Warum versagen Bohrgestänge frühzeitig? 14 Betriebsgewohnheiten, die den gesamten Bohrstrang schützen.
Ein Bohrgestänge versagt selten ohne Vorwarnung.
Die Warnzeichen können beispielsweise eine glatte Stelle sein, an der eine Rutenführung gerieben hat, ein Faden, der sich plötzlich schwerer einholen lässt, oder ein spiralförmiger Kratzer am Rutenkörper. Solche Details werden leicht übersehen, wenn die Crew unter Zeitdruck steht, ein weiteres Loch fertigzustellen.
Dann bricht die Stange.
Die Produktion kommt zum Erliegen, Teile des Bohrgestänges können im Bohrloch verbleiben, und ein Bauteil, das eigentlich viel länger halten sollte, wird zu Schrott. Oftmals ist der Stahl selbst nicht das eigentliche Problem. Der Schaden entsteht durch eine ungeeignete Stange, ein verschmutztes Gewinde, eine fehlerhafte Ausrichtung oder eine unachtsame Bewegung mit dem Schraubstock.
Hier sind 14 praktische Regeln, die helfen, solche Fehler zu vermeiden.
1. Bohrgestänge an Bohrgerät anpassen
Beginnen Sie mit dem Rig und nicht mit dem Rutenkatalog.
Das Bohrgestänge muss zum Drehmoment, zur Zug- und Schubkraft sowie zum minimal zulässigen Biegeradius der Bohrmaschine passen. Ein zu leichtes Gestänge kann sich unter Last verbiegen oder brechen. Ein unnötig schweres Gestänge kann die Kosten erhöhen und andere Bauteile zusätzlich belasten.
Die Formationsbedingungen, der Bohrlochdurchmesser, die Bohrtiefe, die Spülmethode und der Gewindetyp müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Die Auswahl des Bohrgestänges ist eine Systementscheidung und nicht allein eine Frage des Durchmessers.
2. Große und kleine Bohrstangen nicht mischen
Das direkte Verbinden einer Stange mit großem Durchmesser mit einer Stange mit kleinerem Durchmesser führt zu einer abrupten Änderung der Steifigkeit und der Belastbarkeit.
Der kleinere Stangenteil wird zur Schwachstelle. Unter Drehmoment, Schubkraft, Biegung und wiederholter Belastung konzentriert sich die Spannung im Bereich des Übergangs und der Gewindeverbindung. Dies kann zu Verformungen, Gewindeschäden oder einem vollständigen Bruch führen.
Ist ein Durchmesserübergang erforderlich, verwenden Sie einen entsprechend konstruierten Adapter und beachten Sie die vom Gerätehersteller vorgegebenen Grenzen.
3. Halten Sie den Schraubstock von Innengewinden fern.
Ein Schraubstock kann genügend Kraft erzeugen, um eine weibliche Verbindung zu verformen.
Sobald das Innengewinde seine ursprüngliche Form verliert, lässt sich der Gegenstift möglicherweise nicht mehr richtig einsetzen. Ein erzwungenes Zusammenpressen verschlimmert den Schaden nur. Die Gewindegänge werden ungleichmäßig belastet, was den Verschleiß beschleunigt und die Gefahr von Fressen erhöht.
Klemmen Sie nur im dafür vorgesehenen Handhabungsbereich und verwenden Sie geeignete Klemmbacken oder Schutzeinsätze.
4. Die richtige Menge Make-up auftragen
Eine lose Gewindeverbindung bewegt sich unter der Belastung beim Bohren. Diese Bewegung führt dazu, dass die Kontaktflächen aneinander reiben, wodurch die Gewindespitzen geschärft und Grate an den Flanken gebildet werden.
Schließlich kann die Verbindung in der Nähe des Gewindegrundes des Stifts fressen, sich lockern oder reißen.
Zu hoher Anziehdruck ist ebenfalls gefährlich. Er kann das Lösen der Verbindung erschweren und das Gewinde oder die Schulter überlasten. Die Herstellerempfehlung sieht einen hydraulischen Anziehdruck von maximal 15 MPa vor, die vom Hersteller des Bohrgeräts und des Bohrgestänges angegebenen Werte haben jedoch stets Vorrang.
