CN106014278B - 管螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管螺纹接头，避免在拉伸载荷作用时在与中间台肩连结的第二螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧断裂，而在本来的危险剖面位置亦即第一螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧可靠地拉伸断裂。在中间台肩的内外螺纹旋合的状况下，夹着中间台肩的内径侧的螺纹列亦即第一螺纹列以及外径侧的螺纹列亦即第二螺纹列的承载牙侧的螺纹间隙L1G以及L2G始终满足L1G＜L2G的关系。

Description

管螺纹接头

技术领域

本发明涉及用于包含通常在油井、气井的勘探、生产中使用的管道以及套管的油井管的管螺纹接头。即本发明涉及用于OCTG(oil country tubular goods；石油专用管材)、立管、以及线管等钢管的连接的管螺纹接头。本发明的管螺纹接头在耐拉伸断裂特性方面优秀。

背景技术

管螺纹接头广泛应用于油井管等产油工业设施所使用的管的连接。以往，在油、气的勘探、生产所使用的管的连接中，典型地使用API(美国石油协会)标准所规定的标准管螺纹接头。

近年来，原油、天然气井的深井化取得进展，在直井的基础上增加了水平井、定向井，因此挖掘、生产环境变得更加苛刻。另外，由于在海洋、极地等恶劣环境下的井的开发增加，所以耐压缩性能、耐弯曲性能、外压密封性能等对管螺纹接头的要求性能在多样化。

另一方面，为了减少井开发时的挖掘量，需要使井细长。即便在称为高级接头(Premium joint)的高性能的特殊的管螺纹接头中，对不经由联接器而将管(也称为pipe)彼此直接连接的整体式管螺纹接头的要求也在提高。

上述高级接头通常在各管的管端侧具备锥螺纹、金属接触密封部、以及扭矩台肩部。上述部件是构成设置于管的一端侧的外螺纹型部亦即销、与设置于该管的另一端侧并与上述外螺纹型部旋合或者嵌合的内螺纹型部亦即套筒彼此的要素。上述要素被设计为在接头(管螺纹接头的意思，以下相同)紧固时内外螺纹的同名要素彼此相互面对。

上述锥螺纹为了牢固地固定接头而是重要的。上述金属接触密封部在该金属接触密封部的区域通过上述套筒与上述销进行金属接触而确保密封性，因而重要。上述扭矩台肩部成为在接头的紧固中担负限位器的作用的台肩面。

在上述整体式管螺纹接头(以下，也称为整体接头)中，上述金属接触密封部设置于轴向(管轴向的意思。以下相同)的一处或者两处以上的位置。其中至少1处位置的上述金属接触密封部设置于上述销的与锥螺纹的销前端侧螺纹端连接的无螺纹部(以下，称为凸头(nose))的外周面、以及上述套筒的与锥螺纹的套筒后端侧螺纹端连接的无螺纹部(以下，称为凸头孔(nose hole))的内周面。该金属接触密封部在接头紧固时，上述凸头与上述凸头孔的金属接触密封部彼此在径向进行接触，形成防止管内侧的流体进入锥螺纹的区域的情况的密封面(为了便于说明，称为内侧径向密封面)。

另外，在整体接头中，有时在上述销与上述套筒彼此将上述锥螺纹的区域沿轴向分为两部分。将上述分为两部分中的销前端侧的螺纹列以及与之旋合的套筒后端侧的螺纹列称为第一螺纹列。另一方面，将销后端侧的螺纹列以及与之旋合的套筒前端侧的螺纹列称为第二螺纹列。对于上述第一螺纹列、第二螺纹列而言，沿径向(管径向的意思。以下相同)来说，第一螺纹列成为内径侧，第二螺纹列成为外径侧。在上述第一螺纹列与上述第二螺纹列的边界设置有上述扭矩台肩部，将其称为中间台肩。由于确认到在紧固时销与套筒的台肩面接触，从而紧固扭矩上升，内外螺纹与密封面能够适当地嵌合，所以设置有该中间台肩。

