Ruperea tijei de foraj la capătul burghiului? Două cauze care explică aproape fiecare defecțiune

Există un anumit tip de frustrare care vine odată cu tragerea unei garnituri de burghiu și constatarea că tija este ruptă curat la filetul capătului burghiului - nu este uzată, nu se cedează treptat, ci doar este spartă. Suprafața de rupere este proaspătă. Corpul tijei de deasupra rupturii arată bine. Și primul gând este întotdeauna același: oțel defect.

Aproape niciodată nu este vorba de oțel defect. În aproape fiecare caz, tija s-a rupt pentru că terenul s-a schimbat și operatorul nu, sau pentru că gaura a devenit prea adâncă pentru condiții și nimeni nu a ajustat planul. Iată ce se întâmplă de fapt la acea conexiune filetată atunci când cedează și cum să împiedicați acest lucru să se întâmple în următoarea tură.

Ruptura bruscă: Când pământul îți prinde undița

Cel mai deranjant tip de defecțiune a tijei este cel fără avertisment. Burghiul funcționează lin, penetrarea este constantă și apoi — se sparge. Tija se rupe la filetul capătului burghiului, iar burghiul rămâne în fundul găurii cu un ciot de filet încă înăuntru.

Acest lucru se întâmplă aproape exclusiv în teren mixt sau imprevizibil. O prăjină care forează prin rocă uniformă este supusă unei încărcări constante și previzibile. Energia de impact se deplasează de-a lungul prăjinii, în sapă și în rocă într-un model consecvent. Filetele de la capătul sapei își suportă sarcina de proiectare, ciclu după ciclu, în limitele de oboseală pentru care au fost proiectate.

Apoi, burghiul lovește ceva diferit. O lentilă dură de cuarțit în gresie altfel moale. Un gol în care burghiul nu mai are brusc nicio rezistență și apoi se izbește de peretele îndepărtat. O zonă fracturată în care burghiul prinde o muchie, iar rotația se blochează momentan. În acel moment, sarcina la conexiunea filetată crește mult peste valoarea sa în stare staționară. Filetele - care sunt deja locația cu cea mai mare solicitare din orice tijă din cauza concentrării geometrice a solicitării la rădăcina filetului - sunt supuse unei sarcini care poate depăși rezistența maximă la tracțiune a materialului.

Dacă operatorul folosește o putere de impact mare și un avans rapid atunci când se întâmplă acest lucru — exact ceea ce s-ar fi întâmplat dacă terenul ar fi fost moale și cooperant până în acel punct — tija nu are marjă. Țeapul lovește, tensiunea la baza filetului depășește ceea ce poate suporta oțelul, iar tija se rupe. Nu treptat. Nu după o sută de cicluri. Din acea singură lovitură.

Soluția este conștientizarea situației, nu niște prăjini mai puternice. Când forezi în pământ despre care știi că există variabilitate - și în majoritatea forajelor miniere și de construcții, știi întotdeauna, sau ar trebui să știi - că trebuie să asculți burghiul. Când sunetul de impact își schimbă tonul, când cuplul de rotație fluctuează brusc, când rata de penetrare scade fără niciun motiv aparent, acestea sunt solul care îți spune că s-a schimbat. Redu puterea de impact și încetinește viteza de avans înainte ca prăjina să fie lovită, nu poate supraviețui. Pierzi câteva secunde de viteză de penetrare. Obții o prăjină care termină gaura.

Moartea lentă: oboseala care pare bună până când nu mai este

Celălalt mod comun de defecțiune este mai greu de diagnosticat deoarece nu există un eveniment declanșator evident. Tija pur și simplu se rupe într-o zi, iar când te uiți la suprafața de rupere, o parte din ea este întunecată și oxidată - fisura veche - și o parte este strălucitoare și proaspătă - fractura finală. Această suprafață de rupere în două culori este cartea de vizită a oboselii.

