термины:   А   Б   В   Г   Д   Е   Ё   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Щ   Э   Я  

Выбор алмазов

Классификация технических алмазов

Следует иметь в виду, что из всех видов алмазного инструмента, применяемого в промышленности, алмазная буровая коронка работает в наиболее тяжелых условиях. Это объясняется неоднородностью свойств разбуриваемых горных пород, наличием сложного сочетания знакопеременных нагрузок, характер которых в условиях забоя скважин мало изучен, и, самое главное, отсутствием постоянного оперативного контроля за состоянием режущей части коронки. Поэтому правильный выбор качества алмазов, используемых для армирования матрицы, существенно влияет на работоспособность алмазного породоразрушающего инструмента.

Выбор алмазов

Выбор алмазов необходимого качества определяется физико-механическими свойствами горных пород, в первую очередь, твердостью, абразивностью, трещиноватостью и вязкостью породы. В настоящее время существует несколько классификаций технических алмазов, применяемых для оснащения породоразрушающего инструмента.

Классификационные признаки

Основными классификационными признаками алмазов по системе «SITY» являются:

  • размерность
  • форма и степень искажения формы
  • характер поверхности граней
  • дефектность (качество)
  • цвет

Размерность алмазов

Размерность алмазов характеризуется условными ситовыми классами, весовыми группами в грейнерах и весовыми группами в каратах.

Форма и степень искажения алмазов

По форме алмазы подразделяются на целые кристаллы и их обломки, двойники и их обломки, сростки кристаллов.


Степень искажения формы алмазов характеризуется отношением максимально различных размеров по осям симметрии третьего порядка или по осям наибольшего искажения. В зависимости от степени искажения формы алмазы относятся к той или иной основной позиции (подгруппе).

Степень искажения формы определяется образцами. Характер поверхности граней алмазов (рельефность) классифицируется по наличию и степени проявления различных внешних морфологических особенностей и определяется по образцам. В зависимости от характера поверхности граней алмазы относятся к той или иной основной позиции (подгруппе). Каждая основная позиция (подгруппа) подразделяется на позиции дефектности (качества) и позиции цвета. Сортировка алмазов по качеству и цвету производится в соответствии с утвержденными образцами.

На работоспособность алмазной коронки большое влияние оказывает размерность алмазов, которая определяется по числу зерен, приходящихся на 1 кар., т. е. числом близких по размеру камней, входящих в навеску, равную 1 кар. (табл. 2.5).

Таблица 2.5. Соотношение размерностей алмазов

Условный ситовой класс Ситовой класс, мм Размерность, шт/кар. Размерность, грайнеры Размерность, караты
-0,5 -0,5+0,4 800-600 2 0,45-0,65
  -0,6+0,5 600-400 3 0,66-0,89
  -0,7+0,6 400-200 4 0,90-1,19
-1+0,5 -0,8+0,7 200-150 5 1,20-1,39
    150-120 6 1,40-1,79
  - 1,0+0,8 120-90 8 1,80-2,49
-2+1 - 1,0+0,8 90-60 10 2,50-2,79
-3+2 - 1,2+1,0 90-60 3 размер, кар 2,80-3,79 кар
    60-40 4 размер, кар 3,80-4,79 кар
-4+3   50-30 5 размер, кар 4,80-5,79 кар
-5+4 - 1,6+1,2   6 размер, кар 5,80-6,79 кар
-6+5   30-20 7 размер, кар 6,80-7,79 кар
-7+6 -2,0+1,6 20-12(12-8) 8 размер, кар 7,80-8,79 кар
-9+7 -2,4+2,0 12-8(8-5) 9 размер, кар 8,80-9,79 кар
- 11+9 -2,8+2,4 8-5(5-4; 4-3)    
+ 11 -3,3+2.8 (4-3; 3-2; 2-1)    

Зернистость алмазных порошков по стандартам России, США, Англии и Германии, применяемых для оснащения алмазного инструмента, приведена в табл. 2.6.

Таблица 2.6.Зернистость алмазных порошков по различным стандартам

ГОСТ 9206—80 «Порошки алмазные» (Россия) Отверстия сит по ИСО 565 Стандарт ФЕПА Британский стандарт BS 1987 Стандарт США, AST МЕШ Стандарт Германии DTN 848
серия 2 серия 1
Широкий диапазон зернистостей
1600/1000 - - - - - -
- 1180/850 1182 14/18 16/20 - -
1000/630 - - - - - -
- 850/600 852 18/25 20/30 - 700
630/400 600-425 602 25/36 30/40 - 500
400/250 425/300 427/302 36/52 40/50 - 350
250/160 150/180 252 60/85 60/80 - -
Узкий диапазон зернистостей
1600/1250 - - - - - -
1250/1000 1180/1000 1182 14/16 16/18 - 1100
1000/800 1000/850 1001 16/18 18/20 - 900
800/630 850-710 851 18/22 20/25 - 700
- 710/600 711 22/25 25/30 - 700
630/500 600/500 601 25/30 30/35 550 500
500/400 500/425 501 30/36 35/40 450 500
400/315 425/355 436 36/44 40/45 - 350
- 355/300 356 44/52 45/50 - 350
315/250 300/250 301 52/60 50/60 280 250
250/200 250/212 251 60/72 60-70 220 250
200/160 212/180 213 72/85 70/80 180 150
- 180/150 181 85/100 80/100 160 150
160/125 150/125 151 100/120 100/120 140 150
125/100 125/106 126 120/150 120/140 110 100
100/80 106/90 107 150/170 140/170 90 100
- 90/75 91 170/200 170/200 90 70
80/63 75/63 76 200/240 200/230 65 70
63/50 63/53 64 240/300 230/270 55 50

