De materiaalkeuze voor boorgereedschap wordt beïnvloed door meerdere factoren. Vanuit het perspectief van de verschillende soorten boorgereedschap:
Boorgereedschap, logboekregistratietools, enworkover-gereedschapDeze gereedschappen hebben een korte levensduur in de boorgat, dus ze moeten zeer sterk zijn, maar slechts een lage corrosiebestendigheid hebben.
Afwerkingsgereedschap: Dit gereedschap moet jarenlang in de boorgatomgeving functioneren, dus er moet rekening worden gehouden met de temperatuur in het boorgat en de corrosiebestendigheid.
Vanuit het perspectief van de omstandigheden in de boorgaten worden ze doorgaans in vier categorieën ingedeeld:
Standaardomgeving (vrij van waterstofsulfide (H₂S), met een koolstofdioxide (CO₂)-gehalte van minder dan 1 psi [ongeveer 0,0069 MPa]); corrosieomgeving met H₂S; corrosieomgeving met CO₂; gecombineerde corrosieomgeving van H₂S en CO₂.
Materiaalselectie voor boorgereedschap in standaardomgevingen
Voor boorgereedschap dat in standaardomgevingen wordt gebruikt, worden doorgaans gelegeerde staalsoorten zoals 4130, 4140 en 4145 (AISI-kwaliteiten) gekozen. De chemische samenstelling en mechanische sterkte van deze materialen worden weergegeven in de volgende tabellen:
1. Vergelijking van chemische samenstellingen (massafractie)
| Element | 4130 (AISI) | 4140 (AISI) | 4145 (AISI 4145H) |
| Koolstof (C) | 0,28-0,33% | 0,33-0,48% | 0,43-0,48% |
| Mangaan (Mn) | 0,40-0,60% | 0,75-1,00% | 0,75-1,00% |
| Chroom (Cr) | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% |
| Molybdeen (Mo) | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% |
| Silicium (Si) | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% |
| Zwavel (S)/Fosfor (P) | ≤0,040% (S), ≤0,035% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) |
2. Vergelijking van mechanische sterkten
| Mechanische eigenschappen | 4130 | 4140 | 4145 (Kwaliteit H, Gemiddelde waarde) |
| Treksterkte | 760-871 MPa | 795-1000 MPa | 950-1100 MPa |
| Vloeigrens | ≥635 MPa | ≥610-750 MPa | ≥750 MPa |
| Verlenging | ≥17% | ≥22% | ≥10% |
| Hardheid (HRC) | 28-32 (na afkoelen en temperen) | 28-34 (na afkoelen en temperen) | 32-36 (na afkoelen en temperen) |
Zoals uit de tabellen blijkt:
Het koolstofgehalte van deze materialen neemt in volgorde toe (4130 < 4140 < 4145), terwijl de gehaltes van de andere elementen vergelijkbaar zijn.
Mechanische eigenschappen: De sterkte is positief gecorreleerd met het koolstofgehalte – 4145 heeft de hoogste sterkte – terwijl de taaiheid omgekeerd evenredig afneemt, waarbij 4130 de hoogste taaiheid heeft.
4130, 4140 en 4145 zijn internationale materiaalkwaliteiten, en hun binnenlandse equivalenten in China zijn als volgt:
- 4130 (AISI) ≡ Binnenlandse kwaliteit 30CrMoA;
- 4140 (AISI) ≡ Binnenlandse kwaliteit 42CrMo;
- 4145H (AISI) ≡ Binnenlandse kwaliteit 45CrMo.
4130 en 4140 zijn geschikt voor conventionele afwerkingsgereedschappen, met de nadruk op kosteneffectiviteit en lasbaarheid.
4145H wordt vaak gebruikt in gereedschappen voor diepe putten, hoge druk of zware belastingen (zoals boorgereedschappen en onderhoudsgereedschappen), waarbij sterkte en slijtvastheid prioriteit hebben.
Materiaalkeuze voor afwerkingsgereedschap in corrosieve omgevingen
Voor afwerkingsgereedschap in corrosieve omgevingen hangt de keuze voornamelijk af van de partiële druk van zure gassen (onderverdeeld in twee typen: CO₂ en H₂S).
1. Bronnen met een hoog CO₂-gehalte
Om CO₂-corrosie te weerstaan, moet het chroomgehalte (Cr) in materialen worden verhoogd. De volgende materialen (gesorteerd op Cr-gehalte) kunnen in principe putten afdekken met een partiële CO₂-druk variërend van 0,5 MPa tot 14 MPa.:3Cr (Cr-gehalte ≈ 3%), 9Cr1Mo (Cr-gehalte ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (kwaliteit S17400), 22Cr (bijv. duplex roestvast staal S32205) en 25Cr staal.
2. Bronnen met een hoog H₂S-gehalte
Om sulfide-spanningscorrosie (SSC) te verminderen, moet het nikkelgehalte (Ni) in materialen worden verhoogd. Wanneer de partiële H₂S-druk hoger is dan 1 MPa en de partiële CO₂-druk ook hoog is, moeten hittebestendige legeringen zoals de volgende worden gebruikt:
Materiaalselectie voor speciale componenten
Belangrijkste materialen van boorgereedschap (in contact met boorvloeistof en dragende lasten): Geselecteerd in overeenstemming met bovenstaande normen.
Schuifcomponenten: Over het algemeen gemaakt van H62 messing of S36600 roestvrijstalen staven.
Verankeringscomponenten: Gekozen uit 20CrMoTi of 20CrMnTi. Om de oppervlaktehardheid te verbeteren, is een oppervlaktecarburatiebehandeling (met een carburatielaag van 0,8-1,2 mm dikte) vereist, waardoor de oppervlaktehardheid toeneemt tot HRC 58-62.
Andere factoren die van invloed zijn op de materiaalkeuze en referentiestandaarden
Naast zure gassen is de materiaalkeuze voor boorgatbuizen en boorgereedschap ook afhankelijk van de temperatuur in het boorgat, het watergehalte, de mineralisatiegraad en de pH-waarde. Raadpleeg voor meer specifieke selectiecriteria de industrienorm Q/HS 14015 Ontwerprichtlijnen voor corrosiepreventie van buizen en boorgaten in offshore olie- en gasputten.
Landrill levert ook stalen staven van de typen 41430, 4140 en 4145.
U kunt gerust vragen stellen.https://www.landrilloiltools.com/
Geplaatst op: 3 september 2025
5-1203, Dahua Industriële Zone, Yunshuiweg nr. 2, Hightech ontwikkelingszone, Xi'an, 710065, China
86-13609153141
