Tija de foraj cu impact introduce

Atunci când selectează o tijă de foraj pentru un foraj cu rocă de impact, inginerii minieri se confruntă cu mulți factori de luat în considerare, inclusiv diametrul tijei, forma secțiunii transversale, tipul de oțel de foraj și procesul de tratament termic. Selecția nu este afectată doar de condițiile tehnice, ci și de preferințele regionale și de disponibilitatea pieței.

Există două tipuri de bază de tije de foraj produse în prezent: prima este cu o coadă de foraj forjată, iar a doua este cu fire la fiecare capăt. Primul este potrivit pentru capete de găurit integrale, conice sau filetate. Al doilea este utilizat în cazul unei cozi de foraj, cum ar fi o singură tijă de foraj pentru un foraj de rocă de tip șină sau o tijă de foraj pentru ansamblu de tije conectată la un manșon de tijă filetat.

Tipuri de oțel de găurit

Oțelul de foraj tubular este laminat la cald dintr-o țagle de oțel cu un miez metalic complet central rotund într-o secțiune transversală rotundă sau hexagonală și lungimi diferite. Compoziția chimică a oțelului trebuie să fie bine aleasă și controlată cu precizie pentru a-l face potrivit tipului de tijă de foraj necesar și metodei de tratament termic utilizat. După rulare la dimensiunea necesară, se întinde pentru a reduce diametrul și apoi se îndepărtează miezul metalic.

Oțelul cu conținut ridicat de carbon, care conține 1% carbon și 1% crom și o cantitate mică de mangan și molibden, are o rezistență puternică la oboseală și poate fi tratat termic și sudat local. Sunt folosite pentru a face tije de foraj cu cozi de foraj, inclusiv tije de foraj integrale.

Procesul de călire de înaltă frecvență implică încălzirea rapidă a piesei de prelucrat la 900°C și apoi răcirea rapidă a acesteia în apă. Acest lucru modifică structura metalică și provoacă, de asemenea, stres de compresiune pe suprafață. Metoda de înaltă frecvență poate fi utilizată pentru tratarea termică locală a conului, a cozii de foraj și a filetului, făcând tija de foraj flexibilă și capabilă să reziste la îndoiri mari și la operațiuni aspre. Sablarea este un proces de întărire prin lucru la rece care îndepărtează defectele de suprafață și prelungește durata de viață.

Oțel cu carbon scăzut și mediu care conține 0,2 ~ 0,27% carbon, 2 ~ 3% crom sau nichel și mangan sau molibden este utilizat pentru a face tije de extensie, cozi de tije de extensie, manșoane de tije de extensie și corpuri de burghie. Ele sunt în general complet carburate. În timpul carburării, un mănunchi de 200~300 de tije de foraj este suspendat într-o cușcă și tratat într-o atmosferă bogată în carbon la 925°C într-un cuptor cu groapă timp de aproximativ 6 ore. Datorită carburării, compoziția chimică de bază și proprietățile stratului exterior se modifică, determinând creșterea volumului și stresul de compresiune. Acest proces are loc pe întreaga suprafață, inclusiv pe orificiile interne de spălare, îmbunătățind durabilitatea, rezistența la oboseală, duritatea și rigiditatea tijei de foraj, precum și rezistența la uzură și la coroziune. În cazul forajului umed, este în mod natural important să se îmbunătățească rezistența la uzură și la coroziune pentru a proteja găurile de spălare. Se raportează că aproximativ 95% din piesele de biele utilizate pentru forarea umedă în puțurile subterane sunt carburate în întregime, inclusiv manșonul bielei și filetul burghiului. Când acest tip de oțel este parțial carburat, este dificil să se efectueze recoacerea locală deoarece"recoacerea"se vor forma zone.

Este un proces dificil din punct de vedere tehnic de a suda foi de carbură în oțel carburat pentru a face burghie integrale, dar unii producători au obținut succes. Tijele de foraj integrale de mare rezistență pe care le produc sunt utilizate în foraje de rocă de mare putere pentru forarea mecanizată a rocii. Se raportează că durata lor de viață este de trei ori mai mare decât oțelul cu conținut ridicat de carbon, cum ar fi 900 de metri față de 300 de metri.

