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含砂盐水对钻头钴基胎体材料冲蚀腐蚀磨损的试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
在海洋石油钻井中,经常采用海水钻井液作为循环冲洗介质,但海水钻井液具有较强的腐蚀性。为了研究海水钻井液对钻头钴基胎体材料的冲蚀腐蚀磨损作用,利用自制的冲蚀腐蚀磨损试验装置,采用含砂盐水,综合摩擦学和电化学腐蚀理论对钻头钴基胎体材料的冲蚀腐蚀磨损进行了研究。结果表明,钴基胎体材料总的损失量在一定温度条件下随着水中盐度从0.5%到3.5%增加而增大,或者在一定盐度条件下随着温度从25℃至50℃增高而增加。在高盐度下,当含砂量从550 mg/L降到150mg/L时,可测得总的质量损失量99%是由于电化学腐蚀及其相关腐蚀引起的。通过数据分析,还发现温度增高时,腐蚀速率增大,当温度以及固体颗粒含量同时增加时,腐蚀速率急剧增大。 相似文献
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针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头。在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明：钻进时效平均达到1．91m,钻头平均工作寿命达到60．26m。试验结果表明,高磷铁基眙体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头。 相似文献
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胎体配方预合金化近年来已成为有关孕镶金刚石钻头研究的一个新热点。根据相同的热压富铁基含金刚石钻头胎体配方,通过改变CSB-2预合金的加量和烧结温度,制作试样进行摩擦磨损测试,并对抗弯强度测试后的试样进行SEM分析和EDS能谱测试。摩擦磨损试验结果表明,4种烧结温度条件下,胎体磨损量均随着CSB-2加量的增大而减小,且相同CSB-2加量条件下,胎体磨损量随烧结温度的升高先增大后减小。SEM分析表明,添加CSB-2预合金可使胎体组织细化,孔隙数减少;高温烧结(980℃以上)时,铁基胎体对金刚石具有热腐蚀作用,随着胎体配方中CSB-2预合金含量的增加,金刚石的热腐蚀程度逐渐减缓。EDS能谱测试表明,胎体配方的预合金化可增大胎体金属对金刚石的润湿性,提高胎体对金刚石的包镶强度。 相似文献
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为了研究具有自润滑性能的孕镶金刚石钻头胎体材料,进行了在胎体配方中添加石墨的研究。对胎体材料的抗弯强度、硬度、耐磨性和材料与白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数进行了测定,并用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。实验结果表明,添加石墨后,胎体材料的硬度和抗弯强度下降,与60目白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数下降,耐磨性则随着石墨含量的增多先增强,后下降（超过6％后）。形貌分析表明,不含石墨的胎体材料在磨损中发生明显的塑性变形;添加石墨后,胎体材料的塑性降低,出现犁沟和剥落现象。 相似文献
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全金属容积式动力钻具是当前深部钻探研究的热点之一,其在井下工作受到金属摩擦、高速冲蚀、高温腐蚀、拉伸、扭转、振动等复杂工况影响,对制造材料提出了较高的要求。本文首先调研了当前井下机具马达部件定转子的常见选材成分、力学特性和加工性能;随后介绍了超深井对全金属动力钻具马达部件的要求并分析了现存难点;初步优选了定子、转子制造材料,并考虑转子部件上采用新型铜基-铁基材料复合结构;调研分析了其加工处理技术发展现状;提出了加工建议。为全金属动力钻具马达部件的设计和寿命研究提供了参考依据。 相似文献
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本文评介了国内外金刚石和金刚石切削具磨损机理的研究方法和成果。在此基础上,采用微钻模拟钻进方法对此题目进行了较为深入的研究。通过试验、观测、分析得出或证实了如下认识,钻头胎体的磨损由磨蚀磨损和微切削磨损构成,其中,磨蚀是胎体磨损的基本类型;金刚石磨损从广义上可分成两大类:宏观型和微观型。宏观型磨损包括脱粒和脆性破裂;微观磨损包括研磨磨损、氧化磨损和石墨化磨损。作者认为,研究金刚石钻头的磨损机理对深入探究金刚石破岩机理和优化钻头结构参数设计有重要的理论意义和实际意义。 相似文献
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孕镶金刚石钻头通过钻头胎体的持续磨损实现金刚石的自锐和高效破岩。因此,研究金刚石钻头磨损的影响因素及其影响程度和影响机理,对孕镶金刚石钻头的设计和使用非常重要。本次研究探讨了岩石物理力学性质、钻头胎体性能和钻进工艺参数等因素对孕镶金刚石钻头磨损过程和磨损机理的影响。分析表明,对钻头磨损最为显著的影响因素是岩石中的硬质颗粒导致的磨粒磨损,其次是钻头胎体与岩粉之间的粘着磨损,以及冲洗液中岩粉颗粒导致的冲蚀磨损。在此基础上,以不同硬度的钻头胎体摩擦磨损试验结果为例,探讨了钻头胎体性能及其内部硬质点对钻头磨损的影响机理。该研究成果可为科学设计与合理使用孕镶金刚石钻头提供依据。 相似文献
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Kai Kristiansen George W. Greene Jacob N. Israelachvili 《Geochimica et cosmochimica acta》2011,75(22):6882-6892
