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水如何導致軸承失效
      我們大多數花在潤滑油領域的人都被告知只需要少量的水(低于500ppm)就能大大縮短滾動軸承的使用壽命。確實有大量的研究支持這些主張。作為干凈和干燥的石油職業生涯的戰士,無油軸承的小編絕對不會反駁。事實上,取決于條件,水對軸承的破壞性 影響可以輕易達到或超過顆粒污染的程度。
  因此,我關于這一專欄的主題不是關于水是否會造成傷害,而在于它是如何發揮作用的。了解水是如何發作并造成傷害的,有助于設定重要的干燥目標,并有助于驗尸后的失敗調查。此外,當水污染不可避免時,理解這些水引起的失效模式對于防御目的的潤滑劑,軸承和密封件的最佳選擇可能是有價值的。
  我們機器的禍害
  沒有污染物比水更復雜,激烈和混亂。原因仍在研究中,但其中包括與石油共存的各種狀態及其在服務過程中傳遞的許多化學和物理變化。單獨和集體地說,水分引起的問題對油和機器都造成嚴重損害,并且可能會緩慢或突然地導致軸承的運行故障。不要低估水的攻擊潛力。
  水可以直接損壞機器表面,通過一系列事件并且經常與各種幫助者一起。在許多情況下,最嚴重的損害是級聯或連鎖反應失敗。例如,水可能首先導致基礎油的過早氧化。當氧化物與更多的水結合時,存在腐蝕性酸性流體環境。
  同樣,氧化可以甩掉污泥中的不溶物并增加油的粘度。這兩個過程都會阻礙油流并導致軸承損壞。不要被排除在外,水和氧化環境可以將空氣懸掛在油中,進一步放大潤滑問題。通常事情越糟糕,事情越糟糕; 全部由水開始。
  失敗模式
  為了保持這一列的長度和范圍可控,下面描述的模式將是簡短的并且重點突出。我忽略了那些牽強附會或技術抽象的東西,以及一些根深蒂固的科學事實。我的名單上甚至有一些失敗模式主要來源于猜想,但仍然是可信的。最后,我沒有努力根據嚴重性或通用性對失效模式進行排名。我的列表:
  氫致裂紋。通常稱為氫脆或起泡,這種失效模式可能比大多數摩擦學家和軸承制造商意識到的更為尖銳和普遍。氫的來源可以是水,但也可以是電解和腐蝕(由水輔助)。有證據表明,由于毛細管力的作用,水被滾珠和滾筒中的微觀疲勞裂紋吸引。一旦與裂縫內的游離金屬接觸,水分解并釋放原子氫。這會導致進一步的裂紋擴展和斷裂。高抗拉強度鋼的風險最大。添加劑硫(極壓(EP),抗磨(AW)等),礦物油和環境硫化氫可能會加速制造的進程。風險由可溶性水和游離水構成。
  腐蝕。鐵銹需要水。即使是可溶解的水也會導致生銹。水使酸具有最大的腐蝕性。蝕刻和蝕坑表面免受軸承滾道和滾動元件的腐蝕,破壞了臨界彈性流體動力學(EHD)油膜的形成,從而賦予軸承潤滑油膜強度以控制接觸疲勞和磨損。靜態蝕刻和微動也可通過游離水加速。
  氧化。許多軸承只有有限的潤滑劑體積,因此,只是一種抗氧化劑的閃爍體。高溫的金屬顆粒和水兩側可快速消耗抗氧化劑,并將潤滑劑從所需的氧化保護環境中除去。石油氧化的負面影響很多,但包括腐蝕,污泥,清漆和油流量受損。
  添加劑耗盡。我們已經提到,水有助于抗氧化劑的消耗,但它也會削弱或削弱許多其他添加劑的性能。這些包括AW,EP,防銹劑,分散劑,清潔劑和破乳劑。水可以水解一些添加劑,凝聚其他添加劑或者簡單地將它們從工作流體中沖洗出來,變成水池地面上的水坑。在水存在下的硫磷磷添加劑可以轉化為硫酸和磷酸,從而增加油的酸值(AN)。
  油流限制。水具有高極性,因此具有清除極性油雜質(例如氧化物,死添加劑,顆粒,碳細粉和樹脂)的有趣能力,以形成污泥球和乳液。這些無定形懸浮液可以進入臨界油路,填充潤滑油軸承的腺體和孔口。當污泥阻礙油流時,軸承遭受饑餓狀況并且即將發生故障。另外,在裝有懸浮污泥的油系統中過濾器壽命較短。在亞凍結條件下,游離水會形成冰晶,這也會干擾油流。
  充氣和泡沫。水降低了油的界面張力(IFT),這會削弱其空氣處理能力,導致充氣和泡沫。只需要大約1000 ppm的水就可以將軸承槽變成泡泡浴??諝鈺魅跤湍?,增加熱量,誘導氧化,引起汽蝕,并干擾油流; 所有災難性的軸承。曝氣和泡沫也可能使石油sl子/拋油環,環形油嘴和領口油嘴的效能喪失。
  受損的薄膜強度。滾動元件軸承取決于油的粘度以在負載下產生臨界間隙。如果負載太大,轉速太低或粘度太小,那么軸承的疲勞壽命就會縮短。當小水珠被拉入裝載區域時,間隙經常丟失,導致相對表面(滾動元件和滾道)碰撞或摩擦。潤滑油通常在承受工作負荷(通常大于500,000磅/平方英寸)所需的負荷下(稱為其壓力 - 粘度系數)變硬。
  但是,水的粘度只有一個厘oke,并且該粘度實際上保持不變,而不管施加的負載如何。它不擅長承受高壓負荷。這導致薄膜強度下降,隨后出現疲勞裂紋,凹坑和剝落。水也可能在軸承載荷區閃蒸或爆炸成過熱蒸汽,這會嚴重破壞油膜和潛在的斷裂表面。
  微生物污染。水是微生物的已知啟動子,如真菌和細菌。隨著時間的推移,這些可以形成厚的生物質懸浮液,可以堵塞過濾器并干擾油流。微生物污染也是腐蝕性的。
  水洗。當潤滑脂被水污染時,它會軟化并流出軸承。水噴霧也可以直接從軸承上清洗潤滑脂,這取決于潤滑脂增稠劑和條件。
  水問題的明顯解決方案是積極的解決方案; 即防止水侵入油/油脂和軸承環境。唯一不會造成傷害的水是不侵入你系統的水。污染物排除策略總是明智的維護投資。
  今天通過控制風險因素成為一個長期的思想家,而方向仍然有剩余的使用壽命(RUL)。去除水和/或補救其造成的損失的成本將遠遠超過將其排除在外的任何投資。