Алмазный породоразрушающий инструмент
Алмазный породоразрушающий инструмент оснащают (армируют) природными и синтетическими алмазами. Кроме того, породоразрушающий инструмент в качестве истирающего материала может иметь шлифпорошки (низкосортное алмазное сырьё мелких фракций).
Алмазные коронки для колонкового бурения (рис. 122) в конструктивном отношении подразделяются на два основных типа - со стандартным корпусом для одинарных колонковых труб (табл. 67); с удлинённым - для двойных колонковых труб (табл. 68).
Рис. 122. Конструкция алмазных коронок: а — для одинарных колонковых труб; б — для двойных колонковых труб (ТДН - 2, ТДВ-2); в — для двойных колонковых труб (ТДН-4).
Корпус коронки изготовляют из углеродистой стали марки 20 или 30. Шихта материала матрицы состоит из порошка вольфрамо-кобальтовой смеси ВК6, ВК8 или ВК10, в которую добавляют гранулы твёрдого сплава или литого карбида вольфрама.
Таблица 67. Основные размеры алмазных коронок для одинарных колонковых труб (мм)
|
D |
d |
D0 |
D1 |
D2 |
d0 |
d1 |
Число |
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
26 |
14 |
24,5-0,6 |
21,2 |
19,8-0,3 |
15+0,5 |
18,5+0,5 |
2 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
36 |
22 |
34-0,6 |
29,0 |
27,3-0,3 |
23+0,5 |
26+0,5 |
2 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
46 |
31 |
44-0,6 |
39,0 |
37,3-0,3 |
33+0,6 |
36+0,6 |
4 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
59 |
42 |
57-0,7 |
52,0 |
50,3-0,4 |
44+0,6 |
48+0,6 |
4 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
76 |
59 |
73-0,7 |
68,0 |
66,3-0,4 |
60-0,7 |
64,5+0,7 |
6 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
93 |
73 |
90-0,9 |
84,0 |
82,3-0,5 |
76+0,7 |
80+0,7 |
8 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,2 |
+ 0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
112 |
92 |
109-0,9 |
103,0 |
101,3-0,5 |
95+0,9 |
98+0,9 |
8 |
|
- 0,1 |
- 0,1 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 68. Основные размеры коронок для двойных колонковых труб (мм)
|
D |
D1 |
D2 |
D3 |
d |
d1 |
d2 |
Н |
|
Коронки для труб ТНД-2 и ТДВ-2 | |||||||
|
59 ± 0,1 |
57-0,7 |
52 |
50,5 |
39 ± 0,1 |
44 + 0,6 |
47+0,6 |
150-160 |
|
76 ± 0,1 |
73,07 |
68 |
66,5 |
53 ± 0,1 |
62 + 0,7 |
57+0,6 |
150-160 |
|
Коронки для труб ТДН-4 | |||||||
|
59 ± 0,1 |
57-0,7 |
52 |
50,5 |
34 ± 0,1 |
44±0,6 |
36+0,6 |
75-90 |
|
76 ± 0,1 |
73-0,7 |
68 |
66,5 |
46 ± 0,1 |
62±0,7 |
52+0,6 |
75-90 |
Шихту засыпают в стальную пресс-форму на заранее уложенные алмазы (при изготовлении однослойных коронок) или засыпают смесь шихты с алмазами (при изготовлении им премированных коронок), предварительно укладывают графитовые вкладыши для создания промывочных окон, которые разделяют торец коронки на сектора. Размещают в пресс-форме подрезные элементы.
В пресс-форму помещают корпус коронки, производят прессование шихты и её пропитку. В качестве пропиточного материала используют медь или медно-никелевый сплав.
Применяют два метода: инфильтрацию (пропитка расплавленным металлом заранее спрессованной матрицы) и горячее прессование (пропитка металлом в процессе прессования матрицы). При нагреве пропиточный (связующий) металл расплавляется, пропитывает матрицу и приваривает её к стальному корпусу коронки.
