BR112021000168B1

BR112021000168B1 - Conexão roscada para tubo de aço

Info

Publication number: BR112021000168B1
Application number: BR112021000168-9A
Authority: BR
Inventors: Yousuke Oku; Sadao Douchi
Original assignee: Nippon Steel Corporation; Vallourec Oil And Gas France
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2023-12-19
Also published as: EP3865752A1; EP3865752A4; RU2759043C1; AR116681A1; WO2020075365A1; JP7189961B2; CN112469938A; EP3865752B1; BR112021000168A2; CA3122795A1; JPWO2020075365A1; US11391097B2; SA520420520B1; US20210246737A1; MX2020014227A; CA3122795C; CN112469938B

Abstract

conexão roscada para tubo de aço. é fornecida uma conexão roscada para tubo de aço que fornece alto desempenho de torque e alto desempenho de tensão. uma conexão roscada 1 inclui um pino tubular 10 formado por uma porção de ponta de um tubo de aço e uma caixa tubular 20 adaptada para ser encaixada no pino 10 à medida que o pino 10 é inserido na caixa. o pino 10 incluindo uma rosca macho 11 fornecida sobre uma periferia externa do pino 10, a rosca macho sendo uma rosca de cunha. a caixa 20 incluindo uma rosca macho 21 correspondendo à rosca macho 11 e localizada em uma periferia interna da caixa 20, a rosca fêmea tendo uma rosca de cunha. a conexão roscada 1 satisfaz à seguinte expressão, (1): 3 % =< (lp-sp)/lp =< 8 % (1). na expressão (1), lp é o passo entre os flancos de carga 111 da rosca macho 11, e sp é o passo entre os flancos de penetração 112 da rosca macho 11.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo Técnico

[0001] A presente divulgação refere-se a uma conexão roscada para tubo de aço.

Descrição da Técnica Anterior

[0002] Tubos de aço chamados tubos de poços de petróleo são usados, por exemplo, para prospecção ou produção de petróleo ou gás natural em poços de petróleo ou poços de gás natural (doravante designados coletivamente como "poços de petróleo” ou semelhantes), desenvolvendo recursos não convencionais como areia betuminosa ou gás de xisto, recuperação ou armazenamento de dióxido de carbono (Captura e Armazenamento de Dióxido de Carbono (CCS)), geração de energia geotérmica ou em fontes termais. Uma conexão roscada é usada para conectar tubos de aço.

[0003] Essas conexões roscadas para tubos de aço são geralmente categorizadas como tipo de acoplamento e tipo integral. Uma conexão de tipo acoplamento conecta um par de tubos, um dos tubos é um tubo de aço e o outro tubo é um acoplamento. Neste caso, uma rosca macho é fornecida sobre a periferia externa de ambas as extremidades do tubo de aço, enquanto uma rosca fêmea é fornecida na periferia interna de ambas as extremidades do acoplamento. Em seguida, a rosca macho do tubo de aço é enroscada dentro de uma rosca fêmea do acoplamento, de modo que eles estejam montados e conectados. Uma conexão de tipo integral conecta um par de tubos que são ambos tubos de aço e não usa um acoplamento separado. Neste caso, uma rosca macho é fornecida na periferia externa de um dos tubo de aço, enquanto uma rosca fêmea é formada na periferia interna da outra extremidade. Em seguida, a rosca macho de um tubo de aço é enroscada dentro rosca fêmea do outro tubo de aço, de modo que eles estejam montados e conectados.

[0004] Uma parte de conexão de uma extremidade de tubo na qual uma rosca macho é fornecida inclui um elemento a ser inserido em uma rosca fêmea e, portanto, é usualmente mencionado como “pino”. Uma parte de conexão de uma extremidade de tubo na qual uma rosca fêmea é fornecida inclui um elemento para receber uma rosca macho e, portanto, é mencionada como “caixa”. Um pino e uma caixa constituem extremidades de tubos e são, assim, de forma tubular.

