金刚石钻头钴基胎体材料冲蚀磨损的量化研究.pdf

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1、2008年第l2期探矿工程(岩土钻掘工程)67金刚石钻头钴基胎体材料冲蚀磨损的量化研究谢北萍，段隆臣，孟大维‘(1．中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院，湖北武汉430074；2．中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)摘要：金刚石钻头的工作寿命和性能很大程度上取决于胎体材料的性能，国内外对胎体材料的研究主要集中在机械冲刷和井底流场的研究，没有考虑携带岩屑的钻井液对钻头胎体材料的电化学腐蚀以及机械冲刷和电化学腐蚀的相互作用。介绍了胎体材料冲蚀磨损的工作原理，根据试验条件与要求，采

2、用摩擦学和电化学腐蚀原理，设计了模拟现场的冲蚀磨损试验台，对钴基胎体材料进行冲蚀磨损试验并进行了量化。结果表明，胎体材料冲蚀腐损是由纯机械冲刷、电化学腐蚀以及它们共同作用引起。因此，在腐蚀性环境中设计胎体材料，要考虑其抗腐蚀性。关键词：钴基胎体材料；冲蚀磨损；工作原理；量化中图分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2008)12—0067—03ResearchonQuantificationofErosion·corrosionofCo-basedMatrixMater

3、ialforDiamondBits／XIEBei~ing，DUAN一chen，MENGDa—wei(1．FacultyofMaterialScience&ChemistryEngineering，ChinaUniversityofGeosci-ences，WuhanHubei430074，China；2．FacultyofEngineering，ChinaUniversityofGeosciences，WuhanHubei430074，China)Abstract：Theservicelifean

4、dperformanceofdiamondbits，toagreatextent，aredeterminedbythepropertiesofmatrix．Theresearchonmatrixmaterialsismainlyconcentratedinmechanicalerosionanddownholeflowfieldathomeandabroadwithoutconsiderationonelectrochemicalcorrosionandsynergyofmechanicalero

5、sionandelectrochemicalcorrosiontothematrixmateria1．Inthispaper，accordingtotheexperimentaldemandsandconditions，aslurryerosiontestplatformisde·signedbytheprincipleoftribologyandeleetrochemicalcorosion，andCo-basedmatrixischosenastheexperimentalsam—ple．Th

6、eresultsshowthaterosion—corrosionofmatrixmaterialiscausedbypuremechanicalerosion，electrochemicalcorro—sionandtheirsynergyaswel1．Socorosionshouldbetakenintoconsiderationfordesignofmatrixmaterialincorosivecon—dition．Keywords：CO·basedmatrixmaterial；erosi

7、on—corrosion；principle；quantification0引言远大于2种机理分别作用时的损失量，所以在大量冲蚀磨损是多相流动介质冲击材料表面造成的的研究过程中，需要对2种机理共同作用时的情况一类磨损现象。这种介质可以是高速气流，也可以进行考虑。国内外在非钻探领域中冲蚀磨损主要集是液流。前者为喷砂型，后者为泥浆型。从基本过中于对碳钢、合金钢、铸钢、涂层、陶瓷材料方面的研程来看，两种冲蚀的单元作用机理是相似的：当粒子究，且侧重于纯机械磨损J。在钻探领域中，综合撞击靶面时，运动轨迹遵循

8、液体力学规律，可能出现采用摩擦学和电化学腐蚀方法对金刚石钻头胎体材绕流现象，同时，伴有能量转换和材料流出J。料的冲蚀磨损量化研究尚未见报道。在工业领域中，冲蚀磨损对泵、管道、推动器、螺旋片、换热器管等造成了极大的破坏，尤其是在石1冲蚀磨损的工作原理油、地质和矿山钻探中，最新的研究表明，冲蚀磨损金刚石钻头胎体材料在钻井液中总的质量损失被列为最重要5大破坏之一，成为一个不可忽略的量(TML)包括3个部分：纯机械冲刷所产生的损失重要因素。因此，冲蚀磨损引起了越来越多的重量(E)，电化学腐