Termisk slitage och koboltavlägsnande av PDC

I. Termisk slitage och koboltavlägsnande av PDC

I Sintering Process of High Pressure Sintering Process, fungerar kobolt som en katalysator för att främja den direkta kombinationen av diamant och diamant, och göra diamantskiktet och volframkarbidmatrisen bli en helhet, vilket resulterar i att PDC -skärande tänder är lämpliga för oljefält geologisk borrning med hög tuffhet och utmärkt slitstöd,, att bli en helhet, vilket resulterar i att PDC -skärande tänder är lämpliga för oljefält geologisk borrning med hög tuffhet och utmärkt slitstyrka,,, blir en helhet, vilket resulterar i att PDC -skärande tänder är lämpliga för oljefältets geologiska borrning med hög tuffhet och utmärkt slitstyrka,,, det

Diamanter värmemotstånd är ganska begränsat. Under atmosfärstrycket kan diamantytan omvandlas vid temperaturer runt 900 ℃ eller högre. Under användning tenderar traditionella PDC: er att försämras vid cirka 750 ℃. Vid borrning genom hårda och slipande bergskikt kan PDC lätt nå denna temperatur på grund av friktionsvärme, och den omedelbara temperaturen (dvs. lokaliserad temperatur på mikroskopisk nivå) kan vara ännu högre, långt överskrider kobolt (1495 ° C).

Jämfört med ren diamant, på grund av närvaron av kobolt, konverterar diamant till grafit vid lägre temperaturer. Som ett resultat orsakas slitage på diamant av grafitiseringen till följd av lokal friktionsvärme. Dessutom är den termiska expansionskoefficienten för kobolt mycket högre än för diamanten, så under uppvärmning kan bindningen mellan diamantkornen störas av utvidgningen av kobolt.

1983 utförde två forskare diamantborttagningsbehandling på ytan av standard PDC -diamantskikt, vilket förbättrade PDC -tändernas prestanda avsevärt. Denna uppfinning fick emellertid inte den uppmärksamhet den förtjänade. Det var inte förrän efter 2000 att, med en djupare förståelse av PDC -diamantlager, började borrleverantörer tillämpa denna teknik på PDC -tänder som användes i bergborrning. Tänder som behandlas med denna metod är lämpliga för mycket slipande formationer med betydande termisk mekanisk slitage och kallas vanligtvis ”avkobaltade” tänder.

Den så kallade "de-cobalt" är gjord på det traditionella sättet att göra PDC, och sedan är ytan på dess diamantskikt nedsänkt i stark syra för att avlägsna koboltfasen genom syra etsningsprocessen. Djupet för koboltborttagning kan nå cirka 200 mikron.

Ett tunga slitstest genomfördes på två identiska PDC-tänder (varav en hade genomgått cobalt borttagningsbehandling på diamantskiktets yta). Efter att ha klippt 5000 m granit konstaterades att slithastigheten för den icke-kobalt-borttagna PDC började öka kraftigt. Däremot bibehöll den kobolt-borttagna PDC en relativt stabil skärhastighet medan han skar ungefär 15000 m sten.

2. Detekteringsmetod för PDC

Det finns två typer av metoder för att upptäcka PDC-tänder, nämligen destruktiv testning och icke-förstörande testning.

1. Destruktiv testning

Dessa tester är avsedda att simulera förhållanden på hålet så realistiskt som möjligt för att utvärdera prestandan för skärande tänder under sådana förhållanden. De två huvudsakliga formerna av destruktiva tester är slitmotståndstester och konsekvensmotståndstester.

(1) Testning av slitage

Tre typer av utrustning används för att utföra PDC -slitmotståndstest:

A. Vertikal svarv (VTL)

Under testet, fixa först PDC -biten på VTL -svarven och placera ett bergprov (vanligtvis granit) bredvid PDC -biten. Rotera sedan bergprovet runt svarvaxeln med en viss hastighet. PDC -biten skärs i bergprovet med ett specifikt djup. När du använder granit för testning är detta skärdjup i allmänhet mindre än 1 mm. Detta test kan vara antingen torrt eller vått. I "Dry VTL Testing", när PDC -biten skär genom berget, appliceras ingen kylning; All friktionsvärme som genereras kommer in i PDC och påskyndar diamantens grafitiseringsprocess. Denna testmetod ger utmärkta resultat vid utvärdering av PDC -bitar under förhållanden som kräver högt borrtryck eller hög rotationshastighet.

"Våt VTL -testet" upptäcker livslängden för PDC under måttliga uppvärmningsförhållanden genom att kyla PDC -tänderna med vatten eller luft under testning. Därför är den huvudsakliga slitskällan för detta test slipning av bergprovet snarare än värmefaktorn.

B, horisontell svarv

Detta test utförs också med granit, och testets princip är i princip densamma som VTL. Testtiden är bara några minuter, och den termiska chocken mellan granit- och PDC -tänder är mycket begränsad.

De granittestparametrarna som används av PDC -växelleverantörer kommer att variera. Till exempel är testparametrarna som används av Synthetic Corporation och DI Company i USA inte exakt desamma, men de använder samma granitmaterial för sina tester, en grov till medelkvalitet polykristallint stång med mycket liten porositet och en tryckhållfasthet på 190MPA.

C. Mätinstrument för nötningsförhållande

Under de angivna förhållandena används diamantskiktet av PDC för att trimma kiselkarbidsliphjul, och förhållandet mellan slithastigheten för sliphjul och slithastigheten för PDC tas som slitindex för PDC, som kallas slitförhållandet.

(2) Test av slagmotstånd

Metoden för slagprovning innebär att du installerar PDC-tänder i en vinkel på 15-25 grader och släpper sedan ett objekt från en viss höjd för att slå diamantskiktet på PDC-tänderna vertikalt. Vikten och höjden på det fallande föremålet indikerar den påverkande energinivån som testtanden upplever, som gradvis kan öka upp till 100 joules. Varje tand kan påverkas 3-7 gånger tills den inte kan testas ytterligare. Generellt testas minst 10 prover av varje typ av tand vid varje energinivå. Eftersom det finns ett intervall i tändernas motstånd att påverka, är testresultaten vid varje energinivå det genomsnittliga området för diamantspall efter påverkan för varje tand.

2. Icke-förstörande testning

Den mest använda icke-förstörande testtekniken (annat än visuell och mikroskopisk inspektion) är ultraljudsscanning (CSCAN).

C -skanningsteknik kan upptäcka små defekter och bestämma platsen och storleken på defekterna. När du gör detta test, placera först PDC -tanden i en vattentank och skanna sedan med en ultraljudssond;

Den här artikeln är tryckt från “Internationellt metallbearbetningsnätverk”