Toplinsko trošenje i uklanjanje PDC -a

I. Toplinsko trošenje i uklanjanje PDC -a

U procesu sinteriranja visokog pritiska PDC -a, Cobalt djeluje kao katalizator za promicanje izravne kombinacije dijamanta i dijamanta, te da dijamantni sloj, a matrica karbida od volframa ugljika postaju cjelina, što rezultira rezanjem zuba PDC -a prikladnim za geološko bušenje naftnog polja s velikom čvrstinom i izvrsnom otpornošću na habanje,

Dijamanti toplinski otpor je prilično ograničen. Pod atmosferskim tlakom, površina dijamanta može se transformirati na temperaturama oko 900 ℃ ili više. Tijekom uporabe, tradicionalni PDC -ovi imaju tendenciju da se degradiraju na oko 750 ℃. Pri bučenju kroz čvrste i abrazivne slojeve stijena, PDC -ovi mogu lako dostići tu temperaturu zbog topline trenja, a trenutna temperatura (tj. Lokalizirana temperatura na mikroskopskoj razini) može biti još veća, daleko veća od tališta kobalta (1495 ° C).

U usporedbi s čistim dijamantom, zbog prisutnosti kobalta, Diamond se pretvara u grafit na nižim temperaturama. Kao rezultat toga, habanje dijamanta uzrokovano je grafitizacijom koja je posljedica lokalizirane topline trenja. Uz to, koeficijent toplinske ekspanzije kobalta mnogo je veći od dijamanta, tako da se tijekom zagrijavanja veza između dijamantskih zrna može poremetiti širenjem kobalta.

Godine 1983. dva su istraživača izvela tretman za uklanjanje dijamanta na površini standardnih PDC dijamantskih slojeva, značajno povećavajući performanse PDC zuba. Međutim, ovaj izum nije dobio pažnju koju je zaslužio. Tek nakon 2000. godine, s dubljim razumijevanjem PDC dijamantskih slojeva, dobavljači bušenja počeli su primjenjivati ​​ovu tehnologiju na PDC zube koji se koriste u bušenju na stijene. Zubi tretirani ovom metodom prikladni su za visoko abrazivne formacije sa značajnim toplinskim mehaničkim trošenjem i obično se nazivaju "dekobaliranim" zubima.

Takozvani „de-kobalt“ izrađen je na tradicionalni način da se napravi PDC, a zatim je površina njegovog dijamantnog sloja uronjena u jaku kiselinu kako bi se uklonila faza kobalta kroz proces jetkanja kiseline. Dubina uklanjanja kobalta može doseći oko 200 mikrona.

Provedeno je test habanja na dva identična PDC zuba (od kojih je jedan podvrgnut tretmanu uklanjanja kobalta na površini dijamantskog sloja). Nakon što je smanjio 5000m granita, utvrđeno je da se brzina trošenja PDC-a bez rebalta počela naglo povećavati. Suprotno tome, PDC u uklanjanju kobalta održavao je relativno stabilnu brzinu rezanja dok je rezao približno 15000m stijene.

2. Način otkrivanja PDC -a

Postoje dvije vrste metoda za otkrivanje PDC zuba, naime destruktivno testiranje i nerazorna ispitivanja.

1. Destruktivno testiranje

Ovi su testovi namijenjeni simulaciji uvjetima rupa što je moguće realno kako bi se procijenila performanse rezanja zuba u takvim uvjetima. Dva glavna oblika destruktivnog ispitivanja su ispitivanja otpornosti na habanje i ispitivanja otpornosti na udarce.

(1) Test otpornosti na habanje

Tri vrste opreme koriste se za izvođenje testova otpornosti na PDC:

A. Okomita tokarilica (VTL)

Tijekom testa, prvo popravite PDC bit na VTL tokaricu i stavite uzorak stijene (obično granit) pokraj PDC bit. Zatim zakrenite uzorak stijene oko osi tokarilice određenom brzinom. Bit PDC -a reže se u uzorak stijene sa određenom dubinom. Kada koristite granit za testiranje, ova dubina rezanja općenito je manja od 1 mm. Ovaj test može biti suho ili mokro. U "suhim VTL testiranju", kada PDC bit prolazi kroz stijenu, ne primjenjuje se hlađenje; Sva generirana toplina trenja ulazi u PDC, ubrzavajući postupak grafitizacije dijamanta. Ova metoda ispitivanja daje izvrsne rezultate prilikom procjene PDC bita u uvjetima koji zahtijevaju visoki tlak bušenja ili visoku brzinu rotacije.

"Mokri VTL test" otkriva vijek PDC -a u umjerenim uvjetima grijanja hlađenjem PDC zuba vodom ili zrakom tijekom ispitivanja. Stoga je glavni izvor trošenja ovog testa mljevenje uzorka stijene, a ne faktor grijanja.

B, vodoravni tokarilica

Ovaj se test također provodi s granitom, a princip testa je u osnovi isti kao VTL. Vrijeme ispitivanja je samo nekoliko minuta, a toplinski šok između granita i PDC zuba vrlo je ograničen.

Parametri granitnog ispitivanja koje koriste dobavljači PDC Gear različit će. Na primjer, testni parametri koje koriste Synthetic Corporation i DI Company u Sjedinjenim Državama nisu potpuno isti, ali koriste isti granitni materijal za svoje testove, grubo do srednje polikristalne magnetske stijene s vrlo malo poroznosti i kompresivne jačine 190MPa.

C. mjerni instrument abrazije

U navedenim uvjetima, dijamantni sloj PDC koristi se za obrezivanje kotača za mljevenje silicij -karbida, a omjer brzine trošenja kotača za mljevenje i brzina trošenja PDC uzima se kao indeks trošenja PDC -a, koji se naziva omjer habanja.

(2) Test otpornosti na udarce

Metoda za ispitivanje utjecaja uključuje ugradnju PDC zuba pod kutom od 15-25 stupnjeva, a zatim ispuštanje predmeta s određene visine kako bi se okomito udario dijamantni sloj na PDC zube. Težina i visina objekta padaju ukazuju na razinu udarne energije koju doživljava testni zub, što se može postupno povećavati do 100 džula. Svaki se zub može utjecati na 3-7 puta dok se ne može dalje testirati. Općenito, najmanje 10 uzoraka svake vrste zuba testirano je na svakoj razini energije. Budući da postoji raspon otpornosti zuba koji utječu, rezultati ispitivanja na svakoj razini energije su prosječna površina dijamantskog ismijavanja nakon udara za svaki zub.

2. Nerazorna ispitivanja

Najčešće korištena nerazorna tehnika ispitivanja (osim vizualnog i mikroskopskog pregleda) je ultrazvučno skeniranje (CSCAN).

C skeniranje tehnologija može otkriti male nedostatke i odrediti mjesto i veličinu oštećenja. Kada radite ovaj test, prvo stavite PDC zub u spremnik vode, a zatim skenirajte ultrazvučnom sondom;

Ovaj je članak ponovljen iz „Međunarodna mreža za obradu metala"