تُعد مسامير البطانة مكونات أساسية لتثبيت بطانات مطحنة الكرات. وبمجرد كسرها، قد تتراوح العواقب بين ارتخاء البطانات وانزياحها (مما يؤدي إلى تسريع تآكل كل من البطانات والهيكل) وصولاً إلى نتائج أكثر خطورة مثل انفصال البطانات، وتلف شبكة التفريغ أو معدات الرفع، وحتى تشوه الهيكل — وهو عطل كبير في المعدات. لذلك، من الضروري تحديد أسباب الكسر بدقة واتخاذ تدابير تصحيحية سريعة ومناسبة.

أولاً: تحليل أسباب الكسر

نادرًا ما يكون كسر مسمار البطانة ناتجًا عن عامل واحد؛ بل عادةً ما يكون نتيجة لتضافر عدة عوامل. وتشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:

1. الإجهاد والإرهاق

• الأحمال الصدمية المتناوبة: خلال مطحنة كروية أثناء التشغيل، تؤثر وسائط الطحن والمواد بشكل دوري على البطانات من خلال الصدم والضغط. وتتعرض البراغي لإجهادات متناوبة طويلة الأمد تتمثل في الشد والانحناء والقص. وتبدأ الشقوق الدقيقة في الظهور عند نقاط تركيز الإجهاد ثم تنتشر تدريجيًا، مما يؤدي في النهاية إلى الكسر الناتج عن الإجهاد — السبب الأكثر شيوعًا.
• تركيز الإجهاد: إن نصف قطر الانتقال الصغير جدًّا بين رأس البرغي وجذعه، أو وجود حواف حادة عند الخيط، يزيد من معامل تركيز الإجهاد ويجعل هذه المواقع عرضة لأن تصبح مصدرًا لحدوث شقوق الإجهاد.

2. قوة الشد المسبق غير المناسبة

• الشد المسبق المفرط: يؤدي الإحكام المفرط أثناء التركيب إلى جعل إجهاد الشد الأولي يقترب من مقاومة الخضوع أو يتجاوزها. وعندما يتراكب هذا الإجهاد مع أحمال الصدم أثناء التشغيل، يتجاوز الإجهاد القوة القصوى ويؤدي إلى حدوث كسر.
• عدم إحكام الربط أو الفك بشكل كافٍ: إذا لم يتم ربط البراغي بالعزم المطلوب، أو إذا فشلت تدابير التثبيت أثناء التشغيل (مثل فقدان حلقات التثبيت، أو ارتخاء الصواميل)، تظهر فجوات بين البطانة والغلاف. وتؤدي الحركة النسبية للبطانة إلى تعرض البراغي لقوى انحناء وقص إضافية، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث كسر ناتج عن القص أو الانحناء.
• توزيع الحمل غير المتساوي بين البراغي: لا تتم عملية التثبيت بطريقة متناظرة ومتسلسلة، مما يؤدي إلى تعرض بعض البراغي لأحمال زائدة.

3. العوامل المتعلقة بالبطانة والعوامل الهيكلية

• تدفق البلاستيك أو تشوه البطانات: قد تتعرض البطانات المصنوعة من مواد مثل الفولاذ عالي المحتوى من المنغنيز للتدفق البلاستيكي عند التعرض للصدمات، مما يؤدي إلى انتفاخها أو انثناءها أو انخفاض سماكتها. ويؤدي ذلك إلى ضغط رأس المسمار أو ساقه، مما يفرض قوى شد وانحناء إضافية كبيرة تؤدي في النهاية إلى تمزق المسمار أو قصه.
• ثقوب غاطسة متآكلة أو غير متوازنة: مع الاستخدام المطول، قد تتسع الثقوب الغاطسة في البطانات أو تفقد محاذاةها، مما يؤدي إلى دعم غير متساوٍ لرأس المسمار ويؤدي إلى إجهاد انحناء إضافي في المسمار.
• الفجوات المسدودة أو الملتصقة بين البطانات: قد تنحشر كرات فولاذية أو كرات مكسورة في الفجوات بين البطانات. وقد يؤدي التمدد الحراري أو انضغاط المادة إلى ضغط البطانات المتجاورة على بعضها البعض، مما يؤدي إلى شد البراغي بما يتجاوز حدها الأقصى.

