BR112020024954B1

BR112020024954B1 - THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE

Info

Publication number: BR112020024954B1
Application number: BR112020024954-8A
Authority: BR
Inventors: Keita INOSE; Hikari Nakano; Masaaki Sugino
Original assignee: Nippon Steel Corporation; Vallourec Oil And Gas France
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2024-04-16

Abstract

Uma conexão roscada divulgada para tubos de aço inclui um pino (10) e uma caixa (20). O pino (10) inclui, em ordem a partir de uma extremidade dianteira do pino (10) em direção a um corpo de tubo (11) do pino (10), uma superfície de ressalto anular (12), uma superfície de vedação anular (13) localizada adjacente à superfície de ressalto (12), e uma parte roscada macho (14). A caixa (20) inclui, em ordem a partir de um corpo do tubo (21) da caixa (20) em direção a uma extremidade dianteira da caixa (20), uma superfície de ressalto tubular (22), uma superfície de vedação anular (23) localizada adjacente à superfície de ressalto (22), e uma parte roscada fêmea (24). A superfície de ressalto do pino (12) e a superfície de ressalto da caixa (22) inclinam-se de um plano perpendicular ao eixo do tubo (CL) em uma direção de roscagem do pino (10). Um diâmetro (Dpi) de uma borda circunferencial interna (12a) da superfície de ressalto do pino (12) é menor do que um diâmetro (Dbi) de uma borda circunferencial interna (22a) da superfície de ressalto da caixa (22).A disclosed threaded connection for steel pipes includes a pin (10) and a housing (20). The pin (10) includes, in order from a front end of the pin (10) towards a tube body (11) of the pin (10), an annular shoulder surface (12), an annular sealing surface (13) located adjacent to the shoulder surface (12), and a male threaded part (14). The casing (20) includes, in order from a tube body (21) of the casing (20) towards a front end of the casing (20), a tubular shoulder surface (22), an annular sealing surface (23) located adjacent to the shoulder surface (22), and a female threaded part (24). The pin shoulder surface (12) and the housing shoulder surface (22) slope from a plane perpendicular to the tube axis (CL) in a threading direction of the pin (10). A diameter (Dpi) of an inner circumferential edge (12a) of the protruding surface of the pin (12) is smaller than a diameter (Dbi) of an inner circumferential edge (22a) of the protruding surface of the housing (22).

Description

TECHNICAL FIELD

[0001] A presente divulgação refere-se a uma conexão roscada usada para conectar tubos de aço.[0001] The present disclosure relates to a threaded connection used to connect steel pipes.

FUNDAMENTALS OF THE TECHNIQUE

[0002] Em um poço de petróleo, poço de gás natural e similares (doravante coletivamente referidos como "poço de petróleo"), tubos de aço chamados produtos tubulares petrolíferos (OCTG) são usados para minerar recursos subterrâneos. Os tubos de aço são conectados um a um. Para conectar os tubos de aço, são usadas conexões roscadas.[0002] In an oil well, natural gas well and the like (hereinafter collectively referred to as "oil well"), steel pipes called petroleum tubular products (OCTG) are used to mine underground resources. The steel tubes are connected one by one. To connect steel pipes, threaded connections are used.

[0003] Tipos de conexões roscadas para tubos de aço são geralmente categorizadas como tipo de acoplamento e tipo integral. No caso de uma conexão roscada do tipo de acoplamento, um dos tubos de um par a ser conectado é um tubo de aço e o outro é um acoplamento. Neste caso, as partes roscadas macho são formadas nas circunferências externas de ambas as porções terminais do tubo de aço e as partes roscadas fêmea são formadas nas circunferências internas de ambas as porções terminais do acoplamento. O tubo de aço e o acoplamento são então conectados entre si. No caso de uma conexão roscada do tipo integral, os tubos de um par a serem conectados são ambos tubos de aço e um acoplamento não é usado separadamente. Neste caso, uma parte roscada macho é formada sobre uma circunferência externa de uma porção de extremidade de cada tubo de aço, e uma parte roscada fêmea é formada sobre uma circunferência interna da outra porção de extremidade. Um e outro dos tubos de aço são então conectados um ao outro.[0003] Types of threaded connections for steel pipes are generally categorized as coupling type and integral type. In the case of a coupling type threaded connection, one of the tubes of a pair to be connected is a steel tube and the other is a coupling. In this case, the male threaded parts are formed on the outer circumferences of both end portions of the steel tube and the female threaded parts are formed on the inner circumferences of both end portions of the coupling. The steel tube and coupling are then connected together. In the case of an integral type threaded connection, the tubes of a pair to be connected are both steel tubes and a coupling is not used separately. In this case, a male threaded portion is formed on an outer circumference of an end portion of each steel tube, and a female threaded portion is formed on an inner circumference of the other end portion. One and the other of the steel tubes are then connected to each other.

[0004] Uma porção de junta de uma parte de extremidade dianteira de tubo na qual uma parte roscada macho é formada inclui um elemento a ser inserido em uma parte roscada fêmea e, portanto, é chamado de pino. Em contraste, uma porção de junta de uma parte de extremidade dianteira de tubo na qual uma parte roscada fêmea é formada inclui um elemento para receber uma parte roscada macho e, portanto, é chamada de caixa. O pino e a caixa são partes finais de um tubo e, assim, são tubulares.[0004] A joint portion of a pipe front end part in which a male threaded part is formed includes an element to be inserted into a female threaded part and is therefore called a pin. In contrast, a joint portion of a pipe front end portion in which a female threaded portion is formed includes an element for receiving a male threaded portion and is therefore called a casing. The pin and housing are end parts of a tube and thus are tubular.

[0005] A FIG. 1 é uma vista em corte longitudinal ilustrando uma conexão roscada típica para tubos de aço como usada convencionalmente. A conexão roscada ilustrada na FIG. 1 é uma conexão roscada do tipo acoplamento e inclui um pino 10 e uma caixa 20 (por exemplo, veja a Publicação do Pedido de Patente Japonesa n° 10-096489 (Literatura Patentária 1)).[0005] FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a typical threaded connection for steel pipes as conventionally used. The threaded connection illustrated in FIG. 1 is a coupling-type threaded connection and includes a pin 10 and a housing 20 (for example, see Japanese Patent Application Publication No. 10-096489 (Patent Literature 1)).

[0006] O pino 10 inclui, em ordem a partir de uma extremidade dianteira do pino 10 em direção a um corpo de tubo 11 do pino 10, uma superfície de ressalto anular 12, uma superfície de vedação anular 13, e uma parte roscada macho 14. No pino 10, a superfície de vedação 13 está localizada adjacente à superfície de ressalto 12. A caixa 20 inclui, em ordem a partir de um corpo do tubo 21 da caixa 20 em direção a uma extremidade dianteira da caixa 20, uma superfície de ressalto tubular 22, uma superfície de vedação anular 23, e uma parte roscada fêmea 24. Na caixa 20, a superfície de vedação 23 está localizada adjacente à superfície de ressalto 22.[0006] The pin 10 includes, in order from a front end of the pin 10 toward a tube body 11 of the pin 10, an annular shoulder surface 12, an annular sealing surface 13, and a male threaded portion 14. On the pin 10, the sealing surface 13 is located adjacent the shoulder surface 12. The housing 20 includes, in order from a tube body 21 of the housing 20 towards a front end of the housing 20, a surface of tubular shoulder 22, an annular sealing surface 23, and a female threaded portion 24. In the casing 20, the sealing surface 23 is located adjacent to the shoulder surface 22.

[0007] Quando o pino 10 e a caixa 20 são conectados um a outro, por roscagem do pino 10 na caixa 20, a superfície de ressalto 12 do pino 10 entra em contato com a superfície de ressalto 22 da caixa 20. Quando a rotação do pino 10 é continuada por uma quantidade predeterminada, uma tensão axial de aperto é gerada entre a parte roscada macho 14 e a parte roscada fêmea 24 engrenando uma com a outra, e o aperto é assim concluído. Em um estado onde o aperto é concluído (doravante denominado também como um “estado de aperto”), a superfície de vedação 13 do pino 10 entra em contato com a superfície de vedação 23 da caixa 20 enquanto interfere com a superfície de vedação 23, formando uma parte de vedação por contato metálico. Esta parte de vedação garante uma capacidade de vedação da conexão roscada.[0007] When pin 10 and housing 20 are connected to each other by threading pin 10 into housing 20, the shoulder surface 12 of pin 10 comes into contact with the shoulder surface 22 of housing 20. When rotation of the pin 10 is continued for a predetermined amount, an axial clamping tension is generated between the male threaded part 14 and the female threaded part 24 meshing with each other, and the tightening is thus completed. In a state where tightening is completed (hereinafter also referred to as a “tightening state”), the sealing surface 13 of the pin 10 contacts the sealing surface 23 of the housing 20 while interfering with the sealing surface 23, forming a metal contact sealing part. This sealing part guarantees a sealing capacity of the threaded connection.

