Три признака неисправности длинных болтов вашей буровой установки — и что произойдет, если вы их проигнорируете.
Длинные болты буровой установки — это важнейшие компоненты, которые никто не осматривает. Они неподвижны. Они не изнашиваются видимым образом. Они просто лежат там, растянутые на 70% от предела текучести, скрепляя переднюю головку с цилиндром и задней головкой, и пока они выполняют свою работу, о них никто не думает.
Когда болты перестают выполнять свою работу, дрель вам об этом сообщит — но только если вы знаете, на что обращать внимание. Вот три сигнала, указывающие на то, что болты теряют предварительное натяжение, и что произойдет дальше, если вы продолжите сверлить их.
Первый признак: утечка масла вокруг головок болтов.
Это самый ранний и наиболее часто игнорируемый признак неисправности. Вокруг головки болта или гайки появляется тонкая пленка масла, растекающаяся от отверстия под болт по передней или задней части литой детали. Это не фонтан масла. Это не капля. Это пятно. И поскольку оно небольшое, его вытирают в конце смены, и никто даже не задумывается об этом.
Что происходит на самом деле: болт теряет предварительное натяжение — либо из-за растяжения, либо из-за ослабления резьбы, либо из-за сжатия прокладки — и сила зажима, удерживающая соединение в закрытом состоянии, падает ниже уровня внутреннего давления, создаваемого поршнем. Каждый раз, когда поршень ударяет, скачок давления внутри цилиндра раздвигает поверхности соединения на несколько микрон. Масло вытесняется через зазор. Когда давление падает, соединение снова закрывается, затягивая воздух и загрязнения внутрь.
Масло, которое вы видите снаружи, — это симптом. Проблема заключается в грязи и влаге, затягиваемых при обратном ходе поршня. Это загрязняет внутреннее масло, ускоряет износ всех движущихся частей и в конечном итоге приводит к образованию заусенцев на цилиндре поршня и поверхностях клапанов.
Перед тем как считать утечку поверхностной, проверьте момент затяжки болта. Если гайка проворачивается до достижения указанного момента затяжки — и вы предварительно ее не ослабили — значит, болт потерял предварительное натяжение. Если вы повторно затянете его, и утечка возобновится в течение смены, значит, болт необратимо растянулся и его необходимо заменить.
Сигнал второй: Вибрация, усиливающаяся при максимальной мощности.
Любая буровая установка вибрирует. Это ударный механизм — вибрация неизбежна. Но у буровой установки с длинными и прочными болтами возникает четкая высокочастотная вибрация, сконцентрированная вдоль оси установки. У буровой установки с ослабленными или растянутыми болтами возникает другой тип вибрации: более низкая частота, более широкий диапазон, скорее дрожание, чем жужжание, и наиболее сильная при полной мощности удара.
Это происходит потому, что соединение между передней головкой и цилиндром больше не является жестким. Две отливки могут смещаться относительно друг друга при каждом ударе — на доли миллиметра, но при 50 ударах в секунду эти доли суммируются. Собственная частота вращения сверла изменяется по мере того, как болтовые соединения теряют жесткость, и гармоники вибрации смещаются в диапазоны, для подавления которых внутренние компоненты не были предназначены.
Практическое следствие: адаптер хвостовика, работа которого зависит от точного выравнивания передней втулки головки и поршневого канала, начинает принимать удар под углом. Поршень ударяет не по центру. Адаптер передает этот удар не по центру на буровую штангу. Штанга изгибается. Долото нагружается неравномерно. Болт стоимостью сто долларов запускает цепную реакцию, которая портит инструмент стоимостью в тысячи долларов.
Если вы чувствуете, что характер вибрации дрели меняется в течение смены — особенно если она переходит от резкого треска к глухому стуку — остановитесь и проверьте момент затяжки болтов. Изменение вибрации означает, что дрель сигнализирует о том, что болты теряют сцепление.
Третий сигнал: Гайки, которые не держатся крепко.
В начале переключения вы затягиваете гайку с требуемым моментом. На полпути она ослабевает. Вы затягиваете ее снова. При следующем переключении она снова ослабевает. Гайка не откручивается — болт растягивается.
Длинные болты рассчитаны на работу в упругом диапазоне — они растягиваются под действием натяжения и возвращаются к своей первоначальной длине после снятия натяжения. Но если их многократно нагружать сверх предела текучести — что происходит при недостаточном затягивании и многократном открывании и закрывании соединения — они подвергаются постепенному необратимому удлинению. Каждое удлинение уменьшает предварительную нагрузку, что увеличивает движение соединения, что, в свою очередь, увеличивает удлинение. Это замкнутый цикл обратной связи, который заканчивается либо поломкой болта, либо его растягиванием до такой степени, что он больше не может удерживать предварительную нагрузку.
Болт, который необратимо растянулся, нуждается в замене. Повторная затяжка не поможет — вы просто затягиваете гайку дальше на болте, который уже деформирован, и при следующей нагрузке на соединение он растянется еще сильнее. Если вы видите видимое сужение — уменьшение диаметра вдоль стержня болта — болт находится на заключительной стадии разрушения от растяжения и может сломаться при следующем ударе.
План профилактического обслуживания, который обходится дешевле, чем поломка.
Выход из строя длинного болта — один из немногих видов поломок буровых установок, который можно практически полностью предотвратить с помощью простого графика работ:
Визуальный осмотр в каждую смену: ищите масляные пятна вокруг головок болтов и гаек. Тридцать секунд — и это самый ранний признак проблемы.
Проверка момента затяжки каждые 50 часов: наденьте на каждую гайку откалиброванный динамометрический ключ с заданным значением. Если хотя бы один болт провернется до щелчка ключа, значит, предварительное натяжение ослабло.
Профилактическая замена каждые 400 часов работы на ударных нагрузках: длинные болты — это расходные материалы с ограниченным сроком службы. Заменяйте их по графику до того, как они выйдут из строя, а не после. Стоимость четырех болтов и часа простоя ничтожна по сравнению со стоимостью повреждения передней части головки блока цилиндров из-за сломавшегося под нагрузкой болта.
Ведите учет: дата установки болта, количество часов работы ударного механизма при замене, показания момента затяжки при осмотре. Выявляются закономерности — если один болт постоянно откручивается раньше других, значит, в сборке или нагрузке есть неравномерность, и вы можете обнаружить это до того, как это приведет к поломке.
