2023/07/17
Développement d’un revêtement pour assurer la résistante à l’usure des composantes dédiées au forage
Industries TEKAD, Centre de métallurgie du Québec (CMQ), MBI Global (VersaDrill Canada), Forage André Roy (2022-2023).
Objectifs visés
Développer un revêtement caractérisé par ses propriétés physiques et mécaniques pour prévenir de l’abrasion de la bague d’étanchéité lors des opérations de forage.
LE CONTEXTE
Lors de l’exploration minière, des bagues d’étanchéité (seal bushing) sont utilisées pour empêcher l’eau de pénétrer dans la tête de forage. Ces pièces d’un diamètre de 6,5’’, insérées entre le mandrin rotatif (Acier 1026) et un joint d’étanchéité (Uréthane), sont soumises à une rotation de 1000 rpm, et ce durant 14 à 16H par jour. Bien qu’une couche de chrome de 0,002’’ d’épaisseur et d’une dureté de 60HRC soit appliquée sur les bagues par électro placage, les forces de frottement générées lors du forage engendrent un phénomène d’abrasion. Après 6 à 8 mois d’utilisation, la zone de contact rentre le joint d’étanchéité, le revêtement de chrome est complétement usé et l’acier devant être protégé par le chrome est grugé. L’eau pénètre alors dans la tige de forage et génère le bris de nombreuses composantes dont les coûts peuvent facilement devenir conséquents (4000 à 8000$).
LE DÉFI
Conformément à la pratique courante, il est certes possible de procéder au remplacement de la bague d’étanchéité ; toutefois, ce changement prend 2 à 3 heures de travail et les coûts de l’opération montent rapidement à 1200$. Notre hypothèse vise donc à substituer le chrome par un matériau démontrant sa résistance à l’usure face à des conditions d’opérations extrêmes. Pour développer une solution à cet enjeu ou concilier les propriétés des matériaux aux requis mécaniques des bagues d’étanchéité (résistance, durabilité), Industries TEKAD, le Centre de métallurgie du Québec (CMQ), MBI Global (VersaDrill Canada) et Forage André Roy ont combiné leur expertise afin de tester des matériaux formant des micro-carbures de chrome lors du processus de fabrication additive (rechargement laser). En l’occurrence, l’attention s’est portée sur un acier inoxydable martensitique avec une haute teneur en carbone. Ce projet a été financé par le CRSNG, le CNRC et le Groupe MISA.