樊春明，张增年，王德贵，徐 虹，王平怀

(1.国家油气钻井装备工程技术研究中心，宝鸡 721002；2.宝鸡石油机械有限责任公司，宝鸡 721002；3.中国石油集团川庆钻探工程有限公司，成都 610051)

0 引 言

石油钻井装备主要用于野外作业，其工作环境差、工况复杂[1-5]。在石油钻井过程中，绞车不仅担负着下钻具、下套管、控制钻压、处理事故、提取岩芯筒、试油等各项作业，还担负着井架的起放任务等。石油绞车传动轴属于石油机械的大型传动部件，其可靠性对钻井现场的安全施工至关重要。一旦绞车传动轴出现故障，则会造成停钻或井下事故，给相关企业带来较大的经济损失[6-7]。2015年某钻井公司使用的一台新型绞车在交付运行1 a后，出现链轮传动轴断裂事故，使用寿命远低于20 a的设计寿命。该传动轴断裂部位直径为200 mm，轴材料为35CrMo钢，其加工工艺为锻造→粗加工→调质热处理→精加工。为了找到链轮传动轴断裂原因，作者对其进行了失效分析，并提出改进措施。

1 理化检验及结果

1.1 宏观形貌

链轮传动轴在输入链轮和换挡齿轮中间台阶位置处断裂，具体断裂位置如图1所示。

图1 链轮传动轴断裂位置及该位置的尺寸Fig.1 Fracture location of chain wheel drive shaft (a) and dimension at the position (b)

人工分开断口后对链轮传动轴的断口宏观形貌进行观察。由图2可以看出，链轮传动轴断口位于φ210 mm与φ200 mm轴台阶处的过渡圆角根部。传动轴的断裂经历了裂纹萌生、裂纹扩展及最终断裂3个阶段。裂纹在过渡圆角根部萌生，呈多源特征，存在棘轮状特征，如图2中箭头A所示，说明断口存在应力集中；……