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1、1石油矿场特车零部件机械失效分析与对策石油矿场特车在使用过程中，部分机械零件的断裂和过度变形会使整个设备停止运行，严重者可能造成人身和工程事故。所以通过分析石油矿场特车零部件的机械失效形式，找出失效原因，制定相应的预防措施，保证其可靠性，可以避免机械事故和意外事故的发生。1、失效分析的目的机械失效分析的目的在于确定其失效的主要原因。从而有针对性地改进结构设计、材料设计和装配工艺，制定操作规程，延长设备使用寿命，防止机械失效的发生。进行失效分析首先要掌握零部件在外界服役条件和材料内在因素影响下发生的变形、断裂、表面损伤等失效的规律。服役条件包括承载性质（静载、冲击动载和交变载荷等） 。应力状态（
2、拉、压、弯、扭、剪切、接触）和各种复合应力。温度以及环境介质（空气、水、化学物质、腐蚀、冲刷、磨损）等条件。在石油矿场特车设备上，零部件往往承受着多种载荷的同时作用，应力状态复杂。如钻机在工作过程中，提升系统零部件承受的是变幅的低频随机载荷，而在起下钻过程中则承受的是低频有规律的变幅载荷。在正常情况下提升部件主要表现为低应力高周疲劳；在非正常情况下如处理井下事故时由于猛提猛放，提升部件承受着巨大的冲击性动载荷，表现为过量塑性变形、低周疲劳或延性断裂；在低寒地区零部件容易发生脆性断裂。由此可见，失效分析必须全面考察、周密考虑。根据零部件不同的失效机理，制定相应的防止失效的措施。2、失效形式分析石
3、油矿场特车机械失效的形式概括起来有 3 种：过量变形、断裂和材料物理化学变化。导致失效的因素有 4 种：力、时间、温度和工作环境，这 7 项因素组合起来可形成各种各样的失效形式。（1）弹性变形失效。石油矿场特车各种阀件内弹簧失效的主要原因就是弹性变形失效，如太脱拉 T815 离合器分泵中的大弹簧弹力不足时，弹簧回位缓慢，导致摩擦片接合缓慢；又如 40T 通井车作业机变速箱内的油浸片式摩擦离合器，摩擦片之间的塔形弹簧使用一段时间后，弹簧变软，导致摩擦片分离不彻底而打滑，会产生烧毁摩擦片的现象。这种失效形式不如断裂失效严重，在设备的维护和使用中可以发现并加以消除。( 2)塑性变形失效。发动机、压缩
4、机等设备的曲轴油封经过一段时间的使用，再加之橡胶材料的老化，油封唇口会产生不可恢复的变形，也就是失去了弹性，2达不到密封的要求，因而失效。(3)表而压陷失效。柴油发动机高压油泵中柱塞缸套偶合件、喷油器针阀阀座偶合件等，在修复装配过程中，如与尖锐棱角碰撞，由于局部压强过大，其表面就会产生永久的变形（凹陷）而失效；同样，酸化压裂车的泥浆泵柱塞在检修过程中如果操作不当，也容易发生表而压陷失效。(4)延性断裂失效。发动机连杆螺栓经过多次使用会有一定程度的伸长，所以每次装配时必须测量螺栓的长度，否则在发动机运转过程中，会发生延性断裂失效。(5)脆性断裂失效。对少一些铸铁构件，如各种缸体(变速箱缸体、桥壳
5、、泵壳体等)在装配轴承时不遵守操作规程，而用榔头敲打，很容易把缸体敲裂，发生脆性断裂；轴承盖大多是铸铁件，在装配时如果不对称紧固，均匀加压，就会把盖板压裂，这就是明显的脆性断裂；压裂车泥浆泵的凡尔胶皮虽是塑性材料，但由于存在着冲击载荷，在冬季也会发生脆性断裂。(6)疲劳失效。钻机滚筒上缠绕的钢丝绳、发动机上的各种 V 型胶带等，在拉伸载荷的基础上，当通过滚筒或带轮时又附加上弯曲应力（拉、压应力）的作用，在不对称的高幅交变应力不断作用下导致断裂失效，表现形式是钢丝外表断丝或胶带的加强纤维断裂、带圈松脱，这属于弯曲应力疲劳；钻机绞车的刹车鼓在频繁的起下钻操作中，由于处于剧烈温度变化的温度场中工作，
