I. Θερμική φθορά και απομάκρυνση κοβαλτίου του PDC
Στη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης υψηλής πίεσης του PDC, το κοβάλτιο δρα ως καταλύτης για την προώθηση του άμεσου συνδυασμού διαμαντιών και διαμαντιών και καθιστούν το στρώμα διαμαντιών και το καρβίδιο του βολφραμίου να γίνουν συνολικά, με αποτέλεσμα τα δόντια κοπής PDC κατάλληλα για τη γεωλογική γεώτρηση του πετρελαίου με υψηλή αντοχή και εξαιρετική αντοχή στη φθορά,,
Η αντίσταση στη θερμότητα διαμαντιών είναι αρκετά περιορισμένη. Κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση, η επιφάνεια του διαμαντιού μπορεί να μετατραπεί σε θερμοκρασίες περίπου 900 ℃ ή υψηλότερη. Κατά τη διάρκεια της χρήσης, τα παραδοσιακά PDC τείνουν να υποβαθμίζονται σε περίπου 750 ℃. Κατά τη διάνοιξη των σκληρών και λειαντικών στρωμάτων βράχου, τα PDC μπορούν εύκολα να φτάσουν σε αυτή τη θερμοκρασία λόγω της θερμότητας τριβής και η στιγμιαία θερμοκρασία (δηλαδή η τοπική θερμοκρασία στο μικροσκοπικό επίπεδο) μπορεί να είναι ακόμη υψηλότερη, υπερβαίνει πολύ το σημείο τήξης του κοβαλτίου (1495 ° C).
Σε σύγκριση με το Pure Diamond, λόγω της παρουσίας κοβαλτίου, το Diamond μετατρέπεται σε γραφίτη σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Ως αποτέλεσμα, η φθορά στο διαμάντι προκαλείται από τη γραφιοποίηση που προκύπτει από την τοπική θερμότητα τριβής. Επιπλέον, ο συντελεστής θερμικής διαστολής του κοβαλτίου είναι πολύ υψηλότερος από αυτόν του διαμαντιού, οπότε κατά τη διάρκεια της θέρμανσης, η συγκόλληση μεταξύ των κόκκων διαμαντιών μπορεί να διαταραχθεί από την επέκταση του κοβαλτίου.
Το 1983, δύο ερευνητές πραγματοποίησαν θεραπεία απομάκρυνσης με διαμάντια στην επιφάνεια των τυποποιημένων στρωμάτων διαμαντιών PDC, ενισχύοντας σημαντικά την απόδοση των δοντιών PDC. Ωστόσο, αυτή η εφεύρεση δεν έλαβε την προσοχή που άξιζε. Δεν ήταν μέχρι το 2000 ότι, με μια βαθύτερη κατανόηση των στρωμάτων διαμαντιών PDC, οι προμηθευτές τρυπανιών άρχισαν να εφαρμόζουν αυτήν την τεχνολογία σε δόντια PDC που χρησιμοποιούνται σε γεώτρηση βράχου. Τα δόντια που υποβάλλονται σε αγωγή με αυτή τη μέθοδο είναι κατάλληλα για εξαιρετικά λειαντικούς σχηματισμούς με σημαντική θερμική μηχανική φθορά και αναφέρονται συνήθως ως "απο-καβουρτημένα" δόντια.
Το λεγόμενο "de-cobalt" γίνεται με τον παραδοσιακό τρόπο για να γίνει PDC και στη συνέχεια η επιφάνεια του διαμαντιού του στρώμα βυθίζεται σε ισχυρό οξύ για να απομακρυνθεί η φάση του κοβαλτίου μέσω της διαδικασίας χάραξης οξέος. Το βάθος της απομάκρυνσης του κοβαλτίου μπορεί να φτάσει περίπου 200 μικρά.
Μια δοκιμή φθοράς βαρέως τύπου διεξήχθη σε δύο πανομοιότυπα δόντια PDC (ένα από τα οποία είχαν υποβληθεί σε επεξεργασία απομάκρυνσης κοβαλτίου στην επιφάνεια του στρώματος διαμαντιού). Μετά την κοπή των 5000 μέτρων γρανίτη, διαπιστώθηκε ότι ο ρυθμός φθοράς του μη-καβουρτίνα που δεν έχει αναπτυχθεί από το COBALT άρχισε να αυξάνεται απότομα. Αντίθετα, το PDC που έχει αναπτυχθεί από κοβάλτιο διατήρησε μια σχετικά σταθερή ταχύτητα κοπής, ενώ κόβει περίπου 15000 μέτρα βράχου.
2. Μέθοδος ανίχνευσης PDC
Υπάρχουν δύο είδη μεθόδων για την ανίχνευση των δοντιών PDC, δηλαδή τις καταστροφικές δοκιμές και τις μη καταστρεπτικές δοκιμές.
1. Καταστροφικές δοκιμές
Αυτές οι δοκιμές αποσκοπούν στην προσομοίωση των συνθηκών κατάρτισης όσο το δυνατόν ρεαλιστικά για να αξιολογηθεί η απόδοση της κοπής των δοντιών υπό τέτοιες συνθήκες. Οι δύο κύριες μορφές καταστροφικών δοκιμών είναι οι δοκιμές αντίστασης φθοράς και οι δοκιμές αντοχής στην κρούση.