4. عيوب التصنيع والمواد

• جودة المواد دون المستوى المطلوب: تؤدي البراغي المصنوعة من مواد غير كافية القوة (مثل استخدام الفولاذ الكربوني العادي بدلاً من الفولاذ السبائكي) أو التي خضعت لمعالجة حرارية غير سليمة (سوء التبريد والتلطيف) إلى قلة القوة أو الصلابة.
• عيوب المعالجة: تشققات في القطع المطروقة، أو طيات، أو طبقات مفرطة من إزالة الكربون، أو نتوءات على الخيوط، أو ملامح خيوط غير مكتملة.
• حشيات مانعة للتسرب قديمة: قد تتعرض الحشوات المطاطية أو المصنوعة من الأسبستوس المقاومة للحرارة الموجودة بين البرغي والغلاف للتقادم والانهيار، مما يؤدي إلى ارتخاء البرغي أو فشل الإحكام. ومن ثم، يؤدي تغلغل المسحوق في فتحة البرغي إلى تسريع عملية التآكل.

5. العوامل البيئية وعوامل التآكل

• التآكل: في المطاحن الرطبة أو عند طحن المواد المسببة للتآكل، قد تتسرب مياه التبريد أو الملاط عبر الفجوة بين البراغي، مما يتسبب في حدوث تآكل كهروكيميائي عند الخيط اللولبي. وتتشكل حفر التآكل التي تعمل كمواقع لبدء تشققات الإجهاد، مما يؤدي إلى تسريع الكسر (التشقق الناتج عن التآكل تحت الإجهاد).
• آثار درجات الحرارة المرتفعة: في مصانع التجفيف أو في الأماكن التي تكون فيها التهوية ضعيفة، تؤدي درجات الحرارة الداخلية المرتفعة إلى حدوث زحف في مواد البراغي وفقدانها لقوتها. بالإضافة إلى ذلك، يولد التمدد الحراري ضغوطًا إضافية تزيد من خطر الكسر.

ثانياً: طرق العلاج

يعتمد علاج كسر مسمار البطانة على موقع الكسر، وحالة الجزء المكسور، وحالة تشغيل المطحنة. وتتوفر إجراءات إصلاح طارئة وتصحيحية متنوعة.

(أ) تدابير الصيانة الوقائية الروتينية (الحلول الأساسية)

1. اختر براغي عالية الجودة وعالية القوة: الاستخدام فولاذ سبيكي عالي القوة (على سبيل المثال، 42CrMo، 40Cr) مع معالجة بالتصلب والتلطيف، ودرجة متانة لا تقل عن الصف 8.8 أو 10.9. فرض رقابة صارمة على جودة تصنيع الخيوط.
2. توحيد إجراءات التركيب والربط:
   • شد البراغي في نمط متقاطع متماثل في 2–3 خطوات لضمان توزيع الحمولة بشكل متساوٍ.
   • استخدم مفتاح عزم الدوران يجب ربطها بالعزم المحدد؛ ولا تفرط في ربطها بناءً على الإحساس.
   • مناسب حلقات التثبيت (مثل: الحلقات الزنبركية، وحلقات بيلفيل) أو استخدام صواميل مزدوجة لمنع التراخي.
3. تعزيز الحماية المانعة للتسرب: قم بتركيب حلقات مانعة للتسرب مصنوعة من المطاط المقاوم للحرارة أو الأسبستوس بين رأس البرغي والفتحة الغاطسة في البطانة، وبين الجدار الخارجي للغلاف والصمولة، وذلك لمنع تسرب الملاط أو الغبار وتآكل الخيوط.
4. الفحص الدوري وإعادة ضبط عزم الدوران: بعد تركيب بطانة جديدة أو استبدالها،, إعادة ربط العزم جميع البراغي خلال 24 ساعة من التشغيل. أثناء عمليات الفحص الروتينية، تحقق من عدم وجود أي صواميل مفكوكة ومن عدم وجود تآكل غير طبيعي في الفتحة الغاطسة. حدد مواعيد لعمليات الفحص أثناء التوقف الدوري عن التشغيل.
5. اختر مواد البطانة المناسبة: في الحجرة الأولى المعرضة للتأثيرات الشديدة، تجنب استخدام البطانات المصنوعة من الفولاذ عالي المحتوى من المنغنيز، والتي تكون عرضة للتدفق البلاستيكي. وبدلاً من ذلك، استخدم أنواعًا من الفولاذ متعدد السبائك متوسط الكربون تتمتع بمقاومة أفضل للتشوه، وذلك لتقليل قوى الضغط على البراغي.

(ب) الإجراء الطارئ في حالة البراغي المفكوكة أو المنحنية قليلاً

• إذا تبين من الفحص الروتيني أن إحدى الصواميل قد ارتخت، لكن المسمار لم ينكسر بعد، فيجب على الفور أعد ربطه بالعزم المحدد, ، افحص حشية الإحكام، واستبدلها إذا لزم الأمر.
• إذا كان ساق المسمار منحنيًا قليلاً دون أن يكون مكسورًا، فيجب استُبدل. لا تقم بفرده وإعادة استخدامه، لأن الثني قد تسبب في حدوث تلف داخلي.

