RU2788781C1 - Threaded connection for pipe - Google Patents
Threaded connection for pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788781C1 RU2788781C1 RU2022120321A RU2022120321A RU2788781C1 RU 2788781 C1 RU2788781 C1 RU 2788781C1 RU 2022120321 A RU2022120321 A RU 2022120321A RU 2022120321 A RU2022120321 A RU 2022120321A RU 2788781 C1 RU2788781 C1 RU 2788781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thread
- section
- curvature
- arcuate
- radius
- Prior art date
Links
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 210000002445 Nipples Anatomy 0.000 claims abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 18
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 101700031842 SEC63 Proteins 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению для труб.The present invention relates to a threaded connection for pipes.
Уровень техникиState of the art
Резьбовые соединения для труб широко используются для соединения стальных труб, которые применяются на объектах нефтяной промышленности, таких как трубы нефтепромыслового сортамента (OCTG).Threaded pipe connections are widely used to connect steel pipes that are used in the oil industry, such as oilfield tubular goods (OCTG).
На фиг. 1 схематически показан пример конструкции типового резьбового соединения для труб. Резьбовое соединение 100 для труб содержит на одном конце первой трубы ниппель 110, имеющий участок 111 с наружной резьбой, которая является наружной конусной резьбой, и на одном конце второй трубы муфту 120, имеющую участок 121 с внутренней резьбой, которая является внутренней конусной резьбой для свинчивания с участком с наружной резьбой.In FIG. 1 schematically shows an example of the design of a typical threaded connection for pipes. The threaded
На вершине ниппеля 110 имеется участок 112 без резьбы, т.е. на стороне вершины более отдаленной, чем участок 111 с наружной резьбой. Участок 112 без резьбы имеет участок 113 уплотнения и упорный участок 114, практически перпендикулярный оси трубы. С другой стороны, муфта 120 имеет участок 122 без резьбы в том месте, которое находится ближе к стороне центра в направлении оси трубы, чем участок 121 с внутренней резьбой, т.е. на стороне, противоположной концу. Участок 122 без резьбы также имеет участок 123 уплотнения и упорный участок 124, практически перпендикулярный оси трубы. Когда ниппель 110 и муфта 120 затянуты, участок 112 без резьбы ниппеля 110 и участок 122 без резьбы муфты 120 контактируют друг с другом и образуют контактное уплотнение, как показано на фиг. 1.At the top of the
На фиг. 2 схематически показана форма канавки 200 резьбы участка 121 с внутренней резьбой, образованного в муфте 120 в типовом резьбовом соединении для труб. На фиг. 2 верхняя сторона является стороной основания резьбы, и канавка 200 имеет, по существу, трапецеидальную форму с прямым участком 210 основания резьбы, параллельным конусу внутренней резьбы. Канавка 200 резьбы имеет прямую опорную поверхность 220 на левой стороне фиг. 2, т.е. на задней стороне в направлении вставления ниппеля 100. Канавка 200 резьбы также имеет прямую направляющую поверхность 230 на правой стороне фиг. 2, т.е. на передней стороне в направлении вставления ниппеля 100. Кроме того, канавка 200 резьбы имеет угловой участок 240 на стороне опорной поверхности и угловой участок 250 на стороне направляющей поверхности на стороне основания резьбы, и каждый из указанных угловых участков, а именно, угловой участок 240 на стороне опорной поверхности и угловой участок 250 на стороне направляющей поверхности, состоит из одной дуги.In FIG. 2 schematically shows the shape of the
Такое резьбовое соединение для труб должно иметь ряд соответствующих характеристик, таких как прочность на растяжение, прочность на сжатие, прочность на изгиб и характеристики герметичности. Условия выполнения земляных работ и производственные условия становятся все более неблагоприятными, особенно в последние годы, поскольку скважины для добычи нефти и природного газа увеличиваются по глубине, и количество горизонтальных скважин и наклонных скважин увеличивается в добавление к традиционным вертикальным скважинам. Таким образом, требуется, чтобы резьбовое соединение для труб не разрушалось даже в таких неблагоприятных условиях.Such a threaded pipe connection must have a number of relevant characteristics such as tensile strength, compressive strength, bending strength and sealing characteristics. The excavation and production conditions have become increasingly unfavorable, especially in recent years, as oil and natural gas wells are increasing in depth, and the number of horizontal wells and deviated wells is increasing in addition to traditional vertical wells. Thus, it is required that the threaded connection for pipes does not collapse even under such unfavorable conditions.
Разрушение резьбового соединения начинается с образования трещины в канавке резьбы муфты. В частности, когда растягивающее усилие прикладывается к резьбовому соединению, напряжение концентрируется в угловом участке на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы, которая является канавкой резьбы, наиболее удаленной от конца муфты, так что необходимо исключить возникновение трещины в первой канавке резьбы для препятствования разрушению резьбового соединения.The destruction of a threaded connection begins with the formation of a crack in the groove of the coupling thread. In particular, when a tensile force is applied to a threaded connection, the stress is concentrated in a corner portion on the side of the bearing surface of the first thread groove, which is the thread groove furthest from the end of the box, so that it is necessary to prevent the occurrence of a crack in the first thread groove to prevent the threaded connection from breaking. .
В документе WO/2015/111117 (PTL 1) предлагается, чтобы эффективность растяжения (TE), высота t внутренней резьбы муфты и радиус ρ кривизны дуги, образующей угловой участок на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы, регулировались для удовлетворения взаимосвязи, устанавливаемой специальной математической формулой, с целью предотвращения разрушения резьбового соединения для труб.WO/2015/111117 (PTL 1) proposes that the tensile efficiency (TE), the height t of the internal thread of the box, and the radius ρ of curvature of the arc forming the corner portion on the bearing surface side of the first thread groove be adjusted to satisfy the relationship established by a special mathematical formula, in order to prevent the destruction of the threaded connection for pipes.
Перечень цитированных документовList of cited documents
Патентная литератураPatent Literature
PTL 1: WO/2015/111117PTL 1: WO/2015/111117
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Однако традиционная технология, предложенная в PTL 1, имеет следующие проблемы.However, the conventional technology proposed in
Эффективность растяжения TE, которая является одним из параметров, используемых в PTL 1, является величиной, определяемой как отношение сечения в первом положении резьбы муфты относительно сечения необработанного участка ниппеля трубы. Когда эффективность натяжения увеличивается, это означает, что характеристики предельного растяжения соединения увеличиваются. Таким образом, увеличение наружного диаметра муфты и увеличение эффективности растяжения могут улучшать характеристики предельного растяжения соединения. В контексте настоящего изобретения выражение «необработанный участок трубы» относится к участку трубы без резьбы.The tensile efficiency TE, which is one of the parameters used in
Однако с учетом уменьшения расходов на земляные работы на нефтяной скважине требуется уменьшить выемку во время земляных работ на скважине, поэтому необходимо уменьшить наружный диаметр муфты. Таким образом, разрушение должно быть исключено без увеличения эффективности растяжения для удовлетворения требований к предотвращению разрушения и снижении расходов.However, in view of the decrease in the excavation cost of the oil well, it is required to reduce the excavation during excavation of the well, so it is necessary to reduce the outer diameter of the sleeve. Thus, fracture must be avoided without increasing the stretching efficiency in order to meet the requirements for preventing fracture and reducing costs.
