BR112018015968B1

BR112018015968B1 - junta roscada para tubos de aço

Info

Publication number: BR112018015968B1
Application number: BR112018015968-9A
Authority: BR
Inventors: Yousuke Oku; Masaaki Sugino; Fumio Ota
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2021-02-02
Also published as: CN108700230B; CN108700230A; EA201891896A1; CA3015307A1; UA119839C2; US20190040978A1; PL3421855T3; JPWO2017145192A1; US10883632B2; EP3421855A4; BR112018015968A2; WO2017145192A1; JP6577654B2; CA3015307C; EP3421855A1; AU2016394560B2; MY195221A; EP3421855B1; AU2016394560A1; EA033926B1

Abstract

Uma junta roscada é construída com um pino (10) e uma caixa (20). O pino (10) inclui, na ordem de uma extremidade do pino (10) em direção ao corpo tubular: uma primeira porção roscada macho (11), uma primeira superfície de vedação (12), uma superfície de ressalto (13), uma segunda superfície de vedação (14), e uma segunda porção macho roscada (15). A caixa (20) inclui uma primeira porção roscada fêmea (21), uma primeira superfície de vedação (22), uma superfície de ressalto (23), uma segunda superfície de vedação (24) e uma segunda porção roscada fêmea (25). Um comprimento (L1) de um limite (P1) das primeiras superfícies de vedação (12, 22) para uma posição (P3) das superfícies de ressalto (13, 23) e um comprimento (L2) de um limite (P2) das segundas superfícies de vedação (14, 24) para uma posição (P3) são cada uma pelo menos 15 mm, e o comprimento total (L) que é uma soma do comprimento (L1) e o comprimento (L2) é de pelo menos 50 mm. Assim, a junta roscada é capaz de proporcionar excelente desempenho de vedação.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a uma junta roscada para utilização na ligação de tubos ou tubos de aço (doravante denominadas também como “tubos de aço”).

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[0002] Nos poços de petróleo, poços de gás natural e similares (doravante denominados também coletivamente como “poços de petróleo”), os tubos de aço mencionados como produtos tubulares petrolíferos (OCTG) são usados para a extração de recursos subterrâneos. Os tubos de aço são conectados sequencialmente entre si e as juntas roscadas são usadas para a conexão.

[0003] As juntas roscadas para tubos de aço são classificadas em dois tipos: juntas tipo acoplamento e juntas tipo integrais. Uma junta roscada do tipo acoplamento é constituída por um par de produtos tubulares que são conectados uns aos outros, dos quais um é um tubo de aço e o outro é um acoplamento. Neste caso, o tubo de aço inclui porções roscadas macho formadas nas periferias externas em ambas as suas extremidades, e o acoplamento inclui porções roscadas fêmeas formadas nas periferias internas em ambas as suas extremidades. Assim, o tubo de aço e o acoplamento são conectados um ao outro. Uma junta roscada do tipo integral é constituída por um par de tubos de aço como produtos tubulares que são conectados uns aos outros, sem o uso de um acoplamento separado. Neste caso, cada tubo de aço inclui uma porção roscada macho formada na periferia exterior em uma das suas extremidades e uma porção roscada fêmea formada na periferia interna na outra extremidade da mesma. Assim, o tubo de aço e o outro tubo de aço são ligados um ao outro.

[0004] Em geral, a porção de junta na extremidade tubular, onde uma porção roscada macho está disposta, é mencionada como um pino porque inclui um elemento que é inserido em uma porção roscada fêmea. Por outro lado, a porção de junta na extremidade tubular, onde uma porção de rosca fêmea está disposta, é mencionada como uma caixa porque inclui um elemento que recebe uma porção com rosca macho. Os pinos e as caixas têm uma forma tubular porque são constituídos por porções de extremidade de produtos tubulares.

[0005] Nos últimos anos, mais e mais poços de petróleo foram perfurados no subsolo ou em águas ultraprofundas. Em tais ambientes, várias colunas de OCTG são instaladas para o desenvolvimento eficiente do poço de petróleo. Para a conexão do OCTG em uma estrutura de múltiplas colunas, as juntas roscadas do tipo em que o diâmetro externo da caixa é substancialmente igual ao diâmetro externo do pino são amplamente utilizadas. Isso ocorre porque o aumento do diâmetro externo da caixa do OCTG interno é restrito pelo diâmetro interno do pino do OCTG externo devido à necessidade da folga entre o OCTG interno e o OCTG externo na estrutura de múltiplas colunas. Sob estas restrições, é necessário que as juntas roscadas exibam excelente desempenho de vedação contra pressão do lado de dentro (doravante também mencionada como "pressão interna") e pressão do lado de fora (doravante também mencionada como "pressão externa").

[0006] Por exemplo, as juntas roscadas do tipo que empregam uma porção de roscada afunilada com roscas de cauda de andorinha, por vezes mencionadas como roscas de cunha, são conhecidas por serem capazes de proporcionar um excelente desempenho de vedação. As roscas de cunha são configuradas da seguinte maneira. Os flancos de carga e os flancos de penetração têm um ângulo de flanco negativo e os flancos de carga entram em contato mútuo e os flancos de penetração entram em contato mútuo na conclusão da fixação da rosca. Isso permite o engate firme das partes roscadas como um todo. Além disso, em um estado fixo, as cristas da porção roscada estão em contato íntimo com as suas bases. Assim, considera-se que as juntas roscadas que empregam roscas de cunha são capazes de proporcionar um excelente desempenho de vedação porque não existem folgas na porção roscada.

[0007] A Patente dos Estados Unidos N° 7.690.696 (Literatura Patentária 1) e a Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2006/0145480 (Literatura Patentária 2) divulgam, cada uma delas, uma junta roscada que emprega roscas de cunha para a porção roscada.

[0008] A junta roscada da Literatura Patentária 1 está configurada como se segue. A porção roscada é dividida em duas porções ao longo do eixo do tubo e uma porção de ressalto é proporcionada no limite entre as duas porções roscadas escalonadas. Uma porção de vedação superfície a superfície é fornecida adjacente à porção de ressalto. A junta roscada da Literatura Patentária 1 foi concebida para proporcionar um melhor desempenho de vedação por meio de um efeito de bloqueio produzido pela combinação de contato de engate livre de folga das roscas de cunha e contato de pressão entre as superfícies de ressalto.

[0009] No entanto, no caso da junta roscada da Literatura Patentária 1, as tolerâncias de projeto são ajustadas dentro de um pequeno intervalo tanto para a porção roscada com roscas de cunha quanto para a porção de ressalto a fim de alcançar contato firme sem folgas em um estado fixo. Como resultado, não apenas os custos de fabricação são aumentados, mas também as dimensões usinadas podem ficar fora das tolerâncias. Se ocorrer uma condição fora da tolerância, o efeito de travamento não será suficientemente produzido e, portanto, o desempenho de vedação, conforme desejado, pode não ser fornecido.

