剝落和點蝕剝落也極易導(dǎo)致軸承損壞。若是磨損嚴(yán)重，將導(dǎo)致軸承向深層剝落，深層剝落就會直接導(dǎo)致接觸疲勞失效，其屬于最主要的疲勞源。滾動軸承應(yīng)用過程中，一旦受到靜荷載影響或者沖擊荷載的影響，或者受到熱變形，將導(dǎo)致額外荷載量的升高，若是硬度較高的物質(zhì)進(jìn)入到其中以后，會導(dǎo)致滾道表面生成劃痕和凹痕。一旦軸承內(nèi)外受到摩擦，將直接加劇軸承的振動，導(dǎo)致噪聲增加，進(jìn)一步增加沖擊荷載。導(dǎo)致軸承附近表面脫落。

2.2 磨損失效

鉆井設(shè)備工作環(huán)境大都為封殺自然環(huán)境，其工作環(huán)境大都為野外，所以設(shè)備潤滑油之中會導(dǎo)致軸承內(nèi)部進(jìn)入大量潤滑油，軸承工作表面之間若是混入硬質(zhì)的異物、硬質(zhì)的沙礫，將導(dǎo)致金屬表面發(fā)生磨損，影響接觸表面的正常接觸，導(dǎo)致軸承移動，誘發(fā)磨損問題，導(dǎo)致軸承工作表面形成數(shù)道拉傷。

2.3 腐蝕失效

鉆井設(shè)備所處的工作環(huán)境極為復(fù)雜，鉆井過程中，必然會接觸腐蝕性介質(zhì)和水，比如泥漿泵工作中，會接觸化學(xué)泥漿，化學(xué)泥漿中含有大量的酸堿性物質(zhì)會對鉆井設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，若是進(jìn)入鉆井泵軸承內(nèi)部，將導(dǎo)致軸承腐蝕和生銹，泥漿泵的大連桿軸承會進(jìn)入泥漿之中，導(dǎo)致軸承出現(xiàn)腐蝕損壞。

2.4 軸承軌道或者擋邊斷裂失效

軸承軌道發(fā)生斷裂失效的因素為軸承中混入異物、過載沖擊荷載引發(fā)的軸承脆裂及軸承自身缺陷問題。這一失效大都在沖擊振動較大的位置發(fā)生，可由于泥漿泵連桿軸承、水龍頭負(fù)荷軸承及十字頭軸承軌道負(fù)荷值過高而導(dǎo)致軌道斷裂的情況也時有發(fā)生。

2.5 軸承軌道單側(cè)擋邊位置剝落

軌道單側(cè)基線位置剝落發(fā)生后，可見軸承彈子擋邊及軌道交接位置安裝到位，或者可以將從右側(cè)開展的軸承外圈配合情況更替為間隙配合方式，一旦軸承過載情況下，軸承將得到補償，發(fā)生軸承軌道單側(cè)擋邊位置脫落。

2.6 軸承燒毀

由于軸承應(yīng)用過程中所采用的潤滑油無法與實際情況相符合，潤滑情況不合理，軸承的間隙調(diào)節(jié)過小，軸承在工作過程中會迅速產(chǎn)生熱量，在幾十分鐘內(nèi)，軸承表面的溫度會不斷升高，發(fā)生退火現(xiàn)象，若是不能及時對軸承內(nèi)軌采用膠合進(jìn)行處理，軸承滾動體將會脫落，保持架也會產(chǎn)生散架。膠合指的是在一個表面向另一個表面金屬粘附，若是潤滑不良，產(chǎn)生高速重載，則會由于摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致滾動軸零件在短時間內(nèi)溫度升高，引起表面損傷甚至損壞。

