পিডিসি-র তাপীয় ক্ষয় এবং কোবাল্ট অপসারণ

১. পিডিসি-র তাপীয় ক্ষয় এবং কোবাল্ট অপসারণ

পিডিসি-র উচ্চ চাপ সিন্টারিং প্রক্রিয়ায়, কোবাল্ট একটি অনুঘটক হিসেবে কাজ করে হীরার সরাসরি সংযোগকে ত্বরান্বিত করে এবং হীরার স্তর ও টাংস্টেন কার্বাইড ম্যাট্রিক্সকে একটি অখণ্ড সত্তায় পরিণত করে। এর ফলে তেলক্ষেত্রের ভূতাত্ত্বিক ড্রিলিংয়ের জন্য উপযুক্ত পিডিসি কাটিং দাঁত উচ্চ দৃঢ়তা এবং চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন হয়।

হীরার তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশ সীমিত। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, প্রায় ৯০০℃ বা তার বেশি তাপমাত্রায় হীরার পৃষ্ঠ রূপান্তরিত হতে পারে। ব্যবহারের সময়, প্রচলিত পিডিসিগুলো প্রায় ৭৫০℃ তাপমাত্রায় ক্ষয়প্রাপ্ত হতে শুরু করে। কঠিন এবং ক্ষয়কারী শিলাস্তরের মধ্য দিয়ে ড্রিল করার সময়, ঘর্ষণজনিত তাপের কারণে পিডিসিগুলো সহজেই এই তাপমাত্রায় পৌঁছাতে পারে এবং তাৎক্ষণিক তাপমাত্রা (অর্থাৎ, আণুবীক্ষণিক স্তরের স্থানীয় তাপমাত্রা) আরও বেশি হতে পারে, যা কোবাল্টের গলনাঙ্ককে (১৪৯৫°C) অনেক বেশি ছাড়িয়ে যায়।

বিশুদ্ধ হীরার তুলনায়, কোবাল্টের উপস্থিতির কারণে হীরা কম তাপমাত্রায় গ্রাফাইটে রূপান্তরিত হয়। ফলে, স্থানিক ঘর্ষণজনিত তাপ থেকে সৃষ্ট গ্রাফাইটাইজেশনের কারণে হীরার ক্ষয় হয়। এছাড়াও, কোবাল্টের তাপীয় প্রসারণ সহগ হীরার চেয়ে অনেক বেশি, তাই উত্তপ্ত করার সময় কোবাল্টের প্রসারণের কারণে হীরার কণাগুলোর মধ্যকার বন্ধন ব্যাহত হতে পারে।

১৯৮৩ সালে, দুজন গবেষক সাধারণ পিডিসি ডায়মন্ড লেয়ারের পৃষ্ঠে ডায়মন্ড অপসারণ পদ্ধতি প্রয়োগ করেন, যা পিডিসি দাঁতের কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। তবে, এই আবিষ্কারটি প্রাপ্য মনোযোগ পায়নি। ২০০০ সালের পর পিডিসি ডায়মন্ড লেয়ার সম্পর্কে গভীরতর ধারণা লাভের পর, ড্রিল সরবরাহকারীরা শিলা খননে ব্যবহৃত পিডিসি দাঁতে এই প্রযুক্তি প্রয়োগ করা শুরু করে। এই পদ্ধতিতে প্রক্রিয়াজাত দাঁতগুলো উল্লেখযোগ্য তাপীয়-যান্ত্রিক ক্ষয়যুক্ত অত্যন্ত ঘর্ষণপ্রবণ স্তরের জন্য উপযুক্ত এবং এগুলোকে সাধারণত “ডিকোবাল্টেড” দাঁত বলা হয়।

তথাকথিত “ডিকোবাল্ট” প্রথাগত পদ্ধতিতে পিডিসি (PDC) তৈরি করে বানানো হয় এবং তারপর অ্যাসিড এচিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে এর হীরার স্তরের পৃষ্ঠকে তীব্র অ্যাসিডে ডুবিয়ে কোবাল্ট ফেজ অপসারণ করা হয়। কোবাল্ট অপসারণের গভীরতা প্রায় ২০০ মাইক্রন পর্যন্ত হতে পারে।