[0008] Em anos recentes, à medida em que os poços de petróleo são cada vez mais deslocados em grandes profundidades e zonas hadais, ambientes de poços de petróleo tornam-se ácidos com temperaturas e pressões altas. Em tais ambientes de poços de petróleo, uma carga compressiva, uma carga de tração e pressões do lado de fora (doravante denominadas também como “pressões externas”) e pressões do lado de dentro (doravante também denominadas como “pressões internas”) aplicadas aos produtos tubulares petrolíferos são extremamente altas. Por este motivo, tubos de aço de parede pesada são usados particularmente como produtos tubulares petrolíferos para revestimento ou tubulação. Em um caso onde uma conexão roscada ilustrada na FIG. 1 é usada para conectar tais tubos de aço de parede pesada, a conexão roscada é requerida possuir um nível comparável de resistência aos corpos dos tubos de aço de parede pesada e alta capacidade de vedação. Em particular, é requerida a capacidade de vedação contra uma pressão externa.[0008] In recent years, as oil wells are increasingly displaced into great depths and hadal zones, oil well environments become acidic with high temperatures and pressures. In such oil well environments, a compressive load, a tensile load, and pressures from the outside (hereinafter also referred to as “external pressures”) and pressures from the inside (hereinafter also referred to as “internal pressures”) applied to the petroleum tubular products are extremely high. For this reason, heavy wall steel pipes are particularly used as petroleum tubular products for casing or piping. In a case where a threaded connection illustrated in FIG. 1 is used to connect such heavy-wall steel pipes, the threaded connection is required to have a comparable level of strength to heavy-wall steel pipe bodies and high sealing capacity. In particular, the ability to seal against external pressure is required.

[0009] Neste documento, a carga compressiva é recebida por uma superfície de contato entre uma superfície de ressalto 12 de um pino 10 e uma superfície de ressalto 22 de uma caixa 20 (doravante também denominada como uma “superfície de contato de ressalto”). Referindo-se à FIG. 1, em uma conexão roscada convencional, para garantir uma área da superfície de contato de ressalto ao máximo, a superfície de ressalto 12 do pino 10 é colocada em contato com a superfície de ressalto 22 da caixa 20 sobre suas áreas totais. Especificamente, um diâmetro Dpi de uma borda circunferencial interna da superfície de ressalto 12 do pino 10 é substancialmente a mesma de um diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto 22 da caixa 20.[0009] In this document, the compressive load is received by a contact surface between a shoulder surface 12 of a pin 10 and a shoulder surface 22 of a box 20 (hereinafter also referred to as a “shoulder contact surface”) . Referring to FIG. 1, in a conventional threaded connection, to ensure a maximal shoulder contact surface area, the shoulder surface 12 of the pin 10 is brought into contact with the shoulder surface 22 of the housing 20 over their total areas. Specifically, a diameter Dpi of an inner circumferential edge of the shoulder surface 12 of the pin 10 is substantially the same as a diameter Dbi of the inner circumferential edge of the shoulder surface 22 of the housing 20.

LIST OF QUOTES PATENTORY LITERATURE

[0010] LITERATURA PATENTÁRIA 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 10-096489[0010] PATENTORY LITERATURE 1: Publication of Japanese Patent Application No. 10-096489

SUMMARY OF THE INVENTION TECHNICAL PROBLEM

[0011] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma conexão roscada para tubos de aço que seja capaz de garantir capacidade de vedação suficiente contra pressões externas mesmo em um caso de usar um tubo de aço de parede pesada.[0011] An object of the present invention is to provide a threaded connection for steel pipes that is capable of ensuring sufficient sealing capacity against external pressures even in a case of using a heavy-walled steel pipe.

SOLUTION TO THE PROBLEM

[0012] Uma conexão roscada para tubos de aço de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui um pino tubular e uma caixa tubular. O pino inclui, em ordem a partir de uma extremidade dianteira do pino em direção a um corpo do tubo do pino, uma superfície de ressalto anular, uma superfície de vedação anular localizada adjacente à superfície de ressalto do pino, e uma parte roscada macho. A caixa inclui, em ordem a partir de um corpo de tubo da caixa em direção a uma extremidade dianteira da caixa, uma superfície de ressalto anular, uma superfície de vedação anular localizada adjacente à superfície de ressalto da caixa, e uma parte roscada fêmea. A superfície de ressalto de cada um do pino e da caixa inclina de um plano perpendicular para um eixo de tubo em uma direção de roscagem do pino. Um diâmetro de uma borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino é menor do que um diâmetro de uma borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0012] A threaded connection for steel pipes according to an embodiment of the present invention includes a tubular pin and a tubular box. The pin includes, in order from a front end of the pin toward a body of the pin tube, an annular shoulder surface, an annular sealing surface located adjacent the pin shoulder surface, and a male threaded portion. The housing includes, in order from a tube body of the housing toward a front end of the housing, an annular shoulder surface, an annular sealing surface located adjacent the housing shoulder surface, and a female threaded portion. The shoulder surface of each of the pin and casing slopes from a plane perpendicular to a pipe axis in a threading direction of the pin. One diameter of an inner circumferential edge of the pin bossing surface is smaller than one diameter of an inner circumferential edge of the case bossing surface.

ADVANTAGEOUS EFFECT OF THE INVENTION

[0013] Com a conexão roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção, uma capacidade de vedação contra pressão externa pode ser suficientemente garantida mesmo em um caso de usar um tubo de aço de parede pesada.[0013] With the threaded connection for steel pipes according to the present invention, a sealing capacity against external pressure can be sufficiently guaranteed even in a case of using a heavy-walled steel pipe.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0014] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma vista em corte longitudinal ilustrando uma conexão roscada típica para tubos de aço como usada convencionalmente. [FIG. 2] A FIG. 2 é uma vista em corte longitudinal ilustrando uma conexão roscada para tubos de aço na presente modalidade. [FIG. 3] A FIG. 3 é uma vista em corte longitudinal ilustrando uma vizinhança de uma extremidade dianteira de um pino da conexão roscada ilustrada na FIG. 2, de uma forma alargada. [FIG. 4] A FIG. 4 é uma vista em corte longitudinal ilustrando uma vizinhança de uma extremidade dianteira de um pino da conexão roscada ilustrada na FIG. 2, de uma forma alargada.[0014] [FIG. 1] FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a typical threaded connection for steel pipes as conventionally used. [FIG. 2] FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating a threaded connection for steel pipes in the present embodiment. [FIG. 3] FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a vicinity of a front end of a pin of the threaded connection illustrated in FIG. 2, in an extended way. [FIG. 4] FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating a vicinity of a front end of a pin of the threaded connection illustrated in FIG. 2, in an extended way.

DESCRIPTION OF MODALITIES

[0015] Para solucionar o problema acima, os presentes inventores conduziram várias análises e testes e conduziram estudos intensivos. Consequentemente, os seguintes resultados foram obtidos.[0015] To solve the above problem, the present inventors conducted various analyzes and tests and conducted intensive studies. Consequently, the following results were obtained.

[0016] Para aumentar a capacidade de vedação de uma conexão roscada usada para um tubo de aço de parede pesada, as técnicas a seguir são concebíveis. Como uma primeira técnica, referente à FIG. 1, é concebível aumentar uma espessura de parede de uma porção 15 incluindo uma superfície de vedação 13 de um pino 10 (doravante denominada também como uma “parte de vedação de pino”).[0016] To increase the sealing capacity of a threaded connection used for a heavy-wall steel pipe, the following techniques are conceivable. As a first technique, referring to FIG. 1, it is conceivable to increase a wall thickness of a portion 15 including a sealing surface 13 of a pin 10 (hereinafter also referred to as a “pin sealing part”).