[0010] A junta roscada da Literatura Patentária 2 está configurada de tal modo que uma porção de rebordo e uma porção de vedação são proporcionadas no limite entre duas porções roscadas em degraus tal como com a junta roscada da Literatura Patentária 1. Além disso, em uma das duas porções roscadas escalonadas, são proporcionadas folgas entre os flancos de carga, entre os flancos de penetração, entre as cristas e as bases, ou semelhantes. Com essa configuração, a tolerância de projeto a ser definida para a porção roscada pode ser maior. Como resultado, é possível reduzir os custos de fabricação e obter facilmente as dimensões usinadas dentro das tolerâncias.

[0011] No entanto, a junta roscada da Literatura Patentária 2 tem apenas uma porção de vedação superfície a superfície. Assim, no caso em que pressões excessivamente altas (pressão interna e pressão externa) são aplicadas à junta roscada, ela pode não ser capaz de manter seu desempenho de vedação. Em particular, se a junta roscada for do tipo em que o diâmetro externo da caixa e o diâmetro externo do pino são substancialmente iguais, é difícil assegurar o desempenho da vedação porque, além da razão acima, o alargamento das espessuras de parede do pino e da caixa é restrito.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA PATENTÁRIA

[0012] Literatura Patentária 1: Patente dos Estados Unidos N° 7.690.696 Literatura Patentária 2: Publicação do Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2006/0145480

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0013] Um objetivo da presente invenção é proporcionar uma junta roscada para tubos de aço capaz de proporcionar, de forma confiável, um excelente desempenho de vedação.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0014] Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma modalidade 4/24 da presente invenção inclui um pino tubular e uma caixa tubular, sendo o pino e a caixa fixados apertando o pino na caixa. A junta roscada é configurada da seguinte maneira. (i) A caixa tem um diâmetro externo inferior a 110% de um diâmetro externo de um corpo tubular possuindo o pino. (ii) O pino inclui, por ordem de uma extremidade do pino em direção ao corpo tubular: uma primeira porção macho afunilada com roscas em cauda de andorinha; uma primeira superfície de vedação; uma superfície de ressalto; uma segunda superfície de vedação; e uma segunda porção roscada macho com roscas em cauda de andorinha. (iii) A primeira superfície de vedação compreende: uma primeira superfície afunilada; e primeiras superfícies curvas em ambas as extremidades da primeira superfície afunilada. A segunda superfície de vedação compreende: uma segunda superfície afunilada; e segundas superfícies curvas em ambas as extremidades da segunda superfície afunilada. Um comprimento L1 ao longo do eixo do tubo é uma distância de um limite entre a primeira superfície afunilada e a primeira superfície curva no lado próximo da extremidade do pino para a superfície de ressalto, o comprimento L1 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15 mm. Um comprimento L2 ao longo do eixo do tubo é uma distância de um limite entre a segunda superfície afunilada e a segunda superfície curva no lado próximo do corpo tubular do pino até a superfície de ressalto, o comprimento L2 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15mm. Um comprimento total L que é uma soma do comprimento L1 e o comprimento L2 é pelo menos 50 mm. (iv) A caixa compreende, por ordem do corpo tubular em direção a uma extremidade da caixa: uma primeira porção roscada fêmea afunilada com roscas em cauda de andorinha; uma primeira superfície de vedação; uma superfície de ressalto; uma segunda superfície de vedação; e uma segunda porção roscada fêmea afunilada com roscas em cauda de andorinha. (v) Na junta roscada acima, em um estado fixo: - As superfícies de ressalto estão em contato umas com as outras, as primeiras superfícies de vedação estão em contato umas com as outras e as segundas superfícies de vedação estão em contato umas com as outras; - São fornecidas folgas entre os flancos de penetração da primeira porção roscada macho e os flancos de penetração da primeira porção roscada fêmea, e são fornecidas folgas entre as bases da primeira porção roscada macho e as cristas da primeira porção roscada fêmea ou entre as cristas da primeira porção roscada macho e bases da primeira porção roscada fêmea; - São fornecidas folgas entre os flancos de penetração da segunda porção roscada macho e os flancos de penetração da segunda porção roscada fêmea, e são fornecidas folgas entre as bases da segunda porção roscada macho e as cristas da segunda porção roscada fêmea ou entre as cristas do da segunda porção roscada macho e bases da segunda porção roscada fêmea.

[0015] Na junta roscada acima, cada uma das folgas entre as cristas e as bases está, de preferência, em um intervalo de 0,10 mm a menos de 0,20 mm.

[0016] A junta roscada acima é de preferência configurada de tal modo que: um ângulo formado pelas superfícies do ressalto em relação ao eixo do tubo em uma seção longitudinal ao longo do eixo do tubo é de 75 a 105°.

[0017] Na junta roscada acima, o comprimento total L é de preferência no máximo 90 mm.

[0018] Na junta roscada acima, uma primeira porção roscada constituída pela primeira porção roscada macho e pela primeira porção roscada fêmea, e uma segunda porção roscada constituída pela segunda porção roscada macho e pela segunda porção roscada fêmea, pela primeira porção roscada e a segunda porção roscada, compreendendo cada uma de preferência uma roscada de início simples ou rosca de início duplo.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0019] Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com o presente invenção tem vantagens significativas como se segue: ser capaz de proporcionar de forma confiável excelente desempenho de vedação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma vista em corte longitudinal de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma modalidade da presente invenção. [FIG. 2] A FIG. 2 é uma vista em corte longitudinal ampliada da junta roscada para tubos de aço mostrados na FIG. 1, ilustrando uma vizinhança do limite entre duas porções roscadas escalonadas. [FIG. 3] A FIG. 3 é uma vista em corte longitudinal ampliada da junta roscada para tubos de aço mostrados na FIG. 1, ilustrando uma primeira porção roscada da mesma. [FIG. 4] A FIG. 4 é uma vista em corte longitudinal ampliada da junta roscada para tubos de aço mostrados na FIG. 1, ilustrando uma segunda porção 6/24 roscada da mesma. [FIG. 5] A FIG. 5 é uma vista da relação posicional de uma primeira superfície de vedação e uma superfície de ressalto no pino desta modalidade. [FIG. 6] A FIG. 6 é uma vista da relação posicional de uma segunda superfície de vedação e uma superfície de ressalto no pino desta modalidade. [FIG. 7] A FIG. 7 é uma vista em corte longitudinal que mostra esquematicamente uma região incluindo uma porção de vedação interna superfície a superfície. [FIG. 8] A FIG. 8 é uma vista em corte longitudinal que mostra esquematicamente uma região incluindo uma porção de vedação externa de superfície a superfície.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0021] Como descrito acima, nas juntas roscadas para tubos de aço, o alargamento do diâmetro externo da caixa é restrito, e assim as juntas roscadas do tipo em que o diâmetro externo da caixa é substancialmente igual ao diâmetro externo do pino são amplamente utilizadas. Esse tipo de junta roscada é frequentemente fornecido com uma porção de vedação superfície a superfície para garantir um desempenho de vedação.

