CN110088519B - 螺纹接头 - Google Patents

Abstract

提供一种能够确保较高的密封性能的螺纹接头。螺纹接头(10)包括公扣(1)和母扣(2)。公扣(1)的内侧外螺纹部(13)包括平行部(131)。平行部(131)位于内侧外螺纹部(13)的公扣内密封面(11)侧的端部，螺纹槽底面与管轴线平行地形成。母扣(2)的内侧内螺纹部(23)包括锥形部(231)。锥形部(231)的螺纹牙高度比平行部(131)的螺纹牙高度大。在非紧固状态下的公扣(1)和母扣(2)的纵剖视时，在将锥形部(231)的相邻的螺纹牙顶面(231a)的直径之差设为Da，将平行部(13)的螺纹槽底面(131a)的直径与公扣内密封面(11)的最大径之差设为Db时，满足Da<Db。

Description

螺纹接头

技术领域

本公开涉及一种螺纹接头，更详细而言，涉及一种用于将钢管彼此间连结的螺纹接头。

背景技术

以往，在油井、天然气井等(以下，统称为油井)中，使用被称为油井管的钢管。油井管利用螺纹接头相互连结而设于油井。

螺纹接头的形式被大致分成整体型和组合型。在整体型的情况下，油井管彼此间直接连结。具体而言，通过在设于一油井管的管端部的内周的内螺纹部拧入设于另一油井管的管端部的外周的外螺纹部，从而将油井管彼此间连结。在组合型的情况下，借助管状的管接头将油井管彼此间连结。具体而言，通过在分别设于管接头的两管端部的内周的内螺纹部拧入设于油井管的管端部的外周的外螺纹部，从而将油井管彼此间连结。

通常，形成有外螺纹部的油井管的管端部包括要插入内螺纹部的要素，因此被称为公扣。形成有内螺纹部的油井管的管端部或者管接头的管端部包括接收外螺纹部的要素，因此被称为母扣。

近年，伴随着油井的深井化，大多采用埋设多层油井管的多级管柱(multi-stagestring)设计。在多级管柱设计中，优选的是使外侧的油井管与内侧的油井管之间的间隙尽量小。因此，使用整体型的螺纹接头。对于该螺纹接头而言，例如母扣的外径为公扣的外径的110％左右，通常被称为嵌入式直连型(semi-flush-type)、标准直连型(flush-type)等(以下，统称为嵌入式直连型)。

在日本特许第3808562号公报中，提出了假定在深井中使用的螺纹接头。在该螺纹接头的管轴线方向的内端部和外端部分别设有内密封部和外密封部。螺纹部整体由两级锥螺纹构成，但在内密封部侧和外密封部侧的各端部具有消失螺纹。在内密封部侧的消失螺纹处，公扣的外螺纹部的螺纹槽底面和母扣的内螺纹部的螺纹牙顶面形成为恒定的直径且与管轴线平行。在外密封部侧的消失螺纹处，公扣的外螺纹部的螺纹牙顶面和母扣的内螺纹部的螺纹槽底面形成为恒定的直径且与管轴线平行。

发明内容

螺纹接头通常要求较高的密封性能。若是嵌入式直连型的螺纹接头，则需要在严格的尺寸限制下确保较高的密封性能。然而，在日本特许第3808562号公报的螺纹接头的情况下，存在由于上述的消失螺纹而导致密封性能降低的可能性。

本公开的目的在于提供一种能够确保较高的密封性能的螺纹接头。

本公开的螺纹接头用于将钢管彼此间连结。螺纹接头包括公扣和母扣。公扣构成一钢管的管端部。母扣构成另一钢管的管端部。母扣供公扣插入而与公扣紧固在一起。公扣包括公扣内密封面、公扣外密封面、内侧外螺纹部、外侧外螺纹部以及公扣台肩面。公扣内密封面形成于公扣的顶端部的外周。公扣外密封面形成于公扣的一钢管的管主体侧的端部的外周。内侧外螺纹部配置于公扣内密封面与公扣外密封面之间。内侧外螺纹部形成于公扣的外周。外侧外螺纹部在公扣内密封面与公扣外密封面之间配置于比内侧外螺纹部靠公扣外密封面侧的位置。外侧外螺纹部形成于公扣的外周。公扣台肩面配置于内侧外螺纹部与外侧外螺纹部之间。公扣台肩面形成于公扣的外周。母扣包括母扣内密封面、母扣外密封面、内侧内螺纹部、外侧内螺纹部以及母扣台肩面。母扣内密封面与公扣内密封面相对应地形成于母扣的内周。母扣内密封面在紧固状态下与公扣内密封面接触。母扣外密封面与公扣外密封面相对应地形成于母扣的内周。母扣外密封面在紧固状态下与公扣外密封面接触。内侧内螺纹部与内侧外螺纹部相对应地形成于母扣的内周。内侧内螺纹部在紧固状态下与内侧外螺纹部嵌合。外侧内螺纹部与外侧外螺纹部相对应地形成于母扣的内周。外侧内螺纹部在紧固状态下与外侧外螺纹部嵌合。母扣台肩面与公扣台肩面相对应地形成于母扣的内周。母扣台肩面在紧固状态下与公扣台肩面接触。内侧外螺纹部包括第1平行部。第1平行部位于内侧外螺纹部的公扣内密封面侧的端部。第1平行部在公扣的纵剖视时包括与一钢管的管轴线平行地形成的多个螺纹槽底面。内侧内螺纹部包括第1锥形部。第1锥形部在紧固状态下与第1平行部相对。第1锥形部具有比第1平行部的螺纹牙高度大的螺纹牙高度和随着朝向母扣内密封面去而变小的螺纹直径。公扣内密封面具有比第1锥形部的螺纹牙顶面的最小径大的最大径。在非紧固状态下的公扣和母扣的纵剖视时，在将第1锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差设为Da，将第1平行部的螺纹槽底面的直径与公扣内密封面的最大径之差设为Db时，满足Da<Db。