Un alt oțel aliat cu conținut scăzut de carbon are o prelucrabilitate deosebit de bună. Conține nichel și crom. În general, acest oțel este și carburat ca întreg. Oțelul cu carbon mediu (0,42%) carbon crom-nichel este folosit de unele fabrici pentru a face tije de foraj lungi și grele.

Suprafața exterioară și orificiile de spălare pot fi fosfatate pentru a preveni rugina. În timpul depozitării poate fi aplicat și un strat de ceară de protecție. Coroziunea și rugina pot cauza fisuri de oboseală prematură.

Când găuriți rocă abrazivă dură cu un burghiu pentru rocă umedă, sunt de preferat tijele de foraj complet cementate. Cu toate acestea, atunci când forați rocă pe trepte în cariera deschisă cu îmbinări sau formațiuni de rocă sparte, tija de foraj este în pericol de îndoire gravă, iar tija de foraj carburată poate fi spartă. Tijele de foraj pentru călire de înaltă frecvență se pot adapta mai bine acestei situații. Deoarece tijele de foraj pentru călire de înaltă frecvență au o duritate mai mare, nu sunt ușor deteriorate de impactul cauzat de impacturi accidentale sau intenționate și, de asemenea, nu sunt ușor deteriorate de firele slăbite cauzate de forța de propulsie insuficientă, care provoacă încălzire și deteriorare locală. Purjarea cu aer comprimat poate provoca, de asemenea, încălzire locală și eroziunea suprafeței. Tijele de foraj pentru călire de înaltă frecvență nu sunt predispuse la acest fenomen, dar sunt predispuse la uzura filetului.

Când forajul este puțin adânc, să spunem sub 6 metri, sau pe măsură ce forajul se adâncește, se folosește un set de tije de foraj de lungimi diferite sau se folosește un singur burghiu egal cu adâncimea forajului, care este utilizat pe scară largă astăzi. Acest tip de tijă de foraj este forjată cu o coadă de foraj. Capul de foraj este fie integrat cu tija de foraj, fie un cap de foraj mobil conectat printr-un con sau filet. Tijele de foraj cu coadă de foraj sunt fabricate din oțel de foraj hexagonal cu dimensiuni opuse laturi de 19 mm, 22 mm sau 25 mm și sunt utilizate pentru foraje de rocă de mână, foraje de rocă cu picior pneumatic și vehicule de foraj mecanizat pentru forarea găurilor în fețele de lucru sau rocă. șuruburi. După cum s-a menționat mai sus, acest tip de tijă de foraj este în general realizat din oțel aliat cu conținut ridicat de crom. Acest oțel aliat poate rezista la îndoire fără rupere sau deformare permanentă.

Capătul cozii de foraj (dacă tija de foraj nu este complet carburată) este stins separat pentru a rezista solicitărilor de impact cauzate de piston și cuplul de rotație. Dacă capul de foraj este conectat printr-un con, acesta poate fi, de asemenea, tratat termic separat. Structura generală a tijei de foraj ar trebui să facă ca durata de viață totală la uzură a carburii de tungsten să fie egală cu durata de viață la oboseală a tijei de foraj. Cu toate acestea, această abordare este nerealistă în roci extrem de abrazive și este mai bine să folosiți un cap de foraj viu.

Pentru forajele mecanizate în rocă care utilizează apă de înaltă presiune pentru spălarea tăierilor de rocă, tija de foraj ar trebui să fie echipată cu o etanșare la coada de foraj pentru a preveni intrarea apei de spălare în foraj, deoarece pentru forajele pneumatice pentru rocă, această situație poate afecta lubrifierea și poate cauza gheaţă.

Cel puțin un producător oferă o tijă de foraj generală cu un cap de foraj cu dinte sferic în loc de un cap de foraj cu fante. O tijă de foraj generală cu cap de foraj încrucișat este potrivită pentru roci sparte sau fracturate, deoarece există riscul de ciupire a burghiului la foraj în aceste roci. Cu toate acestea, capul de găurit cu fante are avantajul remarcabil de a fi ușor de șlefuit.

