El cuerpo, el hombro del vástago y el hombro de la barra de perforación cónica sufrirán daños o se fracturarán durante la perforación. Es habitual referirse a la rotura por fatiga de la barra de perforación cónica a 200–400 mm antes del hombro del vástago como "falla normal" y la rotura o fractura frágil en otras áreas como "falla anormal". Cuando la fuerza bajo la influencia de una fuerza externa alcanza un valor específico, ocurre un fenómeno natural conocido como fractura, que hace que dos piezas de metal adyacentes se separen localmente o en toda la sección. En la ingeniería real, la fractura localizada del material metálico se denomina fisura y la ruptura total del material metálico generalmente se denomina fractura.
La producción de varillas de perforación cónicas y la perforación de rocas están influenciadas por varios elementos complicados, y la rotura tiene muchas causas fundamentales diferentes. La composición química de las materias primas, el estado de laminación, el procedimiento de fabricación, la estructura geométrica, la calidad de la superficie, las propiedades mecánicas, la microestructura y las condiciones de perforación de roca aplicables, así como las características de fractura macroscópica y microscópica, requieren con frecuencia un análisis científico exhaustivo. ¿Cuáles son las características de la fractura por fatiga de la varilla de perforación cónica?
Macroscópicamente: 1. fractura de la raíz del hombro en la espinilla
caracteristicas de la fractura
Destacan dos características: la primera es una fractura por fatiga con numerosos puntos fuente de fatiga a su alrededor. El punto de origen de la otra fractura, que es frágil, está principalmente en una esquina.
Razón
1. Radio del arco de transición del hombro del vástagos
Debido al cambio abrupto en la forma geométrica de la sección del hombro del vástago en la raíz, la concentración de tensión simplemente ocurre cerca del arco de transición.
2. Calidad de forja
La vida útil de las raíces del hombro del vástago está significativamente influenciada por la calidad del forjado. El molde pierde dureza y experimenta deformaciones localizadas cuando se calienta hasta cierto punto.
3. Proceso de tratamiento térmico
El calentamiento por inducción y la normalización deben realizarse después de la forja para cerrar la "brecha metalúrgica" dejada por la forja del hombro del vástago. Se desarrollará un área con una temperatura baja en la raíz y el frente del hombro del vástago durante el calentamiento para evitar que la gran parte se sobrecaliente. Se crea un entorno de alta temperatura durante dicho proceso de normalización. El punto de fluencia y la resistencia a la fractura normal disminuyen al disminuir la dureza, lo que produce las circunstancias para la falla por fractura normal frágil.
4. Calidad del manguito giratorio de perforación de roca
El manguito giratorio de un taladro de roca es un punto débil. El orificio hexagonal interior de la manga tiene un tamaño significativo después del uso, especialmente después de un uso prolongado. Sin embargo, el manguito giratorio de un taladro de roca tiene un chaflán interno que es recto, no redondo, y cuando golpea repetidamente la raíz del hombro del vástago, corta repetidamente los dos lados del arco de transición en abolladuras afiladas. La concentración de tensión se ve exacerbada por esta muesca.
2. La mitad del hombro del vástago está roto
Características de la fractura
Por lo general, la fractura en el medio del hombro del vástago es una fractura por fatiga interna. La fractura es suave.
Razón
1. Cambio repentino del diámetro del orificio interno
Durante la formación del hombro del vástago, primero se produce una deformación por recalcado libre y el diámetro de la varilla de perforación cónica del orificio interior aumenta con el aumento del diámetro exterior del hombro del vástago. Luego, cuando la parte de metal que se recalienta toca la pared de la cavidad interna del molde, el flujo de metal hacia el exterior recibe una obstrucción y cambia a la dirección de un orificio interno con menos resistencia, lo que resulta en un engrosamiento del espesor de la pared y una reducción del diámetro interior del agujero.
2. La débil unión del tubo interior al acero base hace que el orificio interior tome la forma de una trompeta.
Se forma un orificio "abocinado" en el centro del hombro del vástago de la varilla de perforación cónica durante la perforación debido a un trastorno localizado del tubo de revestimiento. El orificio de agua "abocinado" facilita la concentración de tensiones severas y esto, junto con una capa de descarburación en la pared interna de la base, dará como resultado una menor resistencia a la fatiga. Una fuente de grietas por fatiga se crea por la acción del esfuerzo de tracción (compresión) y se propaga radialmente hacia afuera en la matriz de acero.