[0017] A primeira técnica é derivada da seguinte inferência. Quando a espessura da parede da parte de vedação do pino 15 é grande, uma rigidez da parte de vedação do pino 15 é aumentada em uma direção radial. Esta grande espessura de parede melhora uma resiliência elástica da parte de vedação do pino 15, que resulta em um aumento em uma força de contato entre a superfície de vedação 13 do pino 10 e uma superfície de vedação 23 de uma caixa 20 em um estado de aperto (doravante denominada também como “força de contato de vedação”) e, assim, um aumento na capacidade de vedação contra pressões interna e pressões externas. Além disso, a grande espessura de parede evita a deformação radialmente contrativa da parte de vedação do pino 15 quanto uma pressão externa é aplicada ao pino 10. Por este motivo, é possível minimizar a diminuição na força de contato de vedação mesmo quanto uma pressão externa é aplicada ao pino 10. Portanto, pode-se dizer que uma grande espessura de parede da parte de vedação do pino 15 consegue evitar a diminuição da capacidade de vedação contra pressões externas.[0017] The first technique is derived from the following inference. When the wall thickness of the pin sealing part 15 is large, a stiffness of the pin sealing part 15 is increased in a radial direction. This large wall thickness improves an elastic resilience of the sealing part of the pin 15, which results in an increase in a contact force between the sealing surface 13 of the pin 10 and a sealing surface 23 of a box 20 in a state of tightness (hereinafter also referred to as “sealing contact force”) and thus an increase in the sealing capacity against internal pressures and external pressures. Furthermore, the large wall thickness prevents radially contractive deformation of the sealing part of pin 15 when external pressure is applied to pin 10. For this reason, it is possible to minimize the decrease in sealing contact force even when external pressure is applied to pin 10. Therefore, it can be said that a large wall thickness of the sealing part of pin 15 can avoid reducing the sealing capacity against external pressure.

[0018] Na primeira técnica, visto que a espessura de parede da parte de vedação da pino 15 é aumentado, uma superfície de ressalto 12 do pino 10 possui uma grande área. Em uma conexão roscada convencional, a superfície de ressalto 12 do pino 10 entra em contato com a superfície de ressalto 22 da caixa 20 sobre suas áreas totais. Portanto, a superfície de ressalto 22 da caixa 20 também possui uma grande área. Em outras palavras, uma superfície de contato de ressalto possui uma área grande.[0018] In the first technique, since the wall thickness of the sealing part of the pin 15 is increased, a protruding surface 12 of the pin 10 has a large area. In a conventional threaded connection, the shoulder surface 12 of the pin 10 comes into contact with the shoulder surface 22 of the housing 20 over their total areas. Therefore, the projection surface 22 of the box 20 also has a large area. In other words, a shoulder contact surface has a large area.

[0019] Contudo, se a superfície de contato de ressalto possui uma área excessivamente grande, uma força de contato entre a superfície de ressalto 12 do pino 10 e a superfície de ressalto 22 da caixa 20 (doravante também denominada como uma força de contato de ressalto) torna-se irregular na superfície de contato de ressalto. A irregularidade da força de contato de ressalto tem uma influência significativa em uma parte de vedação, que está adjacente à superfície de contato de ressalto. Por este motivo, o contato da parte de vedação realmente torna-se instável, resultando em uma diminuição na capacidade de vedação.[0019] However, if the shoulder contact surface has an excessively large area, a contact force between the shoulder surface 12 of the pin 10 and the shoulder surface 22 of the housing 20 (hereinafter also referred to as a contact force of shoulder) becomes irregular on the shoulder contact surface. The irregularity of the shoulder contact force has a significant influence on a sealing part, which is adjacent to the shoulder contact surface. For this reason, the contact of the sealing part actually becomes unstable, resulting in a decrease in sealing capacity.

[0020] Em contraste à primeira técnica descrita acima, como uma segunda técnica, é concebível diminuir a espessura de parede da parte de vedação do pino 15. Nesse caso, a diminuição na espessura de parede da parte de vedação do pino 15 torna a área da superfície de ressalto 12 do pino 10 pequena e também torna a área da superfície de ressalto 22 da caixa 20 pequena. Por este motivo, a superfície de contato de ressalto tem uma área pequena. Portanto, a força de contato de ressalto pode ser feita uniforme.[0020] In contrast to the first technique described above, as a second technique, it is conceivable to decrease the wall thickness of the pin sealing part 15. In this case, the decrease in the wall thickness of the pin sealing part 15 makes the area of the cam surface 12 of the pin 10 small and also makes the area of the cam surface 22 of the housing 20 small. For this reason, the cam contact surface has a small area. Therefore, the rebound contact force can be made uniform.

[0021] Contudo, na segunda técnica, visto que a espessura de parede da parte de vedação do pino 15 é diminuída, a rigidez da parte de vedação do pino 15 é baixa na direção radial. Isso torna a parte de vedação do pino 15 suscetível à deformação radialmente contrativa quando uma pressão externa é aplicada ao pino 10. Por este motivo, a capacidade de vedação contra pressões externas é realmente diminuída.[0021] However, in the second technique, since the wall thickness of the pin sealing part 15 is decreased, the stiffness of the pin sealing part 15 is low in the radial direction. This makes the sealing part of the pin 15 susceptible to radially contractive deformation when an external pressure is applied to the pin 10. For this reason, the sealing ability against external pressure is actually decreased.

[0022] Brevemente, não é possível garantir a capacidade de vedação contra pressões externas pelas primeira e segunda técnicas.[0022] Briefly, it is not possible to guarantee the sealing capacity against external pressures by the first and second techniques.

[0023] Assim, em consideração dos problemas com a primeira e segunda técnicas, os presentes inventores prestaram atenção à parte de vedação do pino e a superfície de contato de ressalto. Especificamente, a espessura de parede da parte de vedação do pino é aumentada e, ao mesmo tempo, a área de superfície de contato de ressalto é diminuída. Isto aumenta a rigidez da parte de vedação do pino na direção radial e também torna a força de contato de ressalto uniforme na superfície de contato de ressalto. Portanto, pode-se obter a estabilização do contato da parte de vedação. Consequentemente, é possível garantir a capacidade de vedação contra pressões externas.[0023] Therefore, in consideration of the problems with the first and second techniques, the present inventors paid attention to the sealing part of the pin and the shoulder contact surface. Specifically, the wall thickness of the sealing part of the pin is increased and, at the same time, the shoulder contact surface area is decreased. This increases the rigidity of the sealing part of the pin in the radial direction and also makes the shoulder contact force uniform on the shoulder contact surface. Therefore, contact stabilization of the sealing part can be achieved. Consequently, it is possible to guarantee the sealing capacity against external pressures.

[0024] A conexão roscada para o tubos de aço de acordo com a presente invenção foi feita com base nos resultados descritos acima.[0024] The threaded connection for the steel pipes according to the present invention was made based on the results described above.

[0025] Uma conexão roscada para tubos de aço de acordo com uma modalidade da presente invenção inclui um pino tubular e uma caixa tubular. O pino inclui, em ordem a partir de uma extremidade dianteira do pino em direção a um corpo do tubo do pino, uma superfície de ressalto anular, uma superfície de vedação anular localizada adjacente à superfície de ressalto do pino, e uma parte roscada macho. A caixa inclui, em ordem a partir de um corpo de tubo da caixa em direção a uma extremidade dianteira da caixa, uma superfície de ressalto anular, uma superfície de vedação anular localizada adjacente à superfície de ressalto da caixa, e uma parte roscada fêmea. A superfície de ressalto de cada um do pino e da caixa inclina de um plano perpendicular para um eixo de tubo em uma direção de roscagem do pino. Um diâmetro de uma borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino é menor do que um diâmetro de uma borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0025] A threaded connection for steel pipes according to an embodiment of the present invention includes a tubular pin and a tubular box. The pin includes, in order from a front end of the pin toward a body of the pin tube, an annular shoulder surface, an annular sealing surface located adjacent the pin shoulder surface, and a male threaded portion. The housing includes, in order from a tube body of the housing toward a front end of the housing, an annular shoulder surface, an annular sealing surface located adjacent the housing shoulder surface, and a female threaded portion. The shoulder surface of each of the pin and casing slopes from a plane perpendicular to a pipe axis in a threading direction of the pin. One diameter of an inner circumferential edge of the pin bossing surface is smaller than one diameter of an inner circumferential edge of the case bossing surface.

[0026] Em um exemplo típico, a conexão roscada na presente modalidade é usada para conectar tubos de aço de parede pesada usados como tubos de revestimento ou tubos para tubulação. As espessuras de parede dos tubos de aço de parede pesada são maiores do que 1 polegada (25,4 mm).[0026] In a typical example, the threaded connection in the present embodiment is used to connect heavy-wall steel pipes used as casing pipes or pipes for piping. The wall thicknesses of heavy wall steel pipes are greater than 1 inch (25.4 mm).

[0027] Na conexão roscada na presente modalidade, uma área da superfície de ressalto do pino é grande e uma área da superfície de ressalto da caixa é pequena. Isto ocorre porque o diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino é menor do que o diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. Isso torna a espessura de parede da parte de vedação do pino grande, o que aumenta a rigidez da parte de vedação do pino na direção radial. Além disso, a área da superfície de contato de ressalto sendo menor torna a força de contato de ressalto uniforme ao longo da superfície de contato de ressalto.[0027] In the threaded connection in the present embodiment, an area of the protruding surface of the pin is large and an area of the protruding surface of the housing is small. This is because the diameter of the inner circumferential edge of the pin's shoulder surface is smaller than the diameter of the inner circumferential edge of the housing's shoulder surface. This makes the wall thickness of the pin sealing part large, which increases the rigidity of the pin sealing part in the radial direction. Furthermore, the area of the shoulder contact surface being smaller makes the shoulder contact force uniform along the shoulder contact surface.

