4种轴承钢在水基泥浆中摩擦学性能研究

在油气井钻井过程中,大量井下工具在水基泥浆特殊环境中工作。井下工具中轴承部件工作条件苛刻,往往容易损坏,从而导致整个系统的失效。研究选取GCr15、9Cr18、G20CrNiMo、Cr4Mo4V等常用轴承钢为研究对象,制成盘销试样,在FALEX摩擦磨损试验机上模拟井下特殊工况,研究不同载荷、不同速度下试样的摩擦因数、磨斑直径及磨损形式。结果表明:水基泥浆中,当转速一定时,随载荷的增大GCr15、G20CrNiMo、Cr4Mo4V的摩擦因数变化不大,9Cr18的摩擦因数随载荷的增大而增大。当载荷一定时,GCr15、G20CrNiMo、Cr4Mo4V的摩擦因数随着转速升高而略微降低,9Cr18的摩擦因数整体上随转速的增大而增大。GCr15、G20CrNiMo和Cr4Mo4V的磨损形式主要为腐蚀磨损和磨粒磨损,但GCr15的腐蚀更严重。高速重载条件下(40 N,100 r/min),9Cr18的磨损形式由磨粒磨损转变为黏着磨损。