广东剪切硬质合金价钱_硬质合金怎么切割

1.求解：谁知道在刀具和铣刀上焊接硬质合金，需要哪些设备和工具。跪求，知道的前辈，解释一下

2.硬质合金所用钴是59吗

3.水管接头多少钱一个水管接头的类型有哪些

4.硬质合金钻进

求解：谁知道在刀具和铣刀上焊接硬质合金，需要哪些设备和工具。跪求，知道的前辈，解释一下

硬质合金常用的焊接方法和设备有如下几种:

钎焊是一种传统且广泛应用的硬质合金焊接方法，它的工艺成熟可靠，依据加热方式的不同分以下一些工艺方法：

1)火焰钎焊

火焰钎焊是用可燃气体(乙炔、丙烷等)与氧气或压缩空气混合燃烧的火焰作为热源进行焊接的一种方法。火焰钎焊设备简单、操作灵活方便，根据工件形状可用多火焰同时加热焊接。钎料多采用丝状或片状的铜基、银基钎料，其中HL105锰黄铜钎料应用最为广泛;钎剂一般采用脱水硼砂。火焰钎焊主要适用于中小尺寸硬质合金刀具、模具和量具的小批量生产，对于大型的硬质合金工具，由于火焰加热的温度和速度难以控制，加热时会产生较大的温度梯度，容易引发裂纹的产生，因此一般不采用此方法2,6。

2)电阻钎焊

电阻钎焊一般可分为直接加热法和间接加热法。直接加热法是将电极置于接头两侧，使电流经过钎缝面的接触电阻而发热，从而完成焊接过程;间接加热法是将电极置于接头一侧的钢质母材上，电流通过钎缝一侧的母材电阻发热(或通过发热元件发热)来实现钎焊。采用间接加热法可避免电极与硬质合金接触，防止硬质合金的过热和烧损，避免其硬度的降低和开裂。可配用铜基或银基钎料，常用的有H68、HL105钎料等，其中HL105钎料的抗剪强度较高，对于YT5刀具的焊接，抗剪强度可达28.5GPa，对于YG8可达到29.7GPa。钎剂一般采用脱水硼砂7。

加热电压是电阻钎焊的重要参数，要选择合适的数值以保证合理的发热升温速度;其次要保证电极与工件接触处于良好状态。加热过程中要及时排渣，防止钎缝夹杂和气孔形成而降低强度。使用硼砂钎剂时一定要先经过脱水处理，否则由于结晶水的存在，在焊接过程中结晶水蒸发，在焊接区域内产生大量气体，既影响了正常排渣，又易在焊缝中产生气孔7。

电阻钎焊的操作较为简单方便，效率比火焰钎焊高，工件表面的氧化较少，但是在加热过程中易造成工件局部过热烧损。此外对于复杂形状的工件、多刃刀具及尺寸很小的工件也不便操作2。

3)感应钎焊

感应加热钎焊的优点是加热迅速，钎料液化过程短，并可以在各种气氛(空气、保护气体、真空)下进行，能减轻硬质合金过热和氧化，有利于提高焊接质量;该方法的缺点是设备较复杂、一次性投资较大，其次是感应电流的趋表效应，当钎焊大厚工件时，加热温度不均匀，难于保证钎焊质量，且效率也低，故一般只适用于钎焊结构型式简单(最好是轴类细长型)的小尺寸焊件2。

感应钎焊的工艺参数一般包括钎缝间隙、加热速度、冷却速度、感应圈形状尺寸、钎料钎剂的加入方式等因素。这些因素必须有一个合适的组配范围，因素的波动会对焊缝质量造成不良影响，尤其是在硬质合金中产生较大的焊接应力。

钎缝间隙值是确保钎焊质量的重要参数。通常认为钎缝越小,焊接应力越大,反之亦然。钎缝间隙过小时,会发生“挤死”和“钎不透”,使接头强度下降和焊接应力增加;而间隙过大,毛细作用减弱,也会导致“钎不透”,使接头强度下降。因而大小适中的钎缝间隙对减小焊接应力和增强焊缝牢度有很大的作用8。

加热和冷却速度对钎头焊接质量有很大影响。加热速度太快,合金中会产生较大的应力;加热太慢,则高温停留时间长,这虽然能使液态钎料的润湿和扩散更完善,但会造成合金的氧化烧损。通常加热以不超过100℃/s为宜。冷却速度太快,合金中会产生很大的收缩应力;冷却速度太慢,虽然能减小焊接应力,但对钢体材质的淬火不利，故一般以60℃/s为宜8。

感应圈是感应加热设备的重要元件,交流电源的能量是通过它传递给焊件而实现加热的,因此,感应圈的结构是否合理对于钎焊质量和生产率有很大影响。正确设计和选用感应圈的原则是:感应圈应有与焊件相适应的外形, 尽量减少感应圈本身和焊件之间的无用间隙,间隙最好不大于2～3mm，以便提高加热效率。为了使焊件加热平稳、均匀，防止焊件尖角处发生局部过热,应当合理选择感应圈的匝数和感应电流的交变频率等参数。