Eine festsitzende Verbindung darf niemals mit offener Flamme erhitzt werden. Durch die Erhitzung verändern sich die mechanischen Eigenschaften des Stahls, und die Verbindung kann dauerhaft geschwächt werden.
5. Reinigen Sie beide Gewinde vor der Montage.
Ein kleines Sandkorn, das zwischen Stift und Gehäuse eingeklemmt ist, kann sich wie eine Schleifpaste verhalten.
Vor dem Verbinden der beiden Stangen müssen die Gewinde (Innen- und Außengewinde) gründlich gereinigt werden. Entfernen Sie Erde, Gesteinspartikel, Rost und alte, verunreinigte Verbindungen. Überprüfen Sie dabei auch die Schulter.
Eine Verbindung, die aus der Ferne sauber aussieht, kann dennoch tief im Gewinde abrasives Material enthalten.
6. Spülkanal freimachen
Überprüfen Sie vor der Montage den internen Wasserweg der Stange.
Schlamm, Ablagerungen, beschädigte Dichtungen oder Fremdkörper können den Durchfluss behindern und den Druck im Spülsystem erhöhen. Eine unzureichende Spülung verringert zudem den Bohrgutabtransport, erhöht die Temperatur des Bohrers und erschwert den Bohrvorgang.
Den Durchgang freimachen, bevor die Stange in das Bohrloch eingeführt wird. Das ist wesentlich einfacher, als ein Druckproblem zu diagnostizieren, nachdem mit dem Bohren begonnen wurde.
7. Niemals falsch ausgerichtete Gewinde erzwingen
Vor dem Schminken müssen Nadel und Schachtel zentriert werden.
Achten Sie darauf, dass der Stift nicht auf die Schulter des Gehäuses oder das Gewinde trifft. Prüfen Sie, ob Ausbrechvorrichtung, Spindel des Antriebskopfes und Bohrgestänge korrekt ausgerichtet sind. Falls die Verbindung nicht reibungslos einrastet, stoppen Sie und überprüfen Sie sie.
Ein verkantetes Gewinde lässt sich nicht durch Erhöhen des Drehmoments beheben. Mehr Kraft verschlimmert eine kleine Ausrichtungsstörung lediglich und führt zu einer beschädigten Verbindung.
8. Ungewöhnliche Gebrauchsspuren lesen
Jedes ungewöhnliche Verschleißmuster hat eine Ursache.
Ein scharfer Gegenstand im Inneren der Bohrung kann den Stangenkörper beschädigen. Eine verschlissene oder falsch ausgerichtete Führung kann wiederholt an derselben Stelle reiben. Spiralförmige Spuren können auf Kontaktstellen hinweisen, die beim Drehen der Stange unter Biegebelastung entstehen.
Ein spiralförmiger Kratzer am Bohrgestänge, der etwa 1 mm tief ist und sich über mehr als eine Umdrehung erstreckt, erfordert sofortige Aufmerksamkeit. Weiterbohren mit diesem Bohrgestänge birgt die Gefahr eines Materialermüdungsbruchs und eines kostspieligen Bergungsversuchs.
9. Beschädigte Frequenzweichenverbindungen ersetzen
Ein beschädigter Bohrgestänge-Übergang oder -Adapter kann die Gewinde an allen daran angeschlossenen Stangen zerstören.
Falsch ausgerichtete Gewinde, verkantete Gewindegänge, Verformungen und starker Verschleiß dürfen nicht als rein kosmetische Mängel betrachtet werden. Sobald die Verbindung die Last nicht mehr gleichmäßig trägt, werden anormale Spannungen auf das Bohrgestänge übertragen.
Tauschen Sie die defekte Frequenzweiche aus, bevor Sie eine neue Stange einbauen.
10. Gewinde der Stifte beim Umgang schützen.
Viele Gewindeverbindungen werden bereits vor Beginn der Bohrarbeiten beschädigt.
Beim Anheben, Stapeln, Transportieren oder Umpositionieren von Bohrgestängen kann ein ungeschützter Bolzen auf Stahlgestelle, den Boden oder ein anderes Gestänge treffen. Eine kleine Delle kann die korrekte Montage verhindern oder zu Spannungsspitzen führen.
