润滑与密封

作者：袁同鑫，周琴，秦坤，孙玮浩，吕鸣昊，周子毅

单位：中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,,中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,,中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,,中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,,中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,,中国地质大学（北京）工程技术学院;自然资源部深部地质钻探技术重点实验室,

关键词：实时温度;氟橡胶;力学性能;接触形式;磨粒磨损

基金：国家自然科学基金面上项目（41672365）；国家重点研究计划项目（2018YFC0603404）

橡胶密封件的磨损失效严重影响了其使用寿命，而井下钻进时地层温度导致的密封件力学性能衰减和岩屑侵入导致的材料磨损失效都是加剧橡胶密封件失效的重要因素。为探讨氟橡胶（FKM）密封件在实时温度环境和磨粒条件共同作用下的磨损失效机制，通过模拟井下实际工况，研究实时温度对氟橡胶密封件力学性能的影响，开展实时温度下氟橡胶密封件与SS304钢配副的磨粒磨损实验，探究橡胶力学性能变化导致温度和磨粒条件下FKM/SS304配副接触形式转变的原因，并分析氟橡胶密封件磨损机制变化以及对摩擦因数、磨损量以及配副表面磨损形貌等的影响。结果表明：氟橡胶硬度、弹性模量等力学性能指标在实时温度升高至60 ℃时发生明显衰退，力学性能的衰退使密封副之间的接触形式由三体接触转变为二体接触；橡胶表面磨损形貌由60 ℃之前的三体磨损导致的凹坑转变为二体磨损时的表面材料剥离，金属表面磨损形貌也由犁沟为主转变为划痕损伤；橡胶磨屑形貌也因磨损机制变化逐渐转变成条状磨屑。研究结果为井下钻进机具密封件材料的选择及性能优化提供依据。

来源：2024年第5期

《润滑与密封》期刊编辑部

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