[0022] Em uma junta roscada convencional, por exemplo, uma porção de vedação interna é fornecida adjacente à extremidade livre do pino, e uma porção de vedação externa é fornecida adjacente à extremidade livre da caixa (a extremidade oposta à extremidade adjacente ao corpo tubular possuindo a caixa). A porção interna da vedação, localizada mais próxima do interior, contribui principalmente para o desempenho da vedação contra a pressão interna. A porção da vedação externa, localizada mais perto do exterior, contribui principalmente para o desempenho da vedação contra a pressão externa. Duas porções roscadas escalonadas são fornecidas em regiões entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa. Além disso, uma porção de ressalto é fornecida no limite entre as duas porções roscadas escalonadas. As porções roscadas são, por exemplo, porções roscadas afuniladas que empregam roscas dente de serra.

[0023] Nas juntas roscadas convencionais deste tipo, a espessura da parede do pino é fina e a espessura da parede da caixa é fina nas respectivas regiões das porções de vedação (a porção de vedação interna e a porção de vedação externa, respectivamente). Isso ocorre porque as porções de vedação precisam ser fornecidas nas regiões de extremidade livre do pino e da caixa, de modo a assegurar áreas suficientes das seções críticas do pino e da caixa. O termo “seção crítica” como usado neste documento refere-se a uma seção transversal em uma extremidade da região de engate da porção roscada onde a área de sua seção transversal para suportar cargas de tração é um mínimo. A posição da seção crítica e a área da seção transversal da mesma são fatores na determinação da resistência à tração da junta roscada.

[0024] Se as espessuras de parede nas regiões das porções de vedação forem finas, as regiões das porções de vedação podem sofrer deformação excessiva quando alta pressão em excesso (pressão interna e pressão externa) tiver sido aplicada à junta roscada e, consequentemente, a junta roscada pode não ser capaz de manter seu desempenho de vedação.

[0025] Em contraste, na junta roscada da Literatura Patentária 2, a deformação excessiva da região da porção de vedação por aplicação de pressão pode ser inibida. Isso porque, na junta roscada da Literatura Patentária 2, a porção de vedação é proporcionada adjacente à porção de ressalto no limite entre as duas porções roscadas escalonadas e, portanto, o pino e a caixa podem ter uma espessura de parede suficiente nas regiões das porções de vedação.

[0026] Além disso, a junta roscada da Literatura Patentária 2 emprega uma porção roscada com roscas em cauda de andorinha. Em uma das duas porções roscadas escalonadas, são proporcionadas folgas entre os flancos de carga, entre os flancos de penetração, entre as cristas e as bases, ou semelhantes. Isso significa que a parte roscada não está em um estado de engate em contato íntimo sem folgas em toda a área da mesma.

[0027] Aqui, deve ser notado que as juntas roscadas com uma porção roscada com roscas em cunha, nas quais as folgas não são fornecidas (por exemplo, a junta roscada da Literatura Patentária 1), apresentam os seguintes problemas. Durante a fixação da rosca, o engate em contato íntimo na porção roscada ocorre antes do ressalto (suporte entre as superfícies de ressalto). Como resultado, o torque de aperto torna-se excessivo no momento do ressalto, o que leva a problemas na operação de fixação. Além disso, na conclusão da fixação da rosca, a porção roscada já está em um estado de engate suficiente e, portanto, a porção de ressalto não pode suportar cargas suficientes. Como resultado, o dano causado à parte roscada é maior.

[0028] Por outro lado, no caso de juntas roscadas tendo uma porção roscada com roscas em cauda de andorinha em que as folgas são fornecidas como descrito acima, especificamente, uma porção roscada na qual são proporcionadas folgas entre flancos de penetração e também entre cristas e bases, a deformação plástica é retardada pela presença das folgas durante a fixação da rosca e, assim, as cargas podem ser suportadas suficientemente pela porção de ressalto.

[0029] Assim, as junções roscadas tendo uma porção roscada em que as folgas são proporcionadas são capazes de proporcionar um melhor desempenho de vedação do que as juntas roscadas que têm uma porção roscada em que as folgas não são proporcionadas.

[0030] Mesmo no caso de juntas roscadas tendo uma porção roscada na qual são fornecidas folgas, se elas devem ser submetidas a pressão interna excessiva e pressão externa, é preferencial que elas sejam fornecidas com duas porções de vedação separadas, ou seja, uma porção de vedação interna para pressão interna e uma porção de vedação externa para pressão externa, em vez de com uma única porção de vedação (veja a junta roscada da Literatura Patentária 2). A razão é que, quando duas porções de vedação separadas são fornecidas, a vedação contra pressão interna e vedação contra pressão externa podem ser efetivamente realizadas separadamente pelas respectivas porções de vedação e, portanto, o desempenho de vedação pode ser ainda mais garantido.

[0031] Neste respeito, a junta roscada da Literatura Patentária 2, como descrita acima, está provida de apenas uma porção de vedação, estando disposta adjacente à porção de ressalto. Se duas porções de vedação fossem proporcionadas na junta roscada da Literatura Patentária 2, a porção de vedação interna e a porção de vedação externa seriam fornecidas em dois lados com a porção de ressalto interposta entre elas de modo que fiquem adjacentes à porção de ressalto. Assim, a porção interna da vedação e a porção externa da vedação ficariam próximas umas das outras.

[0032] No entanto, no caso de uma junta roscada na qual a porção de vedação interna e a porção de vedação externa estão localizadas próximas uma da outra, o contato na porção de vedação interna e o contato na porção de vedação externa interagem um com o outro durante a fixação da rosca de modo que as superfícies de vedação de cada porção de vedação não sejam levadas a um contato íntimo suficiente. Como resultado, o ajuste de interferência em cada parte da vedação torna-se insuficiente e, portanto, o desempenho da vedação não pode ser exibido adequadamente.