[0028] Além disso, na conexão roscada na presente modalidade, quando a conexão roscada está em um estado de aperto, a superfície de ressalto do pino e a superfície de ressalto da caixa estão em contato de pressão uma com a outra de modo ancorado. Isso ocorre porque a superfície de ressalto de cada um do pino e da caixa inclina de um plano perpendicular para um eixo de tubo em uma direção de roscagem do pino. Isso faz com que a parte de vedação do pino receba uma força de reação todo o tempo em uma direção na qual a parte de vedação do pino se expande radialmente. Assim, a parte de vedação do pino resiste à deformação radialmente contrativa quando uma pressão externa é aplicada ao pino.[0028] Furthermore, in the threaded connection in the present embodiment, when the threaded connection is in a tightened state, the protruding surface of the pin and the protruding surface of the casing are in pressure contact with each other in an anchored manner. This occurs because the shoulder surface of each of the pin and casing slopes from a plane perpendicular to a pipe axis in a pin threading direction. This causes the sealing part of the pin to receive a reaction force all the time in a direction in which the sealing part of the pin expands radially. Thus, the sealing part of the pin resists radially contractive deformation when external pressure is applied to the pin.

[0029] A partir do motivo acima, o contato entre as partes de vedação é estabilizado mesmo em um caso de usar um tubo de aço de parede pesada. Consequentemente, é possível garantir a capacidade de vedação contra pressões externas de modo suficiente.[0029] From the above reason, the contact between the sealing parts is stabilized even in a case of using a heavy-wall steel tube. Consequently, it is possible to guarantee the sealing capacity against external pressures sufficiently.

[0030] Na conexão roscada acima, um ângulo de alimentação da superfície de ressalto de cada um do pino e da caixa com respeito ao plano perpendicular ao eixo do tubo é preferencialmente de 5° a 20°. Quando o ângulo de alimentação das superfícies de ressalto são 5° ou mais, a superfície de ressalto do pino e a superfície de ressalto da caixa estão em um contato de pressão eficaz uma com a outra de forma ancorada no estado de aperto. O ângulo de alimentação da superfície de ressalto é preferencialmente 10° ou superior. Ao mesmo tempo, quando o ângulo de alimentação da superfície de ressalto é 20° ou menos, a deformação de uma parte de ressalto da caixa é menor mesmo quando uma carga compressiva é repetidamente aplicada. Portanto, o contato de pressão entre as superfícies de ressalto na forma ancorada é efetivamente mantido.[0030] In the above threaded connection, an angle of feed of the shoulder surface of each of the pin and the box with respect to the plane perpendicular to the tube axis is preferably 5° to 20°. When the feed angle of the shoulder surfaces is 5° or more, the pin shoulder surface and the case shoulder surface are in effective pressure contact with each other in an anchored manner in the clamping state. The feed angle of the shoulder surface is preferably 10° or greater. At the same time, when the feed angle of the shoulder surface is 20° or less, the deformation of a shoulder part of the box is smaller even when a compressive load is repeatedly applied. Therefore, the pressure contact between the shoulder surfaces in the anchored form is effectively maintained.

[0031] Na conexão roscada acima, a espessura tp de uma região anular de ressalto de pino que aparece quando a superfície de ressalto do pino é projetada no plano perpendicular ao eixo do tubo é preferencialmente de 60% ou mais de uma espessura de parede t do corpo do tubo do pino. Quando a espessura de parede tp da região de ressalto do pino é de 60% ou mais da espessura de parede t do corpo do tubo do pino, a espessura de parede da parte de vedação do pino é eficazmente grande.[0031] In the above threaded connection, the thickness tp of an annular pin shoulder region that appears when the pin shoulder surface is projected into the plane perpendicular to the tube axis is preferably 60% or more of a wall thickness t of the pin tube body. When the wall thickness tp of the pin shoulder region is 60% or more of the wall thickness t of the pin tube body, the wall thickness of the pin sealing part is effectively large.

[0032] Em contraste, um limite superior da espessura tp da região de ressalto do pino não está limitado a uma espessura particular. Contudo, uma espessura excessivamente grande tp da região de ressalto do pino torna difícil garantir um comprimento da parte roscada macho. Assim, a espessura tp da região de ressalto do pino é preferencialmente 80% ou inferior da espessura de parede t do corpo de tubo do pino.[0032] In contrast, an upper limit of the thickness tp of the pin shoulder region is not limited to a particular thickness. However, an excessively large thickness tp of the pin shoulder region makes it difficult to guarantee a length of the male threaded part. Thus, the thickness tp of the pin shoulder region is preferably 80% or less of the wall thickness t of the pin tube body.

[0033] Na conexão roscada acima, a espessura tb de uma região anular de ressalto da caixa que aparece quando a superfície de ressalto do pino é projetada no plano perpendicular ao eixo do tubo é preferencialmente de 20% ou mais a 55% ou menos de uma espessura de parede t do corpo do tubo do pino. A região de ressalto da caixa é equivalente a uma região anular de superfície de contato de ressalto que aparece quando a superfície de contato de ressalto é projetada no plano perpendicular ao eixo do tubo.[0033] In the above threaded connection, the thickness tb of an annular projection region of the casing that appears when the projection surface of the pin is projected into the plane perpendicular to the tube axis is preferably 20% or more to 55% or less of a wall thickness t of the pin tube body. The housing shoulder region is equivalent to an annular shoulder contact surface region that appears when the shoulder contact surface is projected into the plane perpendicular to the tube axis.

[0034] Quando a espessura tb da região de ressalto da caixa (região da superfície de contato do ressalto) é 20% ou mais da espessura de parede t do corpo do tubo do pino, em um caso onde uma carga compressiva excessivamente pesada é aplicada à conexão roscada, pode-se evitar a deformação plástica da superfície de ressalto e da superfície de vedação adjacente à superfície de ressalto, que pode estabilizar um estado de contato da superfície de vedação. Consequentemente, é possível garantir a força de contato de vedação. Mais preferencialmente, a espessura tb da região de ressalto da caixa é de 30% ou mais da espessura de parede t do corpo de tubo do pino. Em contraste, quando a espessura tb da região de ressalto da caixa é de 55% ou menos da espessura de parede t do corpo do tubo do pino, uma área da superfície de contato de ressalto se torna significativamente menor. Mais preferencialmente, a espessura tb da região de ressalto da caixa é de 45% ou inferior da espessura de parede t do corpo de tubo do pino.[0034] When the thickness tb of the housing shoulder region (shoulder contact surface region) is 20% or more of the wall thickness t of the pin tube body, in a case where an excessively heavy compressive load is applied To the threaded connection, plastic deformation of the shoulder surface and the sealing surface adjacent to the shoulder surface can be avoided, which can stabilize a contact state of the sealing surface. Consequently, it is possible to guarantee the sealing contact force. More preferably, the thickness tb of the housing shoulder region is 30% or more of the wall thickness t of the pin tube body. In contrast, when the thickness tb of the housing shoulder region is 55% or less of the wall thickness t of the pin tube body, an area of the shoulder contact surface becomes significantly smaller. More preferably, the thickness tb of the housing shoulder region is 45% or less of the wall thickness t of the pin tube body.

[0035] Para ser exato, existe uma parte de borda convexa entre a superfície de ressalto e a superfície de vedação vista em uma seção longitudinal do pino. Esta parte de borda convexa conecta a superfície de ressalto e a superfície de vedação do pino sem costura. Similarmente, existe uma parte de borda côncava entre a superfície de ressalto e a superfície de vedação vista em uma seção longitudinal da caixa. Esta parte de borda côncava conecta a superfície de ressalto e a superfície de vedação da caixa sem costura. Os raios dessa parte de borda convexa e parte de borda côncava vistas na seção longitudinal são no máximo cerca de 1,5 mm. Neste caso, a espessura tp da região de ressalto do pino não inclui uma região da parte de borda convexa. Similarmente, a espessura tb da região de ressalto da caixa não inclui uma região da parte de borca côncava.[0035] To be exact, there is a convex edge part between the shoulder surface and the sealing surface seen in a longitudinal section of the pin. This convex edge part connects the shoulder surface and the pin sealing surface seamlessly. Similarly, there is a concave edge portion between the shoulder surface and the sealing surface seen in a longitudinal section of the box. This concave edge part connects the shoulder surface and the sealing surface of the seamless box. The radii of this convex edge part and concave edge part seen in the longitudinal section are at most about 1.5 mm. In this case, the thickness tp of the pin shoulder region does not include a region of the convex edge part. Similarly, the thickness also of the shoulder region of the case does not include a region of the concave lip portion.

