SE515194C2 - Gängförband och bergborrelementför slående borrning - Google Patents

Description

anno: 10 15 20 25 30 35 o n ø | nu u a ø - ø v u s - » . - . . . 515 194 ll534SE 2000-03-01 2 Detta och andra syften har uppnåtts genom ett gängförband och ett borrelement vilka erhållit särdrag enligt de efterföljande oberoende patentkravens kännetecknande delar med hänvisning till ritningama. Fig. 1 visar ett borrelement enligt föreliggande uppfinning i sidovy, delvis i tvärsnitt. Fig. 2 visar ena änden hos borrelementet i sidovy.

Fig. 3 visar ett axiellt tvärsnitt av änden. Fig. 4 visar ett axiellt tvärsnitt av en utföringsforrn av ett gängförband enligt föreliggande uppfinning. Fig. 5 visar ett axiellt tvärsnitt av en alternativ utföringsform av ett gängförband enligt föreliggande uppfinning. Fig. 6 visar ett axiellt tvärsnitt av en alternativ utföringsform av ett borrelement enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Det i Fig. 1 till 4 visade borrelementet 10 för slående bonning är vid sin ena ände ~ utbildad med ett hylsformat parti eller en hondel ll med en cylindrisk hongänga eller cylindrisk invändig gänga 12. Hondelen ll utgör en integrerad del av borrstången 10.

Vid sin andra ände är borrstången 10 utbildad med en tapp eller handel 13 enligt föreliggande uppfinning försedd med en cylindrisk hangänga eller cylindrisk utvändig gänga 14. Den visade gängan är en så kallad trapetsgänga men andra gängfonner kan komma ifråga, till exempel en repgänga. Borrelementet har vidare en genomgående spolkanal 15, genom vilken ett spolmedium, vanligen luft eller vatten, leds. Hangängan 14 innefattar gängflanker 16, 17 och gängbottnar 20 anordnade mellan flankema.

Hongängan 12 innefattar gängflanker 18, 19 och gängbottnar 21 anordnade mellan flankema. Vid åtdraget förband enligt Fig. 4 är gängbottnarna 20 hos hangängan 14 i huvudsak anordnade på avstånd från sainhörande gängtoppar 22 hos hongängan.

Enligt föreliggande uppfinning är borrelementets gängbottnar 20 på handelen, försedda med en beläggning bestående av minst ett ytmodifierande, korrosionsskyddande skikt. Endast de mest utsatta partierna, det vill säga sektioner med reducerat tvärsnitt såsom gängbottnar 20, slimningar 24 och släppningar är belagda. Största skikttjockleken är 0002-5 mm, företrädesvis 0.02-2 mm. Gängbottnen har en första bredd, Wl, och gängan, det vill säga gängtoppen 23 och den ej belagda delen av gängflankerna 16, 17 har en andra bredd, W2 (Fig. 3), där kvoten Wl/W2 är 0.02-1.2, företrädesvis 0.3 - 0.8.

Exempelvis har en repgänga (R35) belagts med en 5 mm bred beläggning (Wl).

Gängstigningen var 12.7 mm, vilket gav ett W2=l2.7-5=7.7 och W1/W2=0.65.

Sagda korrosionsskyddande skikt i beläggningen i borrelementet enligt uppfinningen är oädlare än det bärande eller underliggande stålet, det vill säga skiktet har en mer negativ elektrodpotential, minst 50 mV, företrädesvis minst 100 mV i den aktuella miljön. Denna skillnad i elektrodpotential fungerar då som ett katodiskt skydd, där beläggningen utgör en galvanisk anod (offeranod). Exempel på sådana skyddande 10 15 20 25 - . . . , .- 515 194 l l534SE 2000-03-01 3 material är aluminium, zink och magnesium samt legeringar av dessa, företrädesvis zinklegeringar. Övriga skikt kan utgöras av bindeskikt för att öka bindningen mellan beläggning och stål.

