Термичко абење и отстранување на кобалт од PDC

I. Термичко абење и отстранување на кобалт од PDC

Во процесот на синтерување под висок притисок на PDC, кобалтот делува како катализатор за да се промовира директната комбинација на дијамант и дијамант, и да се направи дијамантскиот слој и матрицата од волфрам карбид да станат целина, што резултира со PDC заби за сечење погодни за геолошко дупчење на нафтени полиња со висока цврстина и одлична отпорност на абење,

Отпорноста на топлина на дијамантите е доста ограничена. Под атмосферски притисок, површината на дијамантот може да се трансформира на температури околу 900℃ или повисоки. За време на употребата, традиционалните PDC имаат тенденција да се деградираат на околу 750℃. При дупчење низ тврди и абразивни карпести слоеви, PDC лесно можат да ја достигнат оваа температура поради топлината од триење, а моменталната температура (т.е. локализирана температура на микроскопско ниво) може да биде уште поголема, далеку надминувајќи ја точката на топење на кобалтот (1495°C).

Во споредба со чистиот дијамант, поради присуството на кобалт, дијамантот се претвора во графит на пониски температури. Како резултат на тоа, абењето на дијамантот е предизвикано од графитизацијата што произлегува од локализираната топлина од триење. Дополнително, коефициентот на термичка експанзија на кобалтот е многу поголем од оној на дијамантот, па за време на загревањето, поврзувањето помеѓу зрната на дијамантот може да биде нарушено од експанзијата на кобалтот.

Во 1983 година, двајца истражувачи извршија третман за отстранување на дијаманти на површината на стандардни PDC дијамантски слоеви, значително подобрувајќи ги перформансите на PDC забите. Сепак, овој изум не го доби вниманието што го заслужуваше. Дури по 2000 година, со подлабоко разбирање на PDC дијамантските слоеви, добавувачите на дупчалки почнаа да ја применуваат оваа технологија на PDC заби што се користат при дупчење во карпи. Забите третирани со овој метод се погодни за високо абразивни формации со значително термичко механичко абење и најчесто се нарекуваат „декобалтирани“ заби.

Таканаречениот „декобалт“ се прави на традиционален начин за производство на PDC, а потоа површината на неговиот дијамантски слој се потопува во силна киселина за да се отстрани кобалтната фаза преку процесот на киселинско гравирање. Длабочината на отстранување на кобалтот може да достигне околу 200 микрони.

Тест за абење при тешки услови на работа беше спроведен на два идентични PDC заби (од кои едниот бил подложен на третман за отстранување на кобалт на површината на дијамантскиот слој). По сечење на 5000 м гранит, беше откриено дека стапката на абење на PDC без отстранување на кобалт почна нагло да се зголемува. Спротивно на тоа, PDC со отстранување на кобалт одржуваше релативно стабилна брзина на сечење додека сечеше приближно 15000 м карпа.

2. Метод на детекција на PDC

Постојат два вида методи за откривање на PDC заби, имено деструктивно тестирање и недеструктивно тестирање.

1. Деструктивно тестирање

Овие тестови имаат за цел да ги симулираат условите во бушотините што е можно пореално за да се проценат перформансите на сечечките заби под такви услови. Двете главни форми на деструктивно тестирање се тестови за отпорност на абење и тестови за отпорност на удар.

(1) Тест за отпорност на абење

За извршување на PDC тестови за отпорност на абење се користат три вида опрема:

A. Вертикален струг (VTL)

За време на тестот, прво прицврстете го PDC бургијата на VTL стругот и поставете примерок од карпа (обично гранит) до него. Потоа ротирајте го примерокот од карпа околу оската на стругот со одредена брзина. PDC бургијата сече во примерокот од карпа со одредена длабочина. Кога се користи гранит за тестирање, оваа длабочина на сечење е генерално помала од 1 mm. Овој тест може да биде сув или влажен. При „суво VTL тестирање“, кога PDC бургијата сече низ карпата, не се применува ладење; целата генерирана топлина од триење влегува во PDC, забрзувајќи го процесот на графитизација на дијамантот. Овој метод на тестирање дава одлични резултати при оценување на PDC бургии под услови што бараат висок притисок на дупчење или висока брзина на ротација.

„Тестот со влажен VTL“ го детектира животниот век на PDC под умерени услови на загревање со ладење на запците на PDC со вода или воздух за време на тестирањето. Затоа, главниот извор на абење на овој тест е мелењето на примерокот од карпата, а не факторот на загревање.

Б, хоризонтален струг

Овој тест се изведува и со гранит, а принципот на тестот е во основа ист како кај VTL. Времето на тестирање е само неколку минути, а термичкиот шок помеѓу гранитот и PDC забите е многу ограничен.

Параметрите за тестирање на гранит што ги користат добавувачите на опрема PDC ќе варираат. На пример, параметрите за тестирање што ги користат Synthetic Corporation и DI Company во Соединетите Американски Држави не се сосема исти, но тие го користат истиот гранитен материјал за нивните тестови, груба до средно квалитетна поликристална магматска карпа со многу мала порозност и цврстина на притисок од 190MPa.

C. Инструмент за мерење на односот на абразија

Под наведените услови, дијамантскиот слој на PDC се користи за сечење на силициумско карбидно тркало за мелење, а односот на стапката на абење на тркалото за мелење и стапката на абење на PDC се зема како индекс на абење на PDC, кој се нарекува однос на абење.

(2) Тест за отпорност на удар

Методот за тестирање на удар вклучува поставување на PDC заби под агол од 15-25 степени, а потоа спуштање на предмет од одредена висина за вертикално да го удри дијамантскиот слој на PDC забите. Тежината и висината на предметот што паѓа го означуваат нивото на енергија на удар што го доживува забот за тестирање, кое постепено може да се зголеми до 100 џули. Секој заб може да биде удрен 3-7 пати сè додека не може понатаму да се тестира. Општо земено, најмалку 10 примероци од секој тип на заб се тестираат на секое енергетско ниво. Бидејќи постои опсег во отпорноста на забите на удар, резултатите од тестот на секое енергетско ниво се просечната површина на лупење на дијамантот по ударот за секој заб.

2. Недеструктивно тестирање

Најшироко користената техника за недеструктивно тестирање (освен визуелната и микроскопската инспекција) е ултразвучното скенирање (Cscan).

C технологијата за скенирање може да открие мали дефекти и да ја одреди локацијата и големината на дефектите. Кога го правите овој тест, прво ставете го PDC забот во резервоар за вода, а потоа скенирајте со ултразвучна сонда;

Оваа статија е препечатена од „Меѓународна мрежа за обработка на метали„