विफलता विश्लेषण और रॉक ड्रिलिंग उपकरणों का उचित उपयोग
रॉक ड्रिलिंग टूल्स का विफलता विश्लेषण: चीन अब विशिष्ट विशेषताओं वाले रॉक ड्रिलिंग टूल्स (RDT) की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है—जैसे कॉलम/इन्सर्ट-टूथ बिट्स, सीमेंटेड-कार्बाइड इंटीग्रल बिट्स, अल्ट्रा-टफ रॉक बिट्स और K610 कार्बाइड—जिनकी गुणवत्ता और जीवनकाल में सुधार हुआ है, लेकिन अभी भी असंगति बनी हुई है। शुरुआती विफलताएँ मुख्य रूप से बिट और ड्रिल-रॉड की समस्याओं के कारण होती हैं।
बिट्स असामान्य और सामान्य घिसाव के कारण विफल हो जाते हैं: खंडित होना, दाँतों का टूटना, दाँतों का गिरना, छिलना और फ्रैक्चर। छेनी-प्रकार के बिट्स अक्सर इसलिए विफल होते हैं क्योंकि उनके कटिंग विंग बहुत पतले होते हैं, जल्दी घिस जाते हैं, उनकी ज्यामितीय स्थिरता कमज़ोर होती है, और कार्बाइड इन्सर्ट की क्लैम्पिंग अपर्याप्त होती है—जिससे इन्सर्ट का नुकसान होता है और घिसाव तेज़ होता है। गोलाकार/बटन बिट्स में आमतौर पर किनारे का टूटना, किनारे के दाँतों का टूटना, स्कर्ट में दरार, कैप का नुकसान और कमर (बॉडी) का टूटना होता है। कठोर ग्रेनाइट पर 7655 न्यूमेटिक ड्रिल का उपयोग करके किए गए एक क्षेत्र अध्ययन में घरेलू ∅40–∅42 इन्सर्ट-टूथ बिट्स के लिए पाया गया: किनारे-दांतों का टूटना 22.7%, किनारे-दांतों का टूटना 35.4%, और टुकड़ों का नुकसान 26.4%—यह दर्शाता है कि किनारे के दाँतों का नुकसान विफलता का एक प्रमुख कारण है। इसके कारणों में किनारे के दांतों पर उत्केंद्रित और असमान प्रतिबल, अलग-अलग रेडियल दबाव, दांत के छेद की दीवार का बढ़ता प्लास्टिक विरूपण (जिसके परिणामस्वरूप बेल-माउथ और कम क्लैम्पिंग बल बनता है), दांत और छेद के बीच अपर्याप्त व्यतिकरण फिट, और कम बिट-बॉडी कठोरता शामिल हैं। उच्च बिट-बॉडी कठोरता, मध्यम/कम कठोरता वाले कार्बाइड की तुलना में कहीं अधिक लाभदायक होती है। वेल्डिंग की गुणवत्ता, फ्लक्स प्रदर्शन, वेल्डिंग अभ्यास और उपयोग भी विफलताओं को प्रभावित करते हैं। 80% से अधिक बिट-बॉडी फ्रैक्चर बिट फेस और स्कर्ट के जंक्शन पर होते हैं; इंसर्ट-टूथ बिट्स के आंशिक फ्रैक्चर दांत-छेद के निचले भाग में फैलते हैं। गलत स्टील का चयन, अनुपयुक्त ज्यामिति, अनुचित निर्माण या गलत उपयोग भी फ्रैक्चर को बढ़ा देते हैं।
ड्रिल रॉड्स बारी-बारी से आने वाले तनावों—प्रभाव, झुकाव और संक्षारण—को सहन करती हैं, इसलिए उन्हें उच्च थकान शक्ति, प्रभाव कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध, और कम नॉच संवेदनशीलता और दरार-प्रसार दर की आवश्यकता होती है। रॉड की विफलताओं में कम कठोरता के कारण छोटे रॉड शैंक सिरे पर विकृति, उच्च कठोरता वाले सिरों का फटना, कपलिंग पर धागे का घिसना, थकान टूटना और भंगुर फ्रैक्चर शामिल हैं। थकान टूटना सामग्री दोषों (अधातु समावेशन, छिद्र, सफेद धब्बे, खरोंच, डीकार्बराइजेशन, संक्षारण दरारें) या खराब सामग्री/ताप उपचार (कार्बराइजिंग से अत्यधिक कठोर कोर, खराब शमन के कारण टेल क्रैक, शमन दरारें) से शुरू और फैलता है। डिज़ाइन की खामियाँ और खराब कपलिंग फिट दरारें पैदा कर सकते हैं; दुरुपयोग (हथौड़े के निशान, खराब जोड़ स्नेहन, संक्षारण) भी दरार और टूटन का कारण बनता है। कुछ छड़ फ्रैक्चर में थकान के लक्षण नहीं दिखते हैं और वे चमकीले, क्रिस्टलीय भंगुर फ्रैक्चर के रूप में दिखाई देते हैं - आमतौर पर दोषों, गंभीर अनुभाग परिवर्तनों, फोर्जिंग लैप्स, या अनुचित ताप उपचार के कारण कम ताकत या उच्च तनाव एकाग्रता और तेजी से दरार प्रसार होता है।