দুটি অভিন্ন পিডিসি দাঁতের উপর একটি হেভি-ডিউটি ​​ওয়্যার টেস্ট করা হয়েছিল (যার মধ্যে একটির ডায়মন্ড লেয়ারের পৃষ্ঠ থেকে কোবাল্ট অপসারণ করা হয়েছিল)। ৫০০০ মিটার গ্রানাইট কাটার পর দেখা যায় যে, কোবাল্ট অপসারণ না করা পিডিসি-টির ক্ষয়ের হার তীব্রভাবে বাড়তে শুরু করে। এর বিপরীতে, কোবাল্ট অপসারণ করা পিডিসি-টি প্রায় ১৫০০০ মিটার শিলা কাটার সময় তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল কাটিং স্পিড বজায় রেখেছিল।

২. পিডিসি সনাক্তকরণ পদ্ধতি

পিডিসি দাঁত শনাক্ত করার দুটি পদ্ধতি রয়েছে, যথা—ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা এবং অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা।

১. ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা

এই পরীক্ষাগুলোর উদ্দেশ্য হলো ভূগর্ভস্থ পরিস্থিতিকে যথাসম্ভব বাস্তবসম্মতভাবে অনুকরণ করা, যাতে সেই পরিস্থিতিতে কাটিং দাঁতের কার্যকারিতা মূল্যায়ন করা যায়। ধ্বংসাত্মক পরীক্ষার দুটি প্রধান ধরন হলো ক্ষয় প্রতিরোধ পরীক্ষা এবং অভিঘাত প্রতিরোধ পরীক্ষা।

(1) পরিধান প্রতিরোধ পরীক্ষা

পিডিসি-র ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা পরীক্ষা করার জন্য তিন ধরনের সরঞ্জাম ব্যবহার করা হয়:

এ. উল্লম্ব লেদ (ভিটিএল)

পরীক্ষার সময়, প্রথমে পিডিসি বিটটিকে ভিটিএল লেদ-এ স্থির করুন এবং পিডিসি বিটটির পাশে একটি পাথরের নমুনা (সাধারণত গ্রানাইট) রাখুন। তারপর পাথরের নমুনাটিকে লেদ-এর অক্ষ বরাবর একটি নির্দিষ্ট গতিতে ঘোরান। পিডিসি বিটটি একটি নির্দিষ্ট গভীরতায় পাথরের নমুনাটিকে কেটে ফেলে। পরীক্ষার জন্য গ্রানাইট ব্যবহার করার সময়, এই কাটার গভীরতা সাধারণত ১ মিমি-এর কম হয়। এই পরীক্ষাটি শুষ্ক বা ভেজা উভয়ভাবেই করা যেতে পারে। “শুষ্ক ভিটিএল পরীক্ষা”-তে, যখন পিডিসি বিটটি পাথর কেটে ফেলে, তখন কোনো শীতলীকরণ প্রয়োগ করা হয় না; উৎপন্ন সমস্ত ঘর্ষণজনিত তাপ পিডিসি-তে প্রবেশ করে, যা হীরার গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে। উচ্চ ড্রিলিং চাপ বা উচ্চ ঘূর্ণন গতির প্রয়োজন হয় এমন পরিস্থিতিতে পিডিসি বিট মূল্যায়ন করার জন্য এই পরীক্ষা পদ্ধতিটি চমৎকার ফলাফল দেয়।

“ওয়েট ভিটিএল টেস্ট” পদ্ধতিতে, পরীক্ষার সময় পানি বা বাতাস দিয়ে পিডিসি-র দাঁতগুলোকে ঠান্ডা করে মাঝারি তাপীয় পরিস্থিতিতে পিডিসি-র আয়ু নির্ণয় করা হয়। সুতরাং, এই পরীক্ষার ক্ষয়ের প্রধান উৎস হলো শিলা নমুনার ঘর্ষণ, তাপীয় কারণ নয়।

বি, অনুভূমিক লেদ

এই পরীক্ষাও গ্রানাইট দিয়ে করা হয় এবং এর কার্যপ্রণালী মূলত VTL-এর মতোই। পরীক্ষাটি করতে মাত্র কয়েক মিনিট সময় লাগে এবং গ্রানাইট ও PDC দাঁতের মধ্যে তাপীয় অভিঘাত খুবই সীমিত থাকে।

