Defekte an Bohrstangen: Häufige Ursachen und Lösungen, die Sie kennen sollten

Im Bergbau sind Bohrgestänge unverzichtbare Ausrüstung, da ihre Leistung sowohl Effizienz als auch Sicherheit direkt beeinflusst. Obwohl Ausfälle von Bergbaugestängen im Vergleich zu Tunnelgestängen seltener vorkommen, können sie im Ernstfall zu erheblichen Produktionsunterbrechungen führen. Heute untersuchen wir die häufigsten Ausfallarten von Bergbau-Bohrgestängen, die Ursachen und Lösungen zur Vermeidung dieser Betriebsprobleme.

1. Verschleiß von Innen- und Außengewinden: Das häufigste Ärgernis

Unter den verschiedenen Ausfallarten von Bergbaustangen ist der Verschleiß der Innen- und Außengewinde am häufigsten, wobei der Verschleiß des Innengewindes das größte Problem darstellt. Dies ist vergleichbar mit dem Verschleiß von Schrauben im Alltag, die sich mit der Zeit lösen und so das Festziehen erschweren. Bei den Gewinden von Bohrstangen tritt dasselbe Phänomen auf.

Welche Faktoren bestimmen also die Verschleißfestigkeit des Gewindes einer Stange?

• Herstellungsprozess: Die Härte der Bohrstange, die Tiefe der gehärteten Schicht, die Oberflächenbeschaffenheit der Gewinde und die Präzision der Gewindepassung sind entscheidende Faktoren. Genau wie bei der Herstellung eines langlebigen Werkzeugs wirken sich Materialqualität und Verarbeitungspräzision direkt auf dessen Lebensdauer aus.

• Betriebsbedingungen: Die Härte der Gesteinsschichten und die geologische Komplexität spielen eine bedeutende Rolle. Unter komplexen Arbeitsbedingungen können Probleme wie festsitzende Stangen oder Abweichungen in der Bohrrichtung auftreten, die den Verschleiß der Gewinde beschleunigen, ähnlich wie bei Sandpapier.

• Betriebsfaktoren: Auch die Fähigkeiten der Bohrer sowie Bohrparameter wie Druck und Spülwasserdruck können die Geschwindigkeit des Gewindeverschleißes beeinflussen. Unsachgemäßer Betrieb ist vergleichbar mit der Belastung der Bohrstange mit extremen Bedingungen, die zu übermäßigem Verschleiß führen.

• Wartungspraktiken: Wird der Bohrer nicht rechtzeitig nachgeschliffen, kann dies zu ineffizientem Bohren und Bohrabweichungen führen. Darüber hinaus kann das Mischen von neuen und abgenutzten Stäben oder die Verwendung von Stäben verschiedener Hersteller mit unterschiedlichen Gewindetoleranzen den Gewindeverschleiß weiter beschleunigen.

2. Bruch an der Wurzel des Außengewindes: Die "Folgen" der Überbeanspruchung

Ein Bruch an der Wurzel des Außengewindes ist eine weitere häufige Ausfallursache. Er tritt häufig auf, wenn die Bohrstange ihre typische Lebensdauer überschritten hat und noch im Einsatz ist. Normalerweise verschleißen die Innen- und Außengewinde der meisten Bergbaustangen, bevor die Wurzel bricht. Wenn die Gewinde jedoch noch nicht vollständig abgenutzt sind, kann es bei fortgesetzter Nutzung zu solchen Brüchen kommen.

Die Hauptfaktoren, die zu diesem Versagen beitragen, sind:

• Herstellungsprozess: Die Wärmebehandlung ist entscheidend für die Dauerfestigkeit der Stange. Die wärmebehandelte Struktur muss eine hohe Zähigkeit und Dauerfestigkeit aufweisen. Idealerweise besteht die Struktur aus kohlenstoffreichem Martensit an der Oberfläche und Bainit im Kern mit einem glatten, breiten Übergang zwischen beiden. Auch die Oberflächenbeschaffenheit der Gewinde beeinflusst deren Haltbarkeit.

• Betriebsbedingungen: Häufiges Feststecken der Stangen und Bohrabweichungen unter komplexen Bedingungen können zu anormalen Ermüdungsbrüchen an der Wurzel der Außengewinde führen.

• Wartungspraktiken: Wird der Bohrer nicht rechtzeitig nachgeschliffen, kann es zu Bohrabweichungen kommen, die in weiterer Folge zu Ermüdungsbrüchen am Gewindegrund führen können.

3. Bruch am Innengewinde "Void": Die strukturelle Schwäche

Ein Bruch am Innengewinde "void" ist eine weitere Ausfallart, die typischerweise durch zwei Faktoren verursacht wird. Erstens üben die Außengewinde während des Bohrvorgangs Kraft auf das Innengewinde aus, eine Schwachstelle in der Struktur, die leicht brechen kann. Zweitens schwächt ein starker Verschleiß des Außengewindes der Stange das Innengewinde weiter und erhöht das Bruchrisiko.

Die Lösung? Bohrstangen mit verlängertem Innengewinde können deren Haltbarkeit deutlich erhöhen. Diese Konstruktion trägt zu einer gleichmäßigeren Kraftverteilung bei und reduziert die Spannungskonzentration an Schwachstellen – ähnlich wie beim Hinzufügen einer zusätzlichen Schutzschicht auf einem gefährdeten Bereich.

4. Bruch des Stangenkörpers: Das "Versehen" in der Qualitätskontrolle

Stangenkörperbrüche sind relativ selten, können aber aufgrund von Qualitätsproblemen des Stahls selbst oder unsachgemäßen Walzprozessen auftreten. Normalerweise handelt es sich bei solchen Brüchen um Einzelfälle. Treten jedoch in großen Mengen Stangenkörperbrüche auf, kann dies auf erhebliche Probleme bei der Wärmebehandlung hinweisen. In solchen Fällen ist eine sorgfältige Überprüfung des Wärmebehandlungsprozesses unerlässlich, um Mängel in der Qualitätskontrolle zu erkennen und weitere Probleme zu vermeiden.

5. Biegen des Stabkörpers: Der unsichtbare Killer bei Serienoperationen

Im Bergbau werden Bohrstangen oft in Serie verwendet, typischerweise 10 bis 20 Stangen gleichzeitig. Verbiegt sich eine Stange, wird sie nicht nur unbrauchbar, sondern kann auch zum vorzeitigen Versagen anderer Stangen führen. Daher ist die Einhaltung von Geradheit und Koaxialität ein entscheidender Qualitätsstandard für Bergbaustangen. Die Gewährleistung dieser geometrischen Eigenschaften kann die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Stangen im Dauerbetrieb deutlich verbessern.

Um ein Verbiegen des Rutenkörpers zu verhindern, sollten Rohmaterialien und fertige Ruten während der Produktion mehrfach gerichtet werden. Rohmaterialien mit inhärenten Biegungen müssen vor der Weiterverarbeitung gerichtet werden. Nach der Wärmebehandlung können sich Ruten verformen und müssen präzise gerichtet werden, um strenge Geradheitsstandards zu erfüllen. Darüber hinaus sollten während Transport und Lagerung Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Ruten gerade bleiben und sich nicht verbiegen.

Wenn Sie die häufigsten Fehlerursachen verstehen und die richtigen Maßnahmen ergreifen, können Sie die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Bohrstangen im Bergbau deutlich verbessern und so einen reibungslosen und effizienten Betrieb gewährleisten.