BR112017014103B1

BR112017014103B1 - Junta de parafuso para tubo

Info

Publication number: BR112017014103B1
Application number: BR112017014103-5A
Authority: BR
Inventors: Tsuyoshi Yoneyama; Hiroshi Chikatsune; Masaki Yoshikawa; Haruhiko Seki; Jun Takano; Takuya Nagahama; Masateru Ueta; Takamasa Kawai
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2021-11-23
Also published as: US20180258709A1; BR112017014103A2; JPWO2016113790A1; EP3246611A1; EP3246611B1; AR103409A1; WO2016113790A1; JP6103137B2; MX2017009201A; EP3246611A4

Abstract

trata-se de uma junta de parafuso para um tubo que aperfeiçoa a propriedade de vedação, a propriedade de resistência à compressão e a propriedade de resistência à escoriação. a junta de parafuso para um tubo tem um membro de pino (3) do qual um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto é definido para 168,3 mm ou menos. uma superfície periférica externa de uma porção de nariz do membro de pino (3) é formada em uma curva convexa que se projeta para fora conforme visto em corte transversal obtido ao longo de uma direção axial do membro de pino. a curva convexa é formada em um formato curvado em que uma curva (r) compósita é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos convexos para fora que têm raios de curvatura diferentes (r) um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente a uma porção rosqueada macho. um raio de curvatura (r) do arco é aumentado à medida que o arco está distante da porção rosqueada macho, e uma tangente do arco em um ponto de conexão combina com uma tangente do arco que é uma contraparte de conexão. a superfície periférica interna de um membro de caixa (1) é formada em uma superfície cônica que interfere com a superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino no momento de união com o membro de pino, e um comprimento da porção de nariz do membro de pino é definido para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma junta de parafuso pa ra um tubo e, mais particularmente, a uma junta de parafuso para um tubo que tem um diâmetro externo de 168,3 mm ou menos. Essa junta de parafuso tem excelente propriedade de vedação e excelente resistência à compressão, e é particularmente adequada para conectar tubos de poço de petróleo que incluem, na mesma categoria, tubagem e revestimento usados para busca e produção para um poço de petróleo ou um poço de gás em geral, a saber, tubos de aço para um tubo OCTG (produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("oil country tubular goods")), tubos de elevação, tubos de oleoduto e similares.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Uma junta de parafuso tem sido popularmente usada para conectar tubos usados em uma instalação industrial de produção de petróleo tal como tubos de poço de petróleo. Para conectar tubos usados para busca e produção de petróleo ou gás, convencionalmente, uma junta de parafuso padrão que é estipulada no padrão A.P.I. (Instituto Americano de Petróleo) tem sido convencionalmente usada.

[0003] A propósito, o aprofundamento de um poço para óleo bruto ou um gás natural tem estado em progresso ultimamente e o número de poços horizontais e poços direcionais a partir de poços verticais tem aumentado e, então, o ambiente de perfuração e de produção se tornou difícil. Adicionalmente, o número de poços desenvolvidos em um ambiente extremamente desafiador, tal como oceanos e regiões polares, tem aumentado e, então, as propriedades as quais as juntas de parafuso têm que satisfazer são diversificadas, incluindo propriedade de resistência à compressão, propriedade de resistência à curvatu- ra e propriedade de vedação de pressão externa (propriedade de resistência à pressão externa). Tendo em vista o acima, o número de casos aumentou em que uma junta de parafuso especial que tem altas propriedades que é denominada "junta premium"está sendo usada.

[0004] Uma junta premium é uma junta em que os membros de pino, cada um dos quais inclui roscas cônicas, uma porção de vedação (para ser mais específico, uma porção de vedação de toque de metal) e uma porção de ombro (para ser mais específico, uma porção de ombro de torque) e um membro de caixa que inclui roscas cônicas, porções de vedação (para ser mais específico, porções de vedação de toque de metal) e porções de ombro (para ser mais específico, porções de ombro de torque) são unidos um ao outro. As roscas cônicas são importantes para fixar firmemente a junta de tubo. As porções de vedação desempenham uma função de garantir a propriedade de vedação colocando-se o membro de caixa e os membros de pino em contato metal com metal em tais porções, e as porções de ombro for-mam superfícies de ombro que funcionam como batentes durante aperto da junta.

[0005] A Figura 2, a Figura 3 e a Figura 4 são vistas explanatórias esquemáticas de uma junta premium de uso em tubo de poço de petróleo. A Figura 2, a Figura 3 e a Figura 4 também são vistas em corte longitudinais de uma junta de parafuso de um tubo circular (uma vista em corte transversal em uma direção axial). A junta de parafuso inclui membros de pino 3 (pino 3) e um membro de caixa 1 que corresponde aos membros de pino 3. O membro de pino 3 tem, em uma superfície externa do mesmo, porções rosqueadas macho 7 e porções não ros- queadas que são denominadas porções de nariz 8 (narizes de pino 8) que são formadas de modo adjacente às porções rosqueadas macho 7 nos respectivos lados de extremidade distal do pino 3. A porção de nariz 8 tem uma porção de vedação 11 em uma superfície periférica externa da mesma, e uma porção de ombro de torque 12 em uma superfície de extremidade da mesma. O membro de caixa 1 que está voltado para os membros de pino 3 tem porções rosqueadas fêmeas 5, porções de vedação 13 e porções de ombro 14 em uma superfície interna do mesmo, e essas porções são porções que são engatadas de modo rosqueado ou colocadas em contato com as porções rosquea- das macho 7, as porções de vedação 11 e as porções de ombro 12 dos membros de pino 3, respectivamente.

[0006] Conforme a técnica relacionada que se refere à junta pre mium mencionada acima, as técnicas reveladas na Literatura de Patente 1 a 7 são citadas.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[0007] PTL 1: Publicação de Patente Japonesa N° 4535064

[0008] PTL 2: Publicação de Patente Japonesa N° 4208192

[0009] PTL 3: Publicação de Pedido de Modelo de Utilidade Exa minado Japonês No 61-44068

[0010] PTL 4: Publicação de Patente Japonesa N° 4300187

[0011] PTL 5: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N° 2001-124253

[0012] PTL 6: Publicação de Patente Japonesa N° 2705506

[0013] PTL 7: Publicação de Patente Japonesa N° 4930647

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0014] Nos exemplos mostrados na Figura 2 à Figura 4, uma por ção de vedação de toque de metal (uma porção de vedação que forma uma superfície de contato entre a porção de vedação 11 e a porção de vedação 13) é formada em uma porção de extremidade distal do nariz de pino 8. Por outro lado, na Literatura de Patente 1, é proposta a junta de parafuso em que, para aumentar uma propriedade de resistência à pressão externa, a porção de vedação de toque de metal é disposta nas proximidades de uma porção rosqueada do nariz de pino 8, e a porção de nariz se estende de um modo alongado para uma porção de ombro a partir da porção de vedação. Na junta de parafuso revelada na Literatura de Patente 1, o nariz de pino que não está em contato com o membro de caixa é estendido de um modo alongado de modo a formar um formato não contínuo com a porção de vedação evitando, desse modo, a redução na espessura do nariz de pino. Com tal configuração, além do aprimoramento da propriedade de resistência à pressão externa mencionada acima, uma propriedade de resistência à compressão axial também pode ser aprimorada.

