Vor dem Hintergrund der beschleunigten Erschließung tiefer, ultratiefer und stark abrasiver Formationen erfordern PDC-Bohrmeißel (Polycrystalline Diamond Compact) eine verbesserte Verschleiß- und Erosionsbeständigkeit ihrer Schneidflügel, Zahnsitze und Strömungskanäle.
Plasma-Transfer-Lichtbogenschweißen (PTAW)Die PDC-Technologie, die sich durch geringe Verdünnungsraten, metallurgische Bindung und minimale Wärmeeinflusszonen auszeichnet, hat sich als Standardverfahren zur Oberflächenverfestigung bei der Herstellung und Reparatur von PDC-Bohrmeißeln etabliert. Sie ermöglicht Öl- und Gasunternehmen höhere Bohrgeschwindigkeiten, eine geringere Austauschhäufigkeit der Meißel und eine Optimierung der Gesamtkosten.
Was ist ein PDC-Bohrer? Warum ist eine Oberflächenverstärkung notwendig?
PDC-Bohrmeißel sind Festmeißel, die Gestein durch kontinuierliches Abschaben mit PDC-Schneidblättern brechen. Ihre Konstruktion umfasst wichtige Komponenten wie Schneidflügel, PDC-Schneidblätter, Düsen und Bohrkleinabfuhrkanäle. Sie erzielen hervorragende Ergebnisse in Formationen wie Schiefer. Bei Bohrflüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt und starker abrasiver Erosion ist der Nut-/Zahnsitz jedoch verschleißanfällig, was wiederum die Bohrgeschwindigkeit und die Standzeit beeinträchtigt.
Vorteile von PTAW
-Niedrige Verdünnungsrate (typischerweise 2 %–5 %):Eine hohe Beibehaltung der Legierungszusammensetzung gewährleistet eine größere Stabilität in Härte und Verschleißfestigkeit.
-Metallurgische Verbindung mit minimaler Wärmeeinflusszone: Hohe Haftfestigkeit und überlegene Beständigkeit gegen Abplatzungen bei minimaler Beeinträchtigung der Substratmikrostruktur, wodurch es sich ideal für präzise lasttragende Bereiche eignet.
-Automatisierungs- und CNC-Kompatibilität:Lässt sich problemlos in Roboter-/CNC-Systeme integrieren, um eine gleichmäßige Formgebung zu erreichen und die Massenproduktion zu ermöglichen.
Typische Anwendungen für PDC-Bohrmeißel
1. Verschleißfeste Schichtverkleidung an den Schneidflügeln
Um die Widerstandsfähigkeit gegen abrasive Erosion und Erosion durch sandführende Strömung zu erhöhen und so den Verschleiß der Flügeloberflächen und -kanten zu verzögern, sollte an den Schneidflügeln und der stromaufwärts gelegenen Oberfläche der Strömungskanäle eine PTAW-Beschichtung durchgeführt werden.
2. PDC-Zahnhalter/Klingen-Umfangsverstärkung
Die Hartmetallbeschichtung um den Zahnhalter herum verringert das Risiko einer Lockerung oder Ablösung der Klinge durch Verformung des Untergrunds und verbessert so die Stabilität der Klingenschneide.
3. Reparatur und Wiederaufbereitung
Durch Schweißreparaturen und die Wiederherstellung der Beschichtung werden verschlissene oder lokal abgeplatzte Schaufelflügel und Strömungskanäle repariert, die Geometrie und Verschleißfestigkeit wiederhergestellt und so eine kosteneffiziente Wiederaufbereitung ermöglicht.
PTAW wird in der Industrie auch für Stabilisatoren und Hartauftragsschweißen von Bohrwerkzeugen weit verbreitet eingesetzt, was seine Reife und Reproduzierbarkeit beweist.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Frage 1: Was ist PTAW-Technologie?
A: PTAW (Plasma Transferred Arc Welding) ist ein Verfahren zum Auftragschweißen und zur Oberflächenverfestigung. Dabei wird ein Plasma-Lichtbogen als Wärmequelle genutzt, um Legierungspulver auf die Substratoberfläche aufzutragen und so eine dichte, hochharte metallurgische Verbundschicht zu erzeugen. Zu den Vorteilen zählen ein geringer Verdünnungsgrad (2–5 %), eine hohe Haftfestigkeit und eine kontrollierbare Schichtdicke (1,5–5 mm).
Frage 2: Warum eignet sich PTAW für PDC-Bohrer?
A: Die Flanken und Sitze von PDC-Bohrmeißeln sind über einen langen Zeitraum stark abrasiven Umgebungen ausgesetzt und neigen aufgrund herkömmlicher Schweiß- oder Spritzverfahren zum Abblättern oder Versagen; die metallurgische Bindungsschicht von PTAW ist abrieb- und schlagfest, was die Lebensdauer des Bohrmeißels erheblich verlängert und die Häufigkeit von Meißelwechseln reduziert.
Frage 3: Wie lange hält ein PTAW-verstärkter PDC-Bohrer noch?
A: Gemäß der Branchenpraxis kann die Lebensdauer eines verstärkten Bohrmeißels um das 2- bis 5-fache verlängert werden; die Reparaturkosten betragen in der Regel 20 bis 40 % der Kosten eines neuen Bohrmeißels, was die gesamten Bohrkosten erheblich reduziert und gleichzeitig die Leistung aufrechterhält.
Frage 4: Beeinflusst PTAW die Löt- oder Matrixeigenschaften von PDC-Bohrern?
A: Durch eine angemessene Kontrolle der Prozessparameter und der Wärmeeinbringung sowie durch Kühl- und Wärmedämmmaßnahmen lassen sich negative Auswirkungen auf die Substratstruktur und die Lötqualität der Schaufel vermeiden. Es wird generell empfohlen, vor der Schaufelmontage eine großflächige Schmelzplattierung durchzuführen und die notwendige Verstärkung erst nach dem Einsetzen der Schaufel vorzunehmen.
Um mehr über die Anwendung der PTAW-Schweißtechnologie an PDC-Bohrern zu erfahren oder um Ihre spezifischen Reparaturanforderungen zu besprechen,Kontaktieren Sie unsUnser Expertenteam steht bereit, maßgeschneiderte Lösungen für Ihre spezifische Anwendung zu entwickeln.
Veröffentlichungsdatum: 04.09.2025