Page 118 - Zmist-n3-2015-new

Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 3. – Physicochemical Mechanics of Materials

УДК 621.822.6:620.178.16
КОНТАКТНА ДОВГОВІЧНІСТЬ БІГОВИХ ДОРІЖОК
ЦАПФ ТРИШАРОШКОВИХ БУРОВИХ ДОЛІТ
1 1 2 1
Ю. Д. ПЕТРИНА , І. С. ЯКИМ , Н. В. КРЕТ , Ю. М. НИКИФОРЧИН
1
Національний технічний університет нафти і газу, Івано-Франківськ;
2
Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів
Досліджено взаємозв’язок між характером розподілу твердості і концентрації вугле-
цю в загартованих цементованих шарах бігових доріжок опор зі сталі 14ХН3МА та
контактною довговічністю. Виявлено, що оптимальне зміцнення бігових доріжок
залежить від твердості поверхні HRC (60…63) та вмісту вуглецю (0,95…1,1%), які
на глибині 1,6…2,2 mm становлять відповідно 51,5 та 0,45…0,55%.
Ключові слова: бурове долото, контактна довговічність, руйнування, корозивне
середовище, бігові доріжки, опора, цементація, твердість.
Сьогодні під час буріння широко застосовують тришарошкові долота з від-
критою опорою на основі радіальних підшипників кочення. Опори працюють в
умовах суттєвих контактних навантажень за дії корозивних середовищ та абрази-
ву, що істотно пришвидшує контактне руйнування їх елементів [1, 2], призводячи
до передчасної відмови долота на вибої. Найбільших руйнувань тут зазнають
цапфи лап доліт. Особливо значні пошкодження виникають на бігових доріжках
підшипників кочення у найбільш навантаженій нижній частині цапфи (див. рису-
нок).

Типове контактне руйнування
цапф лап та зношування опорних
елементів порожнини шарошок
бурових доліт 244,5 ОК-ПГВ.
Typical contact failure of arm pins
and wear of bearing elements
of 244.5 ОК-ПГВ rock bits
cones chamber.

Для зміцнення робочі поверхні цапф цементують та гартують за відповід-
ною технологією [3], яка забезпечує твердість HRC цементованого шару приб-
лизно 60…64, а у серцевині – 25…40 [4]. Тому провідні зарубіжні виробники ви-
користовують хромонікельмолібденові сталі зі строго регламентованими хіміч-
ним складом і фізико-механічними властивостями та здатністю до прогартову-
вання згідно зі вимогами ASTM. У вітчизняному долотобудуванні для лап засто-
совують сталі аналогічного складу [3], зокрема, 14ХН3МА, 19ХГНМА та
21ХГНМА. Однак це не завжди забезпечує експлуатаційні показники на рівні зі
світовими.
Оскільки між розподілом твердості зміцненого шару і вуглецю, а також якіс-
тю зміцнення існує кореляційний зв’язок, можна встановити оптимальні пара-
метри цементованого шару для конкретних умов технології виготовлення доліт.

Контактна особа: І. С. ЯКИМ, e-mail: jakym.r@online.ua
117