পিডিসি গিয়ার সরবরাহকারীদের ব্যবহৃত গ্রানাইট পরীক্ষার প্যারামিটারগুলো ভিন্ন ভিন্ন হয়ে থাকে। উদাহরণস্বরূপ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে সিন্থেটিক কর্পোরেশন এবং ডিআই কোম্পানির ব্যবহৃত পরীক্ষার প্যারামিটারগুলো হুবহু এক নয়, কিন্তু তারা তাদের পরীক্ষার জন্য একই গ্রানাইট উপাদান ব্যবহার করে—যা হলো একটি মোটা থেকে মাঝারি গ্রেডের পলিক্রিস্টালাইন আগ্নেয় শিলা, যার ছিদ্রতা খুব কম এবং সংকোচন শক্তি ১৯০ এমপিএ।

গ. ঘর্ষণ অনুপাত পরিমাপক যন্ত্র

নির্দিষ্ট শর্তাধীনে, পিডিসি-র ডায়মন্ড স্তর ব্যবহার করে সিলিকন কার্বাইড গ্রাইন্ডিং হুইলকে ট্রিম করা হয় এবং গ্রাইন্ডিং হুইলের ক্ষয় হার ও পিডিসি-র ক্ষয় হারের অনুপাতকে পিডিসি-র ক্ষয় সূচক হিসেবে ধরা হয়, যাকে ক্ষয় অনুপাত বলা হয়।

(2) অভিঘাত প্রতিরোধ পরীক্ষা

ইমপ্যাক্ট টেস্টিং পদ্ধতিতে পিডিসি দাঁতগুলোকে ১৫-২৫ ডিগ্রি কোণে স্থাপন করা হয় এবং তারপর একটি নির্দিষ্ট উচ্চতা থেকে কোনো বস্তু ফেলে পিডিসি দাঁতগুলোর ওপর থাকা হীরার স্তরে উল্লম্বভাবে আঘাত করা হয়। পতনশীল বস্তুটির ওজন এবং উচ্চতা পরীক্ষাধীন দাঁতটির ওপর প্রযুক্ত আঘাতের শক্তির মাত্রা নির্দেশ করে, যা ক্রমান্বয়ে ১০০ জুল পর্যন্ত বাড়ানো যেতে পারে। প্রতিটি দাঁতকে ৩-৭ বার আঘাত করা যায়, যতক্ষণ না সেটির আর পরীক্ষা করা সম্ভব হয়। সাধারণত, প্রতিটি শক্তির মাত্রায় প্রত্যেক ধরনের দাঁতের অন্তত ১০টি নমুনা পরীক্ষা করা হয়। যেহেতু আঘাতের বিরুদ্ধে দাঁতগুলোর প্রতিরোধ ক্ষমতার একটি পরিসর থাকে, তাই প্রতিটি শক্তির মাত্রার পরীক্ষার ফলাফল হলো প্রতিটি দাঁতের জন্য আঘাতের পর হীরা খসে পড়ার গড় ক্ষেত্রফল।

২. অবিনাশী পরীক্ষা

চাক্ষুষ এবং আণুবীক্ষণিক পরিদর্শন ব্যতীত সর্বাধিক ব্যবহৃত অ-ধ্বংসাত্মক পরীক্ষা পদ্ধতি হলো আলট্রাসনিক স্ক্যানিং (সি-স্ক্যান)।

সি স্ক্যানিং প্রযুক্তি ক্ষুদ্র ত্রুটি শনাক্ত করতে এবং ত্রুটির অবস্থান ও আকার নির্ধারণ করতে পারে। এই পরীক্ষাটি করার সময়, প্রথমে পিডিসি দাঁতটিকে একটি জলের ট্যাঙ্কে রাখতে হয় এবং তারপর একটি আলট্রাসনিক প্রোব দিয়ে স্ক্যান করতে হয়;

এই নিবন্ধটি “ থেকে পুনঃমুদ্রিত”আন্তর্জাতিক ধাতু প্রক্রিয়াকরণ নেটওয়ার্ক“