(ج) طرق إصلاح البراغي المكسورة

اعتمادًا على حالة الطرف المكسور المتبقي في فتحة مسمار الغلاف، يمكن استخدام الطرق التالية لاستخراجه:

الطريقة الأولى: اللحام (الأكثر شيوعًا وموثوقية)

• ينطبق ذلك عندما يكون الطرف المكسور بارزًا عن السطح الخارجي للغلاف، أو عندما يكون مستويًا مع سطح الفتحة.
• الإجراء:
  ① قم بإزالة الزيت والغبار من حول الكسر.
  ② ضع صامولة (أو حلقة تثبيت) أصغر قليلاً من الطرف المكسور فوقه، ثم قم بلحامها بإحكام بالطرف المكسور باستخدام اللحام بالقوس الكهربائي.
  ③ وبينما لا تزال ساخنة، استخدم مفتاح ربط لتدوير الصامولة ببطء وثبات في الاتجاه المعاكس لفك القطعة المكسورة.
  ④ إذا لم تنجح المحاولة، كرر العملية باستخدام صمولة أكبر.

الطريقة الثانية: الحفر والتثقيب (باستخدام أداة إخراج البراغي)

• يُطبق هذا في الحالات التي يكون فيها الطرف المكسور موجودًا بالكامل داخل الغلاف دون أن يكون هناك طرف مكشوف، لكن فتحة الخيط لا تزال سليمة نسبيًّا.
• الإجراء:
  ① قم بحفر ثقب توجيهي في منتصف الطرف المكسور باستخدام مثقاب مركزي.
  ② احفر في الجزء المكسور باستخدام مثقاب أصغر من القطر الأصغر للثقب الأصلي.
  ③ أدخل حرف مثقاب ذو لولبة يسارية (مثقاب عكسي) في الفتحة المحفورة. وبمجرد أن تستقر في مكانها، استمر في تدويرها في الاتجاه المعاكس لاستخراج القطعة المكسورة.
  ④ أو يمكنك استخدام “أداة مخصصة لإخراج البراغي المكسورة” (أداة إخراج لولبية عكسية).

الطريقة الثالثة: توسيع الثقب وإعادة التثبيت (كحل أخير)

• يُطبق هذا الإجراء عندما تكون القطعة المكسورة متآكلة بشدة، أو ملحومة بشكل متين، أو عندما يكون الخيط تالفًا بشكل خطير، مما يجعل الطرق المذكورة أعلاه غير قابلة للتطبيق.
• الإجراء:
  ① استخدم مثقابًا أكبر من قطر الثقب الأصلي لحفر الثقب القديم وإزالة القطعة المكسورة معًا.
  ② أعد حفر الثقب باستخدام مثقاب أكبر (على سبيل المثال، من M30 إلى M36) واستخدم مسمارًا عالي القوة من الحجم الجديد.
  ③ إذا كان سمك الغلاف لا يسمح بالتوسيع، فيجب إصلاحه عن طريق لحام الفتحة لإغلاقها، وإعادة الحفر، وإعادة تشكيل الفتحة إلى الحجم الأصلي.

الطريقة الرابعة: إزالة المسمار واستبداله بمسمار جديد

• إذا كانت القطعة المكسورة مغروسة بعمق وكان الثقب مشوهًا بشدة، فقم بقطع فتحة وصول صغيرة من الجانب الخارجي للغلاف (بعد تقييم سلامة الهيكل)، ثم أزل القطعة المكسورة من الداخل، ونظف الثقب، وقم بلحام الفتحة لإغلاقها وصقلها حتى تصبح ناعمة، ثم قم بتركيب مسمار جديد.

(د) متطلبات الجودة بعد المعالجة

• يجب أن يكون البرغي البديل مطابقًا للمواصفات الأصلية (أو المواصفات الجديدة بعد التوسيع) وأن تكون درجة متانته لا تقل عن التصميم الأصلي.
• قبل تركيب المسمار الجديد، قم بتنظيف الفتحة جيدًا لإزالة أي بقايا من الرقائق أو الزيت أو ملاط الأسمنت.
• بعد الاستبدال،, إعادة فحص جميع البراغي وإعادة ضبط عزم ربطها على نفس حلقة التثبيت لضمان توتر مسبق متجانس.
• بعد إعادة التشغيل، قم بتكثيف عمليات الفحص في تلك المنطقة خلال مرحلة التشغيل الأولي، ثم أعد ضبط عزم الدوران بعد مرور 24 ساعة.