 

Примечание. В числителе - наибольший размер зерен основной фракции, в знаменателе наименьший размер зерен основной фракции.

Размер объемных и подрезных алмазов, закладываемых в коронку, определяется структурой горной породы и ее твердостью. Установлено, что максимальная скорость бурения достигается тогда, когда в процессе разрушения горной породы образуются крупные частицы шлама. Поэтому величина алмазов в коронке должна быть такой, чтобы отделять от забоя частицы породы по возможности более крупных размеров и одновременно обеспечивать достаточный зазор между матрицей коронки и породой забоя для выноса отдельных частиц породы промывочной жидкостью из-под торца коронки без их дополнительного переизмельчения. Таким образом, чем больше выступающая из матрицы часть алмазов соответствует частице, которую предстоит отделить от породы, тем лучше будет работать коронка. Поэтому для бурения в мягких крупнозернистых породах следует выбирать коронки, армированные более крупными зернами алмазов, а в мелко- и тонкозернистых породах - мелкими зернами (табл. 2.7).

Таблица 2.7. Размеры алмазного зерна и порошков

Число алмазов в 1 кар Линейные размеры, мм Средний условный диаметр, мм
Алмазное зерно  
3 3,50-3,80 3,65
3-2 3,30-3,50 3,40
4-3 3,00-3,30 3,15
10-5 2,80-3,00 2,90
20-10 2,50-2,80 2,65
30-20 2,0-2,50 2,25
40-30 1,60-2,00 1,80
60-40 1,50-1,60 1,55
90-60 1,25-1,60 1,43
150-120 1,00-1,25 1,13
300-200 0,80-1,00 0,90
800-400 0,63-0,80 0,72
Алмазные порошки  
1200-800 0,50-0,63 0,57
2000-1200 0,40-0,50 0,45

Величина алмазов
должна соответствовать твердости горной породы. Чем тверже порода, тем более мелкие зерна алмазов следует использовать для ее бурения.

В породах VI-VIII категории по буримости, как правило, применяют коронки с алмазами размером 20-12 шт/кар.

В породах VIII-IX категорий - 60-20 шт/кар.

В породах IX-X категорий-150-60 шт/кар. 

В очень твердых породах XI-XII категорий- 600-150 шт/кар. и более.

Для повышения качества низкосортных алмазов разработан ряд технологических процессов.

Путем искусственной обработки кристаллам алмаза (рис. 2.1) придают изометричную и овальную форму, отбраковывают трещиноватые и дефектные камни, полируют поверхность ранее обработанных или естественных кристаллов, металлизуют зерна алмазов путем нанесения на их поверхность металлических покрытий (никель, титан, вольфрам и др.), повышают прочность алмазов путем снятия внутренних напряжений в кристаллах при нагревании их в инертной среде и др.

Рис. 2.1. Основные формы кристаллов алмаза.

а - куб; б - октаэдр; в - ромбододекаэдр; кривогранные кристаллы: г - гексаэдроид; д - октаэдроид; е - додекаэдроид.

 

Избирательное дробление низкосортных алмазов проводится для придания кристаллам  изометрической формы и устранения трещиноватых и дефектных алмазов. Дефектные зерна дробятся преимущественно по направлению трещин, по включениям, по зонам внутренних напряжений. Алмазы, обработанные методом избирательного дробления, используются при изготовлении буровых коронок в качестве объемных алмазов.

Овализация низкосортных алмазов проводится с целью получения зерна овальной изометрической формы и разрушения трещиноватых и дефектных алмазов.
В процессе обработки алмазы раскалываются, острые углы и вершины кристаллов  притупляются;  алмазы  получают округлую форму,  их  прочность повышается. При длительной обработке можно получить алмазы практически шаровой формы, при кратковременной - слегка округленной формы. Поверхность овализованных алмазов - матовая, шероховатая. При изготовлении коронок овализованные алмазы используются в качестве подрезных.



 
Copyright © 2007-20011 Буровой портал
буровые установки
 
CMS SiteEdit Создание сайта Вебцентр Карта сайта
 


Яндекс цитирования
Check Page Rank