海底浑浊海水环境下柱塞式水泵运动副摩擦机理研究①

罗柏文，王昭文，吴小波

（湖南科技大学 海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室，湖南 湘潭 411201）

海洋约占地球表面积的71%，海底蕴藏着极丰富的矿产资源［1－3］。在陆地资源日趋枯竭的今天，人类越来越重视海洋资源的开发和利用。其中深海底岩芯取样钻机是进行海底矿产资源勘探和地质调查等不可缺少的重要装备。以湖南科技大学自主研制的“海牛”号海底多用途岩芯取样钻机为例，它装载于较大型的海洋科学考察船上，作业时通过铠装复合缆下放至预定海底，由甲板上计算机远程监控其工作。钻杆钻进取样时，为了防止钻杆与海底软泥抱死（即塌孔现象），导致电机过载而烧坏电机，以及钻具过热出现“烧钻”现象，为钻机配备了一套柱塞式海水泵，其作用是将海水泵送到动力头，再经由钻杆内壁与芯管之间的间隙到达钻头，最后通过钻头端面凹槽注入到钻杆外壁与孔壁间的缝隙，起到冷却钻具和防止塌孔现象。海水泵作为必不可少的装备，研究其运动副的摩擦磨损具有重大经济价值。

岩芯取样钻机坐底于海底表面，在钻进取样作业中会导致钻机周围海水出现浑浊现象。因此在浑浊海水环境下海水泵的关键摩擦副必须选用耐磨损和抗腐蚀性好的材料。目前，国内外有关海水介质中材料摩擦学的研究主要集中在耐磨、耐腐蚀的金属合金材料、陶瓷材料以及工程塑料等的摩擦磨损性能研究［4－7］，针对浑浊海水环境下摩擦副材料的摩擦性能研究较少。……