С другой стороны, согласно PTL 1 регулируются эффективность растяжения TE, высота t внутренней резьбы муфты и радиус кривизны ρ дуги, формирующие угловой участок на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы, для удовлетворения требований к взаимосвязи согласно следующей формуле.On the other hand, according to
TE (%) ≥ 2.25 × t/ρ + 99,9TE (%) ≥ 2.25 × t/ρ + 99.9
Как можно видеть из вышеприведенной формулы, увеличение радиуса кривизны ρ может уменьшить эффективность натяжения TE. Однако фактически для увеличения радиуса кривизны ρ необходимо увеличить высоту t внутренней резьбы муфты, так что нельзя исключить увеличение наружного диаметра муфты. При увеличении высоты t внутренней резьбы увеличивается время, необходимое для нарезания резьбы, что уменьшает эффективность резьбового соединения.As can be seen from the above formula, an increase in the radius of curvature ρ can decrease the tensioning efficiency TE. In fact, however, in order to increase the radius of curvature ρ, it is necessary to increase the height t of the inner thread of the coupling, so that an increase in the outer diameter of the coupling cannot be ruled out. With an increase in the height t of the internal thread, the time required for threading increases, which reduces the efficiency of the threaded connection.
Кроме того, при увеличении радиуса кривизны ρ дуга углового участка на стороне опорной поверхности и дуга углового участка на стороне направляющей поверхности препятствуют друг другу, так что радиус кривизны ρ не может быть увеличен на слишком большую величину. Особенно сложно увеличить радиус кривизны ρ в трубе малого диаметра, поскольку такая труба обычно имеет форму резьбы с небольшой шириной резьбы. В результате, отсутствует возможность увеличения эффективности натяжения во избежание разрушения.In addition, as the radius of curvature ρ increases, the arc of the corner portion on the side of the support surface and the arc of the corner portion on the side of the guide surface interfere with each other, so that the radius of curvature ρ cannot be increased too much. It is especially difficult to increase the radius of curvature ρ in a small diameter pipe, since such a pipe is usually in the form of a thread with a small thread width. As a result, there is no possibility of increasing the tensioning efficiency to avoid breaking.
Как указано выше, традиционная технология не может решить две взаимоисключающие проблемы препятствования разрушению и снижения расходов.As stated above, conventional technology cannot solve the two mutually exclusive problems of preventing breakage and reducing costs.
Таким образом, было бы полезным предложить технологию, препятствующую разрушению муфты под действием растягивающей нагрузки без увеличения наружного диаметра муфты.Thus, it would be useful to propose a technology that prevents the destruction of the coupling under the action of tensile load without increasing the outer diameter of the coupling.
Решение проблемыSolution
Для решения указанной проблемы был выполнен анализ методом конечных элементов (FEA) для изучения эффекта формы осевого сечения канавки резьбы в муфте. В результате установлено, что благодаря наличию еще одной дуги в угловом участке на стороне опорной поверхности основания резьбы, который обычно состоит из одиночной дуги, и задания радиуса кривизны дополнительной дуги, превышающего радиус одиночной дуги, концентрация напряжений в угловом участке может быть уменьшена, и напряжения могут быть распределены по всему основанию резьбы. Ниже приведено описание примера результатов анализа со ссылкой на фиг. 3 и 4.To solve this problem, finite element analysis (FEA) was performed to study the effect of the shape of the axial section of the thread groove in the coupling. As a result, it was found that due to the presence of another arc in the corner section on the side of the bearing surface of the thread base, which usually consists of a single arc, and setting the radius of curvature of the additional arc to be greater than the radius of the single arc, the stress concentration in the corner section can be reduced, and the stresses can be distributed over the entire base of the thread. The following is a description of an example of the analysis results with reference to FIG. 3 and 4.
На фиг. 3 представлена контурная схема, показывающая распределение пластической деформации, определяемой с помощью FEA, вблизи первой канавки резьбы применительно к обычной форме канавки резьбы. Элемент, расположенный на верхней стороне фигуры, является муфтой, элемент, расположенный на нижней стороне является ниппелем, и канавка резьбы на правой стороне двух канавок резьбы, показанных на фигуре, является первой канавкой резьбы. Каждая канавка резьбы, выполненная в муфте, является трапецеидальной резьбой с прямым участком основания резьбы, параллельным конусу внутренней резьбы. Боковые поверхности канавки резьбы имеют направляющую поверхность (правая сторона на фигуре) и опорную поверхность (левая сторона на фигуре), и когда в осевом направлении трубы прикладывается растягивающая нагрузка, эта нагрузка прикладывается к опорной поверхности. Канавка резьбы имеет угловой участок на стороне опорной поверхности и угловой участок на стороне боковой поверхности на стороне основания резьбы, и каждый из указанных участков, а именно, угловой участок на стороне опорной поверхности и угловой участок на стороне боковой поверхности, состоит из одной дуги.In FIG. 3 is a contour diagram showing the FEA plastic strain distribution in the vicinity of the first thread groove for a conventional thread groove shape. The element located on the upper side of the figure is a box, the element located on the lower side is a pin, and the thread groove on the right side of the two thread grooves shown in the figure is the first thread groove. Each thread groove made in the box is a trapezoidal thread with a straight thread root portion parallel to the taper of the female thread. The thread groove flanks have a guide surface (right side in the figure) and a bearing surface (left side in the figure), and when a tensile load is applied in the axial direction of the pipe, this load is applied to the bearing surface. The thread groove has a corner portion on the bearing surface side and a corner portion on the side surface side on the thread base side, and each of said portions, namely, the corner portion on the bearing surface side and the corner portion on the side surface side, consists of one arc.
Как можно видеть на фиг. 3, пластическая деформация сконцентрирована в угловых участках первой канавки резьбы применительно к обычной форме канавки резьбы, причем наибольшая пластическая деформация наблюдается в угловом участке на стороне опорной поверхности.As can be seen in FIG. 3, the plastic deformation is concentrated in the corner portions of the first thread groove with regard to the conventional thread groove shape, with the largest plastic deformation occurring in the corner portion on the bearing surface side.
С другой стороны, на фиг. 4 представлена контурная схема, показывающая распределение пластической деформации, когда в угловом участке имеется еще одна дуга на стороне опорной поверхности канавки резьбы, показанной на фиг. 3. Радиус кривизны дополнительной второй дуги задан таким образом, что он в 11,5 раз превышает радиус первой дуги. Форма канавки резьбы, показанная на фиг. 4, соответствует форме канавки резьбы по первому варианту выполнения настоящего изобретения, описанному ниже.On the other hand, in FIG. 4 is a contour diagram showing the distribution of plastic deformation when there is another arc in the corner portion on the bearing surface side of the thread groove shown in FIG. 3. The radius of curvature of the additional second arc is set in such a way that it is 11.5 times greater than the radius of the first arc. The shape of the thread groove shown in FIG. 4 corresponds to the thread groove shape of the first embodiment of the present invention described below.
Из результатов, показанных на фиг. 4, понятно, что в отличие от случая на фиг. 3, концентрация пластической деформации в угловых участках основания резьбы уменьшена, и пластическая деформация распределяется по всему основанию канавки резьбы.From the results shown in FIG. 4, it is clear that, in contrast to the case in FIG. 3, the concentration of plastic deformation in the corner portions of the thread root is reduced, and the plastic deformation is distributed over the entire root of the thread groove.