Deteriorările prin oboseală ale prăjinilor de foraj se produc atunci când prăjina funcționează în condiții care îi depășesc limita de rezistență, ciclu după ciclu, până când micro-daunele acumulate ating un punct critic. Cel mai frecvent factor determinant este o gaură prea adâncă pentru condițiile terenului.

Iată lanțul: pe măsură ce adâncimea găurii crește, evacuarea deșeurilor devine mai puțin eficientă. Spațiul inelar dintre prăjină și peretele găurii se lungește, aerul sau apa de evacuare își pierde viteza pe măsură ce se deplasează, iar așchiile mai grele încep să se așeze în loc să curgă afară. Prăjina trebuie acum să se rotească împotriva rezistenței deșeurilor compactate, pe lângă sarcina normală de foraj. Această rezistență suplimentară la rotație nu este uniformă - fluctuează pe măsură ce deșeurile se acumulează și se curăță, se acumulează și se curăță - iar prăjina este supusă unei încărcări ciclice de torsiune pe lângă sarcina de impact percusivă pentru care a fost proiectată.

În același timp, găurile adânci în teren accidentat au rareori pereți perfect drepți. Tija se flexează ușor pe măsură ce se rotește, iar această flexare pune stres de îndoire în fiecare rotație. Îndoirea plus torsiunea plus impactul reprezintă o triplă amenințare la oboseală.

Conexiunea filetată de la capătul burghiului este cea mai afectată. Rădăcina filetului - deja concentratorul geometric de tensiune care face ca filetul să fie inerent mai slab decât corpul tijei - acumulează daune prin oboseală cu fiecare ciclu. O micro-fisură se inițiază la rădăcină. În următoarele câteva sute de metri de foraj, fisura respectivă crește, micron cu micron, până când secțiunea transversală rămasă nu mai poate suporta sarcina și tija se rupe.

Operatorul vede o tijă care părea bună rupându-se fără avertisment. Ceea ce s-a întâmplat de fapt a fost o fisură de oboseală care crescuse în ultimele cincizeci de găuri, invizibilă din exterior, până când a atins o dimensiune critică.

Cum să prinzi oboseala înainte să te prindă pe tine

Nu poți observa o fisură de oboseală subterană fără o inspecție specializată - testare cu particule magnetice sau cu ultrasunete - dar poți gestiona condițiile care le provoacă.

În primul rând: controlați adâncimea găurii. În terenuri crăpate, fracturate sau foarte abrazive, o gaură mai puțin adâncă, cu o distanță mai bună pentru deșeuri, pune o sarcină de oboseală mai mică asupra prăjinii decât o gaură mai adâncă, cu purjare marginală. Dacă returul pur la guler încetinește sau se murdărește, gaura vă spune că devine prea adâncă pentru condiții. Opriți-vă înainte ca prăjina să plătească prețul.

În al doilea rând: inspectați filetul de fiecare dată când tija se desprinde de pe garnitură. Căutați trei lucruri: uzură prin frecare (metal rupt, rugos pe suprafețele flancurilor), deformare (filete care nu mai sunt ascuțite și curate la creastă) și coroziune (mici cavități cauzate de coroziune sau cavitație). Oricare dintre acestea sunt concentratoare de stres care accelerează oboseala. O tijă cu deteriorare vizibilă a filetului ar trebui scoasă din funcțiune - nu "one încă o gaură, " nu "vom avea grijă de ea. " Trasă.

În al treilea rând: potriviți tija cu solul. O tijă specificată pentru rocă omogenă de duritate medie nu va avea marja de oboseală pentru teren fracturat, variabil, unde încărcarea este imprevizibilă. În condiții dificile, aveți nevoie de o tijă cu o secțiune transversală mai mare la conexiunea capătului sapei, o rază a rădăcinii filetului mai generoasă și o specificație de material care prioritizează rezistența la oboseală față de rezistența brută la tracțiune. Tija care costă cu 20% mai mult și durează de trei ori mai mult în teren accidentat nu este scumpă - tija care se rupe la mijlocul găurii este scumpă.