含MoS2/無水CaCl2潤滑脂的酸性環境中軸承的腐蝕行為*

李金澤，胡 瑞，敖海麒，賀蜀光，孟曉湖

（1.四川紅華實業有限公司，四川 樂山 614200；2.南昌工程學院，江西 南昌 330099）

電機軸承是當今工業生產中最重要的一類機械元件。電機軸承性能穩定是保證電機正常運行、減少電機故障的必要條件［1-2］。化工企業使用含酸化學試劑時，酸易擴散到廠房空氣中，并附著在運行設備表面。電機軸承長期在酸腐蝕環境下運行，其表面附著酸性污染物，導致其性能降低甚至失效［3-4］。探究酸性溶液對含MoS2/無水CaCl2潤滑脂添加劑的軸承性能的影響，可為化工企業提供技術參考，便于采取有針對性的應對措施。

1 電機軸承運轉機理和失效特征

通過了解電機軸承的運轉機理和失效特征，在日常運維中可以深層次地剖析電機運轉情況，快速準確地判斷電機軸承發生故障和損壞的原因，提高電機軸承的檢修質量。

1.1 電機軸承運轉機理

電機主要由兩部分組成：固定部分為定子，旋轉部分為轉子。另外其他部件還有端蓋、風扇、罩殼、機座、接線盒等。電機轉子由轉子繞組、轉軸、軸承三部分組成，軸承位于轉軸上，如圖1所示。電機通電后，利用通電線圈產生旋轉磁場，并作用于轉子形成磁電動力，使電機轉軸旋轉，將電能轉換為機械能。電機軸承由軸承鋼球（滾珠）和軸承保持器組成，鋼球承擔著負載，支撐著電機轉軸，保證了電機轉軸可以平穩旋轉。

圖1 電機轉子

1.2 電機軸承失效

在工業生產中，電機軸承失效導致電機設備損壞的現象較多［5-7］。電機軸承失效的主要原因有軸承超負荷運行、軸承內部摩擦力增大、軸承疲勞受損及其表面附著污染物等。

2013年9月，某公司第二熱電廠5號爐增壓風機電機前側軸承發生較大振動，檢查發現其內、外滑道均存在腐蝕麻點，并且其內部潤滑脂嚴重發黑變質［8］。

電機軸承失效的表現形式一般有軸承異常響動、溫度過高、表面磨損腐蝕以及潤滑脂失效等［9-12］。在工業領域中，一般選用溫度測定和質量計量的方式來測定軸承性能和評估其使用壽命。軸承溫度過高說明軸承已處于異常狀態，若軸承繼續運行，其使用壽命必將縮短，甚至會造成軸承損壞。此外，軸承溫度過高也對潤滑脂有害，會導致潤滑脂流失滴落，甚至使潤滑脂完全失效。

2 軸承腐蝕行為研究

采用溫度測定法和質量計量法對軸承的腐蝕行為進行研究，將鹽酸、硝酸與MoS2、無水CaCl2兩種潤滑脂按照一定的配比混合后分別加入電機軸承中，電機以額定功率運行一段時間，計量此時軸承的溫度、質量，計算軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，分析其結果。

2.1 鹽酸對軸承的腐蝕

選擇質量分數為35%的鹽酸與MoS2、無水CaCl2潤滑脂按照一定的配比進行混合，鹽酸分別占混合物總質量的10%，20%和30%，再將混合物加入電機軸承中，電機以額定功率運行2 h，計量電機軸承的溫度和潤滑脂質量，并計算電機軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，試驗結果見圖2。

圖2 鹽酸對軸承的腐蝕

在MoS2潤滑脂與鹽酸的混合試驗中，三種配比的電機軸承初始溫度均為16.8℃，隨著電機運行時間的延長，軸承溫度逐漸升高，電機運行2 h后，鹽酸占比為10%，20%和30%的電機軸承最終溫度分別為55.5℃，53.9℃和59.6℃，均比基準值51.5℃高。同時，在試驗過程中，含MoS2潤滑脂的電機軸承質量也發生了變化，電機運行2 h后，鹽酸占比為10%，20%和30%的電機軸承最終質量分別為350 g，349 g和349 g，均低于基準值351 g（軸承與潤滑脂總質量）。試驗數據表明，鹽酸腐蝕導致含MoS2潤滑脂的軸承溫度升高，潤滑脂損失，并且呈現出鹽酸含量越高潤滑脂損失量越大的趨勢。

