Bányászati ​​fúrórudak meghibásodásai: Miért csak annyira jó a húrod, mint a leggyengébb szála?

Egy barátom Ausztráliában üzemeltet egy kőzetszint alatti dugóhúzó üzemet. Tavaly megmutatta nekem a rúdfogyasztási naplóját – 320 rúd hat hónap alatt, körülbelül a duplája annak, amit a szomszédos bánya elégetett. Ugyanaz a kőzet. Ugyanazok a fúrótornyok. A különbség egy dologban rejlett: a legénységében senkit sem tanítottak meg a meghibásodási minták olvasására.

" Egyszerűen kidobod őket, ha már nem működnek, " mondta.

És ez a probléma. A bányászati ​​fúrórudak – amilyet tíz, tizenöt, néha húsz darabos sorban futtatnak egy homlokfúróberendezésen – általában nem hibásodnak meg előzetes figyelmeztetés nélkül. Jelzik a problémát. Csak tudni kell, hogy mit nézel.

Az alagútfúró jumbóktól eltérően, ahol egyetlen rúd viseli a kalapács teljes terhelését, a bányászati ​​fúróberendezés rudai megosztják a terhelést egy hosszú húron. Ez megváltoztatja a meghibásodási profilt. A jumbókon látható egyes meghibásodási módok alig észlelhetők a bányászatban. Mások, mint például a belső menet kopása és a görbülés, dominánssá válnak, mert a húr felerősíti a kis hibákat minden csatlakozásnál.

Íme az öt meghibásodási típus, amelyek a bányászati ​​fúrótornyokon jelennek meg, a föld alatti előfordulási gyakoriságuk szerint rangsorolva.

1. Menetkopás – A belső menetek kopása az első

Ez az első számú gyilkos, és itt egy részlet, ami meglepi az embereket: a bányászati ​​rudakon abelsőA menet (a doboz vége) általában a külső menet (a csap vége) előtt kopik el.

Négy dolog befolyásolja, hogy milyen gyorsan kopnak a szálak:

Hőkezelés minősége.Ez a nagy kérdés. A tokvastagság, a felületi keménység, valamint a kemény tok és a szívósabb mag közötti gradiens határozza meg, hogy a menetek meddig tartják meg a profiljukat. Az ideális mikroszerkezet – magas széntartalmú martenzit a felületen, alacsonyabb bainit a magban, széles, fokozatos átmeneti zónával közöttük – nem könnyű elérni. Az olcsó rudak kihagyják ezt az árnyalatot.

Menetkidolgozás és illeszkedés.A menetoldalak felületi érdessége terhelés alatt úgy viselkedik, mint a csiszolópapír. A menetgeometria szigorú tűréshatár-szabályozása azt jelenti, hogy a terhelés több menetfelületen oszlik el, ahelyett, hogy kettőre vagy háromra koncentrálódna.

Talajviszonyok.A törött kőzet megragadja a rudakat. A furateltérés hajlító terhelést gyakorol a csatlakozásokra. Minden alkalommal, amikor egy rúd megszorul, a legközelebbi csatlakozás menete ütést szenved.

Karbantartási szokások.Ez a módszer kezelővezérelt és teljes mértékben javítható: az életlen fúrófejek használata növeli a furat eltérését, ami felgyorsítja a menet kopását. A régi és az új rudak keverése ugyanabban a szálban – ahol a kopott menetek az újak mellett helyezkednek el – a terhelést a legszorosabb csatlakozásra koncentrálja. Különböző beszállítóktól származó rudak használata, amelyek menettűrései esetleg nem egyeznek, alapvetően a gyorsabb kopásért fizet.

A belső menet kopása jobban számít a bányászhúroknál, mivel minden rúd-rúd csatlakozásnak van egy dobozszerű vége. Húsz rúd tizenkilenc belső menetet jelent a terhelési útvonalon. Ha csak egy is elromlik, az egész húr elkezd enni magát.

2. Külső menet gyöktörése – A kifáradási határ

A legtöbb rúd a kopás miatt elkopik, mielőtt elérné a menet kifáradási határát. De ha egy rúd látható kopás nélkül túllépi az élettartamát, a következő meghibásodás általában a külső menet töve.

A menetgyökér természetes feszültségkoncentrátor. A kalapács minden ütése feszültséghullámot küld a húron keresztül, és minden egyes csatlakozásnál a hullám visszaverődik és rávetül. A menetgyökér a csapszeg végén minden ütésnél maximális szakítófeszültség-ciklust tapasztal.

