ES2293252T3 - Varilla de union utilizada para la perforacion de rocas y procedimiento de fabricacion de la misma. - Google Patents
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Abstract
Varilla de unión (1) para la perforación de rocas comprendiendo una primera pieza de la varilla (2) la cual tiene una rosca exterior (4) provista en un extremo de la misma y en el extremo de la varilla opuesto a dicho un extremo está provista de una parte extrema (6) la cual dispone de una rosca interior (5), parte extrema (6) la cual está unida a la primera pieza de la varilla (2) mediante soldadura por fricción, caracterizada porque la parte extrema (6) está fabricada de un material diferente de aquél de la primera pieza de la varilla (2) y porque la parte extrema (6) ha sido tratada térmicamente antes de ser unida a la primera pieza de la varilla (2).
Description
Varilla de unión utilizada para la perforación
de rocas y procedimiento de fabricación de la misma.
La presente invención se refiere a una varilla
de unión del tipo utilizado en operaciones de perforación de rocas,
tanto con respecto a la perforación subterránea como en la
superficie. La invención también se refiere a un procedimiento para
la fabricación de una varilla de este tipo.
Cuando se perfora una roca, se utilizan varillas
de unión o piezas de extensión entre la broca y el adaptador de la
espiga para permitir la perforación de agujeros de profundidades
deseadas. Las varillas se unen entre sí y a la broca y al adaptador
de la espiga por medio de uniones roscadas.
Las varillas se fabrican en longitudes
diferentes entre sí con respecto a la perforación subterránea,
normalmente longitudes de hasta aproximadamente 3 m y hasta
aproximadamente 6 m con respecto a la perforación en la superficie.
Una varilla típica tendrá una rosca exterior en un extremo y una
rosca interior en su otro extremo. La varilla es recta entre los
dos extremos roscados.
En el caso de una perforación en la superficie,
las varillas de unión utilizadas normalmente tienen la forma de
varillas huecas laminadas en caliente las cuales han sido
endurecidas superficialmente en sus extremos en los que tienen las
roscas. Sin embargo, ha resultado problemático conseguir un
endurecimiento superficial satisfactorio de la rosca interior,
debido a la dificultad de obtener una profundidad uniforme del
perfil. En el caso de la perforación subterránea, se ha preferido
por lo tanto disponer de una rosca interior endurecida
superficialmente lo cual hace necesario endurecer superficialmente
la varilla de unión entera por lo que se incrementan los costes de
producción.
A partir del documento WO 01/42615 A2 se conoce
con anterioridad una varilla de perforación del tipo antes
mencionado, en el cual se describe que una varilla de perforación de
ese tipo puede ser fabricada en dos secciones de varilla, una
sección estando provista en su extremo de una parte roscada
interiormente y la otra sección estando provista en uno de sus
extremos de una parte roscada exteriormente, las cuales se sueldan
juntas a lo largo de sus extremos de acoplamiento. Esta soldadura
preferiblemente se puede realizar mediante soldadura por
fricción.
También a partir del documento WO 2004/029403
A1, que es un documento conforme al artículo 54 (3) y (4) del EPC,
provisto de una fecha de prioridad de únicamente ocho meses antes de
la solicitud actual, es conocida la fabricación de una varilla de
perforación de la clase anteriormente mencionada en la cual dos o
tres piezas de varilla están unidas entre sí mediante soldadura por
fricción.
Sin embargo, en ninguno de estos dos documentos
se pone de manifiesto que la soldadura por fricción pueda ser
utilizada para reducir sustancialmente los costes de fabricación y
al mismo tiempo se obtengan incluso mejores propiedades para el
acoplamiento de los extremos de las varillas de unión, especialmente
para el extremo provisto de la rosca interior.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es proporcionar un tipo novedoso de varilla de unión con
la cual se pueda conseguir un endurecimiento satisfactorio en
particular del extremo roscado interiormente mientras se mantienen
todavía los costes de fabricación bajos a un nivel razonable.
El objeto de la invención se consigue con una
varilla de unión la cual incluye una primera pieza provista de una
rosca exterior en un extremo y en su extremo opuesto una parte
extrema que dispone de una rosca interior, en la que dicha parte
extrema se une a la primera pieza de la varilla mediante soldadura
por fricción, en la que la parte extrema está fabricada de un
material diferente de aquél de la primera pieza de la varilla y en
la que dicha parte extrema ha sido tratada térmicamente antes de ser
unida a la primera pieza de la varilla.
De acuerdo con una forma de realización
preferida de la invención la parte extrema que dispone de la rosca
interior está endurecida superficialmente.
De acuerdo con una forma adicional de la
invención la primera pieza de la varilla incluye una rosca exterior
en aquel extremo de dicha pieza de la varilla colocado opuesto a la
parte extrema que dispone de dicha rosca interior.