[0005] Quando conexões roscadas são usadas em níveis rasos nos poços de petróleo muito profundos, por exemplo, grandes cargas de tração derivadas dos próprios pesos dos tubos de poços de petróleo são aplicadas às conexões roscadas, enquanto grandes cargas de compressão devido à expansão térmica são aplicadas nas conexões roscadas em níveis profundos.

[0006] A Patente de Reemissão U.S. n° 30647 (Documento Patentário 1), Patente U.S. n° 6158785 (Documento Patentário 2) e WO 2015/194193 (Documento Patentário 3) divulgam cada um uma conexão roscada usando roscas de cunha. Uma rosca de cunha possui uma largura de rosca que se altera gradualmente à medida que ela passa ao longo de sua direção helicoidal. Uma rosca de cunha é conhecida também como rosca em forma de cauda de andorinha e provê alto desempenho de torque. Contudo, nenhum dos Documentos Patentários 1 a 3 especifica em qual taxa a largura da rosca das suas roscas de cunha se altera.

[0007] A patente JP 2012-512347 A (Documento Patentário 4) também divulga uma conexão roscada usando roscas de cunha. Em áreas próximas às extremidades da região da rosca macho, tanto a dianteira como medida entre os flancos de penetração machos e a dianteira como medida entre os flancos de carga machos são constantes. Similarmente, em áreas próximas às extremidades da região da rosca macho, tanto a dianteira como medida entre os flancos de penetração machos e a dianteira como medida entre os flancos de carga fêmeas são constantes. Consequentemente, a largura da rosca é constante próximo às extremidades das regiões roscadas. Embora pode-se reconhecer que existe uma diferença entre a dianteira como medida entre os flancos de carga e a dianteira como medida entre os flancos de penetração, o documento não especifica um valor para esta diferença.

[0008] Os seguintes documentos da técnica anterior são incorporados neste documento por referência.

[0009] [Documento Patentário 1] Patente de Reemissão n° 30647 [Documento Patentário 2] Patente U.S. n° 6158785 [Documento de Patente 3] WO 2015/194193 [Documento de Patente 4] JP 2012-512347 A

SUMÁRIO

[0010] Visto que o flanco de carga e flanco de penetração de uma rosca de cunha possuem ângulos de flanco negativos, as roscas de cunha exibem alto desempenho de torque conforme elas intertravam durante o encaixe. Além disso, para facilitar o encaixe, a rosca de cunha pode ter uma largura de crista de rosca que diminui à medida que a mesma avança em direção à ponta do pino ou caixa. Em outras palavras, existe uma diferença entre o passo do flanco de carga e o passo do flanco de penetração. Esta diferença no passo pode ser mencionada como “dianteira delta”. A dianteira delta determina as larguras da crista de rosca como medidas próximo às pontas do pino e da caixa.

[0011] No lugar da dianteira delta, a razão da cunha pode ser usada para obter o efeito do valor absoluto do passo de rosca em consideração. A razão da cunha é determinada dividindo a dianteira delta pelo passo do flanco de carga e é a razão da dianteira delta para o passo do flanco de carga, expresso como um percentual.

[0012] Se a razão da cunha for alta, significa que a taxa na qual a crista da rosca diminui também é alta. Se a razão da cunha for alta, a largura da crista da rosca diminui próximo à ponta do pino ou caixa. Se a largura da crista da rosca for baixa, a rosca de cunha pode não resistir a uma grande carga de tração e a própria crista da rosca pode ser rompida. É preciso cuidado ao decidir a razão da cunha. A capacidade de uma rosca de cunha resistir a uma carga de tração será mencionada a seguir como um “desempenho de tração”.

[0013] Documento Patentário 4 (JP 2012-512347 A), listado acima, divulga uma otimização da razão de cunha. Contudo, não existe documento que avalie o efeito da razão de cunha no desempenho de torque, bem como o desempenho de tensão.

[0014] Um objetivo da presente divulgação é fornecer uma conexão roscada para tubo de aço que fornece tanto desempenho de torque e alto desempenho de tensão.

[0015] Os presentes inventores realizaram pesquisa extensiva para encontrar uma razão de cunha apropriada que melhora o desempenho de torque e desempenho de tensão. Eles descobriram que o alto desempenho de torque e alto desempenho de tensão serão obtidos alterando-se a razão da cunha.

