RU188490U1 - Шарошка бурильного долота - Google Patents

Шарошка бурильного долота Download PDF

Info

Publication number
RU188490U1
RU188490U1 RU2018143256U RU2018143256U RU188490U1 RU 188490 U1 RU188490 U1 RU 188490U1 RU 2018143256 U RU2018143256 U RU 2018143256U RU 2018143256 U RU2018143256 U RU 2018143256U RU 188490 U1 RU188490 U1 RU 188490U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill bit
wear
coating
adhesive layer
teeth
Prior art date
Application number
RU2018143256U
Other languages
English (en)
Inventor
Тимур Абдурашидович Черкесов
Дарья Алексеевна Рубан
Эътибар Юсиф Оглы Балаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2018143256U priority Critical patent/RU188490U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU188490U1 publication Critical patent/RU188490U1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
    • E21B10/46Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/50Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type
    • E21B10/52Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type with chisel- or button-type inserts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к буровому инструменту, в частности к шарошкам шарошечных долот. Технический результат достигается тем, что шарошка бурильного долота содержит корпус с породоразрушающими элементами, выполненный с покрытием на его внешней поверхности в виде напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя из порошкового материала, при этом покрытие на внешней поверхности корпуса представляет собой адгезионный слой, выполненный из механически активированной смеси порошков вес.%: с эффектом памяти формы (TiNi) 60-70 и Ni 30-40, на который дополнительно нанесено износостойкое покрытие, выполненное из механически активированной смеси порошков cNB-Co-Ni, вес.%: cNB 50-70, Со 10-20, Ni 20-30, при этом корпус шарошки выполняют из материала с эффектом памяти формы (TiNi). Шарошка бурильного долота при этом имеет толщину адгезионного слоя 150-200 мкм, а износостойкого слоя – 1500-2000 мкм. На шарошку бурильного долота при этом напыляются адгезионный слой и износостойкой слой методом высокоскоростного газопламенного напыления, осуществляемого в защитной атмосфере аргона. Техническим результатом является повышение износоусталостной стойкости, в частности стойкости к абразивному износу, а также упрощение процесса монтажа и демонтажа зубьев на шарошку с возможностью обеспечения многократного процесса их монтажа и демонтажа. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к буровому инструменту, в частности к шарошкам шарошечных долот.
Аналогом является коническая шарошка (пат. №2167262, МПК Е21В 17/042, опубл. 20.05.2001 г., бюл. №14), содержащая конический корпус с покрытием на его внешней поверхности, выполненным в виде слоя наплавки твердым сплавом, с множеством покрытых алмазных частиц и множество частиц карбида вольфрама, расположенных в материале связки, выбранным из группы, которая включает в себя кобальт, никель, медь, железо и их сплавы, и жестко соединенные с ним: породоразрушающие элементы, в виде фрезерованных зубьев.
Недостатком данного патента являются ее низкие физико-технические характеристики обусловленные получением покрытия путем наплавки или другой технологии (сварки, лазерной сварки, плазменного напыления и/или газопламенного напыления), объединеной с наплавкой карбида вольфрама или другими видами наплавки или оплавления, которая производится при высоких температурах равных температуре плавления материалов покрытия и подложки, что приводит к перегреву детали, ведущему к деформации (короблению) и разупрочнению основного металла, из которого выполнен корпус шарошки. Кроме того, при оплавлении частиц возникает много окислов, что также снижает адгезионные и коррозионные характеристики покрытия. Недостатком данной шарошки также является низкая износоусталостная стойкость, в частности низкая стойкость к абразивному износу, а также ограниченное количество раз монтажа и демонтажа зубьев на шарошку и сложность данных операций процесса.
В качестве прототипа взята шарошка (пат. №53354, МПК Е21В 10/50, опубл. 10.05.2006 г. бюл. №13), содержащая корпус с породоразрушающими элементами, например зубьями или штырями, выполненный с покрытием на его внешней поверхности, при этом покрытие выполнено в виде напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя на основе порошка, включающего карбид вольфрама и кобальт или карбид вольфрама и сплав кобальта с хромом.
Недостатком данной шарошки являются ее низкие эксплутационные характеристики, обусловленные низкой износоусталостной стойкостью, в частности низкой стойкостью к абразивному износу, а также низкий срок эксплуатации, в виду ограниченного количества раз монтажа и демонтажа зубьев на шарошку и сложность данных операций процесса.
Задачей полезной модели является усовершенствование конструкции шарошки бурильного долота, обеспечивающее повышение ее эксплуатационных характеристик и срока эксплуатации бурильного долота (монтажа и демонтажа зубьев на шарошку).
Техническим результатом является повышение износоусталостной стойкости, в частности стойкости к абразивному износу, а также упрощения процесса монтажа и демонтажа зубьев на шарошку с возможностью обеспечения многократного процесса их монтажа и демонтажа.
Технический результат достигается тем, что Шарошка бурильного долота, содержащая корпус с породоразрушающими элементами, выполненный с покрытием на его внешней поверхности, напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя из порошкового материала, при этом покрытие на внешней поверхности корпуса представляет собой адгезионный слой, выполненный из механически активированной смеси порошков вес.%: с эффектом памяти формы (TiNi) 60-70 и Ni 30-40, на который дополнительно нанесено износостойкое покрытие, выполненное из механически активированной смеси порошков cNB-Co-Ni, вес.%: cNB 50-70, Со 10-20, Ni 20-30, при этом корпус шарошки выполняют из материала с эффектом памяти формы (TiNi).
Шарошка бурильного долота при этом имеет толщину адгезионного слоя 150-200 мкм, а износостойкого слоя - толщиной 1500-2000 мкм.
На шарошку бурильного долота при этом напыляются адгезионный слой и износостойкой слой методом высокоскоростного газопламенного напыления, осуществляемого в защитной атмосфере аргона.