[0033] Assim, o estado em que a porção de vedação interna e a porção de vedação externa estão próximas uma da outra não é apropriado, e a distância entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa precisa ser longa em alguma extensão. Quando um comprimento suficiente é fornecido entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa, a interação entre o contato na porção de vedação interna e o contato na porção de vedação externa durante a fixação da rosca é reduzida. Consequentemente, o contato íntimo entre as superfícies de vedação em cada porção de vedação torna-se suficiente e, portanto, é possível fornecer com confiabilidade um excelente desempenho de vedação.

[0034] Além disso, proporcionar um comprimento suficiente entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa resulta na formação de uma porção rígida suficientemente longa no pino e na caixa entre as duas porções de vedação. As porções rígidas atuam para efetuar a expansão radial uniforme ou contração radial das regiões das porções de vedação quando a pressão é aplicada. Este efeito inibe a ocorrência de flexão de cada superfície de vedação, de modo que a melhoria do desempenho de vedação pode ser esperada.

[0035] Essa configuração pode aparentemente levantar a preocupação de que, quando uma carga compressiva excessiva foi aplicada na junta roscada, as superfícies de vedação na porção de vedação interna e na porção de vedação externa podem ficar desalinhadas uma em relação a outra na direção do eixo do tubo e portanto, o desempenho de vedação pode estar comprometido. No entanto, uma vez que a porção de ressalto está disposta entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa e esta porção de ressalto suporta cargas compressivas, não ocorre desalinhamento entre as superfícies de vedação em uma direção de eixo de tubo para que o desempenho de vedação não seja comprometido.

[0036] A junta roscada para tubos de aço da presente invenção foi feita com base nos resultados acima. As modalidades da junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção são descritas abaixo.

[0037] A FIG. 1 é uma vista em corte longitudinal de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma modalidade da presente invenção. A FIG. 2 é uma vista em corte longitudinal ampliada da junta roscada para tubos de aço mostrados na FIG. 1, ilustrando uma vizinhança do limite entre duas porções roscadas escalonadas. Como mostrado nas FIGS. 1 e 2, a junta roscada de acordo com a presente modalidade é uma junta roscada do tipo integral e é construída com um pino 10 e uma caixa 20. Contudo, a junta roscada da presente modalidade pode também ser usada como uma junta roscada do tipo acoplamento.

[0038] A junta roscada da presente modalidade é configurada de tal modo que o diâmetro externo da caixa 20 é substancialmente igual ao diâmetro externo do pino 10. Assim, o diâmetro externo da caixa 20 está em um intervalo de 100% a menos de 110% do diâmetro externo do corpo tubular com o pino 10.

[0039] O pino 10 inclui, por ordem da extremidade livre do pino 10 em direção ao corpo tubular: uma primeira porção roscada 11, uma primeira superfície de vedação 12, uma superfície de ressalto 13, uma segunda superfície de vedação 14 e uma segunda porção roscada macho 15. Tanto a primeira superfície de vedação 12 como a segunda superfície de vedação 14 são superfícies afuniladas. Tecnicamente, a primeira superfície de vedação 12 e a segunda superfície de vedação 14 possuem, cada uma, uma forma correspondente à forma da superfície periférica de um cone truncado decrescendo em diâmetro em direção a extremidade do pino 10, ou uma forma correspondente a uma forma combinada da superfície periférica de um cone truncado e a superfície periférica de revolução que pode ser obtida girando uma linha curva tal como um arco em torno do eixo de tubo CL.

[0040] A superfície de ressalto 13 é uma superfície anular geralmente perpendicular ao eixo do tubo CL. A FIGS. 1 e 2 mostram um estado no qual a superfície de ressalto 13 está ligeiramente inclinada em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo CL na direção em que o pino 10 é roscado. Isto é, mostram um estado em que o lado exterior da superfície de ressalto 13 está ligeiramente mais próximo da extremidade livre do pino 10 do que o seu lado interior.

[0041] A caixa 20 inclui, por ordem do lado adjacente ao corpo tubular possuindo a caixa 20 para a sua extremidade livre: uma primeira porção roscada 21, uma primeira superfície de vedação 22, uma superfície de ressalto 23, uma segunda superfície de vedação 24 e segunda porção roscada fêmea 25. A primeira porção roscada fêmea 21, primeira superfície de vedação 22, superfície de ressalto 23, segunda superfície de vedação 24, e segunda porção roscada fêmea 25, da caixa 20, são fornecidas para corresponder à primeira porção roscada macho 11, primeira superfície de vedação 12, superfície de ressalto 13, segunda superfície de vedação 14, e segunda porção roscada macho 15, do pino 10, respectivamente.

[0042] A primeira porção roscada macho 11 do pino 10 e a primeira porção roscada 21 da caixa 20 são porções roscadas afuniladas com roscas em cauda de andorinha que podem engrenar uma com a outra e constituem uma primeira porção roscada localizada em uma posição interna (porção roscada interna). A segunda porção roscada macho 15 do pino 10 e a segunda porção roscada fêmea 25 da caixa 20 são também porções roscadas afuniladas com roscas em cauda de andorinha que podem engatar umas nas outras e constituem uma segunda porção roscada localizada em uma posição externa (porção roscada externa).

[0043] A FIGS. 3 e 4 são vistas em corte longitudinal ampliadas da junta roscada para tubos de aço mostrados na FIG. 1, ilustrando as porções roscadas do mesmo. Destes, a FIG. 3 mostra a primeira porção roscada e a FIG. 4 mostra a segunda porção roscada.

[0044] Como mostrado na FIG. 3, em relação à porção roscada interna, a primeira porção roscada macho 11 do pino 10 inclui cristas 11a, bases 11b, flancos de penetração 11c que estão em posições de liderança no aparafusamento, e flancos de carga 11d localizados opostos aos flancos de penetração 11c. A primeira porção roscada fêmea 21 da caixa 20 inclui cristas 21a que ficam voltadas para as bases 11b da primeira porção roscada macho 11, bases 21b que ficam voltadas para as cristas 11a da primeira porção roscada macho 11, flancos de penetração 21c que enfrentam os flancos de penetração 11c da primeira porção roscada macho 11 e flancos de carga 21d que ficam voltadas para os flancos de carga 11d da primeira porção roscada macho 11.

[0045] Como mostrado na FIG. 4, em relação à porção roscada externa, a segunda porção roscada macho 15 do pino 10 inclui cristas 15a, bases 15b, flancos de penetração 15c que estão em posições de orientação na roscagem, e os flancos de carga 15d localizados opostos a partir dos flancos de penetração 15c. A segunda porção roscada fêmea 25 da caixa 20 inclui as cristas 25a que ficam voltadas para as bases 15b da segunda porção roscada macho roscada 15, bases 25b que ficam voltadas para as cristas 15a da segunda porção macho roscada 15, flancos de penetração 25c que ficam voltados para os flancos de penetração 15c da segunda porção roscada macho 15, e dos flancos de carga 25d que estão voltados para os flancos de carga 15d da segunda parte roscada macho 15.

