I. سایش حرارتی و برداشتن کبالت PDC
در فرآیند پخت و پز فشار قوی PDC ، کبالت به عنوان یک کاتالیزور برای ترویج ترکیب مستقیم الماس و الماس عمل می کند و باعث می شود لایه الماس و ماتریس کاربید تنگستن به یک کل تبدیل شود و در نتیجه PDC دندان های مناسب برای حفاری زمین شناسی میدان نفتی با سختی زیاد و مقاومت در برابر سایش عالی ، در نتیجه سایش بسیار زیاد ، به یک قطعه قطعه قطعه قطعه قطعه قطعه قطعه الماس و کاربید تنگستن تبدیل می شود.
مقاومت در برابر حرارت الماس کاملاً محدود است. تحت فشار جوی ، سطح الماس می تواند در دمای حدود 900 ℃ یا بالاتر تغییر کند. در حین استفاده ، PDC های سنتی تمایل به تخریب در حدود 750 دارند. هنگام حفاری در لایه های سنگی سخت و ساینده ، PDC ها به دلیل گرمای اصطکاک می توانند به راحتی به این دما برسند ، و دمای آنی (یعنی دمای موضعی در سطح میکروسکوپی) حتی می تواند بالاتر باشد ، بسیار بیشتر از نقطه ذوب کبالت (1495 درجه سانتیگراد).
در مقایسه با الماس خالص ، به دلیل وجود کبالت ، الماس در دماهای پایین تر به گرافیت تبدیل می شود. در نتیجه ، سایش روی الماس ناشی از گرافیک شدن ناشی از گرمای اصطکاک موضعی است. علاوه بر این ، ضریب انبساط حرارتی کبالت بسیار بالاتر از الماس است ، بنابراین در هنگام گرمایش ، پیوند بین دانه های الماس می تواند با گسترش کبالت مختل شود.
در سال 1983 ، دو محقق درمان حذف الماس را بر روی سطح لایه های استاندارد الماس PDC انجام دادند ، و عملکرد دندانهای PDC را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. با این حال ، این اختراع توجه خود را که سزاوار آن بود ، جلب نکرد. پس از سال 2000 ، با درک عمیق تر از لایه های الماس PDC ، تأمین کنندگان مته شروع به استفاده از این فناوری در دندانهای PDC که در حفاری سنگی استفاده می شود. دندانهای تحت درمان با این روش برای سازندهای ساینده بسیار مناسب با سایش مکانیکی قابل توجه مناسب هستند و معمولاً به عنوان دندانهای "سدیم" گفته می شوند.
به اصطلاح "de cobalt" به روش سنتی برای ساخت PDC ساخته شده است ، و سپس سطح لایه الماس آن در اسید قوی غوطه ور می شود تا فاز کبالت را از طریق فرآیند اچ اسید از بین ببرد. عمق حذف کبالت می تواند به حدود 200 میکرون برسد.
آزمایش سایش سنگین بر روی دو دندان PDC یکسان انجام شد (یکی از آنها تحت درمان حذف کبالت در سطح لایه الماس قرار داشت). پس از برش 5000 متر گرانیت ، مشخص شد که میزان سایش PDC بدون کبالت از بین رفته به شدت افزایش می یابد. در مقابل ، PDC با استفاده از کبالت ، سرعت برش نسبتاً پایدار را در حالی که تقریباً 15000 متر سنگ را برش می داد ، حفظ کرد.
2. روش تشخیص PDC
دو روش برای تشخیص دندانهای PDC ، یعنی آزمایش مخرب و آزمایش غیر مخرب وجود دارد.
1. آزمایش مخرب
این آزمایشات برای شبیه سازی شرایط پایین سوراخ به عنوان واقع بینانه برای ارزیابی عملکرد برش دندان در چنین شرایطی در نظر گرفته شده است. دو شکل اصلی آزمایش مخرب ، تست های مقاومت در برابر سایش و آزمایش مقاومت در برابر ضربه است.
