열적으로 안정적인 다결정 다이아몬드 비트 절단기

열적으로 안정적인 다결정 다이아몬드 비트 커터는 PDC 비트 커터가 드릴링 중에 때때로 부서지는 것으로 밝혀졌을 때 도입되었습니다. 이 실패는 다이아몬드와 바인더 재료의 차등 팽창으로 인한 내부 응력 때문이었습니다.

코발트는 소결 PCD 제품에서 가장 널리 사용되는 바인더입니다. 이 재료의 열팽창 계수는 1.2 x 10^-5 deg입니다. C는 다이아몬드의 경우 2.7 x 10^-6과 비교됩니다. 따라서 코발트는 다이아몬드보다 빠르게 팽창합니다. 커터의 벌크 온도가 730°C 이상으로 올라가면 다양한 팽창률로 인한 내부 응력으로 인해 심각한 입계 균열, 매크로 치핑 및 커터의 빠른 파손이 발생합니다.

이 온도는 시추공 바닥에서 발견되는 온도(일반적으로 8000피트에서 100℃)보다 훨씬 높습니다. 그들은 이 비트가 암석을 절단하는 전단 작용에 의해 발생하는 마찰에서 발생합니다.

섭씨 730도라는 이 온도 장벽은 PCD 커터 비트의 성능 향상에 심각한 장벽이 되었습니다.

제조업체는 절단기의 열 안정성을 개선하기 위해 실험했으며 열적으로 안정적인 다결정 다이아몬드 비트 절단기가 개발되었습니다.

이 비트 커터는 코발트 결합제가 제거되어 차동 팽창으로 인한 내부 응력을 제거하기 때문에 고온에서 더 안정적입니다. 대부분의 바인더는 서로 연결되어 있기 때문에 산으로 장기간 처리하면 대부분이 침출될 수 있습니다. 인접한 다이아몬드 입자 사이의 결합은 영향을 받지 않고 콤팩트 강도의 50-80%를 유지합니다. 침출된 PCD는 불활성 또는 환원 분위기에서 1200°C까지 열적으로 안정하지만 산소가 있는 875°C에서 열화됩니다.

입자 간격에서 코발트 재료를 제거할 수 있는 경우 PDC 톱니의 열 안정성이 크게 향상되어 비트가 더 단단하고 마모가 심한 구조에서 더 잘 드릴할 수 있음이 입증되었습니다. 이 코발트 제거 기술은 마모성이 강한 단단한 암석에서 PDC 치아의 내마모성을 향상시키고 PDC 비트의 적용 범위를 더욱 넓힙니다.

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