钢管用螺纹接头制造技术

本发明专利技术提供一种即使在承受弯曲载荷时也显示优异的密封性的钢管用螺纹接头。具体地说，钢管用螺纹接头的销(3)与套筒(1)利用螺纹结合进行结合，销的头部(8)外周面与套筒的头部内周面进行金属-金属接触，该接触部形成密封部(20)，其中，将螺纹部(外螺纹部(7)与内螺纹部(5)的螺纹结合部)的承载牙侧角度α设为负侧，将台肩部(12)、(14)的扭矩台肩角β设为负侧，将头部的长度L与管外径d0之比L/d0设为0.08以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种钢管用螺纹接头(threaded joint for steel pipe),详细地说，是涉及优选用于包括一般在油井(oil wells)或气井(gas wells)的探测及生产中使用的配管(tubing)以及套管(casing)在内的 0CTG(oil country tubular goods)、升流管(riser pipes)以及线管(line pipe)等钢管的连接、且密封性与耐压缩性优异的管用螺纹接头。
技术介绍
螺纹接头广泛用于在油井管等产油エ业设备中所使用的钢管的连接。对于在油或气的探測及生产中所使用的钢管的连接，以往典型地使用API (美国石油协会(AmericanPetroleum Institute))标准中所规定的标准螺纹接头。然而，由于近年来原油或天然气的 井的深井化不断发展，从垂直井向水平井或倾斜井等的转变正在增多，因此挖掘、生产环境变得严唆。并且，由于在海洋或极地等恶劣环境下的井的开发正在増加等原因，因此耐压缩性能、耐弯曲性能、外压密封性能(耐外压性能)等对螺纹接头的要求性能变得多祥化。因此，使用被称作优质接头(premium joints)的高性能的特殊螺纹接头的情况正在增加,对其性能的要求也日益增加。优质接头通常为将形成于管端部的外螺纹部件(以下称作销(pin))和与将该销彼此连结的内螺纹部件(以下称作套筒(box))结合在一起的结合形式的接头，该外螺纹部件和内螺纹部件分别具备圆锥螺纹、密封部(详细地说，是金属接触密封部(metal tometal seal portion))、台肩部(shoulder portion)(详细地说，是扭矩台肩部(torqueshoulder portion))。圆锥螺纹重点用于牢固地固定管接头,密封部发挥通过使套筒与销在该部分进行金属接触而确保密封性的作用，台肩部成为在接头的紧固中发挥止挡件的作用的肩面(支承面(bearing face))。图4是油井管用优质接头的示意说明图，这些图是圆管的螺纹接头的纵剖视图。螺纹接头具备销3以及与该销3对应的套筒1，销3在其外表面具有外螺纹部7和与外螺纹部7邻接地设置在销3的前端侧的作为无螺纹的长度部分的头部(nose)8(销头(pinnose)8)。该头部8在其外周面具有密封部11，在其端面具有扭矩台肩部12。相对的套筒I在其内表面分别具有作为能够与销3的外螺纹部7、密封部11以及台肩部12螺合或接触的部分、亦即内螺纹部5、密封部13以及台肩部14。作为与上述优质接头相关的现有技术，列举了专利文献I 3。在图4的例子中，虽然金属接触密封部位于销头8的前端部，但在专利文献I中，提出为了增加耐外压性能而在销头8的螺纹部附近设置金属接触密封部，并将头部从密封部伸长至台肩部的螺纹接头。在该专利文献I所公开的螺纹接头中采用以与密封部形成不连续的形状的方式延长不与套筒接触的销头，以避免销头的厚度变薄的结构，除了上述耐外压性能的提高之外，也实现了耐轴向压缩性能的提高。并且，在专利文献2中同样记载了如下情况从密封部到销头前端设置成为附属部分(appendix)、并且也具有不与密封部连续的形状的部位，从而确保半径方向的刚性，降低轴向的刚性，在紧固时使该附属部分变形，在施加拉伸力的载荷时，利用该附属部分的复原来提高耐拉伸性能。上述专利文献1、2所记载的将密封部位置设置在销的螺纹部位置附近而离开销头的设计对耐外压性能(external pressure resistance)、耐拉伸性能(tensionresistance)的提高、以及使螺纹具有稳定的功能是有效的，该情况从FEM模拟(finiteelement method simulation)等也能够进行确认。