旋挖钻机钻杆键剪断事故的原因及解决方法

旋挖用的钻杆均为无缝合金钢管。设计上有较高的强度。键条有足够的承压抗扭宽度和高度，且键面有高的硬度和耐磨性。钻杆在承受扭矩的同时还承受钻压所产生的弯曲应力（当然，最大扭矩在钻杆的最上部），无论是压力传递还是扭矩传递，它们都是通过键，而键又是焊接在钻杆母线外圆柱面上，因此，键的材质和焊接质量就成为传递扭矩和大钻压的关键。另外传递钻压的键条宽度及厚度所决定的接触面积大小对键的寿命影响也极大。现将在生产中已出现的旋挖钻机钻杆键剪断事故介绍如下。

键不仅用于传递扭矩，还用于传递轴向压力。因此，键的宽度和厚度、键的材料、键的表面硬度以及键与管材焊接强度、多键的分布精度都会影响扭矩和钻压的传递能力及损坏概率。由于花键与钻杆焊接根部应力集中较大，传递扭矩时内部键接触部分还存在载荷分布不均匀等因素，钻杆键剪断事故时有发生，特别是在卵砾石层钻进中发生钻头回转阻力很大，将要发生卡钻或发生孔壁局部坍塌埋住钻头时，操作人员采取强行扭转钻杆发生扭断（剪切）键的事故。如R618钻机在河北滦河大桥施工、BG20钻机在北京学院路改造工程施工中都出现钻杆键剪断事故。BG22钻机在青藏线上格尔木施工中，由于钻进页岩且遇水膨胀缩径地层，导致两根钻杆剪断等。

R618钻机钻杆键剪断事故主要原因是加压给进的压力长期处在超负荷状态工作，使动力头输出扭矩也长期处于超过设计最大扭矩的工作状态，导致发生钻杆键剪断事故，使外钻杆在动力头驱动下回转而钻头不转动的事故。BG20在北京学院路情况有所不同，操作手在下放钻具时速度过快，旋挖钻机钻头底盖锁紧机构被解锁， 使钻斗底盖板插入钻孔圆断面的弦上（该段钻孔又是卵石层），此时上提钻头已无法提起，造成卡钻。当时对事故分析不很清楚，采取回转钻杆的方法解卡，多次冲击扭转，致使钻杆键被剪断，导致事故加事故（发现外钻杆可以回转而内钻杆连同钻头均不能回转）。

产生钻杆键剪断事故的主要原因是当旋挖钻进进尺困难，采取其他措施又不奏效时，操作手就加大给进压力直至超过设计最大压力，导致扭矩猛增而剪断钻杆键，且从剪断的键口看，大致呈45度（与钻杆母线的夹角）。因此，预防钻杆键剪断事故的重要措施是控制加压力不能超过设计压力，才能避免键的设计扭矩与动力头输出扭矩匹配而不被剪断。

钻杆键剪断事故发生后，若内外钻杆尚能活动，只要将钻杆（断键）用副卷扬拉出后修复，若键卡在两钻杆之间不能活动，则这种钻杆必须送钻旋挖钻机厂家进行修复。