रॉक ड्रिलिंग टूल्स का सही और तर्कसंगत उपयोग 2.1 डिजाइन की गुणवत्ता में सुधार उचित संरचनात्मक मापदंडों का निर्धारण और नए प्रकार विकसित करना लंबे जीवन के लिए आवश्यक शर्तें हैं। इन्सर्ट/कॉलम-टूथ बिट्स के लिए, अर्धगोलाकार क्राउन उच्च ड्रिलिंग गति और टिकाऊ संपीड़न प्रतिरोध देते हैं। दांत का व्यास तन्य शक्ति और क्लैम्पिंग शक्ति सुनिश्चित करना चाहिए। किनारे के दांतों की क्षति को कम करने और जीवन का विस्तार करने के लिए: (1) उचित दांत के आकार, व्यास और एक्सपोज़र ऊंचाई का चयन करके किनारे के दांतों को मजबूत करें; (2) लोड वितरण और प्रभाव प्रतिरोध में सुधार करने के लिए किनारे के दांत रेक कोण को कम करें; (3) अवधारण बल को बढ़ाने के लिए सही वेल्ड अंतराल और हस्तक्षेप फिट का चयन करें; (4) विखंडन को रोकने के लिए किनारे के दांतों के लिए मजबूत, गर्मी-उपचारित कार्बाइड का उपयोग करें (6) दांत के लेआउट को अनुकूलित करें, जहां संभव हो वहां किनारे के दांतों की संख्या बढ़ाएं, और फ्लशिंग में सुधार करें - कटिंग हटाने को बढ़ाने, कटिंग की रीग्राइंडिंग को कम करने, ऊर्जा की खपत को कम करने और बिट जीवन का विस्तार करने के लिए चेहरे के पानी के छिद्रों और एक बड़े अंतराल वाले तीन-नाली / दो-छेद फ्लशिंग सिस्टम को बनाए रखें।
रॉड की ज्यामिति में सुधार करें: उदाहरण के लिए, रोल-फॉर्मिंग द्वारा निर्मित इंगरसोल-रैंड की फुल-थ्रेड रॉड्स, जिनकी सतह कठोर होती है, बड़ा हेलिक्स कोण और अच्छी सेल्फ-लॉकिंग होती है, उनकी मजबूती, घिसाव प्रतिरोधकता और संयोजन/वियोजन में आसानी को बढ़ाती हैं। उपकरणों की सुरक्षा और सेवा जीवन बढ़ाने के लिए दिखावट और पैकेजिंग डिज़ाइन में सुधार करें।
2.2 उच्च-गुणवत्ता वाली सामग्री का चयन करें। औजार सामग्री मजबूत और घिसाव-रोधी होनी चाहिए, जिसमें अच्छी दृढ़ता, उच्च थकान शक्ति, कम नॉच संवेदनशीलता, मजबूत कार्बाइड प्रतिधारण और कुछ संक्षारण प्रतिरोध हो। अनुशंसित स्टील्स में शामिल हैं: 24SiMnNi2CrMo (स्वीडिश FF710 के समान) उत्कृष्ट संयुक्त यांत्रिक और फ्रैक्चर गुणों के साथ; छड़ों के लिए 40SiMnMoV (औसत प्रवेश ~1225.4 मीटर, विदेशी स्तरों के करीब); छोटी छड़ों के लिए 55SiMnMo जो स्वीडिश 95CrMo छोटी-छड़ जीवन (~250 मीटर) के करीब है; 35SiMnMoV ~300 मीटर प्रति छड़ प्राप्त करता है। ये स्टील्स, शमन-टेम्परिंग के बाद, उच्च थकान कठोरता के साथ बैनिटिक सूक्ष्म संरचनाएं बनाते हैं। कार्बाइड का चयन चट्टान यांत्रिकी और ड्रिल प्रकार से मेल खाना चाहिए।
