铝合金套管干摩擦行为试验研究

为研究气体钻井环境下铝合金套管的摩擦磨损行为,在干摩擦条件下,以40CrNiMo钢材为销钉,7075铝合金为销盘,通过销盘磨损试验系统研究了接触载荷和滑动速度对7075铝合金套管摩擦行为的影响.试验结果表明:摩擦因数随接触载荷和滑动速度的增加先增大后减小,而销盘磨损随着接触载荷和滑动速度的增加先减小后增加;不同接触载荷和滑动速度下磨损率的变化主要受氧化物含量、氧化层压实程度和破坏程度的影响;当接触载荷大于50 N时,销盘磨损机理由磨粒磨损和氧化磨损转变为粘着磨损和分层磨损;不同滑动速度下的销盘磨损机理都以磨粒磨损和氧化磨损为主;在较低的滑动速度(低于0.471 m/s)和接触载荷(50 N)下,随着接触载荷和滑动速度的增加,销盘表面摩擦氧化物含量增加,氧化层变得更加连续和紧密,磨损率大大降低,然而,过大的接触载荷和滑动速度会导致氧化层破裂和剥落,使磨损率增加.研究结果对减轻空气钻井时铝合金套管的磨损具有指导意义.