并且，与密封部形成不连续的形状的销头在负载有较强的轴向压缩カ的情况下，其自身变形，从而也具有使套筒部件的扭矩台肩部的塑性变形(plastic deformation)减轻的效果。但是另一方面，也存螺纹与头部的边界的不连续部发生过度变形的情况，认为这将依赖于紧固扭矩(make up torque)。由于紧固扭矩受润滑条件(lubrication condition)、表面性状等影响，因此,作为不大依赖于此的设计，存在相对地增强了密封接触压カ的半径方向分量，进而增强半径方向的密封接触压カ的半径方向密封方式。例如，在专利文献3中，公开了具有较大的销密封圆弧形状，且减小了密封圆锥角的半径方向密封方式的例子。但是，如此减小了密封圆锥 角的半径方向密封方式的问题在于，在紧固时容易发生金属磨损(galling)，特别是在为了密封性能的确保以及密封的稳定性而需要増大密封干渉量的情况下，更加容易发生金属磨损。专利文献I :日本专利第4535064号公报专利文献2 :日本专利第4208192号公报专利文献3 :日本实公昭61-44068号公报如以上所说明，在以往提出的螺纹接头中尚存在一些问题，为了充分应对耐压缩性能(resistance to compressionノ、夕卜 Ji 密封性倉E 、sealability against externa 丄pressure)、耐弯曲性能(resistance to bending)等对螺纹接头要求的性能的多样化,还存在进ー步的改良余地。近年来，伴随着水平井、倾斜井的増加，如图3所示，对螺纹接头施加轴カ拉伸，作用较大的弯曲载荷。在对螺纹接头作用有弯曲载荷的情况下，认为在弯曲的拉伸侧，且是在外螺纹部7和内螺纹部5的承载牙侧表面(load flank face) 15(參照图4)，产生相互之间的嵌合减弱的相对位移，如果弯曲载荷进一步增强，则螺纹脱扣。另一方面，认为在弯曲的压缩侧，虽然销3和套筒I的扭矩台肩部12、14成为支承，从而抑制想要离开密封部的动作，但如果弯曲载荷进一步增强，则在台肩部12、13产生滑动，无法保持密封性。对于此类弯曲载荷，过去没有示出能够保持充分的密封性的螺纹部的承载牙侧角度(load flank angle)、与密封部邻接的台肩部12、14的扭矩台肩角、以及头部形状的解决方案的见解。另外，所谓承载牙侧角度是指承载牙侧表面相对于螺纹接头轴的正交线所形成的角度(图IB中的角度α)，在该正交线通过承载牙侧表面的下端(销内径侧的一端)时，上述承载牙侧表面的上端(销外径侧的一端)相对于该正交线位于销前端侧的情况设为正，位于销后端侧的情况设为负。并且,所谓扭矩台肩角(torque shoulder angle)是指形成台肩部12、14的台肩面相对于螺纹接头轴的正交线所形成的角度(图IC中的角度β)，在该正交线通过台肩面的上端(销外径侧的一端)时，上述台肩面的下端(销内径侧的一端)相对于该正交线位于销前端侧的情况设为正，位于销后端侧的情况设为负。
技术实现思路
本专利技术的专利技术者们为了解决上述课题，根据对试验方面的研讨，发现了将承载牙侧角度设为负角度以及将扭矩台肩角设为负角度、和头部的长度与管外径之比的组合。S卩，本专利技术如下上述。(I)钢管用螺纹接头具有销，该销具有外螺纹部、从该外螺纹部向管端侧延伸的头部和设置于该头部的前端的台肩部；以及套筒，该套筒具有与所述外螺纹部螺纹结合而形成螺纹部的内螺纹部、与所述销的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.22 JP 2011-061942;2011.09.27 JP 2011-210031.一种钢管用螺纹接头， 该钢管用螺纹接头具有 销，该销具有外螺纹部、从该外螺纹部向管端侧延伸的头部和设置于该头部的前端的台肩部；以及 套筒，该套筒具有与所述外螺纹部螺纹结合而形成螺纹部的内螺纹部、与所述销的头部外周面相对的内周面和与所述销的台肩部抵接的台肩部， 所述销和所述套筒利用所述螺纹结合而结合在一起，所述销的所述头部外周面和所述套筒的所述头部内周面进行金属-金属接触，该接触部形成密封部， 所述钢管用螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉川正树，长滨拓也，近常博，高野顺，川井孝将，高桥一成，植田正辉，园部治，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：