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大钻具硬度的等级有哪些？
大钻具硬度的等级有哪些？

大钻具的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，大钻具，决定大钻具硬度。 金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的钻进的；矿山的、油井的。根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。

金刚石钻头硬度选用原则：

1、6-7级完整均质的岩石选用人造聚晶表镶金刚石钻头和粗粒表镶金刚石钻头，粒度为10-20粒/克拉，金刚石钻头胎体硬度应在hrc45左右。

2、7-8级中等研磨性，较完整的岩层选用粒度为20-40粒/克拉的中粒表镶钻头和60目以粗的孕镶钻头，金刚石钻头胎体硬度为hrc40左右。

3、9级以上中等研磨性，较完整的岩层选用80目以细的孕镶钻头或者品级好的粒度为40-60粒/克拉的细粒表镶钻头，金刚石钻头胎体硬度应在hrc35-40左右。

4、研磨性强的岩层（如石英砂岩）应选用胎体硬度较大的、浓度较高的、粒度较细的孕镶钻头或者品级好、粒度细的表镶金刚石钻头（60-100粒/克拉）。

5、钻进节理发育、构造复杂的裂隙破碎岩层，应选用胎体硬度大的孕镶金刚石钻头或细粒表镶金刚石钻头，而且必须采用钻头。

金刚石钻头硬度选用原则

  选用金刚石钻头时应根据具体岩层考虑金刚石孕镶钻头的金刚石粒度、金刚石浓度、和胎体硬度。坚硬的岩层选择金刚石硬度高的钻头。选择正确的金刚石钻头能够让钻探工作更加顺利。

大钻具常见问题的原因分析
大钻具常见问题的原因分析

　　1、分层

　　主要表现为金刚石层与硬质合金衬底在其结合面上出现裂缝。用50mhz超声波探伤仪可以检测出其结合面上的烧结情况，金刚石与硬质合金粘结牢固的pdc在探伤中不发生界面反射波；而界面上有裂缝的pdc可以对超声波产生多次的反射和折射，使其在探伤图像上出现非正常的杂波，不同的裂缝产生的杂波图像也有所不同。下面是两种不同的烧结情况在超声波探伤仪中产生的波形图。

　　产生分层的主要原因大致有以下几方面：

　　①高温时间过长

　　众所周知，金刚石在烧结过程中会部分石墨化，液相钴渗入金刚石微粉层时，溶解石墨并向金刚石输送碳，使金刚石颗粒长大并搭接起来，形成金刚石-金刚石的键结合。钴液渗入金刚石粉末的过程伴随着石墨→金刚石的转变，zui后金刚石粉末中的石墨转变成金刚石，形成具有金刚石-金刚石结合的牢固烧结体。如果烧结过程处于温度相对较高且持续时间较长时，液相钴会迅速完成溶解石墨并向金刚石输送碳的过程，金刚石颗粒也会长大并搭接起来，但由于高温持续时间较长，已烧结的金刚石会被碳化，从而使金刚石层中残留过多的石墨，严重影响金刚石层与硬质合金衬底的界面结合强度，导致界面分离。

　　②残余应力

　　残余应力的产生主要是由于热膨胀(冷收缩)的存在。硬质合金的热膨胀系数是金刚石的两倍。pdc的烧结属于液相烧结，当烧结结束各相开始冷却时，由于各相热膨胀不同所以收缩不一致，彼此约束，从而产生应力，这种应力过大时，便导致金刚石层从衬底上分离。而热膨胀是材料本身的固有特性，要完全消除其影响是很难的，只有从工艺上入手，比如对衬底形状的设计，或通过退火处理，以尽量减小残余应力的影响。

　　③硬质合金本身的质量较差。

　　2、欠烧

　　分为全部欠烧和局部欠烧。从外观上看，主要是金刚石微粉尚未完全烧结，呈现松散的结构，在色泽上表现为灰色或带黄色斑点，磨耗比很差，基本无使用价值。造成欠烧的主要原因有：