在無水CaCl2潤滑脂與鹽酸的混合試驗中，三種配比的電機軸承初始溫度均為21.6℃，隨著電機的運行，軸承溫度逐漸升高，電機運行2 h后，鹽酸占比為10%和30%的電機軸承最終溫度分別為58.0℃和58.5℃，均比基準值56.2℃高，而鹽酸占比為20%的電機軸承最終溫度為55.5℃，略低于基準值。同時，在試驗過程中，含無水CaCl2潤滑脂的電機軸承質量未發生變化，與基準值重合，質量均為351 g。試驗數據表明，鹽酸腐蝕會導致含無水CaCl2潤滑脂的軸承溫度上升，但鹽酸含量的變化對潤滑脂質量并未造成影響。

2.2 硝酸對軸承的腐蝕

選擇質量分數為35%的硝酸與MoS2、無水CaCl2潤滑脂按照一定的配比進行混合，硝酸分別占混合物總質量的10%，20%和30%，再將混合物加入電機軸承中，電機以額定功率運行2 h，計量電機軸承的溫度和潤滑脂質量，并計算電機軸承溫度升高值和潤滑脂損失量，試驗結果見圖3。

圖3 硝酸對軸承的腐蝕

在MoS2潤滑脂與硝酸的混合試驗中，三種配比的電機軸承初始溫度均為19.0℃，隨著電機的運行，軸承溫度逐漸上升，電機運行2 h后，不同配比的電機軸承溫度值均比基準值53.6℃高，硝酸占比為10%，20%和30%的電機軸承溫度分別為64.7℃，64.6℃和58.9℃。同時，在試驗過程中，含MoS2潤滑脂的軸承質量也發生變化，電機運行2 h后，硝酸占比為10%，20%和30%的電機軸承最終質量分別為349 g，348 g和346 g，均低于基準質量351 g（軸承與潤滑脂總質量）。試驗數據表明，硝酸腐蝕導致含MoS2潤滑脂的軸承溫度上升，潤滑脂損失，并且也呈現出酸含量越高潤滑脂損失量越大的趨勢。

在無水CaCl2潤滑脂與硝酸的混合試驗中，三種配比的電機軸承初始溫度均為20.4℃，隨著電機的運行，軸承溫度逐漸上升，電機運行2 h后，不同配比的電機軸承溫度值均比基準值51.1℃高，硝酸占比為10%，20%和30%的電機軸承溫度分別為59.8℃，55.0℃和58.8℃。同時，在試驗過程中，含無水CaCl2潤滑脂的軸承質量未發生變化，與基準值重合，質量均為351 g。試驗數據表明，硝酸腐蝕導致含無水CaCl2潤滑脂的軸承溫度上升，但硝酸含量的變化對潤滑脂質量并未造成影響。

3 結 論

（1）與無酸環境相比，在鹽酸、硝酸腐蝕環境下運行，電機軸承溫度過高，說明鹽酸、硝酸腐蝕會造成電機軸承超溫及損傷。

（2）在鹽酸、硝酸腐蝕環境下，含MoS2潤滑脂添加劑的軸承呈現出鹽酸、硝酸含量越高，軸承溫度越高，潤滑脂損失量越大的趨勢。

（3）在鹽酸、硝酸腐蝕環境下，含無水CaCl2潤滑脂添加劑的軸承溫度變化與鹽酸、硝酸含量無關，潤滑脂質量也未發生變化。

（4）與MoS2添加劑相比，無水CaCl2潤滑脂添加劑具有更好的耐鹽酸、硝酸腐蝕性能，其軸承性能受酸腐蝕影響較小，未發現明顯的質量損失。因此，電機在酸性環境中作業，軸承潤滑脂添加劑應優先選擇無水CaCl2。