En rad olika ytbeläggningsmetoder kan användas för att applicera skiktet, t.ex. varmdoppning, kemisk eller elektrolytisk plätering eller termisk sprutning. I de fall beläggningsmetoden ger en beläggning som täcker mer än någon av de sektioner med reducerat tvärsnitt, såsom gängbotten, slimning eller släppning, så avlägsnas denna del av beläggningen medelst bearbetning före användning genom bortslitning efter kort tids användning. Med det senare menas att beläggningen ej är fördelaktig att ha på slagöverförande ytor. I de självständiga kraven anges således att ”minst en av sektionerna med reducerat tvärsnitt innefattar delvis ett skikt av ett material med lägre elektrodpotential” vari ordet ”delvis” även omfattar de fall då ett eventuellt skikt på de slagöverförande ytor bortslites mycket snabbt.

Exempel Vid s.k. drifierborming används ca 4 m långa stänger. De svaga delarna av stängema är bottnama 20 hos de utvändiga gängorna 14 (F ig. 2) där spolvatten och pulserade dragspärmingar ger upphov till korrosionsutmattning som ofia leder till brott. Åtta stänger av sätthärdat låglegerat stål belades med ett skikt av zink med en tjocklek av ca 0.2 mm genom doppning i ett bad av smält zink, s.k. varmförzinkning.

Zink har en elektrodpotential på ca -860 mV i havsvatten vid 20°C, vilket skall jämföras med ca -500 mV för låglegerat stål. Zinkskiktet avlägsnades från gängflankerna med roterande stålborste. Borrning utfördes sedan med stängema i en rigg för drifterborrning under jord, tills dess att brott/utslitning av stängema uppkommit. Följande livslängder, mätt i s.k. borrmeter, uppnåddes: Prov nr Borrmeter 1 4297 2489 3210 2041 3933 4268 3085 2608 OOQÛUI-Iäbåk) finns 10 15 515" 194 ll534SE 2000-03-01 4 Normal livslängd för obelagda drifterstänger av konventionell typ stål, är i den aktuella provplatsen där berget huvudsakligen utgörs av granit, ca 2000 m, vilket visar att användning av borrstål enligt uppfinningen ger en markant förbättring.

I ett altemativt utförande av ett gängförband enligt föreliggande uppfinning beläggs även hondelens 11” gänga 12' med ett skikt av ett material med lägre elektrodpotential än stålet, Fig. 5. Således är även sektioner hos hondelen 11' med reducerade tvärsnitt, försedda med en beläggning bestående av minst ett skikt som utgör offeranod. Endast de mest utsatta partierna, det vill säga sektioner med reducerat tvärsnitt såsom gängbottnar 21 ”, slimningar och släppningar är belagda. Det som ovan sagts om beläggningen gäller även för det fall beläggningen är utförd även på hondelen 11”.

I ett alternativt utförande av ett borrelement enligt föreliggande uppfinning beläggs enbart de allra mest påkända delarna av gängbottnen, t.ex. ena (till höger i Fig. 6) eller båda (till vänster) Övergångarna från gängbottnen till flanken på en trapetsgänga, det vill säga där borrelementet har den minsta radien, Fig. 6.

Uppfinningen avser således ett gängförband och ett borrelement för slående borrning med ett slimmat parti vilket är belagt med ett skikt för att väsentligt förbättra motståndet mot korrosionsutrnattning. Skiktet görs helst diskontinuerligt i axiell riktning för att undvika deponering på och uppmjukning av gängflankerna.

