Bergborrigg Borrstångsförkolning och ythärdningsbehandlingar: Processer, prestanda och jonguide
Borrstänger för bergborriggar delas huvudsakligen in i två typer baserat på deras ytförstärkande processer: karbureringsbehandling och ythärdningsbehandling. Dessa två metoder skiljer sig avsevärt åt i sina processmetoder och prestandaegenskaper.
I. Skillnader i värmebehandlingsprocesser
• Karbureringsbehandling: Denna process utförs vanligtvis i en gropsugn under en kolrik atmosfär. Borrstången utsätts för specifika temperatur- och varaktighetsparametrar, vilket gör att dess yta – inklusive den yttre stångkroppen och innerväggarna i vattenhål – kan absorbera kolatomer och bilda ett höghårt, slitstarkt karbidlager. Detta följs av luftkyld härdning och anlöpning. Den resulterande borrstången uppnår en ythårdhet på HRC 58–60, medan kärnan bibehåller en relativt lägre hårdhet (runt HRC 43), vilket balanserar exceptionell ytnötningsbeständighet med stark kärnseghet.
• Ythärdningsbehandling: Denna metod använder huvudsakligen högfrekvent induktionsvärme för att snabbt och lokalt värma borrstångens yta, följt av kylning och anlöpning. Målet är att direkt skapa ett härdat lager på ytan, liknande det vid karburering, och uppnå HRC 58–60. Det är värt att notera att de gängade anslutningsområdena, som är benägna att spänningskoncentrationer ökar och kräver ökad hållfasthet, ofta genomgår ytterligare specialiserade värmebehandlingar – såsom sekundär högfrekvent kylning eller induktionsanlöpning – för att optimera prestandan i dessa kritiska zoner.
II. Skillnader i prestandaegenskaper
• Seghet: Ythärdade borrstänger anses generellt erbjuda överlägsen total seghet jämfört med karburerade. Denna fördel härrör från att kärnmaterialet undviker karbureringsprocessen, vilket bevarar större plasticitet.
• Utmattningslivslängd och slitstyrka: Ythärdade borrstänger har dock vanligtvis en kortare utmattningslivslängd än karburerade versioner. Däremot gynnas karburerade borrstänger av stark vidhäftning mellan det karburerade lagret och basmaterialet, tillsammans med ett djupare härdat lager, vilket leder till bättre slitstyrka och utmattningsbeständighet. Med det sagt kräver karbureringsprocessen – särskilt för att kontrollera lagerdjup och kolkoncentration – och den medföljande luftkylda kylningen exakt parameterhantering, eftersom eventuella variationer kan äventyra slutproduktens kvalitet.
III. Tillämpliga scenarier
• Tack vare sin förbättrade seghet är ythärdade borrstänger bättre lämpade för borrning i skiktade bergformationer eller områden med omfattande sprickor. I dessa högpåverkade, instabila bergmiljöer hjälper den överlägsna segheten till att motstå stötbelastningar och minimerar risken för spröda brott.
• Karburerade borrstänger, med sin enastående slitstyrka och utmattningsegenskaper, utmärker sig i djuphålsborrningsapplikationer (t.ex. djup över 20 meter). I kombination med karburerade MF-stänger (ihåliga stål) och högstyrda knappborrkronor som underlättar enkel återdragning, minimerar de effektivt hålavvikelse, förlänger borraggregatets totala livslängd och minskar driftskostnaderna för djuphålsarbeten.