[0036] A seguir, um exemplo específico de uma conexão roscada para tubos de aço de acordo com a presente modalidade será descrito com referência aos desenhos anexos.[0036] In the following, a specific example of a threaded connection for steel pipes according to the present embodiment will be described with reference to the attached drawings.

[0037] A FIG. 2 é uma vista em corte longitudinal ilustrando a conexão roscada para tubos de aço na presente modalidade. A FIG. 3 e FIG. 4 são vistas em corte longitudinal ilustrando cada uma vizinhança de uma extremidade dianteira do pino da conexão roscada ilustrada na FIG. 2, de uma forma alargada. A FIG. 3 ilustra o estado de aperto. A FIG. 4 ilustra um estado onde o pino 10 é separado da caixa 20, por conveniência de descrição. As setas brancas sólidas na FIG. 2 à FIG. 4 ilustram uma direção de roscagem do pino 10 com respeito à caixa 20. No presente relatório descritivo, uma seção longitudinal refere-se a uma seção transversal incluindo um eixo de tubo CL da conexão roscada (vide FIG. 2).[0037] FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating the threaded connection for steel pipes in the present embodiment. FIG. 3 and FIG. 4 are longitudinal sectional views each illustrating the vicinity of a forward end of the pin of the threaded connection illustrated in FIG. 2, in an extended way. FIG. 3 illustrates the tightening state. FIG. 4 illustrates a state where the pin 10 is separated from the housing 20, for convenience of description. The solid white arrows in FIG. 2 to FIG. 4 illustrate a threading direction of the pin 10 with respect to the housing 20. In the present specification, a longitudinal section refers to a transverse section including a tube axis CL of the threaded connection (see FIG. 2).

[0038] Referindo-se à FIG. 2 à FIG. 4, a conexão roscada na presente modalidade é uma conexão roscada do tipo acoplamento e inclui o pino 10 e a caixa 20. O pino 10 é um tubo de aço de parede pesada.[0038] Referring to FIG. 2 to FIG. 4, the threaded connection in the present embodiment is a coupling-type threaded connection and includes pin 10 and housing 20. Pin 10 is a heavy-wall steel tube.

[0039] O pino 10 inclui, em ordem a partir de uma extremidade dianteira do pino 10 em direção a um corpo de tubo 11 do pino 10, uma superfície de ressalto anular 12, uma superfície de vedação anular 13, e uma parte roscada macho 14. A seguir, a superfície de ressalto 12 do pino 10 será mencionada também como uma “superfície de ressalto do pino”. A superfície de vedação 13 do pino 10 será mencionada também como uma “superfície de vedação do pino”.[0039] Pin 10 includes, in order from a front end of pin 10 toward a tube body 11 of pin 10, an annular shoulder surface 12, an annular sealing surface 13, and a male threaded portion 14. In the following, the projection surface 12 of the pin 10 will also be referred to as a “pin projection surface”. The sealing surface 13 of the pin 10 will also be referred to as a “pin sealing surface”.

[0040] A superfície de ressalto do pino 12 é uma superfície anular formando uma superfície de extremidade dianteira do pino 10 e inclina-se a partir do plano perpendicular ao eixo do tubo Cl na direção de roscagem do pino 10. Isso faz com que uma borda circunferencial externa 12b da superfície de ressalto do pino 12 (uma borda mais afastada do eixo do tubo CL) se projete de uma borda circunferencial interna 12s da superfície de ressalto do pino 12 (uma borda mais próxima do eixo do tubo CL) na direção de roscagem do pino 10. A superfície de vedação do pino 13 está localizada adjacente à superfície de ressalto do pino 12. Ou seja, a superfície de vedação do pino 13 está conectada à borda circunferencial externa 12b da superfície de ressalto do pino 12. A superfície de vedação do pino 13 é uma superfície anular afunilada. Observe que a superfície de vedação do pino 13 pode possuir uma forma moldada pela combinação da superfície anular afunilada e uma superfície equivalente à uma superfície circunferencial de um sólido de revolução obtido pela rotação de uma curva, tal como um arco em torno do eixo do tubo CL. Um diâmetro da superfície de vedação do pino 13 diminui conforme o pino 10 prolonga-se na direção de sua lateral de extremidade dianteira (próxima à superfície de ressalto do pino 12).[0040] The shoulder surface of the pin 12 is an annular surface forming a leading end surface of the pin 10 and tilts from the plane perpendicular to the axis of the tube Cl in the threading direction of the pin 10. This causes a outer circumferential edge 12b of the pin bossing surface 12 (an edge further away from the axis of the tube CL) projects from an inner circumferential edge 12s of the pin bossing surface 12 (an edge closer to the axis of the tube CL) in the direction threading surface of pin 10. The sealing surface of pin 13 is located adjacent to the shoulder surface of pin 12. That is, the sealing surface of pin 13 is connected to the outer circumferential edge 12b of the shoulder surface of pin 12. sealing surface of pin 13 is a tapered annular surface. Note that the sealing surface of pin 13 may have a shape shaped by the combination of the tapered annular surface and a surface equivalent to a circumferential surface of a solid of revolution obtained by rotating a curve, such as an arc around the axis of the tube. CL. A diameter of the sealing surface of the pin 13 decreases as the pin 10 extends toward its front end side (near the shoulder surface of the pin 12).

[0041] A caixa 20 inclui, em ordem a partir de um corpo do tubo 21 da caixa 20 em direção a uma extremidade dianteira da caixa 20, uma superfície de ressalto tubular 22, uma superfície de vedação anular 23, e uma parte roscada fêmea 24. A seguir, a superfície de ressalto 22 da caixa 20 será mencionada também como uma “superfície de ressalto da caixa”. A superfície de vedação 23 da caixa 20 será mencionada também como uma “superfície de vedação da caixa”.[0041] The casing 20 includes, in order from a tube body 21 of the casing 20 toward a front end of the casing 20, a tubular shoulder surface 22, an annular sealing surface 23, and a female threaded portion. 24. In the following, the projection surface 22 of the case 20 will also be referred to as a “case projection surface”. The sealing surface 23 of the box 20 will also be referred to as a “case sealing surface”.

[0042] A superfície de ressalto da caixa 22 é uma superfície anular correspondendo à superfície de ressalto do pino 12 e inclina-se a partir do plano perpendicular ao eixo do tubo Cl na direção de roscagem do pino 10. Isso faz com que uma borda circunferencial interna 22a da superfície de ressalto da caixa 22 (uma borda mais próxima ao eixo do tubo CL) se projete de uma borda circunferencial externa 22b da superfície de ressalto da caixa 22 (uma borda mais afastada do eixo do tubo CL) em uma direção oposta à direção de roscagem do pino 10. A superfície de vedação da caixa 23 está localizada adjacente à superfície de ressalto da caixa 22. Ou seja, a superfície de vedação da caixa 23 está conectada à borda circunferencial externa 22b da superfície de ressalto da caixa 22. Esta superfície de vedação da caixa 23 é uma superfície anular afunilada correspondendo à superfície de vedação do pino 13. Observe que a superfície de vedação da caixa 23 pode possuir uma forma moldada pela combinação da superfície anular afunilada e uma superfície equivalente à uma superfície circunferencial de um sólido de revolução obtido pela rotação de uma curva, tal como um arco em torno do eixo do tubo CL.[0042] The shoulder surface of the casing 22 is an annular surface corresponding to the shoulder surface of the pin 12 and slopes from the plane perpendicular to the axis of the tube Cl in the threading direction of the pin 10. This causes an edge inner circumferential edge 22a of the housing shoulder surface 22 (an edge closer to the axis of the CL tube) projects from an outer circumferential edge 22b of the housing shoulder surface 22 (an edge further away from the axis of the CL tube) in a direction opposite to the threading direction of the pin 10. The housing sealing surface 23 is located adjacent to the housing shoulder surface 22. That is, the housing sealing surface 23 is connected to the outer circumferential edge 22b of the housing shoulder surface 22. This housing sealing surface 23 is a tapered annular surface corresponding to the pin sealing surface 13. Note that the housing sealing surface 23 may have a shape molded by the combination of the tapered annular surface and a surface equivalent to a circumferential value of a solid of revolution obtained by rotating a curve such as an arc around the axis of the tube CL.

[0043] A parte roscada macho 14 do pino 10 corresponde à parte roscada fêmea 24 da caixa 20. Cada parte roscada macho 14 a parte roscada fêmea 24 inclui cristas, vales, flancos de penetração e flancos de carga.[0043] The male threaded part 14 of the pin 10 corresponds to the female threaded part 24 of the casing 20. Each male threaded part 14 and the female threaded part 24 include crests, valleys, penetration flanks and load flanks.

