吳志勇，徐景程，何雨華，李文武

（1．浙江美安普礦山機(jī)械股份有限公司，浙江衢州324000；2．浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州310023）

1 前言

近幾年由于國內(nèi)基建規(guī)模如鐵路、公路、機(jī)場及市政道路、電力設(shè)施等方面不斷擴(kuò)大，還有大量的礦山開采、冶金、建材、土石方開挖等行業(yè)都離不開潛孔鉆車的爆破鉆孔作業(yè)，與其配套的鉆桿使用量日益增長。鉆桿作為一種施工作業(yè)中的易耗品，其質(zhì)量越來越受到用戶的重視，因?yàn)殂@桿消耗直接影響鉆孔的生產(chǎn)效率和每米孔深的綜合成本。浙江衢州地區(qū)是國內(nèi)潛孔鉆車主要制造基地，隨著鉆桿制造企業(yè)的增加，鉆桿產(chǎn)品市場競爭日益激烈，如何在市場上取得競爭優(yōu)勢(shì)，倒逼企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和控制成本。

2 鉆桿定義及規(guī)格

一根鉆桿由上端一個(gè)外螺紋接頭和下端一個(gè)內(nèi)螺紋接頭，與中間鋼管通過摩擦焊對(duì)接而成為一體，結(jié)構(gòu)見圖1。由于鉆桿的種類很多，按鉆機(jī)的用途不同，可分為潛孔鉆桿、頂錘式鉆桿、旋挖鉆桿、石油鉆桿等等。這里把配套潛孔鉆車完成爆破鉆孔作業(yè)的鉆桿，稱為潛孔鉆桿（以下簡稱鉆桿）。鉆桿按外徑尺寸分類，常用規(guī)格尺寸D：φ60、φ76、φ89、φ102、φ114、φ127 等，習(xí)慣上用英制尺寸表示：2 吋、3 吋、吋、4 吋、吋、5 吋等，有效長度L：1 m、2 m、3 m、4 m、5 m、6 m等，鋼管單邊壁厚t：5～8 mm 左右。

圖1 鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖

3 鉆桿失效形式及原因分析

根據(jù)國內(nèi)的市場調(diào)查，每年至少發(fā)生各種非正常提前失效的鉆桿質(zhì)量事件幾萬起，直接經(jīng)濟(jì)損失伍千萬元以上，約占鉆桿總消耗的15%左右。鉆桿失效形式主要有鉆桿接頭螺紋失效和鉆桿本體失效兩大類。鉆桿螺紋失效主要有接頭螺紋開裂、螺紋絲扣粘結(jié)、螺紋過度磨損等；鉆桿本體失效主要有本體局部磨損嚴(yán)重、過載斷裂、疲勞斷裂及彎曲變形等，如表1所示。如何優(yōu)化鉆桿工藝，提高鉆桿使用壽命，對(duì)提升爆破鉆孔企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

表1 鉆桿失效形式及原因分析

鉆桿失效除人的操作因素外，還有毛坯材料，加工及焊接工藝等因素，通過工藝優(yōu)化可有效延長鉆桿使用壽命，提高鉆孔效率。

4 工藝優(yōu)化方案對(duì)比

經(jīng)過廣大鉆桿生產(chǎn)從業(yè)人員不斷的開拓創(chuàng)新，通過反復(fù)的工藝試驗(yàn)并吸納用戶使用反饋，從實(shí)踐中總結(jié)出表2所示的工藝優(yōu)化方案，現(xiàn)已得到推廣。

表2 工藝優(yōu)化方案對(duì)比

通過工藝優(yōu)化后鉆桿整體性能提高，明顯延長了使用壽命，為用戶節(jié)約了采購成本，用戶滿意度大大提升。

5 工藝優(yōu)化應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）鉆桿接頭模鍛件毛坯中心孔要保持對(duì)正，提高鍛件毛坯通孔的精度。

（2）鋼管兩端鐓粗加厚過渡段的處理：鐓厚部分與非鐓厚部分應(yīng)有足夠長的過渡段（下圖2所示），壁厚應(yīng)均勻光滑過渡，無折皺。桿體經(jīng)鐓厚后最好進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理，以去除過渡段內(nèi)應(yīng)力，提高綜合機(jī)械性能。

圖2 鋼管一端鐓厚結(jié)構(gòu)示意圖

（3）接頭螺紋處表面氮化層厚度一般在0.2～0.3 mm 左右，厚度過大容易產(chǎn)生脆性裂紋，厚度過小則螺紋絲扣抗粘扣效果差。

6 螺紋加工精度及焊接精度

（1）螺紋加工精度：接頭螺紋應(yīng)在數(shù)控車床上用成形螺紋車刀加工，應(yīng)盡量降低其表面粗糙度，以減小應(yīng)力集中，統(tǒng)一用標(biāo)準(zhǔn)螺紋環(huán)規(guī)和塞規(guī)檢驗(yàn)，螺紋加工尺寸符合GB/T 22512.2-2008《石油天然氣工業(yè)旋轉(zhuǎn)鉆井設(shè)備第2 部分：旋轉(zhuǎn)臺(tái)肩式螺紋連接的加工與測(cè)量》 國家標(biāo)準(zhǔn)，確保鉆桿螺紋連接緊密度適中，絲扣配合良好，并能保證其互換性。

（2）提高摩擦焊對(duì)接工裝的精度，確保鉆桿臺(tái)肩連接面與鉆桿中心線的垂直度要求。