Uchakavu wa joto na kuondolewa kwa kobalti ya PDC

I. Uchakavu wa joto na kuondolewa kwa kobalti ya PDC

Katika mchakato wa kuungua kwa shinikizo kubwa wa PDC, kobalti hufanya kazi kama kichocheo cha kukuza mchanganyiko wa moja kwa moja wa almasi na almasi, na kufanya safu ya almasi na matrix ya kabidi ya tungsten kuwa nzima, na kusababisha meno ya kukata ya PDC yanayofaa kwa kuchimba visima vya kijiolojia vya uwanja wa mafuta kwa uthabiti mkubwa na upinzani bora wa uchakavu,

Upinzani wa joto la almasi ni mdogo sana. Chini ya shinikizo la angahewa, uso wa almasi unaweza kubadilika katika halijoto ya takriban 900°C au zaidi. Wakati wa matumizi, PDC za kitamaduni huwa na tabia ya kuharibika kwa takriban 750°C. Wakati wa kuchimba kwenye tabaka ngumu na za kukwaruza za miamba, PDC zinaweza kufikia halijoto hii kwa urahisi kutokana na joto la msuguano, na halijoto ya papo hapo (yaani, halijoto ya ndani katika kiwango cha hadubini) inaweza kuwa kubwa zaidi, ikizidi kiwango cha kuyeyuka cha kobalti (1495°C).

Ikilinganishwa na almasi safi, kutokana na uwepo wa kobalti, almasi hubadilika kuwa grafiti katika halijoto ya chini. Kwa hivyo, uchakavu wa almasi husababishwa na grafiti inayotokana na joto la msuguano wa ndani. Zaidi ya hayo, mgawo wa upanuzi wa joto wa kobalti ni mkubwa zaidi kuliko ule wa almasi, kwa hivyo wakati wa kupasha joto, uhusiano kati ya chembe za almasi unaweza kuvurugwa na upanuzi wa kobalti.

Mnamo 1983, watafiti wawili walifanya matibabu ya kuondoa almasi kwenye uso wa tabaka za kawaida za almasi za PDC, na hivyo kuongeza kwa kiasi kikubwa utendaji wa meno ya PDC. Hata hivyo, uvumbuzi huu haukupokea umakini uliostahili. Haikuwa hadi baada ya 2000 kwamba, kwa uelewa wa kina wa tabaka za almasi za PDC, wasambazaji wa visima walianza kutumia teknolojia hii kwa meno ya PDC yanayotumika katika kuchimba miamba. Meno yaliyotibiwa kwa njia hii yanafaa kwa uundaji wa mikunjo mingi yenye uchakavu mkubwa wa mitambo ya joto na kwa kawaida hujulikana kama meno "yaliyoondolewa kobalti".

Kinachoitwa "de-cobalt" hutengenezwa kwa njia ya kitamaduni ya kutengeneza PDC, na kisha uso wa safu yake ya almasi huingizwa kwenye asidi kali ili kuondoa awamu ya kobalti kupitia mchakato wa kung'oa asidi. Kina cha kuondolewa kwa kobalti kinaweza kufikia takriban mikroni 200.

Jaribio la uchakavu mkubwa lilifanywa kwenye meno mawili yanayofanana ya PDC (moja ikiwa imefanyiwa matibabu ya kuondoa kobalti kwenye uso wa safu ya almasi). Baada ya kukata mita 5000 za granite, ilibainika kuwa kiwango cha uchakavu wa PDC isiyoondolewa kobalti kilianza kuongezeka kwa kasi. Kwa upande mwingine, PDC iliyoondolewa kobalti ilidumisha kasi thabiti ya kukata huku ikikata takriban mita 15000 za mwamba.

2. Njia ya kugundua PDC

Kuna aina mbili za mbinu za kugundua meno ya PDC, yaani upimaji wa uharibifu na upimaji usioharibu.

1. Upimaji wa uharibifu

Vipimo hivi vinakusudiwa kuiga hali ya chini ya shimo kwa uhalisia iwezekanavyo ili kutathmini utendaji wa meno ya kukata chini ya hali kama hizo. Aina mbili kuu za majaribio ya uharibifu ni vipimo vya upinzani wa uchakavu na vipimo vya upinzani wa athari.