4)炉中钎焊

将装配好的工件放在电阻丝发热的加热炉中进行加热钎焊的方法称之为炉中钎焊,其特点是工件整体加热，加热均匀、工件变形小。不足之处是加热速度慢、效率低。但对于批量生产，一炉可以同时钎焊多个接头及焊件，以此可以弥补加效率低的不足9。炉中钎焊的加热气氛有以下几种：

a)空气炉

由于焊件在空气中加热时工件容易氧化，且升温速度较慢，不利于钎剂去除氧化膜，故应用受到一定的限制，目前已逐渐被保护气氛炉中钎焊和真空炉中钎焊所代替9。

b)保护气氛炉

根据保护气氛的不同，可以分为还原气体和惰性气体炉中钎焊9。还原性气体一般用H2或CO，不仅能避免工件在加热过程的氧化，还能还原工件表面的氧化膜，有助于钎料的润湿;惰性气体一般用Ar、N2和He等，对气体纯度的要求较高，一般要在99.99%以上，在气体入炉前还要经过脱水(硅胶、浓硫酸)脱氧(海绵钛)装置。工件通常应放在容器内，在流动的气体中进行加热钎焊。用惰性气体比用还原性气体的安全性要高。加热温度、保温时间及冷却速度是主要的工艺参数。加热温度高于900℃时，硬质合金的硬度会有明显降低。保温时间过长时也会引起硬质合金的硬度降低。焊后应缓慢冷却，以防止开裂10-12。

c)真空炉

真空钎焊是基于在真空中加热时金属及其氧化物产生蒸发，破坏其表面氧化膜，从而达到去膜效果的。在真空条件下，有一些金属可在低于熔点的温度下便发生显著蒸发，也有一些金属氧化物会发生挥发。金属，特别是金属氧化物的蒸发能有效地破坏表面氧化膜，使真空条件下的无钎剂钎焊成为可能。对于以TiC为硬质相的YW类硬质合金来说，采用Ag-Cu-Zn系合金作为钎料，在真空炉中钎焊是一种比较好的方法，因为焊接过程中Zn的挥发能使Cu的扩散能力增强，从而使焊缝强度升高13。

真空钎焊的优点是可防止被焊金属、硬质合金及钎料与氧、氢、氮等气体介质发生反应而产生不良影响，并且由于钎焊组装件在真空炉中升温、降温缓慢，从而可大大降低温度梯度，有利于减少钎焊应力，获得高质量的钎焊质量，在焊接大件及形状较复杂的硬质合金时采用真空钎焊技术尤为有利。由于金属及其氧化物的蒸发是随着周围气压的降低及温度升高而加剧的14，因此真空钎焊的炉内真空度、加热温度及保温时间是影响钎焊质量的主要因素，正确选择这些参数对钎焊质量至关重要。

加热温度的选择应参照所用钎料的实际熔点，在空气中加热一般比熔点高10～30℃。而在真空钎焊时，由于传热的滞后效应，也为了提高钎料的流动性，加热温度应比空气中略高一些14;对于同样尺寸的焊件，真空钎焊时的保温时间应比空气炉中的适当延长。如果时间太短，则钎料与被焊母材之间来不及形成足够的冶金结合，还可能由于加热不均匀而造成“虚焊”。相反，如果保温时间过长，则有可能导致钎料严重烧损蒸发，从而导致焊缝强度降低14。

真空度的选择与被焊件材质及所用钎料的成分、性质有关，同时也与钎焊温度有关，一般应在10-3Mpa以上，以便获得良好的去膜效果。钎料中的Zn、Ag在真空状态下显著蒸发的温度较低，为避免钎料中的这类元素蒸发，在接近焊料熔化温度时，可停止抽真空。此外，对于一定材质的焊件及所用钎料，可由确定的加热温度来反推所需的炉内真空度14。

5)激光钎焊

激光作为一种新型的焊接热源，具有加热速度快、热影响区窄、焊后变形及残余应力小等特点，特别是在减弱接头熔合区脆化方面，具有独特的优点。这使其有可能应用于硬质合金的焊接15。据相关文献报道，可采取激光的“深熔焊”和“热导焊”模式进行硬质合金的钎焊，用纯Cu、Ag-Cu合金作为钎料。相关的工艺参数主要有激光功率、焊接速度、焦点位置、填充层厚度等15-17。由于硬质合金与钎料之间的熔点相差很大,在焊接中要严格控制工艺参数, 既使钎料在瞬时内充分熔化, 以浸润硬质合金, 又能将硬质合金基体加热到较高的温度而不致熔化,使其能够更好地被液态钎料所润湿, 形成理想的钎焊接头16。