[0016] Uma conexão roscada para um tubo de aço de acordo com a presente divulgação inclui um pino tubular e uma caixa tubular. O pino tubular é formado por uma porção de ponta do tubo de aço. A caixa tubular é encaixada no pino conforme o pino é inserido na caixa. O pino inclui uma rosca macho. A rosca macho é fornecida sobre uma periferia externa do pino, e é uma rosca de cunha. A caixa inclui uma rosca fêmea. A rosca fêmea corresponde à rosca macho e está localizada em uma periferia interna da caixa, e é uma rosca de cunha. A conexão roscada satisfaz à seguinte expressão, (1):

[0017] 3 % ≤ (LP-SP)/LP ≤8 % (1).

[0018] Na expressão (1), LP é o passo entre os flancos de carga da rosca macho. SP é o passo entre os flancos de penetração da rosca macho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma vista transversal longitudinal de uma conexão roscada para tubo de aço de acordo com uma modalidade, tomada ao longo da direção no eixo do tubo. [FIG. 2] A FIG. 2 é uma vista transversal longitudinal ampliada das roscas macho e fêmea da FIG. 1. [FIG. 3] A FIG. 3 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e o torque de escoamento para uma passo de flanco de carga de 8,64 mm. [FIG. 4] A FIG. 4 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e o torque de escoamento para uma passo de flanco de carga de 10,8 mm. [FIG. 5] A FIG. 5 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e o torque de escoamento para uma passo de flanco de carga de 7,2 mm. [FIG. 6] A FIG. 6 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e a tensão plástica equivalente para uma passo de flanco de carga de 8,64 mm. [FIG. 7] A FIG. 7 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e a tensão plástica equivalente para uma passo de flanco de carga de 10,8 mm. [FIG. 8] A FIG. 8 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de cunha e a tensão plástica equivalente para uma passo de flanco de carga de 7,2 mm.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0020] Uma conexão roscada para um tubo de aço de acordo com a presente modalidade inclui um pino tubular e uma caixa tubular. O pino tubular é formado por uma porção de ponta do tubo de aço. A caixa tubular é encaixada no pino conforme o pino é inserido na caixa. O pino inclui uma rosca macho. A rosca macho é fornecida sobre uma periferia externa do pino, a rosca macho sendo uma rosca de cunha. A caixa inclui uma rosca fêmea. A rosca fêmea corresponde à rosca macho e está localizada em uma periferia interna da caixa, a rosca fêmea sendo uma rosca de cunha. A conexão roscada satisfaz à seguinte expressão, (1):

[0021 ] 3 % ≤ (LP-SP)/LP ≤8 % (1).

[0022] Na expressão (1), LP é o passo entre os flancos de carga da rosca macho. SP é o passo entre os flancos de penetração da rosca macho.

[0023] De preferência, a conexão roscada satisfaz a seguinte expressão, (2).

[0024] 4 % ≤ (LP-SP)/LP ≤7 % (2).

[0025] A conexão roscada pode satisfazer a seguinte expressão, (3).

[0026] -10 graus ≤α ≤-1 grau (3).

[0027] Na expressão (3), α é o ângulo do flanco dos flancos de carga e penetração da rosca macho.

[0028] A rosca macho e a rosca fêmea podem incluir cada uma porção de rosca perfeita incluindo uma rosca perfeita. A porção de rosca perfeita pode ter um comprimento de 40 a 60 mm como medida em uma direção axial do tubo de aço.

[0029] A conexão roscada para tubo de aço de acordo com a presente modalidade será agora descrita com referência aos desenhos. Os componentes iguais e correspondentes são identificados com os mesmos caracteres no desenho e a mesma descrição não será repetida.

[0030] Com referência à FIG. 1, a conexão roscada para tubo de aço de acordo com a presente modalidade, representada por 1, inclui um pino tubular 10 e uma caixa tubular 20. O pino 10 é formado por uma porção de ponta de um tubo de aço 2. A caixa 20 é encaixada no pino 10 à medida que o pino 10 é inserido nela. As porções do tubo de aço 2, exceto a porção de ponta, podem ser doravante mencionadas especificamente como “corpo de tubo de aço”.

