पीडीसी ड्रिल बिट्स की सामान्य विफलता के तरीके और कारण विश्लेषण
संक्षिप्त विवरण: खनन में उपयोग होने वाली पीडीसी (पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड कॉम्पैक्ट) ड्रिल बिट में बिट बॉडी, पीडीसी कटिंग कटर और गेज-प्रोटेक्टिंग कार्बाइड शामिल होते हैं। पीडीसी कटर और गेज-प्रोटेक्टिंग कार्बाइड दोनों को बिट बॉडी से ब्रेज़ किया जाता है। ड्रिलिंग के दौरान, टॉर्क और डाउनफोर्स रिग से ड्रिल स्ट्रिंग के माध्यम से बिट तक संचारित होते हैं; पीडीसी कटर चट्टान को विखंडित करते हैं जबकि गेज-प्रोटेक्टिंग कार्बाइड बिट बॉडी के चारों ओर सुरक्षा प्रदान करता है जिससे घिसावट कम होती है। बिट के मुख पर तनाव की स्थिति अत्यंत जटिल होती है, इसलिए कई कारक - निर्माण की स्थितियाँ, ड्रिलिंग प्रक्रिया और उपकरण का चयन, ऑपरेटर का कौशल और बिट की गुणवत्ता नियंत्रण - प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं और विभिन्न प्रकार की विफलताएँ उत्पन्न कर सकते हैं। क्षेत्र सर्वेक्षणों और विफल बिट्स के व्यवस्थित विश्लेषण के आधार पर, निम्नलिखित में मुख्य विफलता प्रकारों और उनके कारणों का सारांश दिया गया है।
I. पीडीसी कटर की विफलताएँ पीडीसी कटर बिट के मुख्य चट्टान-विखंडनकारी तत्व होते हैं और कई तरीकों से विफल हो सकते हैं:
सामान्य घिसावट, चट्टान की कटाई के लंबे समय तक चलने से होने वाली अपेक्षित सामग्री हानि है। यह डायमंड टेबल और सीमेंटेड-कार्बाइड सब्सट्रेट के क्रमिक अपघर्षण के रूप में दिखाई देती है। घिसी हुई सतह चिकनी होती है, जिसमें कोई स्पष्ट दरार या टूटन नहीं होती है, और इसे जीवन के अंत में स्वीकार्य घिसावट माना जाता है।
कटर का टूट जाना (पूर्ण अलगाव): कटर के टूटने का तात्पर्य है कि कटर बिट बॉडी से पूरी तरह अलग हो जाता है, जिससे ब्रेज़िंग पॉकेट खाली रह जाती है और बिट खराब हो जाती है।
मुख्य कारण
बिट के मुख पर तापीय क्षति (जलना): शुष्क ड्रिलिंग या बिट के जल मार्ग अवरुद्ध होने से उच्च गति से कटाई के दौरान पर्याप्त शीतलन नहीं हो पाता, जिससे बिट के मुख पर तापमान तेजी से बढ़ जाता है। यदि तापमान ब्रेज़िंग फिलर की पिघलने या क्षरण सीमा से अधिक हो जाता है, तो ब्रेज़ जोड़ टूट जाता है और कटर बाहर गिर जाता है।
अपर्याप्त ब्रेज़िंग प्रक्रिया नियंत्रण: खराब पूर्व-सफाई, ठंडे या छिद्रपूर्ण ब्रेज़ जोड़, अनुचित डीगैसिंग, या अपर्याप्त पोस्ट-ब्रेज़ हीट ट्रीटमेंट/सोकिंग समय, ये सभी जोड़ की मजबूती को कम कर सकते हैं और कटर के अलग होने का कारण बन सकते हैं।
countermeasures
उत्पादन पक्ष: ब्रेज़िंग के लिए सख्त प्रक्रिया नियंत्रण लागू करें — मजबूत जोड़ बनाने के लिए साफ सतहों, उचित ब्रेज़ फ़िलेट और ब्रेज़ के बाद एक समान ताप उपचार सुनिश्चित करें।
