I. PDC-ի ջերմային մաշվածություն և կոբալտի հեռացում
PDC-ի բարձր ճնշման սինթերացման գործընթացում կոբալտը գործում է որպես կատալիզատոր՝ խթանելով ադամանդի և ադամանդի ուղղակի համադրությունը, և ադամանդի շերտը և վոլֆրամի կարբիդային մատրիցը դարձնում են մեկ ամբողջություն, որի արդյունքում PDC կտրող ատամները հարմար են նավթահանքերի երկրաբանական հորատման համար՝ բարձր ամրությամբ և գերազանց մաշվածության դիմադրությամբ,
Ադամանդի ջերմակայունությունը բավականին սահմանափակ է: Մթնոլորտային ճնշման տակ ադամանդի մակերեսը կարող է ձևափոխվել մոտ 900℃ կամ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում: Օգտագործման ընթացքում ավանդական PDC-ները հակված են քայքայվել մոտ 750℃ ջերմաստիճանում: Կարծր և հղկող ապարային շերտերի միջով հորատելիս PDC-ները կարող են հեշտությամբ հասնել այս ջերմաստիճանին՝ շփման ջերմության պատճառով, և ակնթարթային ջերմաստիճանը (այսինքն՝ տեղայնացված ջերմաստիճանը մանրադիտակային մակարդակում) կարող է նույնիսկ ավելի բարձր լինել՝ զգալիորեն գերազանցելով կոբալտի հալման կետը (1495°C):
Մաքուր ադամանդի համեմատ, կոբալտի առկայության պատճառով, ադամանդը ցածր ջերմաստիճաններում վերածվում է գրաֆիտի: Արդյունքում, ադամանդի մաշվածությունը պայմանավորված է տեղայնացված շփման ջերմության գրաֆիտացմամբ: Բացի այդ, կոբալտի ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ ավելի բարձր է, քան ադամանդի, ուստի տաքացման ընթացքում ադամանդի հատիկների միջև կապը կարող է խաթարվել կոբալտի ընդարձակման պատճառով:
1983 թվականին երկու հետազոտողներ ադամանդի հեռացման մշակում իրականացրին ստանդարտ PDC ադամանդե շերտերի մակերեսին՝ զգալիորեն բարելավելով PDC ատամների աշխատանքը: Սակայն այս գյուտը չարժանացավ այն ուշադրությանը, որին արժանի էր: Միայն 2000 թվականից հետո, PDC ադամանդե շերտերի ավելի խորը ըմբռնմամբ, հորատման մատակարարները սկսեցին կիրառել այս տեխնոլոգիան ապարների հորատման մեջ օգտագործվող PDC ատամների վրա: Այս մեթոդով մշակված ատամները հարմար են բարձր հղկող կազմավորումների համար, որոնք ունեն զգալի ջերմամեխանիկական մաշվածություն, և սովորաբար անվանում են «անկոբալտացված» ատամներ:
Այսպես կոչված «դեկոբալտը» պատրաստվում է PDC-ի պատրաստման ավանդական եղանակով, որից հետո դրա ադամանդե շերտի մակերեսը ընկղմվում է ուժեղ թթվի մեջ՝ կոբալտի փուլը թթվային փորագրման գործընթացով հեռացնելու համար: Կոբալտի հեռացման խորությունը կարող է հասնել մոտ 200 միկրոնի:
Երկու նույնական PDC ատամների վրա (որոնցից մեկը ենթարկվել էր կոբալտի հեռացման մշակման ադամանդի շերտի մակերեսին) անցկացվեց ծանր մաշվածության փորձարկում: 5000 մ գրանիտ կտրելուց հետո պարզվեց, որ կոբալտ չհեռացված PDC-ի մաշվածության արագությունը սկսեց կտրուկ աճել: Ի տարբերություն դրա, կոբալտ հեռացված PDC-ն պահպանեց համեմատաբար կայուն կտրման արագություն՝ կտրելով մոտավորապես 15000 մ ապար:
2. PDC-ի հայտնաբերման մեթոդ
PDC ատամները հայտնաբերելու երկու եղանակ կա՝ դեստրուկտիվ թեստավորում և ոչ դեստրուկտիվ թեստավորում:
1. Դեստրուկտիվ փորձարկում
Այս փորձարկումները նախատեսված են հորատանցքային պայմանները հնարավորինս իրատեսորեն մոդելավորելու համար՝ նման պայմաններում կտրող ատամների աշխատանքը գնահատելու համար: Քայքայիչ փորձարկման երկու հիմնական ձևերն են մաշվածության դիմադրության փորձարկումները և հարվածային դիմադրության փորձարկումները:
(1) Հագեցման դիմադրության փորձարկում
PDC մաշվածության դիմադրության թեստեր կատարելու համար օգտագործվում են երեք տեսակի սարքավորումներ.