根据本公开的螺纹接头，能够确保较高的密封性能。

附图说明

图1是表示实施方式的螺纹接头的概略结构的纵剖视图。

图2是表示非紧固状态下的图1的螺纹接头的管轴线方向的内端部的纵剖视图。

图3是表示非紧固状态下的图1的螺纹接头的管轴线方向的外端部的纵剖视图。

图4是关于从差3个螺距完成紧固之时到紧固完成为止的各阶段重叠地表示设计上的公扣部和母扣部的纵剖视图。

图5是表示实际的紧固过程中的差3个螺距完成紧固之时的公扣和母扣的纵剖视图。

图6是表示实际的紧固过程中的紧固完成2个螺距之前的公扣和母扣的纵剖视图。

图7是表示实际的紧固过程中的紧固完成1个螺距之前的公扣和母扣的纵剖视图。

图8是表示紧固完成时的公扣和母扣的纵剖视图。

图9是关于各实施例和比较例表示施加内外压之后的公扣的塑性变形量(塑性应变量)的图表。

图10是关于各实施例和比较例表示施加内外压之后的母扣的塑性变形量(塑性应变量)的图表。

具体实施方式

在最新的螺纹接头的实体试验标准(ISO/FDIS 13679 CAL IV：2011)中，相比于以前的标准(ISO 13679 CAL IV：2002)，增加了反复施加的拉伸、压缩、外压以及内压的载荷。即，要求能更强地抵抗重复载荷的螺纹接头。另外，螺纹接头的使用环境逐年变得严峻，因此对能够耐受重复载荷的密封性能的要求变高。

在施加有内压和外压的螺纹接头中，优选的是，将内压用的内密封部和外压用的外密封部相互独立地设置而提高密封性能。在嵌入式直连型的螺纹接头的情况下，为了防止特别是对于内压的密封性能降低，优选的是使内密封部的公扣的壁厚尽量大。

在日本特许第3808562号公报的螺纹接头中，在母扣的内螺纹部，通过将内密封部侧的端部的螺纹牙与管轴线平行地切割，从而形成母扣的消失螺纹。由此，在内密封部侧的端部，内螺纹部的螺纹牙高度比外螺纹部的螺纹牙高度小。通过像这样做，即使在内密封部增大公扣的壁厚，也能够防止公扣内密封面和母扣的内螺纹部的螺纹牙在紧固过程中接触。

然而，在日本特许第3808562号公报的螺纹接头的情况下，在消失螺纹的部分，在外螺纹部的螺纹牙顶面与内螺纹部的螺纹槽底面之间以及外螺纹部的螺纹槽底面与内螺纹部的螺纹牙顶面之间，在紧固状态下产生较大的间隙。在这样的状态下，在施加重复的载荷时，难以维持密封性能。

例如，在日本特许第3808562号公报的螺纹接头主要承受内压的载荷的情况下，公扣的顶端部发生扩径变形，直至外螺纹部的螺纹牙顶面或螺纹槽底面与母扣的内螺纹部接触。在外螺纹部的螺纹牙顶面与内螺纹部的螺纹槽底面之间的间隙以及外螺纹部的螺纹槽底面与内螺纹部的螺纹牙顶面之间的间隙较大的情况下，施加载荷时的公扣的变形量也较大。若反复施加载荷，则塑性变形蓄积，结果导致螺纹接头的密封性能降低。如上所述，近年来，特别是要求对于重复载荷的耐性，需要即使在对螺纹接头施加重复载荷的情况下也维持较高的密封性能。