Как описано выше, благодаря наличию еще одной дуги в угловом участке на стороне опорной поверхности основания резьбы, который обычно состоит из одиночной дуги, и заданию радиуса кривизны дополнительной дуги, превышающего радиус кривизны одиночной дуги, концентрация напряжений в угловом участке может быть уменьшена, и напряжения могут быть распределены по всему основанию резьбы. В результате можно предотвратить образование трещины из-за пластической деформации и разрушение муфты, обусловленное трещиной. Следует отметить, что на фиг. 3 и 4 показано распределение пластической деформации, а не распределение напряжений. Это связано с тем, что на участке, где прикладываются напряжения выше определенного уровня, напряжения снимаются посредством пластической деформации, что приводит к заметному снижению напряжений. Для оценки риска фактического возникновения трещины более целесообразным является использование пластической деформации, а не самих напряжений.As described above, by providing another arc in the corner portion on the side of the thread root support surface, which usually consists of a single arc, and setting the radius of curvature of the additional arc to be larger than the radius of curvature of the single arc, the stress concentration in the corner portion can be reduced and the stresses can be distributed over the entire base of the thread. As a result, formation of a crack due to plastic deformation and failure of the sleeve due to the crack can be prevented. It should be noted that in FIG. 3 and 4 show the distribution of plastic strain, not the distribution of stresses. This is due to the fact that in the area where stresses are applied above a certain level, stresses are removed by plastic deformation, which leads to a noticeable decrease in stresses. To assess the risk of actual crack initiation, it is more appropriate to use plastic deformation rather than the stresses themselves.
При выполнении FEA резьбовое соединение вышеописанной конструкции сначала подвергалось анализу моделирования затяжки резьбы, а затем FEA был выполнен в условиях прикладывания комбинированной нагрузки растяжение/сжатие и внутреннее давление/наружное давление согласно ISO 13679:2002, серия A испытаний.When performing FEA, the threaded joint of the above design was first subjected to thread tightening simulation analysis, and then FEA was performed under combined tension/compression and internal pressure/external pressure load conditions according to ISO 13679:2002, test series A.
Настоящее изобретение основано на вышеуказанных сведениях и имеет следующие основные признаки.The present invention is based on the above knowledge and has the following main features.
1. Резьбовое соединение для труб, имеющее1. A threaded connection for pipes having
ниппель, имеющий участок с наружной резьбой, которая является наружной конусной резьбой, на одном конце первой трубы, иa nipple having a portion with an external thread, which is an external taper thread, at one end of the first pipe, and
муфту, имеющую участок с внутренней резьбой, которая является внутренней конусной резьбой, для свинчивания с участком с наружной резьбой на одном конце второй трубы, причемa coupling having a section with an internal thread, which is an internal taper thread, for screwing with a section with an external thread at one end of the second pipe, and
участок с внутренней резьбой имеет множество канавок резьбы,the section with internal thread has a plurality of thread grooves,
каждая из множества канавок резьбы имеет угловой участок на стороне опорной поверхности и угловой участок на стороне направляющей поверхности на стороне основания резьбы,each of the plurality of thread grooves has a corner portion on the bearing surface side and a corner portion on the guide surface side of the thread root side,
угловой участок на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы, которая является наиболее удаленной канавкой резьбы от конца муфты из множества канавок резьбы, имеет первый дугообразный участок, который непосредственно соединен с опорной поверхностью и имеет первый радиус кривизны, и второй дугообразный участок, который непосредственно или косвенно соединен с первым дугообразным участком и имеет второй радиус кривизны, иthe corner portion on the side of the bearing surface of the first thread groove, which is the outermost thread groove from the end of the sleeve of the plurality of thread grooves, has a first arcuate portion that is directly connected to the bearing surface and has a first radius of curvature, and a second arcuate portion that directly or indirectly connected to the first arcuate portion and has a second radius of curvature, and
отношение радиусов кривизны, которое является отношением второго радиуса кривизны к первому радиусу кривизны, равняется 3 или более.the ratio of the radii of curvature, which is the ratio of the second radius of curvature to the first radius of curvature, is 3 or more.
2. Резьбовое соединение для труб по 1., в котором второй дугообразный участок непосредственно соединен с первым дугообразным участком.2. A threaded connection for pipes according to 1., in which the second arcuate section is directly connected to the first arcuate section.
3. Резьбовое соединение для труб по 1., в котором второй дугообразный участок соединен с первым дугообразным участком через прямой участок.3. A threaded connection for pipes according to 1., in which the second arcuate section is connected to the first arcuate section through a straight section.
4. Резьбовое соединение для труб по любому из 1. – 3., в котором угловой участок на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы также содержит третий дугообразный участок, непосредственно или косвенно соединенный со вторым дугообразным участком.4. Threaded connection for pipes according to any of 1. - 3., in which the corner section on the side of the bearing surface of the first groove of the thread also contains a third arcuate section, directly or indirectly connected to the second arcuate section.
5. Резьбовое соединение для труб по любому из 1. – 4., в котором первая канавка резьбы имеет прямой участок основания резьбы, параллельный конусу участка внутренней резьбы.5. A threaded connection for pipes according to any of 1. - 4., in which the first thread groove has a straight section of the thread base parallel to the taper of the internal thread section.
