Простое руководство по выбору бурового инструмента из карбида вольфрама

Почему карбид вольфрама доминирует в бурении горных пород

Инструменты для бурения по породе из карбида вольфрама стали отраслевым стандартом для горнодобывающей промышленности, строительства и геологоразведки, поскольку они выдерживают условия, которые могут разрушить обычные стальные инструменты за считанные минуты. Карбид вольфрама примерно в два-три раза жестче стали и сохраняет твердость даже при высоких температурах, возникающих в результате трения о камень. Это означает, что сверло с наконечником из карбида вольфрама может часами проходить сквозь гранит, базальт или кварцит, не теряя своей режущей кромки.

Сам материал представляет собой композит, частицы карбида вольфрама, связанные вместе с таким металлом, как кобальт, который действует как клей, удерживающий зерна твердого карбида на месте. Эта комбинация придает инструменту как твердость (чтобы противостоять износу), так и прочность (чтобы противостоять растрескиванию под ударом), баланс, которого просто невозможно достичь из чистой закаленной стали. Вот почему почти каждый серьезный инструмент для бурения горных пород, представленный сегодня на рынке, от небольших ручных перфораторов до массивных туннелепроходческих машин, использует вставки или наконечники из карбида вольфрама.

Распространенные типы буровых инструментов из карбида вольфрама

Не для каждой работы по бурению требуется один и тот же инструмент. В зависимости от типа породы, диаметра отверстия и метода бурения используются инструменты из карбида вольфрама различной конструкции, обеспечивающие максимальную производительность и максимальный срок службы.

Биты кнопок

Насадки-кнопки имеют закругленные вставки из карбида вольфрама, запрессованные в стальной корпус насадки. Это идеальный выбор для ударного бурения твердых абразивных пород, поскольку круглые кнопки равномерно распределяют ударную нагрузку и противостоят сколам. Они широко используются при бурении взрывных скважин, бурении водяных скважин и креплении анкерных болтов.

Крестовые биты и биты X-типа

В поперечных сверлах используется долотообразная кромка из карбида вольфрама, расположенная в виде креста или буквы X. Они эффективно режут породы от мягких до среднетвердых и популярны для скважин меньшего диаметра в строительстве и карьерных работах, хотя в чрезвычайно твердых породах они изнашиваются быстрее, чем пуговичные долота.

Биты DTH (внутренние)

Погружные долота переносят ударный механизм вниз в саму скважину, нанося мощные, концентрированные удары непосредственно по забою породы через карбид-вольфрамовые кнопки. Такая конструкция сводит к минимуму потери энергии при использовании длинных бурильных колонн, что делает ее идеальной для бурения глубоких скважин в горнодобывающей промышленности и на водяных скважинах.

Трехшарошечные биты

В трехшарошечных долотах используются три вращающихся конуса с вставками из карбида вольфрама. При вращении долота конусы одновременно дробят и выдалбливают породу. Эти долота широко распространены при бурении нефтяных и газовых скважин, а также при бурении взрывных скважин большого диаметра, где требуется высокая скорость вращения и большая нагрузка на долото.

Подбор марок карбида вольфрама в зависимости от условий горных пород

Не все карбиды вольфрама одинаковы. Производители смешивают различные размеры зерен карбидов и содержание кобальта для получения марок, подходящих для конкретных условий горных пород. Выбор неправильного сплава — одна из наиболее частых причин преждевременного выхода из строя буровых инструментов.

Как правило, более высокое содержание кобальта увеличивает ударную вязкость, но немного снижает износостойкость, тогда как более низкое содержание кобальта увеличивает твердость, но делает инструмент более склонным к сколам при сильных ударах. Буровые подрядчики обычно работают с поставщиками инструментов, чтобы выбрать марку, адаптированную к конкретной горной породе, с которой они ожидают столкнуться на площадке.

