DZ2.1-1987地质钻探金刚石钻头.pdf 16页

'oz中华人民共和国地质矿产部部标准DZ2.1一87地质钻探金刚石钻头1987一09一12发布1987一11一01实施中华人民共和国地质矿产部批准 中华人民共和国地质矿产部部标准DZ2.1一87地质钻探金刚石钻头代替DZ2一79本标准适用于GB3423-82《金刚Ih岩芯钻探无qw13》中的地质钻探金刚石M头和YJ3235-70《地质钻探用钢管》中的大直径工程金刚石钻头，但不包括石油金刚石钻头及薄壁工程金刚石钻头。术语及定义金刚石钻头(图1~2)各部分术语及定义规定如下:1.1胎体(matrix):包镶余刚石和连接刚体的钻头冠部的合金。1.2刚体(bitbodyorblank);连接胎体和扩孔器或岩芯管的钻头体。1.3唇面(padarea):镶嵌有金刚石用于破碎孔底岩石的胎体表面。1.4内保径金刚石(I.D.kickerstones):用于保持取芯钻头内径和岩芯直径的金刚石。1.5外保径金刚石(O.D.kickerstones):用于保俞芯钻头外径和钻孑L孔底直径的金刚石。1.6金刚石出刃量(diamondexposure):金刚石高于胎体表面的高度。1.7扇形块(segments。[diamondbit)两水口1司包镶金刚石的月剖本部分。1..金刚石层高(depthofdiamondimpregnation):孕镶有金刚石的胎体高度。1.，外棱条(O.D.broachmarks):包镶外保径金刚石并有利于钻头稳定工作和流通冲洗液的胎体条带。1.10内棱条(1.D.broachmarks):包镶内保径金刚石减少胎体与岩芯摩擦阻力并有利于流通冲洗液的胎体条带。1.11外径尺寸(0.D.gage);镶有保径金刚石并标志钻头最大直径的尺寸。1.12内径尺寸(I.D.gage).镶有保径金刚石并标志钻头最小直径的尺九1.13水口(waterways);在胎体底唇部通过冲洗液的通道。1.1‘内水槽(insidewaterways);钻头胎体内壁流通冲洗液的通道。1.15外水槽(outsidewaterways):钻头胎体外壁流通冲洗液的通道。1.16水眼(dischargeports):冲洗液从钻头体内部逗直往唇部流出的通道，常用于底喷式钻头或全jc钻失。1.17诉面,pilotportionofcroun):起越前导肉和掏槽的钻头底唇面部分。1.18阶梯面(shoulderarea).阶梯钻头1+-;子逐级破碎岩石的阶梯状唇面部分。1.19螺纹端(threadconnection),钻头上加工有连接螺纹的一瑞。用于与扩孔器或岩芯管连接，分内螺纹或外螺纹连接。1.20密封面(sealedarea):钻头与扩孔器或岩芯管连接起密封作用的瑞面。中华人民共和国地质矿产部1987-09-12发布1987-11-01实施1 DZ2.1一87?在a仑a土诊*图2金刚石钻头形式及代号1F}头类别及代号规定1-!i1。 DZ2.1一$I表1类别单管普通双价不取芯绳C*取芯代号PDPSWX5入2.2钻头唇面形状推荐图3和表2的标准形式，用户有特殊需要时，亦可采用其它形式。表2f七号名称{，、、名称A、卜底形唇面一锯齿形唇面B全圆形尽面一交Fn式唇面C半("I形必面交错高低齿尽dl"}D半平形褚面}0:10a式唇立E单阶梯衡面一睁向k}.ad式衬而F多Raw·一一双谁形唇面G同心圈尖齿唇面1·弧形浅锥角唇面H交错高低尖齿唇面Q造斜唇面皿阶梯尖齿Q合式唇面尺球形唇面四—R1.P5-1.SU"一Rw‘吸一毕.J口~~J氏w一L山."