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旋挖機斷鉆桿的原因及預防解決方案
摘要 : 主工況施工鉆進時,旋挖機鉆桿承受扭矩、軸壓、沖擊及別鉆桿應力,某節管體在薄弱處截面瞬間斷開。鉆桿損壞嚴重,無法繼續使用,需要停工修復或更換鉆桿,才能恢復施工。
主工況施工鉆進時,旋挖機鉆桿承受扭矩、軸壓、沖擊及別鉆桿應力,某節管體在薄弱處截面瞬間斷開。鉆桿損壞嚴重,無法繼續使用,需要停工修復或更換鉆桿,才能恢復施工。
一、斷鉆桿原因分析
1.磨損:驅動鍵、機鎖臺、鍵條磨損后出現斜坡倒角,在傳遞扭矩和鈾壓時,向管體內側擠壓,導致管體開裂,金屬疲勞,應力逐漸擴散,終而導致斷鉆桿。
2.偏孔別鉆桿:偏孔別鉆桿導致管體金屬疲勞,出現裂痕后應力擴散,沒有及時修復,鉆桿折斷。
3.硬巖:單軸抗壓幾十兆帕的硬巖/堅硬巖,巖石強度高,鉆進阻力大,需要輸出更大軸壓剪切破碎,鉆桿承受巨大軸壓,容易發生折斷。
4.鉆具缺陷:沒有根據巖土狀況選配鉆具,鉆齒布齒組合性差,造成鉆進負荷重阻力大,以及定位導向性差,形成偏孔等。
5.野蠻操作:地質強度高,大孔徑,鉆具磨損或存有缺陷,造成鉆進負載上升,機手不找原因,只管大扭矩,高軸壓輸出,前方履帶都已支起,還繼續加壓,致使鉆桿重負荷,如鉆桿已有裂痕、薄弱點或疲勞處,很有可能引發扭斷或折斷。
6.大孔徑:大孔徑鉆進負載高,負荷重,鉆桿長期處于高負載工況,特別是芯節,或某節鉆桿存有裂痕容易扭斷。
7.長期不檢修:鉆桿管體出現裂痕后,沒有及時發現及修復,導致裂痕處應力擴散,終導致斷鉆桿。
8.節點不控制:下放鉆桿至每個節點不控制,任平擋套沖擊,長期致使擋套處產生裂痕,某次下放鉆桿再次撞擊時,擋套斷。
二、斷鉆桿預防措施
1.檢修保養:鉆桿屬于易損件,每次開機前目測檢查鉆桿一次,周期性將鉆桿卸下抽出,全部檢查,特別是兩個部件長期接觸部位,磨損變形,改變了力或扭矩的傳遞方向,加劇了鉆桿損壞。定期檢查鉆桿易損部位,補焊打磨,保養鉆桿可減少鉆桿故障,降低斷鉆桿概率。
2.操控:根據巖土類型、強度及樁徑,控制發動機轉速、動力頭轉速、加壓方式及單斗進尺深度,控制負載,緩解沖擊、振動、憋轉等保護鉆桿。
3.選配/優化鉆具:根據巖土類型、強度及樁徑進行鉆具類型及直徑選配,鉆齒類型及型號選配,導向齒類型及型號選配,優化鉆齒排布,降低鉆進負載,保護鉆桿。
4.提升定位:根據巖土選配導向齒,施工于易于偏孔的巖土,可適當加長中間導向齒的高度提升定位能力;此外,隨樁徑增大,所需的防偏阻力增加,因此增加復合導向齒可增加定位導向范圍,提升定位能力。此外,采用直筒鉆體并增高筒體,可提升鉆體在孔內的約束力,有助于定位導向,預防或減緩偏孔;鉆頭上加裝定位環,強制導向預防偏孔。
5.分次成孔:地質強度高的大孔徑,可采取分次成孔工藝,分散扭矩,降低軸壓,保護鉆桿。
6.關鍵檢修部位:兩個部件長期接觸磨損或沖擊,薄弱點或其他原因致使該部位承受異常應力,導致該部位磨損、變形、金屬疲勞、裂痕等。
7.裂痕修復:多數斷鉆桿都是先有裂痕,沒有及時檢查修復,導致裂痕擴散,末了導致斷鉆桿。因此,發現鉆桿裂痕應及時修復,消除或降低斷鉆桿事故的發生。
三、斷鉆桿解決方案
1.管體對接:鉆桿管體全部斷開,將鉆桿從主機卸下,擺放地面滑輪架上進行找平,將斷節處的管體切割掉,將所需長度的同材質、直徑、壁厚的管體平行校正對焊接打磨,后再焊接鍵條。
2.焊接規范:將對接處用砂輪打磨30°破口,盡量將打磨口打磨窄一些,然后再預熱200℃,不得超過250℃,鋼管直徑大于Φ245 mm的用J506、J507或等性能焊絲補焊,Φ245mm以下鉆桿鋼管用80公斤級低氫低硫抗冷裂、熱裂焊材焊接,焊時按焊材使用說明推薦規范焊樓,但焊時應盡量采用小焊道多層焊,焊完打磨光整,焊接時不得焊漏,焊后注意保溫,焊漏的焊瘤應想辦法去除。
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