Предлагаемое конструктивное решение позволяет повысить срок службы шарошечного долота, за счет повышения физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик шарошки. Так использование для изготовления корпуса шарошки материала с эффектом памяти формы позволит повысить стойкость к абразивному и гидроабразивному износу за счет снижения интенсивности накопления поверхностных повреждений, получаемых при периодическом деформировании поверхности шарошки абразивными частицами, получаемыми в результате дробления породы при бурении, благодаря явлению псевдоупругости, которым обладают материалы с эффектом памяти формы. А также благодаря тому, что корпус шарошки изготовлен из материала с эффектом памяти формы, облегчается монтаж и демонтаж зубьев на шарошку, за счет эффекта памяти формы, так при охлаждении материал с эффектом памяти формы переходит в мартенситное состояние, в результате чего специально изготовленные посадочные места под зубья на корпусе шарошки расширяются и позволяют с легкостью монтировать зубья в корпус шарошки. После чего происходит нагрев корпуса шарошки материал с эффектом памяти формы, из которого изготовлен корпус шарошки, переходит в аустенитное состояние, приводящее к восстановлению прежней формы посадочных мест под зубья на корпусе шарошки, в результате чего зубья, установленные в посадочные места, жестко фиксируются в корпусе шарошки, обеспечивая посадку зубьев в посадочные места корпуса шарошки с гарантированным натягом. Демонтаж происходит аналогично монтажу корпус шарошки охлаждается, в результате чего материал с эффектом памяти формы переходит в мартенситное состояние, в результате чего специально изготовленные посадочные места под зубья на шарошке расширяются и позволяют с легкостью демонтировать зубья в корпус шарошки и в случае необходимости произвести замену зубьев на шарошке бурильного долота. При этом в результате монтажа и демонтажа не происходит изменение геометрии профиля посадочных мест под зубья на корпусе шарошки, как в случаях с аналогами, где монтаж и демонтаж зубьев в посадочные места на шарошке происходит путем впрессовывания и выпрессовывания зубьев, что приводит к изменению геометрии профиля посадочных мест под зубья на шарошке. Таким образом после 3-4 раза монтажа и демонтажа зубьев на шарошке, предлагаемой в аналогах и прототипе конструкции, геометрия профиля посадочных мест под зубья на шарошке перестает строго отвечать всем предъявляемым к ней требованиям. Изготовление корпуса шарошки из материалов с эффектом памяти формы позволяют проводить монтаж и демонтаж зубьев на корпус шарошки без изменения геометрии профиля посадочных мест под зубья на корпусе шарошки. Также при возникающих временных перегрузках на зубьях шарошечного долота, во время бурения у аналогов происходит накопление деформации материала по всей поверхности посадочных мест под зубья на шарошке, в результате чего происходит вырывание зубьев из шарошки в случае же изготовления корпуса шарошки из материала с эффектом памяти формы благодаря явлению псевдоупругости все деформации материала по всей поверхности посадочных мест под зубья до 8% могут быть полностью восстановлены, в результате чего снижается риск вырывания зубьев из корпуса шарошки.
Адгезионный слой, толщиной 150-200 мкм из механически активированной смеси порошков с эффектом памяти формы состава схожего с составом корпуса шарошки (TiNi) и Ni вес. %: материал с эффектом памяти формы (TiNi) 60-70 и Ni 30-40. Благодаря наличию в составе элементов материала подложки и материала наносимого поверх адгезионного покрытия износостойкого покрытия позволяет получить на поверхности шарошки покрытие с адгезионной прочностью сопоставимой с прочностью покрытий получаемых путем наплавки, что делает возможным применение технологии высокоскоростного газопламенного напыления для получения покрытий на шарошке бурильного долота.
Износостойкое покрытие, толщиной 1500-2000 мкм из механически активированной смеси порошков cNB-Co-Ni вес.%: cNB 50-70, Со 10-20, Ni 20-30, позволяют повысить стойкость к абразивному и гидроабразивному износу, за счет имеющихся в составе высокотвердых частиц кубического нитрид бора, благодаря чему данное покрытие становится стойким к процессу врезания частиц в подложку, так как твердость частиц абразива получаемых в результате дробления породы во время бурения ниже твердости поверхности покрытия.
Комплексная обработка, включающая поверхностно-пластическую деформацию и контактную точечную сварку после напыления каждого слоя покрытия позволяет получить значение адгезионной прочности сравнимыми со значениями наплавки.
Таким образом, совокупность приведенных конструктивных признаков обеспечивает достижение заявляемого технического результата.
На фиг. 1 изображена шарошка бурильного долота.
Шарошка бурильного долота, содержащая корпус 1 с породоразрушающими элементами 4, выполненный с покрытием на его внешней поверхности, напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя из порошкового материала, при этом покрытие на внешней поверхности корпуса 1 представляет собой адгезионный слой 2, выполненный из механически активированной смеси порошков вес.%: с эффектом памяти формы (TiNi) 60-70 и Ni 30-40, на который дополнительно нанесено износостойкое покрытие 3, выполненное из механически активированной смеси порошков cNB-Co-Ni, вес.%: cNB 50-70, Со 10-20, Ni 20-30, при этом корпус 1 шарошки выполняют из материала с эффектом памяти формы (TiNi),
Шарошка 1 бурильного долота при этом имеет толщину адгезионного слоя 2 150-200 мкм, а износостойкого слоя 3 - толщиной 1500-2000 мкм.
На шарошку 1 бурильного долота при этом напыляются адгезионный слой 2 и износостойкой слой 3 методом высокоскоростного газопламенного напыления, осуществляемого в защитной атмосфере аргона.
Монтаж породоразрушающих элементов 4 в корпус 1 шарошки бурильного долота осуществляют следующим образом: корпус 1 шарошки, изготовленный из материала с эффектом памяти формы, охлаждают парами жидкого азота до температуры соответствующей низкотемпературному фазовому состоянию материала (мартенсит). При этом посадочные места под породоразрушающие элементы 4 на корпусе 1 шарошки приобретает геометрические параметры, позволяющие с легкостью осуществить монтаж породоразрушающих элементов 4 в корпус 1 шарошки, после чего нагревают до температуры соответствующей высокотемпературному фазовому состоянию материала (аустенит), благодаря чему посадочные места под породоразрушающие элементы 4 на корпусе 1 шарошки приобретает геометрические параметры соединительных элементов, обеспечивающие посадку с гарантированным натягом.
Демонтаж или замена породоразрушающих элементов 4 производят в обратной монтажу последовательности.