Coada de foraj conector

Atunci când utilizați o tijă de legătură pentru a găuri adânci, coada de foraj a bielei este introdusă în manșonul de coadă de foraj al forajului de rocă, iar manșonul de biela este conectat la prima tijă de foraj din grupul de tije de foraj. Deoarece burghiele fabricate de producătorul de foraj de rocă au manșoane de foraj de diferite structuri, există multe tipuri de cozi de foraj de biele. Cea mai simplă este tija hexagonală cu umăr, altele variază ca complexitate, cu bosuri sau spline.

Tija trebuie să transfere energia de impact, cuplul de rotație și împingerea tijei de foraj, iar fața sa din spate, filetele și canelurile sau tija trebuie să aibă rezistență mare la uzură. Unda de șoc generată de piston se propagă cu viteza sunetului în oțel (aproximativ 5000 m/s) și o frecvență de 60 de ori/s. La racordul filetat apar mici deplasări, iar uzura cauzată trebuie redusă la minimum de oțel rezistent la uzură, care are caracteristicile de a deveni casant, dar fără a pierde rezistența la oboseală. Cel mai potrivit oțel este oțelul crom cu conținut scăzut de carbon sau oțelul nichel-crom, iar tratamentul termic obișnuit este carburarea completă.

Când forați găuri de mică adâncime, este mai bine să conectați un burghiu cu tijă și un burghiu activ pentru un burghiu de rocă de tip șină după tijă decât să folosiți o singură tijă cu o tijă, în special atunci când forați găuri de sablare cu diametru mare în rocă tare și utilizați burghie de mare putere. Această metodă permite înlocuirea adaptorului, a manșonului adaptor, a tijei de foraj și a capului de foraj atunci când este necesar. Cu toate acestea, deoarece manșonul adaptor trece printr-un suport de burghiu deschis, există un dezavantaj că lungimea extensiei se pierde, ceea ce este echivalent cu lungimea adaptorului.

Când găuriți o gaură de sablare coborâtă, prima secțiune a tijei de foraj trebuie deconectată de la adaptor înainte de a adăuga adaptorul. Cu manșonul adaptor, este posibil ca acesta să cadă, așa că uneori este de preferat să folosiți un adaptor cu filete interne. Cu excepția cazului în care sunt utilizate toate filetele mame, manșonul adaptor este conectat la capătul inferior al tijei de foraj. În comparație cu utilizarea manșonului adaptor, se formează o conexiune mai rigidă între adaptorul de foraj și prima tijă de foraj. Dacă în adaptorul de foraj sunt cauzate solicitări mari de încovoiere din cauza deflexiunii găurii, este mai probabil ca conexiunea rigidă să fie deteriorată.

Este un"subţire"secțiune de tranziție între coada adaptorului de găurit și partea filetată, despre care se spune că face adaptorul de găurit elastic și capabil să reziste la solicitările de încovoiere.

Mediul de spălare (apă sau aer comprimat) intră în gaura de sablare prin acul de apă al perforatorului de rocă sau un dispozitiv rotativ independent. La spălarea cu apă la presiune înaltă (mai mult de 8 bari), trebuie utilizat un dispozitiv rotativ independent. Mașinile de găurit hidraulice moderne au un sistem de purjare integral la capătul manșonului de foraj.

Biele

Tijele de foraj pentru rocă adâncă sunt realizate din oțel crom-molibden care conțin 2-3% crom sau nichel și pot fi hexagonale sau rotunde. Diametrul corpului tijei și partea filetată a tijei de foraj cu secțiune mare este același, în timp ce diametrul capătului filetat al tijei ușoare de foraj este mai mare. Deși tija de foraj mai ușoară prezintă riscul de deviere a găurii din cauza rigidității reduse, este mai convenabil să folosiți tije ușoare de foraj atunci când forați în sus. Tijele ușoare de foraj necesită procese complexe de forjare, iar cementarea este metoda de bază pentru a obține o rezistență mai mare la oboseală.