在激光“深熔焊”过程中, 激光功率密度很高,在激光直接作用的区域, 硬质合金瞬间可达很高温度,并与钎料中的Cu发生剧烈的“亲合”作用，还容易发生钎料的蒸发和过度烧损，使表面出现严重的凹陷现象15，因此必须通过适当调整工艺参数来减少钎料的烧损。另外由于硬质合金中Co的含量一般都很低,在激光“深熔焊”的高温作用下极易逸失, 而使WC以疏松的状态存在, 此时的硬质合金将不能保持原有的致密烧结组织和性能,导致接头不可避免地出现一些裂纹、气孔等缺陷17。

在“热导焊”过程中，激光束直接作用在钎料上，需采用表面涂料来提高钎料对激光的吸收率。另外，为了使钎料在瞬间尽量多地吸收激光能而熔化，应采用小直径光斑15。焊接时，激光束的大部分能量被钎料吸收，吸收的能量在极短的时间内迅速向下传导，使其完全熔化，从而浸润硬质合金。这种方式较易获得没有凹陷的完整钎焊接头15。

在激光钎焊过程中,由于热过程极短，一般只存在硬质合金中的Co向液态钎料的溶解和短距离扩散，而钎料中的Cu则基本上未向硬质合金扩散，因而两者之间的冶金结合不够充分,这会直接降低接头的剪切强度。由于Ni与硬质合金中的Co物理化学性质相似,能够与硬质合金很好地亲和, 同时又能够与Cu无限互溶, 因而为了改善钎料与硬质合金的冶金结合, 提高接头质量,可采用预先在硬质合金钎焊面上电镀Ni的方法加以改善17。

硬质合金所用钴是59吗

Alloy 59

材料牌号：Alloy 59镍基合金

美国牌号：UNS N06059

德国牌号：2.4605

一、 Alloy 59( N06059)镍基合金概述：

Alloy 59( N06059)镍基合金是一种镍-铬-钼合金，其硅、碳的含量极低，具有优秀的耐腐蚀和极高的机械强度。Alloy 59( N06059)镍基合金具还具有以下特性：

1、极好的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和氯化物引起的应力腐蚀开裂性能。

2、对无机酸具有极好的耐腐蚀性，比如硝酸、磷酸、硫酸和盐酸，尤其是对硫酸和盐 酸的混合。

3、优秀的耐各种无机酸混合溶液腐蚀的能力。

4、在高达40℃（104℉）的各种浓度的盐酸溶液中均具有良好的耐腐蚀性。

5、具有良好的可加工性和焊接性，无焊后开裂敏感性。

6、具有壁温在-196～450℃的压力容器的制造认证。

7、经美国腐蚀工程师协会NACE标准认证（MR-01-75）符合酸性气体环境使用的最高 标准等级VII。

二、 Alloy 59( N06059)镍基合金化学成分：见表-1：

三、Alloy 59( N06059)镍基合金力学性能：

1、Alloy 59( N06059)镍基合金密度：8.6g/cm3

2、Alloy 59( N06059)镍基合金熔点：1310-1360℃

3、Alloy 59( N06059)镍基合金拉强度：σ0.2≥690Mpa，

4、Alloy 59( N06059)镍基合金屈服强度：σb≥340Mpa，

5、Alloy 59( N06059)镍基合金延伸率：δ≥40，

四、Alloy 59( N06059)镍基合金耐腐蚀性：

1、Alloy 59( N06059)镍基合金的碳、硅含量极低，在热加工和焊接时没有杂质相析出的倾向，因此适用于各种含有氧化和还原性介质的化学流程工业。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀。

2、Alloy 59( N06059)镍基合金在绝大多数氧化环境的标准腐蚀试验中，Nicrofer 5923 hMo的性能都要高于其他Ni-Cr-Mo不锈钢。Alloy 59( N06059)镍基合金在一些还原性环境（如沸腾的10%硫酸）中的腐蚀速率要比常规的Ni-Cr-Mo不锈钢低三倍多，也适用于还原环境的化学流程工业。Alloy 59( N06059)镍基合金在盐酸中的有很优秀的耐腐蚀性能。

3、Alloy 59( N06059)镍基合金材料只有在适宜的金相状态和纯净的晶体结构时才能具有最好的耐腐蚀性。

五、Alloy 59( N06059)镍基合金加工和热处理：

Alloy 59( N06059)镍基合金的冷、热加工和机加工性能均很好。

1、加热：

(1)、在热处理之前及热处理过程中应始终保持工件清洁和无污染。

(2)、在热处理过程中不能接触硫、磷、铅及其它低熔点金属，否则会损害Alloy 59( N06059)合金的性能，应注意清除诸如标记漆、温度指示漆、彩色蜡笔、润滑油、燃料等污物。

(3)、燃料中的含硫量越低越好，天然气中的硫含量应少于0.1%，重油中硫含量应少于 0.5%。

(4)、考虑到温度控制和保持清洁的需要，最好在真空炉或气体保护炉中进行热处理。

(5)、也可以在箱式炉或燃气炉中加热，但炉气必须洁净并以中性至微氧化性为宜，应避 免炉气在氧化性和还原性之间波动，加热火焰不能直接烧向工件。

2、热加工：

(1) Alloy 59( N06059)合金的热加工温度范围1180℃～950℃，冷却方式为水冷或快速空 冷。

(2)为保证最佳的防腐性能，热加工后应进行热处理，工件应直接加入已升温的热处理 炉。

3、冷加工：

(1) Alloy 59( N06059)合金的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此需要对加工设备进行挑 选。工件应为退火态，并且在冷轧过程中应有中间退火。