Ключевые факторы, влияющие на срок службы инструмента

Даже лучший инструменты для бурения горных пород из карбида вольфрама со временем изнашиваются, но насколько быстро зависит от условий эксплуатации. Понимание этих факторов помогает буровым бригадам получить максимальную отдачу от каждого долота.

• Абразивность горных пород: породы, богатые кварцем, изнашивают инструменты гораздо быстрее, чем мягкие осадочные породы.
• Скорость вращения и прилагаемая тяга, чрезмерная сила ускоряют износ и повышают риск поломки.
• Эффективность промывки, плохое удаление шлама приводит к переизмельчению и накоплению тепла.
• Выравнивание и вибрация, несоосность бурильных колонн создают неравномерную нагрузку на твердосплавные пластины.
• Охлаждение и смазка, недостаточное охлаждение повышает риск термического растрескивания твердого сплава.

Операторы, которые внимательно следят за этими переменными, как правило, отмечают значительно больший срок службы долота и меньшее количество незапланированных замен инструмента, что напрямую приводит к снижению затрат на бурение на метр бурения.

Признаки того, что ваш буровой инструмент нуждается в замене

Знание того, когда следует заменить изношенный буровой инструмент из карбида вольфрама, может предотвратить дорогостоящие простои и избежать повреждения более дорогого бурового оборудования, расположенного дальше по колонне.

• Заметно более низкая скорость проникновения по сравнению с тем, когда долото было новым.
• Видимые сплющивания или сколы на твердосплавных кнопках или вставках.
• Повышенная вибрация или необычный шум, исходящий от бурильной колонны.
• Трещины, появляющиеся вокруг линии соединения карбида со сталью.
• Неравномерный износ, указывающий на то, что сверло больше не прорезает круглое отверстие.

Лучшие практики по обслуживанию буровых инструментов

Правильное техническое обслуживание продлевает срок службы сверлильных инструментов из карбида вольфрама и обеспечивает эффективность буровых работ. Несколько привычек оказывают заметное влияние на срок службы программы бурения.

Регулярно вращайте и проверяйте

Периодическая смена долот и проверка твердосплавных вставок на ранние признаки износа позволяют бригадам выявлять проблемы до того, как инструмент полностью выйдет из строя в середине отверстия, что может оказаться гораздо более дорогостоящим ремонтом, чем плановая замена.

Правильно храните инструменты между работами

Карбид вольфрама твердый, но хрупкий, поэтому небрежное падение или складывание бит при хранении может привести к появлению скрытых микротрещин, которые впоследствии приведут к внезапному выходу из строя. Хранение инструментов на стеллажах или в мягких контейнерах защищает твердосплавные кромки от ненужных ударных повреждений.

Выбор надежного поставщика бурового инструмента

Приобретение твердосплавных буровых инструментов от известного производителя имеет такое же значение, как и выбор правильной конструкции долота. Непостоянное качество твердого сплава, плохая связь между твердосплавным сплавом и стальным корпусом или неточная термообработка — все это может привести к преждевременным отказам в эксплуатации. Ищите поставщиков, которые предоставляют четкую документацию по марке твердого сплава, результатам испытаний на твердость и процессам контроля качества. Запрос образцов долот для пробного запуска на вашем конкретном типе породы — это один из наиболее надежных способов убедиться, что инструмент будет работать так, как ожидалось, прежде чем делать оптовый заказ.

Заключительные мысли о том, как максимально эффективно использовать свои буровые инструменты

Инструменты для бурения горных пород из карбида вольфрама являются основной инвестицией в любую горнодобывающую, строительную или геологоразведочную деятельность, а правильный выбор, соответствие марки и техническое обслуживание окупаются за счет более высоких скоростей бурения и снижения общих затрат. Понимая различные типы долот, подбирая марки твердого сплава в зависимости от состояния горных пород и отслеживая ранние признаки износа, буровые бригады могут значительно продлить срок службы инструмента и сократить время незапланированных простоев на площадке.