Sự cố hỏng hóc cần khoan thủy lực cỡ lớn: Hướng dẫn thực địa về những dấu hiệu trên ren cần khoan.

Ba tháng sau khi bắt đầu một dự án đường hầm ở miền tây Trung Quốc, người quản lý công trường gọi tôi đến chỗ máy khoan khổng lồ. Ông ấy đang cầm một đầu cần khoan R32, dùng ngón tay cái vuốt nhẹ lên những chỗ từng là ren. Các đỉnh ren đã biến mất. Mịn màng như một chiếc nhẫn cưới.

"Cái này dài bao nhiêu mét vậy?" tôi hỏi.

Có lẽ khoảng 400."

Bốn trăm mét. Đó chỉ bằng khoảng một nửa tầm với mà những thanh thép đó đáng lẽ phải đạt được trong điều kiện tốt. Có thứ gì đó đang ăn mòn thanh thép của anh ta, và không chỉ là đá.

Nếu bạn vận hành máy khoan hầm thủy lực cỡ lớn — dùng để đào hầm, đào rãnh, hay bất cứ mục đích nào khác — bạn có thể đã từng gặp những trường hợp tương tự. Một thanh piston bị mòn quá nhanh. Một ren bị đứt ngay tại gốc. Một chỗ cong mà bạn không thể nắn thẳng được dù đã thử mọi cách.

Điều đáng chú ý về các sự cố hỏng cần khoan cỡ lớn là: chúng hầu như luôn để lại dấu vết. Mấu chốt là phải biết bạn đang gặp phải kiểu hỏng hóc nào, vì cách khắc phục cho mỗi kiểu là khác nhau. Chúng ta hãy cùng xem xét năm kiểu hỏng hóc phổ biến nhất, bắt đầu với kiểu hỏng hóc gây ra nhiều cần khoan hơn bất cứ kiểu nào khác.

1. Hiện tượng mòn chỉ R32 — Cái chết từ từ

Đây là cái quan trọng nhất. Cái mà bạn sẽ thấy thường xuyên nhất.

Sự mài mòn ren R32 trên các thanh ren cỡ lớn xảy ra thông qua hai cơ chế phối hợp với nhau. Nó bắt đầu bằng sự mài mòn do ma sát: chuyển động siêu nhỏ giữa ren thanh ren và mũi khoan, ngay cả khi mọi thứ đã được siết chặt. Các bề mặt cọ xát, các hạt nhỏ bong ra, và độ khít trở nên lỏng hơn một chút.

Một khi khe hở đó xuất hiện — dù chỉ là một phần nhỏ của milimét — hiện tượng mài mòn do ma sát sẽ nhường chỗ cho hiện tượng mài mòn do va đập. Lúc này, mỗi cú đánh từ búa đều làm cho các mặt ren va đập mạnh vào nhau thay vì truyền lực một cách trơn tru qua chúng. Tốc độ mài mòn tăng lên đáng kể.

Có một yếu tố thứ ba mà hầu hết mọi người thường bỏ qua: nhiệt độ. Dưới tác động kết hợp của xung lực và sự quay của máy tiện thủy lực công suất cao, các điểm tiếp xúc của ren có thể bị quá nhiệt cục bộ. Nhiệt độ này đủ cao để làm mềm bề mặt được tôi cứng, làm giảm khả năng chống mài mòn, và trong trường hợp nghiêm trọng có thể tạo ra các vết rỗ nhỏ do quá trình nóng chảy. Những vết rỗ này trở thành điểm khởi phát vết nứt. Một khi vết nứt bắt đầu từ vết rỗ do quá trình nóng chảy, thời gian sẽ trôi đi rất nhanh.

Những gì bạn sẽ thấy khi sử dụng thực tế: các đỉnh ren mỏng dần và phẳng ra về phía đầu mũi khoan. Một vài ren đầu tiên bị ảnh hưởng nặng nhất. Nếu phát hiện sớm, bạn có thể kéo dài tuổi thọ đầu mũi khoan bằng cách luân phiên sử dụng các mũi khoan trong kho. Nếu không, hình dạng ren sẽ bị xuống cấp đến mức độ khít của mũi khoan trở nên lỏng lẻo, và sự mài mòn do va đập sẽ nhanh chóng làm hỏng mũi khoan.

2. R32 Ren bị gãy đột ngột

Hiện tượng gãy ren ít phổ biến hơn so với mài mòn, nhưng khi xảy ra, nó sẽ khiến cần số của bạn dừng hoạt động hoàn toàn.

Phân tích luyện kim cho thấy rõ điều này. Nếu bạn lấy một đoạn ren R32 bị lỗi, đun sôi nó trong axit clohidric để loại bỏ oxit, và kiểm tra dưới kính hiển vi, hai vùng sẽ sáng lên: chân ren và ren thứ hai tính từ mặt. Đây là nơi các vết nứt do mỏi bắt đầu, hầu như không có ngoại lệ. Đây cũng là nơi bạn sẽ tìm thấy những vết rỗ do nóng chảy mà tôi đã đề cập trước đó.

Tại sao lại là hai điểm này? Bởi vì khi mũi khoan ren hoặc mũi doa gia công bề mặt, nó tác động lên vùng ren R32 với tất cả các lực cùng một lúc: ứng suất kéo từ lực kéo của phôi, mô men xoắn từ chuyển động quay, uốn cong do lệch tâm lỗ và lực tác động từ pít tông. Chân ren tại vị trí nối với mũi khoan là tiết diện hẹp nhất chịu tất cả các lực đó. Ren thứ hai là nơi sóng ứng suất phản xạ và tập trung lại. Vật lý đơn giản vậy thôi.

