I. Tepelné opotrebenie a kobaltové odstránenie PDC
V procese vysokotlakového spekania PDC pôsobí kobalt ako katalyzátor na podporu priamej kombinácie diamantov a diamantov a robí diamantovú vrstvu a volfrámový karbidový matrica celok, čo vedie k rezaniu zubov PDC na ropné pole s vysokou húževnatosťou a vynikajúcou odolnosťou voči opotrebeniu,
Odolnosť v oblasti tepla diamantov je dosť obmedzená. Pri atmosférickom tlaku sa povrch diamantu môže transformovať pri teplotách okolo 900 alebo vyšších. Počas používania majú tradičné PDC tendenciu degradovať približne 750 ℃. Pri vŕtaní tvrdými a abrazívnymi horninovými vrstvami môžu PDC ľahko dosiahnuť túto teplotu v dôsledku trecieho tepla a okamžitá teplota (tj lokalizovaná teplota na mikroskopickej úrovni) môže byť ešte vyššia, čo je ďaleko presahujúca teplotu topenia kobaltu (1495 ° C).
V porovnaní s čistým diamantom v dôsledku prítomnosti kobaltu sa diamant konvertuje na grafit pri nižších teplotách. Výsledkom je, že opotrebenie diamantu je spôsobené grafitizáciou vyplývajúcou z lokalizovaného trecieho tepla. Okrem toho je koeficient tepelnej expanzie kobaltu omnoho vyšší ako koeficient diamantu, takže počas zahrievania sa väzba medzi diamantovými zrnami môže narušiť expanziou kobaltu.
V roku 1983 dvaja vedci vykonali ošetrenie odstraňovania diamantov na povrchu štandardných diamantových vrstiev PDC, čo významne zlepšilo výkonnosť zubov PDC. Tento vynález však nedostal pozornosť, ktorú si zaslúži. Až po roku 2000 sa s hlbším porozumením diamantových vrstiev PDC začali dodávatelia vŕtaní aplikovať túto technológiu na PDC zuby používané pri vŕtaní hornín. Zuby ošetrené touto metódou sú vhodné pre vysoko abrazívne útvary s významným tepelným mechanickým opotrebením a bežne sa označujú ako „de-kobalované“ zuby.
Takzvaný „de-kobalt“ sa vyrába tradičným spôsobom na výrobu PDC a potom je povrch jej diamantovej vrstvy ponorený do silnej kyseliny, aby sa odstránila kobaltová fáza procesom leptania kyseliny. Hĺbka odstraňovania kobaltu môže dosiahnuť asi 200 mikrónov.
Test opotrebenia s vysokým obsahom opotrebenia sa uskutočnil na dvoch rovnakých zuboch PDC (jeden z nich podstúpil ošetrenie odstraňovania kobaltu na povrchu diamantovej vrstvy). Po odrezaní 5 000 m žuly sa zistilo, že miera opotrebenia PDC bez kobaltu sa začala prudko zvyšovať. Na rozdiel od toho, PDC vyvolaná kobaltom si udržala relatívne stabilnú rýchlosť rezania, zatiaľ čo rezala približne 15 000 metrov horniny.
2. Metóda detekcie PDC
Existujú dva druhy metód na detekciu zubov PDC, konkrétne deštruktívne testovanie a nedeštruktívne testovanie.
1. Deštruktívne testovanie
Tieto testy sú určené na simuláciu podmienok dolného dierka čo najrealistickejšie na vyhodnotenie výkonnosti rezajúcich zubov za týchto podmienok. Dve hlavné formy deštruktívneho testovania sú testy rezistencie na opotrebenie a testy rezistencie na náraz.
(1) Test odolnosti proti opotrebeniu
Na vykonávanie testov odolnosti proti opotrebovaniu PDC sa používajú tri typy zariadení:
A. Vertikálny sústruh (VTL)
Počas testu najskôr opravte bit PDC na sústruh VTL a umiestnite vzorku skaly (zvyčajne žulovú) vedľa bit PDC. Potom otočte vzorku horniny okolo osi sústruhu určitou rýchlosťou. Bit PDC sa rozreže do vzorky horniny so špecifickou hĺbkou. Pri použití žuly na testovanie je táto hĺbka rezania vo všeobecnosti menšia ako 1 mm. Tento test môže byť buď suchý alebo mokrý. V „suchom testovaní VTL“, keď sa bit PDC prereže cez skalu, nanesie sa žiadne chladenie; Všetky generované trecvé teplo vstupuje do PDC, čím sa zrýchľuje proces grafitizácie diamantu. Táto metóda testovania poskytuje vynikajúce výsledky pri hodnotení bitov PDC za podmienok vyžadujúcich vysoký vŕtací tlak alebo vysokú rýchlosť otáčania.
„Mokrý test VTL“ detekuje životnosť PDC za podmienok miernych zahrievaní ochladením zubov PDC vodou alebo vzduchom počas testovania. Hlavným zdrojom opotrebenia tohto testu je preto mletie vzorky horniny ako faktor zahrievania.
B, vodorovná sústruh
Tento test sa vykonáva aj so žulou a princíp testu je v podstate rovnaký ako VTL. Testovací čas je len pár minút a tepelný šok medzi zubami žuly a PDC je veľmi obmedzený.
Parametre žulového testu, ktoré používajú dodávatelia prevodovky PDC, sa budú líšiť. Napríklad testovacie parametre používané spoločnosťou Synthetic Corporation a DI Company v Spojených štátoch nie sú úplne rovnaké, ale na svoje testy používajú rovnaký žulový materiál, hrubý až stredný polykryštalický polykryštalický hornin s veľmi malou pórovitou a kompresnou pevnosťou 190 MPA.
C. Pomer merania oderu
Za určených podmienok sa diamantová vrstva PDC používa na orezanie brúsneho kolesa kremíka a pomer rýchlosti opotrebenia mletného kolieska a rýchlosť opotrebenia PDC sa považuje za index opotrebenia PDC, ktorý sa nazýva pomer opotrebenia.
(2) Test rezistencie na náraz
Metóda testovania nárazu zahŕňa inštaláciu PDC zubov v uhle 15-25 stupňov a potom vyhodenie predmetu z určitej výšky, aby sa diamantová vrstva narazila na PDC zuby vertikálne. Hmotnosť a výška padajúceho objektu označujú úroveň nárazu energie, ktorá sa vyskytuje testovacím zubom, ktorý sa môže postupne zvyšovať až o 100 joulov. Každý zub môže byť zasiahnutý 3-7-krát, kým ho nemožno ďalej otestovať. Všeobecne sa na každej energetickej úrovni testuje najmenej 10 vzoriek každého typu zuba. Pretože existuje rozsah odolnosti zubov na náraz, výsledky testov na každej úrovni energie sú priemernou plochou diamantového roztoku po náraze na každý zub.
2. Desštruktívne testovanie
Najčastejšie používanou nedeštruktívnou testovacou technikou (iná ako vizuálna a mikroskopická kontrola) je ultrazvukové skenovanie (CSCAN).
C Scanning Technology dokáže zistiť malé defekty a určiť umiestnenie a veľkosť defektov. Pri tomto teste najskôr umiestnite zub PDC do nádrže na vodu a potom naskenujte ultrazvukovou sondou;
Tento článok je dotlačený z „Medzinárodná kovová sieť„
Čas príspevku: marca-21-2025