~}认_9尹伴石汤J我wL二几且~1.1Jw}AB}pEF叫叫叫钾螂癫赓c”IJKI邺‘蜓嘱1}4IQP图3 DZ2.1一872.3金刚石镶嵌形式按表3的规定。表3形式表镇孕镶镶嵌代号BXYXXQ3金刚石钻头系列规格3.1普通双管钻头系列规格应特合图4及表;的规定。允许为特殊地层的需要而采取薄壁或超径钻头。此条适用于本标准中的各种类别的钻头。‘14Q!勺图4表4mm、胎体刚体水口螺纹尺寸总公-嘴一水槽.奋户J长称数量(个)规格规格口外径内径外径内径(宽x高)(深x小径长H态径径Dd口‘d了宽》度表孕表孕·D,DzL27:oJ卜22.5忿，2~332828.o.a17to.18024,5"o"23‘黔33!2~4431*o.佣363‘.弓北21.5=o.135士。129护1l90a29.5’名a5334646.529c0.145=o.i3吕o0.z903一6.4一61.5x540,5"0""B39‘名。，335x2。5(4-x6)或1.5.x6~8(4.6)5959.5段;41.5_a.t58=o.151`0.21208厂1253.5’;·。，52‘1刀，33}7575:批54.5:。滩73:。:p5.5.0.212010-1468.5"o"oe67‘;。，33!“一‘。{一}84.0.089191(95).0.z68二牲目9之Q_生81护12010-1212-16O82.5黔33注(%)为堆荐的超径规格。4 DZ2.1一878.2普通单奇占头系列规格应符合图5及表5的规定。GIb图5表5mm{}9台体刚休水口{螺纹尺寸{一总-水槽一一(}l’·长数m(个)!一规格规格篡片一下一-一大径小径长H口{一夕’服D}内内径径一}一夕卜径内径!(宽、，荡)(i}x度d"}一宽)d一}D‘一}叭dZL}一}表一}孕孕径}一”一“一I一!}表20一:.:!}一_二。17f0.,27=1.1802^33一}一{24.523端姿3028}’“二n}I}}!一I}一于一}}2工。5:氏，345,0.tl36一24.5一牛·z82一4{一4{31欢{:2。.5-n.2230一36.5二0.3{一lI一}l一一!46.5:o."3144.5:。.，34.5一{’803一64~61.5x5;。5二耀39段;{304629=o.,I{(4-6){5x2.5或1.5x{5959.5_=;41.5:”I57.5=o.i47干·’806--88一12}(‘一6)(4-6)53.:-n.u5:-n.;130一一}{I}7575二伙54.5=o.j73.5=咤).162.5}2808一10}10一14。8.。二黑67二耀30一一一l}一9191(95):牛:;68-u.z89.5zm78.5盆z8010一12!12--16一}一181:82.5_,撰l一130注:(95)为推荐超径规格。 DZ2.1一OT3.3绳索取芯钻头系列规格应符合图6及表6的规定。(P~图6表6mm胎体刚体水口螺纹尺寸公水格n称数造(个)规格规格大径小径长口外径)。径长(宽x高)(深xqF}}度径DDMd"EH·宽)D,D2L表孕表孕中n.s4646.5.o.,25x0.145za.t36:，BO2~44~64x2.540.5.0.0839;，，33}5959.5才;36_n.,58:u.t49一小.z806~8:-12]53.5";·0052’0.0;忍3一2x5(34-x6)或2x757;5-.0n.s349:0.173士氏卫62+0.2808-1210-145x2.5(4-6)68.5’忿。