“Pressure solution”, frequently found in clay-rich sandstone, is characterized by enhanced quartz dissolution at inter-grain contacts. The origin of pressure solution and many other related dissolution processes remains elusive. Using an Electrochemical Surface Forces Apparatus we visualized and measured the dissolution of silica glass surfaces close to an electrode surface. The dissolution rates correlate quantitatively with the electrode potential via the Butler-Volmer equation for corrosion. Our experimental results demonstrate that at low temperature, apparent pressure solution and many other mineral dissolution phenomena can be driven by electrochemical processes rather than a pressure-driven process. This finding highlights the role of electrochemical surface potentials in dissolution phenomena at dissimilar material interfaces, and provides new perspectives on pressure solution in particular and a new theoretical basis for predictive control of dissolution phenomena in general. 相似文献
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为研究原地浸矿母液对离子型稀土矿收液底板的侵蚀影响,以离子型稀土矿基岩（半/弱风化花岗岩）为研究对象,开展了室内浸矿模拟试验。对比分析了不同浸矿时间岩样的应力−应变曲线、峰值应力、峰值应变和弹性模量,获取了不同浸矿历时岩样的孔隙度和细观形貌特征,并运用盒维法对岩样的非线性裂纹特征进行了定量化描述。结果表明：浸矿侵蚀作用对离子型稀土矿底板基岩力学性质的影响主要表现在前150 d,破坏形式由贯穿破坏转变为贯穿破坏与片状剥落并存;浸矿母液侵蚀作用下,基岩力学特性呈现先大幅减小后大幅回升,其后在小范围波动现象,浸矿约60 d对基岩力学特性的影响程度最大;浸矿母液侵蚀造成基岩内小孔隙增长,导致表面出现腐蚀及孔洞现象;浸矿时间不同将造成岩石不同的微观结构变化。 相似文献
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This paper extends earlier work on sand erosion and presents an attempt to couple sand erosion to mechanical damage of rock around a wellbore. Porosity which evolves in time and space as surface erosion progresses, is chosen as the coupling parameter. Both rock elasticity and strength (cohesion) are assumed to depend on porosity in such a way that the material becomes weaker with increasing porosity. The mathematical model, consists of erosion equations, mixture flow equations and stress equilibrium equations, is solved numerically by Galerkin finite element method. Numerical results suggest that erosion, resulting in sand production, is high close to the free surface. Erosion is accompained by changes in porosity and a significant permeability increase. Erosion in the vicinity of the wellbore induces alterations in the mechanical behaviour of the medium. Weakening of rock stiffness leads to severe alteration of both effective stresses and pore pressure near the cavity. Since cohesion decreases with increasing porosity, one can also identify the time instant at which rock mechanical failure starts. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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基于混凝土干湿循环试验和混凝土细观力学,对混凝土在海水侵蚀环境下力学性能的变化进行了研究。混凝土干湿循环试验方面,采用加速腐蚀试验。对混凝土试件和根据混凝土配比制成的砂浆试件进行0、10、20、30、40、50次干湿循环,利用大型混凝土静、动三轴试验系统,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响。依据混凝土细观力学理论,对混凝土试块进行了细观数值模拟,考虑了混凝土各组成相的非均匀性、材料性质按照Weibull分布来赋值。同时,为反映海水侵蚀作用对混凝土的影响,砂浆的强度和弹性模量均以砂浆干湿循环试验所得结果为准,最后建立了混凝土随干湿循环次数变化的抗压强度折减模型,抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型。 相似文献