Преимущественный эффектPreferential effect
По настоящему изобретению существует возможность препятствования разрушению муфты под действием растягивающей нагрузки без увеличения наружного диаметра муфты. Резьбовое соединение для труб настоящего изобретения может надлежащим образом использоваться для соединения труб для нефтяных скважин, используемых для разведки и добычи нефти и газа, в трубопроводах, используемых для транспортирования нефти и газа и т.п.According to the present invention, it is possible to prevent the coupling from breaking under tensile load without increasing the outer diameter of the coupling. The threaded pipe connection of the present invention can be suitably used for connecting oil well pipes used for oil and gas exploration and production, in pipelines used for transporting oil and gas, and the like.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На приложенных чертежах:On the attached drawings:
фиг. 1 – схематический пример конструкции типового резьбового соединения для труб;fig. 1 - a schematic example of the design of a typical threaded connection for pipes;
фиг. 2 – схематическое изображение формы канавки резьбы участка с внутренней резьбой, образованного в муфте в типовом резьбовом соединении для труб;fig. 2 is a schematic representation of the shape of the thread groove of a section with an internal thread formed in a coupling in a typical threaded connection for pipes;
фиг. 3 – контурная схема, показывающая распределение пластической деформации, определяемой с помощью FEA, вблизи первой канавки резьбы применительно к обычной форме канавки резьбы;fig. 3 is a contour diagram showing the FEA plastic strain distribution near the first thread groove for a conventional thread groove shape;
фиг. 4 – контурная схема, показывающая распределение пластической деформации, определяемой с помощью FEA, вблизи первой канавки резьбы применительно к форме канавки резьбы в варианте выполнения настоящего изобретения;fig. 4 is a contour diagram showing the FEA plastic strain distribution in the vicinity of the first thread groove in relation to the shape of the thread groove in an embodiment of the present invention;
фиг. 5 – схематическое изображение сечения примера конструкции резьбового соединения муфтового типа;fig. 5 is a schematic representation of a section of an example of the design of a threaded connection of a socket type;
фиг. 6 – схематическое изображение сечения примера конструкции резьбового соединения интегрального типа;fig. 6 is a schematic representation of a section of an example of the design of an integral type threaded connection;
фиг. 7 – схематическое изображение формы первой канавки резьбы в первом варианте выполнения;fig. 7 is a schematic representation of the shape of the first thread groove in the first embodiment;
фиг. 8 – схематическое изображение формы первой канавки резьбы во втором варианте выполнения;fig. 8 is a schematic representation of the shape of the first thread groove in the second embodiment;
фиг. 9 – схематическое изображение формы первой канавки резьбы в третьем варианте выполнения; иfig. 9 is a schematic representation of the shape of the first thread groove in the third embodiment; and
фиг. 10 – схематическое изображение формы первой канавки резьбы в четвертом варианте выполнения.fig. 10 is a schematic representation of the shape of the first thread groove in the fourth embodiment.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Ниже приведено подробное описание способа выполнения настоящего изобретения. В этом описании представлены только примеры предпочтительных вариантов выполнения настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается до этих вариантов выполнения. В этом описании выражения «опорная поверхность» и «направляющая поверхность» используются в обычном смысле для технической области. Другими словами, «опорная поверхность» относится к прямой поверхности на стороне, на которой прикладывается нагрузка посредством силы растяжения в осевом направлении трубы, и «направляющая поверхность» относится к прямой поверхности на противоположной стороне от опорной поверхности. В настоящем описании форма канавки резьбы относится к форме канавки резьбы, когда она образована, т.е. перед затяжкой ниппеля и муфты.Below is a detailed description of the method of carrying out the present invention. This description presents only examples of the preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. In this description, the terms "support surface" and "guiding surface" are used in the usual sense for the technical field. In other words, "support surface" refers to a straight surface on the side on which a load is applied by a tensile force in the axial direction of the pipe, and "guiding surface" refers to a straight surface on the opposite side from the support surface. In the present description, the shape of the thread groove refers to the shape of the thread groove when it is formed, i.e. before tightening the nipple and coupling.
Резьбовое соединение для труб в варианте выполнения настоящего изобретения (далее по тексту именуется просто как «резьбовое соединение») содержит ниппель, имеющий на одном конце первой трубы участок с наружной резьбой, которая является наружной конусной резьбой, и муфту, имеющую на одном конце второй трубы участок с внутренней резьбой, которая является внутренней конусной резьбой для свинчивания с участком наружной резьбы. Участок внутренней резьбы муфты имеет множество канавок резьбы, и канавка резьбы, наиболее удаленная от конца муфты из множества канавок резьбы, определяется как «первая канавка резьбы». Однако в этих канавках резьбы только канавка резьбы, которая, по существу, входит в зацепление с резьбой на стороне ниппеля, рассматривается в качестве канавки резьбы при определении первой канавки резьбы.The threaded connection for pipes in an embodiment of the present invention (hereinafter referred to simply as "threaded connection") includes a nipple having at one end of the first pipe a section with an external thread, which is an external conical thread, and a coupling having at one end of the second pipe a section with an internal thread, which is an internal taper thread for screwing with an external thread section. The internal thread portion of the box has a plurality of thread grooves, and the thread groove furthest from the end of the box of the plurality of thread grooves is referred to as the "first thread groove". However, in these thread grooves, only the thread groove that substantially engages the threads on the side of the pin is considered as the thread groove when determining the first thread groove.
Каждая из множества канавок резьбы имеет угловой участок на стороне опорной поверхности и угловой участок на стороне направляющей поверхности на стороне основания резьбы. Угловой участок на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы имеет, по меньшей мере, два дугообразных участка.Each of the plurality of thread grooves has a corner portion on the bearing surface side and a corner portion on the guide surface side of the thread root side. The corner portion on the bearing surface side of the first thread groove has at least two arcuate portions.
Отношение радиусов кривизныThe ratio of the radii of curvature
Из двух дугообразных участков, имеющихся в угловом участке на стороне опорной поверхности первой канавки резьбы, один является первым дугообразным участком, который непосредственно соединен с опорной поверхностью и имеет первый радиус кривизны, а другой является вторым дугообразным участком, который непосредственно или косвенно соединен с первым дугообразным участком и имеет второй радиус кривизны. В настоящем изобретении важно, чтобы отношение радиусов кривизны, которое является отношением второго радиуса кривизны к первому радиусу кривизны, равнялось 3 или более.Of the two arcuate portions provided in the corner portion on the bearing surface side of the first thread groove, one is the first arcuate portion which is directly connected to the bearing surface and has a first radius of curvature, and the other is the second arcuate portion which is directly or indirectly connected to the first arcuate plot and has a second radius of curvature. In the present invention, it is important that the ratio of the radii of curvature, which is the ratio of the second radius of curvature to the first radius of curvature, be 3 or more.
Благодаря наличию второго дугообразного участка, который удовлетворяет вышеуказанным условиям, концентрация напряжений в угловом участке на стороне опорной поверхности может быть уменьшена, и напряжения могут распределяться по всему основанию резьбы. В результате можно предотвратить разрушение муфты. В отличие от этого, обычное резьбовое соединение имеет только одну дугу в угловом участке на стороне опорной поверхности, так что необходимо увеличивать наружный диаметр муфты во избежание ее разрушения, как описано выше.By providing a second arcuate portion that satisfies the above conditions, the stress concentration in the corner portion on the bearing surface side can be reduced and the stresses can be distributed over the entire root of the thread. As a result, the destruction of the coupling can be prevented. In contrast, a conventional threaded connection has only one arc in the corner portion on the side of the bearing surface, so it is necessary to increase the outside diameter of the box in order to avoid its destruction, as described above.
Как описано выше, напряжения главным образом концентрируются в угловых участках первой канавки резьбы. Следовательно, когда первая канавка резьбы имеет вышеуказанную форму, вышеописанный эффект может быть достигнут независимо от формы других канавок резьбы. По этой причине форма других канавок резьбы помимо первой канавки резьбы в настоящем изобретении особо не ограничивается. Однако предпочтительно, чтобы все канавки резьбы в муфте удовлетворяли вышеуказанным требованиям с точки зрения удобства изготовления. Другими словами, предпочтительно, чтобы угловой участок на стороне опорной поверхности всех канавок резьбы муфты имел первый дугообразный участок, который непосредственно соединен с опорной поверхностью и имеет первый радиус кривизны, и второй дугообразный участок, который непосредственно или косвенно соединен с первым дугообразным участком и имеет второй радиус кривизны, и чтобы отношение радиусов кривизны, которое является отношением второго радиуса кривизны к первому радиусу кривизны, равнялось 3 или более.As described above, the stresses are mainly concentrated in the corner portions of the first thread groove. Therefore, when the first thread groove has the above shape, the above-described effect can be achieved regardless of the shape of the other thread grooves. For this reason, the shape of other thread grooves besides the first thread groove is not particularly limited in the present invention. However, it is preferable that all thread grooves in the box satisfy the above requirements from the point of view of manufacturing convenience. In other words, it is preferable that the corner portion on the bearing surface side of all the thread grooves of the coupling has a first arcuate portion which is directly connected to the bearing surface and has a first radius of curvature, and a second arcuate portion which is directly or indirectly connected to the first arcuate portion and has a second the radius of curvature, and that the ratio of the radii of curvature, which is the ratio of the second radius of curvature to the first radius of curvature, is 3 or more.