[0015] A Literatura de Patente 2 revela uma técnica em que, do mesmo modo que a técnica da Literatura de Patente 1, uma porção que tem um formato não contínuo com a porção de vedação que se torna um apêndice é formada na faixa a partir da porção de vedação até uma extremidade distal do nariz de pino. Com tal configuração, a rigidez na direção radial pode ser garantida e a rigidez na direção axial é reduzida. O apêndice é deformado no momento de aperto e o apêndiceé recuperado no momento de aplicação de uma resistência à tração aprimorando, desse modo, uma propriedade de resistência à tração.

[0016] Conforme descrito nas Literaturas de Patente 1 e 2, dispor a posição da porção de vedação nas proximidades das roscas do pino e a posição da porção de vedação longe da extremidade distal do nariz de pino é eficaz para aprimorar a propriedade de resistência à pressão externa e a propriedade de resistência à tração e, ao mesmo tempo, para conferir a propriedade de estabilidade à junta de parafuso. Essas vantagens e efeitos também podem ser confirmados através de uma simulação FEM e similar. Adicionalmente, o nariz de pino que tem um formato não contínuo com a porção de vedação é, quando uma força de compressão axial forte é aplicada ao nariz de pino, deformado por si dando origem, desse modo, a um efeito de redução de deformação plástica de uma porção de ombro de torque do membro de caixa. Por outro lado, entretanto, a deformação indesejada pode ser gerada em uma porção não contínua. Considera-se que a geração de tal deformação indesejada depende de um torque de aperto.

[0017] O torque de aperto é afetado por uma condição de lubrifica ção, uma propriedade de uma superfície e similar e, portanto, conforme um projeto que não depende basicamente do torque de aperto na condição de lubrificação, a propriedade da superfície e similar, é fornecido um método de vedação direcional radial em que um componente de uma pressão de contato de vedação na direção radial é relativamente aumentado. Por exemplo, a Literatura de Patente 3 revela um exemplo de um método de vedação direcional radial em que uma junta de parafuso tem um formato de vedação de pino R grande e um ângulocônico de vedação pequeno. Entretanto, o método de vedação direcional radial em que o ângulo cônico de vedação é definido para ser pequeno tem uma desvantagem em que é provável que a escoriação ocorra no momento de aperto e afrouxamento. Particularmente, quandoé necessário obter uma grande quantidade de interferência de vedação para o propósito de garantir propriedade de vedação e estabilidade de vedação, a escoriação é mais provável que ocorra.

[0018] Na Literatura de Patente 4, para superar essas desvanta gens, uma região de contato de vedação é aumentada definindo-se um raio de uma superfície de vedação de pino toroidal (formato de superfície giratória curvada cônica) grande diminuindo, desse modo, uma pressão de contato. Isso é uma medida eficaz de modo que um risco da ocorrência de escoriação em uma porção de vedação de toque de metal seja bastante reduzido. Entretanto, quando uma pressão de contatoé reduzida definindo-se um R grande, a redução de uma pressão de contato é gerada por qualquer problema simples dando origem, desse modo, a uma desvantagem em que quando uma trajetória de microvazamento é formada na porção de vedação de toque de metal, vazamento não pode ser facilmente interrompido. Adicionalmente, é difícil separar fisicamente a porção de vedação de toque de metal de uma extremidade distal do nariz devido a tal R grande. Assim, para garantir um comprimento da porção de vedação de toque de metal e um comprimento da extremidade distal do nariz de pino até certo ponto ou mais, pode haver um caso em que uma espessura da extremidade distal do nariz de pino se torna excessivamente pequena.

[0019] Em relação à propriedade de resistência à compressão axi al, conforme descrito na Literatura de Patente 5 e na Literatura de Patente 6, é eficaz tornar uma folga em um lado de flanco perfurante pequeno em uma porção de parafuso. Entretanto, quando essa folga é excessivamente pequena, a escoriação é provável que ocorra na porção de parafuso. Assim, é necessário obter uma folga apropriada.

[0020] A Literatura de Patente 7 propõe uma junta de parafuso como um meio que pode superar as desvantagens mencionadas acima que não podem ser superadas pelas técnicas reveladas nas Literaturas de Patente 1 a 6. A junta de parafuso é configurada de modo que uma superfície periférica externa de uma porção de nariz de pino de um membro de pino seja formada de um formato curvado Composto R que se projeta para o exterior conforme visto em corte transversal obtido na direção axial, e uma superfície periférica interna de um membro de caixa que está voltada para a superfície periférica externa da porção de nariz é formada em um formato cônico. Com tal configuração, um efeito vantajoso é esperado em que uma junta de parafuso para um tubo capaz de aprimorar a propriedade de vedação, a propriedade de resistência à compressão e a propriedade de resistência à escoriação pode ser adquirida.

[0021] Entretanto, os inventores da presente invenção constata ramatravés de estudos realizados por experimentos e cálculo que quando a técnica descrita na Literatura de Patente 7 é aplicada a um caso em que um tubo que tem um diâmetro externo de 168,3 mm ou menos, por exemplo, é usado como um membro de pino, a rigidez do membro de pino se torna insuficiente de modo que a propriedade de resistência à pressão externa possa ser deteriorada.

[0022] Conforme descrito neste documento, as juntas de parafuso para tubos propostas convencionalmente ainda têm algumas desvantagens a serem solucionadas. Particularmente, quando um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto do membro de pino, ou seja, um diâmetro externo de uma porção de um comprimento remanescente após remover um comprimento de uma porção rosqueada macho em um lado de extremidade distal a partir do comprimento total do membro de pino é 168,3 mm ou menos, para enfrentar suficientemente a diversidade de propriedades as quais é exigido que a junta de parafusosatisfaça tais como a propriedade de resistência à compressão, propriedade de resistência à inclinação, propriedade de vedação de pressão externa mencionadas acima, há um espaço para aperfeiçoamentos adicionais. A presente invenção foi realizada tendo em vista tais circunstâncias, e é um objetivo da presente invenção fornecer uma junta de parafuso para um tubo que pode aprimorar a propriedade de vedação, a propriedade de resistência à compressão e a propriedade de resistência à escoriação particularmente quando um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto é 168,3 mm ou menos.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0023] Os inventores da presente invenção realizaram estudos ex tensivos com base na junta de parafuso para tubos descrita na Literatura de Patente 7 de modo a encontrar meios para superar as desvantagens mencionadas acima, e chegaram na presente invenção que tem as configurações a seguir que constituem o âmago da presente invenção. Ou seja, a presente invenção é da seguinte forma.