[0031] O pino 10 inclui uma rosca macho 11. A rosca macho 11 é fornecida sobre a periferia externa do pino 10. A caixa 20 inclui uma rosca fêmea 21. A rosca fêmea 21 corresponde à rosca macho 11 e está localizada sobre a periferia interna da caixa 20. Mais especificamente, a rosca macho 11 é formada helicalmente sobre a periferia externa do pino 10. A rosca fêmea 21 é formada helicalmente sobre a periferia interna da caixa 20. Cada uma das rosca macho e fêmea 11 e 21 é constituída por uma rosca afunilada. Cada uma das rosca macho e fêmea 11 e 12 é constituída por uma rosca de cunha.

[0032] Com referência à FIG. 2, a rosca macho 11 possui um flanco de carga 111 e a rosca fêmea 21 possui um flanco de carga 211, ambos tendo um ângulo de flanco α. A rosca macho 11 possui um flanco de penetração 112 e a rosca fêmea 21 possui um flanco de penetração 212, ambos tendo um ângulo de flanco β. O ângulo de flanco α é o ângulo dos flancos de carga 111 e 211 relativo ao plano VP perpendicular ao eixo do tubo (ou seja, eixo do tubo de aço 2) TA. O ângulo de flanco β é o ângulo dos flancos de penetração 112 e 212 relativos ao plano VP perpendicular ao eixo do tubo TA. Se os flancos de carga 111 e 211 ou os flancos de penetração 112 e 212 são paralelos ao plano VP, seus ângulos de flanco são de grau zero. Se o flanco de carga 111 da rosca macho 11 for inclinado na direção da ponta do pino 10 em relação ao plano VP (em outras palavras, se o flanco de carga 211 da rosca fêmea 21 estiver inclinado na direção da ponta da caixa 20 em relação ao plano VP), o ângulo de flanco α dos flancos de carga 111 e 211 é positivo. Pelo contrário, se o flanco de carga 111 da rosca macho 11 for inclinado na direção do corpo do tubo de aço do pino 10 em relação ao plano VP (em outras palavras, se o flanco de carga 211 da rosca fêmea 21 estiver inclinado na direção do corpo do tubo de aço da caixa 20 em relação ao plano VP), o ângulo de flanco α dos flancos de carga 111 e 211 é negativo. Além disso, se o flanco de penetração 112 da rosca macho 11 for inclinado na direção do corpo do tubo de aço do pino 10 em relação ao plano VP (em outras palavras, se o flanco de penetração 212 da rosca fêmea 21 estiver inclinado na direção do corpo do tubo da caixa 20 em relação ao plano VP), o ângulo de flanco dos flancos de penetração 112 e 212 é positivo. Pelo contrário, se o flanco de penetração 112 da rosca macho 11 for inclinado na direção da ponta do pino 10 em relação ao plano VP (em outras palavras, se o flanco de penetração 212 da rosca fêmea 21 estiver inclinado na direção da ponta da caixa 20 em relação ao plano VP), o ângulo de flanco dos flancos de penetração 112 e 212 é negativo. Os ângulos de flanco α e β das roscas de cunha são negativos.

[0033] Embora não limitante, é preferencial que a totalidade das roscas macho e fêmea 11 e 21 sejam constituídas por roscas perfeitas, sem a presença de roscas imperfeitas. Se a totalidade das roscas 11 e 32 forem constituídas por roscas perfeitas, isto significa um aumento na área de contato entre as roscas macho e fêmea 11 e 21 que melhora o desempenho de torque. Cada uma das porções de rosca perfeita (ou seja, roscas macho e fêmea 11 e 21 constituem cada uma rosca perfeita) possui um comprimento de 40 a 60 mm, por exemplo.

[0034] A conexão roscada 1 para tubo de aço satisfaz à seguinte expressão (1).

[0035] 3 % < (LP-SP)/LP < 8 % (1).