A hőkezelés meghatározza a kifáradási küszöböt. A megfelelő bainit/martenzit átmenettel rendelkező rúd több millió ciklust bír ki. Az éles keménységi gradienssel vagy felületi dekarbonizációval rendelkező rúd korán megreped.

Az üzemeltetési tényezők túlzásba viszik a helyzetet: a rúd gyakori beszorulása, a furateltérés és az tompa szerszámok mind hajlítófeszültséget okoznak az axiális ütésen felül. Ami tiszta fáradásos repedés lett volna, az kombinált feszültségből eredő meghibásodássá válik, és a rúd hamarabb eltörik, mint ahogy azt a mérési adatok alapján várható lenne.

3. Belső menet alámetszés okozta törés

Minden belső menetnek van egy alámetszése – a menetes rész alján található tehermentesítő horony. Ez tervezésileg ott van, de egyben a csatlakozó legvékonyabb keresztmetszetű része is.

Két dolog miatt hiúsul meg az alámetszés. Egyrészt: az ellenrúd külső menete minden ütéssel terheli ezt a zónát, és mivel vékony, nagyobb feszültségnek van kitéve. Kettőrészt: ha a dobozvég külső felülete a külső kopástól elvékonyodik, az alámetszés még gyengébbé válik.

A gyakorlati megoldás az, hogy hosszabb belső menettel rendelkező rudakat keressünk. A hosszabb menetes szakasz nagyobb menetfelületen osztja el a terhelést, csökkentve a csúcsfeszültséget az alámetszésnél. Ez egy egyszerű geometriai változtatás, amely mérhető különbséget jelent a húr élettartamában.

4. Rúdtest törése – Minőségellenőrzési vészjelzés

A bányászati ​​rudaknál ritkán fordul elő repedés. Ha önmagában fordul elő, az általában anyaghiba – zárvány az acélban, hengerlési hiba, kezelési horpadás, amely repedés kiváltójává vált.

De ha látsz egykötegA testtörések száma más. Ez egy hőkezelési probléma. Vagy az edzés egyenetlen volt, vagy a megeresztés nem volt megfelelő, vagy szisztematikus probléma van az acélminőséggel. Ne csak cserélje ki a törött rudakat – vegyen mintákat a tételből, és küldje el őket metallográfiára. A testtörések száma a beszállítójáról árul el valamit, nem a működéséről.

5. Rúdhajlítás — A húrerősítő

Egy alagútfúró jumbo-n egy enyhén meggörbült rúd bosszantó. Egy 15 rúdból álló húrokat futtató bányászberendezésen katasztrofális.

Egyetlen rúdon alig észrevehető görbület minden egyes illesztésnél megsokszorozódik. Mire tíz rúd mélyen vagy, a húr már csapkod a lyukban, minden menetfelületet koptat, minden illesztést egyenetlenül terhel, és egy nem egyenes lyukat fúr. Ez a ferde lyuk ezután még jobban meghajlítja a következő húrt.

Ezért az egyenesség és a koncentricitás a bányászati ​​rudak esetében nem alku tárgyát képező minőségi mérőszámok. Egy jó gyártó a nyers rudat megmunkálás előtt, majd a hőkezelés után (ami mindig okoz némi torzulást) kiegyenesíti, és minden egyes rudat ellenőrz a szállítás előtt. A tárolás és a szállítás is fontos – az egyenetlen állványokon tárolt vagy megfelelő alátámasztás nélkül szállított rudak már a lyuk megjelenése előtt is állandó merevséggel érkezhetnek meg.

A pénzmegtakarítási minta

Ezt vettem észre azoknál a bányászati ​​​​vállalatoknál, amelyek ténylegesen nyomon követik a rudak meghibásodásait: nem azok veszik a legdrágább rudakat, akiknek a legalacsonyabb a fúrt méterenkénti költsége. Ők azok, akik minden meghibásodott rudat megnéznek, és azt kérdezik: ", mit akart ez mondani nekem?"

Néha a válasz az, hogy "vegyél jobb rudakat." Gyakrabban az a helyzet, hogy gyakrabban élezd a biteket," "h ne keverd a beszállítókat ugyanabban a sorban," vagy "h a hőkezelődnek problémája van a tétel állandóságával."

A rúd eltörik. A rúd nem hazudik.