本发明人等基于以上的见解完成了实施方式的螺纹接头。

实施方式的螺纹接头用于将钢管彼此间连结。螺纹接头包括公扣和母扣。公扣构成一钢管的管端部。母扣构成另一钢管的管端部。母扣供公扣插入而与公扣紧固在一起。公扣包括公扣内密封面、公扣外密封面、内侧外螺纹部、外侧外螺纹部以及公扣台肩面。公扣内密封面形成于公扣的顶端部的外周。公扣外密封面形成于公扣的一钢管的管主体侧的端部的外周。内侧外螺纹部配置于公扣内密封面与公扣外密封面之间。内侧外螺纹部形成于公扣的外周。外侧外螺纹部在公扣内密封面与公扣外密封面之间配置于比内侧外螺纹部靠公扣外密封面侧的位置。外侧外螺纹部形成于公扣的外周。公扣台肩面配置于内侧外螺纹部与外侧外螺纹部之间。公扣台肩面形成于公扣的外周。母扣包括母扣内密封面、母扣外密封面、内侧内螺纹部、外侧内螺纹部以及母扣台肩面。母扣内密封面与公扣内密封面相对应地形成于母扣的内周。母扣内密封面在紧固状态下与公扣内密封面接触。母扣外密封面与公扣外密封面相对应地形成于母扣的内周。母扣外密封面在紧固状态下与公扣外密封面接触。内侧内螺纹部与内侧外螺纹部相对应地形成于母扣的内周。内侧内螺纹部在紧固状态下与内侧外螺纹部嵌合。外侧内螺纹部与外侧外螺纹部相对应地形成于母扣的内周。外侧内螺纹部在紧固状态下与外侧外螺纹部嵌合。母扣台肩面与公扣台肩面相对应地形成于母扣的内周。母扣台肩面在紧固状态下与公扣台肩面接触。内侧外螺纹部包括第1平行部。第1平行部位于内侧外螺纹部的公扣内密封面侧的端部。第1平行部在公扣的纵剖视时与一钢管的管轴线平行地形成，具有彼此相同的直径。内侧内螺纹部包括第1锥形部。第1锥形部在紧固状态下与第1平行部相对。第1锥形部具有比第1平行部的螺纹牙高度大的螺纹牙高度和随着朝向母扣内密封面去而变小的螺纹直径。公扣内密封面具有比第1锥形部的螺纹牙顶面的最小径大的最大径。在非紧固状态下的公扣和母扣的纵剖视时，在将第1锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差设为Da，将第1平行部的螺纹槽底面的直径与公扣内密封面的最大径之差设为Db时，满足Da<Db(第1结构)。

在第1结构中，在公扣的内侧外螺纹部中的内密封部侧的部分设有螺纹槽底面与管轴线平行的第1平行部。另一方面，在母扣的内侧内螺纹部中的与该第1平行部相对的第1锥形部，螺纹牙顶面不与管轴线平行，螺纹牙高度比第1平行部的螺纹牙高度大。因此，在紧固状态下，即使考虑内密封部的干涉量，也不会在内侧外螺纹部的第1平行部与内侧内螺纹部的第1锥形部之间产生较大的间隙。由此，即使在对螺纹接头施加有内外压的载荷的情况下，内侧外螺纹部的第1平行部的螺纹牙顶面或者螺纹槽底面也能在较低的负载的阶段与内侧内螺纹部接触，限制内密封部附近的变形。由此，能够降低塑性变形的蓄积量，因此即使在对螺纹接头反复施加内外压的载荷的情况下，也能够确保较高的密封性能。

在第1结构中，在内侧内螺纹部的第1锥形部，螺纹牙顶面不与管轴线平行，螺纹牙高度比内侧外螺纹部的第1平行部的螺纹牙高度大。因此，与将内侧内螺纹部的内密封部侧的螺纹牙切割的情况相比较，内侧内螺纹部和内侧外螺纹部完全组合的部分的长度变长。由此，能够抑制公扣或者母扣针对拉伸和压缩的载荷的变形，能够确保较高的密封性能。

在第1结构中，内侧外螺纹部的第1平行部的螺纹槽底面的直径与公扣内密封面的最大径之差比内侧内螺纹部的第1锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差大。通过像这样做，即使不切割母扣的内侧内螺纹部的螺纹牙，在紧固过程中，也能够防止公扣内密封面与母扣的内侧内螺纹部的螺纹牙接触。

在上述螺纹接头中，也可以是，外侧内螺纹部包括第2平行部，外侧外螺纹部包括第2锥形部。第2平行部位于外侧内螺纹部的母扣外密封面侧的端部。第2平行部的螺纹槽底面与另一钢管的管轴线平行地形成。第2锥形部在紧固状态下与第2平行部相对。第2锥形部具有比第2平行部的螺纹牙高度小的螺纹牙高度和随着朝向公扣外密封面去而变大的螺纹直径。母扣外密封面具有比第2锥形部的螺纹牙顶面的最大径大的最小径。在非紧固状态下的公扣和母扣的纵剖视时，在将第2锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差设为Dc，将第2平行部的螺纹槽底面的直径与母扣外密封面的最小径之差设为Dd时，满足Dc<Dd(第2结构)。

在第2结构中，在外侧内螺纹部中的外密封部侧的端部设有螺纹槽底面与管轴线平行的第2平行部。第2平行部的螺纹牙高度比与该第2平行部相对的外侧外螺纹部的第2锥形部的螺纹牙高度大。因此，在紧固状态下，外侧内螺纹部的第2平行部与外侧外螺纹部的第2锥形部之间的间隙变小，在对螺纹接头施加有内外压的载荷时，能够在较低的负载的阶段使它们接触。另外，能够使外侧外螺纹部和外侧内螺纹部完全组合的部分的长度变长。由此，在螺纹接头中，能够抑制外密封部附近的变形，能够更加提高密封性能。

以下，参照附图说明实施方式。对图中相同和相当的结构标注相同的附图标记，不重复进行相同的说明。为了便于说明，在各图中，有时将结构简化或者示意化地表示，或省略一部分结构地表示。