[0044] Na presente modalidade, um diâmetro Dpi da borda circunferencial interna 12a da superfície de ressalto do pino 12 é menor do que um diâmetro Dbi da borda circunferencial interna 22a da superfície de ressalto da caixa 22. Uma área da superfície de ressalto do pino 12 é grande, e uma área da superfície de ressalto da caixa 22 é pequena. Por este motivo, uma superfície de contato de ressalto 30 tem uma área pequena. O diâmetro Dpi da borda circunferencial interna 12a da superfície de ressalto do pino 12 é a mesma de um diâmetro interno do corpo do tubo 11 do pino 10. Ou seja, o diâmetro interno do pino 10 é constante.[0044] In the present embodiment, a diameter Dpi of the inner circumferential edge 12a of the protruding surface of the pin 12 is smaller than a diameter Dbi of the inner circumferential edge 22a of the protruding surface of the housing 22. An area of the protruding surface of the pin 12 is large, and a surface area of the housing 22 is small. For this reason, a shoulder contact surface 30 has a small area. The diameter Dpi of the inner circumferential edge 12a of the shoulder surface of the pin 12 is the same as an inner diameter of the tube body 11 of the pin 10. That is, the inner diameter of the pin 10 is constant.

[0045] Na presente modalidade, os ângulos de alimentação θp e θb da superfície de ressalto do pino 12 e da superfície de ressalto da caixa 22 com respeito à superfície perpendicular ao eixo do tubo CL são de 5° a 20°. A espessura tp da região anular de ressalto do pino que aparece quando a superfície de ressalto do pino 12 é projetada no plano perpendicular ao eixo do tubo CL é de 60% ou mais da espessura de parede t do corpo de tubo 11 do pino 10. A espessura tb da região anular de ressalto da caixa que aparece quando a superfície de ressalto da caixa 22 é projetada no plano perpendicular ao eixo do tubo CL é de 20% ou mais a 55% ou menos da espessura de parede t do corpo de tubo 11 do pino 10.[0045] In the present embodiment, the feed angles θp and θb of the protruding surface of the pin 12 and the protruding surface of the box 22 with respect to the surface perpendicular to the axis of the CL tube are from 5° to 20°. The thickness tp of the annular pin shoulder region that appears when the pin shoulder surface 12 is projected into the plane perpendicular to the tube axis CL is 60% or more of the wall thickness t of the tube body 11 of the pin 10. The thickness tb of the annular housing shoulder region that appears when the housing shoulder surface 22 is projected into the plane perpendicular to the tube axis CL is 20% or more to 55% or less of the wall thickness t of the tube body 11 from pin 10.

[0046] Quando o pino 10 e a caixa 20 são conectados um ao outro, por roscagem do pino 10 na caixa 20, a parte roscada macho 14 engata na parte roscada fêmea 24. Uma parte da superfície de ressalto do pino 12 entra em contato com uma área total da superfície de ressalto da caixa 22. Ou seja, a superfície de ressalto do pino 12 entra em contato com a superfície de ressalto da caixa 22 dentro de um intervalo da superfície de contato de ressalto 30. Quando a rotação do pino 10 é continuada por uma quantidade predeterminada, a parte da superfície de ressalto do pino 12 e a área total da superfície de ressalto da caixa 22 estão em contato de pressão uma com a outra de forma ancorada. Isso gera uma tensão axial de aperto entre a parte roscada macho 14 e a parte roscada fêmea 24 engatando uma com a outra e o aperto é concluído dessa forma. Na forma de aperto, a superfície de vedação do pino 13 entra em contato com a superfície de vedação da caixa 23 enquanto interfere com a superfície de vedação da caixa 23, formando uma parte de vedação por contato metálico. Esta parte de vedação garante a capacidade de vedação da conexão roscada.[0046] When pin 10 and housing 20 are connected to each other, by threading pin 10 into housing 20, the male threaded portion 14 engages the female threaded portion 24. A portion of the shoulder surface of the pin 12 comes into contact with a total area of the housing shoulder surface 22. That is, the pin shoulder surface 12 contacts the housing shoulder surface 22 within a range of the shoulder contact surface 30. When rotation of the pin 10 is continued for a predetermined amount, the part of the shoulder surface of the pin 12 and the total area of the shoulder surface of the casing 22 are in pressure contact with each other in an anchored manner. This generates an axial clamping tension between the male threaded part 14 and the female threaded part 24 engaging with each other and the tightening is completed in this way. In the clamping form, the sealing surface of the pin 13 contacts the sealing surface of the case 23 while interfering with the sealing surface of the case 23, forming a metal contact sealing part. This sealing part ensures the sealing ability of the threaded connection.

[0047] Referindo-se à FIG. 2 à FIG. 4, na conexão roscada na presente modalidade, a área da superfície de ressalto do pino 12 é grande e a área da superfície de ressalto da caixa 22 é pequena. Isso torna a espessura de parede da parte de vedação do pino 15 grande, o que aumenta a rigidez da parte de vedação do pino 15 na direção radial. Além disso, a área da superfície de contato de ressalto 30 sendo pequena torna a força de contato de ressalto uniforma ao longo da superfície de contato de ressalto 30.[0047] Referring to FIG. 2 to FIG. 4, in the threaded connection in the present embodiment, the projection surface area of the pin 12 is large and the projection surface area of the casing 22 is small. This makes the wall thickness of the pin sealing part 15 large, which increases the rigidity of the pin sealing part 15 in the radial direction. Furthermore, the area of the shoulder contact surface 30 being small makes the shoulder contact force uniform along the shoulder contact surface 30.

[0048] Além disso, na conexão roscada na presente modalidade, quando a conexão roscada está no estado de aperto, a parte da superfície de ressalto do pino 12 e a área total da superfície de ressalto da caixa 22 estão em contato de pressão uma com a outra de forma ancorada. Isso faz com que a parte de vedação do pino 15 receba uma força de reação todo o tempo em uma direção na qual a parte de vedação do pino se expande radialmente. Assim, a parte de vedação do pino 15 resiste à deformação radialmente contrativa quando uma pressão externa é aplicada ao pino 10.[0048] Furthermore, in the threaded connection in the present embodiment, when the threaded connection is in the tightened state, the part of the shoulder surface of the pin 12 and the total area of the shoulder surface of the casing 22 are in pressure contact with each other. the other in an anchored way. This causes the sealing part of the pin 15 to receive a reaction force all the time in a direction in which the sealing part of the pin expands radially. Thus, the sealing portion of pin 15 resists radially contractive deformation when external pressure is applied to pin 10.

[0049] A partir do motivo acima, o contato entre as partes de vedação é estabilizado mesmo em um caso de usar um tubo de aço de parede pesada. Consequentemente, é possível garantir a capacidade de vedação contra pressões externas de modo suficiente.[0049] From the above reason, the contact between the sealing parts is stabilized even in a case of using a heavy-wall steel tube. Consequently, it is possible to guarantee the sealing capacity against external pressures sufficiently.

EXAMPLES

[0050] Para confirmar os efeitos proporcionados pela presente modalidade, os presentes inventores conduziram simulações numéricas e análises usando o método de elementos finitos elastoplásticos (análise FEM).[0050] To confirm the effects provided by the present embodiment, the present inventors conducted numerical simulations and analyzes using the elastoplastic finite element method (FEM analysis).

[0051] [Exemplo 1] [Condições do Teste] Na análise FEM, um modelo foi usado de uma conexão roscada tipo acoplamento na qual um diâmetro Dpi de uma borda circunferencial interna de uma superfície de ressalto de pino e um diâmetro Dbi de uma borda circunferencial interna de uma superfície de ressalto de caixa foram alteradas de várias formas. As condições comuns são as seguintes. - Dimensões do tubo de aço (corpo do pino): 7-5/8 polegadas x 1,06 polegadas (diâmetro externo foi 193,7 mm, espessura de parede foi 27,0 mm) - Grau de tubo de aço: P110 de acordo com o padrão da API (um aço carbono com uma tensão de escoamento nominal de 110 ksi). - Diâmetro Do da borda circunferencial externa da superfície de ressalto (superfície de ressalto do pino e superfície de ressalto da caixa): 179,9 mm - Ângulo de alimentação da superfície de ressalto: 15° - Passo da rosca: 5,08 mm - Ângulo do flanco da carga: -3° - Ângulo de flanco do flanco de penetração: 10° - Folga no flanco de penetração: 0,15 mm[0051] [Example 1] [Test Conditions] In the FEM analysis, a model was used of a coupling-type threaded connection in which a diameter Dpi of an inner circumferential edge of a pin shoulder surface and a diameter Dbi of an edge circumferential surface of a box boss surface have been altered in several ways. Common conditions are as follows. - Steel tube dimensions (pin body): 7-5/8 inches x 1.06 inches (outer diameter was 193.7 mm, wall thickness was 27.0 mm) - Steel tube grade: P110 according to the API standard (a carbon steel with a nominal yield strength of 110 ksi). - Diameter of the outer circumferential edge of the shoulder surface (pin surface surface and case shoulder surface): 179.9 mm - Feed angle of the shoulder surface: 15° - Thread pitch: 5.08 mm - Load flank angle: -3° - Penetration flank flank angle: 10° - Penetration flank clearance: 0.15 mm

[0052] Condições dimensionais alteradas estavam de acordo com a Tabela 1 mostrada abaixo.[0052] Changed dimensional conditions were in accordance with Table 1 shown below.

