As hastes de perfuração de extensão para mineração sempre falham? Um artigo para entender os modos de falha e soluções
Nas operações de mineração, as hastes de perfuração são um componente crítico indispensável, cujo desempenho afeta diretamente a eficiência e a segurança. Em comparação com as hastes de perfuração de túneis/avanço, as hastes de perfuração para mineração apresentam menos falhas anormais, mas, uma vez que ocorrem, ainda podem causar problemas significativos na produção. Este artigo analisa os modos comuns de falha das hastes de perfuração para mineração, suas causas e contramedidas para ajudar você a evitar "tropeços" na produção.
Desgaste interno e externo das roscas: o "culpado" mais comum do desgaste. Entre as diversas falhas de hastes de perfuração usadas em sondas de mineração, o desgaste das roscas internas e externas é o mais comum, com predomínio do desgaste interno. É como um parafuso que você usa todos os dias — suas roscas se desgastam com o tempo, ficando frouxas e difíceis de apertar; as roscas das hastes de perfuração se comportam da mesma maneira.
O que determina a resistência ao desgaste da rosca de uma haste de perfuração?
Processo de fabricação como base: a dureza do tratamento térmico da haste, a profundidade da caixa (cementada), o acabamento da superfície da rosca e a precisão do encaixe da rosca são fatores-chave que afetam a resistência ao desgaste. Assim como na fabricação de uma ferramenta durável, a escolha dos materiais e a qualidade do processo determinam diretamente a vida útil.
Condições operacionais adversas: a dureza da rocha e a complexidade geológica desempenham um papel fundamental. Em condições adversas, podem ocorrer facilmente emperramentos e desvios de furos, que agem como lixa e aceleram o desgaste da rosca.
Os fatores do operador são importantes: a habilidade do operador e as configurações utilizadas (pressão de avanço/alimentação, pressão da água de lavagem, etc.) podem influenciar a taxa de desgaste da rosca. A operação inadequada é como submeter a haste a uma "tortura" e causa desgaste anormal.
Atenção ao uso e manutenção: não reafiar as brocas a tempo não só reduz a penetração como também leva ao desvio do furo; misturar hastes novas e gastas ou usar hastes de fabricantes diferentes — devido às diferenças nas tolerâncias da rosca e na folga de ajuste — acelerará o desgaste da rosca.
Fratura na raiz da rosca externa: consequência do uso excessivo. A fratura na raiz da rosca externa é outro modo de falha comum, ocorrendo frequentemente quando a haste já atingiu sua metragem típica, mas ainda está em uso. Normalmente, as roscas interna e externa se desgastam antes que ocorra a fratura na raiz; no entanto, alguns produtos cujas roscas não se desgastaram ainda podem sofrer fraturas na raiz se continuarem em serviço. As principais causas incluem:
O processo de fabricação é crítico: o nível de tratamento térmico determina a resistência à fadiga da haste. É crucial que a microestrutura do tratamento térmico ofereça tenacidade e resistência à fadiga adequadas. A estrutura ideal é uma superfície martensítica de alto carbono com um núcleo com baixo teor de bainita e uma zona mista de transição ampla e lisa entre eles. O acabamento da superfície da rosca também afeta o desempenho.
As condições operacionais acrescentam problemas: condições complexas com travamentos frequentes ou desvios do furo levam a fraturas por fadiga anormais na raiz da rosca.
O uso e a manutenção escondem riscos: a não afiação da broca a tempo pode causar desvio do furo e, consequentemente, fraturas anormais da raiz das roscas da haste.
Fratura no alívio da rosca interna (corte vazio) — um ponto fraco estrutural A fratura no alívio da rosca interna (região de rebaixo/corte vazio) é outro tipo de falha, geralmente causada por dois fatores. Primeiro, durante a perfuração, a rosca externa pode aplicar forças à área de alívio da rosca interna, que é estruturalmente mais fraca e, portanto, propensa a fraturas. Segundo, o desgaste severo na parte externa da rosca interna reduz ainda mais a resistência da área de alívio e aumenta o risco de fratura. Uma contramedida prática é selecionar hastes com um projeto de rosca interna estendida: o engate mais longo ajuda a distribuir as cargas e reduzir a concentração de tensões no ponto fraco, reforçando efetivamente a área vulnerável.
Fratura do corpo da barra: uma falha no controle de qualidade Fraturas do corpo da barra não são comuns e geralmente estão relacionadas a problemas com o próprio aço ou a processos de laminação/forjamento inadequados, ocorrendo tipicamente como incidentes isolados. No entanto, se ocorrerem fraturas do corpo da barra em lotes, isso provavelmente indica um problema significativo no tratamento térmico ou no controle do processo; uma inspeção detalhada do processo de tratamento térmico e dos controles de qualidade é necessária para identificar e corrigir defeitos.
Dobramento de hastes: o assassino oculto na operação em série As hastes de perfuração para mineração são frequentemente utilizadas em séries, geralmente de 10 a 20 hastes interligadas. Uma vez dobrada, uma haste não só se torna inutilizável, como também pode causar falhas anormais em outras hastes. Portanto, a retilinidade e a concentricidade são critérios de qualidade essenciais para hastes de mineração. Garantir essas tolerâncias geométricas melhora significativamente a confiabilidade e a durabilidade durante a operação contínua.
Para evitar a flexão das barras, são necessárias múltiplas operações de endireitamento durante a fabricação. A matéria-prima das barras recebidas pode estar deformada e deve ser endireitada antes do processamento posterior; as barras podem deformar-se durante o tratamento térmico e precisam de um endireitamento preciso posteriormente para atender aos rigorosos padrões de retilinidade. Além disso, o transporte e o armazenamento devem ser gerenciados para preservar a retilinidade e evitar a flexão.