Верхний предел отношения радиусов кривизны не ограничивается. Однако, когда отношение радиусов кривизны превышает 15, эффект уменьшения напряжений снижается. Следовательно, отношение радиусов кривизны может составлять 15 или менее. Кроме того, предпочтительно, чтобы первый дугообразный участок и второй дугообразный участок были соединены плавно, так чтобы соединительный участок имел общую касательную линию. Более предпочтительно, чтобы каждый дугообразный участок и прямой участок дугообразного участка на стороне опорной поверхности был плавно соединен со смежным дугообразным участком или прямым участком, так чтобы соединительный участок имел общую касательную линию.The upper limit of the ratio of the radii of curvature is not limited. However, when the ratio of the radii of curvature exceeds 15, the stress reduction effect is reduced. Therefore, the ratio of the radii of curvature may be 15 or less. Furthermore, it is preferable that the first arcuate portion and the second arcuate portion are smoothly connected so that the connecting portion has a common tangent line. More preferably, each arcuate portion and the straight portion of the arcuate portion on the bearing surface side are smoothly connected to the adjacent arcuate portion or straight portion so that the connecting portion has a common tangent line.
Радиус кривизныRadius of curvature
Радиус кривизны каждого из первого и второго дугообразных участков особо не ограничивается и может иметь любую величину. Радиус кривизны первого дугообразного участка может составлять, например, 0,008 – 0,025 дюйма. С другой стороны, радиус кривизны второго дугообразного участка может составлять, например, 0,030 – 0,200 дюйма.The radius of curvature of each of the first and second arcuate portions is not particularly limited and may be any value. The radius of curvature of the first arcuate portion may be, for example, 0.008 to 0.025 inches. On the other hand, the radius of curvature of the second arcuate portion may be, for example, 0.030 to 0.200 inches.
Угол θAngle θ
Угол θ первого дугообразного участка особо не ограничивается. Однако, когда угол θ первого дугообразного участка составляет 50° или более, второй дугообразный участок не должен быть излишне большим, так чтобы дополнительно уменьшить необходимость увеличения размера канавки резьбы. Таким образом, угол θ первого дугообразного участка предпочтительно составляет 50° или более. С другой стороны, когда угол θ первого дугообразного участка составляет 75° или менее, можно исключить продолжение первого дугообразного участка до того места, где, по всей вероятности, концентрируются напряжения, так что эффект распределения напряжений может дополнительно увеличиваться. Таким образом, угол θ первого дугообразного участка предпочтительно составляет 75° или менее. В контексте настоящего документа «угол θ первого дугообразного участка» определяется как угол между прямой линией «a», параллельной оси трубы, и радиусом «r» на конце первого дугообразного участка на противоположной стороне от опорной поверхности (см. фиг. 7 – 10).The angle θ of the first arcuate portion is not particularly limited. However, when the angle θ of the first arcuate portion is 50° or more, the second arcuate portion should not be excessively large, so as to further reduce the need to increase the size of the thread groove. Thus, the angle θ of the first arcuate portion is preferably 50° or more. On the other hand, when the angle θ of the first arcuate portion is 75° or less, the extension of the first arcuate portion to a point where stress is likely to be concentrated can be avoided, so that the stress distribution effect can be further increased. Thus, the angle θ of the first arcuate portion is preferably 75° or less. In the context of this document, the "angle θ of the first arcuate section" is defined as the angle between the straight line "a" parallel to the axis of the pipe and the radius "r" at the end of the first arcuate section on the opposite side of the bearing surface (see Fig. 7 - 10) .
Углы поверхностей множества канавок резьбы особо не ограничиваются и могут иметь любые величины. Например, угол направляющей поверхности предпочтительно составляет от +5 до +40 градусов относительно прямой линии, перпендикулярной оси трубы. Угол опорной поверхности предпочтительно составляет от -10 до 0 градусов относительно прямой линии, перпендикулярной оси трубы. Угол поверхности определяется как положительный, когда эта поверхность наклонена к резьбе, и как отрицательный, когда она наклонена к противоположной стороне от резьбы относительно прямой линии, перпендикулярной оси трубы.The angles of the surfaces of the plurality of thread grooves are not particularly limited, and may be of any value. For example, the angle of the guide surface is preferably +5 to +40 degrees with respect to a straight line perpendicular to the axis of the pipe. The bearing surface angle is preferably -10 to 0 degrees with respect to a straight line perpendicular to the axis of the pipe. The surface angle is defined as positive when the surface is inclined towards the thread and negative when it is inclined to the opposite side of the thread about a straight line perpendicular to the pipe axis.
Глубина канавки резьбы особо не ограничивается, но предпочтительно она составляет 0,03 – 0,10 дюйма. Число витков резьбы на один дюйм предпочтительно составляет от 4 до 10. Таким образом, шаг резьбы, который является расстоянием между витками, предпочтительно составляет 0,1 – 0,25 дюйма. Ширина резьбы, которая является шириной резьбы посередине высоты резьбы, предпочтительно составляет 0,4 – 0, 6 шага резьбы.The depth of the thread groove is not particularly limited, but it is preferably 0.03 to 0.10 inches. The number of threads per inch is preferably 4 to 10. Thus, the thread pitch, which is the distance between the threads, is preferably 0.1 to 0.25 inches. The thread width, which is the thread width at the middle of the thread height, is preferably 0.4 to 0.6 thread pitch.
Участок без резьбыSection without thread
Ниппель предпочтительно имеет участок без резьбы (далее именуемый как «участок без резьбы») на самой вершине, т.е. на стороне вершины более отдаленной, чем участок наружной резьбы. Муфта предпочтительно имеет участок без резьбы в том месте, которое находится ближе к стороне центра в направлении оси трубы, чем участок с внутренней резьбой, т.е. на стороне, противоположной концу. Когда ниппель и муфта затянуты, участок без резьбы ниппеля и участок без резьбы муфты контактируют друг с другом и образуют контактное уплотнение металл-металл.The nipple preferably has a non-threaded portion (hereinafter referred to as "non-threaded portion") at the very top, i. e. on the side of the top more distant than the external thread section. The sleeve preferably has a non-threaded portion at a location which is closer to the center side in the direction of the pipe axis than the female threaded portion, i. e. on the side opposite the end. When the pin and box are tightened, the non-threaded portion of the pin and the non-threaded portion of the box contact each other and form a metal-to-metal contact seal.
Тип соединенияConnection type
Резьбовое соединение настоящего изобретения может иметь любую конструкцию, если соблюдаются вышеуказанные условия. Например, резьбовое соединение настоящего изобретения может быть или резьбовым соединением муфтового типа или резьбовым соединением интегрального типа.The threaded joint of the present invention may be of any design as long as the above conditions are met. For example, the threaded connection of the present invention may be either a box type threaded connection or an integral type threaded connection.
