I. בלאי תרמי והסרת קובלט של PDC
בתהליך הסינון הלחץ הגבוה של PDC, קובלט משמש כזרז לקידום השילוב הישיר של יהלום ויהלום, ולהפוך את שכבת היהלום וטונגסטן קרביד למטריצה שלמה, וכתוצאה מכך שיניים חיתוך PDC המתאימות לקידוח גיאולוגי בשדה השמן עם קשיחות גבוהה ועמידות בלאי מעולה,
עמידות לחום ביהלומים מוגבלת למדי. בלחץ אטמוספרי, פני היהלום יכולים להשתנות בטמפרטורות בסביבות 900 ℃ ומעלה. במהלך השימוש, PDCs מסורתיים נוטים להשפיל בערך 750 ℃. כאשר קידוח דרך שכבות סלע קשות ושוחקות, PDCs יכולים בקלות להגיע לטמפרטורה זו בגלל חום חיכוך, והטמפרטורה המיידית (כלומר, טמפרטורה מקומית ברמה המיקרוסקופית) יכולה להיות גבוהה עוד יותר, והרבה חריגה מנקודת ההיתוך של קובלט (1495 מעלות צלזיוס).
בהשוואה ליהלום טהור, בגלל נוכחותו של קובלט, ממירים יהלומים לגרפיט בטמפרטורות נמוכות יותר. כתוצאה מכך, בלאי ביהלום נגרם כתוצאה מהגרפיטיזציה הנובעת מחום חיכוך מקומי. בנוסף, מקדם ההתרחבות התרמית של קובלט גבוה בהרבה מזה של היהלום, ולכן במהלך החימום ניתן להפריע את הקשר בין גרגרי היהלום על ידי התרחבות קובלט.
בשנת 1983, שני חוקרים ביצעו טיפול בהסרת יהלומים על פני השטח של שכבות יהלום PDC סטנדרטיות, מה ששיפר משמעותית את הביצועים של שיני PDC. עם זאת, המצאה זו לא קיבלה את תשומת הלב הראויה לה. זה לא היה אחרי 2000, עם הבנה עמוקה יותר של שכבות יהלומי PDC, ספקי תרגיל החלו ליישם טכנולוגיה זו על שיני PDC המשמשות בקידוח סלע. שיניים המטופלות בשיטה זו מתאימות לתצורות שוחקות מאוד עם שחיקה מכנית תרמית משמעותית ומכונה בדרך כלל שיניים "דה-סובליות".
מה שמכונה "דה-קובלט" מיוצר בדרך המסורתית לייצור PDC, ואז משטח שכבת היהלום שלה שקוע בחומצה חזקה כדי להסיר את שלב הקובלט בתהליך תחריט החומצה. עומק הסרת הקובלט יכול להגיע לכ -200 מיקרון.
בדיקת שחיקה כבדה נערכה על שתי שיני PDC זהות (אחת מהן עברה טיפול בהסרת קובלט על פני שכבת היהלום). לאחר שחתך 5000 מ 'של גרניט, נמצא כי קצב השחיקה של ה- PDC שאינו-קובלט החל להתגבר בחדות. לעומת זאת, ה- PDC המועבר לקובלט שמר על מהירות חיתוך יציבה יחסית תוך חיתוך של כ- 15000 מ 'סלע.
2. שיטת גילוי של PDC
ישנם שני סוגים של שיטות לגילוי שיני PDC, כלומר בדיקות הרסניות ובדיקות לא הרסניות.
1. בדיקות הרסניות
בדיקות אלה נועדו לדמות תנאי חור למטה ככל האפשר כדי להעריך את הביצועים של חיתוך שיניים בתנאים כאלה. שתי הצורות העיקריות של בדיקות הרסניות הן בדיקות התנגדות בלאי ובדיקות התנגדות להשפעה.