[0024] (1) uma junta de parafuso para um tubo que inclui: um membro de pino que tem uma porção rosqueada macho, uma porção de nariz que se estende em direção a um lado de extremidade de tubo a partir da porção rosqueada macho, e uma porção de ombro formada em uma extremidade distal da porção de nariz; e um membro de caixa que tem uma porção rosqueada fêmea que é unida de modo rosqueado à porção rosqueada macho através de engate por rosca, uma superfície periférica interna que está voltada para uma superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino de um modo oposto, e uma porção de ombro que é colocada em contato com a porção de ombro do membro de pino, em que a superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino e a superfície periférica interna do membro de caixa são colocadas em um contato metal com metal devido à união do membro de pino e o membro de caixa através de engate rosqueado, e uma interface de contato forma uma superfície de vedação, a superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino é formada em uma curva convexa que se projeta para fora conforme visto em corte transversal obtido ao longo de uma direção axial do membro de pino, a curva convexa é formada em um formato curvado em que uma curva R compósita é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos convexos para fora que têm raios de curvatura R diferentes um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho, um raio de curvatura R do arco é aumentado à medida que o arco está distante da porção rosqueada macho, e uma tangente do arco em um ponto de conexão combina com uma tangente do arco que é uma con- traparte de conexão, a superfície periférica interna do membro de caixa é formada em uma superfície cônica que interfere com a superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino no momento de união com o membro de pino, e um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto do membro de pino é definido para 168,3 mm ou menos, e um comprimento da porção de nariz é definido para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm.

[0025] (2) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com o item (1), em que um ângulo que cada arco no interior da curva R compósita cria é definido de modo que quanto mais próximo à porção rosqueada macho, maior é o ângulo que cada arco faz.

[0026] (3) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com os itens (1) ou (2), em que qualquer um dos pontos de conexão na curva R compósita se torna um ponto de início de contato com a superfície cônica.

[0027] (4) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dentre os itens (1) a (3), em que um ângulo que a superfície cônica cria com uma direção axial da junta é definido para um valor que está dentro de uma faixa de 10 graus.

[0028] (5) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dentre os itens (1) a (4), em que a porção rosqueada macho e a porção rosqueada fêmea têm um ângulo de flanco perfurante que está dentro de uma faixa de 0 grau a 30 graus.

[0029] (6) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dos itens (1) a (5), em que a porção rosqueada macho e a porção rosqueada fêmea têm um ângulo de flanco de carga que está dentro de uma faixa de -5 graus a 4 graus.

[0030] (7) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dos itens (1) a (6), em que um ângulo de ombro da porção de ombro está dentro de uma faixa de 0 grau a 20 graus.

[0031] (8) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dos itens (1) a (7), em que a porção rosqueada macho e a porção rosqueada fêmea têm uma folga de rosca que está dentro de uma faixa de 0,01 a 0,1 mm.

[0032] (9) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qual quer um dos itens (1) a (8), em que, no lugar da curva R compósita que é formada conectando-se sequencialmente a pluralidade de arcos que têm raios de curvatura R diferentes um do outro na linha de geração da porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosque- ada macho, uma curva R compósita diferente é usada, a curva R com-pósitadiferente é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos que têm raios de curvatura R diferentes um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho diretamente ou por meio de segmentos de linha sendo que cada um tem um comprimento de 2,5 mm ou menos.

[0033] (10) A junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (8), em que, no lugar da curva R compósita que é formada conectando-se sequencialmente a pluralidade de arcos que têm os raios de curvatura R diferentes um do outro na linha de geração da porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho,

[0034] uma curva R compósita diferente é usada, a curva R com pósitadiferente é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos que têm raios de curvatura R diferentes um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho por meio de arcos cada um tem um comprimento de 2,5 mm ou menos e que tem um raio de 250 mm ou mais e três ou mais vezes o tamanho de um raio do arco disposto de modo adjacente ao arco.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0035] De acordo com a presente invenção, até mesmo quando um diâmetro externo da porção de tubo bruto do membro de pino é 168,3 mm ou menos, é possível fornecer uma junta de parafuso para um tubo que pode aprimorar a propriedade de vedação, a propriedade de resistência à compressão e a propriedade de resistência à escoriação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0036] A Figura 1 é uma vista em corte transversal que mostra uma porção de nariz de uma junta de parafuso para um tubo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0037] a Figura 2 é uma vista em corte transversal que mostra uma junta de parafuso convencional para um tubo;

[0038] a Figura 3 é uma vista ampliada em corte transversal de um nariz de pino e uma área na proximidade do nariz de pino mostrado na Figura 2;

[0039] a Figura 4 é uma vista em corte transversal ampliada que mostra uma porção rosqueada na Figura 2;

[0040] a Figura 5 é uma vista em corte transversal que mostra as definições de uma folga de rosca, um ângulo de flanco de carga, e um ângulo de flanco perfurante; e

[0041] a Figura 6 é um diagrama que mostra uma trajetória de carga de uma simulação de teste de vedabilidade.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0042] Conforme descrito previamente, a disposição da porção de vedação na posição distante da extremidade distal do nariz e a exten- são alongada da porção de nariz a partir da porção de vedação até a porção de ombro são eficazes para aperfeiçoar a propriedade de resistência à pressão externa e a propriedade de resistência à tração e conferir propriedade de estabilidade à junta de parafuso. Tendo em vista o acima, os inventores da presente invenção estudaram um formato da periferia de uma porção de vedação através do qual a porção de vedação pode ser separada da extremidade distal do nariz (ou do ombro) e, ao mesmo tempo, a redução excessiva de uma espessura da extremidade distal do nariz de pino pode ser evitada.

[0043] Como resultado, os inventores da presente invenção che garam a uma ideia de que a porção de vedação pode ser separada da extremidade distal do nariz sem diminuir uma espessura da extremidade distal do nariz de pino satisfazendo-se as seguintes exigências 1 a 3 quando as seguintes condições 1 a 3 são satisfeitas.

CONDIÇÃO 1

[0044] A superfície periférica externa da porção de nariz do mem bro de pino é formada em um formato de face que forma uma curva convexa para fora conforme visto em corte transversal obtido ao longo de uma direção axial do membro de pino.

CONDIÇÃO 2

[0045] A superfície periférica interna do membro de caixa que está voltada para a superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino é formada em um formato de face cônica em que a superfície periférica interna cruza com a curva convexa do membro de pino em dois pontos conforme visto em corte transversal obtido ao longo de uma direção axial do membro de caixa.

