含MoS2/无水CaCl2润滑脂的酸性环境中轴承的腐蚀行为*

李金泽，胡 瑞，敖海麒，贺蜀光，孟晓湖

（1.四川红华实业有限公司，四川 乐山 614200；2.南昌工程学院，江西 南昌 330099）

电机轴承是当今工业生产中最重要的一类机械元件。电机轴承性能稳定是保证电机正常运行、减少电机故障的必要条件［1-2］。化工企业使用含酸化学试剂时，酸易扩散到厂房空气中，并附着在运行设备表面。电机轴承长期在酸腐蚀环境下运行，其表面附着酸性污染物，导致其性能降低甚至失效［3-4］。探究酸性溶液对含MoS2/无水CaCl2润滑脂添加剂的轴承性能的影响，可为化工企业提供技术参考，便于采取有针对性的应对措施。

1 电机轴承运转机理和失效特征

通过了解电机轴承的运转机理和失效特征，在日常运维中可以深层次地剖析电机运转情况，快速准确地判断电机轴承发生故障和损坏的原因，提高电机轴承的检修质量。

1.1 电机轴承运转机理

电机主要由两部分组成：固定部分为定子，旋转部分为转子。另外其他部件还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。电机转子由转子绕组、转轴、轴承三部分组成，轴承位于转轴上，如图1所示。电机通电后，利用通电线圈产生旋转磁场，并作用于转子形成磁电动力，使电机转轴旋转，将电能转换为机械能。电机轴承由轴承钢球（滚珠）和轴承保持器组成，钢球承担着负载，支撑着电机转轴，保证了电机转轴可以平稳旋转。

图1 电机转子

1.2 电机轴承失效

在工业生产中，电机轴承失效导致电机设备损坏的现象较多［5-7］。电机轴承失效的主要原因有轴承超负荷运行、轴承内部摩擦力增大、轴承疲劳受损及其表面附着污染物等。

2013年9月，某公司第二热电厂5号炉增压风机电机前侧轴承发生较大振动，检查发现其内、外滑道均存在腐蚀麻点，并且其内部润滑脂严重发黑变质［8］。

电机轴承失效的表现形式一般有轴承异常响动、温度过高、表面磨损腐蚀以及润滑脂失效等［9-12］。在工业领域中，一般选用温度测定和质量计量的方式来测定轴承性能和评估其使用寿命。轴承温度过高说明轴承已处于异常状态，若轴承继续运行，其使用寿命必将缩短，甚至会造成轴承损坏。此外，轴承温度过高也对润滑脂有害，会导致润滑脂流失滴落，甚至使润滑脂完全失效。

2 轴承腐蚀行为研究

采用温度测定法和质量计量法对轴承的腐蚀行为进行研究，将盐酸、硝酸与MoS2、无水CaCl2两种润滑脂按照一定的配比混合后分别加入电机轴承中，电机以额定功率运行一段时间，计量此时轴承的温度、质量，计算轴承温度升高值和润滑脂损失量，分析其结果。

2.1 盐酸对轴承的腐蚀

选择质量分数为35%的盐酸与MoS2、无水CaCl2润滑脂按照一定的配比进行混合，盐酸分别占混合物总质量的10%，20%和30%，再将混合物加入电机轴承中，电机以额定功率运行2 h，计量电机轴承的温度和润滑脂质量，并计算电机轴承温度升高值和润滑脂损失量，试验结果见图2。

图2 盐酸对轴承的腐蚀

在MoS2润滑脂与盐酸的混合试验中，三种配比的电机轴承初始温度均为16.8℃，随着电机运行时间的延长，轴承温度逐渐升高，电机运行2 h后，盐酸占比为10%，20%和30%的电机轴承最终温度分别为55.5℃，53.9℃和59.6℃，均比基准值51.5℃高。同时，在试验过程中，含MoS2润滑脂的电机轴承质量也发生了变化，电机运行2 h后，盐酸占比为10%，20%和30%的电机轴承最终质量分别为350 g，349 g和349 g，均低于基准值351 g（轴承与润滑脂总质量）。试验数据表明，盐酸腐蚀导致含MoS2润滑脂的轴承温度升高，润滑脂损失，并且呈现出盐酸含量越高润滑脂损失量越大的趋势。