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Review and Prospect of the Study on Soil Wind Erosion Process 总被引：2，自引：1，他引：1
Soil wind erosion processes include mechanical process and dynamic changes of the factors affecting soil wind erosion, as well as the corresponding changes of wind erosion rate. The former is rich in experimental and theoretical researches that have clearly defined the process of particle starting, transporting and settling. The latter focuses on the dynamic changes of various wind erosion factors and the response of soil wind erosion rate to the change of the factors, of which systematic research of which is very limited. The difficulties in research of soil wind erosion process include: ①Dynamic parameterization of wind erosion factors; ②Observation and quantitative expression of the dynamic changes of wind erosion factors; ③Scaling problem of wind erosion process; ④Prediction ability of wind erosion models. At present, it is urgent to carry out the following work on soil wind erosion. The first is to establish standard wind erosion observation field in typical regions to obtain continuous and complete data of wind erosion in the field; the second is to study the saturation path of wind sand flow to solve scale problem; and the third is to construct a wind erosion model with solid theoretical foundation and fully consider both mechanical process of soil wind erosion and dynamic changes of the factors. 相似文献
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针对龙门石窟灰岩水溶液侵蚀破坏现象,考虑石窟区的泉水、石窟渗水和雨水的化学成分,配置不同的化学溶液,研究不同化学溶液作用下龙门石窟灰岩的力学损伤特性及化学溶解行为。通过不同化学溶液侵蚀不同时间下灰岩的力学试验及分析,获得不同化学溶液侵蚀下龙门石窟灰岩强度损伤特性,建立化学溶液作用下灰岩单轴抗压强度随时间的侵蚀损伤方程。通过不同化学溶液侵蚀不同时间下灰岩溶解动力学试验及分析,研究灰岩在不同化学溶液中的溶解特性,建立化学溶液作用下灰岩侵蚀溶解动力学方程。试验分析研究表明,由于水化学溶液的溶解作用,化学溶液侵蚀下灰岩强度均有所下降。盐效应、同离子效应对灰岩溶解速率和强度的影响较大。盐效应提高灰岩溶解速率,同离子效应降低灰岩溶解速率。盐的种类和浓度均相同时,酸性越强,溶解速率越大;盐的种类和pH值相同时,盐浓度升高,灰岩溶解速率增大。研究结果将为石质文物及岩石工程的长期保护提供重要的理论基础,具有广泛的实际工程应用价值和应用前景。 相似文献
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水泥土在侵蚀环境中的试验研究和等效分析 总被引：3，自引：0，他引：3
拱北隧道是港珠澳大桥连接线的重要组成部分,隧道基底采用水泥土加固体处理。在加固体所处的环境中,由于地下承压水与海水相连,海水中所含的侵蚀性离子易对加固体产生一定的影响。通过室内试验和理论推导,研究侵蚀环境下水泥土的力学性能和耐久性。自制水泥土试块并模拟侵蚀环境,水泥土试块在侵蚀环境中浸泡时间分别为90、180、270 d,对浸泡后的水泥土试块进行无侧限抗压试验。试验结果表明：在侵蚀环境的影响下,水泥土试块强度的最大值出现在90～ 270 d之间。浸泡时间超过90 d,氯化镁和氯化钠的混合溶液（MCN）使水泥土试块的抗压强度表现出明显的衰减响应。在低浓度（1.5 g/L和4.5 g/L）条件下,MSN中的硫酸镁与水泥土中的3CaO•2SiO2•3H2O充分反应,使水泥土的抗压强度达到最高值,同比情况下对水泥土的抗压强度损伤最小。在相同的浓度下,氯化镁对水泥土试块的抗压强度影响比硫酸镁大。从化学动力学基本原理出发,基于硫酸镁与水泥水化产物的化学反应过程,推导得出侵蚀性溶液浓度与侵蚀时间之间的关系式(C1/C2)β=t2/t1,即当水泥土被侵蚀后达到同等抗压强度时,侵蚀性物质浓度的反应级数次方与侵蚀时间成反比。根据公式,可以通过较高浓度的侵蚀性溶液对水泥土试样浸泡较短时间条件下的强度试验结果,预测分析较低浓度的侵蚀性溶液对水泥土试样浸泡较长时间条件下的水泥土强度。最后结合试验数据对理论结果进行了验证。 相似文献