‘67to0.as339191(95)北62‘;;88cnJ75尸10一1412-1684‘十.U882.5沪33Igp一!注:(95)为推荐的超径规格。 nz2.1一E7s.‘大直径工程钻头系列规格应符合图7及表7的规定。勺O1、犷图7表7fnn飞{胎体刚体水口螺T,(汉歹公水槽l总称数ji(个)规格规格}长口外径内径外径内径(宽x，拓)(深瓦大径}、合H径Ud刀『d"宽)}}，一表孕表d,.孕匕上__1‘·!LO11130.293土0.2108二as%85%)中(50%"85%)低(<50%)适用地层中硬中硬一硬坚硬I}5金刚石钻头胎体技术要求5.!胎体耐磨性按表14的规定。表14耐磨性指标高中低MLxlo-1<<0.30.3~1.0>1.0胎体抗冲蚀性按表15的规定。表15抗冲蚀性指标高中低Z(1;"cm3)>22I1-22<115.3胎体线膨胀系数按表16的规定(范围700"C)。轰16冷压法、无压法9^-13X10一(1/℃)热压法12-15X10一(1/℃)5.4抗弯强度做标准试块检查，热压法及冷浸法制造的胎体抗弯强度不能低于。.07MP-a，无压浸渍法抗弯强度不低于0.05MPa。5.5金相要求试样在金相显微镜下观察，骨架金属、粘结金属应分布均匀，胎体的孔隙度不得超过0.6(要求高孔隙度的胎体除外)。5.6抗冲击韧性做标准试块检查，胎体抗冲击韧性不低于3J/cm",6钻头成品技术要求6.1钻头胎体在1。倍放大镜下观察，胎体与刚体间以及胎体本身不得有裂纹。6.2钻头胎体与螺纹同轴度及垂直度要求见表17, DZ2.1一.7表17钻头公称尺寸同轴度误差垂直度误差28^-75价0.25_0.1691.111价0.380.25111-200功0.500.406.8孕镶钻头金刚石分布均匀度，以同一截面上各扇形块金刚石出露量与扇形块平均出霉金刚石量做比较，误差不得超过士25%.6.4表镶钻头金刚石在唇面分布均匀，出刃量为金刚石高度的11/4-1/3，金刚石摆放位置正确，其错位不超过20%，保径金刚石80%应能看到，金刚石包镶牢固，脱粒不超过1%。6.5钻头胎体硬度应均匀，同一钻头各测点硬度值与各MI1点硬度平均值相比，其偏差应小于士5HRC，同一配方同一批量生产的钻头，其单个钻头平均硬度值与接受检测钻头平均硬度值的偏差应小于士5HRC,6.6钻知a体与刚休粘结强度以娇59普通双管钻头为准，承接扭矩不低于1500N"m(相当于IOON"m/cm2)。试验方法7.1钻头胎体性能测试:7.1，耐磨性:试样制成j66x8mmif圆柱，在ML一10型磨损试验机上测试，对试样要求见附录A,试验结果按式(1)计算:Wfl磨耗率ML(1)71/4·d2Sv式中:Wo—试样试验前后的质量差，9。d—试样直径，cm;S—试样的磨擦行程，cm;?—试样的密度，g/cm3o试样材料ML值愈大愈不耐磨，愈小愈耐磨。7.1.2抗冲蚀性:试样制成"35x5mm小圆块，在专用冲蚀试验机上测试。冲蚀试脸机的工作原理是利用含固相颗粒的高速液流冲蚀试样，计算一定冲蚀时间内试样被冲蚀体积来衡量胎体材料抗冲蚀性能。对试样的技术要求见附录Ae每次冲蚀试样20min,算得试样被冲蚀的体积(cma)，其倒数即为抗冲蚀指数Zo_/尸。一甲，乙二1/—(2)y式中:Z—抗冲蚀指数;体，—胎体试块冲蚀前质量，9;WZ—胎体试块冲蚀后质量，BtY—胎体试块密度，B/cm3, DZ2.1一877.1.3胎体线膨胀系数:试样制成04x501O.lmm圆棒，在GP-2型光学膨胀仪上测定。采用VA型绝对测量头，对试样要求和制法见附录A,温度设定800一850C;升温速度4-Cmin。