(1) מבחן התנגדות ללבוש
שלושה סוגים של ציוד משמשים לביצוע בדיקות התנגדות ללבוש PDC:
A. מחרטה אנכית (VTL)
במהלך הבדיקה, תקן תחילה את סיבוב ה- PDC למחרטה VTL והניח דגימת סלע (בדרך כלל גרניט) ליד סיב ה- PDC. ואז סובב את דגימת הסלע סביב ציר המחרטה במהירות מסוימת. ביט ה- PDC חותך לדגימת הסלע בעומק ספציפי. בעת שימוש בגרניט לבדיקה, עומק חיתוך זה הוא בדרך כלל פחות מ- 1 מ"מ. מבחן זה יכול להיות יבש או רטוב. ב"בדיקות VTL יבשות ", כאשר ביט ה- PDC חותך דרך הסלע, לא מוחל קירור; כל החום החיכוך שנוצר נכנס ל- PDC, ומאיץ את תהליך הגרפיטיזציה של היהלום. שיטת בדיקה זו מניבה תוצאות מצוינות כאשר מעריכה ביטים של PDC בתנאים הדורשים לחץ קידוח גבוה או מהירות סיבוב גבוהה.
"מבחן ה- VTL הרטוב" מזהה את חיי ה- PDC בתנאי חימום מתונים על ידי קירור שיני ה- PDC במים או באוויר במהלך הבדיקה. לפיכך, מקור השחיקה העיקרי לבדיקה זו הוא טחינת דגימת הסלע ולא גורם החימום.
B, מחרטה אופקית
מבחן זה מתבצע גם עם גרניט, ועיקרון הבדיקה זהה למעשה ל- VTL. זמן הבדיקה הוא מספר דקות בלבד, וההלם התרמי בין גרניט לשיני PDC מוגבל מאוד.
פרמטרי בדיקת הגרניט המשמשים את ספקי הילוכים PDC ישתנו. לדוגמה, פרמטרי הבדיקה המשמשים את התאגיד הסינטטי וחברת DI בארצות הברית אינם זהים בדיוק, אך הם משתמשים באותו חומר גרניט לבדיקות שלהם, סלע דחוס גס עד בינוני -גבישי עם מעט מאוד נקבוביות וחוזק דחיסה של 190MPA.
ג. מכשיר מדידת יחס שחיקה
בתנאים שצוינו, שכבת היהלום של PDC משמשת לקצץ גלגל השחיקה של סיליקון קרביד, ויחס קצב השחיקה של גלגל השחיקה וקצב השחיקה של PDC נלקח כמדד השחיקה של PDC, שנקרא יחס בלאי.
(2) מבחן התנגדות להשפעה
השיטה לבדיקת השפעה כוללת התקנת שיני PDC בזווית של 15-25 מעלות ואז השמטת חפץ מגובה מסוים כדי להכות את שכבת היהלום על שיני ה- PDC אנכית. המשקל והגובה של האובייקט הנופל מצביעים על רמת האנרגיה ההשפעה שחוותה שן הבדיקה, שיכולים להגדיל בהדרגה עד 100 ג'ול. ניתן להשפיע על כל שן 3-7 פעמים עד שלא ניתן לבדוק אותה עוד יותר. באופן כללי, לפחות 10 דגימות מכל סוג שן נבדקות בכל רמת אנרגיה. מכיוון שיש טווח בהתנגדות השיניים להשפעה, תוצאות הבדיקה בכל רמת אנרגיה הן השטח הממוצע של התנפצות היהלום לאחר השפעה על כל שן.
2. בדיקות לא הרסניות
טכניקת הבדיקה הלא הרסנית הנפוצה ביותר (למעט בדיקה חזותית ומיקרוסקופית) היא סריקה קולית (CSCAN).
C טכנולוגיית סריקה יכולה לאתר פגמים קטנים ולקבוע את מיקום הפגמים וגודלם. בעת ביצוע מבחן זה, מקם לראשונה את שן ה- PDC במיכל מים ואז סרוק עם בדיקה קולית;
מאמר זה מודפס מחדש מ- "רשת עבודות מתכת בינלאומיות"
זמן ההודעה: MAR-21-2025
