I. ອົງປະກອບຂອງວັດສະດຸຫຼັກ
1. ໄລຍະແຂງ: Tungsten Carbide (WC)
- ຊ່ວງອັດຕາສ່ວນ: 70–95%
- ຄຸນສົມບັດຫຼັກ: ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມແຂງສູງ ແລະທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່, ມີຄວາມແຂງ Vickers ≥1400 HV.
- ອິດທິພົນຂອງຂະຫນາດເມັດພືດ:
- ເມັດພືດຫຍາບ (3–8μm): ຄວາມທົນທານສູງແລະທົນທານຕໍ່ຜົນກະທົບ, ເຫມາະສົມສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງທີ່ມີ gravel ຫຼື interlayers ແຂງ.
- ເມັດພືດລະອຽດ / ພິເສດ (0.2–2μm): ປັບປຸງຄວາມແຂງແລະທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່, ເຫມາະສໍາລັບຮູບແບບທີ່ມີຮອຍຂີດຂ່ວນສູງເຊັ່ນ: ຫີນຊາຍ quartz.
2. Binder Phase: Cobalt (Co) ຫຼື Nickel (Ni)
- ຊ່ວງອັດຕາສ່ວນ: 5–30%, ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ "ກາວໂລຫະ" ເພື່ອຜູກມັດອະນຸພາກ tungsten carbide ແລະສະຫນອງຄວາມເຄັ່ງຄັດ.
- ປະເພດແລະລັກສະນະ:
- Cobalt-Based (ທາງເລືອກຕົ້ນຕໍ):
- ຂໍ້ດີ: ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງໃນອຸນຫະພູມສູງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ດີ, ແລະຄຸນສົມບັດກົນຈັກທີ່ສົມບູນແບບດີກວ່າ.
- ການນໍາໃຊ້: ການສ້າງແບບທໍາມະດາແລະອຸນຫະພູມສູງສ່ວນໃຫຍ່ (cobalt ຍັງຄົງທີ່ຕ່ໍາ 400 ° C).
- Nickel-Based (ຂໍ້ກໍານົດພິເສດ):
- ຂໍ້ໄດ້ປຽບ: ທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນທີ່ເຂັ້ມແຂງ (ທົນທານຕໍ່ H₂S, CO₂, ແລະນ້ໍາເຈາະທີ່ມີຄວາມເຄັມສູງ).
- ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ: ພື້ນທີ່ອາຍແກັສເປັນກົດ, ເວທີ offshore, ແລະສະພາບແວດລ້ອມ corrosive ອື່ນໆ.
- Cobalt-Based (ທາງເລືອກຕົ້ນຕໍ):
3. ສານເສີມ (ການເພີ່ມປະສິດທິພາບລະດັບຈຸນລະພາກ)
- Chromium Carbide (Cr₃C₂): ປັບປຸງການຕໍ່ຕ້ານການຜຸພັງແລະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍໄລຍະ binder ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມສູງ.
- Tantalum Carbide (TaC)/Niobium Carbide (NbC): ຍັບຍັ້ງການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງເມັດພືດ ແລະເພີ່ມຄວາມແຂງໃນອຸນຫະພູມສູງ.
II. ເຫດຜົນສໍາລັບການເລືອກ Tungsten Carbide Hardmetal
| ການປະຕິບັດ | ລາຍລະອຽດຂໍ້ໄດ້ປຽບ |
|---|---|
| ການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ | ຄວາມແຂງເປັນອັນດັບສອງພຽງແຕ່ເພັດ, ທົນທານຕໍ່ການເຊາະເຈື່ອນໂດຍອະນຸພາກຂັດເຊັ່ນດິນຊາຍ quartz (ອັດຕາການສວມໃສ່ຕ່ໍາກວ່າເຫຼັກກ້າ 10+ ເທົ່າ). |
| ຕ້ານຜົນກະທົບ | ຄວາມທົນທານຈາກໄລຍະການຜູກມັດ cobalt/nickel ປ້ອງກັນການແຕກແຍກຈາກການສັ່ນສະເທືອນ downhole ແລະການ bouncing ເລັກນ້ອຍ (ໂດຍສະເພາະເມັດພືດຫຍາບ + ສູດສູງ cobalt). |
| ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງ | ຮັກສາປະສິດທິພາບໃນອຸນຫະພູມລຸ່ມຂອງ 300-500 ° C (ໂລຫະປະສົມ cobalt ມີຂອບເຂດຈໍາກັດອຸນຫະພູມຂອງ ~ 500 ° C). |
| ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນ | ໂລຫະປະສົມທີ່ອີງໃສ່ nickel ຕ້ານ corrosion ຈາກນ້ໍາເຈາະທີ່ມີຊູນຟູຣິກ, ຍືດອາຍຸການບໍລິການໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນກົດ. |
| ປະສິດທິພາບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ | ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາກວ່າເພັດ / ກ້ອນ boron nitride, ມີອາຍຸການບໍລິການ 20-50 ເທົ່າຂອງ nozzles ເຫລັກ, ສະເຫນີຜົນປະໂຫຍດໂດຍລວມທີ່ດີທີ່ສຸດ. |
III. ການປຽບທຽບກັບວັດສະດຸອື່ນໆ
| ປະເພດວັດສະດຸ | ຂໍ້ເສຍ | ສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ |
|---|---|---|
| ເພັດ (PCD/PDC) | brittleness ສູງ, ທົນທານຕໍ່ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ດີ; ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຫຼາຍ (~100x ຂອງ tungsten carbide). | ບໍ່ຄ່ອຍໃຊ້ສໍາລັບ nozzles; ບາງຄັ້ງໃນສະພາບແວດລ້ອມທົດລອງທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດ. |
| Cubic Boron Nitride (PCBN) | ຄວາມຕ້ານທານອຸນຫະພູມທີ່ດີແຕ່ມີຄວາມທົນທານຕ່ໍາ; ແພງ. | ຮູບແບບແຂງໃນອຸນຫະພູມສູງເລິກສຸດ (ບໍ່ແມ່ນກະແສຫຼັກ). |
| ເຊລາມິກ (Al₂O₃/Si₃N₄) | ຄວາມແຂງສູງແຕ່ brittleness ທີ່ສໍາຄັນ; ຄວາມຕ້ານທານຄວາມຮ້ອນທີ່ບໍ່ດີ. | ຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນຂອງການກວດສອບຫ້ອງທົດລອງ, ຍັງບໍ່ທັນຂະຫນາດການຄ້າ. |
| ເຫຼັກກ້າທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ | ການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ບໍ່ພຽງພໍ, ຊີວິດການບໍລິການສັ້ນ. | bits ຕ່ໍາສຸດຫຼືທາງເລືອກຊົ່ວຄາວ. |
IV. ທິດທາງວິວັດທະນາທາງດ້ານວິຊາການ
1. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບວັດສະດຸ
- Nanocrystalline Tungsten Carbide: ຂະຫນາດເມັດພືດ <200nm, ຄວາມແຂງເພີ່ມຂຶ້ນ 20% ໂດຍບໍ່ມີການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຄັ່ງຄັດ (ເຊັ່ນ: Sandvik Hyperion™ series ).