CONDIÇÃO 3

[0046] Uma porção de vedação de toque de metal é formada pela superfície periférica externa da porção de nariz do membro de pino e pela superfície periférica interna (doravante denominada "superfície cônica") do membro de caixa que está voltada para a superfície periférica externa da porção de nariz, e uma interface da porção de vedação em um lado de membro de pino e uma interface da porção de vedação em um lado de porção de acoplamento formam respectivamente superfícies de vedação de ambos os membros.

EXIGÊNCIA 1

[0047] A curva convexa do membro de pino é uma curva R com pósitaque é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos que têm diferentes raios de curvatura R um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho.

EXIGÊNCIA 2

[0048] Quanto mais remoto o arco é disposto da porção rosqueada macho, maior se torna o raio de curvatura R do arco.

EXIGÊNCIA 3

[0049] A curva convexa do membro de pino é formada de um for mato curvado em que uma tangente em um ponto de conexão do arco combina com uma tangente em um ponto de conexão do arco de con- traparte de conexão.

[0050] Como resultado de estudos adicionais realizados pelos in ventores da presente invenção, os inventores constataram que no caso em que o diâmetro externo da porção de tubo bruto do membro de pino é 168,3 mm ou menos, até mesmo quando a porção de nariz e o membro de caixa são formados nos formatos mencionados acima, dependendo do comprimento da porção de nariz do membro de pino, surge um caso em que a rigidez do membro de pino se torna insuficiente de modo que a aquisição de propriedade de vedação suficiente seja difícil. Tendo em vista o acima, os inventores realizaram estudos adicionais e, como resultado dos estudos, os inventores constataram que definindo-se o comprimento da porção de nariz para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm, propriedades suficientes podem ser ad-quiridasaté mesmo quando o diâmetro externo da porção de tubo bruto do membro de pino é 168,3 mm ou menos.

[0051] Na Figura 1, (a), (b) e (c) são vistas em corte transversal que mostram uma porção de nariz de uma junta de parafuso para um tubo de acordo com uma modalidade da presente invenção. Na Figura 1, (a) mostra um membro de pino 3, (b) mostra um membro de caixa 1, e (c) mostra um estado em que o membro de pino 3 e o membro de caixa 1 são unidos um ao outro. O membro de pino 3 é um membro que é montado em uma porção de extremidade de um tubo, e inclui: uma porção rosqueada macho 7; uma porção de nariz 8 formada continuamente com a porção rosqueada macho 7 em um lado de extremidade de tubo; e uma porção de ombro de torque 12 formada em uma extremidade distal da porção de nariz 8. Um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto do membro de pino 3 é 168,3 mm ou menos. É preferencial que o diâmetro externo da porção de tubo bruto do membro de pino seja 60,3 mm ou mais que é normalmente adotado por um OCTG, um tubo de elevação e um tubo de oleoduto. Por outro lado, o membro de caixa 1 inclui: uma porção rosqueada fêmea 5 que é unida de modo rosqueado à porção rosqueada macho 7 do membro de pino 3; uma superfície cônica 20 que é uma superfície periférica interna do membro de caixa 1 que está voltada para uma superfície periférica externa da porção de nariz 8 (uma superfície periférica externa de porção de nariz 30) em um estado em que o membro de pino 3 e o membro de caixa 1 são unidos um ao outro através de união por parafuso; e uma porção de ombro 14 que é colocada em contato com a porção de ombro 12.

[0052] A superfície periférica externa de porção de nariz 30 é for mada em um formato convexo para fora conforme visto em corte transversal em uma direção axial do membro de pino 3. Por outro lado, uma superfície periférica interna do membro de caixa 1 que está voltada para a superfície periférica externa de porção de nariz 30 de um modo oposto é formada em uma superfície cônica 20 (uma superfície conformada de modo cônico) que tem um ângulo inclinado fixo (denominado"ângulo cônico") α em relação à direção axial da junta de parafuso. Quando o membro de pino 3 e o membro de caixa 1 são unidos um ao outro, a superfície cônica 20 e a superfície periférica externa de porção de nariz 30 interferem uma com a outra formando, desse modo, uma porção de vedação 40. O ângulo cônico α é definido de modo que a curva convexa e uma linha de geração da superfície cônica 20 cruzem uma com a outra em dois pontos conforme visto em corte transversal em uma direção axial da junta de parafuso em um estado unido de não interferência imaginário entre o membro de pino 3 e o membro de caixa 1. Em um estado real, a porção de vedação 40 é formada dentro de uma faixa (região de interferência 40a) prensada entre dois pontos de cruzamento.

[0053] A curva convexa formada na superfície periférica externa de porção de nariz 30 é explicada com o uso do caso de uma curva R compósita formada de três arcos mostrados na Figura 1. A curva é a curva R compósita N formada conectando-se sequencialmente arcos N1, N2, N3 que têm raios diferentes de curvaturas R1, R2, R3 um do outro a um segmento de linha N0 que é uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho 7. Na curva R compósita N, quanto mais remoto o arco for disposto a partir da porção rosqueada macho 7, maior se torna o raio de curvatura do arco. Ou seja, a curva R compósita N tem um formato curvado em que os raios de curvatura são definidos para satisfazer uma relação de R1<R2<R3. Com tal configuração, a porção de ombro 12 na extremidade distal do nariz de pino 8 pode adquirir uma espessura grande (espessura de ombro) t. Conforme um exemplo de compara- ção, um caso é indicado por uma linha tracejada na Figura 1(c) em que uma curva convexa é formada de uma única curva R M (único arco que tem um raio de curvatura R), e uma região de interferência de uma porção de vedação da curva convexa é definida substancialmente igual à região de interferência 40a da porção de vedação 40 da curva R compósita N. Entende-se que uma espessura de ombro se torna pequena no caso da única curva R M quando comparado à curva R compósita N. Quando a espessura de ombro se torna pequena, a rigidez do nariz de pino 8 se torna insuficiente de modo que uma pressão de face de contato da porção de vedação 40 não pode ser garantida de modo apropriado. Por outro lado, em uma tentativa de garantir a espessura de ombro com o uso da única curva R, a posição da porção de vedação 40 se torna remota a partir da porção rosqueada macho 7. Essa configuração não é adequada a partir de um ponto de vista de garantir propriedade de resistência à pressão externa e propriedade de resistência à tração.