[0036] De preferência, a conexão roscada 1 para tubo de aço satisfaz à seguinte expressão, (2).

[0037] 4 % < (LP-SP)/LP < 7 % (2).

[0038] Nas expressões (1) e (2), LP é o passo entre os flancos de carga 111 da rosca macho 11 (doravante mencionado como “passo de flanco de carga”). SP é o passo entre os flancos de penetração 112 da rosca macho 11 (doravante mencionado como “passo de flanco de penetração”). (LP-SP)/LP representa a razão da cunha. O passo do flanco de carga LP é igual ao passo entre os flancos de carga 211 da rosca fêmea 21. O passo do flanco de penetração SP é igual ao passo entre os flancos de penetração 212 da rosca fêmea 21.

[0039] Ou seja, o limite superior da razão de cunha é 8 %, e preferencialmente 7 %. O limite inferior da razão de cunha é 3 %, e preferencialmente 4 %.

[0040] A conexão roscada 1 para tubo de aço satisfaz à seguinte expressão, (3).

[0041 ] -10 graus < α < -1 grau e -10 graus < β < -1 grau (3).

[0042] Na expressão (3), α é o ângulo do flanco do flancos de carga 111 da rosca macho 11. β é o ângulo do flanco do flanco de penetração 112 da rosca macho 11. O ângulo de flanco α do flanco de carga 111 da rosca macho 11 pode ser igual ao, ou diferente, ângulo de flanco β do flanco de penetração 112 da rosca macho 11. O ângulo de flanco α do flanco de penetração 111 da rosca macho 11 é substancialmente igual ao ângulo de flanco α do flanco de carga 211 da rosca fêmea 21. O ângulo de flanco β do flanco de penetração 112 da rosca macho 11 é substancialmente igual ao ângulo de flanco β do flanco de penetração 212 da rosca fêmea 21.

[0043] Afirmando com exatidão, os valores do passo do flanco de carga LP, passo do flanco de penetração SP e os ângulos de flanco α e β são aqueles antes do encaixe.

[0044] Na presente modalidade, as roscas macho e fêmea 11 e 21 são constituídas por roscas de cunha e suas razões de cunha estão no intervalo de 3 a 8 %, fornecendo com isso alto desempenho de torque e alto desempenho de tensão.

[0045] A conexão roscada 1 pode ser do tipo acoplamento ou integral. A conexão roscada do tipo acoplamento inclui dois pinos e um acoplamento. Um dos pinos é formado por uma porção de ponta de um tubo de aço. O outro pino é formado por uma porção de ponta do outro tubo de aço. O acoplamento inclui duas caixas. Uma das caixas é formada por uma porção de extremidade do acoplamento. A outra caixa é formada por outra porção de extremidade do acoplamento. A primeira caixa é encaixada no primeiro pino à medida que o pino é inserido nela. A outra caixa está localidade na extremidade de acoplamento oposta àquela da primeira caixa, e é encaixada no outro pino à medida que o pino é inserido nela. Por outro lado, uma conexão roscada integral é destinada a conexão de dois tubos de aço e inclui um pino e uma caixa. No caso de uma conexão roscada integral, um tubo de aço inclui um pino enquanto o outro tubo de aço 2 inclui uma caixa.

[0046] Embora tenha sido descrita uma modalidade, a presente invenção não está limitada à modalidade ilustrada acima, e várias modificações são possíveis sem se afastar do espírito da invenção.

EXEMPLOS

[0047] Para verificar os efeitos da presente modalidade, o desempenho do torque e o desempenho de tensão foram avaliados usando o método dos elementos finitos (MEF). Foi avaliada uma conexão roscada de cunha e foram utilizados tubos de aço descritos abaixo.

