ПДК термиялық тозу және кобальтты жою

I. ПДК термиялық тозу және кобальтты жою

PDC жоғары қысымды агломерациялау процесінде кобальт алмас пен алмастың тікелей комбинациясын ынталандыру үшін катализатор ретінде әрекет етеді және алмаз қабаты мен вольфрам карбиді матрицасын біртұтас етеді, нәтижесінде PDC жоғары беріктігі және тамаша тозуға төзімділігі бар мұнай кәсіпшілік геологиялық бұрғылау үшін жарамды кесу тістері,

Алмаздың ыстыққа төзімділігі өте шектеулі. Атмосфералық қысымда алмастың беті шамамен 900 ℃ немесе одан жоғары температурада өзгеруі мүмкін. Қолдану кезінде дәстүрлі PDC шамамен 750℃ температурада нашарлайды. Қатты және абразивті жыныс қабаттары арқылы бұрғылау кезінде ПДК үйкеліс жылуының арқасында бұл температураға оңай жетеді, ал лездік температура (яғни, микроскопиялық деңгейде локализацияланған температура) кобальттың балқу температурасынан (1495 ° C) әлдеқайда жоғары болуы мүмкін.

Таза алмаспен салыстырғанда, кобальттың болуына байланысты алмаз төмен температурада графитке айналады. Нәтижесінде алмастың тозуы локализацияланған үйкеліс жылуының нәтижесінде пайда болатын графиттенуден туындайды. Сонымен қатар, кобальттың термиялық кеңею коэффициенті алмазға қарағанда әлдеқайда жоғары, сондықтан қыздыру кезінде алмас түйіршіктері арасындағы байланыс кобальттың кеңеюінен бұзылуы мүмкін.

1983 жылы екі зерттеуші стандартты PDC алмаз қабаттарының бетінде алмазды кетіру өңдеуін орындап, PDC тістерінің өнімділігін айтарлықтай арттырды. Алайда бұл өнертабысқа лайықты көңіл бөлінбеді. 2000 жылдан кейін ғана, PDC алмас қабаттарын тереңірек түсінген бұрғы жеткізушілері бұл технологияны тау жыныстарын бұрғылауда қолданылатын PDC тістеріне қолдана бастады. Бұл әдіспен өңделген тістер айтарлықтай термиялық механикалық тозуы бар жоғары абразивті түзілімдерге жарамды және әдетте «декобальтталған» тістер деп аталады.

«Де-кобальт» деп аталатын нәрсе PDC жасаудың дәстүрлі әдісімен жасалады, содан кейін оның алмас қабатының беті қышқылды өңдеу арқылы кобальт фазасын жою үшін күшті қышқылға батырылады. Кобальтты жою тереңдігі шамамен 200 микронға жетуі мүмкін.

Екі бірдей PDC тістерінде ауыр тозу сынағы жүргізілді (олардың біреуі алмаз қабатының бетінде кобальтты кетіру өңдеуден өткен). 5000м гранитті кескеннен кейін кобальттан тазартылмаған ПДК-ның тозу жылдамдығы күрт арта бастағаны анықталды. Керісінше, кобальттан тазартылған PDC шамамен 15000 м жынысты кесу кезінде салыстырмалы түрде тұрақты кесу жылдамдығын сақтап қалды.

2. PDC анықтау әдісі

PDC тістерін анықтаудың екі түрі бар, атап айтқанда деструктивті тексеру және бұзбайтын сынақ.

1. Деструктивті сынақтар

Бұл сынақтар осындай жағдайларда кесу тістерінің өнімділігін бағалау үшін ұңғыма жағдайын мүмкіндігінше шынайы түрде модельдеуге арналған. Деструктивті сынаудың екі негізгі түрі - тозуға төзімділік сынағы және соққыға төзімділік сынағы.

