Файл: Мискарли, А. К. Влияние состава дисперсионной среды на абразивные свойства утяжеленных промывочных систем.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 0
ч |
Т а б л и ц а 14 |
|
Изменение абразивного числа стандартной суспензии магнетита, обработанной УЩР в зависимости от концентрации К2 Сг2От и NaF
Реагент |
Концентр, в |
жидкой |
Абразивное число |
|
фазе, |
% |
|
|
0 |
|
100,0 |
|
0,25 |
92,1 |
|
Бнхромат калия |
0,5 |
|
74,6 |
1,0 |
|
71,7 |
|
|
2,0 |
|
71,9 |
|
3,0 |
|
52,2 |
|
4,0 |
|
44,5 |
|
0 |
|
100,0 |
Фтористый натрии |
0,25 |
93,7 |
|
0,5 |
|
92,1 |
|
|
1,0 |
|
92,4 |
|
2,0 |
|
85,9 |
Аналогичный результат по уменьшению абразивного из носа суспензии магнетита в воде дают 3- и 2-замещенный фосфорнокислый натрий (ом. рис. 7).
Из рис. 7 видно, что содержание некоторых электролитов в составе дисперсионной среды утяжеленных магнетитовых систем не влияет на их абразивные свойства, т. е. величина износа совпадает с линией эталона.
Таким образоім, исследование влияния на абразивные свойства утяжеленных суспензий состава дисперсионной сре ды, содержащей различные химические реагенты и электро литы, показало, что по характеру абразивного действия изу ченных веществ на металл они ;могут быть разбиты на три группы (ом. рис. 7): 1) повышающие износ (нитролигнин,. КМЦ, Na-гуматы, ССБ, крахмал, ПФЛХ, квебрахо); 2) по нижающие износ (NaOH, Na2C03, Na2Si03, К2Сг20 7, NaF, Na3P 0 4, К2СГО4, Na2H P04 и 3) индифферентные (NaCl, CaCl2f FeCl3, Na2S20 3, Na2S04, Cr2(S04)3). К первой группе относят ся вещества органической природы, ко второй — неоргани ческой.
Из исследованных выше реагентов наибольший интерес представляет едкий натр, который играет большую самостоя тельную роль в определении коллоидноструктурных свойств промывочных жидкостей. Поэтому представляло интерес вы-
50
яснить, как действует щелочь в тех случаях, когда в системе имеются уже реагенты первой группы, т. е. повысители абра зивного износа. Произойдет ли просто нейтрализация обоих противоположных свойств или же действие щелочи проявится по-иному?
Для выяснения этого вопроса были выбраны три реагента первой группы — карбоксиметилцеллюлоза, нитролигнин и сульфид-спиртовая барда, — которыіми были обработаны стан дартные суспензии эталона. При этом абразивные числа по высились соответственно до 136 при обработке 1,0%-ным нитролигниноім, до 130 при обработке 1,0%'-ным ССБ и до 127 при обработке 1,0%-ным КМЦ (см. рис. 6). К обработан ным таким образом суспензиям прибавляли возрастающие количества щелочи, и каждый раз определяли абразивные числа системы.
Р и с . 9. Изменение абразивных чисел магнетитовых суспензий, обработанных реагентами—повысителямн износа при воздействии на них щелочью. 1, 2, 3 —абразивные числа суспензий, обработан ных соответственно нитролигнином, ССБ и КМЦ; 4 —абразивное число эталона в зависимости от концентрации NaOH; 5, 6, 7—абра зивные числа систем 1, 2, 3 при воздействии NaOH в зависимости
от ее концентрации.
Полученные результаты приведены на рис. 9. На этих графиках горизонтальная линия на уровне 100 изображает эталон. Выше расположенные линии 1, 2, 3 показывают уро вень абразивного износа, после добавки реагентов повьь сителей износа, кривая 4 говорит о понижении абра зивного износа от добавки щелочи к чистому эталону. Нако нец, кривые 5, 6j 7 показывают ход изіменения абразивных
5І
чисел после добавки щелочи к обработанной стандартной сус пензии магнетита.
