ドリルビットがすぐに壊れてしまう理由：ビットの予算を圧迫する4つの故障モード
ビットの故障にはパターンがあります。十分な時間をかけて多くの現場を調査すれば、同じ4つの原因が何度も繰り返されていることに気づくでしょう。そして、それらはほとんどの場合、ビット自体の欠陥とは関係ありません。原因は、ビットに何が求められているか、どのように求められているか、そして超硬チップが飛び出す前に誰かが警告サインに気づいたかどうかです。
ボタンビットやその他のロックドリルビットが早期に破損する4つの原因と、それぞれの対処法をご紹介します。
地面はビットよりも硬い
これは当たり前のことのように聞こえるかもしれませんが、抽象的な岩石の硬さの話ではありません。問題は、石英岩、高シリカ花崗岩、縞状鉄鉱層など、岩石自体が研磨媒体となるような研磨性の岩石です。ビットが回転するたびに、数千ポンドの送り圧力の下で超硬合金が研磨性の岩石の上を引きずられます。超硬合金は摩耗し、ビットの先端は平坦になり、切削深さが低下します。
次に、地盤の亀裂の問題があります。ドリルビットが空洞に当たると、ストリングが勢いよく前方に動き、超硬ボタンに想定外の衝撃荷重がかかります。一回の掘削で空洞に何度も当たると、超硬に微細な亀裂が生じ始めます。これらの亀裂は拡大し、最終的にはボタンが剥離したり、完全に折れたりします。
水分、腐食性の地下水、あるいは細かい粉塵が洗浄溝に詰まると、ビットは多方面から攻撃を受けることになります。損傷を与えるのに極端な環境である必要はなく、ただ継続的に存在するだけで良いのです。
オペレーターはビットに逆らって作業している
私が何度も目にしてきたのは、ドリルビットが適切なカラーを形成する前に、送り圧力をかけすぎて穴を開けてしまうケースです。ビットは岩盤を食い込むのではなく滑走し、超硬チップには設計上想定されていない横方向の負荷がかかります。その結果、ボタン状の突起の縁が欠けてしまいます。こうした損傷は、穴を開け始めて最初の30秒で発生してしまうのです。
オペレーターのミスでビットを破損させるその他の原因としては、ドリルストリングをてことして岩盤から緩んだ岩を叩き落とすこと、摩耗または欠落したボタンが付いたままビットを「叩けばラウンドは終わるだろう」という理由で使い続けること、そして空打ち（ビットを岩盤にしっかりと固定せずにハンマーで叩くこと）などが挙げられます。一度の空打ちでも、ビットに衝撃波が伝わり、超硬ボタンが固定部から完全に外れてしまうことがあります。ほんの一瞬の不注意で、ボタンが1つ失われ、ビットが使えなくなってしまうのです。
その部品は最初から間違った作りだった
すべてのビットが同じように作られているわけではありません。粒状構造が不均一な低品質の超硬合金は、摩耗が不均一になり、早期に破損します。熱処理が不十分な鋼製の本体は、ねじ山の根元やフラッシング溝で疲労亀裂が発生します。ボタンシートに応力集中を引き起こすビットフェース形状（ボタン間の鋼材が少なすぎる、または岩石の種類に対して突出形状が過度に攻撃的であるなど）は、どんなに注意深く操作しても解決できない設計上の問題です。
ここでサプライヤーの品質が重要になります。特定の岩石の種類に合わせて超硬合金のグレード、熱処理プロセス、フェースデザインを管理しているメーカーのビットは、汎用的な「あらゆる岩石に適合する」ビットよりもはるかに長持ちします。安価なビットは請求書上のコストは少なくなりますが、掘削現場でのコストは高くなります。
熱は静かなる殺人者
ボタンビットが全力で打撃と回転を受けると、岩盤との接触面で激しい熱が発生します。洗浄媒体（水または空気）はその熱の一部を吸収しますが、すべてではありません。超硬ボタンと鋼鉄製の本体は、温度変化のたびに異なる速度で膨張と収縮を繰り返します。数千回のサイクルを経ると、熱疲労が生じます。超硬と鋼鉄の接触面に微細な亀裂が発生し、ボタンが固定部から緩みます。そして、もう一度衝撃を受けると、ボタンは破損してしまいます。
解決策は複雑ではありません。ドリルビットの水を抜かないようにし、フラッシングが追いつかないほどの送り圧力をかけないようにし、ドリルビットを穴から引き抜く前に数秒間、フラッシングのみで冷却してください。ドリルビットの熱管理は、技術的な問題ではなく、習慣の問題なのです。
パターン
原因は環境、操業、製造、そして熱の4つに分けられます。最初の2つは現場で管理できます。3つ目は購入段階で管理できます。4つ目はフラッシングパラメータとシフト管理で管理できます。どれも謎めいたものではなく、すべて解決可能です。
