Разработка буровых твёрдых сплавов с повышенными характеристиками пластичности и трещиностойкости на основе высокотемпературных карбидов вольфрама

• Автор: Сальников, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Содержание
Введение

1 .Литературный обзор

1.1 Сплавы VC-Co. Диаграммы состояний. Структура и свойства

1.2 Теория прочности твёрдых сплавов

1.3 Эксплуатационные свойства зубков.

Механизмы разрушения и износа

1.4 Задачи для исследования

2.Материалы, твёрдые сплавы и методы их исследования,

применяемые в работе

3. Исследование влияния содержания углерода на

эксплуатационные свойства твердосплавных зубков
3.1 Анализ структур тройной системы А - С - Со
3.2 Влияние содержания углерода на свойства сплава в двухфазной области диаграммы УС
4. Магнитное насыщение как основной способ контроля
прочностных свойств твердосплавных зубков
4.1 Магнитные свойства твёрдых сплавов, методы измерения
4.2 Коэрцитивная сила и её связь со структурой и
свойствами твёрдого сплава
4.3 Магнитное насыщение - оптимальный критерий трещиностойкости твёрдого сплава
4.4 Взаимосвязь магнитного насыщения и циклической
ударной стойкости твердосплавных зубков
5. Влияние температуры карбидизации на пластичность
карбида вольфрама и работу разрушения сплава
5.1 Физико-химические условия процесса карбидизации
5.2Влияние температуры карбидизации вольфрама
на свойства твёрдого сплава
6. Создание нового сплава и технологии его производства
на основе высокотемпературного карбида вольфрама
6.1 Анализ технологии изготовления и эксплуатационных качеств твердосплавных зубков в ОАО «Волгабурмаш».
Проблемы, требующие их корректировки
6.2Параметры исходного сырья
б.ЗСовершенствование технологии изготовления
твердосплавных зубков и методик контроля качества сплава
7.Эксплутационные свойства разработанного твёрдого
сплава и показатели работы буровых долот
7.1 Повышение эффективности твердосплавного производства
7.2 Динамика показателей работы долот ОАО «Волгабурмаш»
Основные выводы по диссертации
Библиографический список
Приложения:
A. Методика анализа магнитного насыщения твердосплавных зубков
Б. Технические условия на карбид вольфрама,
производства КЗТС г.Кировоград
B. Стандарт предприятия ОАО «Волгабурмаш» на технические требования к твёрдым сплавам для производства зубков
Г. Акт внедрения результатов диссертационной работы
Введение
Буровые шарошечные долота являются основным инструментом для бурения скважин в нефтяной, газовой и горнорудной отраслях промышленности. Шарошечное долото представляет собой сложную конструкцию, состоящую из трёх сваренных между собой секций. Каждая секция представляет собой неподвижную часть - лапу, на которой находится подвижная вращающаяся часть - шарошка. Разрушающим породу элементом шарошки являются зубки, которые могут быть исполнены стальными с наплавкой твёрдым сплавом или полностью твердосплавными,
запрессованными в заранее просверленные отверстия в шарошке.
Общий вид долот представлен на рис. 1.
ПРОДУКТОВАЯ ЛИНИЯ N
роликовый
ПОДШИПНИК
качения
шариковый
подшипник
качения
торцовый
ПОДШИПНИК
скольжения
радиальный
подшипник
скольжения
торцовый
подшипник
скольжения
Рисунок 1. Буровые шарошечные долота производства ОАО «Волгабурмаш»
Долота со стальными зубками применяются для бурения мягких пород, долота с твердосплавными зубками - для бурения средних и крепких пород.
вооружением 142,9 М-А1.63У-К347
Долото со стальным вооружением 158,7 N1.521-8256

может быть стимулирующим механизмом роста трещин в сплаве УС - Со, его чрезвычайно трудно определи гь.
Прерывистая нагрузка, которая в сочетании с существующими трещинами приводит к значению Ю превышающему К 1с, может привести к прерывистому росту трещин и к его остановке. Какие трещины будут расти и где может произойти остановка — определяется природой поля напряжений и механизмом разрушения в данной ситуации. Каждый раз, когда Юс превышено на вершине данной трещины, направление её распространения может быть разным. На поверхности разрушения, которая получается в результате такого механизма, будут отчётливые линии остановки, отделяющиеся от точки начала. В некоторых случаях количество линий остановки может быть достаточно большое, в других зубках может быть только небольшое количество.
Когда распределение напряжений и геометрия трещин такие, что распространение трещин не приводит к снижению Ю ниже К 1с, то происходит быстрое разрушение. Во время такого разрушения линии остановки обычно не видны. При таком характере разрушения можно говорить с достаточной уверенностью о том, что причиной такого катастрофического разрушения является низкая трещиностойкость материала твердосплавных зубков. Как правило это вызвано недостатком углерода в сплаве, даже если он имеет двухфазную структуру.
Обычно разрушенные при бурении зубки подразделяются на две категории. Первая - это зубки, разрушившиеся из-за имеющихся ранее дефектов. Вторая - это зубки, которые разрушились из-за трещин, возникших при бурении [68]. Первое, что указывает на то, что внутренние дефекты могут быть проблемой - это раннее разрушение или выход из строя в начальный период эксплуатации долота. Последствием разрушения, произошедшего в результате ранее существовавших пустот, трещин, дефектов и т.д. являются поверхности разрыва с очень определёнными характеристиками. Для того, чтобы понять почему и как появляются такие