En el contexto del desarrollo acelerado en formaciones profundas, ultraprofundas y altamente abrasivas, las brocas de PDC (diamante policristalino compacto) exigen una mayor resistencia al desgaste y a la erosión para sus alas de corte, asientos de dientes y canales de flujo.
Soldadura por arco con transferencia de plasma (PTAW), caracterizada por bajas tasas de dilución, unión metalúrgica y mínimas zonas afectadas por el calor, se ha convertido en la solución principal para el reforzamiento de superficies en la fabricación y reparación de brocas de PDC. Esta tecnología permite a las compañías de petróleo y gas lograr mayores tasas de penetración, reducir la frecuencia de reemplazo de brocas y optimizar los costos generales.
¿Qué es una broca PDC? ¿Por qué es necesario reforzar la superficie?
Las brocas de PDC son brocas de corte fijo que se basan en el raspado continuo de las cuchillas de PDC para romper la roca. Su estructura incluye componentes clave como alas de corte, cuchillas de PDC, boquillas y canales de evacuación de recortes. Su rendimiento es excepcional en formaciones como la lutita. Sin embargo, bajo fluidos de perforación con alto contenido de sólidos y erosión abrasiva intensa, el asiento de la ranura/diente es propenso al desgaste y a fallas por erosión, lo que a su vez afecta la velocidad de penetración (ROP) y la vida útil.
Ventajas de PTAW
-Tasa de dilución baja (normalmente del 2% al 5%):La alta retención de la composición de la aleación garantiza una mayor estabilidad en la dureza y resistencia al desgaste.
-Unión metalúrgica con mínima zona afectada por el calor:Fuerte fuerza de adhesión y resistencia superior al desconchado, con un impacto mínimo en la microestructura del sustrato, lo que lo hace ideal para áreas de soporte de carga de precisión.
-Compatibilidad con automatización y CNC:Se integra fácilmente con sistemas robóticos/CNC para lograr un conformado consistente y permitir la producción en masa.
Aplicaciones típicas de las brocas PDC
1. Revestimiento de capa resistente al desgaste en las alas de corte
Realizar un revestimiento PTAW en las alas de corte y en la superficie ascendente de los canales de flujo para mejorar la resistencia contra la erosión abrasiva y la erosión del flujo que transporta arena, retrasando así la degradación de las superficies y los bordes de las alas.
2. Refuerzo periférico de la cuchilla/portadientes PDC
El revestimiento de metal duro alrededor de la periferia del soporte de los dientes reduce el riesgo de aflojamiento o desprendimiento de la hoja causado por la deformación del sustrato, mejorando la estabilidad de retención del filo de la hoja.
3. Reparación y remanufactura
La reparación de soldadura y la reconstrucción de revestimientos se aplican a alas de pala y canales de flujo desgastados o astillados localmente, restaurando la geometría y la resistencia al desgaste para lograr una remanufactura rentable.
El PTAW también se adopta ampliamente en la industria para estabilizadores y recargue de herramientas de perforación, lo que demuestra su madurez y reproducibilidad.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Q1 ¿Qué es la tecnología PTAW?
R: La PTAW (soldadura por arco de plasma transferido) es una tecnología de revestimiento y refuerzo de superficies. Utiliza un arco de plasma como fuente de calor para depositar polvo de aleación sobre la superficie del sustrato, formando una capa densa y de alta dureza con unión metalúrgica. Sus ventajas incluyen una baja tasa de dilución (2-5%), una alta resistencia de unión y un espesor de capa de revestimiento controlable (1,5-5 mm).
P2. ¿Por qué la PTAW es adecuada para brocas PDC?
R: Los flancos y asientos de las brocas PDC están sujetos a entornos altamente abrasivos durante un largo período de tiempo y son propensos a pelarse o fallar debido a la soldadura o pulverización convencional; la capa de unión metalúrgica de PTAW es resistente a la abrasión y al impacto, lo que extiende significativamente la vida útil de la broca y reduce la frecuencia de los cambios de broca.
P3. ¿Cuánto tiempo más puede durar una broca PDC reforzada con PTAW?
R: Según la práctica de la industria, la vida útil de una broca reforzada se puede incrementar de 2 a 5 veces; el costo de reparación suele ser entre el 20 y el 40 % del de una broca nueva, lo que reduce significativamente el costo total de perforación y mantiene el rendimiento.
P4 ¿PTAW afectará las propiedades de soldadura fuerte o de matriz de las brocas PDC?
R: Un control adecuado de los parámetros del proceso y la entrada de calor, junto con medidas de refrigeración y aislamiento térmico, puede evitar efectos adversos en la organización del sustrato y la calidad de la soldadura fuerte de la pala. Generalmente, se recomienda completar una gran área de revestimiento por fusión antes del ensamblaje de la pala y realizar únicamente el refuerzo necesario después de la carga.
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Hora de publicación: 04-sep-2025