[0046] Os ângulos de flanco dos flancos de carga 11d, 21d e os flancos de penetração 11c, 21c da primeira porção roscada e os ângulos de flanco dos flancos de carga 15d, 25d e os flancos de penetração 15c, 25c da segunda porção roscada são todos ângulos negativos menores que 0°. O termo "ângulo de flanco" como utilizado neste documento significa um ângulo formado por um flanco em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo CL. No caso da junta roscada mostrada nas FIGS. 3 e 4, quando se referem ao ângulo de flanco dos flancos de carga 11d, 21d, 15d, 25d, ângulos no sentido horário são designados como ângulos positivos e quando se refere ao ângulo de flanco dos flancos de penetração 11c, 21c, 15c, 25c, ângulos no sentido anti-horário são designados como ângulos positivos.

[0047] A primeira porção roscada macho 11 e a primeira porção roscada fêmea 21 (porção roscada interna) podem engatar-se de forma roscada entre si e a segunda porção roscada macho 15 e a segunda porção roscada fêmea 25 (porção roscada externa) podem engatar-se de forma roscada entre si, e em um estado fixo, elas se envolvem em contato íntimo entre si para ter um ajuste de interferência. As primeiras superfícies de vedação 12, 22 são colocadas em contato umas com as outras e as segundas superfícies de vedação 14, 24 são colocadas em contato umas com as outras, pelo aparafusamento do pino 10 e, em um estado fixado, elas entram em contato íntimo com uma com as outras para ter um ajuste de interferência. Assim, as primeiras superfícies de vedação 12, 22 formam uma primeira porção de vedação de superfície a superfície (porção de vedação interna). As segundas superfícies de vedação 14, 24 formam uma segunda porção de vedação superfície a superfície (porção de vedação externa).

[0048] As superfícies de ressalto 13, 23 são colocadas em contato e pressionadas uma contra a outra pelo enroscamento do pino 10 e servem como um batente para restringir o enroscamento do pino 10. As superfícies de ressalto 13, 23 formam uma porção de ressalto pelo contato de pressão entre si para servir como um batente. Em um estado fixo, as superfícies de ressalto 13, 23 servem para conferir a chamada força axial de aperto da rosca aos flancos de carga 11d, 15d do pino 10 na primeira porção roscada e na segunda porção roscada, e também servem para suportar a carga devido à força de reação.

[0049] Em um estado fixo, a parte roscada interna é a seguinte. Os flancos de carga 11d da primeira porção roscada macho 11 estão em contato com os flancos de carga 21d da primeira porção roscada fêmea 21. As cristas 11a da primeira porção roscada macho 11 estão em contato com as bases 21b da primeira porção roscada macho 21. São proporcionadas folgas entre os flancos de penetração 11c da primeira porção roscada macho 11 e os flancos de penetração 21c da primeira porção roscada fêmea 21. São fornecidas folgas entre as bases 11b da primeira porção roscada macho 11 e as bases 21a da primeira porção roscada fêmea 21. Inversamente a esta modalidade, é possível empregar outra modalidade na qual as bases 11b da primeira porção roscada macho 11 estão em contato com as cristas 21a da primeira porção roscada fêmea 21, enquanto que as folgas são proporcionadas entre as cristas 11a do primeira porção roscada macho 11 e as bases 21b da primeira porção roscada fêmea 21.

[0050] Em um estado fixo, a porção roscada externa é a seguinte. Os flancos de carga 15d da segunda porção macho roscada 15 estão em contato com os flancos de carga 25d da segunda porção roscada fêmea 25. As bases 15b da segunda porção macho roscada 15 estão em contato com as cristas 25a da segunda porção roscada fêmea 25. São proporcionadas folgas entre os flancos de penetração 15c da segunda porção roscada macho 15 e os flancos de penetração 25c da segunda porção roscada fêmea 25. São proporcionadas folgas entre as cristas 15a da segunda porção de rosca macho 15 e as bases 25b da segunda porção roscada fêmea 25. Inversamente a esta modalidade, é possível empregar outra modalidade na qual as cristas 15a da segunda porção roscada macho 15 estão em contato com as bases 25b da segunda porção roscada fêmea 25, enquanto que as folgas são proporcionadas entre as bases 15b da segunda porção roscada macho 15 e as cristas 25a da segunda porção roscada fêmea 25.

[0051] A FIG. 5 é uma vista da relação posicional da primeira superfície de vedação e da superfície de ressalto no pino desta modalidade. Como mostrado na FIG. 5. a primeira superfície de vedação 12 do pino 10 compreende uma primeira superfície afunilada 12a e uma primeira superfície curva 12b, 12c. A primeira superfície curva 12b, 12c está localizada em ambas as extremidades da primeira superfície afunilada 12a. Uma posição P1 é um limite entre a primeira superfície afunilada 12a e a primeira superfície curva 12c no lado mais próximo da extremidade do pino 10. Uma posição P3 é uma posição de diâmetro máximo da superfície de ressalto 13 do pino 10. Um comprimento L1 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15 mm, sendo o comprimento L1 ao longo do eixo do tubo definido como uma distância da posição P1 à posição P3.

[0052] A FIG. 6 é uma vista da relação posicional da segunda superfície de vedação e da superfície de ressalto no pino desta modalidade. Como mostrado na FIG. 6. a segunda superfície de vedação 14 do pino 10 compreende uma segunda superfície afunilada 14a e uma segunda superfície curva 14b, 14c. A segunda superfície curva 14b, 14c está localizada em ambas as extremidades da segunda superfície afunilada 14a. Uma posição P2 é um limite entre a segunda superfície afunilada 14a e a segunda superfície curva 14b no lado mais próximo do corpo tubular do pino 10. Um comprimento L2 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15 mm, sendo o comprimento L2 ao longo do eixo do tubo definido como uma distância da posição P2 à posição P3. O comprimento total L que é uma soma do comprimento L1 e o comprimento L2 é pelo menos 50 mm.