[0053] [Tabela 1] TABELA 1 (Nota) Significados dos sinais na Tabela 1 são os seguintes. Dpi: Diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino [mm] Dbi: Diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa [mm] tp: Espessura da região de ressalto do pino [mm] t: Espessura de parede do corpo de tubo do pino [mm] tb: Espessura da região de ressalto da caixa [mm][0053] [Table 1] TABLE 1 (Note) Meanings of the signals in Table 1 are as follows. Dpi: Diameter of the inner circumferential edge of the pin shoulder surface [mm] Dbi: Diameter of the inner circumferential edge of the housing surface [mm] tp: Thickness of the pin shoulder region [mm] t: Wall thickness of the pin tube body [mm] also: Thickness of the housing projection region [mm]

[0054] Na análise FEM, um material da conexão roscada foi presumido ser um corpo elastoplástico de endurecimento isotrópico. Um módulo de elasticidade do corpo elastoplástico foi definido em 210 Gpa e um limite de escoamento do corpo elastoplástico como uma tensão de escoamento de 0,2% foi definida em 110 ksi (758,3 MPa). O aperto foi realizado até que a superfície de ressalto do pino entrasse em contato com a superfície de ressalto da caixa e uma volta de 1,0/100 fosse realizada.[0054] In the FEM analysis, a threaded connection material was assumed to be an isotropic hardening elastoplastic body. An elastic modulus of the elastoplastic body was set at 210 Gpa and a yield strength of the elastoplastic body as a yield stress of 0.2% was set at 110 ksi (758.3 MPa). Tightening was performed until the shoulder surface of the pin contacted the shoulder surface of the case and a 1.0/100 turn was performed.

[0055] Os testes de número 1 e 3 a 6 foram Exemplos Inventivos da presente invenção com a intenção de representar conexões roscada na presente modalidade, em cada um dos quais o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi menor do que o diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. O teste de número 2 foi Exemplo Comparativo como uma referência com a intenção de representar uma conexão roscada convencional, na qual o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. Os testes de número 7 a 9 foram Exemplos Comparativos, em cada um dos quais o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0055] Tests numbered 1 and 3 to 6 were Inventive Examples of the present invention with the intention of representing threaded connections in the present embodiment, in each of which the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin shoulder surface was smaller than than the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the case projection surface. Test number 2 was Comparative Example as a reference intended to represent a conventional threaded connection, in which the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin's shoulder surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the shoulder surface. from the box. Tests numbered 7 to 9 were Comparative Examples, in each of which the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin's cam surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing's cam surface.

[0056] [Método de Avaliação] Na análise FEM, as etapas de carga (combinações da pressão interna, pressão externa, carga de tensão e carga compressiva) que simula o teste da Série A de acordo com a ISO13679 2011 foram aplicadas ao modelo em um estado de aperto. Dos pontos de carga em um ciclo de pressão externa em um histórico de etapas de carregamento, foi prestada atenção a um ponto de carga de uma pressão externa e uma carga compressiva e um ponto de carga de apenas uma pressão externa, e em cada um dos pontos de carga, a capacidade de vedação de uma parte de vedação foi avaliada. Neste documento, foram investigadas uma força de contato vedante [N/mm] sob a pressão externa e carga compressiva e uma força de contato vedante [N/mm] apenas sob a pressão externa. A força de contato vedante mencionada neste documento refere-se a um valor de [pressão média interfacial de contato entre as superfícies de vedação] x [largura do contato] e significa que quanto maior o valor, melhor a capacidade de vedação.[0056] [Evaluation Method] In the FEM analysis, the load steps (combinations of internal pressure, external pressure, tension load and compressive load) that simulate the Series A test according to ISO13679 2011 were applied to the model in a state of tightness. Of the load points in an external pressure cycle in a history of loading steps, attention was paid to a load point of an external pressure and a compressive load and a load point of only an external pressure, and at each of the load points, the sealing capacity of a sealing part has been evaluated. In this document, a sealing contact force [N/mm] under external pressure and compressive load and a sealing contact force [N/mm] under external pressure only were investigated. The sealing contact force mentioned in this document refers to a value of [average interfacial contact pressure between sealing surfaces] x [contact width] and means that the higher the value, the better the sealing capacity.

[0057] Uma avaliação específica da capacidade de vedação foi conduzida com referência ao Teste de número 2. Especificamente, a força de contato vedante sob a pressão externa e carga compressiva, e a força de contato vedante apenas sob a pressão externa no Teste de número 2 foram consideradas como referências (1,00) e uma razão das forças de contato vedante em cada n° de teste foram comparadas com as respectivas forças de contato vedante no Teste de número 2.[0057] A specific assessment of the sealing capacity was conducted with reference to Test number 2. Specifically, the sealing contact force under external pressure and compressive load, and the sealing contact force only under external pressure in Test number 2 were considered as references (1.00) and a ratio of the sealing contact forces in each test number were compared with the respective sealing contact forces in Test number 2.

[0058] [Resultado dos Testes] Os resultados dos testes são mostrados na Tabela 1 acima. A partir dos resultados mostrados na Tabela 1, os seguintes são indicados. Em cada um dos Testes de número 1 e 3 a 6 sendo Exemplo Inventivo da presente invenção, a capacidade de vedação foi melhorada em comparação com o Teste de número 2 sendo Exemplo Comparativo como a referência. Isso foi atribuível a uma condição que o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi menor do que o diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. Em particular, em cada um dos Testes de número 1 e 3 a 6, a capacidade de vedação foi adicionalmente melhorada. Isso foi atribuível a uma condição que uma espessura de tp de uma região de ressalto do pino foi de 60% ou mais de uma espessura de parede t de um corpo de tubo do pino, de modo que a espessura de parede da parte de vedação do pino foi eficazmente grande. Além disso, essa melhoria adicional na capacidade de vedação foi atribuível a uma condição que uma espessura tb de uma região de ressalto da caixa foi de 55% ou menos da espessura de parede t do corpo do tubo do pino, de modo que a área da superfície de contato de ressalto foi eficazmente pequena.[0058] [Test Result] The test results are shown in Table 1 above. From the results shown in Table 1, the following are indicated. In each of Test numbers 1 and 3 to 6 being Inventive Example of the present invention, the sealing capacity was improved compared to Test number 2 being Comparative Example as the reference. This was attributable to a condition that the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin cam surface was smaller than the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing cam surface. In particular, in each of Tests 1 and 3 to 6, the sealing capacity was further improved. This was attributable to a condition that a thickness tp of a shoulder region of the pin was 60% or more of a wall thickness t of a tube body of the pin, so that the wall thickness of the sealing part of the pin was pin was effectively large. Furthermore, this further improvement in sealing capacity was attributable to a condition that a thickness tb of a housing shoulder region was 55% or less of the wall thickness t of the pin tube body, so that the area of the rebound contact surface was effectively small.

[0059] Em contraste, em cada um dos Testes de número 7 a 9 sendo Exemplos Comparativos, a capacidade de vedação foi diminuída em comparação com o Teste de número 2 como a referência. Isso foi atribuível a uma condição que o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. Em particular, esta diminuição na capacidade de vedação foi atribuível também a uma condição que a espessura tp da região de ressalto do pino não atingiu 60% da espessura de parede t do corpo do tubo do pino, de modo que a espessura de parede da parte de vedação do pino foi pequena.[0059] In contrast, in each of Tests numbered 7 to 9 being Comparative Examples, the sealing capacity was decreased compared to Test number 2 as the reference. This was attributable to a condition that the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin cam surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing cam surface. In particular, this decrease in sealing capacity was also attributable to a condition that the thickness tp of the pin shoulder region did not reach 60% of the wall thickness t of the pin tube body, so that the wall thickness of the part pin sealing was small.

