PDCの熱摩耗とコバルト除去

I. PDCの熱摩耗とコバルト除去

PDCの高圧焼結プロセスでは、コバルトはダイヤモンドとダイヤモンドの直接的な組み合わせを促進し、ダイヤモンド層とタングステン炭化物マトリックスを全体にして、油田の地質掘削と優れた耐摩耗性を伴う油田の地質掘削に適した歯を切ることになります。

ダイヤモンドの耐熱性は非常に限られています。大気圧下では、ダイヤモンドの表面は約900℃以上の温度で変換できます。使用中、従来のPDCは約750個で劣化する傾向があります。硬い岩層を掘削すると、PDCは摩擦熱のためにこの温度に簡単に到達でき、瞬間温度（すなわち、微視的レベルでの局所温度）はさらに高く、コバルトの融点（1495°C）をはるかに超えることがあります。

純粋なダイヤモンドと比較して、コバルトの存在により、ダイヤモンドは低温でグラファイトに変換されます。その結果、ダイヤモンドの摩耗は、局所的な摩擦熱に起因するグラフ化によって引き起こされます。さらに、コバルトの熱膨張係数はダイヤモンドの熱膨張係数よりもはるかに高いため、加熱中、コバルトの拡張によりダイヤモンド粒間の結合が破壊される可能性があります。

1983年、2人の研究者が標準のPDCダイヤモンド層の表面でダイヤモンド除去治療を実施し、PDC歯の性能を大幅に向上させました。しかし、本発明はそれに値する注意を受けませんでした。 2000年以降、PDCダイヤモンド層をより深く理解して、ドリルサプライヤーがこの技術を岩の掘削に使用したPDC歯に適用し始めました。この方法で処理された歯は、著しい熱機械摩耗を備えた非常に研磨剤形成に適しており、一般に「脱コバルト」の歯と呼ばれます。

いわゆる「デコバルト」は、従来のPDCを作るための従来の方法で作られており、そのダイヤモンド層の表面を強酸に浸し、酸エッチングプロセスを通じてコバルト相を除去します。コバルト除去の深さは約200ミクロンに達する可能性があります。

2つの同一のPDC歯で頑丈な摩耗試験が行われました（そのうちの1つはダイヤモンド層表面でコバルト除去治療を受けていました）。 5000mの花崗岩を切断した後、非コバルトを削除したPDCの摩耗率が急激に増加し始めたことがわかりました。対照的に、コバルトを除去したPDCは、約15000mの岩を削減しながら、比較的安定した切断速度を維持しました。

2。PDCの検出方法

PDC歯を検出する方法には、破壊的なテストと非破壊的なテストを検出する方法には2種類があります。

1。破壊的なテスト

これらのテストは、そのような条件下で歯を切る歯の性能を評価するために、できるだけ現実的にダウンホール条件をシミュレートすることを目的としています。破壊的検査の2つの主な形態は、耐摩耗性テストと耐衝撃性テストです。

（1）耐摩耗性テスト

3種類の機器を使用して、PDC耐摩耗性テストを実行します。

A.垂直旋盤（VTL）

テスト中、最初にPDCビットをVTL旋盤に修正し、PDCビットの隣にロックサンプル（通常は花崗岩）を配置します。次に、特定の速度で旋盤軸の周りに岩サンプルを回転させます。 PDCビットは、特定の深さで岩サンプルに切り込みます。テストに花崗岩を使用する場合、この切断深度は一般に1 mm未満です。このテストは、乾燥または濡れている場合があります。 「ドライVTLテスト」では、PDCビットが岩を通り抜けると、冷却は適用されません。生成されたすべての摩擦熱がPDCに入り、ダイヤモンドのグラフィット化プロセスを加速します。このテスト方法は、高い掘削圧力または高い回転速度を必要とする条件下でPDCビットを評価する際に、優れた結果をもたらします。

「ウェットVTLテスト」は、試験中にPDC歯を水または空気で冷却することにより、中程度の加熱条件下でPDCの寿命を検出します。したがって、このテストの主な摩耗源は、加熱係数ではなく、岩サンプルの研削です。

B、水平旋盤

このテストは花崗岩でも実行され、テストの原理は基本的にVTLと同じです。テスト時間はわずか数分で、花崗岩とPDCの歯の間の熱ショックは非常に限られています。

PDCギアサプライヤーが使用する花崗岩のテストパラメーターはさまざまです。たとえば、米国のSynthetic CorporationおよびDI Companyが使用するテストパラメーターはまったく同じではありませんが、テストには同じ花崗岩材料、粗から中程度の多結晶の火成岩が非常に少なく、多孔性が非常に少なく、圧縮強度が190MPaを使用しています。

C.摩耗比測定器

指定された条件下では、PDCのダイヤモンド層を使用して、シリコン炭化物粉砕ホイールをトリミングし、粉砕ホイールの摩耗率とPDCの摩耗速度の比率は、摩耗比と呼ばれるPDCの摩耗指数として取得されます。

（2）耐衝撃性テスト

衝撃テストの方法では、PDC歯を15〜25度の角度で設置し、特定の高さからオブジェクトをドロップして、PDC歯の上にダイヤモンド層を垂直に攻撃することが含まれます。落下物の重量と高さは、テスト歯が経験する衝撃エネルギーレベルを示しており、最大100ジュールまで徐々に増加する可能性があります。各歯は、それ以上テストできないまで3〜7回衝撃を与えることができます。一般に、各エネルギーレベルで各タイプの歯の少なくとも10個のサンプルがテストされます。衝突する歯の抵抗には範囲があるため、各エネルギーレベルでのテスト結果は、各歯の衝撃後のダイヤモンドスパリングの平均領域です。

2。非破壊検査

最も広く使用されている非破壊検査技術（視覚的および顕微鏡的検査以外）は、超音波スキャン（CSCAN）です。

Cスキャンテクノロジーは、小さな欠陥を検出し、欠陥の位置とサイズを決定できます。このテストを行うときは、最初に水タンクにPDC歯を配置し、次に超音波プローブでスキャンします。

この記事は「」から転載されています。国際金属加工ネットワーク「