鉆桿最可怕的失效形式是鉆桿的斷裂。鉆桿在導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)鋪管過(guò)程中一但斷裂，將會(huì)對(duì)工程造成嚴(yán)重影響，不僅是經(jīng)濟(jì)上的損失，而且影響工期，失去信譽(yù)，后果不堪設(shè)想。因此，作為施工企業(yè)，一定要學(xué)會(huì)如何正確地選擇和使用鉆桿；而作為鉆桿生產(chǎn)廠家，要知道非開(kāi)挖工程對(duì)鉆桿的特殊要求，生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高彈性和高可靠性的鉆桿。
鉆桿失效（主要是斷裂）產(chǎn)生的原因：除鉆桿自身質(zhì)量問(wèn)題外，施工中不當(dāng)?shù)牟僮魇鞘广@桿失效的主要原因。
1、 鉆桿主要失效形式及原因分析
非開(kāi)挖導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)用鉆桿往往在受到較大拉力和扭力作用的同時(shí)，還受到彎曲力的作用。鉆桿通過(guò)曲線段時(shí)，鉆桿被迫彎曲，弧線內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力作用，弧線外側(cè)受拉應(yīng)力作用。當(dāng)鉆桿在曲線段旋轉(zhuǎn)時(shí)，桿體就受到拉壓交變應(yīng)力的作力，而鉆孔曲率半徑越小交變應(yīng)力就越大。研究表明，這個(gè)交變應(yīng)力達(dá)到一定值后，就極容易使鉆桿產(chǎn)生疲勞裂紋。鉆桿剛開(kāi)始產(chǎn)生的疲勞裂紋疲勞裂紋非常微小，肉眼很難發(fā)現(xiàn)，但疲勞裂紋發(fā)展速度極快，最后表現(xiàn)為突然的脆性斷裂。試驗(yàn)證明，鉆桿受交變應(yīng)力作用而疲勞斷裂是非開(kāi)挖鉆桿斷裂失效的主要原因。很多鉆桿在施工導(dǎo)向孔時(shí)發(fā)生斷裂事故就佐證了這一結(jié)論。
目前我國(guó)的非開(kāi)挖施工隊(duì)伍有很多是經(jīng)驗(yàn)豐富素質(zhì)高的專業(yè)公司，但更多的是臨時(shí)拼湊起來(lái)的沒(méi)有任何施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的隊(duì)伍，他們往往連鉆桿（或鉆孔）的曲率半徑都沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)，讓他們來(lái)指揮非開(kāi)挖施工是造成鉆桿斷裂的人為方面的主要原因。
2、 避免鉆桿非正常失效的措施
根據(jù)鉆桿的失效原因分析，鉆桿除正常磨損而失效外，鉆桿的非正常失效原因可分為為兩個(gè)方面：工人操作原因和鉆桿自身質(zhì)量原因。因此，我們可以從提高鉆桿質(zhì)量和規(guī)范操作兩方面來(lái)避免鉆桿非正常失效。
3、提高鉆桿質(zhì)量
（1）鉆桿材料選擇：為適應(yīng)非開(kāi)挖導(dǎo)向、定向鉆桿的受力分析，鉆桿桿體應(yīng)有較高的抗拉強(qiáng)度、較好抗彎性能和較好的沖擊韌性。桿體材料應(yīng)選擇中碳合金結(jié)構(gòu)無(wú)縫鋼管，合金元素中應(yīng)含有Cr、Mo等元素以提高材料的抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性，含有Mn、Si等元素以提高材料的彈性（即抗彎性能）。有時(shí)還含有微量的B、V等元素以提高材料的淬透性。常用的桿體材料有：36Mn2V、35CrMo、42MnMo7、35CrMnSi、45MnMoB。
用于桿體的無(wú)縫鋼管的壁厚均勻度和軋制缺陷也是影響鉆桿質(zhì)量的重要因素。小鋼廠軋制的鋼管壁厚均勻情況嚴(yán)重，當(dāng)鉆桿較大的扭力作用時(shí)，容易在壁厚較薄處縱向裂開(kāi)。有的鋼管有重皮、氣孔等缺陷，鉆桿易從此處斷裂或刺漏。
鉆桿接頭受力最為復(fù)雜，接頭材料很高綜合機(jī)械性能。鉆桿接頭多采用35CrMo或42CrMo棒料制造，但經(jīng)過(guò)鍛造的接頭材料能大大提高其綜合機(jī)械性能。
（2）加工工藝選擇：目前國(guó)內(nèi)非開(kāi)挖鉆桿從加工工藝分主要有整體鍛造鉆桿（簡(jiǎn)稱整體鉆桿）、鐓粗＋摩擦焊鉆桿（簡(jiǎn)稱鐓焊鉆桿）和單純摩擦焊鉆桿（簡(jiǎn)稱摩擦焊鉆桿）
（3）鐓粗加厚段的處理：不管是整體鉆桿還是鐓焊鉆桿，鐓厚部分與未鐓厚部分之間的過(guò)渡段處理好壞是影響鐓鍛質(zhì)量的主因素。過(guò)渡段應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，壁厚過(guò)渡均勻、光滑，無(wú)折皺。桿體經(jīng)鐓鍛后最好進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理，以去除過(guò)渡段內(nèi)應(yīng)力，并提高其綜合機(jī)械性能