फील्ड साइड: साफ पानी के साथ वेट ड्रिलिंग अपनाएं और ड्राई ड्रिलिंग से बचें; लंबे छेद खोदने या ड्रिल पाइप जोड़ने से पहले, कॉलर पर रिटर्न फ्लो की पुष्टि करें और कूलिंग लॉस को रोकने के लिए बिट वॉटर पैसेज के अवरोध रहित होने की जांच करें।
डायमंड टेबल का टूटना/फटना: टूटना एक उच्च आवृत्ति वाली विफलता है जिसमें डायमंड टेबल के टुकड़े निकल आते हैं या वह टूट जाती है; गंभीर मामलों में डायमंड टेबल और कार्बाइड सब्सट्रेट एक साथ टूट जाते हैं, जिससे काटने की क्षमता तुरंत खत्म हो जाती है।
मुख्य कारण
कटर की अपर्याप्त मजबूती या बंधन: कम प्रभाव प्रतिरोध वाले या डायमंड टेबल और कार्बाइड सब्सट्रेट के बीच कमजोर बंधन वाले कटर झटके वाले भार के तहत टूटने के लिए प्रवण होते हैं।
ड्रिलिंग के अनुचित मापदंड: अत्यधिक फीड/डाउनफोर्स के कारण कटरों पर उनकी क्षमता सीमा से अधिक भार पड़ता है।
कठोर निर्माण परिस्थितियाँ: अत्यंत कठोर, अत्यधिक खंडित संरचनाएँ उच्च प्रभाव भार उत्पन्न करती हैं जो कटर की प्रभाव सहनशीलता से अधिक होते हैं।
अनुपयुक्त बिट डिजाइन: "कठोर संरचना → बड़ा कटिंग/रेक कोण" के सिद्धांत का पालन न करने से कटर की ज्यामिति कठोर संरचनाओं के लिए बहुत आक्रामक हो सकती है, जिससे तनाव बढ़ जाता है और चिपिंग को बढ़ावा मिलता है।
बाह्य अवरोध: छेद में एंकर, रॉक बोल्ट या सुदृढीकरण का सामना करने से अचानक झटके लग सकते हैं जो चिप कटर को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
countermeasures
संचालन मापदंडों के लिए निर्माता की सिफारिशों का पालन करें और निर्माण की कठोरता के अनुरूप फ़ीड और रोटेशन सेट करें।
संरचना के अनुरूप कटर और बिट ज्यामिति का चयन करें: कठोर संरचनाओं में हमले की आक्रामकता को कम करने और प्रभाव भार को कम करने के लिए कटिंग/रेक कोण को बढ़ाएं।
उच्च प्रभाव प्रतिरोध क्षमता वाले कटर का उपयोग करें या डायमंड टेबल के बाहरी आकार को संशोधित करें (उदाहरण के लिए, उत्तल/घुमावदार प्रोफाइल अक्सर तुलनीय विनिर्माण स्थितियों के तहत सपाट टेबल की तुलना में बेहतर प्रभाव प्रतिरोध प्रदान करते हैं)।
चट्टान में लगे बोल्ट या एंकर जैसी ज्ञात बाधाओं से बचने के लिए छेद के प्रक्षेप पथ की योजना बनाएं।
डायमंड टेबल और सबस्ट्रेट के बीच डीलेमिनेशन, डीलेमिनेशन का अर्थ है सीमेंटेड-कार्बाइड सबस्ट्रेट से डायमंड टेबल का अलग होना, जिससे कटर की अखंडता का नुकसान होता है।
मुख्य कारण
डायमंड टेबल और कार्बाइड सबस्ट्रेट के बीच अवशिष्ट अंतरास्थिक तनाव और तापीय विस्तार गुणांक में असमानता पाई जाती है। कटाई से उत्पन्न ऊष्मा और फ्लश द्रव से तीव्र शीतलन के कारण तापीय तनाव उत्पन्न होते हैं; निर्माण से उत्पन्न अवशिष्ट तनाव और लगाए गए प्रभाव भार के साथ मिलकर ये तनाव डायमंड टेबल को छील सकते हैं।