[0054] Adicionalmente, a curva R compósita N é formada em um formato curvado em que uma tangente em um ponto de conexão no arco combina com uma tangente em um ponto de conexão do arco de contraparte de conexão. Por exemplo, no ponto de conexão entre o arco N1 e o arco N2 e no ponto de conexão entre o arco N2 e o arco N3, tangentes de ambos os arcos a serem conectados um ao outro são feitas para combinar uma com a outra. Assim, a curva convexa é formada em um formato de curva contínua que não tem ponto crítico na curva e, portanto, a deformação indesejada da porção de nariz pode ser suprimida. Ambos os arcos a serem conectados um ao outro podem ser conectados diretamente um ao outro ou podem não ser conectados diretamente um ao outro. Quando ambos os arcos não estão conectados diretamente um ao outro, é preferencial que os arcos sejam sequencialmente unidos um ao outro com um segmento de linha que tem um comprimento de 2,5 mm ou menos interposto entre os mesmos. Adicionalmente, os arcos podem ser conectados um ao outro com um segmento de linha que se sobrepõe a uma tangente comum dos arcos ou um arco que tem um raio suficientemente grande de modo que seja desnecessário levar substancialmente em consideração uma mudança no ângulo (raio sendo 250 mm ou mais e três ou mais vezes o tamanho de um raio do arco disposto de modo adjacente ao arco) interposto entre os mesmos. Para garantir uma pressão de face de contato que evita a formação de uma trajetória de vazamento, é preferencial que o segmento de linha mencionado acima ou o comprimento do arco que tem o raio suficientemente grande seja definido para 2,5 mm ou menos.

[0055] Em relação a ângulos θi, 02, 03 os quais os respectivos ar cos N1, N2, N3 criam, é preferencial que quanto mais próximo o arco é disposto à porção rosqueada macho 7, maior o ângulo que cada arco cria, ou seja, uma relação de 0i>02>03 é estabelecida. De outro modo, é difícil projetar a curva R compósita dentro de um comprimento limitado da porção de nariz 8 do membro de pino 3 (o comprimento de nariz de pino L na Figura i(a)) ou dentro de um comprimento limitado da região de interferência 40a (denominada um comprimento de contato de vedação).

[0056] Adicionalmente, é preferencial que o ponto de conexão do arco na curva R compósita, por exemplo, qualquer um dentre o ponto de conexão entre os arcos Ni e N2 e o ponto de conexão entre os arcos N2 e N3 combinam com um ponto de início de contato que significa um ponto que é colocado em contato com a superfície cônica 20 do membro de caixa i antes de tudo. Definindo-se qualquer um dos pontos de conexão do arco dentro da curva R compósita como o ponto de início de contato, na distribuição de pressão de face de contato da porção de vedação, uma porção em que R é grande, a pressão de fa- ce é baixa e o comprimento de contato é grande, e uma porção em que R é pequeno, a pressão de face é alta e o comprimento de contato é curto são formadas. Assim, uma trajetória de vazamento é minimamente formada e, portanto, uma propriedade de vedação essencial é aperfeiçoada.

[0057] Entretanto, em uma junta de parafuso real para um tubo, devido a uma relação com tolerância de fabricação de um dispositivo de corte de rosca, pode haver um caso em que é difícil fazer o ponto de conexão do arco combinar completamente com o ponto de início de contato com a superfície cônica do membro de caixa. Nesse caso, é preferencial definir a inclinação de uma tangente no ponto de conexão do arco menor do que a inclinação da superfície cônica do membro de caixa dentro de uma faixa de até 0,5 grau, no máximo. Em uma operação de aperto de rosca real, devido à interferência entre o pino e o acoplamento na direção radial, a deformação que causa conicidade da extremidade distal do pino ocorre e, portanto, a inclinação da tangente da superfície de pino em um ponto do tempo de conclusão de aperto se torna maior do que um valor projetado. Assim, definindo-se a incli-nação da tangente no ponto de conexão do arco menor do que a inclinação da conicidade do membro de caixa dentro de uma faixa de 0,5 grau ou menos, é possível adquirir um efeito vantajoso substancialmente igual a um efeito vantajoso adquirido quando ambas as inclinações combinam uma com a outra.

[0058] A partir de um ponto de vista de separação da porção de vedação a partir da extremidade distal do nariz, é preferencial definir o ponto de início de contato na posição em que uma distância X a partir da extremidade distal da porção rosqueada macho (consulte a Figura 1(c)) se torna 0,7L (L sendo o comprimento de nariz de pino conforme descrito previamente) ou menos. Adicionalmente, quando a distância a partir da extremidade distal da porção rosqueada macho até o ponto de início de contato se torna menor do que 0,2L, no momento de aperto, a interferência é provável que seja gerada entre a porção de vedação e a porção rosqueada. Assim, é preferível definir a distância para 0,2L ou mais. Adicionalmente, por questão de segurança, é preferencial definir a distância para 0,3 L ou mais.

[0059] É necessário definir o comprimento de nariz de pino L para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm. Quando L é menor do que 5 mm, é difícil garantir um comprimento da porção de vedação em uma direção axial de tubo. Por outro lado, quando um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto do membro de pino é 168,3 mm ou menos, uma espessura de parede do tubo bruto é pequena e, portanto, uma espessura de ombro se torna pequena desse modo, quando o comprimento de nariz de pino L se torna 20 mm ou mais, a rigidez do nariz de pino 8 se torna insuficiente e a propriedade de resistência à pressão externa é diminuída. De acordo com a presente invenção, limitando-se o comprimento de nariz de pino L para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm, a porção de vedação pode ser suficientemente separada ou pode ser separada da extremidade distal do nariz de pino enquanto garante rigidez. Como resultado, devido à deformação elástica dentro de uma faixa de separação, dano à porção de vedação pode ser bastante reduzido, desse modo, tal definição do comprimento de nariz de pino L é eficaz para estabilização de propriedade de vedação.

[0060] É preferencial que um ângulo de conicidade α da superfície cônica 20 do membro de caixa 1 seja definido para um valor dentro de 10 graus. Definindo-se o ângulo de conicidade α para um valor dentro de 10 graus, e definindo-se o ângulo de conicidade α para um valor dentro de 5 graus mais preferencialmente, um método de vedação de direção radial pode ser preferencialmente executado e, portanto, a dependência de torque de aperto da propriedade de vedação pode ser reduzida relativamente.

[0061] Visto que a propriedade de vedação é estabilizada, é pos sível definir uma quantidade de interferência de vedação S (consulte a Figura 1(c)) para um valor que é relativamente pequeno a ser usado em um método de vedação de direção radial e, portanto, um risco de escoriação é pequeno.

[0062] Em relação a dois ou mais tipos de R na curva R compósi ta,é preferencial definir valores de R relativamente pequeno para 2,54 cm (uma polegada) ou menos, valores de R relativamente grande para 5,08 cm (duas polegadas) ou mais, e valores de R ainda maior para 7,62 cm (3 polegadas) ou mais. Para ser mais específico, é preferencial que entre uma pluralidade de R na curva R compósita, pelo menos um R é definido para 5,08 cm (duas polegadas) ou mais (mais preferencialmente 7,62 cm (3 polegadas) ou mais), e um valor de pelo menos um dentre R remanescente é definido para menos do que 5,08 cm (duas polegadas) (mais preferencialmente 2,54 cm (uma polegada) ou menos). Definindo-se pelo menos uma dentre a pluralidade de R na curva R compósita para 5,08 cm (duas polegadas) ou mais (mais pre-ferencialmente 7,62 cm (3 polegadas) ou mais), é possível garantir facilmente o comprimento de contato da porção de vedação. Adicionalmente, definindo-se um valor de pelo menos um dentre R remanescente para menos do que 5,08 cm (duas polegadas) (preferencialmente 2,54 cm (uma polegada) ou menos), uma pressão de face alta pode ser facilmente alcançada.