[螺纹接头的整体结构]

图1是表示实施方式的螺纹接头10的概略结构的纵剖视图。螺纹接头10用于连结钢管P1、P2。纵剖视是指，包含钢管P1、P2的管轴线CL的平面处的截面。

如图1所示，螺纹接头10包括公扣1和母扣2。公扣1构成钢管P1的一侧的管端部。母扣2构成钢管P2的一侧的管端部。母扣2供公扣1插入而与公扣1紧固在一起。虽省略图示，但在钢管P1的另一侧的管端部设有母扣2。在钢管P2的另一侧的管端部设有公扣1。即，螺纹接头10是整体型的螺纹接头。

螺纹接头10是所谓的嵌入式直连型的螺纹接头。因此，例如，母扣2的外径设为公扣1的外径的110％以下。

公扣1包括公扣内密封面11、公扣外密封面12、内侧外螺纹部13、外侧外螺纹部14以及公扣台肩面15。公扣内密封面11、内侧外螺纹部13、公扣台肩面15、外侧外螺纹部14以及公扣外密封面12从公扣1的顶端朝向钢管P1的管主体P11依次配置。以下，在管轴线方向上，有时将公扣1的顶端侧称为内侧，将管主体P11侧称为外侧。

公扣内密封面11配置于公扣1的顶端部。公扣内密封面11形成于公扣1的外周。公扣内密封面11朝向内侧外螺纹部13大致扩径。

公扣外密封面12在公扣1配置于钢管P1的管主体P11侧的端部。公扣外密封面12形成于公扣1的外周。公扣外密封面12朝向管主体P11大致扩径。

公扣内密封面11和公扣外密封面12能够组合1种或2种以上例如使圆弧绕管轴线CL旋转而得到的旋转体的周面、以管轴线CL为轴线的圆台的周面这样的周面来构成。

内侧外螺纹部13配置于公扣内密封面11与公扣外密封面12之间。内侧外螺纹部13形成于公扣1的外周。内侧外螺纹部13具有平行部131和锥形部132。平行部131配置于比锥形部132靠公扣内密封面11侧的位置。

外侧外螺纹部14在公扣内密封面11与公扣外密封面12之间配置于比内侧外螺纹部13靠公扣外密封面12侧的位置。即，外侧外螺纹部14配置于内侧外螺纹部13与公扣外密封面12之间。外侧外螺纹部14形成于公扣1的外周。外侧外螺纹部14具有锥形部141、142和平行部143。

公扣台肩面15配置于内侧外螺纹部13与外侧外螺纹部14之间。公扣台肩面15是与管轴线方向交叉的环状面。公扣台肩面15既可以相对于管轴线方向实质上垂直，也可以是外周部向管轴线方向的内侧或者外侧倾倒。公扣台肩面15在管轴线方向上将内侧外螺纹部13和外侧外螺纹部14隔开。

母扣2包括母扣内密封面21、母扣外密封面22、内侧内螺纹部23、外侧内螺纹部24以及母扣台肩面25。母扣内密封面21、内侧内螺纹部23、母扣台肩面25、外侧内螺纹部24以及母扣外密封面22从管轴线方向的内侧朝向外侧依次配置。

母扣内密封面21与公扣内密封面11相对应地形成于母扣2的内周。母扣内密封面21朝向内侧内螺纹部23大致扩径。母扣内密封面21在公扣1与母扣2的紧固状态下与公扣内密封面11接触。

公扣内密封面11和母扣内密封面21具有干涉量。即，在非紧固状态下，公扣内密封面11具有比母扣内密封面21的直径大的直径。因此，公扣内密封面11和母扣内密封面21伴随着公扣1相对于母扣2的拧入而相互接触，在紧固状态下嵌合紧贴而成为过盈配合的状态。由此，公扣内密封面11和母扣内密封面21形成基于金属-金属接触的内密封部。

母扣外密封面22与公扣外密封面12相对应地形成于母扣2的内周。母扣外密封面22朝向管轴线方向的外侧而大致扩径。母扣外密封面22在紧固状态下与公扣外密封面12接触。

公扣外密封面12和母扣外密封面22具有干涉量。即，在非紧固状态下，公扣外密封面12具有比母扣外密封面22的直径大的直径。因此，公扣外密封面12和母扣外密封面22伴随着公扣1相对于母扣2的拧入而相互接触，在紧固状态下嵌合紧贴而成为过盈配合的状态。由此，公扣外密封面12和母扣外密封面22形成基于金属-金属接触的外密封部。

母扣内密封面21和母扣外密封面22能够组合1种或2种以上例如使圆弧绕管轴线CL旋转而得到的旋转体的周面、以管轴线CL为轴线的圆台的周面这样的周面来构成。

内侧内螺纹部23与内侧外螺纹部13相对应地形成于母扣2的内周。内侧内螺纹部23具有锥形部231、232和平行部233。内侧内螺纹部23在紧固状态下与内侧外螺纹部13嵌合。内侧内螺纹部23在紧固状态下连同内侧外螺纹部13一起形成内侧螺纹部。

