水如何导致轴承故障

只需少量的水（小于 500 ppm）即可大幅缩短滚动轴承的使用寿命。有大量研究支持这一点。作为一名长期致力于清洁和干燥石油的斗士，我当然不会反对。事实上，水对轴承的破坏性影响很容易达到或超过颗粒污染，这取决于具体情况。

因此不是关于水是否会造成伤害，而是它是如何造成伤害的。了解水如何侵袭和造成损害有助于设定重要的干燥目标，也有助于事后进行故障调查。此外，当水污染不可避免时，了解这些水引起的故障模式对于为防御目的优化选择润滑剂、轴承和密封件可能很有价值。

一、水：机器的祸害

没有比水更复杂、更强烈和更令人困惑的污染物了。原因仍在研究中，但包括其与石油共存的各种状态以及在使用过程中产生的许多化学和物理转变。单独和共同地，湿气引起的问题会对油和机器造成损害，并且肯定会缓慢或突然地导致轴承运行故障。不要低估水的攻击潜力。

水可以通过一系列事件直接损坏机器表面，并且通常需要各种帮助。在许多情况下，最严重的损害是级联或连锁反应故障。例如，水可能首先导致基础油过早氧化。当氧化物与更多的水结合时，存在腐蚀性酸性流体环境。

同样，氧化会甩掉不溶物并增加油的粘度。这两个过程都会阻碍油的流动并导致轴承损坏。不容忽视的是，水和氧化环境会使油中的空气滞留，进一步加剧润滑问题。通常情况下，事情越糟，它们变得越快，这是事实。一切始于水。

二、水导致轴承失效模式有哪些

下面描述的方式将简明扼要，忽略了那些牵强附会或技术上抽象的内容，以及一些更多植根于流行传说而非科学事实的内容。在下面列表中，甚至有一些失败模式主要来自猜想，但仍然是可信的。最后，没有努力根据严重性或共性对故障模式进行排名。

1、氢脆或起泡

这种失效模式可能比大多数摩擦学家和轴承制造商意识到的更为严重和普遍。氢的来源可以是水，也可以是电解和腐蚀（在水的帮助下）。

有证据表明，水被毛细作用力吸引到球和滚子的微观疲劳裂纹中。一旦与裂缝中的游离金属接触，水就会分解并释放出原子氢。这导致进一步的裂纹扩展和断裂。高抗拉强度钢的风险最大。添加剂（极压（EP）、抗磨（AW）等）中的硫、矿物油和环境硫化氢可能会加速制造进度。可溶性水和游离水都会带来风险。

2、腐蚀

锈需要水。即使是可溶的水也会导致生锈。水使酸具有最大的腐蚀潜力。轴承滚道和滚动元件腐蚀造成的蚀刻和凹坑表面会破坏临界弹性流体动力学 (EHD) 油膜的形成，从而赋予轴承润滑油膜强度以控制接触疲劳和磨损。自由水也会加速静态蚀刻和微动。

3、氧化

许多轴承只有有限量的润滑剂，因此只有少量抗氧化剂。伴随着金属颗粒和水的高温会迅速消耗抗氧化剂并使润滑剂脱离所需的氧化保护环境。油氧化的负面后果很多，但包括腐蚀、油泥、漆膜和油流受损。

4、添加剂耗尽

我们已经提到水有助于消耗抗氧化剂，但它也会削弱或降低许多其他添加剂的性能。这些包括AW、EP、防锈剂、分散剂、清洁剂和破乳剂。

水可以水解一些添加剂，使其他添加剂结块，或者只是将它们从工作流体中冲出，进入集水槽地板上的水坑中。硫磷极压添加剂在水存在下会转化为硫酸和磷酸，从而提高油的酸值(AN)。

5、油流限制

水是高极性的，因此，它具有清除油类杂质的有趣能力，这些杂质也是极性的（氧化物、死添加剂、颗粒、碳细粉和树脂，例如），形成污泥球和乳液。这些无定形悬浮液可以进入为润滑油轴承供给的关键油路、压盖和孔口。

当油泥阻碍油的流动时，轴承就会处于饥饿状态，故障迫在眉睫。此外，过滤器在装载有悬浮油泥的油系统中寿命很短。在低于冰点的条件下，游离水会形成冰晶，也会干扰油的流动。

6、曝气和泡沫

水会降低油的界面张力 (IFT)，这会削弱其空气处理能力，导致充气和泡沫。只需大约 1,000 ppm 的水即可将您的轴承槽变成泡泡浴。空气会削弱油膜、增加热量、诱发氧化、引起气蚀并干扰油的流动；对轴承来说都是灾难性的。曝气和泡沫还会影响抛油环/抛油环、环形注油器和轴环注油器的有效性。

7、薄膜强度受损

滚动轴承依靠油的粘度在负载下产生临界间隙。如果载荷太大、转速太低或粘度太薄，轴承的疲劳寿命就会缩短。当小水珠被拉入负载区时，间隙通常会丢失，从而导致相对表面（滚动体和滚道）发生碰撞或摩擦。润滑剂通常在负载下变硬（称为压力粘度系数），这是承受工作负载（通常大于 500,000 psi）所需的。

然而，水的粘度只有一厘沲，而且无论施加何种载荷，这种粘度几乎都保持不变。不擅长承受高压负荷。这会导致薄膜强度崩塌，随后出现疲劳裂纹、凹坑和剥落。水还可以在轴承负载区闪蒸或爆炸成过热蒸汽，这会严重破坏油膜并可能导致破裂表面。

8、微生物污染

水是微生物如真菌和细菌的已知促进剂。随着时间的推移，这些会形成浓稠的生物质悬浮液，从而堵塞过滤器并干扰油流。微生物污染也具有腐蚀性。

9、水洗

当油脂被水污染时，它会软化并流出轴承。喷水也可以直接从轴承上清洗润滑脂，具体取决于润滑脂增稠剂和条件。

二、水导致轴承故障解决方案

水问题的明显解决方案是主动解决方案；即防止水侵入油/油脂和轴承环境。唯一不会造成伤害的水是不会侵入您的系统的水。污染物排除策略始终是明智的维护投资。

避免这些与水分有关的问题的最佳方法是防止发生污染。在这方面付出的努力会对可靠性和可用性产生重大影响。

防止污染

1、蒸汽接头：

泄漏的蒸汽接头是水污染的主要来源。通常，逸出的蒸汽会吹向干燥部背面的轴承座。产生的冷凝物会污染油系统。

2、密封件：

大多数轴承座都装有迷宫式密封件，允许水通过进入轴承座。挡油环或固定的附加护罩提高了对轴承的保护。

3、检查：

检查润滑排水系统中是否存在允许水或水蒸气进入系统的孔或开口。此类问题常见于通风口。始终检查管道是否有孔。

4、油/水热交换器：

这些装置的目的是在油返回油箱时对其进行冷却。现代系统的设计通常使油压高于冷却水的压力，因此任何泄漏都会导致油污染水，而不是相反。这种严重的泄漏可能是一个严重的问题，但它通常是不同的类型（例如，环境。）

通过控制今天的风险因素，成为一个长远的思考者，而轴承仍然具有剩余使用寿命 (RUL)。去除水和/或修复其造成的损害的成本将远远超过任何将其排除在外的投资。所以，在“主动”污染控制方面，请不要吝啬。