На фиг. 5 схематически показана конструкция резьбового соединения муфтового типа для труб 1 варианта выполнения настоящего изобретения. Резьбовое соединение муфтового типа для труб представляет собой резьбовое соединение, которое соединяет две трубы, используя соединительную муфту в качестве муфты, и которое также именуется соединением типа резьба и муфта (T&C).In FIG. 5 schematically shows the construction of a socket-type pipe threaded
Резьбовое соединение муфтового типа для труб 1 содержит ниппель 10 и муфту (соединительную муфту) 20. Ниппель 10 имеет конструкцию, где на конце трубы находится участок 11 с наружной резьбой, которая является наружной конической резьбой, и муфта 20 имеет конструкцию, где на обоих концах трубы находится участок 21 с внутренней резьбой, которая является внутренней конической резьбой для свинчивания с участком 11 с наружной резьбой ниппеля 10.A socket-type threaded connection for
Ниппель 10 предпочтительно имеет участок 12 без резьбы на самой вершине, т.е. на стороне вершины более отдаленной, чем участок 11 с наружной резьбой, как показано на фиг. 5. Кроме того, муфта 20 предпочтительно имеет участок 22 без резьбы в том месте, которое находится ближе к стороне центра в направлении оси трубы, чем участок 21 с внутренней резьбой, т.е. на стороне, противоположной концу. Когда ниппель 10 и муфта 20 затянуты, участок без резьбы ниппеля 10 и участок без резьбы муфты 20 контактируют друг с другом и образуют контактное уплотнение металл-металл.The
Участок без резьбы предпочтительно включает участок уплотнения и упорный участок, как показано на фиг. 5. Как пример, участок 12 без резьбы ниппеля 10 может иметь участок 13 уплотнения и упорный участок 14, расположенный на стороне вершины дальше, чем участок 13 уплотнения. Кроме того, участок 22 без резьбы муфты 20 может иметь участок 23 уплотнения и упорный участок 24, расположенный ближе к стороне центра, чем участок 23 уплотнения. Упорный участок 14 ниппеля 10 может быть перпендикулярен оси трубы или он может быть наклонен у стороны ниппеля относительно прямой линии, перпендикулярной оси трубы. Угол между упорным участком 14 ниппеля 10 и прямой линией, перпендикулярной оси трубы, предпочтительно составляет 0 – 30 градусов.The non-threaded portion preferably includes a sealing portion and a thrust portion as shown in FIG. 5. As an example, the
Форма участка уплотнения ниппеля и форма участка уплотнения муфты особо не ограничиваются, но они могут быть, к примеру, комбинацией следующих форм.The shape of the pin seal portion and the shape of the box seal portion are not particularly limited, but may be a combination of the following shapes, for example.
- Сторона муфты: конусная, сторона ниппеля: конусная,- Coupling side: tapered, pin side: tapered,
- Сторона муфты: конусная, сторона ниппеля: выпуклая криволинейная,- Coupling side: conical, pin side: convex curved,
- Сторона муфты: выпуклая криволинейная, сторона ниппеля: конусная,- Coupling side: convex curved, pin side: tapered,
- Сторона муфты: вогнутая криволинейная, сторона ниппеля: выпуклая криволинейная.- Coupling side: concave curved, pin side: convex curved.
С другой стороны, на фиг. 6 схематически показана конструкция резьбового соединения интегрального типа для труб 1 по другому варианту выполнения настоящего изобретения. В резьбовом соединении интегрального типа для труб 1 две трубы соединены напрямую без использования муфты. Другими словами, ниппель 10 имеет конструкцию, где на одном конце первой трубы расположен участок 11 наружной резьбы, которая является наружной конусной резьбой, и муфта 20 имеет конструкцию, где на одном конце второй трубы расположен участок 21 внутренней резьбы, которая является внутренней конусной резьбой, свинчиваемой с участком 11 наружной резьбы ниппеля 10.On the other hand, in FIG. 6 schematically shows the construction of an integral type threaded connection for
Ниппель 10 предпочтительно имеет участок 12 без резьбы на самой вершине, т.е. на стороне вершины более отдаленной, чем участок 11 наружной резьбы, как показано на фиг. 6. Кроме того, ниппель 10 предпочтительно имеет участок 12 без резьбы в том месте, которое находится ближе к стороне центра в направлении оси трубы, чем участок 11 с наружной резьбой, т.е. на стороне, противоположной концу. Муфта 20 также предпочтительно имеет участок 22 без резьбы в том месте, которое находится ближе к стороне центра в направлении оси трубы, чем участок 21 с внутренней резьбой, т.е. на стороне, противоположной концу. Кроме того, муфта 20 предпочтительно имеет участок 22 без резьбы на самой вершине, т.е. на стороне вершины более отдаленной, чем участок 21 внутренней резьбы. Когда ниппель 10 и муфта 20 затянуты, участок без резьбы ниппеля и участок без резьбы муфты контактируют друг с другом и образуют контактное уплотнение металл-металл.The
Участок 12 без резьбы ниппеля 10 предпочтительно имеет участок 13 уплотнения, как показано на фиг. 6. Участок 12 без резьбы ниппеля 10 также может иметь упорный участок 14. Участок 22 без резьбы муфты 20 предпочтительно имеет участок 23 уплотнения. Участок 22 без резьбы муфты 20 также может иметь упорный участок 24. Конструкции участка уплотнения и упорного участка могут быть такими же, как и конструкции, описанные в отношении резьбового соединения муфтового типа.The
Поскольку фиг. 5 и 6 являются фигурами, схематически показывающими типы соединения, формы канавки резьбы и резьбы показаны в упрощенном виде.Since FIG. 5 and 6 are figures schematically showing connection types, thread groove shapes, and threads are shown in simplified form.
МатериалMaterial
Материал описываемого резьбового соединения особо не ограничивается, и может использоваться любой материал. Эффект рассредоточения напряжений настоящего изобретения является механическим эффектом, а не химическим эффектом, и достигается посредством усовершенствования формы углового участка основания профиля резьбы и, следовательно, не зависит от материала. С точки зрения прочности соединения в качестве материала ниппеля и муфты предпочтительным является использование металла, и более предпочтительным является использование или стали или сплава на основе никеля. Сталь может быть углеродистой сталью или легированной сталью. Материал ниппеля и материал муфты могу быть различными, но предпочтительно использовать один и тот же материал.The material of the described threaded connection is not particularly limited, and any material can be used. The stress dissipation effect of the present invention is a mechanical effect, not a chemical effect, and is achieved by improving the shape of the root corner portion of the thread profile, and is therefore material independent. From the viewpoint of joint strength, metal is preferred as the material of the pin and box, and either steel or nickel-based alloy is more preferred. The steel may be carbon steel or alloy steel. The material of the pin and the material of the box may be different, but it is preferable to use the same material.
Ниже на основании четырех вариантов выполнения более подробно описаны форма канавки резьбы в резьбовом соединении настоящего изобретения. В каждом из описанных ниже вариантов выполнения принимается, что, по меньшей мере, первая канавка резьбы имеет нижеописанную форму. Однако, как описано выше, предпочтительно, чтобы все канавки резьбы муфты имели нижеописанную форму с точки зрения удобства изготовления.Below, based on four embodiments, the shape of the thread groove in the threaded connection of the present invention is described in more detail. In each of the embodiments described below, it is assumed that at least the first thread groove has the shape described below. However, as described above, it is preferable that all the thread grooves of the box have the shape described below from the viewpoint of manufacturing convenience.
