No contexto de desenvolvimento acelerado em formações profundas, ultraprofundas e altamente abrasivas, as brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) exigem maior resistência ao desgaste e à erosão para suas asas de corte, assentos de dentes e canais de fluxo.
Soldagem por arco de transferência de plasma (PTAW), caracterizada por baixas taxas de diluição, ligação metalúrgica e zonas mínimas afetadas pelo calor, surgiu como a principal solução de reforço de superfície para a fabricação e reparo de brocas de PDC. Essa tecnologia permite que as empresas de petróleo e gás alcancem maiores taxas de penetração, reduzam a frequência de substituição de brocas e otimizem os custos gerais.
O que é uma broca PDC? Por que o reforço da superfície é necessário?
As brocas PDC são brocas de corte fixo que dependem da raspagem contínua das lâminas PDC para romper a rocha. Sua estrutura inclui componentes essenciais, como asas de corte, lâminas PDC, bicos e canais de evacuação de cascalhos. Elas apresentam um desempenho excepcional em formações como xisto. No entanto, sob fluidos de perfuração com alto teor de sólidos e erosão abrasiva intensa, a sede do canal/dente está sujeita a desgaste e falhas por erosão, o que, por sua vez, afeta a Taxa de Penetração (ROP) e a vida útil.
Vantagens do PTAW
-Baixa taxa de diluição (tipicamente 2%–5%):Alta retenção da composição da liga garante maior estabilidade em dureza e resistência ao desgaste.
-Ligação metalúrgica com zona mínima afetada pelo calor: Alta resistência de ligação e resistência superior à lascamento, com impacto mínimo na microestrutura do substrato, tornando-o ideal para áreas de suporte de carga de precisão.
-Compatibilidade com automação e CNC:Facilmente integrado com sistemas robóticos/CNC para obter conformação consistente e permitir produção em massa.
Aplicações típicas em brocas PDC
1. Revestimento de camada resistente ao desgaste em asas de corte
Execute o revestimento PTAW nas asas de corte e na superfície a montante dos canais de fluxo para aumentar a resistência contra erosão abrasiva e erosão do fluxo de areia, retardando assim a degradação das superfícies e bordas das asas.
2. Suporte de dente PDC/reforço periférico da lâmina
O revestimento de metal duro ao redor da periferia do suporte do dente reduz o risco de afrouxamento ou descolamento da lâmina causado pela deformação do substrato, melhorando a estabilidade de retenção da lâmina.
3. Reparo e Remanufatura
O reparo de solda e a reconstrução do revestimento são aplicados em asas de lâminas desgastadas ou lascadas localmente e canais de fluxo, restaurando a geometria e a resistência ao desgaste para obter uma remanufatura econômica.
O PTAW também é amplamente adotado na indústria para estabilizadores e revestimento de ferramentas de perfuração, demonstrando sua maturidade e reprodutibilidade.
Perguntas Frequentes (FAQ)
Q1 O que é a tecnologia PTAW?
R: PTAW (Soldagem por Arco Transferido por Plasma) é uma tecnologia de revestimento e reforço de superfícies. Ela utiliza um arco de plasma como fonte de calor para depositar pó de liga na superfície do substrato, formando uma camada metalúrgica densa e de alta dureza. Suas vantagens incluem baixa taxa de diluição (2 a 5%), alta resistência de ligação e espessura da camada de revestimento controlável (1,5 a 5 mm).
Q2. Por que a PTAW é adequada para brocas PDC?
R: Os flancos e assentos das brocas PDC são submetidos a ambientes altamente abrasivos por um longo período de tempo e são propensos a descascar ou falhar devido à soldagem ou pulverização convencional; a camada de ligação metalúrgica da PTAW é resistente à abrasão e ao impacto, o que aumenta significativamente a vida útil da broca e reduz a frequência de trocas de broca.
Q3. Quanto tempo mais podem durar brocas de PDC reforçadas com PTAW?
R: De acordo com a prática do setor, a vida útil de uma broca reforçada pode ser aumentada de 2 a 5 vezes; o custo do reparo geralmente é de 20 a 40% do de uma broca nova, o que reduz significativamente o custo geral de perfuração, mantendo o desempenho.
Q4 O PTAW afetará as propriedades de brasagem ou matriz das brocas PDC?
R: O controle razoável dos parâmetros do processo e do aporte térmico, juntamente com medidas de resfriamento e isolamento térmico, pode evitar efeitos adversos na organização do substrato e na qualidade da brasagem da lâmina. Geralmente, recomenda-se concluir uma grande área de revestimento por fusão antes da montagem da lâmina e realizar apenas o reforço necessário após o carregamento da lâmina.
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Horário da publicação: 04/09/2025