Quelles sont les causes de l’usure rapide des godets de forage et comment la prévenir ?

Facteurs matériels et géologiques accélérateurs Boite de forage Usure

Les conditions géologiques figurent parmi les premières causes de l’usure rapide des godets de forage. Les formations abrasives et les compositions des sols affectent directement la longévité des équipements — leur compréhension permet une mitigation proactive.

Formations rocheuses abrasives et inclusions dures

Les formations rocheuses de granite et de basalte endommagent sérieusement les équipements, car ces matériaux sont extrêmement durs, atteignant souvent une dureté de 6 à 7 sur l’échelle de Mohs. Une telle dureté dépasse les capacités de la plupart des outils de coupe standard. Lorsqu’on travaille sur ce type de terrain particulièrement exigeant, les gros blocs rocheux et autres éléments durs provoquent de nombreux problèmes : ils génèrent des zones de contrainte lorsque les machines les pénètrent, ce qui entraîne l’apparition de microfissures sur les dents de godet et d’autres composants de la machine. À long terme, ce martelage constant accélère considérablement l’usure par rapport à celle observée sur des roches plus tendres, comme le schiste ou la craie. Des essais sur le terrain ont effectivement montré que l’usure se produit environ deux fois plus rapidement dans ces conditions. Les embouts en carbure de tungstène permettent certes d’allonger la durée de vie des machines face à ce type d’agression, mais les opérateurs doivent néanmoins surveiller attentivement l’apparition d’écaillages ou de fragments détachés après des périodes prolongées de travail sous chocs intenses.

Sols riches en quartz ou chargés de graviers

Les sols riches en quartz agissent comme un matériau abrasif naturel. Imaginez chaque minuscule particule raclant les parois de la benne, tout comme le ferait du papier de verre fin. Lorsqu’il y a également du gravier mélangé, la situation empire encore, car ce broyage constant use l’équipement de façon particulièrement sévère. Cela se produit surtout dans des endroits tels que les lits de rivière et les anciens dépôts glaciaires, où les roches possèdent des arêtes vives qui usent l’équipement bien plus rapidement. Ensemble, ces facteurs font que les dents de la benne s’usent environ un tiers plus vite que lorsqu’elles travaillent sur des sols argileux collants. Ce que nous observons sur site est…

• Émoussage prématuré des dents
• Amincissement progressif des parois de la benne
• Dégradation accélérée des joints d’étanchéité due à la pénétration de poussières abrasives

Des conceptions de bennes à bords renforcés — dotées de lèvres durcies, de motifs de dents décalés et de logements de roulements étanches — sont essentielles pour assurer des performances durables dans de tels environnements.

Erreurs opérationnelles contribuant à Boite de forage Une usure rapide

Des erreurs opérationnelles accélèrent considérablement l’usure des godets de forage, deux fautes critiques prédominant dans les défaillances sur le terrain.

Force de pénétration excessive et surcharge

Lorsqu’une force descendante trop importante est appliquée, cela exerce une contrainte sérieuse sur les dents du godet ainsi que sur les soudures structurelles, entraînant des problèmes tels que des fissurations précoces, une déformation plastique et, à terme, une rupture par fatigue. La surcharge de ces machines crée des points de contrainte dépassant les capacités mécaniques des matériaux utilisés. Des études sectorielles montrent que les godets sollicités au-delà de leurs limites doivent être remplacés environ 70 % plus rapidement que ceux utilisés conformément aux recommandations du fabricant. Pour éviter ce type de dommage, les opérateurs doivent surveiller en temps réel la pression hydraulique et respecter strictement les niveaux de force de pénétration recommandés. Cette vigilance revêt une importance particulière lors des transitions entre différents types de sols, où les forces peuvent varier considérablement sans avertissement préalable.

Vitesse de rotation inadaptée et angle d’inclinaison du godet

Lorsque l'équipement tourne trop vite dans des sols abrasifs, il génère une chaleur de friction nocive qui accélère la corrosion superficielle et affaiblit progressivement le tranchant de coupe. Un angle d'inclinaison incorrect signifie que certaines parties de la lame supportent l'ensemble de la contrainte, au lieu de répartir la charge sur toute la surface de coupe. Prenons par exemple un sol riche en quartz : un écart d'environ 15 degrés par rapport à l'angle optimal peut tripler l'usure dans ces zones. La plupart des opérateurs constatent que l'ajustement de la vitesse de rotation à la densité du sol donne les meilleurs résultats, soit environ 12 à 18 tours par minute lorsqu'on travaille avec des graviers compactés. Maintenir la benne inclinée entre 30 et 45 degrés pendant le creusement permet de répartir la pression sur l'ensemble des dents et de réduire les contraintes latérales qui endommagent prématurément les outils.