Первый вариант выполненияFirst embodiment
На фиг. 7 схематически показана форма канавки 2 резьбы по первому варианту выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения угловой участок 50 на стороне опорной поверхности на стороне основания резьбы канавки 2 резьбы имеет первый дугообразный участок 51, непосредственно соединенный с прямой опорной поверхностью 60, и второй дугообразный участок 52, непосредственно соединенный с первым дугообразным участком 51. Кроме того, отношение радиусов кривизны (R2/R1), которое является отношением радиуса R2 кривизны второго дугообразного участка 52 к радиусу R1 кривизны первого дугообразного участка 51, равно 3 или более. В примере, показанном на фиг. 7, второй дугообразный участок 52 продолжается до углового участка 70 на стороне направляющей поверхности, и второй дугообразный участок 52 образует основание резьбы. Угловой участок 70 на стороне направляющей поверхности состоит из одиночной дуги, которая непосредственно соединена с прямой направляющей поверхностью 80.In FIG. 7 schematically shows the shape of the
Второй вариант выполненияSecond embodiment
На фиг. 8 схематически показана форма канавки 2 резьбы по второму варианту выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения угловой участок 50 на стороне опорной поверхности на стороне основания резьбы канавки 2 резьбы имеет первый дугообразный участок 51, непосредственно соединенный с прямой опорной поверхностью 60, и второй дугообразный участок 52, соединенный с первым дугообразным участком 51 через прямой участок 53. Другими словами, опорная поверхность 60, первый дугообразный участок 51, прямой участок 53 и второй дугообразный участок 52 соединены в таком порядке. За счет обеспечения прямого участка 53 эффект рассеивания напряжений может быть дополнительно усилен. Прямой участок 53 предпочтительно представляет собой общую касательную между первым дугообразным участком 51 и вторым дугообразным участком 52.In FIG. 8 schematically shows the shape of the
Длина прямого участка 53 особо не ограничивается, но длина прямого участка 53 предпочтительно составляет 0,010 дюйма или менее во избежание излишне большой канавки резьбы.The length of the
Третий вариант выполненияThird embodiment
На фиг. 9 схематически показана форма канавки 2 резьбы по третьему варианту выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения канавка 2 резьбы имеет прямой участок 90 основания резьбы, параллельный конусу участка внутренней резьбы. Когда основание канавки резьбы образовано прямой линией, подобной упомянутой линии, можно легко определять глубину (высоту резьбы) канавки резьбы. Прямой участок 90 основания резьбы может быть непосредственно соединен с угловым участком 70 на стороне направляющей поверхности, как показано на фиг. 9.In FIG. 9 schematically shows the shape of the
Кроме того, в варианте выполнения, показанном на фиг. 9, угловой участок 50 на стороне опорной поверхности имеет третий дугообразный участок 54 между вторым дугообразным участком 52 и прямым участком 90 основания резьбы. Благодаря наличию третьего дугообразного участка 54, подобного упомянутому, второй дугообразный участок 52 и прямо участок 90 основания резьбы могут плавно соединяться с помощью третьего дугообразного участка 54. Остальные элементы могут быть такими же, как в первом и втором вариантах выполнения. Несмотря на то, что второй дугообразный участок 52 и третий дугообразный участок 54 непосредственно соединены в варианте выполнения, показанном на фиг. 9, второй дугообразный участок 52 и третий дугообразный участок 54 могут быть соединены с помощью прямого участка.Moreover, in the embodiment shown in FIG. 9, the
Радиус кривизны третьего дугообразного участка 54 особо не ограничивается, но предпочтительно он больше радиуса кривизны первого дугообразного участка 51. Радиус кривизны третьего дугообразного участка 54 может составлять, к примеру, 0,010 – 0,200 дюйма.The radius of curvature of the third
Прямой участок 90 основания резьбы может быть предусмотрен, даже если отсутствует третий дугообразный участок 54. В этом случае второй дугообразный участок 52 и прямой участок 90 основания резьбы могут быть непосредственно соединены друг с другом.The straight
Четвертый вариант выполненияFourth embodiment
На фиг. 10 схематически показана форма канавки 2 резьбы по четвертому варианту выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения канавка 2 резьбы имеет прямой участок 90 основания резьбы, параллельный конусу участка внутренней резьбы, как в третьем варианте выполнения. Кроме того, угловой участок 50 на стороне опорной поверхности имеет первый дугообразный участок 51, непосредственно соединенный с опорной поверхностью 60, второй дугообразный участок 52, соединенный с первым дугообразным участком 51 через прямой участок 53, и третий дугообразный участок 54, непосредственно соединенный со вторым дугообразным участком 52. Другими словами, опорная поверхность 60, первый дугообразный участок 51, прямой участок 53, второй дугообразный участок 52, и третий дугообразный участок 54 соединены в таком порядке. Остальные элементы могут быть такими же, как в вариантах выполнения с первого по третий.In FIG. 10 schematically shows the shape of the
ПримерыExamples
Была подготовлена стальная труба наружным диаметром 9,625 дюйма и толщиной стенки 0,545 дюйма (наружный диаметр 244,48 мм × толщина стенки 13,84 мм) со стальным образцом, соответствующим категории 13-5-2, марка 110, API 5 CRA, и стальная труба была обработана для получения резьбового соединения, содержащего ниппель и муфту, соответствующую ниппелю. Форма канавки резьбы полученного резьбового соединения указана в таблице 1. Число витков резьбы на один дюйм равнялось 5 (5 TPI), и высота резьбы равнялась 0,062 дюйма (1,575 мм), Угол направляющей поверхности равнялся 25 градусам, угол опорной поверхности равнялся - 5 градусам, и конус резьбы равнялся 1/16. Было предусмотрено, чтобы эффективность растяжения составляла 110% или менее для поддержания наружного диаметра муфты. В контексте настоящего документа форма канавки резьбы относится к форме перед затяжкой подготовленных ниппеля и муфты.A steel pipe of 9.625" OD and 0.545" wall thickness (244.48 mm OD × 13.84 mm wall thickness) was prepared with a steel specimen conforming to Category 13-5-2,
Далее были выполнены испытания на воздухонепроницаемость при условиях, соответствующих Уровням применения соединения (CAL) по API 5C5: 2017, и были оценены эксплуатационные характеристики резьбового соединения. В таблице 1 перечислены результаты испытаний. При выполнении испытаний на воздухонепроницаемость случай, когда муфта не разрушалась, оценивался как «удовлетворительно», и случай, когда муфта разрушалась, оценивался как «неудовлетворительно».Next, air tightness tests were carried out under conditions corresponding to the Connection Application Levels (CAL) according to API 5C5: 2017, and the performance of the threaded connection was evaluated. Table 1 lists the test results. In the air tightness test, the case where the sleeve did not fail was rated as "satisfactory", and the case where the sleeve failed was rated as "unsatisfactory".