Claims (10)

:nova 10 15 20 25 30 35 v a - - en 515 194 ll534SE 2000-03-01 5 Patentkrav

1. Gängförband av stål för slående borrning varvid spolvatten användes, innefattande sektioner (20;21 ”;24) med reducerat tvärsnitt, åtminstone en i huvudsak cylindrisk utvändig gänga (14) samt en i huvudsak cylindrisk invändig gänga (12), varvid den utvändiga gängan (14) är anbringad på en tapp (13) avsedd att utgöra en integrerad del av en första borrsträngskomponent (10), varvid nämnda gängor (12,14) innefattar gängflanker (l6,l7;18,19) och mellan flankerna anordnade gängbottnar (20;21;21) varvid gängbottnama (20) hos den cylindriska utvändiga gängan (14) är i huvudsak anordnade på avstånd från samhörande gängtoppar (22) hos den cylindriska invändiga gängan (12), k ä n n e t e c k n at av att minst en av sektionerna (20;21°;24) med reducerat tvärsnitt innefattar delvis ett skikt av ett material med lägre elektrodpotential än stålet, varvid skiktet är utfört i metall såsom aluminium, zink, magnesium eller legeringar av dessa.

2. Gängförband enligt krav 1 varvid skiktet är utfört i huvudsak enbart i gängbottnen (20;21°) hos gängan (l4;12°), varvid gängbottnen har en första bredd, Wl, och gängans topp har en andra bredd, W2, där kvoten Wl/W2 är 0.02-1.2, företrädesvis 0.3 - 0.8.

3. Gängförband enligt krav 1 eller 2 varvid materialet i skiktet har åtminstone 50 mV lägre elektrodpotential än stålet, företrädesvis minst 100 mV, lägre elektrodpotential än stålet.

4. Gängförband enligt något av föregående krav varvid största skikttjockleken är 0.002-5 mm, företrädesvis 0.02-2 mm.

5. Gängförband enligt något av föregående krav, varvid någon av följande ytbeläggningsmetoder har använts för att applicera skiktet: varmdoppning, kemisk eller elektrolytisk plätering eller terrnisk sprutning.

6. Borrelement för att ingå i ett gängförband för slående borrning av den typ som anges i kravet 1, varvid spolvatten användes, varvid borrelementet innefattar sektioner (20;21 ';24) med reducerat tvärsnitt, åtminstone en i huvudsak cylindrisk utvändig gänga (14), varvid den utvändiga gängan ( 14) är anbringad på en tapp (13) avsedd att utgöra en integrerad del av en första borrsträngskomponent (10), varvid nämnda gänga (12,14) innefattar gängflanker (16,17;18,l9) och mellan flankema anordnade gängbottnar laon: 10 15 20 51.5 194 i " 11534813 2000-03-01 6 (20;2l;21'), varvid gängbottnarna (20) hos den cylindriska utvändiga gängan (14) äri huvudsak anordnade på avstånd från samhörande gängtoppar (22) hos en cylindrisk invändig gänga (12), k ä n n e t e c k n at av minst en av sektionerna (20;21';24) med reducerat tvärsnitt innefattar delvis ett skikt av ett material med lägre elektrodpotential än stålet, varvid skiktet är utfört i metall såsom aluminium, zink, magnesium eller legeringar av dessa.

7. Borrelementet enligt krav 6 varvid skiktet är utfört i huvudsak enbart i gängbottnen (20;21”) hos gängan (14;12”), varvid gängbottnen har en första bredd, Wl, och gängans topp har en andra bredd, W2, där kvoten Wl/W2 är 0.02-1.2, företrädesvis 0.3 - 0.8.

8. Borrelementet enligt krav 6 eller 7 varvid materialet i skiktet har åtminstone 50 mV högre elektrodpotential än stålet, företrädesvis minst 100 mV, lägre elektrodpotential än stålet.

9. Borrelementet enligt något av kraven 6, 7 eller 8 varvid största skikttjockleken är 0.002-5 mm, företrädesvis 0.02-2 mm.

10. Borrelementet enligt något av kraven 6, 7, 8, eller 9 varvid någon av följ ande ytbeläggningsmetoder har använts för att applicera skiktet: varrndoppning, kemisk eller elektrolytisk plätering eller termisk sprutning.