Thermal wear at kobalt na pagtanggal ng PDC

I. Thermal wear at kobalt na pagtanggal ng PDC

Sa proseso ng high pressure sintering ng PDC, ang cobalt ay kumikilos bilang isang katalista upang itaguyod ang direktang kumbinasyon ng brilyante at brilyante, at gawing buo ang layer ng brilyante at tungsten carbide matrix, na nagreresulta sa pagputol ng mga ngipin ng PDC na angkop para sa oilfield geological drilling na may mataas na tibay at mahusay na wear resistance,

Ang paglaban sa init ng diamante ay medyo limitado. Sa ilalim ng atmospheric pressure, ang ibabaw ng brilyante ay maaaring magbago sa mga temperatura sa paligid ng 900 ℃ o mas mataas. Sa panahon ng paggamit, ang mga tradisyonal na PDC ay may posibilidad na bumaba sa humigit-kumulang 750 ℃. Kapag nag-drill sa matigas at abrasive na mga layer ng bato, madaling maabot ng mga PDC ang temperaturang ito dahil sa frictional heat, at ang instantaneous temperature (ibig sabihin, localized na temperatura sa microscopic level) ay maaaring mas mataas pa, malayong lumampas sa melting point ng cobalt (1495°C).

Kung ikukumpara sa purong brilyante, dahil sa pagkakaroon ng cobalt, ang brilyante ay nagiging grapayt sa mas mababang temperatura. Bilang resulta, ang pagsusuot sa brilyante ay sanhi ng graphitization na nagreresulta mula sa localized frictional heat. Bilang karagdagan, ang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal ng cobalt ay mas mataas kaysa sa brilyante, kaya sa panahon ng pag-init, ang pagbubuklod sa pagitan ng mga butil ng brilyante ay maaaring maputol ng pagpapalawak ng kobalt.

Noong 1983, dalawang mananaliksik ang nagsagawa ng paggamot sa pag-alis ng diyamante sa ibabaw ng karaniwang mga layer ng diyamante ng PDC, na makabuluhang pinahusay ang pagganap ng mga ngipin ng PDC. Gayunpaman, ang imbensyon na ito ay hindi nakatanggap ng atensyon na nararapat dito. Ito ay hindi hanggang pagkatapos ng 2000 na, na may mas malalim na pag-unawa sa PDC diamond layer, ang mga supplier ng drill ay nagsimulang maglapat ng teknolohiyang ito sa PDC teeth na ginagamit sa rock drilling. Ang mga ngipin na ginagamot sa paraang ito ay angkop para sa mga napakasakit na pormasyon na may makabuluhang thermal mechanical wear at karaniwang tinutukoy bilang "de-cobalted" na mga ngipin.

Ang tinatawag na "de-cobalt" ay ginawa sa tradisyunal na paraan upang makagawa ng PDC, at pagkatapos ay ang ibabaw ng layer ng brilyante nito ay ilulubog sa malakas na acid upang alisin ang cobalt phase sa pamamagitan ng proseso ng acid etching. Ang lalim ng pag-aalis ng cobalt ay maaaring umabot ng humigit-kumulang 200 microns.

Isang heavy-duty wear test ang isinagawa sa dalawang magkatulad na ngipin ng PDC (isa sa mga ito ay sumailalim sa paggamot sa pagtanggal ng cobalt sa ibabaw ng layer ng brilyante). Matapos putulin ang 5000m ng granite, nalaman na ang wear rate ng non-cobalt-removed PDC ay nagsimulang tumaas nang husto. Sa kabaligtaran, ang PDC na inalis ng cobalt ay nagpapanatili ng medyo matatag na bilis ng pagputol habang pinuputol ang humigit-kumulang 15000m ng bato.

2. Paraan ng pagtuklas ng PDC

Mayroong dalawang uri ng mga pamamaraan upang makita ang mga ngipin ng PDC, katulad ng mapanirang pagsubok at hindi mapanirang pagsubok.

1. Mapanirang pagsubok

Ang mga pagsubok na ito ay inilaan upang gayahin ang mga kondisyon ng downhole nang makatotohanan hangga't maaari upang suriin ang pagganap ng pagputol ng mga ngipin sa ilalim ng mga naturang kondisyon. Ang dalawang pangunahing paraan ng mapanirang pagsubok ay ang mga pagsubok sa paglaban sa pagsusuot at mga pagsubok sa paglaban sa epekto.