(2)若冷轧变形量大于15%，则需要对工件进行固溶处理。

4、热处理：

(1)、Alloy 59( N06059)合金的固溶处理温度范围是1100℃～1180℃。

(2)、对于厚度小于1.5mm的材料推荐采用冷却方式为水淬或快速空冷以保证最好的耐 腐蚀性能。

(3)、在所有热处理过程中，工件应直接加入已升温的热处理炉，必须保持工件清洁。

5、去氧化皮：

(1)、Alloy 59( N06059)合金的表面氧化物和焊缝周围的焊渣的附着性比不锈钢更强，推荐使 用细晶砂带或细晶砂轮进行打磨。

(2)在用HNO3/HF混合酸进行适当的时间和温度酸洗前必须小心打磨或盐浴预处理将 氧化膜打碎。

6、机加工：Alloy 59( N06059)合金应在热处理之后进行机加工，由于材料的加工硬化，因此宜采用比加工低合金标准奥氏体不锈钢低的切削速度和重进刀进行加工，才能车入已冷作硬化的表层下面。

7、焊接方面的建议：在对镍基材料进行焊接时，应遵循以下规程：

(1)、工作场地 工作场地应单独分开或与碳钢的加工区域有足够远的距离，尽可能保持清洁，设有隔板并避免两区域间通风。

(2)、工作服和辅助用品 应佩戴干净的细纹皮手套，穿着干净的工作服。

(3)、工具和机器设备 应该有镍基合金和镍铬钢的专用工具，钢丝刷应采用不锈钢材料制成，机器设备如剪切机、冲床、轧机等应该盖上毡、纸板或塑料纸以防铁碳金属掉在机器表面而使加工材料粘上，导致腐蚀。

8、清理：待焊接的材料应为固溶处理态，去除氧化皮、油污和各种标记印痕，并用丙酮对焊接区域的基体金属和填充合金（如焊条）进行清洁，注意不能使用三氯乙烯TRI、全氯乙烯PER和四氯化物TETRA。

9、边缘准备：最好采用机加工，如车、铣、刨，也可以进行等离子切割，若采用后者，切割边缘（焊接面）一定要研磨干净平整，允许不过热的精磨。

10、坡口角度：与碳钢相比，镍基合金和特种不锈钢的物理性能特点主要是低的热导率和高的膨胀系数，这些特性都要在焊接坡口准备时予以考虑，包括加宽底部间隙（1～3mm），同时由于熔融金属的粘滞性，在对接焊时应采用更大的坡口角度（60～70°）以抵消材料的收缩。

11、起弧：应在工件的焊接区域起弧，亦即在焊接面起弧，以防起弧点导致腐蚀。

12、焊接工艺：Alloy 59( N06059)合金可以与同种材料或其他金属焊接，适合采用任何传统焊接工艺焊接，如钨电极惰性气体保护焊、等离子弧焊、手工亚弧焊、金属极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊，优先采用脉冲亚弧焊技术。采用手工电弧焊时，推荐使用Ar+He+H2+CO2成分的混合保护气体。

13、填充金属：对于气体保护焊，推荐使用化学成分和基材一样的焊条。通常选用的焊丝： ERNiCrMo-13 药皮焊条：ENiCrMo-13。

六、Alloy 59( N06059)镍基合金应用范围：

Alloy 59( N06059)合金在化学、石化、能源制造和污染控制领域中有着广泛的应用，典型应用如下：

1、尤其是在使用酸性氯化物催化剂的时候。2、纸浆和造纸工业中的蒸煮器和漂白设备。3、FGD和IG系统中的洗涤器、再加热器、节气阀门、湿汽风扇和搅拌器等。4、在酸性气体环境中作业的设备和元件。5、醋酸和醋酐产品的反应器。6、硫酸冷凝器。

水管接头多少钱一个水管接头的类型有哪些

水管接头是使用水管不可缺少的一个配件，当水管接头坏了是会连累水管无法正常的使用，在这时候就需要进行更换，但水管接头多少钱一个?在更换水管接头的时候，找准类型往往能够做的更好一些，而水管接头的类型有哪些?