外侧内螺纹部24与外侧外螺纹部14相对应地形成于母扣2的内周。外侧内螺纹部24具有平行部241和锥形部242。外侧内螺纹部24在紧固状态下与外侧外螺纹部14嵌合。外侧内螺纹部24在紧固状态下连同外侧外螺纹部14一起形成外侧螺纹部。

母扣台肩面25与公扣台肩面15相对应地形成于母扣2的内周。母扣台肩面25是与管轴线方向交叉的环状面。母扣台肩面25在管轴线方向上将内侧内螺纹部23和外侧内螺纹部24隔开。母扣台肩面25在紧固状态下与公扣台肩面15接触。母扣台肩面25具有能够与公扣台肩面15面接触的形状。

公扣台肩面15和母扣台肩面25利用公扣1相对于母扣2的拧入而相互接触而被按压。公扣台肩面15和母扣台肩面25通过相互的按压接触形成台肩部。

[螺纹接头的内端部的结构]

图2是表示非紧固状态下的螺纹接头10的管轴线方向的内端部的纵剖视图。

如图2所示，在公扣1的内侧外螺纹部13，在公扣内密封面11侧的端部形成有平行部131。在平行部131，螺纹槽底面与管轴线CL平行地形成。在平行部131，螺纹槽底面的直径恒定。平行部131的螺纹牙顶面的直径也可以不与管轴线CL平行。

平行部131位于内侧外螺纹部13中的公扣内密封面11侧的端部。平行部131在内侧外螺纹部13构成公扣内密封面11侧的至少2个螺距的量。由此，在公扣1的纵剖视时，平行部131具有2个以上的螺纹槽底面131a。在本实施方式中，在公扣1的纵剖视时，平行部131具有多个螺纹槽底面131a。纵剖视时的多个螺纹槽底面131a具有相同直径。

锥形部132配置于比平行部131靠管轴线方向的外侧的位置。锥形部132配置于平行部131的旁边。锥形部132一直设置到内侧外螺纹部13的管轴线方向的外端。在锥形部132，螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而逐渐变大。也就是说，锥形部132是大致由锥形外螺纹构成的部分。但是，在锥形部132的公扣台肩面15侧的端部，螺纹直径恒定。即，在公扣1的纵剖视时，锥形部132的公扣台肩面15侧的端部具有多个相同直径的螺纹牙顶面(省略图示)。

母扣2的内侧内螺纹部23的锥形部231与公扣1的内侧外螺纹部13的平行部131相对应。内侧内螺纹部23的锥形部232对应于内侧外螺纹部13的锥形部132中的螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而变大的部分，也就是除了公扣台肩面15侧的端部之外的部分。锥形部231、232均是螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而逐渐变大。内侧内螺纹部23的平行部233(图1)与锥形部132的公扣台肩面15侧的端部相对应。平行部233在母扣2的纵剖视时具有多个相同直径的螺纹牙顶面(省略图示)。

在母扣2的纵剖视时，锥形部231具有多个螺纹牙顶面231a。在纵剖视时，管轴线方向的内侧的螺纹牙顶面231a具有比管轴线方向的外侧的螺纹牙顶面231a小的直径。各螺纹牙顶面231a在紧固状态下与内侧外螺纹部13的平行部131的螺纹槽底面131a相对。

内侧内螺纹部23的锥形部231的螺纹牙高度比内侧外螺纹部13的平行部131的螺纹牙高度大。螺纹牙高度例如是载荷面高度。即，锥形部231的载荷面231c的最外径与最内径之差比平行部131的与之相对的载荷面131c的最外径与最内径之差大。

内侧内螺纹部23的锥形部231与内侧外螺纹部13的平行部131具有干涉量。即，在非紧固状态下，平行部131的螺纹槽底面131a的直径比对应的锥形部231的螺纹牙顶面231a的最小径大。但是，平行部131与锥形部231的干涉量比公扣内密封面11与母扣内密封面21的干涉量小。

此处，在非紧固状态下的母扣2的纵剖视时，将内侧内螺纹部23的锥形部231的相邻的螺纹牙顶面231a的直径之差设为Da。在非紧固状态下的公扣1的纵剖视时，将内侧外螺纹部13的平行部131的螺纹槽底面131a的直径与公扣内密封面11的最大径之差设为Db。公扣1和母扣2设计为Db的大小比Da的大小大。即，在非紧固状态下，为Da<Db。

在非紧固状态下，公扣内密封面11的最大径比锥形部231的螺纹牙顶面231a的最小径大。公扣内密封面11的最大径例如为朝向内侧外螺纹部13实质上扩径的公扣内密封面11的内侧外螺纹部13侧的端的直径。公扣内密封面11的最大径比平行部131的螺纹槽底面131a的直径小。

在本实施方式中，在公扣1中，在内侧外螺纹部13与公扣内密封面11之间配置有圆筒部16。圆筒部16具有实质上恒定的外径。圆筒部16的外径比平行部131的螺纹槽底面131a的直径小。圆筒部16的外径与公扣内密封面11的最大径实质上相等。圆筒部16的外周面在紧固状态下不与母扣2接触。

[螺纹接头的外端部的结构]

