长轴消防泵断轴故障分析

长轴消防泵断轴故障分析 2010年第36期(总第171期)NO.36.2010 (CumulativetyNO.171) 陈 旺 (中海石油(中国)东海西湖石油天然气作业公司，上海 200030) 摘要:文章针对某石油平台长轴消防泵经常发生断轴的故障情况进行分析，通过对比、材质检验等方法查找断轴的根本原因，采取良好的工艺以及科学经济的方法对设备进行改造以达到提高设备寿命、减少设备故障的目的。关键词:海水;长轴消防泵;次氯酸钠;腐蚀中图分类号:TH311 文献标识码:A 文章编号:1009-2374 (2010)36-0021-02 糙度大大增加，造成支架内的高分子填料轴承与轴套间的摩擦力大大增加，加剧了轴承的磨损。 (2)同时由于泵轴支架上的缺陷，轴承极容易被水流冲出，造成了轴在支架内得不到扶正，出现摆动。 (3)泵轴的摆动造成泵轴在高速旋转时由于不能同心，形成应力集中。 (4)由于联轴器腐蚀严重，泵高速运转时在强度较低的联轴器处造成疲劳破裂。 2.2.2 主要材质理化分析情况 鉴于检泵作业中发现的问，我们主要从泵轴及轴套的腐蚀方面——————————————————————————————————————————————— 进行了分析和研究。为了验证腐蚀的原因，我们现场对腐蚀物取样并就泵轴、轴套、联轴器的材质，委托材料研究所中心进行了化验分析，分析如下: (1)通过理化分析:确定材料成分与原泵设计资料基本一致，轴及轴套为蒙乃尔(MONEL) K500合金，支架为镍铝青铜。 (2)通过宏观测试和分析:完全浸入海水中是蒙乃尔(MONEL) K500轴套的腐蚀为点腐蚀特征，属于局部腐蚀的 一种。 1 消防泵参数及概况 (1)概况:平台消防泵是电动长轴立式泵，它的驱动部分位于立式长轴泵的上部，固定在平台结构上，泵的叶轮位于立式长轴泵的下部，潜入水中，叶轮与驱动之间利用长轴联结，所有泵轴和叶轮外部均有泵护管保护，以免受到外界的损坏。 (2)结构。消防泵有五个主要组成部分:潜海水泵、传动轴、扬水管、轴承支架、驱动电机等。 (3)技术参数。泵的流量:622 m/hr，排出压力:800kPaG， 扬水管节数: A泵11节(3m/节)，驱动机功率/转速:298kW / 1460rpm，泵橇重量:11558kg (4)使用环境说明。工作介质:海水，海水中氯离子CL:8500mg/L，PH:7.95。泵启动时加注次氯酸钠，加注量约为2.0ml/h，泵出口氯浓度控制在0.28PPM。 -3 ——————————————————————————————————————————————— 2 消防泵故障情况以及原因分析 2.1 故障情况 (1)在第3 与第 4 根泵轴的联轴器(材质:K500-MONEL合金)断裂。这也是造成泵不出水的直接原因。 (2)泵轴支架轴承破损及套内填料脱落(轴承支架材质:铝镍青铜)。检泵作业过程中，共发现有1个泵轴轴承支架破碎，6个支架套内高分子填料环脱落且磨损严重。 (3)泵轴(材质:K500-MONEL合金):长期浸泡在水中的传动轴表面未见明显腐蚀，水上部分布满腐蚀氧化物，表面清理之后发现表面有明显的点蚀。 (4)轴套(材质:K500-MONEL合金)腐蚀比较严重。(5)其余各部件未见明显腐蚀或损坏情况。2.2 消防泵轴断故障原因分析 2.2.1 故障原因分析 (1)从以上泵各零部件的腐蚀图片可以看出:由于轴套、支架接联轴器的腐蚀，造成其表面出现较多的点蚀坑，表面粗 图1 K500-MONEL轴套全浸海水腐蚀后的实物浸入加有次氯酸钠的海水中，蒙乃尔(MONEL) K500轴套的腐蚀较为均匀，可归属于均匀腐蚀。 (3)通过微观测试和分析。 金相检测:在加有次氯酸钠的海水中，蒙乃尔(MONEL) K500轴套的残留厚度为1.17mm左右，均匀腐蚀速度较大。完全在海水中，除点腐蚀外，大部分完好。 ——————————————————————————————————————————————— 腐蚀产物的X-射线光电子能谱分析:分析表明，使用于潮汐飞溅区的轴套腐蚀产物中的Cl- 和,a+ 是全浸海水中的2倍以上。 21- - 图4 热喷金属陶瓷(钛粉氧化铝)的轴套 图2 K500-MONEL轴套使用于潮汐飞溅区腐蚀后的实物(4)材质理化分析结论: 蒙乃尔(MONEL) K500完全浸入海水中均匀性腐蚀不大，主要为点腐蚀。 蒙乃尔(MONEL) K500使用于潮汐飞溅区加注次氯酸钠的海水中容易发生均匀腐蚀，要注意次氯酸钠对泵轴的腐蚀。 材质及腐蚀分析表明，腐蚀是造成泵轴断脱的主要问题，在海水中加注的次氯酸钠又是造成泵轴及轴套的均匀腐蚀的主要因素。 2.2.3 断轴原因分析结论 从泵轴的现场腐蚀情况、材质理化分析以及泵管套垂直度的测量结果判断:断轴的主要原因为次氯酸钠腐蚀。 干摩擦发热低等功能。轴承与轴承支架使用过盈配合。为了防止轴承使用中滑落，轴承支架制造时底部加工凸台。 (4)联轴器表面喷涂RiLsan涂层。 (5)为了分析不同材质在含有次氯酸钠海水的飞溅区的腐蚀情况，本次维修新制3米传动轴1根(材质:00Cr25Ni6Mo3N)，安装在水面上中部，作为腐蚀观察的试验轴，为今后材料改进提供实践依据。 (6)为了防止安装或拆卸时损坏泵轴表面涂层，加工制作了专用夹——————————————————————————————————————————————— 具并对原泵轴进行加工改造。 4 结语 平台消防泵断轴故障维修是我们钻研新材料、新技术的一大举措，在整个维修过程中我们致力于查找故障的根本原因从而在根源上杜绝类似情况的发生。我们在故障查找过程中采取了多种方法，经过多次的考察和论证，直至查出故障的原因，同时综合考虑各种维修改造方案，最终选择了本次既简单又经济快速的维修方法。 实践证明，本次平台消防泵A泵的维修改造是成功有效的，本次维修改造不仅及时解决了设备故障问题又为今后类似问题的研究储备好技术和经验，为海上平台的消防泵维修以及新建平台时设备选型提供参考依据和范例。 参考文献 [1] 次氯酸钠杀灭微生物效果与腐蚀性的试验观察[J](中国消 毒学杂志，1998，(2)( 左景伊(腐蚀数据与选材手册[M](化学工业出版社，1995.[2] 朱祖芳(有色金属的耐腐蚀性及其应用 [M](化学工业出[3] 版社，1995. 朱相荣，等(金属材料的海洋腐蚀与防护[M](国防工业出[4] 版社，1999. 徐坚，夏再筑，等(腐蚀金属学及耐腐蚀金属材料[M](浙[5] 江科学技术出版社，1981.消防泵操作说明书([6] 3 维修方案的实施 ——————————————————————————————————————————————— 维修改造方案: (1)传动轴:对传动轴进行保养清洁、修正、复校。传动轴外表采用RiLsan(尼龙)涂层。 图3 喷涂RiLsan(尼龙)涂层的传动轴 (2)轴套根据原件测绘，加工轴套(双相不锈钢)数量11只，热套安装定位，加工完成后在轴套采用热喷金属陶瓷(钛粉氧化铝)作外表摩擦面。 (3)轴承以及轴承支架 根据原件测绘及模具制作，重新加工轴承支架及轴承。轴承支架材质:316L不锈钢，轴承材质:自润滑高分子材料MGA-CS2(华龙)，其具有润滑性好、 22 - ———————————————————————————————————————————————