在无水CaCl2润滑脂与盐酸的混合试验中，三种配比的电机轴承初始温度均为21.6℃，随着电机的运行，轴承温度逐渐升高，电机运行2 h后，盐酸占比为10%和30%的电机轴承最终温度分别为58.0℃和58.5℃，均比基准值56.2℃高，而盐酸占比为20%的电机轴承最终温度为55.5℃，略低于基准值。同时，在试验过程中，含无水CaCl2润滑脂的电机轴承质量未发生变化，与基准值重合，质量均为351 g。试验数据表明，盐酸腐蚀会导致含无水CaCl2润滑脂的轴承温度上升，但盐酸含量的变化对润滑脂质量并未造成影响。

2.2 硝酸对轴承的腐蚀

选择质量分数为35%的硝酸与MoS2、无水CaCl2润滑脂按照一定的配比进行混合，硝酸分别占混合物总质量的10%，20%和30%，再将混合物加入电机轴承中，电机以额定功率运行2 h，计量电机轴承的温度和润滑脂质量，并计算电机轴承温度升高值和润滑脂损失量，试验结果见图3。

图3 硝酸对轴承的腐蚀

在MoS2润滑脂与硝酸的混合试验中，三种配比的电机轴承初始温度均为19.0℃，随着电机的运行，轴承温度逐渐上升，电机运行2 h后，不同配比的电机轴承温度值均比基准值53.6℃高，硝酸占比为10%，20%和30%的电机轴承温度分别为64.7℃，64.6℃和58.9℃。同时，在试验过程中，含MoS2润滑脂的轴承质量也发生变化，电机运行2 h后，硝酸占比为10%，20%和30%的电机轴承最终质量分别为349 g，348 g和346 g，均低于基准质量351 g（轴承与润滑脂总质量）。试验数据表明，硝酸腐蚀导致含MoS2润滑脂的轴承温度上升，润滑脂损失，并且也呈现出酸含量越高润滑脂损失量越大的趋势。

在无水CaCl2润滑脂与硝酸的混合试验中，三种配比的电机轴承初始温度均为20.4℃，随着电机的运行，轴承温度逐渐上升，电机运行2 h后，不同配比的电机轴承温度值均比基准值51.1℃高，硝酸占比为10%，20%和30%的电机轴承温度分别为59.8℃，55.0℃和58.8℃。同时，在试验过程中，含无水CaCl2润滑脂的轴承质量未发生变化，与基准值重合，质量均为351 g。试验数据表明，硝酸腐蚀导致含无水CaCl2润滑脂的轴承温度上升，但硝酸含量的变化对润滑脂质量并未造成影响。

3 结 论

（1）与无酸环境相比，在盐酸、硝酸腐蚀环境下运行，电机轴承温度过高，说明盐酸、硝酸腐蚀会造成电机轴承超温及损伤。

（2）在盐酸、硝酸腐蚀环境下，含MoS2润滑脂添加剂的轴承呈现出盐酸、硝酸含量越高，轴承温度越高，润滑脂损失量越大的趋势。

（3）在盐酸、硝酸腐蚀环境下，含无水CaCl2润滑脂添加剂的轴承温度变化与盐酸、硝酸含量无关，润滑脂质量也未发生变化。

（4）与MoS2添加剂相比，无水CaCl2润滑脂添加剂具有更好的耐盐酸、硝酸腐蚀性能，其轴承性能受酸腐蚀影响较小，未发现明显的质量损失。因此，电机在酸性环境中作业，轴承润滑脂添加剂应优先选择无水CaCl2。