- ໂຄງສ້າງລະດັບການເຮັດວຽກ: ເມັດ WC ທີ່ມີຄວາມແຂງສູງໃນດ້ານຂອງຫົວສີດ, ຄວາມທົນທານສູງຂອງເມັດຫຍາບ + ແກນ cobalt ສູງ, ການດຸ່ນດ່ຽງການສວມໃສ່ແລະການຕໍ່ຕ້ານກະດູກຫັກ.
2. ການເສີມສ້າງພື້ນຜິວ
- ການເຄືອບເພັດ (CVD): ຟິມ 2–5μm ເພີ່ມຄວາມແຂງຂອງພື້ນຜິວເປັນ > 6000 HV, ຍືດອາຍຸໄດ້ 3–5x (ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນ 30%).
- Laser Cladding: ຊັ້ນ WC-Co ຝາກໄວ້ໃນພື້ນທີ່ nozzle ທີ່ມີຄວາມສ່ຽງເພື່ອເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານການສວມໃສ່ໃນທ້ອງຖິ່ນ.
3. ການຜະລິດສານເສບຕິດ
- 3D-Printed Tungsten Carbide: ເປີດໃຊ້ຮູບແບບປະສົມປະສານຂອງຊ່ອງທາງການໄຫຼແບບສະລັບສັບຊ້ອນ (ຕົວຢ່າງ, ໂຄງສ້າງ Venturi) ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບໄຮໂດຼລິກ.
V. ປັດໃຈຫຼັກສໍາລັບການເລືອກວັດສະດຸ
| ເງື່ອນໄຂການດໍາເນີນງານ | ຄໍາແນະນໍາວັດສະດຸ |
|---|---|
| ຮູບແບບທີ່ມີຮອຍຂີດຂ່ວນສູງ | WC ລະອຽດ/ulttrafine-grain + cobalt ປານກາງ-ຕໍ່າ (6–8%) |
| ພາກສ່ວນຜົນກະທົບ/ການສັ່ນສະເທືອນ | WC ເມັດພືດຫຍາບ + cobalt ສູງ (10–13%) ຫຼືໂຄງສ້າງຊັ້ນນໍາ |
| ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນກົດ (H₂S/CO₂). | ສານປະສົມທີ່ອີງໃສ່ nickel + Cr₃C₂ additive |
| ໜອງນ້ຳເລິກພິເສດ (> 150°C) | ໂລຫະປະສົມທີ່ອີງໃສ່ cobalt + TaC/NbC additives (ຫຼີກເວັ້ນການ nickel-based ສໍາລັບຄວາມເຂັ້ມແຂງອຸນຫະພູມສູງອ່ອນແອ) |
| ໂຄງການຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ລະອຽດອ່ອນ | ມາດຕະຖານເມັດພືດຂະຫນາດກາງ WC + 9% cobalt |
ສະຫຼຸບ
- ການຄອບຄອງຕະຫຼາດ: ໂລຫະ Tungsten carbide hardmetal (WC-Co/WC-Ni) ເປັນກະແສຫຼັກຢ່າງແທ້ຈິງ, ກວມເອົາ> 95% ຂອງຕະຫຼາດຫົວເຈາະທົ່ວໂລກ.
- ຫຼັກປະສິດທິພາບ: ການປັບຕົວເຂົ້າກັບສິ່ງທ້າທາຍໃນການສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໂດຍຜ່ານການປັບຂະຫນາດເມັດພືດ WC, ອັດຕາສ່ວນ cobalt / nickel, ແລະສານເຕີມແຕ່ງ.
- ບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້: ຍັງຄົງເປັນການແກ້ໄຂທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບການດຸ່ນດ່ຽງການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່, ຄວາມທົນທານ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ດ້ວຍເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄຫມ (nanocrystallization, ການເຄືອບ) ຂະຫຍາຍຂອບເຂດການນໍາໃຊ້ຂອງມັນຕື່ມອີກ.
ເວລາປະກາດ: 03-03-2025
