确保钢制轴承在严苛条件下的优越性能的五个注意事项

在石油和天然气行业等危险环境中，轴承通常要承受苛刻的应用条件。因此，在这些恶劣环境中使用的组件旨在满足严格的行业标准，例如 NEMA 等级和 IP 代码 (IEC 60529)。

使用产品的特定环境条件会影响其规格，重要的是，这些规格必须在机器制造过程开始时确定。从极端温度和薄膜润滑到受污染和腐蚀性环境，危险区域环境中使用的轴承可能会承受极端载荷并应对频繁的机械停止和启动。

一、并非所有的轴承钢都是一样的

轴承行业使用了各种材料，经过不同的热处理和工艺以获得所需的特性，从而最大限度地延长轴承寿命和性能。铬钢是滚珠轴承最常用的材料，因为它具有高负载能力和良好的低噪音特性。440 级不锈钢轴承有时用于海洋环境，是耐腐蚀的明显选择。但是，它们对海水或盐雾的抵抗力有限。316 级不锈钢轴承 通常指定用于负载和速度较低的更具侵蚀性的环境。全陶瓷轴承是高负载应用的流行选择。

最近的替代品是高氮不锈钢。这种具有精细均匀微观结构的超洁净钢具有非常高的耐腐蚀性、高耐磨性、高滚动接触疲劳强度和高冲击韧性。高氮钢轴承与陶瓷球一起提供，以提供航海级不锈钢轴承，以提供比 440 级不锈钢更高的负载和速度。

当对钢进行热处理时，该过程会产生大而脆的铬和铬钼碳化物，从而耗尽周围的钢基体。但是，当对高氮不锈钢进行淬火和回火时，会形成细小的氮化铬。由此产生的氮化物周围较小的贫铬区使高氮不锈钢更加耐腐蚀和耐用。

例如，在酸性气体压缩机中，SKF 报告称其高氮化物不锈钢混合轴承的使用寿命是传统轴承的六到十倍。这导致压缩机维护和运行成本显着降低。同样，欧盟委员会的一份报告探讨了如何通过开发高氮奥氏体钢 (HNAS) 功能等级来改善钢轴承的性能，从而提高所研究的风力涡轮机的可靠性。

二、特种涂料

另一个防止污染的装甲是保护涂层。镀铬和镀镍在高腐蚀性环境中具有良好的耐腐蚀性。然而，涂层最终会与轴承分离，需要持续维护。对于难以访问的位置，这不是最实用的选择。

三、润滑油

轴承润滑剂的选择会影响滚动阻力、速度、噪音，最重要的是影响轴承的使用寿命。然而，当轴承需要在苛刻的条件下运行时，润滑剂的选择就变得更加重要。 可以为密封轴承提供含有腐蚀抑制剂的防水润滑脂。这些润滑剂可保护轴承的内表面，并可与特定的应用环境相匹配。

在如此极端的温度下，润滑可能会成为一个问题。一种选择是在完全没有任何润滑的情况下“干”运行轴承。全陶瓷轴承无需润滑即可正常运行，但可以使用防水油脂进行润滑以延长使用寿命。然而，对于不锈钢轴承，转速必须非常低。铬钢轴承不是一种选择，因为它们会在没有保护性油涂层的情况下腐蚀。

四、密封件

在恶劣的环境中，污染防护至关重要，因此选择接触密封有利于确保污染物不会进入钢轴承。对于可能暴露在潮湿环境中的设备，接触式密封还可以提高防水性。这将阻止油脂从轴承中冲出，使其能够发挥润滑和保护轴承内表面的作用。另一种选择是金属屏蔽，但这大大降低了防潮保护。

五、维护

危险行业的传统维护方法依赖于专家。这些传统方法成本高昂且不灵活，因为许多导致计划外停机的问题根本无法通过目视检查来发现。

总拥有成本 (TCO) 也受到影响，因为公司通过手动监控资产浪费时间和金钱，然后应用反应性纠正性维护，而不是通过数字监控进行预测性维护。此外，使用传统设置，在线监控通常只能在某些固定系统上执行，而不是在整个生产线上进行整体监控。

然而，远程状态监测在危险区域的应用进展缓慢，部分原因是缺乏经济高效且易于安装的解决方案。另一个障碍是设备运行所处的经常具有挑战性的环境。幸运的是，由于成本下降以及软件和固件的技术进步使其使用更加灵活，企业可以更容易地使用传感器等解决方案，这些解决方案可以集成到轴承箱中以监测磨损。

除了可能导致停机和生产力损失之外，更换组件的需要还会在恶劣的操作环境中带来安全问题。因此，几乎不需要维护的轴承可以提高员工安全并减少潜在的工作场所事故。

通过首先正确选择产品，设计工程师可以克服大多数环境挑战，让他们的轴承享受更长的使用寿命，从而降低 TCO。