countermeasures
विनिर्माण में, अवशिष्ट तनाव को कम करने के लिए अनुकूल बॉन्डिंग/ब्रेज़ सामग्री और प्रक्रिया मापदंडों का चयन करें। अंतरसतही तनाव को कम करने या उसकी भरपाई करने के लिए सिंटरिंग/ब्रेज़िंग प्रक्रियाओं को अनुकूलित करें।
बॉन्डिंग की मजबूती और संरचनात्मक स्थिरता को बढ़ाने के लिए सब्सट्रेट इंटरफेस की ज्यामिति (जैसे, स्टेप्ड या कीड इंटरफेस) को फिर से डिजाइन करके मैकेनिकल इंटरलॉक में सुधार करें।
द्वितीय. बिट बॉडी की विफलताएँ बिट बॉडी की विफलताएँ आमतौर पर ब्लेड (गेज विंग) के टूटने के रूप में प्रकट होती हैं। ये विफलताएँ मुख्य रूप से मैट्रिक्स (सिंटर्ड) बिट बॉडी में होती हैं; स्टील बॉडी वाले बिट, उच्च सामग्री कठोरता के कारण, ब्लेड टूटने के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।
मुख्य कारण
गलत तरीके से बनाने/न बनाने की प्रक्रिया: मैट्रिक्स क्राउन बिट्स अक्सर पाउडर धातुकर्म द्वारा एक ही सिंटरिंग चरण में बनाए जाते हैं। हालांकि मैट्रिक्स सामग्री घिसाव-प्रतिरोधी होती है, लेकिन यह कम लचीली होती है। बिट बनाते या निकालते समय ब्लेड पर चोट लगने (उदाहरण के लिए, ब्लेड पर हथौड़ा मारने) से इसके पंख आसानी से टूट सकते हैं।
खराब सिंटरिंग नियंत्रण: अपूर्ण सिंटरिंग या "ठंडे" स्थान जहां धातु पाउडर पूरी तरह से समेकित नहीं हुआ, मैट्रिक्स में कमजोर क्षेत्र या अशुद्धियाँ उत्पन्न करते हैं, जिससे संरचनात्मक शक्ति कम हो जाती है और उपयोग के दौरान ब्लेड के टूटने की संभावना बढ़ जाती है।
countermeasures
संचालन संबंधी: मेकअप और हटाने की प्रक्रियाओं को मानकीकृत करें। बिट्स को संभालने के लिए उचित उपकरणों (स्पैनर, लिफ्टिंग टोंग या एक्सट्रैक्शन डिवाइस) का उपयोग करें और ब्लेड से सीधे संपर्क करने से बचें।
उत्पादन गुणवत्ता: सख्त सिंटरिंग प्रक्रिया नियंत्रण लागू करें और पाउडर की गुणवत्ता और पूर्ण समेकन सुनिश्चित करने के लिए धातु पाउडर फीडस्टॉक का नियमित परीक्षण करें, जिससे असंरचित अशुद्धियों और कमजोर क्षेत्रों को रोका जा सके।
समापन टिप्पणी: पीडीसी बिट की विफलताओं की प्रभावी रोकथाम और निवारण के लिए डिज़ाइन, निर्माण, ड्रिलिंग मापदंड और ऑन-साइट संचालन में समन्वित नियंत्रण आवश्यक है। बिट डिज़ाइन और कटर का चयन निर्माण स्थितियों के अनुरूप करना, कठोर ब्रेज़िंग और सिंटरिंग गुणवत्ता नियंत्रण बनाए रखना, ड्रिलिंग के दौरान उचित शीतलन और फ्लशिंग सुनिश्चित करना और मानकीकृत हैंडलिंग प्रक्रियाओं का पालन करना विफलता दर को काफी कम करेगा और बिट के जीवनकाल को बढ़ाएगा।