[0063] O número de arcos (o número de arcos que têm R diferen te) na curva R compósita pode ser dois, três, exemplificado na Figura 1, ou quatro ou mais. Com o aumento do número de arcos, um comprimento de contato de vedação é aumentado de modo que a propriedade de vedação seja aperfeiçoada adicionalmente. Por outro lado, na fabricação real da junta de parafuso para um tubo, tempo e esforço para verificar uma carga, um tamanho e similar também são aumentados. Assim, é preferencial projetar o número de arcos que correspondemàs propriedades as quais exige-se que a junta de parafuso satisfaça.

[0064] Uma área em corte transversal do membro de pino no pon to de início de contato mencionado acima pode ser definida para 35% ou mais de uma área em corte transversal (área em corte transversal de uma porção não trabalhada de pino) de um corpo do tubo que forma uma junta em uma extremidade distal do mesmo. Definindo-se a área em corte transversal do pino de tal modo que a rigidez do membro de pino no ponto de início de contato seja aumentada e, portanto, a propriedade de resistência à pressão externa particularmente alta pode ser facilmente adquirida. É preferencial definir a área em corte transversal do membro de pino no ponto de início de contato para 40% ou mais da área em corte transversal do corpo de tubo.

[0065] É confirmado que, além da limitação mencionada acima no formato da periferia da porção de vedação, restringindo-se um, dois ou mais tipos selecionados a partir de um grupo que consiste em um ângulo de flanco de carga, um ângulo de flanco perfurante e uma folga de rosca dentro de faixas desejadas em relação à porção rosqueada macho e à porção rosqueada fêmea, a propriedade de vedação pode ser aperfeiçoada de modo mais inteiramente. O ângulo de flanco de carga é um ângulo de flanco de carga β mostrado na Figura 5, ou seja, o ângulo β é um ângulo que uma face de flanco de carga 18 cria em relação a uma face ortogonal de eixo geométrico de junta (que significa uma face ortogonal a uma direção axial da junta de parafuso, a mesma definição é aplicável doravante). O ângulo de flanco perfurante é um ângulo de flanco perfurante y mostrado na Figura 5, ou seja, o ângulo y que uma face de flanco perfurante 19 cria em relação à face ortogonal de eixo geométrico de junta. A folga de rosca é uma folga de rosca G mostrada na Figura 5, ou seja, a folga G é formada entre uma crista de rosca 7a de uma rosca macho e uma ranhura de rosca 5a de uma rosca fêmea que engata com a crista de rosca 7a.

[0066] Uma faixa desejada do ângulo de flanco de carga β é -5 graus a 4 graus, e um limite inferior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de propriedade de resistência à escoriação da porção rosqueada e uma vida útil de ferramenta, e um limite superior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de propriedade de resistência à inclinação.

[0067] Uma faixa desejada do ângulo de flanco perfurante y é 0 grau a 30 graus, e um limite inferior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de propriedade de resistência à escoriação da porção rosqueada, uma vida útil de ferramenta e propriedade de aperto, e um limite superior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de propriedade de resistência à compressão axial.

[0068] Uma faixa preferencial da folga de rosca G é 0,01 a 0,1 mm. Um limite inferior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de redução de um risco de escoriação, e um limite superior da faixa desejada é definido a partir de um ponto de vista de redução de uma carga aplicada a uma extremidade distal do pino no momento de aplicação de uma carga de compressão axial. É preferencial definir a folga de rosca G para pelo menos cerca de 0,03 mm levando-se em consideração um erro de um ângulo de corte inicial no momento de corte de rosca. É constatado que uma propriedade suficiente pode ser exibida de modo eficaz quando a folga de rosca G é aproximadamente 0,045 mm e, portanto, a folga de rosca G pode ser definida para aproximadamente 0,045 mm dependendo de uma situação. Uma faixa preferencial da folga de rosca G é 0,03 a 0,05 mm.

[0069] Um efeito de aprimoramento da propriedade de vedação inteiramente restringindo-se um, dois ou mais tipos selecionados a partir de um grupo dentre um ângulo de flanco de carga, um ângulo de flanco perfurante e uma folga de rosca, conforme descrito acima, é particularmente evidente sob uma condição em que uma tensão de compressão axial é aplicada uma vez e, posteriormente, uma tensão de tração axial e uma pressão interna ou uma pressão externa são aplicados.

[0070] É preferencial que um ângulo de ombro da porção de om bro (um ângulo em que uma face de extremidade da porção de ombro em uma direção axial de junta cria em relação a uma face ortogonal de eixo geométrico de junta, o ângulo quando um lado periférico externo de pino da interface se projeta em direção a um exterior na direção axial de junta conforme visto a partir de um lado periférico interno de pino sendo definido como um ângulo positivo) seja 0 grau a 20 graus. Quando o ângulo de ombro é menor do que 0 grau, a junta de parafuso traz desvantagens em relação à propriedade de vedação e propriedade de aperto. Por outro lado, quando o ângulo de ombro excede 20 graus, a junta de parafuso traz desvantagens em relação a um ponto em que é provável que a deformação plástica da porção de ombro de acoplamento e a deformação local da porção de vedação ocorram. É preferencial definir o ângulo de ombro para 15 graus ou menos. Adici-onalmente,é preferencial definir o ângulo de ombro para 7 graus ou menos dependendo de uma situação.

EXEMPLO

[0071] Conforme exemplos da presente invenção, a avaliação foi realizada em relação a juntas de parafuso para tubos, de acordo com a presente invenção, em que as juntas de parafuso foram preparadas de modo que as juntas de parafuso tenham a configuração mostrada na Figura 1 ou a configuração em que dois arcos da curva R compósita mostrados na Figura 1 são conectados um ao outro com um segmento de linha interposto entre os mesmos (tangentes de ambos arcos a serem conectadas uma na outra sendo criadas para combinar uma com a outra exceto para os arcos que são conectados um ao outro com o segmento de linha interposto entre os mesmos tal como o exemplo da presente invenção 4). Os tamanhos e formatos dos exemplos da presente invenção (exemplos da presente invenção) e exemplos de comparação e o resultado da avaliação são mostrados na Tabela 1 e na Tabela 2. Todos os membros de pino foram formados em extremidades distais de tubos de aço que têm um diâmetro externo de 127,00 mm e uma espessura de parede de 9,19 mm. As roscas foram formadas em 5 TPI (o número de cristas de rosca por 2,54 cm (uma polegada): 5). Conforme a avaliação realizada em conformidade com uma análise FEM, um teste de vedabilidade foi simulado em conformidade com ISO13679:2002, e uma pressão de área de contato *(ksrpolegada) em uma porção de vedação na simulação foi avaliada. A pressão de área de contato pode ser obtida realizando-se um cálculo integral de pressões de face de contato em uma região de contato de vedação. No teste de vedabilidade, um teste de carga foi realizado em relação às juntas de parafuso para tubos com base em tensões biaxiais que correspondem a 95% de uma condição de rendimento de uma matéria-prima e uma pressão interna, e com base na redução de tensões biaxiais que correspondem a uma condição de colapso descrita em ISO10400:2007 e tensões biaxiais que correspondem a 95% da condição de rendimento da matéria-prima e uma pressão externa. Uma carga é aplicada em conformidade com a trajetória de carga mostrada na Figura 6.