在具有上述中间台肩的整体接头中，在将上述金属接触密封部设置于轴向的两处位置的情况下，两处位置中的一个形成上述内侧径向密封面。另一个金属接触密封部设置于上述销的与第二螺纹列后端连接的无螺纹部的外周面(为了便于说明，称为销后端侧非螺纹面)、以及上述套筒的与第一螺纹列前端连接的无螺纹部的内周面(为了便于说明，称为套筒前端侧非螺纹面)。该金属接触密封部在接头紧固时，上述销后端侧非螺纹面与上述套筒前端侧非螺纹面的金属接触密封部彼此在径向接触，形成防止管外侧的流体进入锥螺纹的区域的情况的密封面(为了便于说明，称为外侧径向密封面)。

作为具有上述中间台肩的整体接头的现有技术的一个例子，在图5中示出了专利文献1所记载的带管用螺纹的接头(管螺纹接头)。专利文献1所记载的发明的目标(课题)是维持适当的刚性，生产设置有改进后的密封的带管用螺纹的接头；以及改善接头相对于高负载，特别是相对于压缩负载的构造上的阻力(特性)，上述特性不影响密封功能。在专利文献1所记载的发明中，设置有从上述套筒前端侧非螺纹面的金属接触密封部突出至套筒最前端的加强部分，规定该加强部分的长度，或者进一步规定壁厚(wall thickness)，并且，上述套筒的加强部分全长与相对的销后端侧的管(管材部)不产生接触。

专利文献1：日本专利第5232475号公报

然而，如下所述，在现有的技术中存在未解决的问题。

油井管在将多个具有接头部(通称为上述外螺纹型部与上述内螺纹型部)的管利用上述接头部以串联的方式连接并装入井中的状态下，越是靠近地上的管，越是在该管的接头部作用相对大的拉伸载荷。在强度方面避免接头部的疲劳破坏、拉伸断裂是一个重要的接头性能。作为用于评价接头的极限拉伸载荷的指标而通常使用的接头效率如下式所示。

接头效率＝[内螺纹区域中的危险剖面的面积/管材部的公称剖面积]×100(％)

此处，危险剖面意味着在接头的拉伸载荷状态下最容易产生断裂的管轴正交剖面。另外，管材部的公称剖面积意味着将从带接头的管去掉了接头部的剩余的管材部的公称外径、公称壁厚分别成为圆筒外径、圆筒壁厚的圆筒的管轴正交剖面积。接头效率表示其值越大则接头的极限拉伸性能越高。

作为上述危险剖面，采用位于内螺纹侧螺纹区域的第一螺纹牙的承载牙侧的剖面，并以在拉伸载荷试验中在危险剖面断裂的方式进行接头的设计。在危险剖面以外的剖面断裂的情况下，断裂时的拉伸载荷未达到极限拉伸载荷，无法准确地评价极限拉伸载荷。

在内外锥螺纹区域在轴向未分为两部分而不具有中间台肩的整体接头的情况下，在拉伸载荷试验中如设计所希望那样在危险剖面断裂，能够准确地评价极限拉伸载荷。但是，在具有中间台肩的整体接头的情况下，存在拉伸载荷试验中与设计所希望不同而在危险剖面以外断裂的试验事例，无法准确地评价极限拉伸载荷，出现问题。

在具有中间台肩的整体接头的情况下，上述危险剖面本来与不具有中间台肩的整体接头相同，在内螺纹侧位于第一螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧。但是，在具有中间台肩的整体接头的情况下，实际上产生断裂的部位与设计所希望的本来的危险剖面的场所不同，是中间台肩附近的第二螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧。此处，第一或者第二螺纹列的第n螺纹部意味着在第一或者第二螺纹列中从形成螺纹锥的圆锥的前端侧开始第n号的螺纹牙沿着螺纹螺旋卷绕一圈的轴向区间，上述第一螺纹部是n＝1的情况。

发明内容

鉴于上述的问题，本发明的课题在于提供一种管螺纹接头，其为利用在管的一端具备外锥螺纹亦即外螺纹的销、与在上述管的另一端具备与上述外螺纹旋合的内锥螺纹亦即内螺纹的套筒来将管彼此直接连接的整体式，并且为上述销与套筒在径向进行金属接触而密封流体的径向密封型，并且在上述内外锥螺纹的螺纹列的中途具有中间台肩，在管螺纹接头中，避免在拉伸载荷作用时在上述中间台肩的附近(特别是，与中间台肩连结的第二螺纹列的第一螺纹部)的内螺纹侧断裂，而在本来的危险剖面位置亦即第一螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧可靠地拉伸断裂。

