织构化钻头滑动轴承单元摩擦学性能研究

为了研究织构对牙轮钻头滑动轴承的润滑减磨机理及织构面积比、织构直径和织构深度对轴承摩擦学性能的影响规律,采用MMW-1型微机控制立式万能摩擦磨损试验机和销-盘摩擦副,开展了模拟工况下织构化牙轮钻头滑动轴承单元摩擦学试验。研究结果表明:合理参数织构能有效提高牙轮钻头滑动轴承的润滑及摩擦学性能;对于较小直径(200μm)织构,当织构面积比为10%或15%时织构的润滑性能更好,而对于较大直径(300～600μm)织构,当织构面积比为5%时织构的润滑性能更优,因此小直径织构面积比偏大较好,可确保润滑介质分布更均匀,而大直径织构则织构面积比偏小更好;相同条件下,织构化牙轮钻头滑动轴承表面织构深度为40μm时织构的润滑性能最好,织构深度较深或较浅均不利于提高织构的润滑减磨性能。研究结果可为合理选择牙轮钻头滑动轴承织构参数、促进表面织构技术在牙轮钻头滑动轴承上的应用打下试验基础。     

牙轮钻头滑动轴承力学分析及结构改进试验

牙轮钻头轴承的性能与牙轮钻头的寿命密切相关,其主要失效形式之一是粘着磨损。通过对轴承的受力分析,采用在牙轮钻头原大轴颈上镶固定耐磨轴套,并用磁控溅射技术在轴套上生成TiN/TiAlN复合涂层的改进技术。经台架试验证明,该技术提高了轴承的高承载和抗磨损能力。     

表面技术在牙轮钻头滑动轴承上的应用与试验

对国内外表面新技术在石油地质勘探用牙轮钻头滑动轴承上的最新应用进行了简要综述,指出通过轴承新材料合理选用并结合表面工程技术的应用将是提高牙轮钻头滑动轴承摩擦学性能如高转速性能的主要途径。在此基础上,笔者采用爆炸喷涂新技术对牙轮钻头滑动轴承进行表面强化处理及钻头轴承模拟试验,结果表明：渗碳钢与爆炸喷涂WC12Co配对摩擦副具有优异的抗咬合性能及摩擦学性能,有助于提高钻头滑动轴承高转速性能。SEM和EMA分析表明WC12Co涂层磨损机理是表面少量的WC颗粒脆性断裂、剥落,并有微裂纹;涂层的渗碳钢配对轮试件的磨损机理主要是涂层偶件表面硬微凸体造成的微切削和犁沟变形。同时伴有粘着机理存在。     

新型非密封滑动轴承牙轮钻头的试验研究

密封滑动轴承牙轮钻头的密封圈工作条件恶劣,极易损坏;密封圈占据了轴颈的一部分空间,使钻头承载能力减小,这些都降低了钻头的使用寿命。通过滑动轴承失效原因的分析,提出非密封滑动轴承牙轮钻头的轴承表面应采用硬度大、热稳定性好的材料,轴承摩擦副应采用硬-硬配对方式。经过对WC-Co类硬质合金材料力学性能和摩擦学性能分析,用新的轴承结构解决了硬质合金脆性问题,并研制出新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头。室内试验表明,硬质合金摩擦副具有良好的抗磨粒磨损能力,可用于牙轮钻头非密封滑动轴承的滑动表面。现场初步试验证明,新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头具有良好的应用前景,是发展高速滑动轴承牙轮钻头和小尺寸滑动轴承牙轮钻头的有效途径。     

度量牙轮钻头滑动轴承粘着磨损失效的新准则

以现场失效的牙轮钻头滑动轴承解剖分析为依据 ,从理论上分析了其磨损失效过程 ,然后分析了影响牙轮钻头滑动轴承失效的主要因素 :摩擦系数、轴承配合接触表面压力的大小和分布以及相对运动速度等。最后对经典的混合摩擦滑动轴承的失效校核条件进行了改进 ,针对低速重载的牙轮钻头滑动轴承的特殊工况 ,提出了一种度量其失效的新判据。该判据的理论依据是牙轮钻头滑动轴承的局部摩擦能量损失不能超过其材料所规定的能量集度。     