[0072] Conforme índices que expressam um risco de escoriação no momento de aperto e afrouxamento, os valores de índices de escoriação (psrpolegada) cada um dos quais é definido como um produto de uma distância de deslizamento (cm) da porção de vedação e uma pressão de contato (psi) (=pressão de face de contato x distância de deslizamento) em respectivas posições em uma direção axial a partir do início de aperto até a conclusão de aperto foram obtidos através de uma análise de FEM. Os índices de escoriação também foram obtidos por cálculo integral. É seguro dizer que quanto menor o índice de escoriação, menor se torna o risco de escoriação. Para fins de comparação, uma pressão de face de contato e um índice de escoriação foram obtidos do mesmo modo em relação a um caso (exemplos de comparação 1, 3, 4) em que uma linha de geração de uma superfície periférica externa de um nariz de pino 8 é formada em um formato de curva convexa que tem um formato de R único (uma única curva R M indicada por uma linha tracejada na Figura 1) e um caso (exemplo de com-paração 2) em que uma linha de geração de uma superfície periférica externa de um nariz de pino 8 é formada de uma curva R compósita, mas uma exigência de que quanto mais remoto R de um arco a partir de uma porção rosqueada macho 7, maior se torna R do arco não é satisfeita.

[0073] Nos exemplos de comparação 2, 4, um comprimento de nariz de pino L foi definido para 20 mm ou mais que está fora da faixa da presente invenção além das exigências mencionadas acima.

[0074] Adicionalmente, em relação a esses exemplos da presente invenção e os exemplos de comparação, uma pluralidade de amostras que têm diferentes quantidades de interferência de vedação foram preparadas definindo-se uma quantidade de interferência de rosca para 0,305 mm por diâmetro, e um teste físico foi realizado em conformidade com um método de teste estipulado em ISO13679:2002. Adicionalmente, uma pluralidade de amostras foram preparadas em que uma quantidade de interferência de vedação foi mudada definindo-se uma quantidade de interferência de rosca para 0,127 mm por diâmetro, e um teste de aperto e afrouxamento foi realizado 13 vezes repetidamente. A partir desses testes, uma quantidade mínima de interferência de vedação à qual um vazamento não foi gerado no teste físico e uma quantidade máxima de interferência de vedação à qual escoriação não foi gerada durante aperto e afrouxamento 13 vezes no teste repetido de aperto e afrouxamento foram obtidas, e a diferença entre a quantidademínima de interferência de vedação e a quantidade máxima de interferência de vedação foi definida como uma faixa definível de quantidade de interferência de vedação.

[0075] Em relação aos exemplos da presente invenção e aos exemplos de comparação, juntamente com tamanhos de respectivas partes da junta de parafuso, as pressões de área de contato e os índices de escoriação obtidos por cálculo FEM e as quantidades de interferência de vedação máxima e mínima obtidas pelo teste físico real e os testes repetidos de aperto e afrouxamento são mostrados na Tabela 1. A quantidade de interferência de vedação na Tabela 1 é um valor por diâmetro, e é um valor que corresponde à quantidade de interferência de vedação S mostrada na Figura 1(c) x 2.

[0076] Em relação a uma pressão de área de contato sob uma condição de pressão interna obtida pelo cálculo FEM, um valor essencialmente pequeno (que corresponde a um estado em que é mais provável que o vazamento ocorra) apareceu nas proximidades das etapas de carga L3, L18 (tensões de tração biaxiais + pressão interna) durante trajetória de carga mostrada na Figura 6 em todos os exemplos. Embora o ponto de carga não seja estipulado em ISO13679, o ponto de carga é a condição mais estrita sob uma condição em que uma pressão interna e um tensão de tração são aplicados, e pode haver um caso em que tal ponto de carga seja necessário. Assim, o ponto de carga também é descrito no exemplo de comparação. Por outro lado, em relação a uma pressão de área de contato sob uma condição de pressão externa obtida pelo cálculo FEM, um valor essencialmente pequeno foi indicado na proximidade de (tensões de tração biaxiais + pressão externa) uma etapa de carga L15 na trajetória de carga mostrada na Figura 6 em todos os exemplos. Na Tabela 1, valores essencialmente pequenos das pressões de área de contato dos respectivos exemplos são expressos como valores relativos essencialmente pequenos. Uma pressão interna é aplicada por um gás e uma pressão externa é aplicada por água e, portanto, a facilidade de vazamento difere desse modo, valores relativos essencialmente pequenos foram obtidos com o uso dos respectivos valores essencialmente pequenos da condição de pressão interna e da condição de pressão externa como referências. Ou seja, em relação a valores essencialmente pequenos de L3 e L18, um valor mínimo essencialmente pequeno em todos os exemplos é definido para 100 em relação a L3 e L18, outros valores são expressos como razões em relação ao valor mínimo essencialmente pequeno. Adicionalmente, em relação a valores essencialmente pequenos de L15, um valor mínimo essencialmente pequeno em todos os exemplos é definido para 100 em relação a L15, outros valores são expressos como razões em relação ao valor mínimo essencialmente pequeno.

[0077] Um valor de referência de determinação é definido de modo que uma pressão de área de contato de 100 ou menos seja desqualificada em relação à propriedade de vedação, e um índice de escoriação de 100 ou mais seja desqualificado.

[0078] Na etapa de carga L18 que surge após a junta de parafuso ser submetida à trajetória de carga de compressão, a propriedade de vedação é deteriorada em comparação à etapa de carga L3 que é o mesmo ponto de carga antes de receber a trajetória de carga de compressão, e a deterioração evidente de propriedade de vedação é observada em relação ao exemplo de comparação 3 que não tem uma espessura de ombro suficiente de modo particular. Em todos os resultados, os exemplos da presente invenção exibem propriedade de ve- dação favorável em L18 após trajetória de carga de compressão.

