PDC 钻头推荐的胎体配方

发布时间：2026-01-22 15:42:02

PDC 钻头胎体核心要求为无磁 / 低磁、高致密度、与 PDC 齿热膨胀匹配、强把持力、抗冲蚀 / 抗疲劳，主流采用镍铜基无磁合金体系（适配石油 / 天然气钻井、地质勘探、非开挖等工况），分常规钻井（经济型）、深井 / 硬岩（高强型）、强冲蚀地层（耐磨型） 三类配方，均为质量分数且适配真空烧结 / 热压烧结工艺，同时匹配 PDC 齿的焊接 / 钎焊要求。
核心原则先明确
PDC 钻头胎体≠金刚石钻头胎体，无需添加金刚石，核心围绕无磁性（磁导率≤1.05μ₀）、热膨胀系数（13.5~15.0×10⁻⁶/℃，与 PDC 齿硬质合金基体匹配）、抗弯强度≥900MPa、硬度 HRC38~45设计，元素以 Ni/Cu 为基，搭配少量强化 / 润湿性元素，严控 Fe 含量（避免导磁）。 一、三类主流 PDC 钻头胎体基准配方（按工况适配）
配方 1：常规钻井 - 镍铜基经济型（适配软 - 中硬完整地层，如灰岩、泥岩、砂岩）
最通用的基础配方，兼顾性能与成本，适配大部分民用 / 工业钻井，PDC 齿钎焊适配性最优。
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
严控杂质：Fe≤0.5%（保证无磁）、S≤0.01%、P≤0.01%
关键性能：硬度 HRC38~40、抗弯强度≥900MPa、致密度≥98.5%、磁导率≤1.03μ₀、热膨胀系数 14.0~14.5×10⁻⁶/℃
典型应用：Φ100~300mm 地质勘探 PDC 钻头、水井钻井 PDC 钻头
配方 2：深井 / 硬岩 - 镍铜锰铬高强型（适配硬致密地层，如白云岩、燧石、弱研磨硬岩）
提升抗疲劳与抗压强度，适配深井高温（≤200℃）、高钻压工况，减少胎体崩裂 / 掉齿。
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
严控杂质：Fe≤0.3%、S≤0.008%、P≤0.008%
关键性能：硬度 HRC40~42、抗弯强度≥1000MPa、致密度≥99%、磁导率≤1.04μ₀、热膨胀系数 13.5~14.0×10⁻⁶/℃
强化原理：Cr 形成细小碳化物弥散强化，Mn 提升合金固溶韧性，适配高钻压下的抗变形要求
配方 3：强冲蚀 / 破碎地层 - 镍铜碳化钨耐磨型（适配含砾石、高石英、冲蚀性破碎地层，如花岗岩、戈壁地层）
加细粒 WC 提升抗冲蚀磨耗性能，避免胎体被地层磨蚀后导致 PDC 齿脱落，兼顾强韧性不脆化。
核心成分：Ni50~55、Cu20~25、超细 WC（1~3μm）8~12、Mn2~3、Sn1~1.5、Si0.5~0.8、石墨 0.2~0.4
严控杂质：Fe≤0.3%、S≤0.008%、P≤0.008%
关键性能：硬度 HRC42~45、抗弯强度≥950MPa、致密度≥99%、磁导率≤1.04μ₀、热膨胀系数 13.8~14.2×10⁻⁶/℃ 设计要点：WC 为镀镍超细粒，提升与 Ni-Cu 基体的润湿性和结合力，避免 WC 颗粒脱落形成磨蚀点