Como se ha mencionado en la introducción, un
objeto de la presente invención reside en la provisión de un
procedimiento de fabricación de una varilla de unión de acuerdo con
la presente invención.
Este objeto se consigue mediante las fases de la
fabricación de una parte extrema separada que incluye una rosca
interior, el tratamiento térmico de dicha parte extrema y después de
ello la unión de la parte extrema fabricada separadamente con el
resto de la varilla de unión mediante soldadura por fricción.
De acuerdo con una forma de realización
preferida del procedimiento de la invención, la parte extrema
producida separadamente está endurecida superficialmente antes de
ser unida al resto de la varilla de unión.
La invención se describirá ahora con referencia
a un ejemplo no limitativo de la misma y también con referencia a
los dibujos adjuntos, en los cuales la figura 1 es una vista
esquemática en sección longitudinal de una varilla de unión de
acuerdo con la presente invención y la figura 2 es una vista
esquemática de lado, parcialmente en sección, de una parte extrema
diseñada para la varilla de unión de la invención.
La varilla de unión 1 ilustrada en la figura 1
incluye una sección central 2 la cual está formada por una varilla
redonda laminada por calor que tiene un agujero central pasante 3.
La varilla 1 incluye en un extremo una rosca exterior 4 y en su
extremo opuesto una parte extrema 6 que incluye una rosca interior
5.
Las varillas de unión 1 de este diseño, en
principio, se pueden unir en longitudes infinitas, mediante el
roscado de la rosca exterior 4 en una rosca interior de otra
varilla.
Como resultará evidente a partir de la figura 1,
la parte extrema 6 que dispone de la rosca interior 5 está formada
a partir de un material diferente de aquél del resto de la varilla
1. Por otra parte, el extremo de la varilla que dispone de la rosca
exterior está compuesto de la misma varilla laminada en caliente que
la sección central 2 de la varilla de unión.
Por lo tanto, de acuerdo con la invención, la
parte extrema 6 que dispone de la rosca interior 5 está compuesta
de un material que es diferente del material de dicha sección
central 2 y que ha sido especialmente tratada térmicamente de un
modo diferente de aquél de dicha sección central 2 y unida después
de ello a la sección central 2 mediante soldadura por fricción.
El proceso de tratamiento térmico al cual se
somete la parte extrema 6 antes de ser unida a la pieza central 2
de la varilla convenientemente es un proceso de endurecimiento
superficial que mejorará la resistencia mecánica de la rosca
interior 5 y la pieza de la varilla unida a la misma, es decir
esencialmente la parte extrema 6 completa. Las tensiones máximas
debidas a la unión roscada a menudo ocurren a una cierta distancia
hacia el interior de la rosca exacta 5 mirado desde el extremo
adyacente de la varilla de unión o la parte extrema. La parte
extrema tratada térmicamente por lo tanto incluye una parte de eje 7
que se extiende una cierta distancia desde la parte ensanchada 8 y
la parte extrema, dicha parte ensanchada 8 incluyendo la rosca
interior 5. Esencialmente toda la parte extrema 6, incluyendo la
parte del eje 7, está tratada térmicamente o endurecida del mismo
modo.
A fin de optimizar las propiedades del material
en el proceso de soldadura por fricción, es necesario excluir el
extremo 9 de la parte extrema 6 del proceso de endurecimiento
superficial. Por lo tanto, a la parte extrema 6 se le proporciona
un recubrimiento o cubierta protectora en el extremo opuesto 9, a
una distancia de la superficie extrema 10 en una dirección hacia la
parte ensanchada 8, antes del proceso de endurecimiento superficial.
Esta cubierta o recubrimiento protector se aplica a la superficie
extrema exacta 10 y al exterior de la pieza del eje 7 y también al
agujero pasante central 3 en dicha pieza del eje. El recubrimiento
protector se aplica sobre una distancia de 20-50 mm
desde la superficie extrema 10 y sirve para evitar que las
superficies recubiertas absorban carbono durante el proceso de
carbonización, resultando este proceso en un contenido de carbono
superficial más elevado en la parte extrema 6. Es cierto que el
extremo opuesto recubierto 9 de la parte extrema se endurecerá
hasta un cierto grado en un proceso de tratamiento térmico
siguiente, pero no tendrá lugar un endurecimiento superficial en
esta zona particular de la parte extrema 6.
Fabricando la parte extrema 6 como una pieza
separada y calentando dicha pieza por sí misma, de acuerdo con la
invención, se puede fabricar una varilla de unión optimizada, en la
que la pieza de la varilla que está más sometida a tensión, es
decir la pieza central 2 y el extremo de la varilla que dispone de
la rosca exterior 4 también son tratadas por sí mismos. Por
ejemplo, la rosca exterior puede ser tratada térmicamente de la
forma requerida, por ejemplo endurecida superficialmente o templada,
mientras que la parte extrema 6 se puede endurecer superficialmente
de modo que se incremente su resistencia al desgaste.
