PDC 鉆頭推薦的胎體配方

發布時間：2026-01-22 15:42:02

PDC 鉆頭胎體核心要求為無磁 / 低磁、高致密度、與 PDC 齒熱膨脹匹配、強把持力、抗沖蝕 / 抗疲勞，主流采用鎳銅基無磁合金體系（適配石油 / 天然氣鉆井、地質勘探、非開挖等工況），分常規鉆井（經濟型）、深井 / 硬巖（高強型）、強沖蝕地層（耐磨型） 三類配方，均為質量分數且適配真空燒結 / 熱壓燒結工藝，同時匹配 PDC 齒的焊接 / 釬焊要求。
核心原則先明確
PDC 鉆頭胎體≠金剛石鉆頭胎體，無需添加金剛石，核心圍繞無磁性（磁導率≤1.05μ?）、熱膨脹系數（13.5~15.0×10??/℃，與 PDC 齒硬質合金基體匹配）、抗彎強度≥900MPa、硬度 HRC38~45設計，元素以 Ni/Cu 為基，搭配少量強化 / 潤濕性元素，嚴控 Fe 含量（避免導磁）。 一、三類主流 PDC 鉆頭胎體基準配方（按工況適配）
配方 1：常規鉆井 - 鎳銅基經濟型（適配軟 - 中硬完整地層，如灰巖、泥巖、砂巖）
最通用的基礎配方，兼顧性能與成本，適配大部分民用 / 工業鉆井，PDC 齒釬焊適配性最優。
核心成分：Ni60~65、Cu25~30、Sn2~3、Mn1~1.5、Si0.5~0.8、石墨 0.3~0.5、稀土（Ce/La）0.1~0.2
嚴控雜質：Fe≤0.5%（保證無磁）、S≤0.01%、P≤0.01%
關鍵性能：硬度 HRC38~40、抗彎強度≥900MPa、致密度≥98.5%、磁導率≤1.03μ?、熱膨脹系數 14.0~14.5×10??/℃
典型應用：Φ100~300mm 地質勘探 PDC 鉆頭、水井鉆井 PDC 鉆頭
配方 2：深井 / 硬巖 - 鎳銅錳鉻高強型（適配硬致密地層，如白云巖、燧石、弱研磨硬巖）
提升抗疲勞與抗壓強度，適配深井高溫（≤200℃）、高鉆壓工況，減少胎體崩裂 / 掉齒。
核心成分：Ni55~60、Cu20~25、Mn3~4、Cr2~3、Sn1.5~2、Si0.5~0.8、石墨 0.2~0.4、稀土 0.1~0.2
嚴控雜質：Fe≤0.3%、S≤0.008%、P≤0.008%
關鍵性能：硬度 HRC40~42、抗彎強度≥1000MPa、致密度≥99%、磁導率≤1.04μ?、熱膨脹系數 13.5~14.0×10??/℃
強化原理：Cr 形成細小碳化物彌散強化，Mn 提升合金固溶韌性，適配高鉆壓下的抗變形要求
配方 3：強沖蝕 / 破碎地層 - 鎳銅碳化鎢耐磨型（適配含礫石、高石英、沖蝕性破碎地層，如花崗巖、戈壁地層）
加細粒 WC 提升抗沖蝕磨耗性能，避免胎體被地層磨蝕后導致 PDC 齒脫落，兼顧強韌性不脆化。
核心成分：Ni50~55、Cu20~25、超細 WC（1~3μm）8~12、Mn2~3、Sn1~1.5、Si0.5~0.8、石墨 0.2~0.4
嚴控雜質：Fe≤0.3%、S≤0.008%、P≤0.008%
關鍵性能：硬度 HRC42~45、抗彎強度≥950MPa、致密度≥99%、磁導率≤1.04μ?、熱膨脹系數 13.8~14.2×10??/℃ 設計要點：WC 為鍍鎳超細粒，提升與 Ni-Cu 基體的潤濕性和結合力，避免 WC 顆粒脫落形成磨蝕點