Нетрудно заметить, что антиабразивные свойства щелочи распространяются также на реагенты первой группы — повы шающие абразивный износ. Даже такой реагент, как нитро лигнин, давший наибольшее повышение абразивного числа, при подщелачивании снижает последнее.
Как показано на рис. 9, при содержании в стандартной суспензии магнетита 1,0%-ного нитролигнина по мере добавки NaOH абразивные числа снижаются. Так, уже при добавке 0,1%' NaOH абразивное число понизилось со 140 до 90, а при дальнейшей добавке щелочи оно дошло до 74. Кривые 5, 6, и 7 довольно близко расположены к кривой 4, характеризую щей действие щелочи на чистый эталон. Это значит, что анти абразивный эффект щелочи проявляется гораздо глубже и сильнее, чем повысительный эффект реагентов, и что здесь происходит не простая нейтрализация обоих эффектов, а скорее подавление причин повысительного действия реагентов.
На рис. 10 представлены абразивные числа імагнетитовой суспензии, стабилизированной Na-гуматами, приготовленными с различной концентрацией щелочи. Как видно, антиабразив ные свойства едкого натрия распространяются также на си стемы, стабилизированные гуматами и при обычных условиях повышающие абразивный износ.
Таким образом, |
щелочность |
|
|
||
среды является важным фак |
|
|
|||
тором |
антйабразивного |
дей |
|
|
|
ствия. Об этом свидетельствует |
|
|
|||
также тот факт, что сходное |
|
|
|||
антиабразивное действие |
ока |
|
|
||
зывают |
щелочные |
электроли |
|
|
|
ты—Na2C03, Na2Si03 (см. рис. |
|
|
|||
7). В связи с этим, ниже мы |
|
|
|||
остановимся на возможном ме |
|
|
|||
ханизме |
антйабразивного |
дей |
|
|
|
ствия щелочи. |
|
|
|
|
|
На рис. 11 приведены срав |
Р и с. 10. |
Абразивные числа магне- |
|||
нительные данные |
изменения |
титовой |
суспензии, стабилизиро |
абразивного износа утяжелен ванной Na-гуматамн с различным ных суспензий в зависимости от содержанием щелочи.
концентрации как Na-гуматов
(10:2), так и хромированных гуматных порошков.
Несмотря на то, что основным действующим износоповы шающим началом в углещелочном реагенте является гѵмат натрия, абразивное действие бихромата калия проявляется сильнее. Если при 6% концентрации хромированных порошков абразивное число утяжеленной суспензии понижается от 137
52
Р и с. 11. Изменение абразивного числа магнетитовой суспезии в зависимостн от концентрации: 1 - г у -
до 115, то уже при дальнейшем увеличении, т. е. при 10% кон центрации величина износа снижается до 100.
Из приведенного экспери ментального материала видно, что поскольку на практике при меняемые реагенты принадле жат к двум группам: повысителям и понизителям абразивного
износа, то результирующий абразивный эффект будет зави-
матного порошка |
(10:2) п 2 —20% |
r |
„ ___ _ |
хромированных |
Na-гуматов. |
сеть от соотношения реагентов |
|
|
|
обоих групп |
в утяжеленной |
буровой жидкости. Так как такое соотношение на практике имеет весьма изіменчивый характер, то іможно было сделать вывод, что реальный абразивный износ в ходе бурения будет также иметь изменчивый характер.
