Буровые штанги для горнодобывающей промышленности постоянно выходят из строя? Одна статья о видах отказов и способах их устранения
В горнодобывающей промышленности буровые штанги являются незаменимым и критически важным компонентом, чья производительность напрямую влияет на эффективность и безопасность. По сравнению с буровыми штангами для проходки и проходки, буровые штанги для горнодобывающей промышленности реже подвержены нештатным отказам, но, если они возникают, они всё равно могут привести к серьёзным производственным проблемам. В этой статье рассматриваются распространённые виды отказов буровых штанг для горнодобывающей промышленности, их причины и меры противодействия, которые помогут избежать сбоев в работе.
Износ внутренней и внешней резьбы: наиболее распространённая причина износа. Среди различных неисправностей буровых штанг, используемых на горнодобывающих станках, износ внутренней и внешней резьбы является наиболее распространённым, причём износ внутренней резьбы преобладает. Это как винт, которым вы пользуетесь каждый день: его резьба со временем изнашивается, ослабевает и её трудно затянуть; резьба буровой штанги ведёт себя точно так же.
От чего зависит износостойкость резьбы буровой штанги?
Основой износостойкости является производственный процесс: твёрдость стержня, глубина цементации (обработки), качество поверхности резьбы и точность посадки резьбы. Как и при изготовлении прочного инструмента, выбор материалов и качество процесса напрямую влияют на срок службы.
Тяжёлые условия эксплуатации: твёрдость горных пород и геологическая сложность играют решающую роль. В сложных условиях легко возникают заклинивания и искривление скважины, которые действуют подобно наждачной бумаге и ускоряют износ резьбы.
Важны факторы, связанные с оператором: навыки оператора и используемые настройки (давление подачи/подачи, давление промывочной воды и т. д.) могут влиять на скорость износа резьбы. Неправильная эксплуатация подобна пытке стержня и приводит к ненормальному износу.
Внимание к использованию и обслуживанию: несвоевременная переточка сверл не только снижает глубину проникновения, но и приводит к искривлению отверстия; смешивание изношенных и новых штанг или использование штанг от разных производителей (из-за различий в допусках резьбы и зазорах посадки) ускоряет износ резьбы.
Излом впадины наружной резьбы: следствие чрезмерной эксплуатации. Излом впадины наружной резьбы — ещё один распространённый вид разрушения, часто возникающий, когда стержень уже достиг своего номинального метража, но всё ещё используется. Обычно внутренняя и наружная резьба изнашиваются до разрушения впадины; однако некоторые изделия, резьба которых не изношена, могут всё ещё подвергаться изломам впадины при дальнейшей эксплуатации. Основные причины:
Производственный процесс имеет решающее значение: уровень термообработки определяет усталостную прочность стержня. Ключевое значение имеет микроструктура термообработки, обеспечивающая достаточную прочность и сопротивление усталости. Идеальная структура представляет собой высокоуглеродистую мартенситную поверхность с ядром из нижнего бейнита и широкой, гладкой переходной смешанной зоной между ними. Качество обработки резьбы также влияет на эксплуатационные характеристики.
Условия эксплуатации добавляют проблем: сложные условия с частыми заклиниваниями или искривлением отверстия приводят к аномальным усталостным изломам в основании резьбы.
Использование и техническое обслуживание таят в себе риски: несвоевременная переточка долота может привести к искривлению отверстия и, как следствие, к ненормальным изломам корня резьбы штока.
Излом на рельефе внутренней резьбы (пустой выем) — слабое место конструкции Излом на рельефе внутренней резьбы (область поднутрения/«пустого выема») — еще один тип разрушения, обычно вызываемый двумя факторами. Во-первых, во время сверления наружная резьба может прилагать усилия к рельефу внутренней резьбы, который структурно слабее и, следовательно, склонен к разрушению. Во-вторых, сильный износ внешней части внутренней резьбы еще больше снижает прочность рельефа и увеличивает риск разрушения. Практической мерой противодействия является выбор стержней с удлиненной конструкцией внутренней резьбы: более длинное зацепление помогает распределить нагрузки и снизить концентрацию напряжений в слабом месте, эффективно усиливая уязвимую область.
Излом корпуса прутка: ошибка контроля качества. Изломы корпуса прутка встречаются нечасто и обычно связаны с проблемами самой стали или ненадлежащими процессами прокатки/ковки, как правило, в виде отдельных инцидентов. Однако, если изломы корпуса прутка происходят в партиях, это, вероятно, указывает на серьёзные проблемы с термообработкой или контролем процесса. В этом случае требуется детальное обследование процесса термообработки и контроля качества для выявления и устранения дефектов.
Изгиб штанг: скрытый убийца при серийной эксплуатации. Буровые штанги для горнодобывающей промышленности часто используются в составе последовательных колонн, обычно состоящих из 10–20 соединенных вместе штанг. Изгиб штанги не только делает ее непригодной к использованию, но и может привести к нештатным ситуациям в работе других штанг. Поэтому прямолинейность и концентричность являются важнейшими критериями качества для штанг для горнодобывающей промышленности. Обеспечение этих геометрических допусков значительно повышает надежность и долговечность при непрерывной эксплуатации.
Для предотвращения изгиба прутков в процессе производства требуется несколько операций правки. Поступающий исходный пруток может быть деформирован и должен быть выпрямлен перед дальнейшей обработкой; прутки могут деформироваться во время термообработки и требуют точной правки для соответствия строгим стандартам прямолинейности. Кроме того, необходимо организовать транспортировку и хранение, чтобы сохранить прямолинейность и избежать изгибов.
