PDC-nin istilik aşınması və kobaltın çıxarılması

I. PDC-nin istilik aşınması və kobaltın çıxarılması

PDC-nin yüksək təzyiqli sinterləmə prosesində kobalt almaz və almazın birbaşa birləşməsini təşviq etmək üçün katalizator rolunu oynayır və almaz təbəqəsi ilə volfram karbid matrisini bütöv hala gətirir, nəticədə yüksək möhkəmlik və əla aşınma müqaviməti ilə neft yatağı geoloji qazma üçün uyğun PDC kəsici dişləri əmələ gəlir.

Almazların istilik müqaviməti olduqca məhduddur. Atmosfer təzyiqi altında almazın səthi təxminən 900℃ və ya daha yüksək temperaturda dəyişə bilər. İstifadə zamanı ənənəvi PDC-lər təxminən 750℃-də parçalanmağa meyllidir. Sərt və aşındırıcı süxur təbəqələrində qazma zamanı PDC-lər sürtünmə istiliyi səbəbindən bu temperatura asanlıqla çata bilər və ani temperatur (yəni mikroskopik səviyyədə lokal temperatur) kobaltın ərimə nöqtəsini (1495°C) xeyli üstələməklə daha yüksək ola bilər.

Təmiz almazla müqayisədə, kobaltın olması səbəbindən almaz daha aşağı temperaturda qrafitə çevrilir. Nəticədə, almazın aşınmasına lokal sürtünmə istiliyindən yaranan qrafitləşmə səbəb olur. Bundan əlavə, kobaltın istilik genişlənmə əmsalı almazdan daha yüksəkdir, buna görə də qızdırma zamanı almaz dənəcikləri arasındakı əlaqə kobaltın genişlənməsi ilə pozula bilər.

1983-cü ildə iki tədqiqatçı standart PDC almaz təbəqələrinin səthində almaz çıxarma müalicəsi apararaq PDC dişlərinin işini əhəmiyyətli dərəcədə artırdı. Lakin bu ixtira layiq olduğu diqqəti cəlb etmədi. Yalnız 2000-ci ildən sonra PDC almaz təbəqələrinin daha dərindən başa düşülməsi ilə qazma təchizatçıları bu texnologiyanı qaya qazmasında istifadə olunan PDC dişlərinə tətbiq etməyə başladılar. Bu üsulla işlənmiş dişlər əhəmiyyətli dərəcədə istilik mexaniki aşınmaya malik yüksək aşındırıcı formasiyalar üçün uyğundur və ümumiyyətlə "dekobaltlaşdırılmış" dişlər adlanır.

Sözdə "de-kobalt" PDC hazırlamaq üçün ənənəvi üsulla hazırlanır və sonra onun almaz təbəqəsinin səthi turşu aşındırma prosesi vasitəsilə kobalt fazasını çıxarmaq üçün güclü turşuya batırılır. Kobaltın təmizlənməsinin dərinliyi təxminən 200 mikrona çata bilər.

İki eyni PDC dişində (onlardan biri almaz təbəqəsinin səthində kobalt təmizlənməsi işinə məruz qalmışdı) ağır aşınma sınağı aparıldı. 5000 m qranit kəsildikdən sonra, kobalt təmizlənməmiş PDC-nin aşınma sürətinin kəskin şəkildə artmağa başladığı aşkar edildi. Bunun əksinə olaraq, kobalt təmizlənmiş PDC təxminən 15000 m süxuru kəsərkən nisbətən sabit kəsmə sürətini qorudu.

2. PDC-nin aşkarlanması metodu

PDC dişlərini aşkar etmək üçün iki növ üsul var: dağıdıcı sınaq və dağıdıcı olmayan sınaq.

1. Dağıdıcı sınaq

Bu sınaqlar, belə şəraitdə diş kəsmə işinin performansını qiymətləndirmək üçün quyu dibi şəraitini mümkün qədər real şəkildə simulyasiya etmək məqsədi daşıyır. Dağıdıcı sınaqların iki əsas forması aşınmaya davamlılıq sınaqları və zərbəyə davamlılıq sınaqlarıdır.