6、鼓面因应变循环而疲劳开裂，这种龟裂扩展到临界深度时，刹车鼓就告失效，这属于热疲劳失效；压裂车泥浆泵泵体承受着活塞（柱塞）杆推力的反作用力（支承反力） ，在拉伸交变载荷作用下，泵体薄弱部位产生开裂，这属于单向拉伸应力疲劳；石油矿场特车的各种齿轮传副、作业机的减速箱和变速箱中的齿轮传动副，都会在齿面产生麻坑形式的疲劳失效；当润滑不良或润滑油不洁净时，还会产生严重的磨损，导致整个齿沿根部开裂断落，这属于接触疲劳；压裂车泥浆泵的活塞杆、拉杆在拉压交变载荷作用下会在根部应力集中处（如连杆小头杆环的交接处）开裂而疲劳失效，这属于拉压应力疲劳；此外，石油矿场特车的疲劳失效形式还有高循环疲劳、低循环疲劳、单向
7、剪应力疲劳、三向应力疲劳、弯扭复合应力疲劳、腐蚀疲劳等。（7）热冲击失效。热洗清蜡车作业机锅炉的中盘管，长期在高温蒸汽的环境下工作，其主要故障现象就是漏水，原因是热冲击所致；发动机活塞环断裂也属于热冲击失效。（8）磨损失效。发动机润滑不良或温度过高，情况严重时会发生拉缸烧瓦事故。拉缸时活塞与缸套粘附在一起，当活塞往复运动时，两者又相互撕裂，加剧磨损，这就是粘附磨损失效；烧瓦时曲轴与瓦片之间也发生同样的粘附磨3损失效。酸化压裂车泥浆泵的工作介质多数情况下是泥浆，里面有许多硬质微粒，工作环境恶劣，在柱塞高速往复运动过程中，其表面与硬质微粒摩擦，产生划痕，会产生磨粒磨损失效。（9）腐蚀失效。酸化压裂
8、车在配合酸化压裂施工过程中，由于酸性工作介质的腐蚀作用，会把泥浆泵液力端及其它管件腐蚀致漏；蒸汽清蜡车的水柜渗漏、锅炉车的盘管渗漏也有腐蚀失效的原因；各种矿场特车设备的外表面长期暴露于空气之中，经受风吹日晒的侵袭，铁表面产生铁锈，这是属于化学腐蚀；蓄电池的失效大多是极板硫化或者电极腐蚀，这属于电化学腐蚀；压裂车在高压作业后放（泄）压时，放压旋塞阀经常被刺裂，这就是明显的冲刷腐蚀现象；另外在水泵、阀门、管道及管道喷嘴等零部件经常发生冲刷腐蚀导致的失效；压裂车的高压汇水块腐蚀脱层，使壁厚变薄，达不到安全要求，这就是空穴腐蚀；另外在各种泵、涡轮、高压管道等处时常发生空穴腐蚀现象。（10）微动作用失效
9、。压风车作业机的空气压缩机经过常年使用，曲轴末端花键磨平、变形、松旷，导致飞轮严重摆动，这就是微动作用失效；特车主、副大梁连接处的螺栓磨损、松旷、断裂，也是微动作用失效；另外，过盈配合件、绞制孔螺栓、键、花键、板弹簧、万向联轴器等处都容易发生微动作用失效。3、失效的预防措施综上所述，零部件一旦失效，设备就会出现故障，从而影响到设备的利用率，使企业的经济效益受到损失。作为设备的管理和使用单位，设备出现故障的原因主要有以下几个方面：设备设计问题；人员操作问题；预防维修问题；故障管理问题；维修技术技能问题。为减少机械失效，消除设备故障，根据失效现象判断失效原因，在使用和维护过程中，制定如下措施：（1）推行全面规范化生产维护（即 TNPM）的设备管理制度，即以设备综合效率和完全有效生产率为目标，以全系统的预防维修体系为载体，以员工的行为规范为过程，全体人员参与为基础的设备维护、保养和维修体制。（2）落实日常维护制度，严格进行清洁、润滑、紧固、调整、防腐作业，保证设备始终处于良好状态。（3）推行技术标准，执行操作规程，遵守使用条件，合理使用设备。（4）经常进行巡回检查，及时发现隐患，使设备的劣化尽早得以修复。（5）总结现场实践经验，改进设计上的缺陷，彻底消除机械失效隐患。（6）加强人员培训，提高操作、维修的技能，早期发现失效征兆并加以预防。
