I. PDC의 열 마모 및 코발트 제거
PDC의 고압 소결 공정에서 코발트는 다이아몬드와 다이아몬드의 직접적인 조합을 촉진하고 다이아몬드 층과 텅스텐 카바이드 매트릭스를 전체가되어 PDC 절단 치아를 유전에 적합하게 만들어서 강인한 내마모성이 뛰어난 유전 지질 드릴링에 적합합니다.
다이아몬드 내열성은 상당히 제한적입니다. 대기압에서 다이아몬드 표면은 약 900 ° 이상의 온도에서 변형 될 수 있습니다. 사용하는 동안 전통적인 PDC는 약 750 ℃에서 저하되는 경향이있다. 단단하고 연마적인 암석 층을 시추 할 때, PDC는 마찰 열로 인해이 온도에 쉽게 도달 할 수 있으며, 순간 온도 (즉, 현미경 수준에서 국소 온도)가 더 높아서 코발트 (1495 ° C)의 용융점을 훨씬 초과합니다.
순수한 다이아몬드와 비교하여 코발트의 존재로 인해 다이아몬드는 낮은 온도에서 흑연으로 전환됩니다. 결과적으로, 다이아몬드의 마모는 국소 마찰 열로 인한 흑연화로 인해 발생합니다. 또한 코발트의 열 팽창 계수는 다이아몬드의 열 팽창 계수보다 훨씬 높기 때문에 가열하는 동안 코발트의 팽창으로 인해 다이아몬드 입자 사이의 결합이 파괴 될 수 있습니다.
1983 년에 두 연구원은 표준 PDC 다이아몬드 층 표면에서 다이아몬드 제거 처리를 수행하여 PDC 치아의 성능을 크게 향상 시켰습니다. 그러나이 발명은 그것이 가치있는 관심을받지 못했다. 2000 년 이후 PDC 다이아몬드 층에 대한 더 깊은 이해로 드릴 공급 업체는이 기술을 암석 시추에 사용하는 PDC 치아에 적용하기 시작했습니다. 이 방법으로 처리 된 치아는 상당한 열 기계 마모가있는 고도로 연마성 형성에 적합하며 일반적으로 "de-cobalted"치아라고합니다.
소위 "de-cobalt"는 PDC를 만드는 전통적인 방식으로 만들어지며, 그 후 다이아몬드 층의 표면은 강산에 침지되어 산 에칭 공정을 통해 코발트 상을 제거합니다. 코발트 제거 깊이는 약 200 미크론에 도달 할 수 있습니다.
두 개의 동일한 PDC 치아 (그 중 하나는 다이아몬드 층 표면에서 코발트 제거 처리를 거쳤음)에 대해 대형 마모 테스트를 수행했습니다. 화강암 5000m를 줄인 후, 비 콜트 압수 PDC의 마모 속도가 급격히 증가하기 시작한 것으로 밝혀졌습니다. 대조적으로, 코발트-압수 PDC는 약 15000m의 암석을 절단하면서 비교적 안정적인 절단 속도를 유지했다.
2. PDC의 탐지 방법
PDC 치아를 감지하는 두 가지 종류의 방법, 즉 파괴적인 테스트 및 비파괴 테스트가 있습니다.
1. 파괴적인 테스트
이 테스트는 그러한 조건 하에서 절단 치아의 성능을 평가하기 위해 가능한 한 현실적으로 다운 홀 조건을 시뮬레이션하기위한 것입니다. 파괴적인 테스트의 두 가지 주요 형태는 내마모성 테스트 및 충격 저항 테스트입니다.
(1) 내마모성 테스트
3 가지 유형의 장비가 PDC 내마모성 테스트를 수행하는 데 사용됩니다.
A. 수직 선반 (VTL)
테스트 중에 먼저 PDC 비트를 VTL 선반에 고정하고 PDC 비트 옆에 암석 샘플 (일반적으로 화강암)을 놓습니다. 그런 다음 선반 축 주위의 암석 샘플을 특정 속도로 회전시킵니다. PDC 비트는 특정 깊이로 암석 샘플로 절단됩니다. 테스트를 위해 화강암을 사용할 때,이 절단 깊이는 일반적으로 1mm 미만입니다. 이 테스트는 건조하거나 젖을 수 있습니다. PDC 비트가 암석을 통과하는 "Dry VTL 테스트"에서 냉각은 적용되지 않습니다. 생성 된 모든 마찰 열은 PDC로 들어가서 다이아몬드의 흑연화 과정을 가속화합니다. 이 테스트 방법은 높은 드릴링 압력 또는 높은 회전 속도가 필요한 조건에서 PDC 비트를 평가할 때 탁월한 결과를 얻습니다.
"습식 VTL 테스트"는 시험 중에 PDC 치아를 물이나 공기로 냉각시킴으로써 적당한 가열 조건 하에서 PDC의 수명을 감지합니다. 따라서,이 테스트의 주요 마모 공급원은 가열 계수가 아닌 암석 샘플의 연삭입니다.
B, 수평 선반
이 테스트는 화강암으로 수행되며 테스트의 원리는 기본적으로 VTL과 동일합니다. 테스트 시간은 몇 분 밖에 걸리지 않으며 화강암과 PDC 치아 사이의 열 충격은 매우 제한적입니다.
PDC 기어 공급 업체가 사용하는 화강암 테스트 매개 변수는 다양합니다. 예를 들어, 미국의 Synthetic Corporation과 DI Company가 사용하는 테스트 매개 변수는 정확히 동일하지는 않지만 테스트에는 동일한 화강암 재료를 사용하며, 다공성이 거의없고 190mpa의 압축 강도를 갖는 거친 ~ 중간 등급의 다결정 화성 암석을 사용합니다.
C. 마모 비율 측정 기기
지정된 조건에서, PDC의 다이아몬드 층은 실리콘 카바이드 분쇄 휠을 다듬는 데 사용되며, 연삭 휠의 마모 속도와 PDC의 마모 속도의 비율은 마모 비율이라고하는 PDC의 마모 지수로 간주됩니다.
(2) 충격 저항 테스트
충격 테스트 방법은 PDC 이빨을 15-25 도의 각도로 설치 한 다음 특정 높이에서 물체를 떨어 뜨려 PDC 치아의 다이아몬드 층을 수직으로 삭제하는 것입니다. 떨어지는 물체의 무게와 높이는 테스트 치아에서 경험하는 충격 에너지 수준을 나타내며, 이는 점차 최대 100 줄까지 증가 할 수 있습니다. 각 치아는 더 이상 테스트 할 수 없을 때까지 3-7 배에 영향을 줄 수 있습니다. 일반적으로 각 유형의 치아의 최소 10 개 샘플은 각 에너지 수준에서 테스트됩니다. 충격에 대한 치아의 저항 범위가 있기 때문에, 각 에너지 수준의 시험 결과는 각 치아에 대한 충격 후 다이아몬드 스펠링의 평균 면적이다.
2. 비파괴 테스트
가장 널리 사용되는 비파괴 테스트 기술 (시각적 및 현미경 검사 제외)은 초음파 스캐닝 (CSCAN)입니다.
C 스캐닝 기술은 작은 결함을 감지하고 결함의 위치와 크기를 결정할 수 있습니다. 이 테스트를 수행 할 때는 먼저 워터 탱크에 PDC 치아를 배치 한 다음 초음파 프로브로 스캔하십시오.
이 기사는“국제 금속 가공 네트워크"
시간 후 : 3 월 21-2025
