选择潜孔钻机刀片需综合考虑地质条件、钻机参数、孔径要求及刀片材质等因素。
1. 地质匹配
- 软岩层:宜选用合金齿稀疏排列的刀片,减少切削阻力,如碳化钨齿片,前角可适当增大(15°-20°)。
- 中硬岩层:采用中等密度合金齿,齿形建议选择锥形或球齿,前角调整至10°-15°以平衡穿透力与耐磨性。
- 极硬或磨蚀性岩层:需高密度镶齿刀片,优先选用金刚石复合片(PDC)或镶嵌硬质合金的球齿,后角控制在5°-8°增强抗冲击性。
2. 钻机参数适配
- 转速与扭矩:低转速大扭矩钻机应选大直径刀片(如Φ130mm以上)以增强稳定性;高速钻机需小直径刀片降低离心力,通常配Φ90-110mm。
- 冲击功匹配:冲击功>15kJ时,刀片基体需采用42CrMo合金钢,厚度≥25mm;低冲击功可用35CrMnSi。
3. 孔径与排渣优化
- 孔径<150mm时选单片式刀片,>200mm需组合式刀盘配分流槽设计,排渣通道宽度需>钻屑最大粒径的1.5倍。
- 深孔作业(>50m)刀片应增设辅助排渣孔,孔径比标准刀片增加20%。
4. 材质与工艺细节
- 刀片基体热处理硬度建议HRC38-42,表面可喷涂WC-Co涂层提升耐磨性。
- 合金齿的钎焊熔深需>3mm,采用银基钎料(如BAg-20CuZnSn)可提高高温强度。
5. 失效预防措施
- 刀片非正常磨损时,需检查钻杆同心度(偏摆量<0.2mm/m)和气压稳定性(波动范围±0.2MPa)。
- 多刃刀片安装时需进行动平衡测试,不平衡量应<5g·cm。
6. 特殊工况处理
- 含水地层需选用带自润滑衬套的刀座,防止泥浆腐蚀。
- 极寒地区(-30℃以下)建议采用低温冲击韧性≥50J的刀片材料,如添加镍元素的特种合金钢。
钻机实际应用中,建议每钻进50m或20小时进行刀片磨损检测,主要观察合金齿残留高度(不得低于原高度的1/3),过磨会导致基体损伤。不同类型刀片的钻孔成本可相差30%以上,需根据岩性变化及时更换优化。
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