Podczas prowadzenia odwiertów ropy naftowej, gazu i innych bogactw naturalnych, często konieczne jest penetrowanie twardych formacji skalnych z zastosowaniem narzędzi wiertniczych – świdrów wykonanych z ultra twardych materiałów. Świdry wykonane z przemysłowego lub naturalnego diamentu, zaprojektowane do stosowania w odwiertach glebowych i skalnych, wytwarzane są z zastosowaniem procesu technologicznego wymagającego wykorzystania ekstremalnie wysokiej wartości temperatury i wysokiego ciśnienia w celu uzyskania maksymalnej wartości twardości i wysokiej trwałości narzędzi. Te dwa parametry są kluczowe i determinują długość pracy narzędzi w skrajnych warunkach ściernych i przy wysokich prędkościach.
Aby zachować konkurencyjność, firmy wiertnicze starają się zmaksymalizować szybkość, z jaką głowica penetruje skały. Przedwcześnie zużyte lub uszkodzone elementy świdra mogą spowolnić ten proces. Aby zmniejszyć koszty związane z konserwacją sprzętu i poprawić efektywność procesu wiercenia, producenci inwestują w rozwój nowych materiałów, sprzęt i laboratoria badawczo-rozwojowe. W laboratoriach poza urządzeniami do badań mikrostruktury, składu chemicznego materiału stosowanego na ostrza, oraz aparatury do analizy procesu wytwarzania, powinny być stosowane urządzenia do badań udarności umożliwiające ocenę wpływu obciążeń udarowych na narzędzia stosowane w odwiertach.
Konfiguracja urządzenia do badań i procedury badawcze
Narzędzia do badań zamocowano do uchwytów pod kątem około 45°. Uchwyty wykonano specjalnie pod potrzeby przemysłowe, zgodnie z wymaganiami norm. Urządzenie CEAST 9350 wyposażono w 222 kN bijak, system do akwizycji danych DAS, oprogramowanie do badań udarności Visual Impact oraz w specjalnie przygotowane pod potrzeby wykonania próby wkładki bijaka. Ze względu na twardość próbek, konstrukcja bijaka umożliwiała łatwą instalację i usunięcie wkładek wgłębnika z węglików spiekanych, które muszą zostać wymienione po każdej wykonanej próbie udarności.
Wykonano badania podczas których każde ostrze uderzano bijakiem do momentu pojawienia się widocznych oznak uszkodzenia – pęknięcie lub przebarwienia na powierzchni czołowej lub gdy zaobserwowano odpadanie materiału z powierzchni czołowej ostrza. Parametrem umożliwiającym ocenę jakości badanych elementów była zastosowana w próbie energia uderzenia. Klienci wykazali zainteresowanie wartością energii sumarycznej powodującej uszkodzenie ostrza jako parametru determinującego ostateczną jakość narzędzi.