Как выбрать подходящую буровую штангу: комплексный подход, выходящий за рамки принципа «что есть под рукой».
Зайдите в типичный склад инструментов на стройплощадке, и вы увидите стеллаж с стержнями. Некоторые из них — те, которыми действительно пользуется бригада. Другие лежат там уже полгода, потому что кто-то заказал не тот тип резьбы, и никто не хочет возиться с возвратом. А где-то в глубине лежит стержень от поставщика, которого никто не помнит, всё ещё в упаковке, потому что он никогда ни к чему на стройплощадке не подходил.
Выбор стержня несложен, если последовательно ответить на правильные вопросы. Пропустите хотя бы один, и в итоге получите сталь, которая либо не подойдёт, либо быстро износится, либо не будет ровно сверлить. Вот основные принципы.
Начните с дрели, а не с стержня.
Все решения по выбору буровой штанги принимаются в обратном порядке, исходя из конструкции буровой установки. Какой адаптер для хвостовика подходит для данной установки? Каков класс мощности удара? Какой момент вращения? Ответьте на эти вопросы в первую очередь.
Адаптер хвостовика определяет резьбовое соединение на приводном конце. Буровая установка, использующая хвостовик R32, нуждается в штангах с резьбой R32 на приводном конце. Хвостовик T38 означает штанги T38. Это кажется очевидным, но смешанные флоты — когда разные буровые установки на одной площадке используют разные стандарты хвостовиков — создают именно ту путаницу, из-за которой на стойке оказываются неправильные штанги.
Мощность удара определяет поперечное сечение штока. Небольшие ручные пневматические дрели мощностью 2-3 кВт могут забивать стандартные шестигранные или круглые штоки диаметром 22-25 мм. Гидравлические пробоотборники среднего размера мощностью 10-15 кВт требуют штоков диаметром 28-32 мм с резьбой типа R28 или R32. Крупные производственные пробоотборники мощностью 20 кВт и выше требуют более толстых штоков — 38 мм и более с резьбой T38, T45 или даже T51. Если установить легкий шток на мощный пробоотборник, он начнет изнашиваться у основания резьбы. Если установить тяжелый шток на маломощную дрель, вы будете тратить энергию на ускорение стали, которая толще, чем необходимо.
Подберите стержень к отверстию.
Диаметр и глубина отверстия определяют диаметр и длину стержня.
Что касается диаметра отверстия: корпус буровой штанги должен иметь достаточный кольцевой зазор для прохождения бурового шлама. Слишком малый зазор приведет к резкому увеличению скорости промывки, что повысит абразивный износ корпуса штанги и стенок отверстия. Слишком большой зазор может привести к тому, что штанга будет смещаться внутри отверстия, вызывая отклонение и изгибающие напряжения. Примерное правило: диаметр корпуса штанги должен составлять примерно 60-70% от диаметра бурового долота для большинства применений.
Для определения глубины скважины: длина буровой штанги должна соответствовать длине подачи бура и общей глубине скважины. Для неглубоких скважин (менее трех метров) на буровой установке с одной подачей – одна штанга на скважину. Для более глубокого эксплуатационного бурения используются буровые колонны, и каждая штанга в колонне должна соответствовать ходу подачи, чтобы муфты располагались в доступных положениях для добавления и удаления штанг. Стандартные длины штанг – 3,05 м, 3,66 м, 4,27 м (10, 12, 14 футов в имперской системе мер) – являются стандартными, поскольку соответствуют распространенным длинам подачи. Не заказывайте штанги нестандартной длины, если только ход подачи действительно этого не требует.
Выберите стандарт резьбы
Выбор резьбы — это не только соответствие хвостовику. Разные типы резьбы имеют разные характеристики:
Резьба R (R28, R32, R35, R38)Это канатные нити — с закругленным профилем, предназначенным для легкого соединения и рассоединения. Это наиболее распространенный стандарт для буровых и штурвальных штанг. R32 — это рабочая лошадка для штурвалов среднего размера. R38 заполняет пробел между средними и тяжелыми моделями.