(1) تست مقاومت در برابر سایش
از سه نوع تجهیزات برای انجام تست های مقاومت در برابر سایش PDC استفاده می شود:
A. تراش عمودی (VTL)
در طول آزمایش ، ابتدا بیت PDC را به تراش VTL ثابت کنید و یک نمونه سنگی (معمولاً گرانیت) را در کنار بیت PDC قرار دهید. سپس نمونه سنگ را در اطراف محور تراش با سرعت مشخص بچرخانید. بیت PDC با عمق خاصی به نمونه سنگ کاهش می یابد. هنگام استفاده از گرانیت برای آزمایش ، این عمق برش به طور کلی کمتر از 1 میلی متر است. این آزمایش می تواند خشک یا مرطوب باشد. در "آزمایش VTL خشک" ، هنگامی که بیت PDC از سنگ کاهش می یابد ، هیچ خنک کننده ای اعمال نمی شود. تمام گرمای اصطکاک تولید شده به PDC وارد می شود و روند گرافیک سازی الماس را تسریع می کند. این روش آزمایش هنگام ارزیابی بیت های PDC در شرایطی که نیاز به فشار حفاری زیاد یا سرعت چرخش بالا دارد ، نتایج بسیار خوبی به همراه دارد.
"آزمایش VTL مرطوب" با خنک کردن دندانهای PDC با آب یا هوا در حین آزمایش ، عمر PDC را در شرایط گرمایش متوسط تشخیص می دهد. بنابراین ، منبع اصلی سایش این آزمایش ، سنگ زنی نمونه سنگ به جای فاکتور گرمایش است.
ب ، تراش افقی
این آزمایش همچنین با گرانیت انجام می شود ، و اصل آزمون اساساً مشابه VTL است. زمان تست فقط چند دقیقه است و شوک حرارتی بین گرانیت و دندانهای PDC بسیار محدود است.
پارامترهای تست گرانیت مورد استفاده توسط تأمین کنندگان دنده PDC متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال ، پارامترهای آزمایشی که توسط شرکت مصنوعی و شرکت DI در ایالات متحده استفاده می شود دقیقاً یکسان نیستند ، اما آنها از همان مواد گرانیتی برای تست های خود استفاده می کنند ، یک سنگ آذرین پلی کریستالی درشت با درجه متوسط با تخلخل بسیار اندک و مقاومت فشاری 190mpa.
ج. ابزار اندازه گیری نسبت سایش
در شرایط مشخص شده ، از لایه الماس PDC برای برش چرخ سنگ زنی کاربید سیلیکون استفاده می شود و نسبت میزان سایش چرخ سنگ زنی و میزان سایش PDC به عنوان شاخص سایش PDC گرفته می شود که به آن نسبت سایش گفته می شود.
(2) آزمون مقاومت در برابر ضربه
روش آزمایش ضربه شامل نصب دندانهای PDC با زاویه 15-25 درجه و سپس رها کردن یک شی از ارتفاع خاص برای ضربه زدن به لایه الماس روی دندانهای PDC به صورت عمودی است. وزن و قد شیء در حال سقوط نشان دهنده سطح انرژی ضربه ای است که توسط دندان آزمایش تجربه می شود ، که می تواند به تدریج تا 100 ژول افزایش یابد. هر دندان را می توان 3-7 بار تحت تأثیر قرار داد تا زمانی که نتواند بیشتر آزمایش شود. به طور کلی ، حداقل 10 نمونه از هر نوع دندان در هر سطح انرژی آزمایش می شوند. از آنجا که دامنه ای در مقاومت دندانها در برابر ضربه وجود دارد ، نتایج آزمایش در هر سطح انرژی ، میانگین مساحت پراکندگی الماس پس از ضربه برای هر دندان است.
2. آزمایش غیر مخرب
بیشترین استفاده از روش آزمایش غیر مخرب (غیر از بازرسی بصری و میکروسکوپی) اسکن اولتراسونیک (CSCAN) است.
فناوری اسکن C می تواند نقص های کوچک را تشخیص داده و مکان و اندازه نقص را تعیین کند. هنگام انجام این آزمایش ، ابتدا دندان PDC را در یک مخزن آب قرار دهید و سپس با یک پروب اولتراسونیک اسکن کنید.
این مقاله از "چاپ شده است"شبکه بین المللی فلزکاری"
زمان پست: مارس 21-2025
