Prolungare la durata delle aste di perforazione: quattro decisioni che determinano se un'asta dura 200 metri o 2.000
La durata di una barra di perforazione non si determina sottoterra. È determinata dalle decisioni prese prima ancora che la barra tocchi la roccia: cosa si acquista, come la si abbina al lavoro da svolgere, come la si utilizza e cosa se ne fa tra un turno e l'altro. Se si sbaglia anche solo uno di questi quattro aspetti, anche l'acciaio migliore al mondo si romperà prematuramente. Se invece si fanno bene tutti e quattro, la stessa barra durerà tre o più volte più a lungo delle sue controparti più economiche.
Ecco il ciclo di vita completo, dall'acquisto al ritiro dal mercato.
Decisione numero uno: ciò che compri determina ciò che ottieni
La prima decisione, ovvero quale biella acquistare, determina il limite di tutto ciò che seguirà. Una biella con un trattamento termico inadeguato, una filettatura di scarsa qualità o un materiale scadente non può essere salvata da un utilizzo attento o da una manutenzione scrupolosa. Il difetto è intrinseco al prodotto prima ancora che venga spedito.
Cosa cercare in una barra di perforazione di qualità: la lega dovrebbe essere di un'adeguata lega di cromo-nichel-molibdeno — 42CrMo, 4140 o equivalente — con documentazione del trattamento termico che mostri tempra e rinvenimento per bilanciare resistenza e tenacità. La filettatura dovrebbe essere liscia al tatto, senza segni di utensili visibili, e le radici della filettatura dovrebbero presentare un raggio visibile anziché un angolo acuto. Le radici della filettatura appuntite sono concentratori di stress che innescano cricche da fatica. Una barra di qualità avrà subito un trattamento termico post-saldatura se saldata per attrito, e la deformazione all'estremità di connessione dovrebbe essere visibile come una transizione di diametro graduale anziché un gradino brusco.
Richiedete i registri dei trattamenti termici. Richiedete i rapporti di ispezione. Un fornitore che non può o non vuole fornirli vi sta dicendo qualcosa su cosa c'è dentro la barra, o su cosa non c'è.
Decisione numero due: scegliere la canna da pesca più adatta al lavoro
Un'asta di perforazione perfetta per fori da 45 millimetri in calcare di media durezza si romperà rapidamente in fori da 89 millimetri in granito duro. Il diametro dell'asta, lo spessore della parete e la dimensione della filettatura devono essere compatibili con l'energia d'impatto erogata dalla punta del trapano e con la resistenza opposta dalla roccia.
L'errore più comune è l'utilizzo di aste sottodimensionate su trapani ad alta potenza. L'asta semplicemente non ha abbastanza acciaio in sezione trasversale per sopportare in sicurezza l'energia d'impatto. Ogni colpo spinge la sollecitazione alla base della filettatura oltre il limite di fatica del materiale e l'asta accumula danni da fatica a ogni colpo. Un'asta sottodimensionata potrebbe forare bene per alcuni turni – abbastanza a lungo da convincere tutti che stia funzionando – e poi spezzarsi improvvisamente perché la fatica accumulata ha finalmente raggiunto una dimensione critica di cricca.
L'incompatibilità opposta, ovvero aste sovradimensionate su trapani a bassa potenza, è meno pericolosa ma comunque uno spreco. La massa eccessiva dell'asta assorbe l'energia d'impatto che dovrebbe essere trasmessa alla roccia. La velocità di penetrazione diminuisce. Il trapano deve lavorare di più per accelerare l'asta più pesante a ogni colpo. L'asta in sé non si rompe, ma tutto risulta più lento e costoso del necessario.
Scegliete l'asta di perforazione in base alle specifiche del produttore e alle caratteristiche della roccia. Il manuale esiste per un motivo.
Terza decisione: come gestirlo
Anche una biella con specifiche perfette si romperà prematuramente se sottoposta a un uso improprio. Tre errori operativi sono le cause principali di rottura delle bielle:
Iniziare il foro con la punta sollevata dalla superficie rocciosa — "air hammering" o "blank fireing." L'intera energia d'impatto viaggia attraverso l'asta senza roccia che la assorba, riflettendosi indietro come un'onda di trazione attraverso ogni connessione filettata. Le filettature subiscono un forte stress ogni volta che ciò accade. La punta deve essere a contatto con la roccia prima che il martello inizi a funzionare. Sempre.
Perforare con la trave di alimentazione o la punta non perpendicolari alla parete rocciosa. Un inizio angolato sottopone l'asta a flessione fin dal primo colpo, e la sollecitazione di flessione si somma alle sollecitazioni d'impatto e torsionali per cui l'asta è progettata. La sollecitazione combinata alla base della filettatura può superare il limite di fatica del materiale anche quando ogni singola componente di sollecitazione rientra nelle specifiche. Assicurarsi che l'asta sia perpendicolare prima di iniziare a forare.
Non regolare i parametri quando la roccia cambia. Se la penetrazione rallenta perché la punta incontra un terreno più duro, la soluzione è ridurre la pressione di avanzamento e lasciare che la punta lavori al suo nuovo ritmo, non aumentare l'avanzamento forzandolo. Un avanzamento eccessivo su una punta che sta già faticando aggiunge un carico di compressione e flessione all'asta, e un'asta flessione in una colonna di perforazione rotante è un potenziale cedimento per fatica.
Decisione numero quattro: cosa succede tra un turno e l'altro?
La manutenzione più importante per la durata delle aste di perforazione non è complicata. È solo facile trascurarla.
Pulisci l'asta dopo ogni turno. I residui di roccia che si depositano sulla superficie dell'asta si seccano formando una crosta simile al cemento, abrasiva per qualsiasi cosa tocchi. Inoltre, intrappolano l'umidità contro l'acciaio, favorendo la corrosione puntiforme, che a sua volta è il punto di innesco delle cricche da fatica. Un rapido risciacquo e una passata con un panno richiedono solo pochi secondi.
Prima di riporre la canna, ispezionate le filettature. Cercate i primi segni di problemi: microfratture alla base della filettatura, scolorimento del primo filetto innestato (dovuto al calore e all'usura da sfregamento), deformazione o appiattimento delle creste della filettatura. Ognuno di questi segni indica che la canna sta entrando nella fase di declino e dovrebbe essere considerata per un utilizzo limitato o per la sua sostituzione. Intervenire su una crepa prima che si propaghi fino alla rottura consente di salvare la canna e tutto ciò a cui è collegata.
Applicare un prodotto antiruggine alle filettature e a qualsiasi area in cui il rivestimento superficiale si sia consumato. Una canna che arrugginisce durante lo stoccaggio è una canna che inizierà il suo prossimo turno con dei punti di concentrazione delle sollecitazioni. I protettivi per le filettature vanno applicati prima che la canna venga riposta sul supporto, sempre, senza eccezioni.
Conservate le canne in posizione orizzontale, supportandole in più punti: non appoggiatele a una parete, non impilatele e non poggiate su superfici irregolari. Una canna che si incurva a causa di una conservazione impropria manterrà una curvatura permanente, e una canna curva è una canna affaticata.