Déficiences liées à la conception et à la maintenance de l'équipement

Dureté insuffisante du tranchant de coupe et composition alliée sous-standard

Les problèmes d’usure commencent généralement en raison de mauvaises décisions concernant la sélection des métaux. Les outils de coupe fabriqués avec une dureté Rockwell inférieure à 55 sur l’échelle HRC ou contenant moins de 15 % de carbure de tungstène ne résistent tout simplement pas bien aux matériaux abrasifs. Une étude publiée dans l’International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences a toutefois révélé un résultat intéressant : les tranchants de coupe correctement alliés pour atteindre une dureté supérieure à 60 HRC durent environ 2,3 fois plus longtemps lorsqu’ils travaillent dans des sols rocheux et riches en graviers, comparés aux alternatives en acier classique. Que se passe-t-il lorsque ces normes de dureté sont ignorées ? Des microfissures apparaissent rapidement lors de l’utilisation normale et se propagent rapidement, provoquant une usure accélérée non seulement au niveau des bords des godets, mais aussi aux joints des adaptateurs et aux points de fixation.

Inspection, remise en état et serrage des boulons insuffisants

Selon des données recueillies par l’Institut des fondations profondes sur la fiabilité des équipements d’excavation, environ 38 % des défaillances précoces des godets de forage sont dues au fait que les vérifications d’entretien sont tout simplement omises. Lorsque des fissures de contrainte apparaissent dans ces zones soudées critiques et passent inaperçues, elles ont tendance à s’aggraver jusqu’à ce qu’une panne réelle se produise après environ 150 heures de fonctionnement sans entretien adéquat. Il en va de même pour les boulons de fixation qui se desserrent progressivement : ce problème semble mineur à première vue, mais engendre ultérieurement des défaillances graves. Ces connexions desserrées provoquent des vibrations dans l’ensemble du système, usant ainsi les soudures avoisinantes et entraînant, à terme, la perte complète des dents. Les équipes de chantier qui vérifient le serrage de leurs boulons chaque semaine doivent remplacer leurs godets trois fois moins fréquemment que les équipes qui n’interviennent qu’après une panne. Quelques étapes essentielles d’entretien à suivre sont :

• Essai ultrasonore pour détecter les défauts sous-jacents toutes les 75 heures de fonctionnement
• Vérification du couple appliqué à tous les éléments de fixation après le poste de travail à l’aide d’outils étalonnés
• Remplacement des plaques d’usure avant que l’érosion n’excède 25 % de la profondeur initiale

Mesures éprouvées de prévention et d’atténuation pour prolonger la durée de vie des godets

Lorsqu’il s’agit de réduire l’usure des godets de forage, plusieurs approches intelligentes font une grande différence sur leur durée de vie. Le remplacement des godets standards par des godets renforcés au carbure de tungstène a démontré des résultats concrets sur le terrain. Ces godets améliorés présentent une dureté de base supérieure à 400 HB et durent effectivement environ deux fois plus longtemps lorsqu’ils sont utilisés dans des sols très abrasifs, comparés aux versions en alliage standard. Du point de vue opérationnel, surveiller attentivement les limites de charge est essentiel afin d’éviter la surcharge de l’équipement. Un réglage des vitesses de rotation entre 15 et 25 tr/min s’avère optimal dans les zones où le sol est compact et riche en quartz. Cela permet de minimiser l’usure causée par une friction excessive. Les équipes de maintenance doivent mettre en œuvre des programmes prédictifs analysant les motifs de vibration afin de détecter les fissures naissantes avant qu’elles ne deviennent des problèmes majeurs. Un contrôle mensuel des arêtes de coupe et la vérification de la bonne fixation de tous les éléments de serrage garantissent un fonctionnement fluide sans imprévus. Une formation adéquate des opérateurs sur le réglage des angles d’inclinaison, dans une fourchette d’environ 5 degrés en présence de sols denses, contribue également à répartir l’usure de façon plus uniforme sur la surface du godet. L’ensemble de ces pratiques combinées peut réduire les coûts de remplacement d’environ 30 %, ce qui représente une différence considérable pour les entreprises opérant dans des environnements riches en graviers et en quartz, où surviennent la plupart des pannes.

FAQ

Q : Quelles conditions géologiques contribuent à l’usure des godets de forage ?
R : Les formations abrasives, telles que le granite et le basalte, ainsi que les sols riches en quartz ou chargés de graviers, sont des facteurs importants d’usure rapide des godets de forage.

Q : Comment les erreurs opérationnelles affectent-elles la durée de vie des godets de forage ?
R : Une force de pénétration excessive, une surcharge, une vitesse de rotation inadaptée et des angles d’inclinaison incorrects du godet peuvent réduire considérablement la durée de vie des godets de forage.

Q : Pourquoi l’entretien est-il crucial pour la durée de vie des godets de forage ?
R : Un entretien adéquat, comprenant des inspections régulières et des vérifications de la tension des boulons, permet d’éviter les défaillances précoces et d’allonger la durée de vie des godets.

Q : Quelles mesures peuvent atténuer l’usure rapide des godets de forage ?
R : L’utilisation de godets renforcés au carbure de tungstène, l’ajustement des vitesses de rotation, le respect des limites de charge et la mise en œuvre de programmes de maintenance prédictive constituent des stratégies efficaces d’atténuation.