2. Исследование влияния различных реагентов на износ стали марки 36Г2С
Все предыдущие исследования, как было уже отмечено, проводились на нержавеющей стали ІХ18Н10Т с целью опре
деления |
чистого |
абразивного |
износа |
при |
элиминировании |
|||||||||||
170 |
|
|
|
|
|
|
коррозионного |
|
действия. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
При этом было установле |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
но наличие |
двух |
катего |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
рий реагентов: повышаю |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
щих |
абразивный |
износ и |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
понижающих его. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Необходимо |
было вы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
яснить, в какой мере най |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
денные |
|
ранее |
закономер |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ности |
для |
нержавеющей |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
стали имеют место и для |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
стали, |
|
применяемой |
для |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
производства |
|
|
бурового |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
оборудования. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
В наших исследовани |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ях объектом, подвергав |
|||||||||
0,1 |
0,15 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
„ |
IP |
шимся |
|
|
износу, |
|
служили |
||||
|
|
Концентрация |
добавки, % |
|
образцы-пластинки, изго |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
товленные |
из |
бурильной |
|||||||
Р и с. 12. Изменение абразивного числа |
маг- трубы марки стали 36Г2С. |
|||||||||||||||
нетитовой суспензии в зависимости от кон- |
По |
разработанной |
ме- |
|||||||||||||
центрации: 1—сульфанола; 2 —КМЦ, |
тодике |
^ |
были исследованы |
|||||||||||||
- --- |
— |
- |
ѵ - |
- - |
на стали |
|
||||||||||
Я—NaOH; |
4 — К.,Сг20 7, |
5 —NaF |
некоторые |
реагенты |
из |
|||||||||||
|
|
36Г2С. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
обоих групп, |
а |
|
именно: |
53
:КМЦ и сульфанол из первой и едкий натр, бихромат калия и фтористый натрий из второй. Полученные результаты пред ставлены в табл. 15 и изображены графически на рис. 12.
Из этих данных видно, что карбоксиметилцеллюлоза и сульфанол так же, как и на нержавеющей стали, значительно повышает абразивный износ: К.МЦ при концентрации 2,0% — на 21%, а сульфанол при концентрации 0,5% — даже на 72%.
С другой стороны, реагенты второй группы — NaOH, К2СГ2О7, NaF как и на нержавеющей стали, значительно сни зили абразивный износ (приблизительно на 35,0%) на стали
Т а б л и ц а 15
Изменение абразивного числа стандартной суспензии магнетита (эталона) в зависимости от концентрации различных химических реагентов, содержащихся в составе дисперсионной среды
Реагент
Карбоксиметил целлюлоза
Едкий натрий
Сульфанол
Концентр, в жидкой фазе, % |
Абразивное число, |
|
; 1 |
Эталон |
100.0 |
0,25 |
100,9 |
0,5 |
110,2 |
1,0 |
108,1 |
2,0 |
121,0 |
3,0 |
116,7 |
Эталон |
100,0 |
0,1 |
49.7 |
0,25 |
34.7 |
0,5 |
36,6 |
1,0 |
42.8 |
2,0 |
43,0 |
Эталон |
100,0 |
0,1 |
104.0 |
0,25 |
141.0 |
0,5 |
172.0 |
0,75 |
148.0 |
Реагент
Бнхромат калия
Фтористый
натрий
Концентр, в жидкой фазе, % |
Абразив ное число |
Эталон |
100,0 |
0,1 |
47.4 |
0,25 |
40.4 |
0,5 |
42,0 |
1,0 |
36.2 |
2,0 |
36.2 |
Эталон |
100,0 |
0,1 |
92,2 |
0,25 |
62,0 |
0,5 |
42,5 |
1,0 |
33.7 |
2,0 |
35.7 |
марки 36Г2С. Это снижение шло значительно глубже, чем на нержавеющей стали.
Особый интерес представляет щелочь, обладающая свой ством понижать твердость [101]. Принимая во внимание, что сталь марки 36Г2С имеет меньшую микротвердость (404 кг/мм2), чем нержавеющая (микротвердость 705 кг/мм2), следовало ожидать, что понижение абразивного износа от щелочи на стали марки 36Г2С будет менее значительно, чем
54