本发明人为了解决上述课题而反复进行研究，使用FEA(有限元解析)寻求适当的螺纹形状。结果，获得如下见解而完成本发明：构成为适当地管理轴向的螺纹间隙，在拉伸时在与中间台肩连结的第二螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧不断裂，而可靠地在设计所希望的本来的危险剖面亦即第一螺纹列的第一螺纹部的内螺纹侧断裂，并且，在压缩时主要利用中间台肩分担载荷。即，本发明如下。

〔1〕一种管螺纹接头，其具有：销，其在管的一端具备外锥螺纹亦即外螺纹；以及套筒，其在上述管的另一端具备与上述外螺纹旋合的内锥螺纹亦即内螺纹，上述管螺纹接头为利用上述销与上述套筒将管彼此直接连接的整体式，具备上述销与上述套筒在径向进行金属接触而密封流体的径向密封构造，上述管螺纹接头的特征在于，具有在上述内外锥螺纹的螺纹列的中途形成的中间台肩，在上述中间台肩的上述内外螺纹旋合的状况下，夹着上述中间台肩的内径侧的螺纹列亦即第一螺纹列以及外径侧的螺纹列亦即第二螺纹列的承载牙侧的螺纹间隙L1G以及L2G始终满足L1G＜L2G的关系。

〔2〕根据〔1〕所述的管螺纹接头，其特征在于，将上述第一螺纹列以及上述第二螺纹列的内外螺纹螺距形成为标准螺纹螺距p，在上述中间台肩的上述内外螺纹旋合的状况下，上述第一螺纹列以及上述第二螺纹列中的最靠中间台肩的螺纹部的承载牙侧的螺纹间隙L1Gm以及L2G1形成为L1Gm＜L2G1。

〔3〕根据〔2〕所述的管螺纹接头，其特征在于，将上述第一螺纹列中从最靠内径侧的第一螺纹部到至少第三螺纹部的内螺纹螺距代替上述标准螺纹螺距p，而形成为满足下述(1)式的长螺距pl。

即：

p＜pl＜p×{1+(Fw－Mw)/d1} …(1)

其中，p为标准螺纹螺距，

Pl为长螺距，

Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，

Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，

d1为第一螺纹列的内螺纹长度。

〔4〕根据〔2〕或〔3〕所述的管螺纹接头，其特征在于，将上述第二螺纹列中从最靠内径侧的第一螺纹部到至少第三螺纹部的内螺纹螺距代替上述标准螺纹螺距p，而形成为满足下述(2)式的短螺距ps。

即：

p×{1－(Fw－Mw)/d2}＜ps＜p …(2)

其中，p为标准螺纹螺距，

Ps为短螺距，

Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，

Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，

d2为第二螺纹列的内螺纹长度。

根据本发明，在向接头作用拉伸载荷时第一螺纹列先进行承载牙侧面接触而分担拉伸载荷，因此在之后第二螺纹列进行承载牙侧面接触时接头的螺纹部整体分担拉伸载荷。结果，接头在本来的危险剖面位置可靠地断裂。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的一个例子的接头的轴向剖面的示意图。