2.7 滾動體及滾道點侵蝕

軸承疲勞，潤滑程度不足，潤滑劑不良，將導(dǎo)致滾道表面受到油中氧化物及腐蝕物對其產(chǎn)生侵蝕，導(dǎo)致表面損傷，密封不嚴(yán)的情況下，水和腐蝕劑會對軸承滾道表面產(chǎn)生影響，導(dǎo)致表面麻點的出現(xiàn)，這一失效問題會在各個部位的軸承中發(fā)生，尤其是軸承應(yīng)用后期，這一問題更加嚴(yán)重。

2.8 軸承變色及咬合燒傷

軸承缺油、燒死及咬合燒傷、環(huán)境溫度水平過高、潤滑油潤滑程度不足、潤滑劑應(yīng)用不良等問題均會對軸承的散熱產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致軸承運轉(zhuǎn)過程中溫度水平過高，引發(fā)軸承色變現(xiàn)象，該失效情況在轉(zhuǎn)盤、泥漿泵及水龍頭等極易混入腐蝕性泥漿的軸承中發(fā)生較高。

3 軸承常見故障檢測

不依靠拆卸檢查方式對軸承運轉(zhuǎn)過程存在的故障進(jìn)行預(yù)測和識別，可實現(xiàn)鉆井和設(shè)備經(jīng)濟性能和可靠性能提升的目的。所以首先，需要依據(jù)軸承運轉(zhuǎn)中的聲音，對軸承是否存在損壞情況進(jìn)行判斷，依靠聽音器或者起子貼在軸承外側(cè)部位進(jìn)行聆聽，分析抽成運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的聲音是否正常、滾動體會在滾道上滾動，滾動中會形成滑溜的輕聲音，其屬于軸承最基本的聲音，但是聲音的大小會極大程度受到軸承結(jié)構(gòu)的影響，若是球軸承比較小，則滾子軸承比較大。輕系列的軸承小情況下，重系列的軸承會比較大。若是軸承軌道之中存在麻點或者磨損情況，則軸承運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生異常聲響，也會產(chǎn)生有規(guī)律的跳動聲音。其次，替考專用的軸承振動儀開展故障檢測，軸承應(yīng)用過程中，若是滾動體表存在裂紋、銹蝕、壓痕或者剝落情況，將直在軸承運轉(zhuǎn)中體現(xiàn)，依靠軸承振動測試分析儀，可有效檢測軸承的大小，依靠軸承分析方式對異常情況進(jìn)行鑒別。最后，依靠軸承工作溫度對軸承工作情況進(jìn)行判斷，軸承運轉(zhuǎn)過程中，溫度也會隨之升高，但是若是潤滑情況良好的情況下，軸承溫度會處于恒定狀態(tài)下，若是由于潤滑油質(zhì)量問題或者潤滑不良問題的存在，將導(dǎo)致軸承安裝過程張溫度持續(xù)上升現(xiàn)象，導(dǎo)致軸承異常高溫問題的發(fā)生，若是潤滑不足，將導(dǎo)致潤滑劑中雜質(zhì)含量的升高，導(dǎo)致潤滑負(fù)載值的升高，引起軸承損壞，且此過程中間隙不足，也會導(dǎo)致油封摩擦，導(dǎo)致軸承溫度迅速升高。

4 結(jié)語

綜上所述，在對軸承故障進(jìn)行鑒別過程中，可依據(jù)軸承的聲音、軸承振動情況、軸承溫度水平進(jìn)行，通過合理的故障檢查方式，對軸承應(yīng)用中存在的異常問題進(jìn)行盡早發(fā)現(xiàn)，并盡早采取措施進(jìn)行解決，以保障軸承運轉(zhuǎn)的正常化，減少軸承故障而導(dǎo)致的鉆井設(shè)備應(yīng)用停機事件的發(fā)生，提升軸承應(yīng)用的穩(wěn)定性和安全性，增長軸承應(yīng)用周期，減少軸承維護(hù)和更換的費用，促進(jìn)軸承應(yīng)用質(zhì)量的提升，以此促進(jìn)鉆井工作經(jīng)濟效益的增長。