一、水管接头多少钱一个

1、航天博宇HBY-060洗车水枪水管接头，适用于水管内径1.2cm，参考价格12.00元

2、卡农全能水龙头接头，适用于水管内径1.4cm，参考价格18.00元

3、C53洗衣机通水接头，适用于水管内径1.2cm，参考价格10.00元

二、水管接头的类型有哪些

1、球阀

可用于流体的调理和操控，其间硬密封V型球阀中的V型球芯与堆焊硬质合金阀座之间具有很强的剪切力，特别适用于含细小固体颗料、纤维等的介质。多通球阀在使用进程中不仅可灵敏操控介质合流、分流、流向切换，一起也可封闭任一通道使别的通道之间相连。

2、弯头

现在比较常用的无缝弯头成形工艺有热推、冲压、揉捏等。热推弯头成形工艺具有壁厚均匀、外形漂亮、接连作业，适于大批量出产的特色。

3、三通接头

在制作进程中将大于三通直径管坯，压扁至三通直径尺度，在拉伸支管部位开孔，管坯经高温加热，放入成形模中，在管坯内装入拉伸支管的冲模，在压力效果下管坯被径向紧缩，整个进程是经过管坯径向紧缩和支管部位的拉伸而成形。

水管接头多少钱一个?水管接头的价格会根据实际的情况来定，它的价格也受到了很多方面因素影响的。水管接头的类型有哪些?在购买水管接头的时候可以来看看适合哪个类型的产品，买相应类型的水管接头。

硬质合金钻进

硬质合金的制成、分类及其应用已在本工种基础知识分册第二章第七节中做了介绍。这里主要针对硬质合金钻进特点、钻头结构组成、钻进基本原理、钻进规程参数选用及其注意事项进行归纳阐述。

(一)硬质合金钻进含义及特点

硬质合金钻进是指将硬质合金镶焊在钻头体上作为破碎岩石工具的一种钻进方法。

硬质合金钻进的特点是:操作简便,钻进技术参数容易掌握控制,孔内事故较少;在中硬以下岩层中钻进效率高,钻孔质量好,岩心光滑,采取率较高,孔斜较小,材料消耗少,钻头镶焊工艺简单,修磨方便,成本较低。但硬质合金硬度有限,强度和耐磨性尚嫌不足,在硬岩层中钻进效率不高,钻头寿命不长。

(二)硬质合金钻头

硬质合金钻头分取心钻头和不取心钻头两大类。钻探用硬质合金钻头结构对钻进效率、钻头寿命、钻进规程和操作技术都有一定的影响。所以,一般选用硬质合金钻进时,必须根据不同地层,选用不同结构形式的钻头。

1.硬质合金钻头结构

合金钻头的结构要素有:钻头体、合金数目及排列方式、合金出刃、合金的镶焊角、钻头水口、水槽等。

(1)钻头体

钻头体是由D35号或D45号无缝钢管车制而成,钻头体是镶嵌切削具的基体,上端内壁有一内圆锥度,便于卡取岩心和保证冲洗液的畅通。加工时要求钻头体轴线垂直于端面,钻头体与丝扣同心度要高,否则会直接影响钻进效果。

(2)切削具数目

在确定切削具数目时,要考虑岩石性质、钻头直径、设备能力、岩粉的排除及合金的冷却等条件。

1)硬质合金之间的距离应有一定值,以保证岩石破碎时,能产生大剪切体进行体积破碎。

2)对硬度大、研磨性大的岩石,为了延长钻头的使用寿命,要适当增多合金数目,以保证每个合金的体积磨损量不致过大。

3)钻头直径大,破碎岩石面积大,在保证每个合金所需压力情况下,应镶焊较多的切削具。

4)在设备功率大、钻具强度大的情况下,相同钻头直径,增加切削具数目就等于增加同时工作的切削量,可以提高钻进速度。

5)确定合金数目时,还应考虑钻头体上所允许的水口数目,以保证每个合金的完整冲洗与冷却。

(3)切削具出刃

钻进时为了使切削具能顺利地切入岩石,并保持冲洗液畅通以减少钻头的磨损,切削具必须突出钻头体一定的高度,这高度部分则称为出刃。切削具的出刃有内出刃、外出刃和底出刃。

内、外出刃主要是造成钻头体与岩心、钻头体与孔壁之间的环状间隙。加大内、外出刃,会使破碎岩石面积增大,钻头回转阻力增大,切削具容易崩刃折断,功能的消耗增多。但较大的内、外出刃,会使冲洗液流通阻力减少,有利于岩粉排除和减少岩心堵塞机会。底出刃担负切入和破碎岩石的任务。底出刃大,切入岩石深度大,也有利于冲洗液畅通,但过大了,会造成崩刃折断,影响钻进。底出刃有两种形式:一种是平底式,另一种是阶梯式。

2.自磨式针状硬质合金钻头

所谓自磨式硬质合金钻头,就是将较小断面的硬质合金包镶在胎体内,钻进时,随胎体的磨耗合金自磨出刃,合金与岩石的接触面积不变,始终保持一定的克取能力,直到底出刃完全磨完为止。

自磨式针状硬质合金钻头有如下特点:

1)针状合金作为硬质点均匀地分布在胎体中,多刃且断面积小,容易克取岩石,故有较高钻进速度。

2)针状合金自磨出刃,而且胎体唇面积始终保持不变,直到包镶的针状合金磨完为止,故钻速稳定,钻头寿命长。

3)针状合金被胎体支撑着,钻进中始终微露,不易崩落,保证了合金有效地克取岩石。实践证明,这种钻头适用于钻进Ⅵ～Ⅶ级及部分Ⅷ级地层,机械钻速高,回次进尺和钻头寿命长,操作方便,成本较低。

