При бурении горных пород буровые штанги подвергаются сложным знакопеременным напряжениям, вызванным ударными, крутильными, изгибающими и другими нагрузками. Поверхность корпуса штока подвергается сильному истиранию от камней, а центральное отверстие подвергается ударам и коррозии под воздействием шахтной воды, что приводит к сложному отказу. Качество буровых штанг R32, являющихся расходным материалом для бурения по горным породам, оказывает существенное влияние на себестоимость горнодобывающего производства. Следовательно, стабилизация и улучшение качества изготовления буровых штанг имеют большое значение.
I. Основные виды отказов буровой штанги R32
Основные виды отказов буровых штанг R32 делятся на три категории: разрушение из-за износа резьбы (см. Рисунок 1), разрушение в переходной зоне между резьбой и телом штанги (см. Рисунок 2) и разрушение тела штанги (см. Рисунок 3, менее распространенный случай).
II. Анализ проблем качества буровой штанги R32
1. Дефекты материала полой стали, используемой для буровых штанг Р32.
2. Дефекты, в том числе плохая прямолинейность и низкая точность размеров тела стержня.
3. Необоснованное конструктивное проектирование торцов бурильных штанг и нестандартная обработка , приводящая к плохой посадке между соседними торцами бурильных штанг.
4. Недостатки проектирования или обработки переходных зон, приводящие к низкой точности резьбы, впадин резьбы и переходных зон, появлению царапин на поверхности, высокой концентрации напряжений в переходных зонах.
5. Плохая посадка переходов между волнообразными резьбами и переходными дугами, что приводит к концентрации напряжений.
6. После термообработки микроструктура и твердость поверхностного слоя и сердечника буровой штанги не соответствуют техническим требованиям, что приводит к ухудшению комплексных механических свойств.
7. Из-за ограничений оборудования невозможно провести обработку поверхности, такую как дробеструйная обработка и антикоррозийная обработка , что ухудшает общие механические характеристики буровых штанг.
III. Мероприятия по повышению качества буровых штанг R32
1. Структура корпуса стержня
Конструктивная форма торцов и переходных канавок является важным фактором, влияющим на качество и срок службы буровых штанг. Строгое проектирование и обработка торцов и переходных канавок в соответствии со стандартами является эффективным способом предотвращения преждевременного разрушения буровых штанг R32.
2. Процесс обработки
Контроль прямолинейности тела стержня и стандартизация обработки конструкций торцов резьбы, а также внутренних и наружных торцевых фасок являются основными мерами, гарантирующими срок службы бурильных стержней. Наибольшее влияние на коэффициент концентрации напряжений оказывают глубина переходных канавок и радиус кривизны дна канавок, которые должны строго регламентироваться. Кроме того, полнота волнообразной резьбы также является важнейшим фактором, определяющим срок службы; Волнообразная резьба при недостаточной наполненности имеет малый объем и быстро изнашивается.
3. Процесс термообработки
Обычный процесс термообработки буровых штанг R32 — это цементация + воздушное охлаждение + отпуск. В качестве метода химико-термической обработки цементация позволяет определенным элементам атмосферы проникать в поверхность стали посредством нагрева и теплоизоляции, изменяя химический состав поверхностного слоя и создавая различные микроструктуры и механические свойства между сердцевиной и поверхностным слоем. Во время цементации более высокая температура, углеродный потенциал и скорость цементации ускоряют процесс цементации, а более низкие параметры замедляют его. Чрезмерно высокое содержание углерода в науглероженном слое приводит к образованию сетчатых карбидов, повышающих хрупкость и чувствительность к надрезам. После закалки образуется крупный мартенсит и избыточный аустенит; Поверхностный аустенит в науглероженном слое ухудшает поверхностную твердость и износостойкость буровых штанг. Соответственно, правильный выбор параметров цементации и термообработки является наиболее важным фактором, влияющим на качество буровой штанги.
4. Дробеструйная очистка и антикоррозийная обработка .
Дробеструйная очистка и антикоррозионная обработка являются одними из ключевых мер по улучшению качества бурильных штанг, поскольку они значительно продлевают усталостный срок службы и являются обязательными процедурами. В настоящее время лишь немногие отечественные производители проводят обработку поверхности буровых штанг, что является основной причиной существенного разрыва в качестве отечественных и зарубежных буровых штанг.
IV. Заключение
Инструменты для бурения по скалам XTC обеспечивают строгий контроль над ключевыми звеньями производства, включая механическую обработку, термообработку и обработку поверхности, чтобы гарантировать качество производства. Наша цель — предоставить клиентам инструменты для бурения по породам с высокой износостойкостью , ударопрочностью и длительным сроком службы , способствуя эффективному развитию мировой горнодобывающей промышленности.