地质钻探用硬质合金管

一、地质钻探用硬质合金管的基本特性

地质钻探用硬质合金管是通过粉末冶金工艺制成的管状复合材料,在地质勘探钻具中具有应用价值。根据硬质合金管的材料特性,其硬度范围约为HRA 85.5至91.5,抗弯强度范围为1050至2600MPa。硬质合金管的磨损率可控制在较低水平,适用于钻探作业中的高磨损工况。

在地质钻探应用中,随着硬质合金管中含钴量的增加,密度有所下降,硬度逐渐降低,耐磨性能有所减弱;而硬质合金管的抗弯强度却逐渐增大,冲击韧性也有所提高。在成分相同的钨钴类硬质合金管中,碳化钨相的颗粒越细,则硬质合金管的硬度越大,耐磨性能增高;反之,则抗弯强度提高,韧性增加。

二、地质钻探用硬质合金管的主要牌号与性能特征

地质钻探用硬质合金管根据钻进地层条件和工艺要求开发了多种牌号,以下是主要类型及其特性:

YG4C牌号的特性与适用地层:YG4C牌号由WC 96%和Co 4%组成,抗弯强度约为1420至1600MPa,硬度范围约为HRA 88.0至90.0。YG4C牌号的耐磨性高于YG6,使用强度近于YG8合金。该牌号适用于地质勘探回转钻进用钻头,可用于钻进软岩或中硬岩地层,如无硅化的页岩、岩盐等。

YG6牌号的特性与适用地层:YG6牌号由WC 94%和Co 6%组成,抗弯强度约为1420至1700MPa,硬度范围约为HRA 87.0至89.5。YG6牌号的耐磨性介于YG8和YG3之间。该牌号适用于地质勘探、煤炭采掘用钻头,钻进不含黄铁矿的煤层及无硅化页岩等地层。

YG8牌号的特性与适用地层:YG8牌号由WC 92%和Co 8%组成,抗弯强度约为1470至1800MPa,硬度范围约为HRA 86.5至89.0。YG8牌号的强度较高,耐冲击性能较好。该牌号适用于采掘工业用钻头、喷嘴等产品,钻进中硬岩层的岩心钻头。

YG11C牌号的特性与适用地层:YG11C牌号由WC 89%和Co 11%组成,抗弯强度约为2000至2060MPa,硬度范围约为HRA 86.5至87.0。YG11C牌号的强度较高,可在承受较大冲击负荷的工况下使用。该牌号适用于重型凿岩机钻头和旋转锤钻头,用于钻进硬岩地层。

YG15牌号的特性与适用地层:YG15牌号由WC 85%和Co 15%组成,抗弯强度约为2000至2060MPa,硬度范围约为HRA 87.0。YG15牌号的强度较高,适用于钻进较硬岩层的重载钻头。

三、地质钻探用硬质合金管的选材原则

在选择地质钻探用硬质合金管时,需综合考虑地层岩性、钻进方法和施工条件等因素。对于研磨性较高的均质硬岩石,宜采用硬度较高、耐磨性较好的低含钴量硬质合金管。对于研磨性较低的软及较软岩石,对不均质、多裂隙的岩石,宜采用含钴量较高或碳化钨颗粒较粗的硬质合金管,以保证切削具有较高的强度和韧性。

不同钻进方法对硬质合金管的选材也存在差异。冲击钻进应采用含钴量较高的硬质合金管,以保证足够的抗冲击能力;回转钻进应采用含钴量较低的硬质合金管,以获得更好的耐磨性能。

在钻孔较深、钻孔弯曲较剧、钻头在孔底工作条件比正常情况恶劣的条件下,应考虑选用具有较高强度和韧性的硬质合金管。针状硬质合金常用于自磨式钻头,其硬质合金受到周围胎体材料的保护,允许选用强度较低而耐磨性较高的硬质合金。

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