Claims (3)

1. Шарошка бурильного долота, содержащая корпус с породоразрушающими элементами, выполненный с покрытием на его внешней поверхности в виде напыленного высокоскоростным газопламенным методом слоя из порошкового материала, отличающаяся тем, что покрытие на внешней поверхности корпуса представляет собой адгезионный слой, выполненный из механически активированной смеси порошков вес.%: с эффектом памяти формы TiNi 60-70 и Ni 30-40, на который дополнительно нанесено износостойкое покрытие, выполненное из механически активированной смеси порошков cNB-Co-Ni, вес.%: cNB 50-70, Со 10-20, Ni 20-30, при этом корпус шарошки выполняют из материала с эффектом памяти формы TiNi.
2. Шарошка бурильного долота по п. 1, отличающаяся тем, что толщина адгезионного слоя составляет 150-200 мкм, а толщина износостойкого слоя – 1500-2000 мкм.
3. Шарошка бурильного долота по п. 1, отличающаяся тем, что напыление адгезионного слоя и износостойкого слоя методом высокоскоростного газопламенного напыления осуществляют в защитной атмосфере аргона.
RU2018143256U 2018-12-06 2018-12-06 Шарошка бурильного долота RU188490U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143256U RU188490U1 (ru) 2018-12-06 2018-12-06 Шарошка бурильного долота