[0060] [Exemplo 2] [Condições do Teste] No Exemplo 2, a mesma análise FEM como a do Exemplo 1 acima foi conduzida. Em particular, no Exemplo 2, o ângulo de alimentação da superfície de ressalto foi definido em 5°. De outra forma, as condições comuns foram as mesmas do Exemplo 1 acima. As condições dimensionais alteradas (diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino e diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa) foram de acordo com a Tabela 2 mostrada abaixo.[0060] [Example 2] [Test Conditions] In Example 2, the same FEM analysis as that in Example 1 above was conducted. In particular, in Example 2, the feed angle of the shoulder surface was set at 5°. Otherwise, the common conditions were the same as in Example 1 above. The changed dimensional conditions (diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin shoulder surface and diameter Dbi of the inner circumferential edge of the case shoulder surface) were in accordance with Table 2 shown below.

[0061] [Tabela 2] TABELA 2 (Nota) Significados dos sinais na Tabela 2 são os seguintes. Dpi: Diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino [ mm ] Dbi: Diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa [mm ] tp: Espessura da região de ressalto do pino [ mm ] 5 t: Espessura de parede do corpo de tubo do pino [ mm ] tb: Espessura da região de ressalto da caixa [mm ][0061] [Table 2] TABLE 2 (Note) Meanings of the signals in Table 2 are as follows. Dpi: Diameter of the inner circumferential edge of the pin bossing surface [ mm ] Dbi: Diameter of the inner circumferential edge of the housing bossing surface [mm ] tp: Thickness of the pin bossing region [ mm ] 5 t: Wall thickness of the pin tube body [mm] also: Thickness of the housing projection region [mm]

[0062] Os testes de número 10 e 12 a 15 foram Exemplos Inventivos da presente invenção com a intenção de representar uma conexão roscada na presente modalidade, em cada um dos quais o diâmetro Dpi da borda 10 circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi menor do que o diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. O teste de número 11 foi Exemplo Comparativo como uma referência com a intenção de representar uma conexão roscada convencional, na qual o diâmetro Dpi da borda 20/22 circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa. Os testes de número 16 a 18 foram Exemplos Comparativos, em cada um dos quais o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0062] Tests numbered 10 and 12 to 15 were Inventive Examples of the present invention with the intention of representing a threaded connection in the present embodiment, in each of which the diameter Dpi of the inner circumferential edge 10 of the protruding surface of the pin was smaller than the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing shoulder surface. Test number 11 was Comparative Example as a reference intended to represent a conventional threaded connection, in which the diameter Dpi of the inner circumferential 20/22 edge of the pin's shoulder surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing surface. Tests numbered 16 to 18 were Comparative Examples, in each of which the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin's cam surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing's cam surface.

[0063] [Método de Avaliação] Como no Exemplo 1 acima, a capacidade de vedação foi avaliada. Especificamente, a avaliação da capacidade de vedação foi conduzida com referência ao Teste de número 11. Especificamente, a força de contato vedante sob a pressão externa e carga compressiva, e a força de contato vedante apenas sob a pressão externa no Teste de número 11 foram consideradas como referências (1,00) e razões das forças de contato vedante em cada n° de teste foram comparadas com as respectivas forças de contato vedante no Teste de número 11.[0063] [Evaluation Method] As in Example 1 above, the sealing capacity was evaluated. Specifically, the sealing capacity evaluation was conducted with reference to Test number 11. Specifically, the sealing contact force under external pressure and compressive load, and the sealing contact force only under external pressure in Test number 11 were considered as references (1.00) and ratios of sealing contact forces in each test number were compared with the respective sealing contact forces in Test number 11.

[0064] [Resultado dos Testes] Os resultados dos testes são mostrados na Tabela 2 acima. A partir dos resultados mostrados na Tabela 2, os seguintes são indicados. Em cada um dos Testes de número 10 e 12 a 15 sendo Exemplo Inventivo da presente invenção, a capacidade de vedação foi melhorada em comparação com o Teste de número 11 sendo Exemplo Comparativo como a referência. Isso foi atribuível a uma condição que o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi menor do que o diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0064] [Test Result] The test results are shown in Table 2 above. From the results shown in Table 2, the following are indicated. In each of Test numbers 10 and 12 to 15 being Inventive Example of the present invention, the sealing ability was improved compared to Test number 11 being Comparative Example as the reference. This was attributable to a condition that the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin cam surface was smaller than the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing cam surface.

[0065] Em contraste, em cada um dos Testes de número 16 a 18 sendo Exemplos Comparativos, a capacidade de vedação foi diminuída em comparação com o Teste de número 11 como a referência. Isso foi atribuível a uma condição que o diâmetro Dpi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino foi a mesma do diâmetro Dbi da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa.[0065] In contrast, in each of Test numbers 16 to 18 being Comparative Examples, the sealing capacity was decreased compared to Test number 11 as the reference. This was attributable to a condition that the diameter Dpi of the inner circumferential edge of the pin cam surface was the same as the diameter Dbi of the inner circumferential edge of the housing cam surface.

[0066] A presente invenção não está limitada às modalidades descritas acima e podem ser efetuadas várias modificações sem se afastar da essência e escopo da presente invenção. Por exemplo, a conexão roscada pode ser qualquer uma de um tipo de acoplamento e um tipo integral.[0066] The present invention is not limited to the modalities described above and various modifications can be made without departing from the essence and scope of the present invention. For example, the threaded connection can be any of a coupling type and an integral type.

INDUSTRIAL APPLICABILITY

[0067] A conexão roscada de acordo com a presente invenção pode ser eficazmente usada para conectar tubos de aço utilizados como produtos tubulares petrolíferos. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA[0067] The threaded connection according to the present invention can be effectively used to connect steel pipes used as petroleum tubular products. LIST OF REFERENCE SIGNS

[0068] 10 pino 11 corpo do tubo 12 superfície de ressalto 12a borda circunferencial interna 12b borda circunferencial externa 13 superfície de vedação 14 parte roscada macho 15 parte de vedação do pino 20 caixa 21 corpo do tubo 22 superfície de ressalto 22a borda circunferencial interna 22b borda circunferencial externa 23 superfície de vedação 24 parte roscada fêmea 30 superfície de contato de ressalto Do diâmetro da borda circunferencial externa da superfície de ressalto Dpi diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto do pino Dbi diâmetro da borda circunferencial interna da superfície de ressalto da caixa tp espessura da região de ressalto do pino tb espessura da região de ressalto da caixa t espessura da parede do corpo do tubo do pino CL eixo do tubo[0068] 10 pin 11 tube body 12 shoulder surface 12a inner circumferential edge 12b outer circumferential edge 13 sealing surface 14 male threaded part 15 pin sealing part 20 casing 21 tube body 22 shoulder surface 22a inner circumferential edge 22b outer circumferential edge 23 sealing surface 24 female threaded part 30 shoulder contact surface Diameter of outer circumferential edge of shoulder surface Dpi diameter of inner circumferential edge of pin shoulder surface Dbi diameter of inner circumferential edge of shoulder surface of box tp thickness of pin boss region tb thickness of box boss region t pin tube body wall thickness CL tube axis

Claims

1. Threaded connection for steel tubes comprising a tubular pin (10) and a tubular casing (20), CHARACTERIZED by the fact that the pin (10) includes, in order from a front end of the pin (10) towards to a tube body (11) of the pin (10), an annular shoulder surface (12), an annular sealing surface (13) located adjacent to the shoulder surface (12) of the pin (10), and a threaded portion male (14), the casing (20) includes, in order from the tube body (21) of the casing (20) towards a front end of the casing (20), an annular projection surface (22), a annular sealing surface (23) located adjacent the shoulder surface (22) of the casing (20), and a female threaded portion (24), the shoulder surface (12, 22) of each of the pin (10) and the casing (20) tilts from a plane perpendicular to a tube axis (CL) in a threading direction of the pin (10), a diameter (Dpi) of an inner circumferential edge (12a) of the shoulder surface (12) of the pin (10) is less than a diameter (Dbi) of an inner circumferential edge (22a) of the shoulder surface (22) of the housing (20), a thickness (tp) of an annular shoulder region of the pin that appears when the projection surface (12) of the pin (10) is projected in the plane perpendicular to the tube axis (CL) is 60% or more of a wall thickness (t) of the tube body (11) of the pin (10), and a thickness (tb) of an annular projection region of the casing that appears when the projection surface (22) of the casing (20) is projected into the plane perpendicular to the tube axis (CL) is 20% or more and 45% or less than one wall thickness (t) of the tube body (11) of the pin (10).

2. The threaded connection for steel pipes according to claim 1, characterized by the fact that a feed angle (θp, θb) of the projection surface (12, 22) of each of the pin (10) and the box (20) with respect to the plane perpendicular to the tube axis (CL) is 5° to 20°.