模糊正交法在钻头轴承磨损性能研究中的应用

应用模糊正交的理论与方法,在建立牙轮钻头滑动轴承磨损性能多目标隶属函数的基础上,以模糊综合评价值作为目标函数,对影响轴承磨损性能各因素的主效应,两两因素之间的交互效应及全部因素水平搭配之间的交互效应进行了综合分析,弥补了方差分析只能研究单目标问题,不能全面反映实际情况的不足,为正确选择和配用滑动轴承材料提供了依据。各因素对牙轮钻头滑动轴承影响程度依次为配对副材料、润滑油粘度、下试样表面粗糙度、润滑油清洁度,除配对副材料外,润滑油对钻头滑动轴承的磨损性能也有重要影响。     

牙轮钻头滑动轴承稀土CNSB多元共渗工艺

牙轮钻头滑动辆承的发展趋向是“以硬代软”,凡能提高材料硬度和减小摩擦副材料之间亲合粘结力的热处理方法,均可提高其抗胶合性能。文中介绍了滑动轴承材料１５ＣｒＮｉ３ＭｏＡ钢试件碳、氮、硫、硼多元共渗工艺。通过显微组织、显微硬度及摩擦学性能测试表明,稀土多元共渗渗层相结构及硬度分布恰恰有利于提高１５Ｃ钢的抗粘着磨损能力。该工艺用于牙轮钻头滑动轴承是可行的。     

牙轮钻头滑动轴承的特殊性及主要研究方向

牙轮钻头滑动轴承与一般机械滑动轴承相比 ,在滑动轴承结构、承受的载荷、轴承的工作环境和滑动副之间的相对转速等方面都具有特殊性。牙轮钻头滑动轴承的失效解剖分析表明 ,最终导致轴承失效的主要形式一种是轴承密封系统损坏而导致磨料磨损失效 ;另一种是密封润滑系统工作正常时最终导致粘着磨损失效 ,而影响粘着磨损的主要因素有轴承的摩擦系数、表面压力大小及分布和相对滑动速度。今后牙轮钻头滑动轴承主要研究方向是滑动轴承密封系统(密封圈和传压补油装置 )的研究 ;轴承摩擦系数的研究 ;轴承表面压力大小及分布的研究。     

牙轮钻头轴承用GW50合金渗硼及性能分析

牙轮钻头滑动轴承的主要失效形式是胶合和磨粒磨损。钢结硬质合金GW50的力学性能介于硬质合金和合金钢之间，具有较高的弹性模量、硬度、抗弯抗压强度、冲击韧性和较好的冷热加工性能。试验分析表明，经料浆渗硼处理后，可进一步提高GW50钢结合金的表面硬度和耐磨性能，表面硬度可达1700HV0.2，弹性模量和冲击韧性值增加，摩擦系数更低，具有更好的综合性能，用于牙轮钻头滑动轴承是可行的。今后发展高速、重载和高寿命牙轮钻头的关键在于从轴承结构、材料和工艺寻找突破口。     

一种牙轮脱落预警新技术的试验研究

文章介绍一种以轴承副的径向磨损量作为轴承工作状态监测参数、以钻头机械钻速和工作扭矩的急剧变化作为预警信号的牙轮脱落预警技术的试验研究成果。新技术利用摩擦自锁原理，将一个预警装置设置在原有牙轮钻头的轴承腔内。当轴承磨损量达到预定的危险界限时，牙轮将被卡死在轴颈上，轴承的磨损过程终止。钻头的机械钻速和工作扭矩急剧变化的信号预示钻头轴承寿命的终结，应该起钻更换钻头。叙述了测试预警装置力学特性、承载能力、预警功能可靠性的准静态模拟试验以及动态模拟试验的试验方法和试验过程，对测试结果进行了综合分析。试验表明，该技术是可行的、可靠的，是一项很有推广应用价值的牙轮钻头新技术。     

钻头及涡轮钻具轴承组件MoS2滑化处理研究

结合三牙轮钻头及涡轮钻具轴承组件的工况和失效分析,讨论了ＭｏＳ２滑化处理的依据和具体工艺,对牙轮钻头、涡轮钻具轴承组件用合金材料在渗碳渗氮等热处理后,实施ＭｏＳ２滑化处理,试验测试表明,此滑化膜可有效地抑制胶合的发生,用于高速重载的钻头及涡轮钻具轴承组件是可行的。     