[0053] Em resumo, na presente modalidade, a porção de vedação interna (primeira porção de vedação) é formada por contato superfície a superfície com a primeira superfície de vedação 12 do pino 10 e a primeira superfície de vedação 22 da caixa 20. A localização da porção de vedação interna é definida pela posição P1 que é o limite entre a primeira superfície afunilada 12a da primeira superfície de vedação 12 do pino 10 e a primeira superfície curva 12c da mesma. A localização da porção de vedação externa é definida pela posição P2 que é o limite entre a segunda superfície afunilada 14a da segunda superfície de vedação 14 do pino 10 e a segunda superfície curva 14b da mesma. Além disso, a porção de ressalto é fornecida entre a parte interna da vedação e a parte externa da vedação. A localização da porção de ressalto é definida pela posição P3 na superfície de ressalto 13 do pino 10. O comprimento ao longo do eixo do tubo entre a porção interna da vedação e a porção externa da vedação é longo até certo ponto, pois o comprimento corresponde ao comprimento total L que é uma soma do comprimento L1 da posição P1 da porção interna da vedação à posição P3 da porção de ressalto e o comprimento L2 da posição P2 da porção de vedação externa para a posição P3 da porção de ressalto.

[0054] Como mostrado na FIG. 2, o pino 10 e a caixa 20 não entram em contato entre a porção de vedação interna e a porção de ressalto com uma folga C1 proporcionada ali. Do mesmo modo, o pino 10 e a caixa 20 não entram em contato entre a porção de vedação externa e a porção de ressalto com uma folga C2 proporcionada ali.

[0055] Como descrito acima, a junta roscada para tubos de aço da presente modalidade é configurada de tal modo que duas porções roscadas separadas com roscas em cauda de andorinha são fornecidas, e entre elas, a porção de vedação interna, a porção de ressalto e a porção de vedação externa são fornecidas em sequência e um comprimento suficiente entre a parte de vedação interna e a parte de vedação externa é assegurada. Além disso, nas porções roscadas, são proporcionadas folgas entre os flancos de penetração e, além disso, são proporcionadas folgas entre as cristas e as bases. Em virtude desta configuração, a junta roscada da presente modalidade proporciona, de um modo confiável, um excelente desempenho de vedação contra pressão interna e pressão externa.

[0056] O que se segue são descrições suplementares relativas às modalidades preferencias das partes principais. [Comprimento L Entre a Porção Interna de Vedação e a Porção de Vedação Externa] O comprimento L entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa é de pelo menos 50 mm. Se o comprimento L for inferior a 50 mm, o contato na porção de vedação interna e o contato na porção de vedação externa interagem um com o outro durante a fixação da rosca de modo que o desempenho da vedação não possa ser exibido adequadamente. Um limite inferior preferencial do comprimento L é de 55 mm.

[0057] Por outro lado, o limite superior do comprimento L não é particularmente limitado. No entanto, um comprimento demasiado longo L resulta em desvantagens como se segue. Como o comprimento da porção da junta como um todo é aumentado, os custos de fabricação serão aumentados. Além disso, o aumento do comprimento da porção de junta como um todo leva a um aumento nas áreas carregadas de pressão e, portanto, a porção da junta é mais propensa a sofrer deformação plástica e existe o perigo de falha em ambientes corrosivos. Assim, um limite superior preferencial do comprimento L é de 90 mm para evitar estas desvantagens. Um limite superior mais preferencial do comprimento L é de 80 mm.

[0058][Comprimentos L1 e L2 Entre as Porções do Vedação (Porção de Vedação Interna e Porção de Vedação Externa) e a Porção de Ressalto] O comprimento L1 entre a porção de vedação interna e a porção de ressalto e o comprimento L2 entre a porção de vedação externa e a porção de ressalto são definidos em relação ao comprimento L entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa, sendo cada um deles pelo menos 15 milímetros. Se os comprimentos L1 e L2 forem inferiores a 15 mm, é difícil fornecer superfícies de vedação suficientes. Um limite inferior preferencial dos comprimentos L1 e L2 é 20 mm.

[0059][Porção de Ressalto] O ângulo formado pelas superfícies de ressalto em relação ao eixo do tubo em uma seção longitudinal ao longo do eixo do tubo é de preferência de 75 a 105°. Se o ângulo for inferior a 75°, as superfícies de ressalto são muito inclinadas para longe de um plano perpendicular ao eixo do tubo em direção a direção na qual o pino é parafusado, e elas estão em um estado de contato de pressão de forma conectada. Assim, a porção de ressalto é mais propensa a sofrer deformação plástica, resultando em um desempenho de vedação instável. Um limite inferior mais preferencial do ângulo das superfícies de ressalto é de 85°.

[0060] Por outro lado, se o ângulo é maior do que 105°, as superfícies de ressalto estão em um estado de grande inclinação de um plano perpendicular ao eixo do cano na direção oposta à direção na qual o pino é enroscado. Como resultado, com o contato de pressão entre as superfícies de ressalto, uma força é exercida para fazer com que o pino se contraia radialmente e também uma força é exercida para fazer com que a caixa se expanda radialmente, resultando em uma diminuição na pressão de contato entre superfícies de vedação. Um limite superfície mais preferencial do ângulo das superfícies de ressalto é de 95°. Um ângulo ideal das superfícies de ressalto é de 90°. Quando o ângulo das superfícies de ressalto é de 90°, o desempenho da vedação é estabilizado e também a usinagem da porção de ressalto é facilitada.

[0061] Se as superfícies de ressalto do pino e da caixa forem muito pequenas em largura, elas são incapazes de aguentar suficientemente as cargas e, assim, a resistência às forças de compressão é diminuída. Por conseguinte, as larguras das superfícies de ressalto do pino e da caixa são de preferência pelo menos 10% das espessuras das paredes dos respectivos corpos tubulares e, mais preferencialmente, pelo menos 15% das mesmas.

[0062][Porção do Vedação (Porção de Vedação de Interna e Porção de Vedação Externa)] Quando um dos pinos e da caixa tem uma espessura de parede muito grande nas regiões das porções de vedação, o outro em conformidade tem uma espessura de parede mais fina e, assim, reduz a rigidez. O pino ou caixa com rigidez reduzida tem resistência reduzida à pressão. Por conseguinte, a espessura da parede do pino e a espessura da parede da caixa nas regiões das porções de vedação situam-se, cada uma, de preferência dentro do intervalo de 45% a 80% da espessura da parede do corpo tubular correspondente. Um limite inferior preferencial de cada espessura de parede é de 10,5 mm. Um limite superior preferencial de cada espessura de parede é de 17 mm.

[0063] Se o afunilamento das superfícies de vedação for muito íngreme, o desempenho de vedação será reduzido quando forem aplicadas cargas de tração. Por outro lado, se o afunilamento das superfícies de vedação for muito gradual, os custos de fabricação serão aumentados devido ao aumento do comprimento das porções de vedação como um todo. Por conseguinte, o ângulo de afunilamento das superfícies de vedação é de preferência de 2 a 10° em relação ao eixo do tubo. Um limite inferior mais preferencial do ângulo de afunilamento das superfícies de vedação é de 3°. Um limite superior mais preferencial do ângulo de afunilamento das superfícies de vedação é de 7°.

