Fúrórúd törése a fúrófej végén? Két ok, ami szinte minden meghibásodáshoz vezethet

Van egyfajta frusztráció, ami akkor jár, amikor kihúzunk egy fúrószálat, és azt tapasztaljuk, hogy a rúd tisztán eltört a fúrószár végénél – nem kopott el, nem fokozatosan romlik el, csak eltört. A törési felület friss. A rúdtest a törés felett rendben van. És az első gondolatunk mindig ugyanaz: hibás acél.

Szinte soha nem hibás acélról van szó. Szinte minden esetben a rúd azért tört el, mert a talaj megváltozott, és a kezelő nem, vagy mert a lyuk túl mély lett a körülményekhez képest, és senki sem módosította a tervet. Íme, mi történik valójában a menetes csatlakozásnál, amikor meghibásodik, és hogyan akadályozhatod meg, hogy ez a következő műszakban megtörténjen.

A hirtelen kitörés: Amikor a föld lesből támad a botodra

A fúrórúd legidegesebb meghibásodása az, amelyik előzetes figyelmeztetés nélkül történik. A fúró simán forog, a behatolás egyenletes, majd – repedés. A rúd eltörik a fúrófej meneténél, és a fúrófej a furat alján marad, egy menetcsonkkal benne.

Ez szinte kizárólag kevert vagy kiszámíthatatlan talajban fordul elő. Az egyenletes kőzetbe fúrt rúd állandó, kiszámítható terhelésnek van kitéve. Az ütési energia a rudon lefelé, a fúróba és a kőzetbe egyenletes mintázatban halad. A fúró végén lévő menetek ciklusról ciklusra viselik a tervezett terhelést, a tervezett fáradási határokon belül.

Aztán a fúró valami másba ütközik. Egy kemény kvarcitlencsébe az egyébként puha homokkőben. Egy üregbe, ahol a fúró hirtelen elveszíti ellenállását, majd a túlsó falnak csapódik. Egy repedt zónába, ahol a fúró egy élbe akad, és a forgás egy pillanatra megakad. Ebben a pillanatban a menetes csatlakozásnál a terhelés messze meghaladja az állandósult értéket. A menetek – amelyek a menet tövénél lévő geometriai feszültségkoncentráció miatt már eleve a legnagyobb feszültségű helyek bármely rúdban – olyan terhelést kapnak, amely meghaladhatja az anyag végső szakítószilárdságát.

Ha a kezelő nagy ütőerőt és gyors előtolást használ, amikor ez megtörténik – pontosan ezt tenné, ha a talaj eddig puha és együttműködő lett volna –, a rúdnak nincs mozgástere. A tüske eltalálja, a menet tövében fellépő feszültség meghaladja az acél teherbírását, és a rúd eltörik. Nem fokozatosan. Nem száz ciklus után. Egyetlen ütésre.

A megoldás a helyzetfelismerés, nem az erősebb rudak. Amikor talajba fúrsz, tudod, hogy változékony – és a legtöbb bányászati ​​és építőipari fúrásnál mindig tudod, vagy legalábbis kellene –, hogy figyelned kell a fúróra. Amikor az ütés hangmagassága megváltozik, amikor a forgási nyomaték hirtelen ingadozik, amikor a behatolási sebesség látható ok nélkül csökken, ezek a talaj jelzik, hogy megváltozott. Csökkentsd az ütés erejét és lassítsd le az előtolási sebességet, mielőtt a rúd olyan ütést kap, amit nem bír ki. Elveszítesz néhány másodpercnyi behatolási sebességet. Nyersz egy rudat, amely befejezi a furatot.

A lassú halál: Fáradtság, ami rendben lévőnek tűnik, amíg már nem az

A másik gyakori meghibásodási módot nehezebb diagnosztizálni, mivel nincs egyértelmű kiváltó esemény. A rúd csak eltörik egy nap, és amikor megnézzük a törési felületét, egy része sötét és oxidált – régi repedés –, egy másik része pedig fényes és friss – a végső törés. Ez a kétszínű törési felület a kifáradás ismertetőjegye.

A fúrórudak kifáradásos meghibásodása akkor következik be, amikor a rudat olyan körülmények között járatják, amelyek meghaladják a tartóssági határát, ciklusról ciklusra, amíg a felhalmozódott mikrokárosodás el nem éri a kritikus pontot. Ennek leggyakoribb oka a talajviszonyokhoz képest túl mély furat.

