Відомо, що породоруйнівне оснащення шарошок тришарошкових буро­вих доліт працює у надзвичайно важких умовах і зазнає інтенсивного пошкодження й зносу. Поряд з типовим характером пошкоджень і руйнувань фіксуються також аномальні. Це раптове крихке руйнування тіла шарошки (рис. 1), що спричинює аварійні ситуації при спорудженні свердловин.

Рисунок 1 – Крихке руйнування тіла однієї з шарошок бурового долота 244,5 ОК-ПГВ (шарошки виготовлені зі сталі 14ХН3МА-В)

Аналізом виявлено, що на фоні загального абразивного зносу цементова­ного шару та робочих поверхонь між вінцями, тіло шарошки має різної орієнта­ції та різної довжини тріщини. Тріщини виявлені в ділянці цементованого упорного торця шарошки, на поверхнях бігових доріжок підшипників кочення. Одні тріщини зупиняються в перерізі серцевини, інші виходять зовні. У всіх випадках зломи мають крихкий характер. У площині руйнування не виявлено елементів що свідчать про в’язкий характер руйнування. Найнебезпечнішими є ділянки в перерізах з неоднорідністю в глибині цементованого шару, а також підвищених значеннях твердості через прогартування. Наприклад, у ділянці цементованих поверхонь бігових доріжок чи упорного торця з внутрішньої сторони шарошки до ділянки між вінцями, або ж у вінцях зі вставним твердосплавним оснащенням. Твердість серцевини на рівні 42 – 43 НRC суттєво пришвидшує руйнування. Крім цього невідповідність напруженого стану у спряженнях «твердосплавний зубок – тіло шарошки» навіть у нецементованих вінцях спричинює зародження тріщиноподібних дефектів. Як наслідок, маємо швидке поширення тріщин і відколювання фрагментів тіла шарошки.

Аналізом хімічного складу шарошок зі сталі 14ХН3МА-В виявлено незначне розсіювання значень процентного вмісту таких хімічних елементів: Si, Mo, C, Cu, Ni. Також є деяке розсіювання Al (додають при плавленні сталі). Подібне розсіювання спричинює неконтрольоване виникнення недопустимих показників міцності DІ. В окремих випадках деякі плавки сталі 14ХН3МА-В можуть мати показники вищі від допустимих (DI=3,5±0,5) на одну – дві одиниці. Все це ставить комплексну задачу щодо підвищення в’язкості тіла шарошки. Одним з дієвих варіантів вирішення цієї задачі є розробка ефектив­них параметрів термообробки після цементації [1]. Також встановлено, що у окремих випадках неефективний захист від цементації робочих поверхонь вінців та між ними спричинює пришвидшене утворення мікротріщин.

Висновок: Для попередження крихкого руйнування шарошок необхідно контролювати параметри хімскладу, фізико-механічні показники, прогартова­ність долотних сталей. Слід також контролювати якість захисту від цементації відповідальних поверхонь шарошки. Застосовувати селективне складання для отримання прогнозованого розподілу напружень в з’єднанні «зубок – шарошка». Необхід­но розробити параметри термообробки після цементації для ефективного зниження схильності плавки сталі до утворення тріщин.