Tratamente de carburare și călire a suprafeței tijelor de foraj pentru instalații de foraj: procese, performanță și ghid de ioni
Tijele de foraj pentru instalațiile de foraj sunt clasificate în principal în două tipuri, în funcție de procesele de întărire a suprafeței: tratament de carburare și tratament de călire a suprafeței. Aceste două abordări diferă semnificativ prin metodele de procesare și caracteristicile de performanță.
I. Diferențe în procesele de tratament termic
• Tratament de carburare: Acest proces se desfășoară de obicei într-un cuptor cu groapă, într-o atmosferă bogată în carbon. Tija de foraj este expusă unor parametri specifici de temperatură și durată, permițând suprafeței sale - inclusiv corpului exterior al tijei și pereții interiori ai puțurilor de apă - să absoarbă atomii de carbon, formând un strat de carbură de înaltă duritate, rezistent la uzură. Aceasta este urmată de călire și revenire răcită cu aer. Tija de foraj rezultată atinge o duritate a suprafeței de 58-60 HRC, în timp ce miezul păstrează o duritate relativ mai mică (în jur de 43 HRC), echilibrând rezistența excepțională la uzură a suprafeței cu o tenacitate ridicată a miezului.
• Tratament de călire a suprafeței: Această metodă utilizează în principal încălzirea prin inducție de înaltă frecvență pentru a încălzi rapid și local suprafața tijei de foraj, urmată de călire și revenire. Obiectivul este de a crea direct un strat călit pe suprafață, similar cu cel obținut prin carburare, atingând o HRC 58-60. În special, zonele de conectare filetată, care sunt predispuse la concentrarea stresului și necesită o rezistență sporită, sunt adesea supuse unor tratamente termice specializate suplimentare - cum ar fi călirea secundară de înaltă frecvență sau revenirea prin inducție - pentru a optimiza performanța în aceste zone critice.
II. Diferențe în caracteristicile de performanță
• Tenacitate: Tijele de foraj călite la suprafață sunt în general considerate a oferi o tenacitate generală superioară în comparație cu cele carburate. Acest avantaj provine din faptul că materialul miezului evită procesul de carburare, ceea ce păstrează o plasticitate mai mare.
• Durata de viață la oboseală și rezistența la uzură: Cu toate acestea, tijele de foraj călite la suprafață au de obicei o durată de viață la oboseală mai scurtă decât versiunile carburate. În schimb, tijele de foraj carburate beneficiază de o aderență puternică între stratul carburat și materialul de bază, împreună cu un strat călit mai profund, ceea ce duce la o rezistență la uzură și o rezistență la oboseală mai bune. Acestea fiind spuse, procesul de carburare - în special în controlul adâncimii stratului și al concentrației de carbon - și călirea cu aer însoțitoare necesită o gestionare precisă a parametrilor, deoarece orice variații pot compromite calitatea produsului final.
III. Scenarii aplicabile
• Datorită tenacității sporite, tijele de foraj călite la suprafață sunt mai potrivite pentru forarea în formațiuni de rocă stratificată sau în zone cu fracturi extinse. În aceste medii instabile și supuse impactului puternic, tenacitatea superioară ajută la rezistența la încărcări șoc și minimizează riscul de defecțiuni prin fragilitate.
• Tijele de foraj carburate, cu proprietățile lor remarcabile de rezistență la uzură și oboseală, excelează în aplicațiile de foraj adânc (cum ar fi adâncimi de peste 20 de metri). Atunci când sunt asociate cu tije carburate MF (oțel tubular) și cu burghie cu ghidare rapidă care facilitează retragerea ușoară, acestea reduc eficient abaterea găurii, prelungesc durata de viață totală a ansamblului de foraj și reduc costurile operaționale pentru sarcinile de foraj adânc.
