管用螺纹接头制造技术

本实用新型专利技术提供一种管用螺纹接头。对于径向密封型的钢管用螺纹接头，为确保密封性而在销头的刚度这一点上依然存在改善余地。具体地说，该管用螺纹接头形成为如下结构：销(3)侧的头部外周面为凸向外侧的曲面形状，套筒(1)侧的密封面为圆锥形状，当进行所述螺纹结合时，与套筒侧的密封面最早接触的作为销侧的头部外周面上的部位的密封点(sp)处的销的截面积，是作为销未加工部的坯管部的截面积的35％以上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种管用螺纹接头(threaded)，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)在内的油井管的连接，即优选用于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工业设备中所使用的钢管的连接。对于在油或气的探测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 变得严峻。并且，由于在海洋或极地等恶劣环境下的井的开发正在增加等原因，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样化。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6A 图6C是现有的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。图6A的螺纹接头具备销3以及与该销3对应的套筒1，如图6B、图6C所示，销3在其外表面具有外螺纹部7，在销3的前端侧具有设置成与外螺纹部7相邻的作为无螺纹的长度部分的头部(nose) 8 (销头(pin nose) 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螺合或接触的部分的内螺纹部5、密封部13以及台肩部14。作为与所述优质接头相关的现有技术，列举了专利文献I。在图6A 图6C的现有例中，密封部位于销头8的尖端部，通过施加恰当的紧固扭矩能够实现期望的密封性能。由于紧固扭矩受润滑条件、表面性状等影响，因此作为并不十分依赖于此的设计，存在相对地加强密封接触压力的径向成分的径向密封方式。例如，在专利文献I中公开了具有大的销密封倒角形状、且减小了密封锥角的径向密封方式的例子。然而，像这样地减小密封锥角的径向密封方式的问题点在于容易在紧固时产生磨损，特别是当以密封性能的确保以及密封的稳定性为目的增大密封干涉量时，格外易于产生磨损。[专利文献I]日本实公昭61-44068号公报在图6C的密封部11、13或上述径向密封方式(以下，也称作径向密封型)的密封部需要负荷足够的接触压力，由此形成不会产生泄漏或磨损的稳固的密封部。然而，根据专利技术人讨论的结果，对于径向密封型钢管用螺纹接头，为确保密封性而在销头的刚度这一点上依然存在改善余地。即，为了确保径向密封型的密封性，销头8的刚度很重要，需要充分确保密封点sp(参照图1，当进行螺纹结合时，销3侧的头部外周面和与该头部外周面相对的套筒I侧的内周面(以下称作密封面)最早接触的销3侧的头部外周面上的部位)处的截面积。其理由在于，虽然形成为如下螺纹接头结构当作用有轴向压缩力时，与密封点sp处的销截面积S1和未加工部(螺纹加工之前的坯管相当部)处的截面积Stl的比对应的压缩载荷发挥作用，从而在台肩部承受了大部分轴向压缩力，但是若所述截面积比不恰当，则在密封部附近也会产生与轴向压缩力相对应的塑性变形，因该塑性变 形而在销头8产生压缩及弯曲变形，从而密封点sp处的销3的外径缩小，在该缩小显著的情况下，密封部20的压力变得不足，从而无法确保密封性。以往并不存在关于这样的课题、进而关于其解决方案的见解。
技术实现思路
为了解决上述课题，根据对各种各样的实验的探讨，本技术人发现了将所述密封点SP处的销截面积与未加工部处的截面积的比形成恰当的值的方针。进而，本技术人还发现通过使将销的管轴方向截面上的密封点sp的位置和销肩下端连结的直线、与接头轴向间的夹角处于特定范围内，能够减小销的密封点SP处负荷轴压缩力时的变形，从而能够确保密封性。S卩，本技术如下所述。(I)本技术的管用螺纹接头具有销，该销具有外螺纹部、比外螺纹部更朝管端侧延伸的头部、以及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对置的密封面、以及与所述销的台肩部抵接的台肩部，所述销与套筒通过所述螺纹结合而结合在一起，使销的所述头部外周面与套筒的所述密封面进行金属-金属接触，该接触部形成密封部，该管用螺纹接头的特征在于，销侧的头部外周面为突向外侧的凸曲面形状，套筒侧的密封面为圆锥形状，当进行所述螺纹结合时，与套筒侧的密封面最早接触的销侧的头部外周面上的部位亦即密封点处的销的截面积，是销未加工部亦即坯管部的截面积的35%以上。(2)根据所述⑴所记载的管用螺纹接头，其特征在于，对所述密封点的位置进行设定，使得在接头轴向截面的视角下，连结所述销的台肩部的内径侧端部与所述密封点的直线相对于接头轴线的夹角小于45°。根据本技术，实现了如下钢管用螺纹接头，该钢管用螺纹接头的销头的刚度得以提高，即使承受了大的轴向压缩力也难以产生基于压缩及弯曲变形的销外径缩小的情况，从而能够确保优异的密封性。进而，通过将密封点设定于恰当的位置，即使因轴向压缩力而产生了销外径的缩小也能够抑制对密封部的影响，由此能够确保优异的密封性。附图说明图I是示出本技术的实施方式的接头轴向剖视图。图2是将图I的密封部形状、与对密封圆锥角度Θ以及干涉量δ的定义一起示出的放大剖视图。图3Α是示出承载牙侧角度(load flank) β、插入牙侧角度(stabbing flank) Y、以及螺纹部的间隙G的定义的剖视图。图3B是示出密封点sp的位置指标x/L的定义的剖视图。图4是用于对将销的台肩部的内径侧端部和密封点连结的直线相对于接头轴所成角度α进行说明的接头轴向剖视图。图5是示出利用有限元分析(FEA)对复合承载试验后的等效塑性应变分布(equivalent plastic strain distribution)进行求解所得结果的图。图6A是示出现有的钢管用螺纹接头的整体剖视图。图6B是示出图6A中的螺纹部分的放大剖视图。图6C是示出图6A中的销头附近的放大剖视图。标号说明I...套筒；3...销；5...螺纹部；5a...内螺纹的螺纹沟槽；7...外螺纹部；7a...外螺纹的螺纹凸部；8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管用螺纹接头，该管用螺纹接头具有：销，该销具有外螺纹部、比外螺纹部更朝管端侧延伸的头部、以及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对置的密封面、以及与所述销的台肩部抵接的台肩部，所述销与套筒通过所述螺纹结合而结合在一起，使销的所述头部外周面与套筒的密封面进行金属？金属接触，该接触部形成密封部，该管用螺纹接头的特征在于，销侧的头部外周面为突向外侧的凸曲面形状，套筒侧的密封面为圆锥形状，当进行所述螺纹结合时，与套筒侧的密封面最早接触的销侧的头部外周面上的部位亦即密封点处的销的截面积，是销未加工部亦即坯管部的截面积的35％以上。

【技术特征摘要】
2011.02.28 JP 2011-042602;2012.02.09 JP 2012-02581.ー种管用螺纹接头，该管用螺纹接头具有 销，该销具有外螺纹部、比外螺纹部更朝管端侧延伸的头部、以及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对置的密封面、以及与所述销的台肩部抵接的台肩部， 所述销与套筒通过所述螺纹结合而结合在一起，...

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