Как показано в таблице 1, в резьбовом соединении, удовлетворяющем требованиям настоящего изобретения, муфта не разрушается, даже если эффективность растяжения составляла 109% или менее. В частности, в образце № 3 не было никаких разрушений, даже когда эффективность растяжения составляла 101%. С другой стороны, в сравнительном образце без второго дугообразного участка муфта разрушается, даже если эффективность растяжения была увеличена до 110%. Даже при наличии второго дугообразного участка муфта разрушается в сравнительном образце с отношением радиусов меньше 3, даже если эффективность растяжения была увеличена до 110%. Во избежание разрушения муфты с помощью способа, предложенного в PTL1, эффективность растяжения должна быть увеличена до 116% при условиях для сравнительного образца № 6 и до 111% при условиях для сравнительного образца № 7.As shown in Table 1, in the threaded connection meeting the requirements of the present invention, the sleeve is not destroyed even if the stretching efficiency was 109% or less. In particular, in Sample No. 3, there was no failure even when the stretching efficiency was 101%. On the other hand, in the comparative example without the second arcuate portion, the sleeve was destroyed even if the stretching efficiency was increased to 110%. Even with the second arcuate portion, the sleeve fails in the comparative sample with a radius ratio of less than 3, even if the stretching efficiency was increased to 110%. In order to avoid destruction of the sleeve using the method proposed in PTL1, the stretching efficiency should be increased to 116% under the conditions of comparative sample No. 6 and to 111% under the conditions of comparative sample No. 7.
Как можно понять из результатов, настоящее изобретение может препятствовать разрушению муфты под действием усилия растяжения без увеличения наружного диаметра муфты. Следовательно, настоящее изобретение может решить взаимоисключающие проблемы препятствования разрушению и снижения расходов.As can be understood from the results, the present invention can prevent the sleeve from breaking under tensile force without increasing the outside diameter of the sleeve. Therefore, the present invention can solve the mutually exclusive problems of preventing breakage and reducing costs.
Перечень номеров позицийItem Number List
1 – резьбовое соединение для труб1 - threaded connection for pipes
2 – канавка резьбы2 - thread groove
10 - ниппель10 - nipple
11 – участок наружной резьбы11 - external thread section
12 – участок без резьбы12 - section without thread
13 – участок уплотнения13 - seal area
14 – упорный участок14 - thrust section
20 – муфта20 - clutch
21 – участок внутренней резьбы21 - internal thread section
22 – участок без резьбы22 - section without thread
23 – участок уплотнения23 - seal area
24 – упорный участок24 - thrust section
50 – угловой участок на стороне опорной поверхности50 - corner section on the side of the supporting surface
51 – первый дугообразный участок51 - the first arcuate section
52 – второй дугообразный участок52 - second arcuate section
53 – прямой участок53 - straight section
54 – третий дугообразный участок54 - third arcuate section
60 – опорная поверхность60 - supporting surface
70 – угловой участок на стороне направляющей поверхности70 - corner section on the side of the guide surface
80 – направляющая поверхность80 - guide surface
90 – прямой участок основания резьбы90 - straight section of the thread base
100 – резьбовое соединение для труб100 - threaded connection for pipes
110 - ниппель110 - nipple
111 – участок наружной резьбы111 - external thread section
112 – участок без резьбы112 - section without thread
113 – участок уплотнения113 - seal area
114 – упорный участок114 - thrust section
120 – муфта120 - clutch
121 – участок внутренней резьбы121 - internal thread section
122 – участок без резьбы122 - section without thread
123 – участок уплотнения123 - seal area
124 – упорный участок124 - thrust section
200 – канавка резьбы200 - thread groove
210 – прямой участок основания резьбы210 - straight section of the thread base
220 –опорная поверхность220 - bearing surface
230 – направляющая поверхность230 - guide surface
240 – угловой участок на стороне опорной поверхности240 - corner section on the side of the supporting surface
250 – угловой участок на стороне направляющей поверхности250 - corner section on the side of the guide surface
a – прямая линия, параллельная оси тубыa - a straight line parallel to the axis of the tube
r – радиус на конце первого дугообразного участка на противоположной стороне от опорной поверхностиr is the radius at the end of the first arcuate section on the opposite side of the support surface
θ - угол между прямо линией «a» радиусом «r»θ - angle between straight line "a" radius "r"
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-236848 | 2019-12-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788781C1 true RU2788781C1 (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201318513Y (en) * | 2008-11-22 | 2009-09-30 | 衡阳华菱连轧管有限公司 | Oil pipe high-pressure gas seal connection structure |
| CN201507731U (en) * | 2009-06-05 | 2010-06-16 | 江苏胜大石油设备制造有限公司 | Oil casing threaded connection joint |
| RU2443931C2 (en) * | 2006-12-21 | 2012-02-27 | Хайдрил Компани | Threaded connection with modified working sides of thread profile |
| CN102395747B (en) * | 2009-04-17 | 2014-12-03 | 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司 | Tubular component for drilling and operating hydrocarbon wells, and resulting threaded connection |
| CN103362459B (en) * | 2013-08-03 | 2015-06-17 | 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 | Arc-shaped conical surface sealed variable tooth wide wedge-type coupling structure and oil well pipe structure |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443931C2 (en) * | 2006-12-21 | 2012-02-27 | Хайдрил Компани | Threaded connection with modified working sides of thread profile |
| CN201318513Y (en) * | 2008-11-22 | 2009-09-30 | 衡阳华菱连轧管有限公司 | Oil pipe high-pressure gas seal connection structure |
| CN102395747B (en) * | 2009-04-17 | 2014-12-03 | 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司 | Tubular component for drilling and operating hydrocarbon wells, and resulting threaded connection |
| CN201507731U (en) * | 2009-06-05 | 2010-06-16 | 江苏胜大石油设备制造有限公司 | Oil casing threaded connection joint |
| CN103362459B (en) * | 2013-08-03 | 2015-06-17 | 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 | Arc-shaped conical surface sealed variable tooth wide wedge-type coupling structure and oil well pipe structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7334821B2 (en) | Premium threaded tubular joint comprising at least a threaded element with end lip | |
| RU2439416C1 (en) | Steel pipe threaded joint | |
| NO342162B1 (en) | Threaded pipe joint | |
| JP4111386B2 (en) | Fatigue resistant screw elements for threaded pipe joints | |
| EA021308B1 (en) | Threaded joint for steel pipes | |
| JP6037091B1 (en) | Pipe threaded joint | |
| NO342825B1 (en) | Threaded connection for steel pipes | |
| JP6640347B2 (en) | Screw joints for steel pipes | |
| WO2019093163A1 (en) | Threaded joint for steel pipes | |
| CZ2003184A3 (en) | Pipe threaded joint with reinforced side support | |
| JPWO2015194193A1 (en) | Threaded joints for steel pipes | |
| WO2017130234A1 (en) | Threaded joint for steel pipe | |
| RU2788781C1 (en) | Threaded connection for pipe | |
| JP7184169B2 (en) | threaded joints for pipes | |
| JPH06281061A (en) | Threaded joint for oil well | |
| US11391097B2 (en) | Threaded connection for steel pipe | |
| JP5967113B2 (en) | Pipe threaded joints | |
| JP7352738B2 (en) | Threaded joints for steel pipes | |
| JP7367069B2 (en) | threaded fittings for pipes | |
| JP7290738B2 (en) | threaded joint | |
| RU2742962C1 (en) | Threaded connection of pipes for oil wells | |
| EA043019B1 (en) | THREADED CONNECTION | |
| US20200200304A1 (en) | Threaded Connection for Steel Pipes | |
| JP2001182874A (en) | Oil wall pipe thread coupling and its manufacturing method | |
| JPS59144888A (en) | Pipe joint for oil well pipe |