Ա. Ուղղահայաց խառատահաստոց (VTL)
Փորձարկման ընթացքում նախ PDC գլխիկը ամրացրեք VTL խառատահաստոցին և PDC գլխիկի կողքին տեղադրեք ապարի նմուշ (սովորաբար գրանիտ): Այնուհետև որոշակի արագությամբ պտտեք ապարի նմուշը խառատահաստոցի առանցքի շուրջ: PDC գլխիկը կտրում է ապարի նմուշը որոշակի խորությամբ: Փորձարկման համար գրանիտ օգտագործելիս այս կտրման խորությունը սովորաբար 1 մմ-ից պակաս է: Այս փորձարկումը կարող է լինել չոր կամ խոնավ: «Չոր VTL փորձարկման» ժամանակ, երբ PDC գլխիկը կտրում է ապարի միջով, սառեցում չի կիրառվում. առաջացած ամբողջ շփման ջերմությունը մտնում է PDC՝ արագացնելով ադամանդի գրաֆիտացման գործընթացը: Այս փորձարկման մեթոդը գերազանց արդյունքներ է տալիս PDC գլխիկները գնահատելիս բարձր հորատման ճնշում կամ բարձր պտտման արագություն պահանջող պայմաններում:
«Թաց VTL թեստը» որոշում է PDC-ի կյանքը չափավոր տաքացման պայմաններում՝ փորձարկման ընթացքում PDC ատամները ջրով կամ օդով սառեցնելով։ Հետևաբար, այս թեստի հիմնական մաշվածության աղբյուրը ապարի նմուշի հղկումն է, այլ ոչ թե տաքացման գործակիցը։
B, հորիզոնական խառատահաստոց
Այս փորձարկումը նույնպես իրականացվում է գրանիտի հետ, և փորձարկման սկզբունքը հիմնականում նույնն է, ինչ VTL-ինը։ Փորձարկման տևողությունը ընդամենը մի քանի րոպե է, իսկ գրանիտի և PDC ատամների միջև ջերմային ցնցումը շատ սահմանափակ է։
PDC սարքավորումների մատակարարների կողմից օգտագործվող գրանիտի փորձարկման պարամետրերը տարբեր կլինեն: Օրինակ, Միացյալ Նահանգներում Synthetic Corporation-ի և DI Company-ի կողմից օգտագործվող փորձարկման պարամետրերը բացարձակապես նույնը չեն, բայց նրանք իրենց փորձարկումների համար օգտագործում են նույն գրանիտային նյութը՝ կոպիտից մինչև միջին որակի պոլիբյուրեղային մագմատիկ ապար՝ շատ քիչ ծակոտկենությամբ և 190 ՄՊա սեղմման ամրությամբ:
Գ. Մաշվածության հարաբերակցության չափման գործիք
Նշված պայմաններում PDC-ի ադամանդե շերտն օգտագործվում է սիլիցիումի կարբիդային հղկող անիվը կտրելու համար, և հղկող անիվի մաշվածության արագության և PDC-ի մաշվածության արագության հարաբերակցությունը ընդունվում է որպես PDC-ի մաշվածության ինդեքս, որը կոչվում է մաշվածության հարաբերակցություն։
(2) Հարվածային դիմադրության փորձարկում
Հարվածային փորձարկման մեթոդը ներառում է PDC ատամների տեղադրումը 15-25 աստիճանի անկյան տակ, այնուհետև որոշակի բարձրությունից առարկան իջեցնելը՝ PDC ատամների վրա ադամանդե շերտին ուղղահայաց հարվածելու համար: Ընկնող առարկայի քաշը և բարձրությունը ցույց են տալիս փորձարկվող ատամի կողմից զգացվող հարվածային էներգիայի մակարդակը, որը կարող է աստիճանաբար աճել մինչև 100 ջոուլ: Յուրաքանչյուր ատամ կարող է հարվածվել 3-7 անգամ, մինչև այն այլևս հնարավոր չլինի ստուգել: Սովորաբար, յուրաքանչյուր տեսակի ատամի առնվազն 10 նմուշ է փորձարկվում յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակում: Քանի որ ատամների հարվածային դիմադրության մեջ կա որոշակի տատանում, յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակի փորձարկման արդյունքները յուրաքանչյուր ատամի համար հարվածից հետո ադամանդի պատռվածքի միջին մակերեսն են:
2. Ոչ դեստրուկտիվ փորձարկում
Առավել լայնորեն օգտագործվող ոչ դեստրուկտիվ փորձարկման տեխնիկան (բացի տեսողական և մանրադիտակային զննումից) ուլտրաձայնային սկանավորումն է (Cscan):
C սկանավորման տեխնոլոգիան կարող է հայտնաբերել փոքր թերություններ և որոշել դրանց տեղակայումն ու չափը։ Այս թեստը կատարելիս նախ տեղադրեք PDC ատամը ջրամբարի մեջ, ապա սկանավորեք ուլտրաձայնային զոնդով։
Այս հոդվածը վերատպված է «Միջազգային մետաղամշակման ցանց«
Հրապարակման ժամանակը. Մարտի 21-2025