Íme a láncolat: a furatmélység növekedésével a forgácseltávolítás kevésbé hatékony. A rúd és a fúrólyuk fala közötti gyűrű alakú rés hosszabb lesz, a beáramló levegő vagy víz sebessége csökken a távolsággal, és a nehezebb forgácsok leülepednek ahelyett, hogy kifolynának. A rúdnak most a normál fúrási terhelésen felül a tömörödött forgács ellenállásával szemben is forognia kell. Ez a plusz forgási ellenállás nem egyenletes – ingadozik, ahogy a forgács felhalmozódik és eltávolodik, felhalmozódik és eltávolodik –, és a rúd ciklikus torziós terhelésnek van kitéve az ütőerőn felül, amelyre tervezték.

Ugyanakkor a mély, töredezett talajban lévő lyukaknak ritkán van tökéletesen egyenes faluk. A rúd forgás közben enyhén meghajlik, és ez a hajlás minden forgásba hajlítófeszültséget hoz létre. A hajlítás, a torzió és az ütés együttes hatása hármas fenyegetést jelent a kifáradás szempontjából.

A fúrófej végén lévő menetes csatlakozás szenvedi el a legrosszabbat. A menetgyökér – amely már önmagában is a geometriai feszültségkoncentrátor, ami a meneteket eredendően gyengébbé teszi, mint a rúdtest – minden ciklussal kifáradásos sérüléseket halmoz fel. Egy mikrorepedés keletkezik a gyökérnél. A következő néhány száz méteres fúrás során ez a repedés mikronról mikronra növekszik, amíg a megmaradt keresztmetszet már nem bírja a terhelést, és a rúd eltörik.

A kezelő látja, hogy egy rúd, ami úgy nézett ki, mint egy finoman szólva, előzetes figyelmeztetés nélkül eltörik. Valójában egy kifáradásos repedés történt, ami az elmúlt ötven furatban kívülről láthatatlanul nőtt, amíg el nem érte a kritikus méretet.

Hogyan vegyük észre a fáradtságot, mielőtt az utolérne minket?

Speciális vizsgálat – mágneses részecskékkel vagy ultrahanggal történő vizsgálat – nélkül nem láthatja a felszín alatti fáradásos repedéseket, de kezelheti azokat a körülményeket, amelyek ezeket okozzák.

Először is: szabályozd a fúrásmélységet. Töredezett, repedezett vagy erősen abrazív talajban egy sekélyebb, jobb forgácstávolságú fúrás kisebb fáradási terhelést jelent a rúdra, mint egy mélyebb, csak marginális átmosással rendelkező fúrás. Ha az átmosás visszafolyása a gallérnál lelassul vagy elszennyeződik, a furat azt jelzi, hogy túl mély lett a körülményekhez képest. Állj meg, mielőtt a rúd megérné.

Másodszor: minden alkalommal ellenőrizd a menetet, amikor a rudat leválasztják a húrról. Három dolgot keress: berágást (szakadt, érdes fém a külső felületeken), deformációt (a menetek csúcsánál már nem élesek és tiszták), és gödrösödést (korrózió vagy kavitáció okozta kis üregek). Ezek mindegyike feszültségkoncentráló, amely felgyorsítja a kifáradást. A látható menetkárosodást tartalmazó rudat ki kell vonni a forgalomból – nem pedig még egy lyukat, nem pedig ", figyelni fogjuk." Ki kell húzni.

Harmadszor: a rudat a talajhoz kell igazítani. Egy közepesen kemény homogén kőzethez tervezett rúd nem rendelkezik a repedezett, változó talajhoz szükséges kifáradási tartalékkal, ahol a terhelés kiszámíthatatlan. Nehéz körülmények között nagyobb keresztmetszetű rúdra van szükség a fúróvégi csatlakozásnál, nagyvonalúbb menetgyökérrel és olyan anyagspecifikációval, amely a kifáradási ellenállást helyezi előtérbe a nyers szakítószilárdsággal szemben. Az a rúd, amelyik 20%-kal drágább és rossz talajban háromszor tovább tart, nem drága – az a rúd, amelyik a furat közepén pattan.