2.3 उन्नत विनिर्माण तकनीक अपनाएँ। बिट्स बनाने के लिए मशीनिंग का उपयोग—पारंपरिक फोर्जिंग का स्थान लेना—एक महत्वपूर्ण विकास है। वेल्डेड इंसर्ट बिट्स के लिए, ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन को रोकने, नियंत्रित कम हीटिंग समय सुनिश्चित करने, ब्रेज़िंग को आसान बनाने और शीतलन को नियंत्रित करके शमन तनाव से बचने के लिए उचित हीटिंग उपकरण (अल्ट्रासोनिक आवृत्ति या मध्यम-आवृत्ति प्रेरण भट्टियाँ) या पूर्ण प्रेरण हीटिंग का उपयोग करें। वेल्ड का आकार उचित रूप से बढ़ाएँ, ग्रेडेड ग्राइंडिंग व्हील चुनें, और ब्रेज़िंग की गुणवत्ता में सुधार के लिए वेल्डिंग सतहों को कार्बनिक सॉल्वैंट्स से अच्छी तरह साफ़ करें।
मध्यम और बड़े व्यास वाले इंसर्ट को स्थिर करने के लिए, हॉट-माउंटिंग की सलाह दी जाती है: यह बिट-बॉडी और कार्बाइड गुणों को न्यूनतम रूप से प्रभावित करता है, सतह की गुणवत्ता को बनाए रखता है, जोड़ पर द्वि-अक्षीय संपीडन प्रतिबल अवस्थाएँ उत्पन्न करता है, अच्छा प्रतिधारण प्रदान करता है और टुकड़ों की हानि को कम करता है, और इष्टतम स्टील ताप उपचार की अनुमति देता है। कोल्ड-प्रेस्ड इंसर्ट के लिए उच्च मशीनिंग सटीकता की आवश्यकता होती है—संपर्क कठोरता और टूथ-होल सतह की गुणवत्ता बढ़ाने के लिए उच्च-परिशुद्धता टूलींग, छोटी आयामी श्रृंखलाओं का उपयोग करें। टूलींग ज्यामिति को बड़े कटिंग विरूपण और एक्सट्रूज़न सुदृढ़ीकरण की अनुमति देनी चाहिए ताकि होल वॉल लाभकारी संपीडन अवशिष्ट प्रतिबल और एक विकृति-कठोर सतह परत प्राप्त कर सके।
रॉड की आयु बढ़ाने के लिए, बेल-माउथ, फ्लैश या दरारों को रोकने के लिए सटीक फोर्जिंग और मशीनिंग डाई का निर्माण करें। डेंट, स्कैब, सिलवटों और डीकार्बराइजेशन को दूर करने के लिए खोखले स्टील रोलिंग की गुणवत्ता में सुधार करें।
निष्कर्ष इस शोधपत्र में RDT विफलता के प्रकारों का विश्लेषण किया गया है और बिट संरचनाओं व क्षति के रूपों की जाँच की गई है, विफलता के कारणों को प्रदर्शित किया गया है और जीवन-विस्तार के उपाय प्रस्तावित किए गए हैं: उचित संरचनात्मक मानदंड, गुणवत्तापूर्ण सामग्री का चयन और उन्नत निर्माण तकनीकें। हालाँकि, उपकरण का जीवन अंतर्निहित गुणवत्ता और वैज्ञानिक उपयोग पर निर्भर करता है। अतिरिक्त व्यावहारिक बिंदु: बिट्स निकालते समय हाथ से हथौड़े मारने के बजाय पुलर का उपयोग करें; सतह पर दरारों की शुरुआत और वृद्धि को कम करने और ड्रिलिंग की गति में सुधार करने के लिए बिट्स को फिर से पीसें; सही संचालन का पालन करें—पूर्ण गति से ड्रिलिंग से पहले बिट के चट्टान में प्रवेश करने तक धीरे-धीरे आगे बढ़ें; सुनिश्चित करें कि रॉड कपलिंग संकेंद्रित हों और धागे पूरी तरह से लगे हों; यदि बिट चिपक जाए, तो हथौड़े मारने से बचें—इनलेट वाल्व बंद करें, पानी खोलें, धीरे-धीरे आगे बढ़ें और बोरवॉल को चिकना करने और उपकरण को मुक्त करने के लिए आगे-पीछे गति का उपयोग करें, जिससे कार्बाइड के टुकड़े होने, टांग टूटने या रॉड के फ्रैक्चर को रोका जा सके।
संक्षेप में, विभिन्न परिस्थितियों में मिलान किए गए ड्रिल, समर्पित उपकरण और उपयुक्त मशीनों का उपयोग करने से आरडीटी को अपने संभावित प्रदर्शन तक पहुंचने की अनुमति मिलेगी।