(1) Тозуға төзімділік сынағы

PDC тозуға төзімділік сынақтарын орындау үшін жабдықтың үш түрі қолданылады:

A. Тік токарлық станок (VTL)

Сынақ кезінде алдымен PDC битін VTL токарлық станокқа бекітіп, PDC битінің жанына тау жынысының үлгісін (әдетте гранит) қойыңыз. Содан кейін тау жынысының үлгісін белгілі бір жылдамдықпен токарь осінің айналасында айналдырыңыз. PDC биті белгілі бір тереңдіктегі тау жыныстарының үлгісін кеседі. Сынау үшін гранитті пайдаланған кезде, бұл кесу тереңдігі әдетте 1 мм-ден аз. Бұл сынақ құрғақ немесе ылғалды болуы мүмкін. «Құрғақ VTL сынағы» кезінде PDC биті тасты кесіп өткенде, салқындату қолданылмайды; пайда болған барлық үйкеліс жылуы алмаздың графиттену процесін жеделдете отырып, PDC-ге түседі. Бұл сынақ әдісі жоғары бұрғылау қысымын немесе жоғары айналу жылдамдығын қажет ететін жағдайларда PDC биттерін бағалау кезінде тамаша нәтижелер береді.

«Ылғалды VTL сынағы» сынақ кезінде PDC тістерін сумен немесе ауамен салқындату арқылы қалыпты қыздыру жағдайында PDC қызмет ету мерзімін анықтайды. Сондықтан бұл сынақтың негізгі тозу көзі қыздыру факторынан гөрі тау жыныстарының үлгісін ұнтақтау болып табылады.

B, көлденең токарлық станок

Бұл сынақ гранитпен де жүргізіледі және сынақ принципі негізінен VTL сияқты. Сынақ уақыты бірнеше минутты құрайды және гранит пен PDC тістері арасындағы термиялық соққы өте шектеулі.

PDC беріліс жеткізушілері пайдаланатын гранитті сынау параметрлері әртүрлі болады. Мысалы, Америка Құрама Штаттарындағы Synthetic Corporation және DI Company пайдаланатын сынақ параметрлері мүлдем бірдей емес, бірақ олар өздерінің сынаулары үшін бірдей гранитті материалды, өте аз кеуектілігі бар өрескел және орташа дәрежелі поликристалды магмалық жынысты және 190МПа қысымға беріктігін пайдаланады.

C. Тозу коэффициентін өлшейтін құрал

Көрсетілген жағдайларда ПДК алмас қабаты кремний карбидті тегістеу шеңберін кесу үшін қолданылады, ал тегістеу шеңберінің тозу жылдамдығы мен ПДК тозу жылдамдығының қатынасы ПДК тозу көрсеткіші ретінде қабылданады, оны тозу коэффициенті деп атайды.

(2) Соққыға төзімділік сынағы

Соққыларды сынау әдісі PDC тістерін 15-25 градус бұрышта орнатуды, содан кейін PDC тістеріндегі алмас қабатын тігінен соғу үшін белгілі бір биіктіктен нысанды түсіруді қамтиды. Құлаған нысанның салмағы мен биіктігі сынақ тісінің әсер ету энергиясының деңгейін көрсетеді, ол бірте-бірте 100 джоульге дейін көтерілуі мүмкін. Әр тіске 3-7 рет соғуға болады, ол әрі қарай тексерілмейді. Әдетте, әр энергетикалық деңгейде тістің әр түрінен кемінде 10 үлгі сыналады. Тістердің соққыға төзімділігінде диапазон бар болғандықтан, әрбір энергетикалық деңгейдегі сынақ нәтижелері әрбір тіс үшін соққыдан кейінгі алмастың жарылуының орташа ауданы болып табылады.

2. Бұзбайтын сынақ

Ең көп қолданылатын бұзылмайтын сынақ әдісі (визуалды және микроскопиялық тексеруден басқа) ультрадыбыстық сканерлеу (Cscan) болып табылады.

C сканерлеу технологиясы кішігірім ақауларды анықтап, ақаулардың орны мен өлшемін анықтай алады. Бұл сынақты орындаған кезде алдымен PDC тісін су ыдысына салыңыз, содан кейін ультрадыбыстық зондпен сканерлеңіз;

Бұл мақала «Металл өңдеудің халықаралық желісі«