图2是表示方案〔3〕的一个例子的中间台肩的内外螺纹接触下的第一螺纹列的轴向剖面的示意图。

图3是表示方案〔4〕的一个例子的中间台肩的内外螺纹接触下的第二螺纹列的轴向剖面的示意图。

图4是表示用现有例(a)与本发明例(b)对利用FEA解析出的紧固后的拉伸载荷下的作用于各螺纹牙的承载牙侧面的轴向反作用力进行比较的图表。

图5是表示现有的整体接头的一个例子的轴向剖面的示意图。

附图标记说明：

1、1A…管主体(管材部)；2…销；3…套筒；4、4A…密封部(详细而言，金属接触密封部)；A…第一螺纹列；B…第二螺纹列；C…中间台肩。

具体实施方式

图1是表示本发明的实施方式的一个例子的接头的轴向剖面(与轴平行的方向的剖面)的示意图。该一个例子是将管主体(管材部)1、1A的壁厚为WT的两个管相互连接后的状态。两管均具有：在管的一端具备外锥螺纹亦即外螺纹的销2、和在管的另一端具备与上述外螺纹旋合的内锥螺纹亦即内螺纹的套筒(box)3。销2与套筒3构成销2的外螺纹与套筒3的内螺纹旋合而将两管1、1A直接连接的整体式接头。此外，对管主体的两端部进行增壁加工，并在该增壁加工后的部位，在成为销2的管端侧进行外表面螺纹切削加工以及内外表面非螺纹切削加工，在成为套筒3的管端侧进行内表面螺纹切削加工以及内外表面非螺纹切削加工，由此形成销2与套筒3。该接头也为销2与套筒3在径向进行金属接触而密封流体的径向密封型接头。在图1的实施方式中，在轴向具有两个进行上述金属接触而密封流体的金属接触密封部(以下，也简称为密封部)。一个是设置于销前端侧的凸头与套筒后端侧的凸头孔的密封部4。另一个是设置于销后端侧的非螺纹面与套筒前端侧的非螺纹面的密封部4A。

另外，该接头在上述内外锥螺纹的螺纹列的中途具有中间台肩C。具有中间台肩的整体接头存在嵌入型(flush type)与半嵌入型(semi flush type)。半嵌入型是指将对内螺纹侧的管端进行扩管加工使之向外径侧伸出并进行了螺纹加工的内螺纹、与对外螺纹侧的管端进行缩径加工使之向内径侧伸出并进行了螺纹加工的外螺纹进行嵌合而得的接头。嵌入型是指未进行扩管、缩径加工而在一方加工内螺纹并在另一方加工外螺纹并将其嵌合而得的接头。本发明能够应用于嵌入型、半嵌入型中的任一种类型。

并且，该接头在中间台肩C的内外螺纹旋合的状况下，即在销2侧的中间台肩C与套筒3侧的中间台肩C的轴向对置面彼此相互接触的状态下，夹着中间台肩C的内径侧的螺纹列亦即第一螺纹列A、外径侧的螺纹列亦即第二螺纹列B各自的承载牙侧的螺纹间隙L1G、L2G始终满足L1G＜L2G的关系。即，在将第一螺纹列A中从最靠内径侧的第一螺纹部A1到最靠外径侧的第m螺纹部Am的承载牙侧的螺纹间隙依次标记为L1Gi(其中i＝1、2、····m)，将第二螺纹列B中从最靠内径侧的第一螺纹部B1到最靠外径侧的第n螺纹部Bn的承载牙侧的螺纹间隙标记为L2Gj(其中，j＝1、2、····n)时，以即便在公差的范围内存在差异也始终满足L1Gi＜L2Gj的关系的方式设定螺纹间隙。

由此，在对接头作用了拉伸载荷时，第一螺纹列A先产生承载牙侧的内外螺纹接触而分担拉伸载荷，因此在之后第二螺纹列B产生承载牙侧的内外螺纹接触时，接头的螺纹部整体分担拉伸载荷。

以往，存在当作用拉伸载荷时第二螺纹列B比第一螺纹列A先产生承载牙侧的内外螺纹接触而在第二螺纹列B的第一螺纹部B1的内螺纹侧的剖面CCS2产生断裂的情况。与此相对，在本发明中，第一螺纹列A比第二螺纹列B先产生承载牙侧的内外螺纹接触，因此不在上述剖面CCS2断裂，而可靠地在设计所希望的本来的危险剖面亦即第一螺纹列A的第一螺纹部A1的内螺纹侧的剖面CCS1断裂。

上述〔2〕、〔3〕、〔4〕所述的本发明(为了便于说明，称为方案〔2〕、〔3〕、〔4〕)分别均是在上述〔1〕所述的本发明(为了便于说明，称为方案〔1〕)中，用于以L1Gi＜L2Gj始终成立的方式设定螺纹间隙的方案，以下对其进行说明。