Tijele rotunde de foraj cu un diametru mai mare de 32 mm sunt folosite pentru găurirea adânci pe vehiculele de foraj grele. La conectarea și descărcarea tijelor de foraj grele pentru găuri adânci, utilizați dispozitive auxiliare eficiente pentru a mecaniza conectarea și descărcarea tijelor de foraj.

Fire

Există patru construcții de bază ale fileturilor pentru tijele de foraj pentru rocă:"R"sau fir val,"T"sau fir trapezoidal,"C"sau fir cu pornire dublă și"Salut-Leed"sau filet cu dinte inversă (Figura 1). The"T"thread a fost dezvoltat de Sandvik și poate fi produs de alți producători sub licență de la Sandvik, dar în majoritatea cazurilor este marcat cu alte simboluri. Întregul filet trebuie să fie fabricat la toleranțe de înaltă precizie și să aibă un finisaj ridicat al suprafeței.

Imagine

The"R"firul are un unghi constant al filetului de 20° măsurat de la axa tijei și un pas constant de 0,5 inci. Este folosit pentru tije de dimensiuni mici cu diametre de la 22 mm la 28 mm. Pentru burghie de mare putere, este posibilă strângerea excesivă a"R"filet, gradul de strângere în funcție de energia de impact, cuplul de rotație și rezistența generată de rocă și de forță.

Comparativ cu"R"firul, cel"T"firul are un unghi de filet mai mare și pasul său crește odată cu creșterea diametrului. Are caracteristicile de etanșeitate echilibrată și se folosește pentru tije de foraj cu diametre de 38mm și 45mm."C"filetul este potrivit pentru echipamente mai mari, cum ar fi tije de foraj cu diametre de 51 mm sau 57 mm. Are filete cu pornire dublă și unghiul profilului filetului este similar cu cel al"T"fir."Salut-Leed"Profilul dinților filetului este în formă de dinte de ferăstrău, iar performanța sa de conectare și dezasamblare este între"R"și"T*"fire. Este folosit pentru tije de foraj cu diametre între 25 mm și 57 mm, iar dimensiunea unghiului filetului este între"R"și"T"fire.

Când forarea rocii este mai ușoară, secțiunea filetată de pe tija de legătură poate fi făcută de două ori mai lungă, astfel încât atunci când prima secțiune a firului este uzată, aceasta poate fi tăiată, dar trebuie acordată o atenție deosebită la tăiere pentru a evita localul. încălzirea și revenirea tijei de foraj. În unele cazuri, tija de foraj și-a atins durata de viață la oboseală după ce firul este uzat. Alegerea filetului cu pornire unică sau cu pornire dublă este determinată de proba de inspecție a forajului de rocă și a condițiilor de rocă, dar împingerea este un parametru important.

Ingersoll-Rand ( Ingersoll-Rand a realizat un filet special care este filetat de-a lungul întregii lungimi a tijei de foraj, astfel încât atunci când un capăt al firului este uzat, acesta poate fi tăiat și apoi teșit și reutilizat. Se raportează că acesta este Durata de viață este crescută de 5 ori în comparație cu tijele de foraj cu filete numai pe capete, care are o rezistență ridicată la forfecare, iar suprafața este dură și rezistentă la uzură astfel încât să poată fi slăbit cu un cuplu minim. Specificațiile sale sunt de 32 mm, 38 mm și 44 mm.

Îmbunătățirea tijei de foraj

05

O nouă generație de mașini de găurit cu impact, speciale, în special mașini de găurit cu motor hidraulic, care pot câștiga în multe aspecte ale forajului de rocă în cariera deschisă în competiție cu burghie rotative și foraje de fond. Aceste progrese au avut loc concomitent cu îmbunătățirea tijelor de foraj și a burghiilor. Pe măsură ce viteza de găurire crește, tija de foraj trebuie să aibă o duritate mai mare și este de obicei mai grea. Evident, dispozitivul de manipulare și controlul automat al tijelor de foraj grele sunt foarte importante și sunt echipamente auxiliare necesare.

