Mocny łożysko igiełkowe do urządzenia Atlas Copco RD18U w Brazylii

Zespół górniczy Carajás firmy Vale w północnym stanie Pará napotkał problem z łożyskiem wiertarskim, który nie jest widoczny na powierzchni i nie ujawnia się, dopóki awarie łożysk nie zaczną się gromadzić przy określonej głębokości wiercenia. Złoże Carajás to zbudowana z pasów formacja żelazna (BIF), w której górne 80% zasobów stanowi miękka, kruszcząca się limonit oraz wzbogacony hematyt – łatwo poddające się wierceniu, wymagające niskiego momentu obrotowego i obciążające łożyska w granicach projektowych. Poniżej głębokości 150–200 m limonit przechodzi w twardy hematyt krzemionkowy, w którym zawartość SiO₂ rośnie z mniej niż 1% do 8–12%, a wytrzymałość na ściskanie (UCS) wzrasta od 40 MPa do ok. 160 MPa; przy tym silnie ścierny krzemionkowy materiał ściera każdą powierzchnię łożyska stykającą się z rurą wiertniczą. Wiertniki RD18U mogą pracować bezawaryjnie przez 1200 godzin w górnej, miękkiej strefie, ale w twardszej, bogatszej w krzemionkę strefie przejściowej zużywają łożysko igiełkowe już po 600 godzinach pracy – to samo wyposażenie, inna głębokość, inny czas życia łożyska.

Podłoż igły w Atlas Copco W przypadku silnika obrotowego RD18U obciążenie promieniowe z sieci biegów jest przenoszone przez wał, podczas gdy moment obrotowy jest przekazywany kierowcy. W strefie miękkiej Carajas, obciążenia promieniowe są niskie, a łożysko działa chłodnie. W strefie krzemianowego hematitu wymóg momentu obrotowego wzrasta o 4060% w miarę jak formacja ścierająca opiera się bit, obciążenie promieniowe łożyska wzrasta proporcjonalnie, a drobne cząstki krzemionu, które wchodzą do obwodu smarowania łupki przez

W jaki sposób przejście na większą głębokość wpływa na obciążenie łożyska

Ścieżka zanieczyszczenia skracająca żywotność łożysk

Drobne cząstki krzemionki z obszaru hematytu krzemionkowego nie docierają do łożyska igiełkowego wyłącznie przez olej hydrauliczny – tę ścieżkę zanieczyszczenia odfiltrowano. Docierają one poprzez obwód odpływu obudowy obrotowej: przewód odpływowy, który usuwa zużyty olej smarujący trzpień z obudowy, przenosi również drobne cząstki ścierne, które osadziły się na powierzchni adaptera trzpienia i zostały przeniesione przez warstwę oleju smarującego z powrotem do obudowy. W miękkiej górnej strefie powierzchnia trzpienia zbiera minimalną ilość materiału ściernego, a odpływ przesyła czysty olej. W strefie krzemionkowej trzpień porusza się wzdłuż utworzenia generującego drobne, bogate w kwarc odłamki, z których niektóre przedostają się przez pieczęć otaczająca i do obudowy trzpienia przy każdym uderzeniu zwrotnym.

Praktycznym wskaźnikiem jest kolor oleju odpływowego: czysty, bursztynowy w strefie miękkiej, stopniowo ciemniejszy z zawieszonymi drobnymi cząstkami w strefie krzemionkowej. Brazylijscy nadzorujący wiercenia, którzy wykrywają tę zmianę barwy po 200 godzinach pracy w programie wiercenia w formacjach krzemionkowych i odpowiednio skracają interwały inspekcji łożysk, przedłużają żywotność łożysk o 30–40% w porównaniu do tych, którzy pozostawiają standardowy interwał 500-godzinny bez zmian. Sprawdzenie koloru trwa 30 sekund.

Protokół inspekcji łożysk dla brazylijskich programów zależnych od głębokości

W Carajás Serra Norte i w miejscu S11D, gdzie poszczególne programy wiercenia często rozpoczynają się w strefie miękkiej i przechodzą w kierunku przejściowej warstwy krzemionkowej, zalecanym podejściem jest harmonogram inspekcji łożysk dostosowany do warstw geologicznych, a nie stały interwał czasowy wyrażony w godzinach. Gdy dziennik wiertniczy wskazuje na wejście wiertła w hematyt krzemionkowy – co można zidentyfikować na podstawie spadku szybkości przebijania i jednoczesnego wzrostu ciśnienia obrotowego przy niezmienionych ustawieniach uderzeń – interwał inspekcji łożysk powinien zostać skrócony o połowę, z 500 do 250 godzin. To pojedyncze dostosowanie, stosowane systematycznie, dopasowuje terminy konserwacji do rzeczywistego obciążenia łożysk, a nie do założeń opartych na kalendarzu, które zostały określone dla strefy miękkiej.

Wymiana łożysk igiełkowych po 250 godzinach pracy w strefie krzemionkowej kosztuje tyle samo, co po 500 godzinach; różnica polega na tym, że łożysko wymienione po 250 godzinach zachowuje sprawne geometryczne kształty klatki. Łożysko pozostawione do pracy przez 500 godzin w strefie krzemionkowej często generuje zanieczyszczenie fragmentami klatki, które w tym samym cyklu konserwacyjnym dociera do zębów wału napędowego oraz otworu tłoczka prowadzącego — przekształcając zaplanowaną wymianę łożyska w niezaplanowaną wymianę wielu komponentów. HOVOO dostarcza wytrzymałych łożysk igiełkowych typu RD18U zaprojektowanych zgodnie ze specyfikacjami producenta oryginalnego wyposażenia (OEM) dla rynku brazylijskiego, dostępnych z krótkimi czasami realizacji z dystrybucji w São Paulo. Pełne oznaczenia na stronie hovooseal.com.