在方案〔2〕中，在方案〔1〕的基础上，使第一螺纹列A、第二螺纹列B的内外螺纹螺距为标准螺纹螺距p。并且，在方案〔2〕中，在中间台肩C的内外螺纹接触下，第一螺纹列A、第二螺纹列B彼此的最靠中间台肩C的螺纹部的各承载牙侧的螺纹间隙L1Gm、L2G1形成为L1Gm＜L2G1。由此，第一螺纹列A、第二螺纹列B均使内外螺纹螺距为标准螺纹螺距p，因此第一螺纹列A内的各螺纹部的承载牙侧的螺纹间隙L1Gi(其中，i＝1…m)均等于L1Gm，另一方面，第二螺纹列B内的各螺纹部的承载牙侧的螺纹间隙L2Gj(其中，j＝1…n)均等于L2G1。因此，满足L1Gi＜L2Gj的关系。

接下来，在方案〔3〕中，在方案〔2〕的基础上，使第一螺纹列A的从第一螺纹部A1到至少第三螺纹部A3的内螺纹螺距代替上述标准螺纹螺距p而为满足下述(1)式的长螺距pl。除了进行了这种螺纹螺距变更以外，与方案〔2〕相同。

p＜pl＜p×{1+(Fw－Mw)/d1} …(1)

其中，p为标准螺纹螺距，pl为长螺距，Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，d1为第一螺纹列的内螺纹长度。

方案〔3〕的一个例子如图2所示。在本例中，对于第一螺纹列A内的整个螺纹部而言使内螺纹螺距为长螺距pl。除此以外与方案〔2〕相同。在图2示出了第一螺纹列A内的第Ai螺纹部中的i＝k、k+1的情况下的螺纹部A(k)、A(k+1)与它们各自的承载牙侧的螺纹间隙L1G(k)、L1G(k+1)。如图示那样，除了L1G(k)＜L2Gj、L1G(k+1)＜L2Gj之外，L1G(k)＝L1G(k+1)－(pl－p)。由于pl＞p，所以对L1Gi而言，每当螺纹部Ai向销前端侧靠近1个螺距(i减少一个)便减少一个(pl－p)，结果，在全部螺纹部中L1G1最小。因此，在存在拉伸载荷时，在第一螺纹列A的第一螺纹部A1产生相对高的拉伸应力以及应变，结果，不在第二螺纹列B的第一螺纹部B1的内螺纹侧的剖面CCS2，而在设计所希望的本来的危险剖面CCS1更可靠地断裂。

但是，由于遍及Ai的全部i(i＝1…m)的(pl－p)的累计不得超过设计上的空隙量(Fw－Mw)，所以(pl－p)×m＜Fw－Mw。另一方面，由于m＝d1/p，所以结果，pl需要满足(1)式的右侧的不等式pl＜p×{1+(Fw－Mw)/d1}。

此外，在图2的例子中，对于第一螺纹列A内的整个螺纹部而言使内螺纹螺距为长螺距pl。但是，并不局限于此，即便在对于从第一螺纹部A1到“至少第三螺纹部A3”(“A(3)～A(m－1)中的任一个”)而言使内螺纹螺距为长螺距pl的情况下，也起到上述剖面CCS1可靠地成为危险剖面的效果。

接下来，在方案〔4〕中，以方案〔2〕或者方案〔3〕为前提，使第二螺纹列B的从第一螺纹部B1到至少第三螺纹部B3的内螺纹螺距代替上述标准螺纹螺距p而为满足下述(2)式的短螺距ps。除了进行了这种螺纹螺距变更以外，与作为前提的方案〔2〕或者方案〔3〕相同。

p×{1－(Fw－Mw)/d2}＜ps＜p …(2)

其中，p为标准螺纹螺距，ps为短螺距，Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，d2为第二螺纹列的内螺纹长度。

方案〔4〕的一个例子如图3所示。在本例中以方案〔3〕为前提，对于第二螺纹列B内的整个螺纹部而言使内螺纹螺距为短螺距ps。除此以外与方案〔3〕相同。在图3中示出了第二螺纹列B内的第Bj螺纹部中的j＝k、k+1的情况下的螺纹部B(k)、B(k+1)与它们各自的承载牙侧的螺纹间隙L2G(k)、L2G(k+1)。如图示那样，除了L2G(k)＞L1Gi、L2G(k+1)＞L1Gi之外，L2G(k)＝L1G(k+1)+(p－ps)。由于ps＜p，所以对于L2Gj而言，每当螺纹部Bj向中间台肩C侧靠近1个螺距(j减少一个)便增加一个(p－ps)，结果，在全部螺纹部中L2G1最大。因此，在存在拉伸载荷时，在第二螺纹列B的第一螺纹部B1产生相对低的拉伸应力，结果，在剖面CCS2断裂的可能性变得更低。