钻头及涡轮钻具轴承组件MoS2滑化处理研究

结合三牙轮钻头及涡轮钻具轴承组件的工况和失效分析,讨论了MoS     

激光合成金属陶瓷抽油泵柱塞耐磨减磨机理

针对抽油泵泵筒与柱塞存在着严重的磨损和腐蚀失效问题,采用激光熔覆原位合成技术,制备了耐磨减磨耐蚀的金属陶瓷TiC/Ni复合涂层。借助于EPMA分析和磨损试验,研究了Mo对TiC/Ni涂层磨损性能的影响。研究结果表明,涂层中加入5%Mo,TiC晶粒细化,组织的均匀性改善,硬度和耐磨性提高,摩擦因数降低;加入10%Mo,TiC晶粒粗大,硬度和耐磨性下降。在TiC/Ni涂层中,Mo分别与TiC相和γ-Ni相扩散固溶,在TiC颗粒周围形成(Ti,Mo)C固溶体环形相,可以提高陶瓷相的界面结合力。熔覆层的耐磨机制为增强相的抗磨作用,磨损形貌为短而浅的犁沟。     

牙轮钻头滑动轴承浮动套优化设计

为了延长牙轮钻头滑动轴承的使用寿命,对带浮动套的牙轮钻头滑动轴承结构进行理论分析,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真。以浮动套的内、外间隙比和浮动套厚度为设计变量,以接触有限元分析的峰值接触压力为目标函数,用接触有限元方法建立了带浮动套的滑动轴承优化设计模型。优化结果表明,选择合适的浮动套内、外间隙比,不管其是否正常工作,都能大大改善牙轮钻头滑动轴承的接触压力和最大Mises应力,推荐内、外间隙比为2.2～2.8;浮动套能改善滑动轴承局部磨损,且浮动套厚度对其接触压力及峰值应力影响较小;选择合理的浮动套与不带浮动套的牙轮钻头滑动轴承相比,其接触压力降低了25.0%,最大Mises应力降低了32.2%。     

酸性气田管道防腐内涂层性能检测评价

川渝气田某酸性气液混输管线近年多次发生内腐蚀失效,为此,将该条管线采用环氧酚醛内涂层防腐。在防腐内涂层服役1.5年之后,为了研究内涂层在酸性气田集输管线上的适应性,对该防腐内涂层开展了实验室评价。对现场获取样品分别进行内涂层的外观、厚度、硬度、耐冲击、附着力、耐磨性等性能指标测试。实验结果表明,服役1.5年后,内涂层的硬度、耐冲击、附着力3项力学性能指标良好,但部分样品的厚度与耐磨性则出现了明显的降低。总体来看,该涂层在短期内较好地抑制了管线内腐蚀速度,但仍需要在后续工作中定期掌握在役涂层耐磨值、厚度的变化情况,同时对管线内腐蚀情况进行腐蚀监测,进而评价该涂层在酸性腐蚀介质中长期服役的可行性。     

静电喷涂制备环氧/Al2O3耐磨涂层的研究

为了改善有机涂层的耐磨性,以超细Al2O3陶瓷颗粒增强环氧树脂,提高有机涂层的力学性能和物理性能。利用静电粉末喷涂环氧粉末、环氧/Al2O3、环氧粉末制备环氧/Al2O3梯度涂层,利用打分法、冲蚀试验研究了制备涂层的结合强度、耐磨性等性能。研究表明:基体经表面处理后,三层梯度涂层的结合力最强;当添加30%Al2O3陶瓷颗粒,涂层固化温度为220℃、时间为20 min时,涂层的耐磨性、硬度为最佳,涂层硬度可达到43 HV,用16～18目的金刚砂冲刷90 s后,涂层的磨损率仅为0.45%。     

金属间化合物对Cu基复合熔覆层磨损性能的影响

为了系统研究铜合金涂层中Fe含量对其微观组织和力学性能的影响,采用自制铜合金粉末在6061铝合金上进行激光熔覆试验,即在6061铝合金表面熔覆了不同Fe含量的铜基复合熔覆层。试验结果显示,不同Fe含量的熔敷层组织从底层到表面分别为平面晶体、柱状晶、胞状晶和等轴晶;合金涂层由AlCuNi、AlNi和金属间化合物相组成（即:FeAl和Fe3Al）。研究表明,熔敷层硬度和耐磨性随着FeAl和Fe3Al相含量的增加而相应提高,当w（Fe）=15%时,熔敷层的耐磨性达到最佳值。     

稳态下多油楔浮动滑动轴承的润滑状况分析

对多油楔浮动滑动轴承的流体动力润滑状况进行理论分析,得出其在稳态下处于弹流动压润滑;通过对此状态下的相关计算得出在小间隙下多油楔轴承有较好的弹流润滑性能,并且随着载荷的增加,膜厚比λ减小,轴承产生磨损的可能性增加。