TR 
EN 
ES 
DE 
FR 
IT 
ZH 
JA 
PT 
KO 
PL 
AR Aylık Arşivler: Eylül 2023
NANOVEA Tribometre ile Kaya Aşındırıcılık Testi
KAYA TRİBOLOJİSİ:NANOVEA TRİBOMETRE KULLANARAK KAYA AŞINDIRICILIK TESTİ
Tarafından hazırlanmıştır
DUANJIE LI, PhD
GİRİŞ
Kayaçlar mineral taneciklerinden oluşur. Bu minerallerin türü ve bolluğu ile mineral taneleri arasındaki kimyasal bağlanma kuvveti kayaların mekanik ve tribolojik özelliklerini belirler. Jeolojik kaya döngülerine bağlı olarak kayalar dönüşümlere uğrayabilir ve genellikle üç ana türe ayrılır: magmatik, tortul ve metamorfik. Bu kayalar farklı mineral ve kimyasal bileşimler, geçirgenlikler ve parçacık boyutları sergiler ve bu özellikler onların çeşitli aşınma dirençlerine katkıda bulunur. Kaya tribolojisi, kayaların çeşitli jeolojik ve çevresel koşullardaki aşınma ve sürtünme davranışlarını araştırır.
KAYA AŞINDIRICI TESTİNİN ÖNEMİ
Kuyuların sondaj işlemi sırasında aşınma ve sürtünme de dahil olmak üzere kayalara karşı çeşitli aşınma türleri meydana gelir ve bu durum, matkap uçlarının ve kesici aletlerin onarımı ve değiştirilmesine atfedilen önemli doğrudan ve sonuç olarak ortaya çıkan kayıplara yol açar. Bu nedenle kayaların delinebilirliği, delinebilirliği, kesilebilirliği ve aşındırıcılığının incelenmesi petrol, gaz ve madencilik endüstrilerinde kritik öneme sahiptir. Kaya tribolojisi araştırması, en verimli ve uygun maliyetli sondaj stratejilerinin seçiminde önemli bir rol oynar, böylece genel verimliliği artırır ve malzemelerin, enerjinin ve çevrenin korunmasına katkıda bulunur. Ek olarak, yüzey sürtünmesinin en aza indirilmesi, sondaj ucu ile kaya arasındaki etkileşimin azaltılması açısından oldukça avantajlıdır, bu da takım aşınmasının azalmasına ve delme/kesme verimliliğinin artmasına neden olur.
ÖLÇÜM HEDEFI
Bu çalışmada, iki tür kayanın tribolojik özelliklerini simüle ederek karşılaştırdık ve NANOVEA T50 Tribometre kayaların sürtünme katsayısının ve aşınma oranının kontrollü ve izlenebilir bir şekilde ölçülmesinde.
NANOVEA T50 Kompakt
Serbest Ağırlık Tribometresi
ÖRNEKLER
TEST PROSEDÜRÜ
İki kaya numunesinin sürtünme katsayısı, COF ve aşınma direnci, Pin-on-Disc Aşınma Modülü kullanılarak NANOVEA T50 Tribometre ile değerlendirildi. Karşı malzeme olarak Al2O3 topu (6 mm çapında) kullanıldı. Testlerin ardından NANOVEA Temassız Profilometre kullanılarak aşınma izi incelendi. Test parametreleri aşağıda özetlenmiştir.
Aşınma oranı K, K=V/(F×s)=A/(F×n) formülü kullanılarak değerlendirildi; burada V aşınmış hacim, F normal yük, s kayma mesafesi, A ise aşınma izinin kesit alanı ve n devir sayısıdır. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma izi profilleri NANOVEA Optik Profilometre ile değerlendirildi ve aşınma izi morfolojisi optik mikroskop kullanılarak incelendi.
Bu çalışmada örnek olarak karşı malzeme olarak Al2O3 topunun kullanıldığını lütfen unutmayın. Farklı şekillerdeki herhangi bir katı malzeme, gerçek uygulama durumunu simüle etmek için özel bir fikstür kullanılarak uygulanabilir.