Verwenden Sie Gewindeschutzkappen und vermeiden Sie es, Bohrstangen fallen zu lassen oder zu ziehen.
11. Vermeiden Sie das Mischen von Stäben aus verschiedenen Systemen.
Zwei Stangen können zwar das gleiche Gewinde haben, sich aber dennoch in Konizität, Flankendurchmesser, Schultergeometrie, Toleranz oder Überdeckung unterscheiden.
Diese Unterschiede können zwischen Herstellern auftreten, da deren Bearbeitungsprozesse, Werkzeuge, Spezifikationen und Qualitätskontrollen nicht identisch sind. Auch das Mischen stark abgenutzter Pleuelstangen mit neuen Pleuelstangen kann zu ähnlichen Abweichungen führen.
Für zuverlässiges Bohren sollten kompatible Bohrgestänge zusammengehalten und ihr Betriebszustand überwacht werden.
12. Kleinere Gewindeschäden frühzeitig reparieren
Lokale Schäden, die etwa ein oder zwei Gewindegänge auf einer Länge von ungefähr 10 mm betreffen, können bei frühzeitiger Erkennung repariert werden.
Die Verbindung muss vor der Wiederinbetriebnahme geprüft und gegebenenfalls mit einem zugelassenen Verfahren instandgesetzt werden. Vermeiden Sie improvisierte Reparaturen durch aggressives Schleifen, Schweißen oder unkontrollierte Bearbeitung. Diese Methoden können das Gewindeprofil verändern oder neue Spannungsspitzen verursachen.
Wenn der Schaden die Reparaturgrenze überschreitet, muss die Stange ausgemustert werden.
13. Klemmen Sie den Stangenkörper nicht achtlos ein.
Das Einspannen des Stangenkörpers mit harten Schraubstockbacken kann Dellen und tiefe Spuren hinterlassen.
Diese Markierungen verringern den effektiven Querschnitt und wirken bei zyklischer Biegung und Torsion als Kerbwirkung. Dadurch kann ein Stab an einer Stelle brechen, die ursprünglich wie eine geringfügige Beschädigung aussah.
Verwenden Sie die vorgegebene Spannposition und die korrekte Greifvorrichtung.
14. Verwenden Sie das richtige Gewindedichtmittel.
Normales Fett ist kein Ersatz für Gewindepaste für Bohrstangen.
Ein geeignetes Gewindeschmiermittel sorgt für Schmierung, trennt belastete Metallflächen, schützt vor Korrosion und beugt Fressen vor. Zu wenig Schmiermittel kann die Gewindeschulter beschädigen und Unebenheiten erzeugen, die ein Lösen der Verbindung begünstigen.
Verwenden Sie das richtige Reinigungsmittel in der empfohlenen Menge, um die Gewinde zu reinigen. Verunreinigtes, minderwertiges oder ungeeignetes Schmiermittel kann fast genauso schädlich sein wie gar kein Schmiermittel.
Fünf-Minuten-Bohrstangenprüfung
Bevor Sie die nächste Stange in das Bohrloch einführen, überprüfen Sie fünf Dinge:
Sind Stangen- und Gewindetyp mit dem Bohrgerät und dem Bohrstrang kompatibel?
Sind Stift, Gehäuse, Schulter und Spülkanal sauber?
Wurde das richtige Gewindedichtmittel verwendet?
Sind Spindel, Stange und Handhabungsvorrichtung ausgerichtet?
Gibt es Dellen, spiralförmige Kratzer, ungewöhnlichen Verschleiß oder beschädigte Gewinde?
Diese Inspektion nimmt weniger Zeit in Anspruch als die Bergung eines gebrochenen Bohrgestänges.
Die Standzeit von Bohrgestängen hängt nicht nur von der Stahlsorte und der Wärmebehandlung ab. Auswahl, Ausrichtung, Sauberkeit, Schmierung, Handhabung und Inspektion spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Gaea Rock liefert Gesteinsbohrwerkzeuge für Bergbau, Steinbruchbetrieb, Tunnelbau und Bauwesen. Kontaktieren Sie unser Team, um die Spezifikationen für Bohrgestänge und kompatible Bohrkomponenten für Ihre Ausrüstung und Bodenverhältnisse zu besprechen.
