Falhas em hastes de perfuração de rocha: causas comuns e soluções que você precisa saber

Nas operações de mineração, as hastes de perfuração são equipamentos essenciais, e seu desempenho influencia diretamente a eficiência e a segurança. Embora falhas em hastes de mineração sejam menos comuns em comparação com as hastes de tunelamento, quando ocorrem, podem causar interrupções significativas na produção. Hoje, vamos nos aprofundar nos modos comuns de falha em hastes de perfuração para mineração, suas causas e as soluções para evitar essas armadilhas operacionais.

1. Desgaste de roscas internas e externas: o mais comum "Annoyance"

Entre os vários tipos de falhas em hastes de mineração, o desgaste das roscas internas e externas é o mais frequente, sendo o desgaste da rosca interna o problema dominante. Isso é semelhante ao desgaste dos parafusos de uso diário com o tempo, que se soltam e dificultam o aperto. As roscas das hastes de perfuração sofrem o mesmo fenômeno.

Então, quais fatores determinam a resistência ao desgaste das roscas de uma haste?

• Processo de fabricação: A dureza da haste de perfuração, a profundidade da camada endurecida, o acabamento superficial das roscas e a precisão do encaixe da rosca são fatores cruciais. Assim como na fabricação de uma ferramenta durável, a qualidade do material e a precisão do processamento impactam diretamente sua vida útil.

• Condições de operação: A dureza das camadas rochosas e a complexidade geológica desempenham papéis significativos. Em condições de trabalho complexas, podem ocorrer problemas como hastes presas ou desvios na direção da perfuração, acelerando o desgaste das roscas, assim como ocorre com uma lixa.

• Fatores operacionais: O nível de habilidade dos operadores, bem como os parâmetros de perfuração, como pressão de avanço e pressão da água de lavagem, também podem afetar a velocidade de desgaste das roscas. A operação inadequada é como submeter a haste de perfuração a condições extremas, causando desgaste anormal.

• Práticas de manutenção: Deixar de afiar a broca a tempo pode levar a perfurações ineficientes e desvios. Além disso, misturar hastes novas e desgastadas ou usar hastes de fabricantes diferentes com tolerâncias de rosca variadas pode acelerar ainda mais o desgaste da rosca.

2. Fratura na raiz das roscas externas: as consequências do uso excessivo

A fratura na raiz das roscas externas é outro modo de falha comum, ocorrendo frequentemente quando a haste de perfuração excede sua vida útil típica e ainda está em uso. Normalmente, as roscas internas e externas da maioria das hastes de mineração se desgastam antes da fratura da raiz. No entanto, se as roscas não se desgastarem até a falha, o uso contínuo pode levar a tais fraturas.

Os principais fatores que contribuem para esse fracasso são:

• Processo de fabricação: O tratamento térmico é crucial para determinar a resistência à fadiga da haste. A estrutura tratada termicamente precisa possuir alta tenacidade e resistência à fadiga, sendo a estrutura ideal martensita com alto teor de carbono na superfície e bainita no núcleo, com uma transição suave e ampla entre as duas. O acabamento superficial das roscas também afeta sua durabilidade.

• Condições de operação: Hastes presas frequentes e desvios de perfuração em condições complexas podem levar a fraturas por fadiga anormais na raiz das roscas externas.

• Práticas de manutenção: Não afiar a broca a tempo pode causar desvios na perfuração, o que pode causar fraturas por fadiga na raiz da rosca.

3. Fratura na rosca interna "Void": A fraqueza estrutural

A fratura na rosca interna "void" é outro modo de falha, normalmente causado por dois fatores. Primeiro, durante o processo de perfuração, as roscas externas exercem força sobre as roscas internas, um ponto fraco na estrutura que pode facilmente fraturar. Segundo, se as roscas externas da haste sofrerem desgaste significativo, isso enfraquecerá ainda mais a rosca interna e aumentará o risco de fratura.

A solução? Optar por hastes de perfuração com roscas internas estendidas pode aumentar significativamente sua durabilidade. Esse design ajuda a distribuir a força de forma mais uniforme, reduzindo a concentração de tensão nos pontos fracos, como se adicionasse uma camada de proteção a uma área vulnerável.

4. Fratura do corpo da haste: a supervisão no controle de qualidade

Fraturas no corpo da barra são relativamente raras, mas podem ocorrer devido a problemas de qualidade com o próprio aço ou a processos de laminação inadequados. Geralmente, essas fraturas são incidentes isolados. No entanto, se ocorrerem fraturas em massa no corpo da barra, isso pode indicar problemas significativos com o processo de tratamento térmico. Nesses casos, é essencial inspecionar cuidadosamente o processo de tratamento térmico para identificar defeitos no controle de qualidade e evitar problemas futuros.

5. Dobramento do Corpo da Haste: O Assassino Invisível em Operações em Série

As hastes de perfuração para mineração são frequentemente utilizadas em série, normalmente entre 10 e 20 hastes por vez. Quando uma haste se curva, não só se torna inutilizável, como também pode causar a falha prematura de outras hastes. Portanto, manter a retidão e a coaxialidade é um padrão de qualidade essencial para hastes de mineração. Garantir essas propriedades geométricas pode aumentar significativamente a confiabilidade e a durabilidade das hastes durante operações contínuas.

Para evitar a flexão do corpo da haste, as matérias-primas e as hastes acabadas devem passar por vários processos de endireitamento durante a produção. As matérias-primas que podem apresentar curvaturas inerentes precisam ser endireitadas antes do processamento posterior. Após o tratamento térmico, as hastes também podem se deformar e precisar de um endireitamento preciso para atender aos rigorosos padrões de retilinidade. Além disso, durante o transporte e o armazenamento, devem ser tomadas medidas para garantir que as hastes permaneçam retas e não dobrem.

Ao entender as causas comuns de falhas e implementar as medidas corretas, você pode melhorar significativamente a confiabilidade e a longevidade das hastes de perfuração de mineração, garantindo operações suaves e eficientes.