Т-образная резьба (T38, T45, T51)Трапецеидальная резьба — это профиль с плоской кромкой, рассчитанный на более высокий крутящий момент. Она используется на крупных буровых установках, где крутящий момент вращения выше. Резьба T38 часто используется на буровых установках большой мощности в горнодобывающей промышленности. Резьба T45 и T51 предназначена для самых тяжелых буровых работ.
Конические соединения(обычно с конусностью 7°, 11° или 12°) используют посадку за счет трения вместо резьбы. Они являются стандартными для ручного пневматического инструмента и небольших буровых установок. Шток имеет наружную конусность, а буровой долото — внутреннюю. Резьба не изнашивается и не перерезается, но конусная посадка должна быть точной — глубина вставки не менее 25 мм, площадь контакта не менее 60%.
Не следует смешивать разные стандарты резьбы в одной и той же цепочке. Переходник с R32 на T38 может существовать в каком-нибудь каталоге, но каждый переходник добавляет соединение, а каждое соединение является источником концентрации напряжений и потенциальной точкой отказа.
Учитывайте особенности скалолазания.
Твердые, абразивные породы требуют использования стержней с большей твердостью поверхности и большей глубиной закалки. Корпус стержня трется о стенку скважины, и в абразивных породах этот контакт приводит к износу диаметра стержня. Стержень с неглубокой поверхностной закалкой износится до того, как резьба будет нарезана, обнажая мягкую стальную сердцевину, которая быстро подвергается эрозии.
Трещиноватый, блочный грунт требует использования буровых штанг с более высокой прочностью и лучшей усталостной стойкостью. В трещиноватом грунте штанги подвергаются большему изгибу — из-за отклонения скважины, застревания долота в плоскостях трещин, изгиба буровой колонны в зонах разрушения. Штанга, оптимизированная для абразивного износа (высокая твердость поверхности, неглубокий поверхностный слой), может оказаться слишком хрупкой для трещиноватого грунта.
Мягкий, однородный грунт хорошо подходит для большинства типов буровых штанг, поэтому при бурении простых пород редко уделяется внимание выбору штанг. Проблемы возникают, когда порода становится труднопроходимой.
Качество стали: то, чего вы не видите.
Два электрода могут выглядеть одинаково в технических характеристиках — одинаковая резьба, одинаковый диаметр, одинаковая длина — и при этом вести себя совершенно по-разному под землей. Разница заключается в стали и термообработке.
На что следует обратить внимание при выборе качественного бурового долота: марка стали должна быть специализированной для бурения (а не обычной конструкционной сталью), глубина упрочненного слоя должна быть указана и оставаться неизменной, переход твердости от упрочненного слоя к сердцевине должен быть плавным (а не резким падением, создающим разрыв напряжений), а поверхность резьбы должна быть гладкой, без видимых следов обработки у основания.
Поставщик, который может предоставить профили твердости, изображения микроструктуры и данные контроля размеров, — это поставщик, который контролирует свой производственный процесс. Поставщик, который говорит: «Поверьте мне, это хорошая сталь», — это поставщик, которого стоит проверить, прежде чем делать крупный заказ.
Последовательность принятия решений
В следующий раз, когда будете заказывать удилища, выполняйте следующие действия по порядку:
Какую резьбу использует сверло?
К какому классу мощности удара относится ударный механизм?
Какой диаметр и глубина отверстия?
Какой тип резьбы подходит для данного применения (R, T или конусная)?
Что это за порода — абразивная, трещиноватая или однородная?
Может ли поставщик подтвердить качество своей продукции, или вы просто верите ему на слово?
Правильный стержень — это тот, который подходит к вашей дрели, соответствует диаметру отверстия, подходит для вашей породы и получен от поставщика, который может рассказать вам о составе стали. Все остальное — это компромисс, о котором вы можете пожалеть на 300-м метре, когда резьба порвется.