[0048] Tamanho: 9-5/8 polegadas (com um diâmetro externo do corpo de tubo de 244,48 mm e um diâmetro interno do corpo de tubo de 216,8 mm) Material: O material L80 de OCTG de acordo com os padrões da API (com uma aproximação de limite elástico nominal de YS=552 MPa (80 ksi)) Afunilamento de rosca: 1/12 Comprimento da rosca: 50 mm (pino) e 60 mm (caixa) Altura da rosca: 1,8 mm Ângulo de flanco: -5 graus (tanto para flanco de carga como flanco de penetração) Passo de flanco de carga: 7,2 mm, 8,64 mm ou 10,8 mm Razão de cunha: 2 a 10 % Passo do flanco de penetração: calculado em retorno com base na razão de cunha

[0049] A conexão roscada sendo avaliada foi composto apenas pela rosca 5 macho 11 e rosca fêmea 21, como mostradas na FIG. 1. As roscas macho e fêmea 11 e 21 foram constituídas inteiramente por roscas de cunha e roscas perfeitas.

[0050] A Tabela 1 mostra as dimensões, etc., das conexões roscadas 27 (ou seja, amostras) testadas na análise. Tabela 1

[0051] Para a análise, a conexão roscada 1 mostrada na FIG. 1 foi usada como base cujas alterações nas dimensões das roscas macho e fêmea 11 e 21 foram realizadas, e o desempenho de torque e desempenho de tensão foram avaliados.

[0052] [Avaliação do Desempenho de Torque] O torque de escoamento foi definido como o valor de torque máximo (MTV) cujo torque de encaixe iniciou para resultar no gráfico de torque de encaixe que foi usado para avaliar o desempenho de torque.

[0053] [Avaliação do Desempenho de Tensão] Uma carga substancialmente igual à carga de tensão sob a qual a conexão roscada 1 resulta foi aplicada a uma conexão roscada que foi encaixada, e o valor máximo da tensão plástica equivalente gerado nas bases dos flancos de carga 111 e 211 e flancos de penetração 112 e 212 da rosca localizada mais próxima à ponta de cada uma das roscas macho e fêmea 11 e 21 foram usados para avaliar o desempenho da tensão. Pela experiência em testes de tubos reais, os presentes inventores sabem que o risco de ruptura de uma crista de rosca é alto se a tensão plástica equivalente for tão alta quanto 0,08. Em vista disto, eles presumiram que o limite da tensão plástica equivalente foi 0,08 e determinarem uma amostra que tivesse bom desempenho de tensão para uma tensão plástica equivalente inferior a 0,08. Alternativamente, para fornecer uma margem maior no lado de segurança, o limite de tensão plástica equivalente pode ser 0,070.

[0054] [Resultados da Análise] FIGS. 3 a 5 ilustra valores de torque de escoamento obtidos pela análise de elementos finitos. Em cada um destes gráficos, o eixo horizontal indica a razão de cunha e o eixo vertical indica o MTV, onde os valores de MTV correspondentes aos valores da razão de cunha são representados em gráfico. Independentemente do passo de rosca, o MTV aumentou à medida que a razão de cunha também aumentava e, em particular, aumentou rapidamente no intervalo de 2 a 3%. Como pode ser determinado nas FIGS. 3 e 5, o MTV estava no seu máximo quando a razão de cunha estava em cerca de 9% e, então, aumentou.

[0055] O desempenho de torque aumentou presumivelmente pelos seguintes motivos: se a razão de cunha for alta, a largura da crista da rosca medida próxima da ponta do pino 10 é menor e, como a porção do pino 10 com uma largura de crista de rosca menor é estreitada por uma porção da caixa 20 com uma largura de crista de rosca larga, uma pressão de contato alta é gerada.

[0056] As FIGS. 6 a 8 são gráficos que ilustram a relação entre o valor máximo da tensão plástica equivalente gerada quando uma carga de tensão foi aplicada a uma conexão roscada 1 que foi encaixada conforme discutido acima, e a razão de cunha. Esta tensão plástica equivalente foi gerada nas bases dos flancos de carga 111 e 211 e os flancos de penetração 112 e 212 da rosca localizada mais próximo da ponta de cada uma das roscas macho e fêmea 11 e 21.

