En el contexto del desarrollo acelerado en formaciones profundas, ultraprofundas y altamente abrasivas, las brocas PDC (diamante policristalino compacto) exigen una mayor resistencia al desgaste y a la erosión en sus alas de corte, asientos de dientes y canales de flujo.
Soldadura por arco de transferencia de plasma (PTAW)El tratamiento térmico, caracterizado por bajas tasas de dilución, unión metalúrgica y mínimas zonas afectadas por el calor, se ha consolidado como la principal solución para el fortalecimiento superficial en la fabricación y reparación de brocas PDC. Esta tecnología permite a las empresas 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 el refuerzo superficial?
Las brocas PDC son brocas de corte fijo que utilizan el raspado continuo de las cuchillas PDC para perforar la roca. Su estructura incluye componentes clave como aletas de corte, cuchillas PDC, boquillas y canales de evacuación de recortes. Ofrecen un rendimiento excepcional en formaciones como la lutita. Sin embargo, con fluidos de perforación de alto contenido en sólidos y una intensa erosión abrasiva, la ranura/asiento del diente es propensa al desgaste y a la erosión, lo que afecta la velocidad de penetración (ROP) y la vida útil.
Ventajas de la PTAW
-Baja tasa de dilución (normalmente del 2% al 5%):La alta retención de la composición de la aleación garantiza una mayor estabilidad en la dureza y la resistencia al desgaste.
-Unión metalúrgica con zona afectada por el calor mínima: Fuerte adhesión y resistencia superior al desprendimiento, con un impacto mínimo en la microestructura del sustrato, lo que lo hace ideal para áreas de carga de precisión.
-Automatización y compatibilidad con CNC:Se integra fácilmente con sistemas robóticos/CNC para lograr un conformado uniforme y permitir la producción en masa.
Aplicaciones típicas en brocas PDC
1. Revestimiento de capa resistente al desgaste en las alas de corte
Realice un revestimiento PTAW en las alas de corte y en la superficie aguas arriba de los canales de flujo para mejorar la resistencia contra la erosión abrasiva y la erosión por flujo de arena, retrasando así la degradación de las superficies y los bordes de las alas.
2. Refuerzo periférico del porta dientes/hoja PDC
El revestimiento de metal duro alrededor de la periferia del porta dientes reduce el riesgo de aflojamiento o desprendimiento de la cuchilla causado por la deformación del sustrato, mejorando la estabilidad de retención del filo de la cuchilla.
3. Reparación y remanufactura
La reparación mediante soldadura y la reconstrucción del revestimiento se aplican a las alas de las palas y a los canales de flujo desgastados o con desconchones localizados, restaurando la geometría y la resistencia al desgaste para lograr una remanufactura rentable.
La soldadura PTAW también se utiliza ampliamente en la industria para estabilizadores y recubrimiento duro de herramientas de perforación, lo que demuestra su madurez y reproducibilidad.
Preguntas frecuentes (FAQ)
P1 ¿Qué es la tecnología PTAW?
A: La soldadura PTAW (soldadura por arco de plasma transferido) es una tecnología de revestimiento y refuerzo superficial. Utiliza un arco de plasma como fuente de calor para depositar polvo de aleación sobre la superficie del sustrato, formando una capa metalúrgica densa y de alta dureza. 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 soldadura PTAW es adecuada para brocas PDC?
A: Los flancos y los asientos de las brocas PDC están expuestos a entornos altamente abrasivos durante un largo período de tiempo y son propensos a desprenderse o fallar debido a la soldadura o pulverización convencionales; 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 más pueden durar las brocas PDC reforzadas con PTAW?
R: Según la práctica de la industria, la vida útil de una broca reforzada puede incrementarse de 2 a 5 veces; el costo de reparación suele ser del 20 al 40 % del de una broca nueva, lo que reduce significativamente el costo total de perforación manteniendo el rendimiento.
P4 ¿Afectará la soldadura PTAW a las propiedades de soldadura fuerte o de matriz de las brocas PDC?
R: Un control adecuado de los parámetros del proceso y del aporte térmico, junto con medidas de refrigeración y aislamiento térmico, puede evitar efectos adversos en la organización del sustrato y la calidad de la soldadura de las palas. Generalmente se recomienda completar una amplia zona de revestimiento por fusión antes del montaje de las palas y realizar únicamente el refuerzo necesario después de la carga de las mismas.
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Fecha de publicación: 4 de septiembre de 2025