(三)硬质合金钻进的适用范围

硬质合金钻进是硬质合金钻头在轴向压力和钻具回转力作用下,破碎孔底岩石,同时用冲洗液来冷却钻头并将破碎的岩石颗粒排除孔外(或悬浮起来),为切削具继续破碎岩石创造条件。合金在破碎岩石的同时,本身也在不断磨钝和磨损,钻进速度下降。当回次钻速下降时,则采心提钻,更换钻头。硬质合金钻进适用于岩石可钻性Ⅰ～Ⅵ级及部分Ⅶ～Ⅷ级研磨性弱的岩层钻进。

1.松软至较软岩石

即可钻性Ⅰ～Ⅳ级岩石或土层,如黄土、黏土等第四纪地层及泥炭、砂藻土、泥岩、泥质岩、页岩、大理岩、白云岩等。

该类地层钻进特点是:破碎岩石容易,岩石研磨性小,钻进效率高;相应地是孔内岩粉多,岩粉颗粒大,有时孔壁易坍塌。此类地层大都是塑性岩层,都有黏性,钻进时易产生糊钻、蹩水、缩径等现象。如钻进砂岩,岩石有一定的研磨性。

钻进时,要解决的关键问题是蹩水、糊钻、保持孔内清洁和保护孔壁等。为此,最好选用内、外出刃大,底出刃大的,排水通畅的螺旋肋骨钻头,内外肋骨或薄片式合金钻头、阶梯肋骨钻头和普通式硬质合金钻头等。应选用的钻进技术参数是高转速、大泵量、较小钻压。钻进砂岩石时钻进技术参数较前为大。钻进中应选用失水量小的优质泥浆护壁。采岩心提钻动作要快。如孔壁坍塌,则应创造条件,力争快速通过,以缩短孔壁暴露的时间。钻进中发现蹩水,应加强活动钻具,以使冲洗液循环畅通,当处理失效时,则需立即提钻,绝不能用改小水量的办法勉强钻进,以免孔底岩粉越聚越多,造成埋钻或烧钻事故。

2.中硬岩石

即可钻性Ⅴ～Ⅵ级岩石,如钙质砂岩、石灰岩、橄榄岩、细大理岩等。

这类地层钻进特点是:钻进效率不高,岩石有一定的研磨性,护壁问题不大,钻进时要解决的关键问题是如何提高钻进效率。应尽量选用高效钻头,充分发挥分别破碎及掏槽破碎岩石作用。所以应选用各种阶梯式破碎钻头和各种小切削具钻头,如品字形钻头、钻头等。钻进时应采用“两大一快”(钻压大、泵量大、转速快)的钻进技术参数。

3.硬岩

即可钻性Ⅶ级及部分Ⅷ级岩石,如辉长岩、玄武岩、结晶灰岩、千枚岩、板岩、角闪岩等。

该类地层的钻进特点是:岩石硬,有研磨性,合金磨损较严重,钻进效率低。钻进时要解决关键问题是在延长钻头寿命的情况下提高效率。钻进时应选用大八角、负前角、针状硬质合金钻头等。钻进技术参数为:大钻压、中速、中泵量。

4.裂隙及研磨性岩石

该类地层钻进特点是合金崩刃和合金磨损严重的问题。解决关键问题是防止合金崩刃,减少合金磨损,延长钻头寿命。应选用抗崩刃和抗折断能力强的钻头。如大八角、负前角、双品字、针状硬质合金钻头。在裂隙发育地层,应选用较低钻压、中等转速和中等泵量。在研磨性大的地层应选用大钻压、较大泵量和适当小的转速。

(四)硬质合金钻进基本原理

钻进中,镶焊在钻头体上硬质合金切削具受两个力作用,即轴向压力(给进力)Py和回转力Px的作用(图4-11)。当轴向压力Py达到一定值后,硬质合金切削具对岩石单位面积的压力超过了岩石抗压入阻力,其刃部便切入岩石,并达到一定深度h0,与此同时在回转力Px的作用下,共同向前切削岩石,如果岩石较脆,受力体被剪切推出;若岩石较软呈塑性体,利用合金切削具前部岩石便被削去一层,孔底工作面呈螺旋形式不断加深。

图4-11 合金切入岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度

图4-12 合金切入脆性岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;KOK'—崩落岩屑

钻进脆性岩石时,如图4-12所示。合金(切削具)在轴向压力作用下切入岩石,当合金与接触面压力大于岩石抗压强度时,则岩石发生脆性剪切,剪切体沿滑剪切面向自由面崩出,切削具同时压入破碎后的KOK’坑穴中。由于切削具是单斜面的,崩出后的岩体不对称。当合金切入h0深度后,在回转力Px作用下则发生水平剪切的过程。首先是将岩石KOK’块剪切掉,此时称为大剪切;当切削具继续前进时,在切削具的刃尖端不断发生小体积剪切,崩落出小体积岩屑;经过不断地小体积剪切后,切削具刃前与岩石全部接触,又发生大体积剪切。因此,在脆性岩石中回转切削过程是由数个小剪切和一个大剪切所组成的不断循环过程。同时,由数个小剪切到大剪切,切削槽也由窄变宽,切削槽底面不平,底槽深度也在高低不平变化着,回转阻力也由小变大。