测试结果按式(3)、(4)计算:一a二口测十a(3)At乏y口;r:(4)ky-lo=(t一to)式中:a;—测量的膨胀系数;a‘英—石英膨胀系数，0.55x10-fi℃，Alky-测试件的放大绝对伸长量;!.Y—侧试件原始长度.t。—电沪起始温度‘t—试件_上作温度。7.1.4抗弯强度:标准试样制成5土。.3x5士0.3x30mm长条形，在材料试验机上进行。加载速度10一20mmmin支点间距L为24mm试验结果按式(5)计v3尸Lhb卜(h>b)(5)2bh2式中:6bb-沉育坛支，MPa;尸—试华断裂时载荷，入;L.一一支阎0c,nm;b—试样宽度，MM;人—试样高度，m.7.1.5冲击韧性:试样制成1010.3x1010.3X50一孟mm标准块，在小型摆式冲击试验机上测试，采用30一607摆锤。试验结果按式(6)计算ALbk二--....................................................·。。·⋯(汽)““F式中:(5k—冲击韧性，Jcm2;Ak—冲击试样的冲击功，J;F—试样受力处的横截面积，cm2,dk的计算精确到0.17cm2,7.2金4拓性能侧试按GB6406-86及7B3235-83《人造金刚石烧结体磨耗比测定方法》执行。检验规则8.1检验类型A矜占头质量的检验分为型式检验及产品出厂检验两类。型式检验是针对配方、加工工艺的成热性、稳定性而进行的。包括第五章的全部内容及6.3,6.5的内容。它只在研制新配方或工艺上有重大改动时进行。 DZ2.1一皿T出厂检验对每个钻头都进行检查，包括第六章中除6.3,6.5以外的内容。当对产品质量发生争议需要仲裁或主管部门认为必要时，应对钻头质量进行型式检验。8Z检验方法启2.1钻头内、外径，高度等用游标卡尺检脸。公.2.2连接螺纹按DZ工.5一85《地质管材螺纹检验方法》执行。扭2.3钻头胎体外圆与螺纹的同轴度，胎体端面与螺纹的垂直度采用螺纹心轴(或螺纹环)和百分表在偏摆仪(或V形支架)上检验。8.2.4孕镶钻头金刚石分布均匀度的检验，采用平面砂轮磨出刃后，以扇形块为单元，显微镜下拍照进行对比。82.‘表镶钻头金刚石出刃量]读数显微镜检验，按等分法抽查+点，取平均值。8.2.8胎体孔隙度检验应在钻头不含金刚石部位取样制片在金相显微镜100一110倍视场条件下与相同配方标准样块对比，不得有明显差异。8.2.T钻头成品硬度检R徽占头胎环外侧面不含金刚石部位测定胎体硬度值，同一钻头随机抽侧三点(大致均布)，批嫩钻头随机抽测五个钻头。9包装标志9.1为避免运输过程1#i钻头互}Mlt撞，钻头出厂必须有防磕碰包装，钻头卡片用塑料袋封装。9.2当用颜色表示胎体性能时，可在刚体七标出颜色标t.z黄色表示低耐磨性胎体;蓝色表示中耐磨性胎体;红色表示高耐磨性胎体。 DZ2.1-87.附录A钻头胎体试样加工要求(补充件)A.1对几种试样几何尺寸的要求A.1.1耐磨性试样几何尺寸如图Alo里图AlA.1.2抗冲蚀性试样几何尺寸如图Ago刹.0﹄限图A2A.1.3线膨胀测定试样几何尺寸如图A3o要求平直不应有影响测试结果的挠曲、裂纹、气孔等缺陷。 DZ2.1一口7附录B金刚石钻头卡片(参考件〕编号类型等级价格适应可钻性软中硬出厂日期年月日岩层研磨性弱中强检验员类型、品级附注金拉度冈吐·石浓度高巾低层厚使用者省(市)机钻进地层岩石级别总进尺总钻时回次外径mm外径mm磨磨磨损损内径mm损内径mmipr前后况高度mm高度mmi+价附加说明:本标准由中国地质机械仪器公司提出。本标准由地矿部金刚石钻头、扩孔器标准编制组起草。'