[0079] Em relação ao índice de escoriação, a posição direcional axial de junta que indica um valor essencialmente grande (que corresponde a um estado em que um risco de escoriação é mais alto) diferiu para respectivos exemplos. Na Tabela 1, o valor essencialmente grande do índice de escoriação em respectivos exemplos é expresso como um valor relativo essencialmente grande (sendo que o valor máximo essencialmente grande em todos os exemplos é expresso como 100, e outros valores essencialmente grandes são expressos como razões em relação ao valor máximo essencialmente grande).

[0080] O resultado da avaliação em outros tamanhos é mostrado na Tabela 3. Os objetos que foram submetidos à avaliação são uma junta de parafuso que tem um diâmetro externo de 139,70 mm, uma espessura de parede de 7,72 mm, e 5 TPI e uma junta de parafuso que tem um diâmetro externo de 88,90 mm, uma espessura de parede de 10,92 mm e 6TPI. Em todos os tamanhos, os exemplos da presente invenção exibiram excelente propriedade de vedação após trajetória de carga de compressão e excelente propriedade de resistência à escoriação no momento de aperto e afrouxamento.

[0081] A partir dos resultados de avaliação mostrados na Tabela 1, na Tabela 2 e na Tabela 3, todos os exemplos da presente invenção podem compreender as juntas de parafuso que, quando comparadas às juntas de parafuso dos exemplos de comparação, exibem os menoresíndices de escoriação ou índices aproximadamente iguais, podem definir uma grande faixa de quantidade de interferência de vedação e ter excelente propriedade de vedação e propriedade de resistência à escoriação apesar de uma alta pressão de área de contato.

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 membro de caixa 2 pino (membro de pino) 5 rosca fêmea (porção rosqueada fêmea) 5a ranhura de rosca de rosca fêmea 7 rosca macho (porção rosqueada macho) 7a crista de rosca de rosca macho 8 porção de nariz (nariz de pino) 11 , 13 e 14 porção de vedação (particularmente porção de vedação de toque de metal) 12 e 14 porção de ombro (particularmente porção de ombro de torque) 18 face de flanco de carga 19 face de flanco perfurante 20 superfície periférica interna de membro de caixa que está voltada para superfície periférica externa de porção de nariz de membro de pino (superfície cônica) 30 superfície periférica externa de porção de nariz de membro de pino (superfície periférica externa de nariz de pino) 40a região de interferência

Claims

1. Junta de parafuso para um tubo, caracterizada pelo fato de que compreende: um membro de pino (3) que tem uma porção rosqueada macho (7), uma porção de nariz (8) que se estende em direção a um lado de extremidade de tubo a partir da porção rosqueada macho (7), e uma porção de ombro (12) formada em uma extremidade distal da porção de nariz (8); e um membro de caixa (1) que tem uma porção rosqueada fêmea (5) que é unida de modo rosqueado à porção rosqueada macho (7) através de engate por rosca, uma superfície periférica interna (20) que está voltada para uma superfície periférica externa (30) da porção de nariz (8) do membro de pino (3) de um modo oposto, e uma porção de ombro (14) que é colocada em contato com a porção de ombro (12) do membro de pino (3), em que a superfície periférica externa (30) da porção de nariz (8) do membro de pino (3) e a superfície periférica interna (20) do membro de caixa (1) são colocadas em um contato metal com metal devido à união do membro de pino (3) e do membro de caixa (1) através de engate rosqueado, e uma interface de contato forma uma superfície de vedação (40), a superfície periférica externa (30) da porção de nariz (8) do membro de pino (3) é formada em uma curva convexa que se projeta para fora conforme visto em corte transversal obtido ao longo de uma direção axial do membro de pino (3), a curva convexa é formada em um formato curvado em que uma curva R compósita é formada conectando-se sequencialmente uma pluralidade de arcos convexos para fora que têm raios diferentes de curvatura R um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho (7), um raio de curvatura R do arco é aumentado à medida que o arco está distante da porção rosqueada macho (7), e uma tangente do arco em um ponto de conexão combina com uma tangente do arco que é uma contraparte de conexão, a superfície periférica interna (20) do membro de caixa (1) é formada em uma superfície cônica que interfere com a superfície peri-férica externa (30) da porção de nariz (8) do membro de pino (3) no momento de união com o membro de pino (3), e um diâmetro externo de uma porção de tubo bruto do membro de pino (3) é definido para 168,3 mm ou menos, e um comprimento da porção de nariz (8) é definido para 5 mm ou mais e menos do que 20 mm.

2. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com a reivin-dicação 1, caracterizada pelo fato de que um ângulo que cada arco no interior da curva R compósita faz é definido de modo que quanto mais próximo à porção rosqueada macho (7), maior é o ângulo que cada arco faz.

3. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com a reivin-dicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que qualquer um dentre os pontos de conexão na curva R compósita se torna um ponto de início de contato com a superfície cônica.

4. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que um ângulo que a superfície cônica cria com uma direção axial da junta é definido para um valor que está dentro de uma faixa de 10 graus.

5. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a porção rosqueada macho (7) e a porção rosqueada fêmea (5) têm um ângulo de flanco perfurante que está dentro de uma faixa de 0 grau a 30 graus.

6. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a porção rosqueada macho (7) e a porção rosqueada fêmea (5) têm um ângulo de flanco de carga que está dentro de uma faixa de -5 graus a 4 graus.

7. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que um ângulo de ombro da porção de ombro está dentro de uma faixa de 0 grau a 20 graus.

8. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a porção rosqueada macho (7) e a porção rosqueada fêmea (5) têm uma folga de rosca que está dentro de uma faixa de 0,01 a 0,1 mm.

9. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que no lugar da curva R compósita que é formada conectando- se sequencialmente a pluralidade de arcos que têm diferentes raios de curvatura R um do outro na linha de geração da porção cilíndrica dis-posta de modo adjacente à porção rosqueada macho (7), uma curva R compósita diferente é usada, a curva R com-pósitadiferente é formada conectando-se sequencialmente uma plura-lidade de arcos que têm diferentes raios de curvatura R um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho (7) diretamente ou por meio de segmentos de linha cada um tendo um comprimento de 2,5 mm ou menos.

10. Junta de parafuso para um tubo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que no lugar da curva R compósita que é formada conectando- se sequencialmente a pluralidade de arcos que têm os raios de curvatura R diferentes um do outro na linha de geração da porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho (7), uma curva R compósita diferente é usada, a curva R com-pósitadiferente é formada conectando-se sequencialmente uma plura-lidade de arcos que têm raios de curvatura R diferentes um do outro em uma linha de geração de uma porção cilíndrica disposta de modo adjacente à porção rosqueada macho (7) por meio de arcos cada um tendo um comprimento de 2,5 mm ou menos e que tem um raio de 250 mm ou mais e três ou mais vezes o tamanho de um raio do arco disposto de modo adjacente ao arco.