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018143256U RU188490U1 (ru) 2018-12-06 2018-12-06 Шарошка бурильного долота

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU188490U1 true RU188490U1 (ru) 2019-04-16

Family

ID=66168807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018143256U RU188490U1 (ru) 2018-12-06 2018-12-06 Шарошка бурильного долота

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU188490U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220881U1 (ru) * 2023-06-15 2023-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Шарошка бурового долота

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997006339A1 (en) * 1995-08-03 1997-02-20 Dresser Industries, Inc. Hardfacing with coated diamond particles
RU2275440C1 (ru) * 2005-02-07 2006-04-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Способ армирования наружной поверхности шарошек буровых долот с фрезерованным вооружением
RU53354U1 (ru) * 2005-11-16 2006-05-10 Лев Христофорович Балдаев Шарошка
RU2568197C1 (ru) * 2014-12-18 2015-11-10 Николай Митрофанович Панин Буровое долото и способ крепления его вставок

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997006339A1 (en) * 1995-08-03 1997-02-20 Dresser Industries, Inc. Hardfacing with coated diamond particles
RU2275440C1 (ru) * 2005-02-07 2006-04-27 Открытое акционерное общество "Волгабурмаш" (ОАО "Волгабурмаш") Способ армирования наружной поверхности шарошек буровых долот с фрезерованным вооружением
RU53354U1 (ru) * 2005-11-16 2006-05-10 Лев Христофорович Балдаев Шарошка
RU2568197C1 (ru) * 2014-12-18 2015-11-10 Николай Митрофанович Панин Буровое долото и способ крепления его вставок

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220881U1 (ru) * 2023-06-15 2023-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Шарошка бурового долота
RU220909U1 (ru) * 2023-06-15 2023-10-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Шарошка бурового долота

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8021120B2 (en) Turbine blade with a cover plate and a protective layer applied to the cover plate
Mann et al. Abrasive and erosive wear characteristics of plasma nitriding and HVOF coatings: their application in hydro turbines
JP4749711B2 (ja) アブレイダブル(abradable)シール用溶射組成物
Santa et al. Slurry and cavitation erosion resistance of thermal spray coatings
EP1944461A2 (en) Reinforcing overlay for matrix bit bodies
CN103361642B (zh) 一种等离子熔覆梯度耐磨层及制备工艺
US20140130473A1 (en) Rotary implement having hard metallic layer and method therefor
US20150284833A1 (en) Coating layer with protection and thermal conductivity
US20200217382A1 (en) Brake Disc and Method for Manufacturing a Brake Disc
RU2618025C2 (ru) Способ восстановления или усиления карманов резцов бурового долота, способ формирования кармана резца бурового долота и лопасть бурового долота
JP5222553B2 (ja) 耐摩耗性合金粉末および被覆
US20150017430A1 (en) Component with a metallurgically bonded coating
JP2008144272A (ja) 環境に優しい耐摩耗性の炭化物コーティング
CN104831270A (zh) 一种铁基镍包碳化钨激光熔覆材料的制备方法
CN111140421A (zh) 具有提高的寿命的水电涡轮机部件及其形成方法
RU188490U1 (ru) Шарошка бурильного долота
Fagoaga et al. Multilayer coatings by continuous detonation system spray technique
CN106591829A (zh) 耐磨涂层及其制造方法、用途、齿轮铣刀
KR101714858B1 (ko) 굴삭기의 버킷 티스 및 그 코팅 방법
CN1995755A (zh) 耐磨耐冲击切割环及其制造方法
Steffens et al. Thermal spraying
US20170198577A1 (en) Rotatable Cutting Tool
KR100560034B1 (ko) 래비린스 시일용 마모성 물질
RU53354U1 (ru) Шарошка
Mruthunjaya et al. Characterization and hot erosion behaviour of CrC-NiCr ciated steel using HVOF technique