Las piezas respectivas 2 y 6 de la varilla de
unión, habiendo sido tratadas cada una de ellas por sí mismas, son
unidas entonces juntas mediante soldadura por fricción. La varilla
de unión combinada de ese modo puede ser tratada unitariamente
entonces, por ejemplo chorreando con granalla el área de unión, para
mejorar su resistencia a la fatiga y ser entonces rectificada y
recubierta. Las roscas en los extremos respectivos de la varilla
pueden ser tratadas entonces para protegerlas contra la corrosión,
de una manera tradicional.
Como se comprenderá, después de que la parte
extrema 6 haya sido unida a la pieza central 2 mediante soldadura
por fricción no es necesario tratar térmicamente el producto
final.
La invención por lo tanto proporciona una
varilla de unión que es óptima con respecto a diferentes
aplicaciones y que puede ser utilizada tanto en la perforación
subterránea como en la perforación en superficie y en la que cada
pieza respectiva de la varilla ha sido tratada térmicamente de forma
adecuada.
Como ha sido mencionado en la introducción, la
invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de
una varilla de unión de acuerdo con la invención. Este procedimiento
resultará evidente a partir de la descripción detallada anterior de
la varilla de unión de la invención.
Se comprenderá que la rosca interior 5 y la
rosca exterior 4 se pueden tratar térmicamente de acuerdo con otros
procedimientos apropiados distintos de aquellos descritos
anteriormente en este documento. A pesar de la posibilidad del
tratamiento térmico de las diversas piezas de la varilla con
procedimientos diferentes, una característica importante de la
invención reside en la capacidad de conseguir un tratamiento de este
tipo sin la necesidad de tratar térmicamente del mismo modo la
varilla completa.
Claims (12)
1. Varilla de unión (1) para la perforación de
rocas comprendiendo una primera pieza de la varilla (2) la cual
tiene una rosca exterior (4) provista en un extremo de la misma y en
el extremo de la varilla opuesto a dicho un extremo está provista
de una parte extrema (6) la cual dispone de una rosca interior (5),
parte extrema (6) la cual está unida a la primera pieza de la
varilla (2) mediante soldadura por fricción, caracterizada
porque la parte extrema (6) está fabricada de un material diferente
de aquél de la primera pieza de la varilla (2) y porque la parte
extrema (6) ha sido tratada térmicamente antes de ser unida a la
primera pieza de la varilla (2).
2. Varilla de unión de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque la parte extrema (6)
está endurecida superficialmente.
3. Varilla de unión de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2 caracterizada porque la parte extrema
(6) incluye una pieza de eje (7) que se extiende alejándose de la
rosca interior (5), dicha pieza de eje siendo aquella pieza de la
parte extrema la cual ha sido unida a la primera pieza de la varilla
(2).
4. Varilla de unión de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la
primera pieza de la varilla (2) está compuesta por una varilla
laminada en caliente.
5. Varilla de unión de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la rosca
exterior (4) provista en dicho un extremo está endurecida
superficialmente.
6. Varilla de unión de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada porque la rosca
exterior (4) provista en dicho un extremo está templada.
7. Procedimiento de fabricación de una varilla
de unión (1) que comprende una rosca exterior (4) en un extremo
caracterizado por la fabricación y el tratamiento térmico de
una parte extrema separada (6) que incluye una rosca interior (5),
dicha parte extrema separada (6) estando fabricada de otro material
distinto de aquél del resto (2) de la varilla de unión y uniendo
dicha parte extrema separada (6) al resto de la varilla mediante
soldadura por fricción.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7 caracterizado por el endurecimiento
superficial de la parte extrema producida separadamente (6) antes
de unir dicha parte extrema a la parte restante (2) de la
varilla.
9. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7 caracterizado porque, a aquella pieza de la
parte extrema (6) que está más cerca del extremo (9) que va a ser
unido a la parte restante (2) de la varilla, se le proporciona un
recubrimiento o cubierta protectora y después de ello se endurece
superficialmente la parte extrema producida separadamente (6) antes
de la unión de dicha parte extrema a la parte restante (2) de la
varilla.
10. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 caracterizado por la aplicación de dicho
recubrimiento protector a la superficie extrema (10) que se va a
unir a la parte restante (2) de la varilla y también a las
superficies exterior e interior de la parte extrema (6) a lo largo
de una distancia de 20-50 mm desde la superficie
extrema (10).
11. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 7-10 caracterizado por
el endurecimiento superficial de la rosca exterior (4).
12. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 7-10 caracterizado por
el templado de la rosca exterior (4).
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