Le aste di perforazione per l'estrazione mineraria si rompono sempre? Un articolo per comprendere le modalità di guasto e i relativi rimedi.
Nelle operazioni minerarie, le aste di perforazione sono un componente essenziale e fondamentale, le cui prestazioni incidono direttamente sull'efficienza e sulla sicurezza. Rispetto alle aste di perforazione per scavo/avanzamento, le aste di perforazione minerarie subiscono meno guasti anomali, ma una volta che si verificano, possono comunque causare notevoli problemi di produzione. Questo articolo esamina le modalità di guasto più comuni delle aste di perforazione minerarie, le cause che le determinano e le contromisure per evitare "imprevisti" di produzione.
Usura delle filettature interne ed esterne: il "colpevole" più comune Tra i vari guasti delle aste di perforazione utilizzate sulle piattaforme minerarie, l'usura delle filettature interne ed esterne è la più comune, con predominanza dell'usura delle filettature interne. È come una vite che usi tutti i giorni: le sue filettature si consumano nel tempo, allentandosi e diventando difficili da serrare; le filettature delle aste di perforazione si comportano allo stesso modo.
Cosa determina la resistenza all'usura della filettatura di una barra di perforazione?
Il processo di produzione è fondamentale: la durezza del trattamento termico, la profondità di cementazione, la finitura superficiale della filettatura e la precisione di accoppiamento sono tutti fattori chiave che influenzano la resistenza all'usura. Come per la realizzazione di un utensile durevole, la scelta dei materiali e la qualità del processo ne determinano direttamente la durata.
Condizioni operative difficili: la durezza della roccia e la complessità geologica giocano un ruolo fondamentale. In condizioni difficili, si verificano facilmente inceppamenti e deviazioni del foro, che agiscono come carta vetrata e accelerano l'usura della filettatura.
I fattori legati all'operatore sono importanti: l'abilità dell'operatore e le impostazioni utilizzate (pressione di alimentazione/avanzamento, pressione dell'acqua di lavaggio, ecc.) possono influenzare il tasso di usura della filettatura. Un utilizzo improprio è come sottoporre l'asta a una "tortura" e causa un'usura anomala.
Attenzione all'uso e alla manutenzione: la mancata riaffilatura tempestiva delle punte da trapano non solo riduce la penetrazione, ma provoca anche la deviazione del foro; mescolare barre nuove e usurate o utilizzare barre di produttori diversi, a causa delle differenze nelle tolleranze delle filettature e nel gioco di accoppiamento, accelererà l'usura delle filettature.
Frattura del nocciolo della filettatura esterna: conseguenza dell'uso eccessivo La frattura del nocciolo delle filettature esterne è un altro tipo di guasto comune, che spesso si verifica quando una barra ha già raggiunto il suo metraggio tipico ma è ancora utilizzata. Solitamente, le filettature interne ed esterne si usurano prima che si verifichi la frattura del nocciolo; tuttavia, alcuni prodotti le cui filettature non si sono usurate possono comunque subire fratture del nocciolo se continuano a essere utilizzati. Le cause principali includono:
Il processo di produzione è fondamentale: il livello di trattamento termico determina la resistenza a fatica della barra. È fondamentale che la microstruttura del trattamento termico fornisca un'adeguata tenacità e resistenza a fatica. La struttura ideale è una superficie martensitica ad alto tenore di carbonio con un nucleo a basso tenore di bainite e un'ampia e liscia zona di transizione mista tra di esse. Anche la finitura superficiale della filettatura influisce sulle prestazioni.
Le condizioni operative aggiungono problemi: condizioni complesse con frequenti inceppamenti o deviazioni dei fori provocano fratture da fatica anomale alla radice della filettatura.
L'uso e la manutenzione nascondono dei rischi: se la punta non viene rettificata in tempo, si può verificare una deviazione del foro e quindi delle fratture anomale della base delle filettature dell'asta.
Frattura in corrispondenza dello scarico della filettatura interna (taglio vuoto): un punto debole strutturale La frattura in corrispondenza dello scarico della filettatura interna (la regione di sottosquadro/"taglio vuoto") è un altro tipo di guasto, solitamente causato da due fattori. In primo luogo, durante la foratura, la filettatura esterna può applicare forze all'area dello scarico della filettatura interna, che è strutturalmente più debole e quindi soggetta a frattura. In secondo luogo, una forte usura all'esterno della filettatura interna riduce ulteriormente la resistenza dell'area dello scarico e aumenta il rischio di frattura. Una contromisura pratica è quella di selezionare barre con un design della filettatura interna esteso: l'impegno più lungo aiuta a distribuire i carichi e a ridurre la concentrazione di sollecitazioni nel punto debole, rinforzando efficacemente l'area vulnerabile.
Frattura del corpo della barra: una lacuna nel controllo qualità Le fratture del corpo della barra non sono comuni e sono solitamente correlate a problemi con l'acciaio stesso o a processi di laminazione/forgiatura impropri, e si verificano tipicamente come incidenti isolati. Tuttavia, se le fratture del corpo della barra si verificano in lotti, ciò indica probabilmente un problema significativo nel trattamento termico o nel controllo del processo; è quindi necessaria un'ispezione dettagliata del processo di trattamento termico e dei controlli qualità per identificare e correggere i difetti.
Flessione delle aste: il killer nascosto nelle operazioni in serie Le aste di perforazione mineraria sono spesso utilizzate in serie, solitamente composte da 10-20 aste collegate tra loro. Una volta che un'asta si piega, non solo diventa inutilizzabile, ma può anche innescare guasti anomali in altre aste. Pertanto, rettilineità e concentricità sono criteri di qualità critici per le aste minerarie. Garantire queste tolleranze geometriche migliora significativamente l'affidabilità e la durata durante il funzionamento continuo.
Per evitare la flessione delle barre, sono necessarie molteplici operazioni di raddrizzatura durante la produzione. Le barre grezze in entrata possono essere deformate e devono essere raddrizzate prima di ulteriori lavorazioni; le barre possono deformarsi durante il trattamento termico e necessitano di una raddrizzatura precisa in seguito per soddisfare rigorosi standard di rettilineità. Inoltre, il trasporto e lo stoccaggio devono essere gestiti in modo da preservare la rettilineità ed evitare flessioni.