(1) Jaribio la upinzani dhidi ya kuvaa

Aina tatu za vifaa hutumika kufanya majaribio ya upinzani wa uchakavu wa PDC:

A. Lathe ya wima (VTL)

Wakati wa jaribio, kwanza rekebisha biti ya PDC kwenye lathe ya VTL na uweke sampuli ya mwamba (kawaida granite) karibu na biti ya PDC. Kisha zungusha sampuli ya mwamba kuzunguka mhimili wa lathe kwa kasi fulani. Biti ya PDC hukata ndani ya sampuli ya mwamba yenye kina maalum. Unapotumia granite kwa majaribio, kina hiki cha kukata kwa ujumla ni chini ya milimita 1. Jaribio hili linaweza kuwa kavu au lenye unyevu. Katika "jaribio la VTL kavu," biti ya PDC inapokata kwenye mwamba, hakuna upoezaji unaotumika; joto lote la msuguano linalozalishwa huingia kwenye PDC, na kuharakisha mchakato wa grafiti ya almasi. Njia hii ya majaribio hutoa matokeo bora wakati wa kutathmini biti za PDC chini ya hali zinazohitaji shinikizo kubwa la kuchimba visima au kasi kubwa ya mzunguko.

"Jaribio la VTL lenye unyevunyevu" hugundua maisha ya PDC chini ya hali ya wastani ya kupasha joto kwa kupoza meno ya PDC kwa maji au hewa wakati wa majaribio. Kwa hivyo, chanzo kikuu cha uchakavu wa jaribio hili ni kusaga sampuli ya mwamba badala ya kipengele cha kupasha joto.

B, lathe ya mlalo

Jaribio hili pia hufanywa kwa granite, na kanuni ya jaribio kimsingi ni sawa na VTL. Muda wa jaribio ni dakika chache tu, na mshtuko wa joto kati ya granite na meno ya PDC ni mdogo sana.

Vigezo vya majaribio ya granite vinavyotumiwa na wauzaji wa vifaa vya PDC vitatofautiana. Kwa mfano, vigezo vya majaribio vinavyotumiwa na Shirika la Sintetiki na Kampuni ya DI nchini Marekani si sawa kabisa, lakini hutumia nyenzo sawa ya granite kwa majaribio yao, mwamba wa igneous wa polikristali wa kiwango cha kati na wenye vinyweleo vichache sana na nguvu ya kubana ya 190MPa.

C. Kifaa cha kupimia uwiano wa mkwaruzo

Chini ya masharti yaliyoainishwa, safu ya almasi ya PDC hutumika kupunguza gurudumu la kusaga la silicon carbide, na uwiano wa kiwango cha uchakavu wa gurudumu la kusaga na kiwango cha uchakavu cha PDC huchukuliwa kama faharisi ya uchakavu ya PDC, ambayo huitwa uwiano wa uchakavu.

(2) Jaribio la upinzani wa athari

Mbinu ya upimaji wa athari inahusisha kusakinisha meno ya PDC kwa pembe ya digrii 15-25 na kisha kuangusha kitu kutoka urefu fulani ili kugonga safu ya almasi kwenye meno ya PDC kwa wima. Uzito na urefu wa kitu kinachoanguka huonyesha kiwango cha nishati ya athari kinachopatikana na jino la majaribio, ambalo linaweza kuongezeka polepole hadi jouli 100. Kila jino linaweza kuathiriwa mara 3-7 hadi lisiweze kupimwa zaidi. Kwa ujumla, angalau sampuli 10 za kila aina ya jino hupimwa katika kila kiwango cha nishati. Kwa kuwa kuna kiwango cha upinzani wa meno dhidi ya athari, matokeo ya mtihani katika kila kiwango cha nishati ni eneo la wastani la kugawanyika kwa almasi baada ya kuathiriwa kwa kila jino.

2. Upimaji usioharibu

Mbinu ya upimaji isiyoharibu inayotumika sana (isipokuwa ukaguzi wa kuona na hadubini) ni skanning ya ultrasound (Cscan).

Teknolojia ya skanning ya C inaweza kugundua kasoro ndogo na kubaini eneo na ukubwa wa kasoro. Unapofanya jaribio hili, kwanza weka jino la PDC kwenye tanki la maji, kisha skanning kwa kutumia probe ya ultrasonic;

Makala hii imechapishwa tena kutoka "Mtandao wa Kimataifa wa Ufundi wa Umeme"