Durata de viață a tijei de foraj este afectată în principal de amplitudinea undei de stres, astfel încât undele lungi de stres cu amplitudine mică și distribuție uniformă sunt cele mai favorabile. Forajele hidraulice cu impact produc acest tip de val. În comparație cu pistonul scurt și gros al forajului pneumatic pentru rocă, diametrul pistonului său este mic și lung. Se estimează că este posibil să se economisească 15% din costul consumului de tije de foraj prin utilizarea mașinii de găurit hidraulice. Un alt factor favorabil este că puterea perforatorului de rocă poate fi ajustată relativ ușor în funcție de potrivirea vitezei de forare a rocii și a costului tijei de foraj. În plus, utilizarea dispozitivelor automate de deschidere a ochilor și anti-blocare poate preveni sau cel puțin reduce la minimum apariția blocajului forajului.

Se estimează că investiția de bază reprezintă 25~30% din costul de forare a rocii, piesele de schimb și întreținerea reprezintă 22~33%, salariile reprezintă 12~25%, consumul de energie reprezintă 2~6% și tije de foraj. iar burghiile reprezintă 20~22%. Dintre cheltuielile de mai sus, diferențele dintre mine sunt Diferența este foarte mare. Cu toate acestea, dacă costul total al forării minereului este de 2 USD/tonă, costul tijei de foraj și burghiului este de 0,4 USD/tonă. Dacă burghiul se rupe adesea în timpul forajului, va crește costurile și timpul de întârziere. În minele mari, chiar și o mică economie în consumul de burghie și tije de foraj poate avea beneficii considerabile. Pentru a minimiza costurile, este foarte important să discutați cu producătorul tijei de foraj și să selectați cu atenție tija de foraj în funcție de condițiile de producție și utilizare.

Întreținerea tijelor de foraj

06

Mașina de găurit asigură că manșonul coadă de foraj este intact și că capul de găurit este ascuțit.

Întoarceți tija de legătură și utilizați tijele de foraj din grupul de tije de foraj la rândul lor pentru ca firele din grupul de tije de foraj să se uzeze uniform. Utilizați manșonul de biela în funcție de durata de viață corespunzătoare a filetului tijei de foraj - manșon de biela nou cu tijă de foraj nouă.

Când găuriți uscat, curățați și lubrifiați filetele cu unsoare specială și utilizați numai tije de foraj drepte. Încălzirea tijei de foraj înainte de pornire în condiții de vreme rece va prelungi durata de viață a acesteia.

Găuriți cu atenție și utilizați 1/4~1/2 din puterea perforatorului pentru rocă atunci când forați. Dacă tija de foraj nu este aliniată, trebuie să fie reforată.

Folosește cea mai bună putere. Prea multă forță va face ca tija să se îndoaie și să-și scurteze durata de viață și, de asemenea, poate bloca orificiul de purjare a capului de foraj și poate cauza uzura sau deteriorarea plăcii de carbură a capului de foraj; o forță insuficientă va provoca încălzirea conexiunii, deteriorarea conexiunii, uzura excesivă sau slăbirea plăcii de carbură a capului de foraj.

Manșonul tijei"se trage"împotriva suportului de burghiu, care va deteriora manșonul tijei.

Asigurați-vă că spălarea înseamnă că există întotdeauna suficientă apă de spălare pentru a îndepărta rapid așchiile de rocă.

Aveți grijă să retrageți burghiul - folosiți 1/4 din viteza de împingere atunci când retrageți burghiul pentru a preveni blocarea burghiului.

Folosiți o cheie bună pentru a scoate tija de foraj. Lovirea sau folosirea unei cleme de țeavă va deteriora suprafața întărită. Capcanele pot cauza fracturi de oboseală. Folosiți un calibre special pentru a măsura uzura filetelor de pe manșonul tijei și tija de foraj. Când uzura depășește limita specificată, aceasta trebuie casată.

Depozitare Dacă urmează să fie depozitat după utilizare, trebuie tratat cu un inhibitor de rugină și nu îngrămădit lângă apă sau praf. Coroziunea este o mare problemă în minele subterane.