但是，由于遍及Bj的全部j(j＝1…n)的(p－ps)的累计不得超过设计上的空隙量(Fw－Mw)，所以(p－ps)×n＜Fw－Mw。另一方面，由于n＝d2/p，所以结果，ps需要满足(2)式的左侧的不等式ps＞p×{1－(Fw－Mw)/d2}。

此外，在图3的例子中，对于第二螺纹列B内的整个螺纹部而言使内螺纹螺距为短螺距ps。但是，并不局限于此，即便在对于从第一螺纹部B1到“至少第三螺纹部B3”(“B(3)～B(n－1)中的任一个”)而言使内螺纹螺距为短螺距ps的情况下，也起到可靠地避免在上述剖面CCS2断裂的效果。另外，在图3的例子中虽以方案〔3〕为前提，但即便在以方案〔2〕为前提的情况下也起到相同的效果。

另外，在本发明中，为了实现80％以上的接头效率，中间台肩C的高度Ch(参照图1)优选形成为管主体1、1A的壁厚WT的10％以下，更优选为8％以下。另一方面，若上述高度Ch不足上述壁厚WT的3％，则难以发现中间台肩C的作为限位器的效果，因此上述高度Ch优选形成为上述壁厚WT的3％以上，更优选为5％以上。

另外，在真实井的设计中，对于与管螺纹接头的接头效率对应的拉伸的构造强度而言，由于应用了某种安全系数所以接头不会立即拉伸断裂。另一方面，虽拉伸载荷较小，但有时因钻削、热应力而作用有压缩载荷，从而有在螺纹部产生因反复的拉伸/压缩而导致的疲劳破坏的风险。

与此相对，在本发明中，由于设置有中间台肩C，所以中间台肩C成为承受压缩载荷的主体。结果，导致因向螺纹部的反复的拉伸/压缩载荷而产生的反复应力以及应变范围的减小，也能够降低疲劳破坏的风险。

另外，在与密封部4、4A邻接地在彼此的端部设置有未图示的台肩的情况下，在存在反复的拉伸/压缩载荷时，不仅在上述台肩而且在密封部4、4A也存在变形以及密封性降低的风险。为此，在本发明的整体接头中，内表面侧、外表面侧的各密封部4、4A形成为在径向销2与套筒3在比较长的范围内进行金属接触而密封流体的径向密封型，并且，密封部4、4A彼此的端面形成为在轴向非接触的构造。

在本发明中，即便入扣牙侧角(Stab Flank Angle)为正、平直(square)中的任一个，并且，承载牙侧角(Load Flank Angle)为正、负、平直中的任一个，本发明的效果实际上也不变。还发现在满足入扣牙侧角为10度～30度并且承载牙侧角为－10度～0度的条件的情况下，能够起到本发明的效果，而与密封部的详细的形状无关。

此外，入扣牙侧、承载牙侧均将轴向剖面中的各侧的外形直线与轴向正交线平行的情况称为平直并将牙侧角形成为0度，另一方面，在为非平行的情况下，用螺纹牙顶部两侧的上述入扣牙侧、承载牙侧的各外形直线与轴向正交线的交叉角的锐角侧的角度来定义牙侧角。对于其附号而言，将配置于上述螺纹牙顶部的轴向中间的轴向正交线与上述外形直线的延长线的交点相比上述螺纹牙顶部位于更靠外径侧的情况作为正，将位于内径侧的情况作为负。

实施例

对于现有例而言，在图1所示的具有中间台肩C的整体接头中，将接头效率形成为80％，第一螺纹列A、第二螺纹列B均将外螺纹牙数形成为10牙，将内外螺纹的螺纹螺距均形成为标准螺纹螺距p，将中间台肩C的高度Ch形成为管主体1、1A的壁厚WT的8％，在中间台肩C的内外螺纹接触下将第一螺纹列A的各螺纹部Ai的承载牙侧的螺纹间隙L1Gi(其中，i＝1…10)与第二螺纹列B的各螺纹部Bj的承载牙侧的螺纹间隙L2Gj(其中，j＝1…10)的关系条件形成为L1Gi＝L2Gj，将承载牙侧角形成为－5度，将入扣牙侧角形成为10度。此外，管主体1、1A是外径＝9.625英寸、壁厚WT＝0.545英寸的无缝钢管。

