Файл: Циклическая прочность и долговечность бурового инструмента..pdf

Стержень штанг подвергается только износу, поэтому усталост­

с Кузнецким машиностроительным заводом провели исследо­ вания по повышению циклической прочности и долговечности штанг вращательно-ударного бурения. Для этой цели штанги подвергались поверхностной индукционной закалке по всей длине, обеспечивающей не только высокое их сопротивление усталостному разрушению, но и износоустойчивость поверхности.

с получением более глубоких слоев .практически не целесооб­

с обычными (незакаленными) в лабораторных условиях, а так­

буровой мелочи производилось за счет боковой подачи промы­

выше обычных. Основным местом поломок упрочненных штанг является также конусное соединение и особенно соединение штанги с коронкой.

175

соединение. Только в этом случае можно достигнуть высокого упрочняющего эффекта при закалке.

§ 4. О результатах исследования стойкости штанг для бурения глубоких скважин

В горно-рудной промышленности большое распространение

меняют витую круглую буровую сталь, позволяющую изготав­ ливать отдельные секции штанг без дополнительной нарезки.

инструмента является торцевое соединение, выполненное в ви­ де резьб с муфтами. Разработка различных соединений буро­

рое обеспечивало бы легкое монтирование и разъем штанг, было бы проще и обладало бы продолжительным сроком служ­ бы.

Вначале в США применялась обратная (левая) упорная резьба. Затем после продолжительных экспериментов в Шве­ ции была разработана ленточная (канатная) резьба «Коромант». Эта резьба позволяет легко разъединить штанги руками без гаечного ключа или другого оборудования.

Для буровых штанг широкое распространение имеют два типа резьб — ленточная и обратная упорная резьба (рис. 81). Меньшее распространение имеют круглая резьба, применяю­ щаяся исключительно в США, и коническая обратная упорная резьба, наиболее распространенная в Европе.

Штанги для составных буров изготавливаются из легиро­ ванных сталей высокого качества. В Европе и Америке обычно используются хромоникелевая сталь, которая подвергается тер­

176

P и с. 80. Составны е круглые ш танги для бурения глубоких скважин.

введены свинчивающиеся штанги, изготавливаемые из холод-

ровному профилю ленточной резьбы и малому зазору между

штанги будет увеличено путем высадки. В последнем случае резьба имеет большее поперечное сечение в конце нарезки, чем вначале штанги. Утолщенная часть нарезки воспринимает большую часть изгибающих напряжений, вследствие чего уменьшаются поломки штанг. По этой причине составные штан­ ги с резьбой, нарезанной после высадки концов штанг, должны применяться там, где может ожидаться отклонение шпуров от прямого направления, например, при бурении глубоких шпуров в подземных условиях.

Резьбовое соединение штанг, как показала практика экс­

проводились исследования по усовершенствованию конструк­ ции и термической обработки штанг с целью получения более

тация и затем изучалась зависимость стойкости штанги от дан­ ных видов термообработки. Наилучшими оказались штанги из науглероженных сталей, которые сейчас особенно интенсивно внедряются при ударном бурении скважин. На таких штангах

178

начали нарезать упорную резьбу, имеющую . больший угол наклона поверхности ниток и большую допустимую толщину тела износа. Кроме того, эта резьба способна самоцентрироваться при равномерном распределении напряжений. Установ­

нию штанги и спиральных (винтовых) углов резьбы к попереч­ ному сечению штанги. Чем меньше эти углы, тем больше затя­ гивающая сила резьбы при вращательной нагрузке.

узла. соединения наступает от износа. Разъединение узла сое­ динения комплекта штанг с такой резьбой очень трудоемко и требует больших усилий, на что расходуется большое коли­ чество времени. При этом бурильщик часто прибегает к посту­

Исследовалась также толстониточная резьба волнообразной формы. Конструкция этой резьбы имеет ограниченную площадь контакта, в результате чего происходит быстрый износ с обра­ зованием больших углов вдавливания, вызывающих ослабление соединения. Хотя процесс разъединения этой резьбы происходит очень легко и не требует постукиваний, ни сильных ударов, всеже повреждение штанг при работе наблюдается.

На основании опытных данных и результатов всесторонних лабораторных исследований формы резьбы и структуры ме­ талла штанг и муфт после термообработки была разработана

слабую ходовую нарезку и легко разъединяется без примене­ ния постукиваний, ударов и растягивающих усилий. Это резь­ бовое соединение имеет большой срок службы, обеспечиваю­ щийся довольно широкими участками соприкасающихся ниток

гими штанговыми соединениями и пригодна для бурения как мелких шпуров, так и глубоких скважин.

В Советском Союзе составные штанги для бурения глубоких

круглой буровой стали диаметром 36, 38 и реже 32 мм. Сталь такого диаметра применяется в основном при бурении шпуров колонковыми перфораторами. Стали диаметром 36—38 мм при­

179