Défaillances des tiges de forage : causes courantes et solutions à connaître
Dans les opérations minières, les tiges de forage sont des équipements essentiels, dont les performances influencent directement l'efficacité et la sécurité. Bien que les défaillances des tiges de forage soient moins fréquentes que celles des tiges de forage de tunnels, lorsqu'elles surviennent, elles peuvent entraîner d'importantes perturbations de la production. Aujourd'hui, nous allons nous pencher sur les modes de défaillance courants des tiges de forage, leurs causes et les solutions pour éviter ces problèmes opérationnels.
1. Usure des filetages internes et externes : la plus courante "Négligence"
Parmi les différents types de défaillances des tiges minières, l'usure des filetages internes et externes est la plus fréquente, l'usure du filetage interne étant le problème dominant. Ce phénomène est similaire à celui des vis usagées au fil du temps, qui se desserrent et rendent leur serrage difficile. Les filetages des tiges de forage subissent le même phénomène.
Alors, quels facteurs déterminent la résistance à l’usure des filetages d’une tige ?
Processus de fabrication : La dureté de la tige de forage, la profondeur de la couche durcie, l'état de surface des filetages et la précision de leur assemblage sont des facteurs cruciaux. Tout comme la fabrication d'un outil durable, la qualité du matériau et la précision de l'usinage ont un impact direct sur sa durée de vie.
Conditions de fonctionnement : La dureté des couches rocheuses et la complexité géologique jouent un rôle important. Dans des conditions de travail complexes, des problèmes tels que le blocage des tiges ou une déviation de la direction de forage peuvent survenir, accélérant l'usure des filetages, à l'instar du papier de verre.
Facteurs opérationnels : Le niveau de compétence des opérateurs, ainsi que les paramètres de forage tels que la pression de poussée et la pression de l'eau de rinçage, peuvent également influencer la vitesse d'usure des filetages. Une mauvaise utilisation revient à soumettre la tige de forage à des conditions extrêmes, provoquant une usure anormale.
Pratiques d'entretien : Ne pas réaffûter le foret à temps peut entraîner un perçage inefficace et des écarts de perçage. De plus, mélanger des tiges neuves et usées ou utiliser des tiges de différents fabricants avec des tolérances de filetage variables peut accélérer l'usure du filetage.
2. Fracture à la racine des filetages externes : les conséquences "dddhhd'une utilisation excessive
La fracture à la racine des filetages externes est un autre mode de défaillance courant, qui survient souvent lorsque la tige de forage a dépassé sa durée de vie normale et est encore utilisée. Généralement, les filetages internes et externes de la plupart des tiges minières s'usent avant la fracture à la racine. Cependant, si les filetages ne sont pas usés jusqu'à la rupture, une utilisation continue peut entraîner de telles fractures.
Les principaux facteurs contribuant à cet échec sont :
Processus de fabrication : Le traitement thermique est crucial pour déterminer la résistance à la fatigue de la tige. La structure traitée thermiquement doit présenter une ténacité et une résistance à la fatigue élevées, la structure idéale étant composée de martensite à haute teneur en carbone en surface et de bainite au cœur, avec une transition douce et large entre les deux. L'état de surface des filetages influence également leur durabilité.
Conditions de fonctionnement : Des tiges coincées fréquemment et des écarts de perçage dans des conditions complexes peuvent entraîner des fractures de fatigue anormales à la racine des filetages externes.
Pratiques d'entretien : Le fait de ne pas réaffûter le foret à temps peut entraîner des écarts de perçage, qui peuvent ensuite provoquer des fractures de fatigue à la racine du filetage.
3. Fracture au niveau du filetage interne "Void" : la faiblesse structurelle
La rupture du filetage interne "void" est un autre mode de défaillance, généralement causé par deux facteurs. Premièrement, lors du perçage, les filetages externes exercent une force sur les filetages internes, un point faible de la structure susceptible de se fracturer facilement. Deuxièmement, une usure importante des filetages externes de la tige fragilise davantage le filetage interne et augmente le risque de rupture.
La solution ? Opter pour des tiges de forage à filetage interne allongé peut considérablement améliorer leur durabilité. Cette conception permet de répartir la force plus uniformément, réduisant ainsi la concentration des contraintes aux points faibles, comme si l'on ajoutait une couche de protection à une zone vulnérable.
4. Fracture du corps de la tige : la surveillance du contrôle qualité
Les fractures du corps de la tige sont relativement rares, mais peuvent survenir en raison de problèmes de qualité de l'acier lui-même ou de procédés de laminage inappropriés. Il s'agit généralement d'incidents isolés. Cependant, si des fractures massives se produisent, cela peut indiquer des problèmes importants liés au traitement thermique. Dans ce cas, il est essentiel d'inspecter soigneusement le processus de traitement thermique afin d'identifier les défauts de contrôle qualité et d'éviter d'autres problèmes.
5. Flexion du corps de la tige : le tueur invisible dans les opérations en série
Les tiges de forage minier sont souvent utilisées en série, généralement entre 10 et 20 tiges à la fois. La flexion d'une tige la rend non seulement inutilisable, mais peut également entraîner la défaillance prématurée des autres tiges. Le maintien de la rectitude et de la coaxialité est donc une norme de qualité essentielle pour les tiges de forage minier. Le maintien de ces propriétés géométriques peut améliorer considérablement la fiabilité et la durabilité des tiges en exploitation continue.
Pour éviter toute flexion du corps de la tige, les matières premières et les tiges finies doivent subir plusieurs redressements pendant la production. Les matières premières présentant des courbures inhérentes doivent être redressées avant toute transformation ultérieure. Après le traitement thermique, les tiges peuvent également se déformer et nécessitent un redressement précis pour répondre à des normes de rectitude strictes. De plus, pendant le transport et le stockage, des mesures doivent être prises pour garantir que les tiges restent droites et ne se plient pas.
En comprenant les causes courantes de défaillance et en mettant en œuvre les mesures appropriées, vous pouvez améliorer considérablement la fiabilité et la longévité des tiges de forage minier, garantissant ainsi des opérations fluides et efficaces.