图3是表示非紧固状态下的螺纹接头10的管轴线方向的外端部的纵剖视图。

如图3所示，在母扣2的外侧内螺纹部24，在母扣外密封面22侧的端部形成有平行部241。在平行部241，螺纹槽底面与管轴线CL平行地形成。在平行部241，螺纹槽底面的直径恒定。平行部241的螺纹牙顶面的直径也可以不与管轴线CL平行。

平行部241位于外侧内螺纹部24中的母扣外密封面22侧的端部。平行部241在外侧内螺纹部24构成母扣外密封面22侧的至少2个螺距的量。由此，在母扣2的纵剖视时，平行部241具有2个以上的螺纹槽底面241b。在本实施方式中，在母扣2的纵剖视时，平行部241具有多个螺纹槽底面241b。纵剖视时的多个螺纹槽底面241b具有相同直径。

锥形部242配置于比平行部241靠管轴线方向的内侧的位置。锥形部242配置于平行部241的旁边。锥形部242一直设置到外侧内螺纹部24的管轴线方向的内端。在锥形部242，螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而逐渐变大。也就是说，锥形部242是大致由锥形内螺纹构成的部分。但是，在锥形部242的母扣台肩面25侧的端部，螺纹直径恒定。即，在母扣2的纵剖视时，锥形部242的母扣台肩面25侧的端部具有多个相同直径的螺纹槽底面(省略图示)。

公扣1的外侧外螺纹部14的锥形部141与母扣2的外侧内螺纹部24的平行部241相对应。外侧外螺纹部14的锥形部142对应于外侧内螺纹部24的锥形部242中的螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而变大的部分，也就是除了母扣台肩面25侧的端部之外的部分。锥形部141、142均是螺纹直径从管轴线方向的内侧朝向外侧去而逐渐变大。外侧外螺纹部14的平行部143(图1)与锥形部242的母扣台肩面25侧的端部相对应。平行部143在公扣1的纵剖视时具有多个相同直径的螺纹牙顶面(省略图示)。

在公扣1的纵剖视时，锥形部141具有多个螺纹牙顶面141b。在纵剖视时，与管轴线方向的内侧的螺纹牙顶面141b相比，管轴线方向的外侧的螺纹牙顶面141b具有较大的直径。各螺纹牙顶面141b在紧固状态下与外侧内螺纹部24的平行部241的螺纹槽底面241b相对。

外侧内螺纹部24的平行部241的螺纹牙高度比外侧外螺纹部14的锥形部141的螺纹牙高度大。例如，平行部241的载荷面241c的最外径与最内径之差比锥形部141的与之相对的载荷面141c的最外径与最内径之差大。

外侧内螺纹部24的平行部241与外侧外螺纹部14的锥形部141具有干涉量。即，在非紧固状态下，平行部241的螺纹槽底面241b的直径比对应的锥形部141的螺纹牙顶面141b的最大径大。但是，平行部241与锥形部141的干涉量比母扣外密封面22与公扣外密封面12的干涉量小。

此处，在非紧固状态下的公扣1的纵剖视时，将外侧外螺纹部14的锥形部141的相邻的螺纹牙顶面141b的直径之差设为Dc。在非紧固状态下的母扣2的纵剖视时，将外侧内螺纹部24的平行部241的螺纹槽底面241b的直径与母扣外密封面22的最小径之差设为Dd。公扣1和母扣2设计为Dd的大小比Dc的大小大。即，在非紧固状态下，为Dc<Dd。

在非紧固状态下，母扣外密封面22的最小径比外侧外螺纹部14的锥形部141的螺纹牙顶面141b的最大径大。母扣外密封面22的最小径是朝向外侧内螺纹部24实质上缩径的母扣外密封面22的外侧内螺纹部24侧的端的直径。母扣外密封面22的最小径比平行部241的螺纹槽底面241b的直径大。

在本实施方式中，在母扣2中，在外侧内螺纹部24与母扣外密封面22之间配置有圆筒部26。圆筒部26具有实质上恒定的内径。圆筒部26的内径比平行部241的螺纹槽底面241b的直径大。圆筒部16的内径与母扣外密封面22的最小径实质上相等。圆筒部26的内周面在紧固状态下不与公扣1接触。

[螺纹接头的紧固过程]

在如上述这样构成的螺纹接头10中，在公扣1与母扣2的紧固过程中，能够防止公扣1的顶端部与母扣2接触。以下，说明公扣1与母扣2的紧固过程。

图4是重叠地表示从相对于母扣2差3个螺距完成紧固之时到紧固完成为止的各公扣1的纵剖视图。在图4中，不考虑紧固过程中的公扣1的变形，单纯地重叠表示设计上(非紧固状)的公扣1和母扣2。

如图4所示，若保持设计图不变地将公扣1紧固于母扣2，则随着紧固的进展，公扣内密封面11和母扣2的内侧内螺纹部23相当靠近，在内侧内螺纹部23中的螺纹直径较小的地方，公扣内密封面11与内侧内螺纹部23的螺纹牙接触。即，若公扣1完全不发生变形，则在紧固过程中，公扣内密封面11与母扣2的内侧内螺纹部23强有力地接触，存在发生热粘的可能性。