(1) Pagsubok ng paglaban sa pagsusuot

Tatlong uri ng kagamitan ang ginagamit upang magsagawa ng PDC wear resistance test:

A. Vertical lathe (VTL)

Sa panahon ng pagsubok, ayusin muna ang PDC bit sa VTL lathe at maglagay ng sample ng bato (karaniwan ay granite) sa tabi ng PDC bit. Pagkatapos ay paikutin ang sample ng bato sa paligid ng axis ng lathe sa isang tiyak na bilis. Ang bit ng PDC ay pumuputol sa sample ng bato na may partikular na lalim. Kapag gumagamit ng granite para sa pagsubok, ang lalim ng pagputol na ito ay karaniwang mas mababa sa 1 mm. Ang pagsusulit na ito ay maaaring tuyo o basa. Sa "dry VTL testing," kapag ang PDC bit ay bumagsak sa bato, walang pinapalamig; lahat ng frictional heat na nabuo ay pumapasok sa PDC, na nagpapabilis sa proseso ng graphitization ng brilyante. Ang paraan ng pagsubok na ito ay nagbubunga ng mahusay na mga resulta kapag sinusuri ang mga PDC bit sa ilalim ng mga kondisyon na nangangailangan ng mataas na presyon ng pagbabarena o mataas na bilis ng pag-ikot.

Nakikita ng “wet VTL test” ang buhay ng PDC sa ilalim ng katamtamang kondisyon ng pag-init sa pamamagitan ng paglamig ng mga ngipin ng PDC gamit ang tubig o hangin habang sinusuri. Samakatuwid, ang pangunahing pinagmumulan ng pagsusuot ng pagsubok na ito ay ang paggiling ng sample ng bato sa halip na ang heating factor.

B, pahalang na lathe

Ang pagsubok na ito ay isinasagawa din gamit ang granite, at ang prinsipyo ng pagsubok ay karaniwang kapareho ng VTL. Ang oras ng pagsubok ay ilang minuto lamang, at ang thermal shock sa pagitan ng granite at PDC na mga ngipin ay napakalimitado.

Mag-iiba-iba ang mga parameter ng granite test na ginagamit ng mga supplier ng PDC gear. Halimbawa, ang mga parameter ng pagsubok na ginamit ng Synthetic Corporation at DI Company sa United States ay hindi eksaktong pareho, ngunit ginagamit nila ang parehong materyal na granite para sa kanilang mga pagsubok, isang magaspang hanggang katamtamang grado na polycrystalline igneous rock na may napakaliit na porosity at isang compressive strength na 190MPa.

C. Instrumento sa pagsukat ng ratio ng abrasion

Sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon, ang layer ng brilyante ng PDC ay ginagamit upang i-trim ang silicon carbide grinding wheel, at ang ratio ng wear rate ng grinding wheel at ang wear rate ng PDC ay kinuha bilang wear index ng PDC, na tinatawag na wear ratio.

(2) Pagsubok sa paglaban sa epekto

Ang pamamaraan para sa pagsusuri sa epekto ay nagsasangkot ng pag-install ng mga ngipin ng PDC sa isang anggulo na 15-25 degrees at pagkatapos ay ibinaba ang isang bagay mula sa isang tiyak na taas upang hampasin ang layer ng brilyante sa mga ngipin ng PDC nang patayo. Ang bigat at taas ng nahuhulog na bagay ay nagpapahiwatig ng antas ng enerhiya ng epekto na naranasan ng pagsubok na ngipin, na maaaring unti-unting tumaas ng hanggang 100 joules. Ang bawat ngipin ay maaaring maapektuhan ng 3-7 beses hanggang sa hindi na ito masuri pa. Sa pangkalahatan, hindi bababa sa 10 sample ng bawat uri ng ngipin ang sinusuri sa bawat antas ng enerhiya. Dahil mayroong isang hanay sa paglaban ng mga ngipin sa epekto, ang mga resulta ng pagsubok sa bawat antas ng enerhiya ay ang average na lugar ng brilyante spalling pagkatapos ng epekto para sa bawat ngipin.

2. Non-destructive testing

Ang pinaka-malawak na ginagamit na non-destructive testing technique (maliban sa visual at microscopic inspection) ay ultrasonic scanning (Cscan).

Ang C scanning technology ay maaaring makakita ng maliliit na depekto at matukoy ang lokasyon at laki ng mga depekto. Kapag ginagawa ang pagsusulit na ito, ilagay muna ang ngipin ng PDC sa isang tangke ng tubig, at pagkatapos ay i-scan gamit ang isang ultrasonic probe;

Ang artikulong ito ay muling nai-print mula sa "International Metalworking Network“