对于本发明例而言，在上述现有例中，根据以前述的方案〔3〕为前提的方案〔4〕，在中间台肩C的内外螺纹接触下形成为L1G10＜L2G1，并且对于第一螺纹列A的整个螺纹部而言将内螺纹螺距代替标准螺纹螺距p而形成为满足(1)式的长螺距pl，并且对于第二螺纹列B的整个螺纹部而言将内螺纹螺距代替标准螺纹螺距p而形成为满足(2)式的短螺距ps，由此进行从L1Gi＝L2Gj的关系条件向L1Gi＜L2Gj的关系条件的变更，除此以外与现有例相同。

图4是表示对于(a)现有例与(b)本发明例而言利用FEA解析了紧固后的拉伸载荷下的向各螺纹部的承载牙侧面的轴向反作用力的结果的图表。如图示那样，在现有例中，在第二螺纹列B的第一螺纹部(螺纹B1)处轴向反作用力最大，与此相对，在本发明例中，在第一螺纹列A的第一螺纹部(螺纹A1)处轴向反作用力最大。

与上述解析结果相符合，在实际的拉伸载荷试验中，在现有例中在上述螺纹B1的套筒侧剖面(与本来的危险剖面不同的剖面)拉伸断裂，从而无法进行极限拉伸负载的准确评价。另一方面，在本发明例中在上述螺纹A1的套筒侧剖面(本来的危险剖面)拉伸断裂，从而能够进行极限拉伸负载的准确评价。

Claims (4)

1.一种管螺纹接头，其具有：

销，其在管的一端具备外锥螺纹亦即外螺纹；以及

套筒，其在所述管的另一端具备与所述外螺纹旋合的内锥螺纹亦即内螺纹，

所述管螺纹接头为利用所述销与所述套筒将管彼此直接连接的整体式，具备所述销与所述套筒在径向进行金属接触而密封流体的径向密封构造，

所述管螺纹接头的特征在于，

具有在所述内外锥螺纹的螺纹列的中途形成的中间台肩，

在所述中间台肩的所述内外螺纹旋合的状况下，夹着所述中间台肩的内径侧的螺纹列亦即第一螺纹列以及外径侧的螺纹列亦即第二螺纹列的承载牙侧的螺纹间隙L1G以及L2G始终满足L1G＜L2G的关系。

2.根据权利要求1所述的管螺纹接头，其特征在于，

将所述第一螺纹列以及所述第二螺纹列的内外螺纹螺距形成为标准螺纹螺距p，

在所述中间台肩的所述内外螺纹旋合的状况下，所述第一螺纹列以及所述第二螺纹列中的最靠中间台肩的螺纹部的承载牙侧的螺纹间隙L1Gm以及L2G1形成为L1Gm＜L2G1。

3.根据权利要求2所述的管螺纹接头，其特征在于，

将所述第一螺纹列中从最靠内径侧的第一螺纹部到至少第三螺纹部的内螺纹螺距代替所述标准螺纹螺距p，而形成为满足下述(1)式的长螺距pl，

p＜pl＜p×{1+(Fw－Mw)/d1}…(1)

其中，

p为标准螺纹螺距，

Pl为长螺距，

Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，

Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，

d1为第一螺纹列的内螺纹长度。

4.根据权利要求2或3所述的管螺纹接头，其特征在于，

将所述第二螺纹列中从最靠内径侧的第一螺纹部到至少第三螺纹部的内螺纹螺距代替所述标准螺纹螺距p，而形成为满足下述(2)式的短螺距ps，

p×{1－(Fw－Mw)/d2}＜ps＜p…(2)

其中，

p为标准螺纹螺距，

Ps为短螺距，

Fw为内螺纹的螺纹谷的轴向宽度，

Mw为外螺纹的螺纹牙的轴向宽度，

d2为第二螺纹列的内螺纹长度。