然而，在实际的紧固过程中，由于内螺纹部和内密封部的各干涉量，公扣1发生缩径变形。关于这一点，参照图5～图8说明。

图5是表示实际的紧固过程中的差3个螺距完成紧固之时的公扣1和母扣2的纵剖视图。在差3个螺距完成紧固之时的时刻，在公扣1的内侧外螺纹部13的平行部131，最内端的螺纹槽底面131a不与母扣2的内侧内螺纹部23接触。另外，公扣内密封面11也不与内侧内螺纹部23接触。

图6是表示实际的紧固过程中的紧固完成2个螺距之前的公扣1和母扣2的纵剖视图。若成为紧固完成2个螺距之前，则平行部131的最内端的螺纹槽底面131a与内侧内螺纹部23的锥形部231的螺纹牙顶面231a接触。由此，公扣1中的公扣内密封面11的附近部分缩径。因此，公扣内密封面11不与内侧内螺纹部23接触。

如上述那样，平行部131的螺纹槽底面131a的直径与公扣内密封面11的最大径之差Db比锥形部231的相邻的螺纹牙顶面231a的直径之差Da大(图2)。由此，在紧固过程中，在公扣内密封面11与母扣2接触之前，平行部131与锥形部231接触。一旦平行部131的螺纹槽底面131a和锥形部231的螺纹牙顶面231a发生干涉，则直到紧固完成为止，公扣内密封面11都不与锥形部231的螺纹牙干涉。

图7是表示实际的紧固过程中的紧固完成1个螺距之前的公扣1和母扣2的纵剖视图。即使公扣1相对于母扣2的拧入进展，内侧外螺纹部13的平行部131的最内端的螺纹槽底面131a也持续与内侧内螺纹部23的锥形部231的螺纹牙顶面231a干涉。因此，公扣内密封面11还是不与锥形部231接触。

图8是表示紧固完成时的公扣1和母扣2的纵剖视图。在紧固完成时，公扣内密封面11与母扣内密封面21相互接触而形成内密封部。内密封部的干涉量比内侧外螺纹部13的平行部131与内侧内螺纹部23的锥形部231的干涉量大，因此在紧固完成时，平行部131的螺纹槽底面131a不与锥形部231接触。

[效果]

在本实施方式中，在公扣1的内侧外螺纹部13中的平行部131，多个螺纹槽底面131a与管轴线CL平行地形成，具有彼此相同的直径。另一方面，母扣2的内侧内螺纹部23的锥形部231具有随着朝向母扣内密封面21去而变小的螺纹直径。另外，锥形部231的螺纹牙高度比平行部131的螺纹牙高度大。由此，在紧固状态下，锥形部231的螺纹牙顶面231a与平行部131的螺纹槽底面131a的间隙变小。由此，即使在对螺纹接头10施加内外压的载荷，公扣1变形了的情况下，也能够在较早的阶段使螺纹槽底面131a与螺纹牙顶面231a接触。其结果，抑制内密封部附近的公扣1的变形，因此能够确保较高的密封性能。

在本实施方式中，在母扣2的内侧内螺纹部23中的内密封部侧的部分，不进行螺纹牙的切割，充分地确保螺纹牙高度。由此，能够使内侧内螺纹部23和内侧外螺纹部13完全组合的部分的长度变长。由此，也能够抑制公扣1或者母扣2针对拉伸和压缩的载荷的变形，能够确保更高的密封性能。

在本实施方式中，内侧外螺纹部13的平行部131的螺纹槽底面131a的直径与公扣内密封面11的最大径之差Db比内侧内螺纹部23的锥形部231的相邻的螺纹牙顶面231a的直径之差Da大。通过像这样做，如已经说明的那样，能够在紧固过程中防止公扣内密封面11与内侧内螺纹部23接触。

在本实施方式中，在母扣2的外侧内螺纹部24也设有平行部241。在平行部241，多个螺纹槽底面241b与管轴线CL平行地形成，具有彼此相同的直径。另一方面，公扣1的外侧外螺纹部14的锥形部141具有随着朝向公扣外密封面12去而变大的螺纹直径。锥形部141的螺纹牙高度比平行部241的螺纹牙高度小。通过像这样做，在管轴线方向的外端侧，也能够在紧固状态下使平行部241的螺纹槽底面241b与锥形部141的螺纹牙顶面141b之间的间隙变小，能够在施加载荷时在较早的阶段使它们接触。并且，也能够使外侧外螺纹部14和外侧内螺纹部24完全组合的部分的长度变长。由此，能够抑制外密封部附近的螺纹接头10的变形，能够更加提高密封性能。

在本实施方式中，外侧内螺纹部24的平行部241的螺纹槽底面241b的直径与母扣外密封面22的最小径之差Dd比外侧外螺纹部14的锥形部141的相邻的螺纹牙顶面141b的直径之差Dc大。与避免公扣内密封面11与内侧内螺纹部23接触的原理相同，因此省略详细的说明，但根据该结构，能够防止母扣外密封面21在紧固过程中与外侧外螺纹部24接触。