Торец коронок может быть изготовлен круглым (радиус закругления равен половине толщины алмазосодержащей матрицы), полузакруглённым (радиус закругления равен толщине алмазосодержащей матрицы) и плоским.
К материалу матрицы предъявляются высокие требования. Он должен:
- обладать высокой теплопроводностью - способствовать быстрому отводу тепла от торца коронки и таким образом предотвращать растрескивание алмазов;
- прочно сцепляться с алмазами, что обеспечивает гранулирование алмазов;
- иметь высокую износостойкость при бурении в весьма абразивных породах и меньшую при бурении в неабразивных или малоабразивных породах.
Алмазы должны обнажаться из матрицы за счёт опережающего износа её материала, если они погружены в матрицу.
Относительную износостойкость матрицы пока принято считать по её твёрдости - прибор Роквелла, шкала С. По износостойкости матрицы классифицируют на стандартные, твёрдые и сверхтвёрдые (табл.69).
Таблица 69. Классификация матриц
|
Номер |
Тип матрицы |
Твердость, |
Область применения |
|
3 |
Стандартная |
20-25 |
Для бурения в твердых, монолитных породах малой и средней абразивности |
|
4 |
Твердая |
30-35 |
Для бурения в твердых, монолитных, а также трещиноватых породах средней абразивности и абразивных |
|
5 |
Сверхтвердая |
50-55 |
Для бурения в весьма абразивных горных породах, разрушенных, трещиноватых |
В России применяется единая универсальная индексация для обозначения типов и марок алмазных коронок. Индекс даёт краткую техническую характеристику коронки, заводской номер и указывает завод-изготовитель. Тип коронки определяется её конструкцией и твёрдостью матрицы. Каждый тип, в свою очередь, в зависимости от качества и зернистости закладываемых алмазов подразделяется на марки. Марка, состоящая из условных индексов, наносится на корпус коронки. Условные индексы, их значения и расположение приведены в табл. 70.
В настоящее время применяют два типа коронок - однослойные и импрегнированные. Те и другие коронки имеют несколько марок и различаются по конструктивным особенностям, зернистости алмазов, их массе, твёрдости матрицы.
Таблица 70. Индексация алмазных коронок
|
Индекс (его место в маркировке) |
Расшифровка индексов |
|
0,1,0,2,0,3 и т.д. до 99 (первые две цифры) |
Порядковый номер конструкции коронок |
|
А, М, И (после первых цифр) |
Расположение алмазов в коронке: А - однослойные, М - многослойные, И - импрегнированные коронки |
|
3, 4, 5 (после буквы) |
Твердость матрицы: 3 - нормальная матрица HRC = 20 ÷ 25, 4 - твердая матрица HRC = 30 ÷ 40, 5 - очень твердая матрица HRC = 50 ÷ 60 |
|
Б, В, Г, У, Н, Т, Е, К, Л, Д, Ш, X, Ц, П, Р (после цифры, обозначающей твердость матрицы) |
Сорт объемных алмазов (по ТУ 47-12 - 88): Б, В, Г - XV группа, подгруппа «а» соответственно 1, 2 и 3-е качество; V - XV группа, подгруппа «б» соответственно 1-е и 2-е качество; Т - XV группа, подгруппа «в»; Е, К, Л - XXXIV группа соответственно подгруппа «а», «б», «в»; Д - XXXV группа Ц, X, Ш - XVI группа, подгруппа «а» соответственно 1, 2 и 3-е качество П — подвергнутые полировке; Р-рекуперированные |
|
2, 5,8, 10, 20 30,40, 50, 60 и т.д. (после букв, обозначающих сорт объемных алмазов) |
Минимальное число зерен алмазов в данной фракции (шт/кар) для объемных алмазов |
|
Б, В, К, Ц, X, П (после цифр, обозначающих зернистость объемных алмазов) |
Сорт подрезных алмазов (по ТУ 47-12 - 88). Расшифровка та же, что и для объемных алмазов (см. выше) |
|
2, 5,10,20,30 (после букв, обозначающих сорт подрезных алмазов) |
Минимальное число зерен алмазов в данной фракции (шт/кар) для подрезных алмазов |