[0064][Porções Roscadas (Porção Roscada Interna e Porção Roscada Externa)] Se o afunilamento das porções roscadas for muito íngreme, o desempenho do torque será significativamente reduzido, porque os comprimentos totais das porções roscadas são excessivamente encurtados. Por outro lado, se o afunilamento das porções roscadas for muito gradual, os custos de fabricação serão aumentados porque os comprimentos totais das porções roscadas são aumentados. Por conseguinte, o ângulo de afunilamento das porções roscadas é de preferência de 1,5 a 4° em relação ao eixo do tubo. Um limite inferior mais preferencial do ângulo de afunilamento das porções roscadas é de 2,0°. Um limite superior mais preferencial do ângulo de afunilamento das porções roscadas é de 3,6°.

[0065] As folgas entre as cristas e as bases nas porções roscadas estão, de preferência, no intervalo de 0,10 mm a menos de 0,20 mm. Se as folgas nas porções roscadas forem inferiores a 0,10 mm, a deformação plástica das porções roscadas começa mais cedo durante a fixação da rosca e, por conseguinte, as cargas não são suficientemente suportadas pela porção de ressalto. Um limite inferior mais preferencial das folgas nas partes roscadas é de 0,12 mm. Por outro lado, se as folgas das porções roscadas não forem inferiores a 0,20 mm, o desempenho da vedação, particularmente da parte interna da vedação, será degradado. Um limite superior mais preferencial das folgas das partes roscadas é de 0,16 mm. Os intervalos acima para as folgas nas porções roscadas também se aplicam às folgas entre os flancos de penetração.

[0066] Para uso prático, as porções roscadas são, cada uma, de preferência, uma rosca de início simples ou uma rosca de início duplo.

[0067] A presente invenção não está limitada às modalidades descritas acima, e várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção.

[0068] As superfícies de vedação que constituem as porções de vedação superfície a superfície descritas acima (porção de vedação interna e porção de vedação externa) são formadas juntamente com as outras porções em uma série de operações de usinagem. Nas operações, a taxa de avanço da ferramenta para usinar as superfícies de vedação é ajustada para ser menor que a taxa de avanço para usinar as outras porções. Isto torna as superfícies de vedação muito mais suaves do que as superfícies usinadas das outras partes.

[0069] A FIG. 7 e FIG. 8 são uma vista em corte longitudinal que mostra esquematicamente a região da porção de vedação superfície a superfície. A porção de vedação interna (primeira porção de vedação) é ilustrada na FIG. 7. A porção de vedação externa (segunda porção de vedação) é ilustrada na FIG. 8. Como mostrado na FIG. 7, a porção de vedação interna refere-se a uma região Sa onde as primeiras superfícies de vedação 12, 22 contatam uma a outra em um estado fixo. O comprimento da porção de vedação interna ao longo do eixo do tubo é de preferência de 1 a 7 mm. Entretanto, as primeiras superfícies de vedação 12, 22 não se referem apenas à região Sa onde elas entram em contato umas com as outras em um estado fixo, mas às totalidades das regiões Sb, Sc que foram usinadas para suavizar superfícies como superfícies de vedação. A região Sc corresponde à primeira superfície afunilada 12a do pino 10 descrita acima. Ou seja, as primeiras superfícies de vedação 12, 22 são regiões onde elas entram em contato e deslizam umas em relação às outras (incluindo regiões onde o deslizamento pode ocorrer) durante a fixação da rosca, e incluem as inteiras das regiões Sb, Sc usinadas a uma rugosidade superficial comparável ao da região Sa, onde eles entram em contato um com o outro em um estado fixo. O mesmo se aplica à porção de vedação externa mostrada na FIG. 8.

[0070] As porções de vedação podem ser identificadas removendo o pino 10 da caixa 20 e observando as superfícies de vedação. As superfícies de vedação possuem marcas (porções onde ocorreu forte deslizamento), deixadas sobre elas, das porções de vedação (a região de contato Sa em um estado fixo).

EXEMPLOS

[0071] Para verificar as vantagens da presente invenção, uma simulação numérica e análise foram realizadas usando o método dos elementos finitos elastoplásticos.

[0072]Condições de Teste Na análise FEM, foram preparados modelos da junta roscada integral para tubos de aço mostrados na FIG. 1. Entre estes modelos, o comprimento L1 entre a porção de vedação interna e a porção de ressalto e o comprimento L2 entre a porção de vedação externa e a porção de ressalto foram variados. Como resultado das variações, o comprimento L entre a porção de vedação interna e a 5 porção de vedação externa da vedação foi variado. Além disso, o ângulo das superfícies de ressalto foi variado.

[0073] Como um exemplo convencional de comparação, o seguinte modelo foi preparado. A junta do modelo do exemplo convencional foi fornecida com uma porção de vedação interna disposta adjacente à extremidade livre do pino e uma 10 porção de vedação externa disposta adjacente à extremidade livre da caixa. Foram proporcionadas duas porções de rosca cônica em degraus com roscas dente de serra em regiões entre a porção de vedação interna e a porção de vedação externa, e uma porção de ressalto foi proporcionada no limite entre as duas porções roscadas escalonadas. 15

[0074] As dimensões representativas de cada modelo são mostradas nas Tabelas 1 a 3 abaixo. Dessas tabelas, a Tabela 2 mostra as dimensões do pino e a Tabela 3 mostra as dimensões da caixa.

[0075] [Tabela 1] TABELA 1

Observações) O símbolo "*" indica que o valor não satisfaz a condição especificada pela presente invenção.

[0076] [Tabela 2] TABELA 2

[0077] [Tabela 3] TABELA 3

[0078] Condições comuns adicionais foram as seguintes. - Tamanho do tubo de aço: 14 [polegadas], 115 [lb/ft] (diâmetro externo de 355,6 mm, diâmetro interno de 314,35 mm e espessura da parede de 20,625 mm). 5 - Grau de tubo de aço: padrão API Q125 (aço carbono com um limite elástico de 125 ksi (862 MPa)).

[0079] Método de Avaliação Na análise FEM, uma sequência de carga que simulou que em um teste de Série A da ISO 13679 foi aplicada sequencialmente a cada modelo em um 10 estado fixo. O desempenho de vedação contra pressão externa foi avaliado comparando os valores mínimos de força de contato de vedação [N/mm], ou seja, “pressão de contato média entre as superfícies de vedação” x “largura de contato”, das porções de vedação externas (segundas porções de vedação) sob a carga. Note-se que quanto maior o valor da força de contato, melhor o desempenho de 15 vedação da porção de vedação. Da mesma forma, o desempenho de vedação contra a pressão interna da porção de vedação interna (primeira porção de vedação) foi avaliado pela comparação da força de contato da vedação.