但是，也可以在外侧内螺纹部24不设置平行部241。即，也可以是，外侧内螺纹部24整体由锥形内螺纹构成。

以上，说明了实施方式，但本公开不限定于上述实施方式，只要不脱离其宗旨，就能够进行各种变更。

实施例

为了确认本公开的螺纹接头的效果，实施了基于弹塑性有限元法的数值模拟分析。

在弹塑性有限元分析中，将具有图1～图3所示的结构的螺纹接头(10)的模型用作实施例，作为比较例，使用基本结构与螺纹接头(10)相同但在内侧内螺纹部(23)的管轴线方向的内端部和外侧外螺纹部(14)的管轴线方向的外端部切割螺纹牙而成的螺纹接头的模型。对实施例和比较例的各模型施加依据ISO 13679 CAL IV：2011的内外压的载荷，比较塑性变形量。

图9和图10是关于各实施例和比较例表示施加内外压之后的塑性变形量(塑性应变量)的图表。在图9中示出管轴线方向的内端侧的位置(公扣(1)的内周面的应变最大的位置)处的公扣(1)的塑性应变量。在图10中示出公扣(1)和母扣(2)的危险截面的位置(内侧外螺纹部(13)与内侧内螺纹部(23)的啮合端的位置)处的母扣(2)的塑性应变量。

根据图9可知，在实施例中，与内侧外螺纹部(13)的平行部(131)的螺纹牙高度相比，相对的内侧内螺纹部(23)的锥形部(231)的螺纹牙高度较高，因此与进行了螺纹牙的切割的比较例相比，特别是在公扣(1)的内周面侧，塑性应变量变小。另外，根据图10可知，母扣(2)的塑性应变量也是实施例比比较例小。

根据该结果可知，利用本公开的螺纹接头，能够降低密封部附近的塑性变形量，能够确保较高的密封性能。

Claims (2)

1.一种螺纹接头，其是用于将钢管彼此间连结的螺纹接头，其中，

该螺纹接头包括：

公扣，其构成一钢管的管端部；以及

母扣，其构成另一钢管的管端部，供所述公扣插入而与所述公扣紧固在一起，

所述公扣包括：

公扣内密封面，其形成于所述公扣的顶端部的外周；

公扣外密封面，其形成于所述公扣的所述一钢管的管主体侧的端部的外周；

内侧外螺纹部，其配置于所述公扣内密封面与所述公扣外密封面之间，形成于所述公扣的外周；

外侧外螺纹部，其在所述公扣内密封面与所述公扣外密封面之间配置于比所述内侧外螺纹部靠所述公扣外密封面侧的位置，形成于所述公扣的外周；以及

公扣台肩面，其配置于所述内侧外螺纹部与所述外侧外螺纹部之间，形成于所述公扣的外周，

所述母扣包括：

母扣内密封面，其与所述公扣内密封面相对应地形成于所述母扣的内周，在紧固状态下与所述公扣内密封面接触；

母扣外密封面，其与所述公扣外密封面相对应地形成于所述母扣的内周，在紧固状态下与所述公扣外密封面接触；

内侧内螺纹部，其与所述内侧外螺纹部相对应地形成于所述母扣的内周，在紧固状态下与所述内侧外螺纹部嵌合；

外侧内螺纹部，其与所述外侧外螺纹部相对应地形成于所述母扣的内周，在紧固状态下与所述外侧外螺纹部嵌合；以及

母扣台肩面，其与所述公扣台肩面相对应地形成于所述母扣的内周，在紧固状态下与所述公扣台肩面接触，

所述内侧外螺纹部包括：

第1平行部，其位于所述内侧外螺纹部的所述公扣内密封面侧的端部，包括在所述公扣的纵剖视时与所述一钢管的管轴线平行地形成且具有彼此相同的直径的多个螺纹槽底面，

所述内侧内螺纹部包括：

第1锥形部，其在紧固状态下与所述第1平行部相对，具有比所述第1平行部的螺纹牙高度大的螺纹牙高度和随着朝向所述母扣内密封面去而变小的螺纹直径，

所述公扣内密封面具有比所述第1锥形部的螺纹牙顶面的最小径大的最大径，

在非紧固状态的所述公扣和所述母扣的纵剖视时，在将所述第1锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差设为Da，将所述第1平行部的螺纹槽底面的直径与所述公扣内密封面的所述最大径之差设为Db时，满足Da<Db，

所述纵剖视是指，包含所述一钢管或所述另一钢管的管轴线的平面处的截面。

2.根据权利要求1所述的螺纹接头，其中，

所述外侧内螺纹部包括：

第2平行部，其位于所述外侧内螺纹部的所述母扣外密封面侧的端部，包括在所述母扣的纵剖视时与所述另一钢管的管轴线平行地形成且具有彼此相同的直径的多个螺纹槽底面，

所述外侧外螺纹部包括：

第2锥形部，其在紧固状态下与所述第2平行部相对，具有比所述第2平行部的螺纹牙高度小的螺纹牙高度和随着朝向所述公扣外密封面去而变大的螺纹直径，

所述母扣外密封面具有比所述第2锥形部的螺纹牙顶面的最大径大的最小径，

在非紧固状态下的所述公扣和所述母扣的纵剖视时，在将所述第2锥形部的相邻的螺纹牙顶面的直径之差设为Dc，将所述第2平行部的螺纹槽底面的直径与所述母扣外密封面的所述最小径之差设为Dd时，满足Dc<Dd。

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