(1) Δοκιμή αντίστασης φθοράς
Τρεις τύποι εξοπλισμού χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση δοκιμών αντίστασης φθοράς PDC:
Α. Κατακόρυφος τόρνος (VTL)
Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, πρώτα διορθώστε το bit PDC στον τόρνο VTL και τοποθετήστε ένα δείγμα βράχου (συνήθως γρανίτη) δίπλα στο bit PDC. Στη συνέχεια, περιστρέψτε το δείγμα βράχου γύρω από τον άξονα του τόρνου με μια ορισμένη ταχύτητα. Το bit PDC κόβει το δείγμα βράχου με συγκεκριμένο βάθος. Όταν χρησιμοποιείτε γρανίτη για δοκιμή, αυτό το βάθος κοπής είναι γενικά μικρότερο από 1 mm. Αυτή η δοκιμή μπορεί να είναι είτε ξηρή είτε υγρή. Στο "Dry VTL Testing", όταν το pDC bit κόβει μέσα από το βράχο, δεν εφαρμόζεται ψύξη. Όλη η παραγόμενη θερμότητα τριβής εισέρχεται στο PDC, επιταχύνοντας τη διαδικασία γραφίτη του διαμαντιού. Αυτή η μέθοδος δοκιμής αποδίδει εξαιρετικά αποτελέσματα κατά την αξιολόγηση των bits PDC υπό συνθήκες που απαιτούν υψηλή πίεση γεώτρησης ή υψηλή ταχύτητα περιστροφής.
Η "δοκιμή υγρού VTL" ανιχνεύει τη διάρκεια ζωής του PDC υπό μέτριες συνθήκες θέρμανσης με την ψύξη των δοντιών PDC με νερό ή αέρα κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Επομένως, η κύρια πηγή φθοράς αυτής της δοκιμής είναι η λείανση του δείγματος βράχου και όχι ο παράγοντας θέρμανσης.
Β, οριζόντιος τόρνος
Αυτή η δοκιμή διεξάγεται επίσης με γρανίτη και η αρχή της δοκιμής είναι βασικά η ίδια με την VTL. Ο χρόνος δοκιμής είναι μόνο λίγα λεπτά και το θερμικό σοκ μεταξύ των δοντιών του γρανίτη και του PDC είναι πολύ περιορισμένη.
Οι παράμετροι δοκιμής γρανίτη που χρησιμοποιούνται από τους προμηθευτές εργαλείων PDC θα ποικίλουν. Για παράδειγμα, οι δοκιμαστικές παράμετροι που χρησιμοποιούνται από τη συνθετική εταιρεία και την εταιρεία DI στις Ηνωμένες Πολιτείες δεν είναι ακριβώς η ίδια, αλλά χρησιμοποιούν το ίδιο υλικό γρανίτη για τις δοκιμές τους, μια χονδροειδής έως μεσαία βαθμίδα πολυκρυσταλλική πυριγενή βράχο με πολύ μικρό πορώδες και μια συμπιεστική αντοχή 190mPa.
Γ. Εργαλείο μέτρησης τριβής
Υπό τις καθορισμένες συνθήκες, το στρώμα διαμαντιού του PDC χρησιμοποιείται για την περικοπή του τροχού λείανσης καρβιδίου πυριτίου και η αναλογία του ρυθμού φθοράς του τροχού λείανσης και του ρυθμού φθοράς του PDC λαμβάνεται ως δείκτης φθοράς του PDC, ο οποίος ονομάζεται αναλογία φθοράς.
(2) Δοκιμή αντίστασης κρούσης
Η μέθοδος για τη δοκιμή κρούσης περιλαμβάνει την εγκατάσταση των δοντιών PDC υπό γωνία 15-25 μοίρες και στη συνέχεια την απόρριψη ενός αντικειμένου από ένα συγκεκριμένο ύψος για να χτυπήσει το στρώμα διαμαντιών στα δόντια PDC κατακόρυφα. Το βάρος και το ύψος του αντικειμένου πτώσης υποδεικνύουν το επίπεδο ενεργειακής κρούσης που βιώνει το δόντι δοκιμής, το οποίο μπορεί σταδιακά να αυξηθεί έως και 100 joules. Κάθε δόντι μπορεί να επηρεαστεί 3-7 φορές έως ότου δεν μπορεί να δοκιμαστεί περαιτέρω. Γενικά, τουλάχιστον 10 δείγματα κάθε τύπου δοντιού ελέγχονται σε κάθε επίπεδο ενέργειας. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα εύρος στην αντίσταση των δοντιών έως την πρόσκρουση, τα αποτελέσματα των δοκιμών σε κάθε ενεργειακό επίπεδο είναι η μέση επιφάνεια διαμάντι που διαρρέει μετά από κρούση για κάθε δόντι.
2. Μη καταστροφικές δοκιμές
Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μη καταστρεπτική τεχνική δοκιμών (εκτός από την οπτική και μικροσκοπική επιθεώρηση) είναι η υπερηχητική σάρωση (CSCAN).
Η τεχνολογία σάρωσης C μπορεί να ανιχνεύσει μικρά ελαττώματα και να καθορίσει τη θέση και το μέγεθος των ελαττωμάτων. Όταν κάνετε αυτό το τεστ, πρώτα τοποθετήστε το δόντι PDC σε μια δεξαμενή νερού και στη συνέχεια σαρώστε με υπερηχητικό καθετήρα.
Αυτό το άρθρο ανατυπώνεται από "Διεθνές δίκτυο μεταλλικών εργασιών«
Χρόνος δημοσίευσης: Μαρ-21-2025