钻进塑性岩石时,如图4-13所示。只有当合金(切削具)上轴向压力大于与岩石接触面上的抗压强度时,才能切入岩石。岩石产生塑性变形,挤向两边,破碎岩石体积等于合金(切削具)切入体积。与此同时,在回转力Px作用下,压迫并切削前面岩石,使之发生塑性变形,并不断向自由面之前滑移切削。钻进时切削过程是平稳的、连续的,并且切削槽宽与刃宽基本上是相等的。

硬质合金切削具破碎了岩石表层后,便处于岩石的槽沟中,如图4-14所示。实践证明,切削具再对槽沟底部岩石进行破碎时,所需的轴向压力和回转力比破碎表层岩石大。而且破碎岩石体积小,这主要是槽沟底部只有一个自由面,破碎时受到了周围岩石限制。因此在钻进时,如能改变切削槽底面(工作面)的形状,增加孔底工作面上的自由面,将有利于切削具对孔底岩石破碎。切削具底出刃呈阶梯状列的钻头,就能增加孔底工作面上的自由面,降低切削具破碎岩石的阻力。

图4-13 合金切入塑性岩石

Py—轴向压力;Px—回转力;h0—合金切入深度;b—合金切入宽度

图4-14 合金切削孔底的形状

Py—轴向压力;Px—回转力;a'b'c'—大剪切体;β—合金侧刃崩落角;B—切屑具宽度;B1—大剪切岩石槽宽

从上可以看出,钻头上合金切削具既要克服岩石的抗压入阻力,又要克服岩石的抗剪切强度。同一种岩石,其抗压入强度要比抗剪强度大得多。因此,在钻进时所需的轴向压力要比回转力大,切削具刃部所受到的摩擦力也很大。导致硬质合金切削具在孔底破碎岩石的同时也被磨损,使刃角逐渐变钝,增大了切削具与岩石的接触面,降低了切削具单位面积上的压力,破碎岩石效率逐渐降低,为保证破碎岩石的正常进行,应逐渐增加轴向压力。因此,必须注重研究钻进中硬质合金的磨损问题。在实际钻进中,用泥浆或乳化液冲孔时,对合金切削具有一定的润滑作用,可减少合金磨损。同时及时用冲洗液冷却钻头合金切削具并使孔底清洁,对减少合金的磨损会起重要作用。

(五)硬质合金钻进规程参数及其选用

硬质合金钻进技术参数通常指钻压(钻具的轴向压力)、转速(钻具的回转速度)及冲洗液量等钻进过程中可以控制的参数值。它们对钻进效率、钻孔质量、材料消耗、施工安全等有直接影响。因此,在操作过程中应根据岩石性质、钻头结构、钻探设备能力和钻具的适应能力,以及钻孔质量要求等条件进行合理确定。

1.钻压

有两种表示方法,即钻头上总钻压P(又称为钻头轴向压力Py)和单位钻压(又称每颗合金上的钻压P)。钻头钻压和回转力构成了切削具破碎岩石的切削力。增加钻头压力,是提高钻速的主要途径。

钻压大小对钻进效率和钻头寿命都有很大影响,在其他条件不变的情况下,在一定范围内,钻速和钻头的寿命都将随钻压的增大而增加。

采用针状合金钻头时,因钻头上针状合金胎块的截面面积大于同径的普通合金钻头切削具刃部的截面,又因有一部分钻压要消耗于胎体的磨损,因此需要较大钻压,一般比同径普通合金钻头所需压力大20%左右。

钻头总钻压P可用下式计算:

轴向压力Py=切削具数目m×每颗切削具所需钻压(P)

2.转速

钻头转速是指钻头每分钟的转动速度。它是衡量钻具回转快慢的参数。

钻头转速通常有如下两种表示方法:①转数(n):钻头每分钟的转数,r/min;②圆周线速度(v):钻头回转时的圆周速度,m/s。

在硬质合金钻进中,通常采用钻头每分钟转数表示转速。对于硬质合金钻进,钻头转数的选用对其钻速影响很大。

生产实践证明,在一定的条件和范围内,增加钻头转数,即增加了合金切削具的破碎岩石次数;钻速随转数的增加而增高。不同性质的岩石要求的最优转数也不相同,转速的增加有最优极限值,超过此值后,钻速反而会下降,其原因主要是在高转速的条件下,合金切削具在岩石表面的作用时间太短,而影响切削具的切入深度,以至钻速下降。另一原因是高转速使孔底温度增高,切削具加快磨钝而使钻速下降。