[0080] Resultados do Teste Os resultados do teste são mostrados na Tabela 4 abaixo. 5

[0081] [Tabela 4] TABELA 4

[0082] Como mostrado na Tabela 4, os exemplos inventivos Testes n° 4 a 9, que satisfazem todas as condições especificadas pela presente invenção, exibiram força de contato muito maior da porção de vedação externa e da porção de vedação interna do que o exemplo convencional do Teste n° 1 e os exemplos 10 comparativos dos Testes n° 2 e 3, que não satisfazem cada uma das condições especificadas pela presente invenção. Essa tendência também foi observada quando o ângulo das superfícies de ressalto foi variado na faixa de 75° a 95°. Estes resultados demonstram que, ao empregar uma junta roscada para tubos de aço da presente invenção, é possível melhorar de forma confiável o desempenho da 15 vedação contra a pressão interna e a pressão externa. APLICABILIDADE INDUSTRIAL 5 10 15 20 25 30 35

[0083] Uma junta roscada da presente invenção é capaz de ser eficazmente utilizada em conexão com tubos de aço que são usados como OCTG. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

[0084] 10: pino, 11: primeira porção roscada macho, 11a: crista da primeira porção roscada macho, 11b: bases da primeira porção roscada macho, 11c: flanco de penetração da primeira porção roscada macho, 11d: flanco de carga da primeira porção roscada macho, 12: primeira superfície de vedação, 12a: primeira superfície afunilada, 12b, 12c: primeira superfície curva, 13: superfície de ressalto, 14: segunda superfície de vedação, 14a: segunda superfície afunilada, 14b, 14c: segunda superfície curva, 15: segunda porção roscada macho, 15a: crista da segunda porção roscada macho, 15b: base da segunda porção roscada macho, 15c: flanco de penetração da segunda porção roscada macho, 15d: flanco de carga da segunda porção roscada macho, 20: caixa, 21: primeira porção roscada fêmea, 21a: crista da primeira porção roscada fêmea, 21b: base da primeira porção roscada fêmea, 21c: flanco de penetração da primeira porção roscada fêmea, 21d: flanco de carga da primeira porção roscada fêmea, 22: primeira superfície de vedação, 23: superfície de ressalto, 24: segunda superfície de vedação, 25: segunda porção roscada fêmea, 25a: crista da segunda porção roscada fêmea, 25b: base da segunda porção roscada fêmea, 25c: flanco de penetração da segunda porção roscada fêmea, 25d: flanco de carga da segunda porção roscada fêmea, L: comprimento entre a primeira porção de vedação e a segunda porção de vedação, L1: comprimento da primeira porção de vedação até a porção de ressalto, 5 L2: comprimento da segunda porção de vedação até a porção de ressalto, P1: posição entre a primeira superfície cônica do pino e a primeira superfície curva do mesmo, P2: posição entre a segunda superfície cônica do pino e a segunda 10 superfície curva do mesmo, P3: posição do diâmetro máximo da superfície de ressalto do pino, C1: folga, C2: folga, CL: eixo do tubo.

Claims

1. Junta roscada para tubos de aço, compreendendo: um pino tubular e uma caixa tubular, sendo o pino e a caixa fixados por enroscamento do pino na caixa, caracterizada pelo fato de que: a caixa tem um diâmetro externo inferior a 110% de um diâmetro externo de um corpo tubular possuindo o pino, o pino compreende, por ordem de uma extremidade do pino em direção ao corpo tubular: uma primeira porção roscada macho afunilada com roscas em cauda de andorinha; uma primeira superfície de vedação; uma superfície de ressalto; uma segunda superfície de vedação; e uma segunda porção roscada macho afunilada com roscas em cauda de andorinha, a primeira superfície de vedação compreende: uma primeira superfície afunilada; e primeiras superfícies curvas em ambas as extremidades da primeira superfície afunilada, a segunda superfície de vedação compreende: uma segunda superfície afunilada; e segundas superfícies curvas em ambas as extremidades da segunda superfície afunilada, um comprimento L1 ao longo do eixo do tubo é uma distância de um limite entre a primeira superfície afunilada e a primeira superfície curva no lado próximo da extremidade do pino para a superfície de ressalto, o comprimento L1 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15 mm, um comprimento L2 ao longo do eixo do tubo é uma distância de um limite entre a segunda superfície afunilada e a segunda superfície curva no lado próximo do corpo tubular do pino até a superfície de ressalto, o comprimento L2 ao longo do eixo do tubo é de pelo menos 15mm, um comprimento total L que é uma soma do comprimento L1 e o comprimento L2 é pelo menos 50 mm, A caixa compreende, por ordem do corpo tubular em direção a uma extremidade da caixa: uma primeira porção roscada fêmea afunilada com roscas em cauda de andorinha; uma primeira superfície de vedação; uma superfície de ressalto; uma segunda superfície de vedação; e uma segunda porção roscada fêmea afunilada com roscas em cauda de andorinha, em um estado fixo, as superfícies de ressalto estão em contato umas com as outras, as primeiras superfícies de vedação estão em contato umas com as outras e as segundas superfícies de vedação estão em contato umas com as outras, são fornecidas folgas entre os flancos de penetração da primeira porção roscada macho e os flancos de penetração da primeira porção roscada fêmea; e são fornecidas folgas entre as bases da primeira porção roscada macho e as cristas da primeira porção roscada fêmea ou entre as cristas da primeira porção roscada macho e bases da primeira porção roscada fêmea; são fornecidas folgas entre os flancos de penetração da segunda porção roscada macho e os flancos de penetração da segunda porção roscada fêmea; e são fornecidas folgas entre as bases da segunda porção roscada macho e as cristas da segunda porção roscada fêmea ou entre as cristas do da segunda porção roscada macho e bases da segunda porção roscada fêmea.

2. junta roscada para tubos de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, cada uma das folgas entre as cristas e as bases está no intervalo de 0,10 mm a menos de 0,20 mm.

3. Junta roscada para tubos de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que, um ângulo formado pelas superfícies de ressalto em relação ao eixo do tubo em uma seção longitudinal ao longo do eixo do tubo é de 75 a 105°.

4. Junta roscada para tubos de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que, o comprimento total L é no máximo 90 mm.

5. Junta roscada para tubos de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que, uma primeira porção roscada constituída pela primeira porção roscada macho e pela primeira porção roscada fêmea, e uma segunda porção roscada constituída pela segunda porção roscada macho e pela segunda porção roscada fêmea, pela primeira porção roscada e a segunda porção roscada, compreendendo cada uma, uma rosca de início simples ou rosca de início duplo.