TEST PARAMETRELERI
| ÖRNEKLER | Kireçtaşı, Mermer |
| AŞINMA HALKASI YARIÇAPI | 5 mm |
| NORMAL KUVVET | 10 N |
| TEST SÜRESİ | 10 dk |
| HIZ | 100 rpm |
SONUÇLAR & TARTIŞMA
Kireçtaşı ve mermer örneklerinin sertliği (H) ve Elastik Modülü (E), NANOVEA Mekanik Test Cihazının Mikro Girinti modülü kullanılarak ŞEKİL 1'de karşılaştırılmıştır. Kireçtaşı örneği, H için 1,07 ve E için 49,6 GPa değerleri kaydeden mermerin aksine, sırasıyla 0,53 ve 25,9 GPa ölçülen daha düşük H ve E değerleri sergiledi. kireçtaşı numunesi, tanecikli ve gözenekli özelliklerinden kaynaklanan daha büyük yüzey homojenliğine atfedilebilir.
İki kaya örneğinin aşınma testleri sırasında COF'nin gelişimi ŞEKİL 2'de gösterilmektedir. Kireçtaşı başlangıçta aşınma testinin başlangıcında COF'de yaklaşık 0,8'e kadar hızlı bir artış yaşar ve bu değeri test süresi boyunca korur. COF'deki bu ani değişiklik, aşınma izi içindeki temas yüzeyinde meydana gelen hızlı aşınma ve pürüzlendirme işleminden kaynaklanan Al2O3 topunun kaya numunesine nüfuz etmesine bağlanabilir. Buna karşılık mermer numunesi, yaklaşık 5 metrelik kayma mesafesinden sonra COF'de kayda değer bir artış göstererek daha yüksek değerlere ulaşıyor; bu da kireçtaşıyla karşılaştırıldığında üstün aşınma direncine işaret ediyor.
ŞEKİL 1: Kireçtaşı ve mermer numuneleri arasında sertlik ve Young modülü karşılaştırması.
ŞEKİL 2: Aşınma testleri sırasında kireçtaşı ve mermer numunelerinde Sürtünme Katsayısının (COF) gelişimi.
ŞEKİL 3, aşınma testlerinden sonra kireçtaşı ve mermer numunelerinin kesit profillerini karşılaştırmaktadır ve Tablo 1, aşınma izi analizinin sonuçlarını özetlemektedir. ŞEKİL 4, optik mikroskop altında numunelerin aşınma izlerini göstermektedir. Aşınma izi değerlendirmesi COF evrimi gözlemiyle uyumludur: Daha uzun süre düşük COF değerini koruyan mermer numunesi, kireçtaşı için 0,0353 mm³/N·m ile karşılaştırıldığında 0,0046 mm³/N·m daha düşük bir aşınma oranı sergiler. Mermerin üstün mekanik özellikleri, kireç taşına göre daha iyi aşınma direncine katkıda bulunur.
ŞEKİL 3: Aşınma izlerinin kesit profilleri.
TABLO 1: Aşınma izi analizinin sonuç özeti.
ŞEKİL 4: Optik mikroskop altında aşınma izleri.
SONUÇ
Bu çalışmada NANOVEA Tribometrenin mermer ve kireçtaşı olmak üzere iki kaya örneğinin sürtünme katsayısını ve aşınma direncini kontrollü ve izlenebilir bir şekilde değerlendirme kapasitesini ortaya koyduk. Mermerin üstün mekanik özellikleri, olağanüstü aşınma direncine katkıda bulunur. Bu özellik, petrol ve gaz endüstrisinde delme veya kesme işlemlerini zorlaştırır. Tam tersine, yer karoları gibi yüksek kaliteli bir yapı malzemesi olarak kullanıldığında ömrünü önemli ölçüde uzatır.
NANOVEA Tribometreler, hem döner hem de doğrusal modlarda ISO ve ASTM standartlarına bağlı kalarak hassas ve tekrarlanabilir aşınma ve sürtünme testi yetenekleri sunar. Ek olarak, yüksek sıcaklıkta aşınma, yağlama ve tribokorozyon için hepsi tek bir sisteme kusursuz bir şekilde entegre edilmiş isteğe bağlı modüller sağlar. NANOVEA'nın eşsiz ürün yelpazesi, ince veya kalın, yumuşak veya sert kaplamaların, filmlerin, alt katmanların ve kaya tribolojisinin tüm tribolojik özelliklerinin belirlenmesi için ideal bir çözümdür.