　　①原材料受到污染

　　在市购的金刚石微粉中，总会包含着叶蜡石、石墨、铁磁性物质和灰份等杂质。如果未处理干净或在存放过程中受污染，那么在烧结过程中，这些污染物将对金刚石产生热侵蚀，促使金刚石氧化和加速金刚石的石墨化，从而阻碍钴扫越的进行，轻则局部阻碍金刚石的自身烧结，重则只有界面处的金刚石被烧结，留下黄色斑点。因此，大钻具厂家，对原材料的保存和处理要相当仔细，严格按照规程进行。

　　②温度过低或高温时间保持不够。

　　由于pdc烧结属于液相烧结，它就要求必须有液相生成。温度过低时，不能产生足够的液相，使烧结过程无法持续，只能在界面处产生烧结，而其他部分仍保持原有形态，呈现松散的结构。合成腔体达到预定温度是需要一定的时间的，由于受工艺条件所限，这个时间不能过长，否则就会相应缩短后期保持高温的时间，这样，虽然也产生足够的液相，但在相对较短的时间里，扫越式再结晶进行的不很完全，而造成pdc的局部不烧结。要避免这些情况的产生，除了要防止设备故障(如压机的绝缘垫损坏或压机的加热电源漏电等)外，还要不断加强对操作人员的培训，提高操作人员的技术水平。

　　③衬底结合剂含量不足

　　pdc的烧结是需要在衬底中的结合剂参与下有条件进行的，当衬底中结合剂的含量不足时，就会影响pdc的烧结质量，轻则一般会在超硬层表面留下较深的虚点，虚点处基本上没有磨耗比；重则就只能是废品。

　　3、针眼、黑点

　　所谓针眼就是指在pdc的金刚石表面存在象针扎过一样的小孔洞。它们有多有少或聚或散，是影响成品率的一大缺陷。我们认为这些小孔洞实际就是气孔。吸附气体或蒸汽是固体与气体界面上zui重要的特征性质之一，金刚石亦不例外。由于合成pdc所使用的是金刚石微粉，通常只有几十微米或几微米，因而比表面积极大，所吸附气体的量就更为惊人。在烧结过程中，大钻具报价，由于液相的产生，气体分子逐渐聚集，形成或大或小的气泡，随着温度的升高，颗粒的粒界开始移动，粒子长大并搭接，气泡逐渐迁移到粒界上消失，烧结体密度增高，并可能zui终排除气泡，得到充分致密的烧结体。但困难的是我们不知道气泡什么时候能被完全排除，因而总会有个别的气泡随着烧结结束形成气孔留在金刚石层中。

　　黑点实际上是一种颜色不均匀，它总是出现在pdc表面的中心部位，而且随着pdc尺寸的大小而变化，pdc的尺寸越小，它就越不明显。它形成的原因就是由于存在着压力温度梯度。在超高压、高温状态下，压力、温度在各处并不均等，且总是边缘的温度和压力高，越往中心就越低，这种不均匀性就会在烧结体上体现出来，要想消除这种缺陷，就应当从组装和配料等工艺上进行改进，才能解决。

大钻具在当下的使用情况

大钻具是采用金刚石微粉与硬质合金基片在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧

性，是金刚石颗粒的良好替代品。随着科技的发展，金刚石复合片又原来的原片衍生出来适合各种类型的钻头，现在有三角形复合片，刃形复合片，面包形复合

片，切片复合片，大钻具经销商，小片复合片，大片复合皮等形状。根据形状的不同，金刚石复合片钻头厂家根据片子的形状生产出来对应的金刚石复合片钻头来适应不同的地

层。

  在这众多的金刚石复合片钻头厂家中，唯有湖南锋速金刚石复合片钻头厂是在金刚石复合片钻头中，种类zui为齐全的。据统计锋速钻头生产的复合片钻头有

18个大类，上百个小类。市面上常见的：圆形金刚石复合片钻头、刃形金刚石复合片钻头、三角形金刚石复合片钻头、加厚金刚石复合片钻头、切片金刚石复合

片钻头、小齿金刚石复合片钻头、钢盔齿金刚石复合片钻头，三翼金刚石复合片钻头，三翼内凹金刚石复合片钻头，多级塔钻等类型钻头。记者到过锋速钻

头的展列室，满满一屋子都是钻头样品。

大钻具在9级以下岩层钻进，速度快，钻进平稳，保径效果好。

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