[0057] Como mostrado na FIG. 6, descobriu-se que se o passo do flanco de carga LP=8,64 mm, o valor máximo da tensão plástica equivalente gerada na rosca macho excedeu 0,070 quando a razão de cunha era 9% ou maior, e o valor máximo da tensão plástica equivalente excedeu 0,080 quando a razão de cunha atingiu 10 %.

[0058] Como mostrado na FIG. 7, se o passo do flanco de carga LP=10,8 mm, a tensão plástica equivalente não atingiu 0,070 mesmo quando a razão de cunha era 10 %. Contudo, a tendência foi reconhecida da tensão plástica equivalente gerada na rosca macho para aumentar rapidamente à medida que a razão de cunha aumentava.

[0059] Como mostrado na FIG. 8, descobriu-se que se o passo do flanco de carga LP=7,2 mm, o valor máximo da tensão plástica equivalente gerada na rosca macho excedeu 0,080 quando a razão de cunha era 9% ou maior, quando a razão de cunha era 10 %, as tensões nas roscas macho e fêmea excederam 0,080 de modo que as roscas tinham alta probabilidade de se romper.

[0060] Esses resultados demonstram que, para melhorar o desempenho de torque, quanto maior a razão de cunha, melhor será. Contudo, como discutido acima, se a razão de cunha for muito elevada, o risco de uma ruptura da rosca próximo da ponta do pino (rosca macho) e/ou caixa (rosca fêmea) aumenta. Em vista disto, a razão de cunha é adequadamente não superior a 8 %. Além disso, visto que uma diminuição na largura da crista de rosca é equivalente a um aumento na largura do vale da rosca e resulta em aumento no número de passagens durante a usinagem da rosca e vida útil reduzida do inserto, uma razão de cunha 5 extremamente alta não é desejável do ponto de vista da fabricação. Em vista disto, a razão de cunha adequada descoberta foi de 3 a 8 %.

EXPLICAÇÃO DOS CARACTERES

[0061] 1: conexão roscada para tubo de aço 10: pino 10 11: rosca macho 20: caixa 21: rosca fêmea 111, 211: flanco de carga 112, 212: flanco de penetração 15 LP: passo do flanco de carga SP: passo do flanco de penetração

Claims

1. Conexão roscada (1) para tubo de aço (2), caracterizada pelo fato de que compreende: um pino tubular (10) formado por uma porção de ponta do tubo de aço (2); e uma caixa tubular (20) adaptada para ser encaixada no pino conforme o pino (10) é inserido na caixa (20), o pino (10) incluindo uma rosca macho (11) fornecida sobre uma periferia externa do pino (10), a rosca macho (11) sendo uma rosca de cunha, a caixa (20) incluindo uma rosca macho (11) correspondendo à rosca macho (11) e localizada em uma periferia interna da caixa (20), a rosca fêmea (21) tendo uma rosca de cunha, em que, como visto em uma seção transversal longitudinal quando o pino (10) e a caixa (20) são montados, uma porção de cada uma das roscas macho e fêmea (11, 21) definidas por uma rosca na rosca macho (11) mais próxima de uma ponta do pino (10) e uma rosca na rosca fêmea (21) mais próxima de uma ponta da caixa (20) é uma porção de rosca perfeita constituída por roscas perfeitas, a porção de rosca perfeita tem um comprimento de 40 a 60 mm como medida em uma direção axial do tubo de aço, e a conexão roscada (1) satisfaz à seguinte expressão, (1): 3 % < (LP-SP)/LP < 8 % (1), onde, na expressão (1), LP é o passo entre os flancos de carga (111) da rosca macho (11), e SP é o passo entre os flancos de penetração (112) da rosca macho (11).

2. Conexão roscada (1) para tubo de aço (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a conexão roscada satisfaz à seguinte expressão, (2): 4 % < (LP-SP)/LP < 7 % (2).

3. Conexão roscada (1) para tubo de aço (2), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a conexão roscada (1) satisfaz à seguinte expressão, (3): -10 graus < α < -1 grau e -10 graus < β < -1 grau (3), onde, na expressão (3), α é o ângulo de flanco do flanco de carga (111) da rosca macho, e β é o ângulo de flanco do flanco de penetração (112) da rosca macho (11).