أثناء حفر الصخور، تتعرض قضبان الحفر لضغوط متناوبة معقدة ناجمة عن الصدمات، والالتواء، والانحناء والأحمال الأخرى. ويعاني سطح جسم القضيب من تآكل شديد بسبب الصخور، في حين يتعرض التجويف المركزي للصدمات والتآكل بسبب مياه المنجم، مما يؤدي إلى سلوكيات فشل معقدة. باعتبارها مادة مستهلكة لحفر الصخور، فإن جودة قضبان الحفر R32 لها تأثير كبير على تكاليف إنتاج المناجم. ومن ثم، فإن استقرار وتحسين جودة تصنيع قضبان الحفر له أهمية كبيرة.
I. أوضاع الفشل الرئيسية لقضيب الحفر R32
تنقسم أوضاع الفشل الأساسية لقضبان الحفر R32 إلى ثلاث فئات: فشل تآكل الخيط (انظر الشكل 1)، وفشل الكسر في منطقة الانتقال بين الخيوط وجسم القضيب (انظر الشكل 2)، وفشل جسم القضيب (انظر الشكل 3، وهي حالة أقل شيوعًا).
ثانيا. تحليل مشكلة الجودة لقضيب الحفر R32
1. عيوب المواد في الفولاذ المجوف المستخدم في قضبان الحفر R32.
2. العيوب بما في ذلك ضعف الاستقامة وانخفاض دقة الأبعاد لجسم القضيب.
3. التصميم الهيكلي غير المعقول لجوانب نهاية قضيب الحفر والمعالجة غير القياسية ، مما يؤدي إلى ضعف التركيب بين أوجه نهاية قضيب الحفر المتجاورة.
4. أوجه القصور في تصميم أو تجهيز المناطق الانتقالية، مما يؤدي إلى انخفاض دقة الخيوط وجذور الخيوط والمناطق الانتقالية، والخدوش السطحية، وارتفاع تركيز الإجهاد في المناطق الانتقالية.
5. سوء توافق الانتقال بين الخيوط ذات الشكل الموجي والأقواس الانتقالية مما يؤدي إلى تركيز الإجهادات.
6. بعد المعالجة الحرارية، البنية المجهرية والصلابة للطبقة السطحية والقلب لقضيب الحفر تفشل في تلبية المواصفات، مما يؤدي إلى خواص ميكانيكية شاملة رديئة.
7. نظرًا للقيود المفروضة على المعدات، لا يمكن تنفيذ المعالجات السطحية مثل السفع بالخردق والمعالجة المضادة للتآكل ، مما يضر بالأداء الميكانيكي العام لقضبان الحفر.
ثالثا. تدابير لتحسين جودة قضبان الحفر R32
1. هيكل جسم القضيب
يعد الشكل الهيكلي للوجوه النهائية والأخاديد الانتقالية عاملاً حيويًا يؤثر على جودة وعمر الخدمة لقضبان الحفر. يعد التصميم الدقيق لواجهات النهاية والأخاديد الانتقالية وتصنيعها بما يتوافق مع المعايير طريقة فعالة لمنع الكسر المبكر لقضبان الحفر R32.
2. عملية التصنيع
يعد التحكم في استقامة جسم القضيب وتوحيد تصنيع هياكل الوجه الطرفي الملولب بالإضافة إلى حواجز الوجه الداخلية والخارجية من التدابير الأساسية لضمان عمر خدمة قضيب الحفر. إن عمق الأخاديد الانتقالية ونصف قطر الانحناء في قيعان الأخدود يكون له أكبر تأثير على عامل تركيز الضغط ويجب تنظيمه بشكل صارم. بالإضافة إلى ذلك، فإن امتلاء الخيوط على شكل موجة هو أيضًا عامل محدد رئيسي لعمر الخدمة؛ الخيوط ذات الشكل الموجي ذات الامتلاء غير الكافي لها حجم صغير وتتآكل بسرعة.
3. عملية المعالجة الحرارية
عملية المعالجة الحرارية الشائعة لقضبان الحفر R32 هي الكربنة + تبريد الهواء + التقسية. باعتبارها تقنية معالجة حرارية كيميائية، تمكن الكربنة عناصر معينة في الغلاف الجوي من التسلل إلى سطح الفولاذ من خلال التسخين والعزل الحراري، وتعديل التركيب الكيميائي للطبقة السطحية وإنشاء هياكل مجهرية وخصائص ميكانيكية متميزة بين الطبقة الأساسية والسطحية. أثناء عملية الكربنة، تعمل درجة الحرارة المرتفعة وإمكانات الكربون وسرعة الكربنة على تسريع عملية الكربنة، بينما تعمل المعلمات المنخفضة على إبطاءها. يؤدي المحتوى الكربوني المرتفع بشكل مفرط في الطبقة المكربنة إلى إنتاج كربيدات الشبكة، مما يزيد من الهشاشة وحساسية الشق. بعد التبريد، يتشكل المارتنسيت الخشن والأوستينيت المفرط؛ الأوستينيت السطحي في الطبقة المكربنة يضعف صلابة السطح ومقاومة التآكل لقضبان الحفر. وبناء على ذلك، فإن الاختيار الصحيح لمعلمات الكربنة والمعالجة الحرارية هو العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على جودة قضيب الحفر.
4. السفع بالخردق والمعالجة المضادة للتآكل
يعتبر السفع بالخردق والمعالجة المضادة للتآكل من بين الإجراءات الرئيسية لتحسين جودة قضبان حفر مطرقة الصخور، حيث إنها تعمل على إطالة عمر الكلال بشكل كبير وهي إجراءات لا غنى عنها. في الوقت الحاضر، يقوم عدد قليل من الشركات المصنعة المحلية بإجراء المعالجة السطحية لقضبان الحفر، وهو سبب رئيسي للفجوة الكبيرة في الجودة بين قضبان الحفر المحلية والأجنبية.
رابعا. خاتمة
تفرض أدوات حفر الصخور XTC رقابة صارمة على روابط الإنتاج الرئيسية بما في ذلك التصنيع والمعالجة الحرارية والمعالجة السطحية لضمان جودة التصنيع. هدفنا هو تزويد العملاء بأدوات حفر الصخور عالية المقاومة للتآكل والصدمات وطويلة العمر ، مما يساهم في التطوير الفعال لصناعة التعدين العالمية.