为了提高钻速,在一定的钻压下,应根据钻探设备能力、岩石性质、钻头结构以及孔深、孔径等条件来合理选择最优转速值。一般情况下,在钻进软岩石或利用小口径钻进时,可用高转速;当钻进硬的、研磨性大的岩石、非均质和裂隙发育的岩石、深孔及大口径钻进时,应适当降低转速。

3.冲洗液量

硬质合金钻进时,冲洗液的质量与数量对钻进速度有很大影响。根据资料证明,钻速随冲洗液的密度或黏度的增大而下降。在钻探生产中条件允许时,应尽量采用清水、低固相和无固相冲洗液钻进,提高钻进效率。从理论上讲,增大冲洗液量,可以迅速地排除岩粉岩屑,经常保持孔底工作面清洁,提高钻速;同时也起冷却、润滑钻头上切削具的作用,减少其磨损,延长钻头寿命。但如冲洗液量过大,液流经过钻头底部急剧转向,造成很大水压,增大通水阻力,对钻头产生很大浮力,使钻头有效压力减少,导致钻速降低,同时岩矿心和孔壁的冲刷破坏作用也随之增大,在松软岩层钻进,岩矿心采取率降低,并加剧了孔壁坍塌,也增加了水泵磨损。送水量过小,造成岩粉岩屑在孔底工作面堆积,造成孔底重复破碎量增大,增加了切削具在孔底的回转阻力,加速了切削具的磨损,甚至会产生埋钻、烧钻及折断钻杆事故。合理的冲洗液量应根据岩石性质、钻头直径、单位时间内产生岩粉量等因素确定。如岩石软,进尺快,产生岩粉多,冲洗液量应大些;岩石颗粒粗,密度大,应适应增加冲洗液量;钻头直径大,孔深、钻杆和孔壁渗漏多,冲洗液量应大些。在松软破碎的地层钻进,为防止冲毁岩矿心,冲垮孔壁,应用较小冲洗液量。

用硬质合金钻进对不同岩石应当有综合最优钻进技术参数。在钻进塑性松软岩石,最好采用高转速、小钻压、大泵量;在钻进Ⅳ～Ⅴ级中等硬度的岩层,可采用较高转速、中等钻压、较前稍小的泵量;钻进硬而研磨性大的岩层时,应采用大钻压、低转速、中等泵量。总之,钻进Ⅴ级以下的岩层以采用较高转速为主;钻进Ⅵ级以上岩层以采用较大钻压为主。

(六)硬质合金钻进注意事项

为了提高硬质合金钻进效率和钻头寿命,除根据地层特点,合理选用不同类型钻头,正确掌握钻进技术参数和尽量采用小口径钻进外,还必须有正确的操作方法。

1)新钻头入孔底前,要严格检查钻头的镶焊质量,分组(5～6个钻头为一组)排队轮换修磨使用,以保持孔径一致。分组排队的顺序是:外径由大到小,内径由小到大。

2)下钻时,对孔内情况要心中有数,如孔内有探头石、大掉块和硬的脱落岩心等时,不要下钻过猛,防止墩坏钻头。拧卸钻头时,不宜用管子钳,以免夹扁钻头,使用自由钳也不咬在合金上,以防压伤压裂硬质合金。

3)钻具下入孔内,接上主动钻杆后,应开泵送水,以使孔底沉积岩粉(屑)处于悬浮状态。然后边冲边下,当钻具不再继续下行,表明钻头已经接触孔底或碰到残留岩心,这时应将钻具提上0.3m左右,采用轻压、慢转的参数扫至孔底。如下钻过猛,很可能发生蹩水、碰碎合金及岩心堵塞等故障。

4)开始钻进时,先采用轻压、慢转和适量的冲洗液钻进3～5min,待钻头工作适应孔底情况后,再将钻压、转速增加到需要值。正常钻进或扫孔倒杆,开始时,应使钻具呈减压状态开车,以防钻杆或钻具过重压坏合金。

5)正常钻进时,给压要均匀,不得无故提动钻具,以免碰断岩心发生堵塞,在卵石层中钻进,无故提动钻具,也会使已经进入岩心管内的卵石脱出,影响钻进速度。钻进中要随合金切削具的磨钝需要增大钻压。发现孔内有异状,如糊钻、蹩水或岩心堵塞时,应立即处理,处理无效,立即提钻。

6)钻进时,要注意保持孔内清洁。孔内残留岩心在0.5m以上或有脱落岩心时,不得下入新钻头。孔底有崩落合金时,或由钢粒改为合金钻进时,必须将钢粒捞尽磨灭后,才能下入合金钻头进行钻进。

7)在松软、塑性地层使用肋骨钻头或刮刀钻头钻进时,为消除孔壁上的螺旋结构或缩径现象,每钻进一段后,应及时修正孔壁。

8)合理掌握回次提钻时间。每次提钻后,要检查钻头的磨损情况,以改进下回次的钻进技术参数。

9)采取岩矿心时,严禁用钢粒卡取岩矿心。严禁猛墩钻具,以免损坏合金。取心提钻要稳,防止岩心脱落。退心时,不要用大锤直接敲打钻头。