(1) Aşınma müqaviməti testi

PDC aşınma müqaviməti testlərini aparmaq üçün üç növ avadanlıq istifadə olunur:

A. Şaquli torna dəzgahı (VTL)

Sınaq zamanı əvvəlcə PDC ucluğunu VTL torna dəzgahına bərkidin və PDC ucluğunun yanına qaya nümunəsi (adətən qranit) qoyun. Sonra qaya nümunəsini torna oxu ətrafında müəyyən bir sürətlə fırladın. PDC ucluğu qaya nümunəsini müəyyən bir dərinliklə kəsir. Sınaq üçün qranit istifadə edərkən bu kəsmə dərinliyi ümumiyyətlə 1 mm-dən azdır. Bu sınaq ya quru, ya da yaş ola bilər. "Quru VTL sınaq"ında, PDC ucluğu qayanı kəsdikdə heç bir soyutma tətbiq olunmur; yaranan bütün sürtünmə istiliyi PDC-yə daxil olur və almazın qrafitləşmə prosesini sürətləndirir. Bu sınaq metodu yüksək qazma təzyiqi və ya yüksək fırlanma sürəti tələb edən şəraitdə PDC ucluqlarını qiymətləndirərkən əla nəticələr verir.

“Yaş VTL sınağı” PDC dişlərini sınaq zamanı su və ya hava ilə soyutmaqla orta istilik şəraitində PDC-nin ömrünü müəyyən edir. Buna görə də, bu sınağın əsas aşınma mənbəyi istilik faktoru deyil, süxur nümunəsinin üyüdülməsidir.

B, üfüqi torna dəzgahı

Bu sınaq da qranitlə aparılır və sınaq prinsipi əsasən VTL ilə eynidir. Sınaq müddəti cəmi bir neçə dəqiqədir və qranit və PDC dişləri arasındakı istilik şoku çox məhduddur.

PDC dişli təchizatçıları tərəfindən istifadə edilən qranit sınaq parametrləri fərqli olacaq. Məsələn, ABŞ-da Synthetic Corporation və DI Company tərəfindən istifadə edilən sınaq parametrləri tam eyni deyil, lakin onlar sınaqları üçün eyni qranit materialından, çox az məsaməliliyə və 190MPa sıxılma gücünə malik qaba və orta dərəcəli polikristal magmatik süxurdan istifadə edirlər.

C. Aşınma nisbəti ölçən cihaz

Göstərilən şərtlər altında, PDC-nin almaz təbəqəsi silikon karbid üyütmə çarxını kəsmək üçün istifadə olunur və üyütmə çarxının aşınma sürəti ilə PDC-nin aşınma sürətinin nisbəti aşınma nisbəti adlanan PDC-nin aşınma indeksi kimi götürülür.

(2) Zərbəyə davamlılıq testi

Zərbə testi metodu PDC dişlərinin 15-25 dərəcə bucaq altında quraşdırılmasını və sonra müəyyən bir hündürlükdən bir cismin PDC dişlərindəki almaz təbəqəsinə şaquli şəkildə vurulmasını əhatə edir. Düşən cismin çəkisi və hündürlüyü, sınaq dişinin yaşadığı zərbə enerjisi səviyyəsini göstərir və bu səviyyə tədricən 100 joula qədər arta bilər. Hər bir dişə daha çox sınaqdan keçirilə bilməyənə qədər 3-7 dəfə zərbə vurula bilər. Ümumiyyətlə, hər bir enerji səviyyəsində hər diş növündən ən azı 10 nümunə sınaqdan keçirilir. Dişlərin zərbəyə qarşı müqavimətində müəyyən bir diapazon olduğundan, hər bir enerji səviyyəsindəki test nəticələri hər bir diş üçün zərbədən sonra almazın ortalama dağılma sahəsidir.

2. Dağıdıcı olmayan sınaq

Ən çox istifadə edilən qeyri-dağıdıcı sınaq texnikası (vizual və mikroskopik yoxlamadan başqa) ultrasəs skanıdır (Cscan).

C skan texnologiyası kiçik qüsurları aşkarlaya və qüsurların yerini və ölçüsünü müəyyən edə bilər. Bu testi apararkən əvvəlcə PDC dişini su çəninə qoyun, sonra isə ultrasəs zondla skan edin;

Bu məqalə "" saytından yenidən çap olunubBeynəlxalq Metal Emalı Şəbəkəsi“