鉆井設備軸承失效原因判別(上)

石油鉆井設備主要用于鉆探地下地層、發現和開采地下的石油、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。而軸承是鉆井設備的主要旋轉支承零部件,對鉆井設備的正常運行起著非常關鍵的作用, 如果軸承過早損壞失效, 應采取相應措施防止同類損壞繼續出現, 以提高鉆機運轉的可靠性, 延長維修周期, 提高經濟效益。因此, 對鉆井設備軸承的失效原因進行分析與診斷對于設備的維修、保養、現場故障診斷、保證正常鉆井都有著較好的指導意義。

石油鉆井設備由于其工況的復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; 滾動體及滾道接觸邊緣剝落; 受力表面較大面積壓光和微觀剝落; 滾動體和滾道嚴重污痕和變色; 滾動體和滾道產生橢圓形凹坑、平斑和腐蝕; 滾道上出現劃痕、刻痕、凹痕和摩擦腐蝕; 保持架嚴重磨損和斷裂; 內部游隙增加、表面變粗、微觀凹痕、磨損; 滾動體和滾道點蝕和銹蝕腐蝕; 溫升、軸承變色、咬合燒傷; 配合面上有銹蝕帶變色、發光及微振磨損; 軸承圈與滾動體裂紋; 圓錐滾子軸承擋邊磨損過大。

長時間重載持續性載荷加速導致疲勞損傷; 兩支撐軸承座同心度差, 對中不良導致軸承運轉中產生重載; 長時間高速運轉增加應力周期, 加速表面疲勞; 材質問題或制造精度較差造成滾道粗糙或滾道表面硬度不夠過早產生疲勞; 設計原因, 承載能力不夠引起疲勞損傷。

此類失效主要發生在泥漿泵的曲軸支撐軸承和連桿軸承上, 主要原因是波漿泵軸承長時間承受較變負荷以及泵體變形等原因所至。

負荷過重產生較大的軸向力使軸承滾動體側移加速邊緣剝落; 同一軸上兩支撐軸承座不同心導致軸承邊緣受重載, 產生剝落。此類失效主要出現在水龍頭負荷軸承19954上, 由于水龍頭負荷軸承是推力圓錐滾子軸承, 由于
井下鉆具的全部負荷都施加在水龍頭負荷軸承上,導致滾動體及滾道接觸邊緣負荷過大產生剝落。同時由于水龍頭扶正間隙過大導致負荷軸承在運轉中使滾動體及滾道接觸邊緣產生較大的沖擊載荷, 從而出現滾動體及滾道接觸邊緣剝落。

潤滑不良導致不能形成動壓油膜; 重載荷及對中不良導致工作面動壓油膜破壞; 制造精度較差, 工作面粗糙造成表面動壓油膜破壞。此類失效主要出現在F320鉆機貓頭傳動軸軸承3003722上, 因該軸承潤滑很差, 潤滑油很少, 加上長時間承受較大的振動載荷, 導致該軸承過早損壞。

軸承對中不良引起軸承滾子滑動和螺旋運動;載荷過輕、牽引不足導致滾動體打滑; 高速輕載時增加了打滑趨勢; 軸承游隙過大, 運轉打滑。此類失效主要表現( 1) F320絞車、聯動箱、貓頭等設備各傳動軸支撐軸承, 因F320鉆機是原羅馬尼亞50~60年代的產品, 到現在經過長時間的使用維修, 各設備殼體均嚴重變形, 各軸平行度及支撐軸承座同心度差, 導致此類軸承失效。各鉆井設備使用后期, 因長時間運轉, 導致軸承間隙過大, 超期使
用。

負荷過重超過軸承靜承載能力; 沖擊載荷造成永久性凹痕; 由于工況復雜, 軸承設計選型不正確,軸承抗腐蝕能力差。此類失效主要表現在轉盤負荷軸承91682/ 800和防跳軸承1681/ 800上, 由于轉盤負荷大, 沖擊大,內部經常進腐蝕性泥漿導致軸承失效。

原因分析: ( 1) 包裝不當, 運輸及裝卸過程中碰撞所至。( 2) 振動及軸承間隙大, 軸承內部油膜阻尼少。( 3) 使用中操作不當, 粗暴處理導致損傷, 此類失效主要表現在縮斷壽命。此類失效主要表現在( 1) 許大圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承中, 因滾子軸承和圓錐滾子的內外圈可以分離, 在運輸、裝卸、裝配和操作過程中碰撞造
成軸承表面出現長劃痕、刻痕、凹痕; 許多軸承使用后期, 由于間隙過大及潤滑不良加速軸承摩擦腐蝕。

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