Износостойкий поршень перфоратора Atlas Copco RD22U в Финляндии

Более тяжелый поршень RD22U — с большей массой, увеличенным ходом и более высокой энергией удара по сравнению с поршнем класса RD18U — изменяет расчёты усталостной прочности при работе в финских условиях добычи руды в твёрдых скальных породах. На золотом руднике «Киттиля» компании Agnico Eagle в Лапландии золотосодержащий сланец переходит от зон, доминируемых кварцитом (с пределом прочности 180 МПа), к более мягким зонам филлитового изменения (с пределом прочности 90–110 МПа) в рамках одного цикла проходки. Каждая переходная зона вызывает кратковременную фазу высокого ускорения поршня: при обратном ходе в более лёгкой породе сопротивление снижается, а затем — при следующем ударе — поршень попадает в зону повышенного сопротивления, полностью поглощающую энергию удара. Чередование частичных и полных отражений волн возвратного движения создаёт переменный цикл растягивающих и сжимающих напряжений в теле поршня — именно такой тип нагружения инициирует образование усталостных трещин в местах поверхностных неоднородностей.

Поршень RD22U изготовлен из высоколегированной инструментальной стали с цементированным поверхностным упрочнением до твердости 58–62 HRC на ударной поверхности и диаметрах направляющих. Глубина цементированного слоя — обычно 0,8–1,2 мм — обеспечивает градиент твердости, который препятствует как абразивному износу на направляющих поверхностях поршня, так и контактной усталости на ударной поверхности. Финское требование, специфичное для бурения в условиях переменного состава породы, предполагает достаточную вязкость основного металла поршня под цементированным слоем: поршень с твердой поверхностью, но хрупким сердечником разрушается при достижении его тензильной волны, возникающей в зоне необычно мягкой породы, с амплитудой, превышающей ожидаемую.

Инспекция износа поршня на финских интервалах технического обслуживания

Финские бригады технического обслуживания в Киттиля проверяют образование «грибовидной» деформации на ударной поверхности при каждой замене уплотнения удара — измерение занимает 3 минуты и позволяет выявить деградацию поршня до того, как изменённая геометрия повлияет на характер распространения ударной волны по штанговой колонне. Грибовидно деформированная поверхность передаёт волну асимметрично, вызывая отклонение скважины и неравномерный износ резьбы штанг, которые не связывают с поршнем до тех пор, пока закономерность не станет очевидной. Компания HOVOO поставляет износостойкие поршни модели RD22U для финских программ бурения в твёрдых породах. Справочная информация на сайте hovooseal.com.