（4）接頭結(jié)構(gòu)型式
a. 應(yīng)力分散槽：試驗(yàn)研究表明，非開(kāi)挖導(dǎo)向、定向鉆桿受循環(huán)彎曲應(yīng)力作用而疲勞斷裂是鉆桿的主要失效形式，而這種失效主要發(fā)生在鉆桿公接頭根部或公接頭螺紋根部。在鉆桿公接頭根部設(shè)計(jì)應(yīng)力分散槽可有效地減小該處應(yīng)力集中，從而提高其抗彎能力。此外，盡量增大螺紋直徑、錐度螺紋設(shè)計(jì)和加大螺紋絲底圓弧半徑也能明顯改善鉆桿公接頭根部的抗彎能力。
b. “雙頂”結(jié)構(gòu)：所謂“雙頂”結(jié)構(gòu)，即在鉆桿公、母扣擰緊時(shí)母扣端部與公扣臺(tái)肩處頂緊的同時(shí)，母扣的內(nèi)臺(tái)肩處也與公扣的端部頂緊�！半p頂” 結(jié)構(gòu)鉆桿的加工難度大，但它與“單頂”鉆桿相比具有多方面的優(yōu)越性：
l 密封效果好 鉆進(jìn)液由內(nèi)向外泄漏需經(jīng)兩個(gè)密封面，泄漏阻力大。
l 能承受更大的扭矩 “雙頂”鉆桿提供兩個(gè)抗扭臺(tái)肩，其臺(tái)肩總接觸面積遠(yuǎn)大于普通鉆桿，因而承受的扭矩也遠(yuǎn)大于普通鉆桿。
l 提高鉆桿的使用壽命 普通鉆桿往往因?yàn)榻宇^磨損，母扣端部變薄而被公扣錐成喇叭口，從而使整根鉆桿失效。“雙頂”鉆桿在接頭磨損嚴(yán)重后內(nèi)臺(tái)肩仍有效地起作用，鉆桿仍能繼續(xù)使用。
（5）絲扣的表面處理：絲扣表面氮化處理能有效地防止粘扣，還能提高絲扣的耐磨性，從而提高其使用壽命。氮化層厚度一般在0.2~0.3mm，厚度過(guò)大容易產(chǎn)生碎性裂紋，厚度過(guò)小則抗粘扣效果差。整體鉆桿無(wú)法進(jìn)行氮化處理，取而代之的是層厚小得多的磷化處理。
（6）螺紋加工精度：接頭螺紋應(yīng)在數(shù)控車床上用成形螺紋車刀加工，以保證鉆桿的互換性。接頭螺紋緊密距應(yīng)控制在合理的范圍之內(nèi)，保證絲扣嚙合良好。
4、施工工藝的改進(jìn)
（1）規(guī)范操作：施工中要嚴(yán)格按照各種鉆桿所允許的拉力、扭矩和曲率半徑來(lái)使用鉆桿。對(duì)于施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，只有按規(guī)范使用鉆桿，才能有效避免鉆桿的非正常失效。
（2）過(guò)渡桿的作用：在擴(kuò)孔和拉管過(guò)程中，與1-3=1-1*9/10+2*9-7=3擴(kuò)孔鉆頭連接的那根鉆桿的曲率半徑很可能遠(yuǎn)小于鉆孔設(shè)計(jì)的曲率半徑，從而使這根鉆桿在回轉(zhuǎn)并受拉力作用下而受到較大的循環(huán)應(yīng)力作用，使其疲勞損傷，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋而斷裂。這種斷裂多發(fā)生在距鉆桿公接頭0.3~0.8m之間。在普通鉆桿與擴(kuò)孔鉆頭之間連接過(guò)渡桿，可使擴(kuò)孔鉆頭與普通鉆桿之間的小曲率過(guò)渡由加過(guò)渡桿來(lái)承擔(dān)，從而保護(hù)了普通鉆桿。過(guò)渡桿的這種作用往往被用戶所忽視，但是很多看似無(wú)法解釋的斷鉆桿事故其原因就在于此。
（3）防止鉆桿失穩(wěn)：鉆桿是力學(xué)中的細(xì)長(zhǎng)桿，在受壓力作用下有失穩(wěn)的趨勢(shì)。因此，在導(dǎo)向孔施工階段要對(duì)處于自由狀態(tài)的鉆桿進(jìn)行約束，防止在造斜頂進(jìn)過(guò)程中鉆桿失穩(wěn)而彎曲失效。鉆桿失穩(wěn)情況多發(fā)生在鉆機(jī)夾持器至入地點(diǎn)之間的鉆桿段，應(yīng)盡量縮短該段長(zhǎng)度，或采取適當(dāng)?shù)募s束措施。為防鉆桿失穩(wěn)，一般應(yīng)使鉆桿自由段長(zhǎng)度小于鉆桿直徑的20倍。
（4）絲扣油的使用：質(zhì)量好的絲扣油能有效防止鉆桿粘扣、減小卸扣扭矩、減少扣面磨損。
（5）沖洗液的使用：在砂層、卵礫石層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)泥漿作沖洗液。泥漿在鉆桿外壁形成泥皮，起潤(rùn)滑作用，能減小鉆進(jìn)扭矩，減少鉆桿磨損，對(duì)保護(hù)鉆桿起到非常重要的作用。
（6）鉆桿的檢查：鉆桿使用一段時(shí)間后，就應(yīng)檢查鉆桿的磨損、彎曲、表面劃痕等情況，要及時(shí)淘汰磨損過(guò)度、明顯彎曲及表面劃痕較深的鉆桿。尤其要仔細(xì)檢查鐓鍛過(guò)渡段的磨損情況，該處往往最易被磨損變薄而斷裂。
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