Vấn đề kiểm soát chất lượng cũng rất quan trọng ở đây. Nếu bạn sử dụng mũi khoan và cần khoan từ các nhà sản xuất khác nhau — điều này thường xuyên xảy ra tại các công trường — thì dung sai ren có thể không khớp. Quá nhiều phần ren lộ ra ngoài vai mũi khoan có nghĩa là sự phân bố tải trọng trên các ren không đồng đều. Ren đầu tiên tiếp xúc sẽ chịu tải trọng không cân xứng, bị mỏi nhanh hơn và hỏng sớm hơn so với dự kiến.

Giải pháp không phải lúc nào cũng là "mua cần câu tốt hơn". Đôi khi, giải pháp là "hãy chọn nhà cung cấp phù hợp".

3. Các vấn đề về kết nối đầu trục T38 / R38

Đây là một điều đáng để bạn dừng lại và suy nghĩ.

Đầu R32 của cần câu cỡ lớn là nơi chịu lực chính — nó hứng chịu sự mài mòn từ mũi câu và đá. Đầu còn lại, nơi cần câu được nối với bộ chuyển đổi trục bằng ren T38 hoặc R38, lại có điều kiện sử dụng dễ dàng hơn nhiều. Nó hiếm khi bị hỏng. Độ mài mòn ở đó là tối thiểu so với đầu chịu lực chính.

Vậy nếu bạnlàNếu phát hiện các vết nứt hoặc mài mòn bất thường tại khớp nối T38/R38, có điều gì đó không ổn ở cấp độ hệ thống. Đừng chỉ thay thế thanh truyền và tiếp tục sử dụng.

Kiểm tra ba điều sau:

• Áp suất cấp liệu trên máy in cỡ lớn.Quá nhiều hoặc quá ít đều ảnh hưởng đến cách các sợi chỉ khớp với nhau.

• Cài đặt lực tác động và xoay của búa.Các thông số không khớp sẽ tạo ra những sóng ứng suất kỳ lạ dọc theo dây đàn.

• Điều kiện mặt đất.Sự thay đổi đột ngột về độ cứng của đá hoặc các kiểu nứt vỡ có thể gây quá tải cho các mối nối vốn vẫn hoạt động tốt ngày hôm qua.

Đầu T38/R38 chính là "con chim hoàng yến" báo hiệu vấn đề. Khi nó bắt đầu hót, vấn đề không nằm ở thép mà là ở cách thiết lập.

4. Gãy thân thanh nẹp — Trường hợp hiếm gặp

Hiện tượng gãy thân thanh piston khá hiếm gặp, vì vậy khi gặp phải, bạn nên cho rằng đó là do nguyên nhân bên ngoài trước khi đổ lỗi cho chất lượng luyện kim.

Hãy tìm kiếm: hư hại bề mặt do thao tác hoặc bảo quản, vết xước do tiếp xúc với đá sắc nhọn, hoặc các vết ăn mòn đóng vai trò là điểm tập trung ứng suất. Cũng nên hỏi: liệu có ai đó đã dùng thanh thép làm đòn bẩy không? (Điều này xảy ra thường xuyên hơn mọi người thừa nhận.) Một thân thanh thép bị gãy giữa chừng hầu như luôn có một câu chuyện bắt đầu trước khi gãy.

5. Uốn thanh thép — Vấn đề địa chất

Khi thanh kim loại bị cong gần đầu R32 và không thể duỗi thẳng lại, nguyên nhân thường là do địa chất.

Các vết nứt trong đá, sự thay đổi đột ngột về độ cứng của tầng đất đá, hoặc độ lệch của lỗ khoan có thể kẹp chặt thanh thép và tạo ra mômen uốn mà thép không được thiết kế để chịu được. Một khi nó bị biến dạng, nó sẽ hỏng. Bạn có thể đưa nó trở lại lỗ khoan, nhưng nó sẽ không bao giờ khoan thẳng được nữa, và bạn đang tự chuốc lấy nguy cơ hỏng hóc do mỏi kim loại trong ca làm việc tiếp theo.

Giải pháp ở đây không phải là dùng cần khoan tốt hơn, mà là phải kiểm soát tốt hơn việc căn chỉnh lỗ khoan. Hãy chú ý đến phần đầu cần khoan. Quan sát địa chất. Nếu địa tầng bị nứt nẻ, hãy giảm tốc độ đẩy cần khoan. Cần khoan bị cong là triệu chứng của lỗ khoan, chứ không phải của thép.

Tóm lại

Sự cố hỏng hóc của cần khoan cỡ lớn không phải là ngẫu nhiên. Mỗi kiểu hỏng hóc đều chỉ ra một vấn đề cụ thể: vấn đề về dung sai, cài đặt thông số, điều kiện địa chất hoặc vấn đề thao tác. Học cách nhận biết hư hỏng, và bạn sẽ ngừng thay cần khoan một cách bừa bãi mà bắt đầu khắc phục nguyên nhân thực sự.

Vấn đề là, thanh truyền hiếm khi là nguyên nhân gốc rễ. Nó chỉ là bộ phận báo hiệu đầu tiên mà thôi.