EA044818B1 - THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE - Google Patents

THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE Download PDF

Info

Publication number
EA044818B1
EA044818B1 EA202292497 EA044818B1 EA 044818 B1 EA044818 B1 EA 044818B1 EA 202292497 EA202292497 EA 202292497 EA 044818 B1 EA044818 B1 EA 044818B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
thread
thread profile
profile
curved surface
male
Prior art date
Application number
EA202292497
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Акира ВАДА
Йоусуке Оку
Йосинори Андо
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
Валлурек Ойл Энд Гэс Франс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниппон Стил Корпорейшн, Валлурек Ойл Энд Гэс Франс filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Publication of EA044818B1 publication Critical patent/EA044818B1/en

Links

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к резьбовому соединению для стальной трубы, используемому для соединения стальных труб.The invention relates to a threaded connection for a steel pipe used for connecting steel pipes.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Стальные трубы, называемые трубами для нефтяных скважин, используются, например, для разведки или добычи нефти, природного газа в скважинах и т.д. (далее совместно именуемых нефтяными скважинами или т.п.), для разработки нетрадиционных ресурсов, таких как нефтяной песок или сланцевый газ, для извлечения или хранения двуокиси углерода (улавливания и хранения двуокиси углерода (CCS)), для геотермальной выработки электроэнергии, или в горячих источниках. Для соединения стальных труб используется резьбовое соединение. Такие резьбовые соединения для стальной трубы обычно классифицируются как муфтового типа и интегрального типа.Steel pipes, called oil well pipes, are used, for example, for exploration or production of oil, natural gas wells, etc. (hereinafter collectively referred to as oil wells or the like), for the development of unconventional resources such as oil sands or shale gas, for the extraction or storage of carbon dioxide (carbon capture and storage (CCS)), for geothermal power generation, or in hot springs. A threaded connection is used to connect steel pipes. These steel pipe threaded connections are generally classified as coupling type and integral type.

В случае соединения муфтового типа, стальные трубы соединяются с использованием трубчатой соединительной муфты. Как правило, внутренняя резьба предусмотрена на внутренней периферии каждого из концов соединительной муфты, тогда как наружная резьба предусмотрена на внешней периферии каждого из концов каждой стальной трубы. Затем один конец одной стальной трубы ввинчивается в один конец соединительной муфты, а один конец другой стальной трубы ввинчивается в другой конец соединительной муфты, так что стальные трубы соединяются. То есть, соединение муфтового типа непосредственно соединяет пару труб, одна из которых является стальной трубой, в то время как другая является соединительной муфтой.In the case of coupling type connection, steel pipes are connected using a tubular coupling. Generally, an internal thread is provided on the inner periphery of each of the ends of the coupling, while an external thread is provided on the outer periphery of each of the ends of each steel pipe. Then, one end of one steel pipe is screwed into one end of the coupling, and one end of the other steel pipe is screwed into the other end of the coupling, so that the steel pipes are connected. That is, a coupling type connection directly connects a pair of pipes, one of which is a steel pipe, while the other is a coupling.

Соединение интегрального типа напрямую соединяет стальные трубы и не использует отдельную соединительную муфту. Конкретно, внутренняя резьба предусмотрена на внутренней периферии одного конца каждой стальной трубы, тогда как наружная резьба предусмотрена на внешней периферии другого конца каждой стальной трубы; в один конец одной стальной трубы, снабженной внутренней резьбой, ввинчивается другой конец другой стальной трубы, снабженной наружной резьбой, так что стальные трубы соединяются.The integral type connection directly connects the steel pipes and does not use a separate coupling. Specifically, an internal thread is provided on the inner periphery of one end of each steel pipe, while an external thread is provided on the outer periphery of the other end of each steel pipe; into one end of one steel pipe equipped with an internal thread, the other end of another steel pipe equipped with an external thread is screwed in, so that the steel pipes are connected.

Конец трубы стальной трубы, на котором предусмотрена наружная резьба, включает элемент, который должен быть вставлен в конец трубы стальной трубы или соединительной муфты на котором предусмотрена внутренняя резьба, и таким образом, обычно называется ниппелем. Конец трубы стальной трубы или соединительной муфты, на котором предусмотрена внутренняя резьба, включает элемент для приема конца трубы стальной трубы, на котором предусмотрена наружная резьба, и таким образом, называется муфтой. Ниппель и муфта составляют концы труб и, таким образом, являются трубчатыми по форме.The male threaded end of a steel pipe pipe includes a member that is to be inserted into the internal threaded end of a steel pipe or coupling, and is thus commonly referred to as a nipple. The pipe end of a steel pipe or coupling on which an internal thread is provided includes a member for receiving the pipe end of a steel pipe on which an external thread is provided, and is thus called a coupling. The nipple and coupling form the ends of the pipes and are thus tubular in shape.

В последние годы стали популярными способы разработки скважин, такие как DwC (бурение с обсадной трубой) и горизонтальное бурение, что привело к быстрому увеличению спроса на соединения с высоким крутящим моментом. Заявитель настоящего изобретения изготовил соединения с высоким крутящим моментом для стальных труб относительно малого диаметра, в которых используется сужающаяся резьба с формой сечения в виде ласточкина хвоста, которая может быть названа клиновидной резьбой. Патентный документ 1, указанный ниже, например, раскрывает такое соединение с высоким крутящим моментом.In recent years, well development techniques such as DwC (drilling with casing) and horizontal drilling have become popular, leading to a rapid increase in the demand for high torque connections. The inventor of the present invention has manufactured high torque connections for relatively small diameter steel pipes using a tapered dovetail thread which may be called a wedge thread. Patent Document 1 below, for example, discloses such a high torque connection.

Клиновидная резьба имеет профиль резьбы с шагом закладной стороны меньшим, чем шаг ее опорной стороны, так что ширина вершины резьбы профиля наружной резьбы ниппеля постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части вдоль винтовой линии резьбы, и аналогично, ширина канавки резьбы профиля внутренней резьбы противоположной муфты постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части. Дополнительно, каждая из опорной и закладной сторон каждой наружной и внутренней резьбы имеет отрицательный угол зацепления; когда свинчивание ниппеля и муфты завершено, при этом опорные стороны находятся в контакте, и закладные стороны находятся в контакте, так что резьбы с профилем наружной резьбы и профилем внутренней резьбы прочно входят в зацепление друг с другом. Благодаря такой конструкции, резьбовое соединение, использующее клиновидную резьбу, может демонстрировать высокое сопротивление крутящему моменту.A wedge thread has a thread profile with a pitch of the embedded side smaller than the pitch of its supporting side, so that the width of the thread crest of the male thread profile of the pin gradually decreases as it moves toward the end portion along the helix thread line, and similarly, the width of the thread groove of the internal thread profile of the opposite coupling gradually decreases as you move towards the end part. Additionally, each of the supporting and embedded sides of each external and internal threads has a negative engagement angle; when the screwing of the pin and the coupling is completed, the supporting sides are in contact and the inserting sides are in contact, so that the threads with the male thread profile and the female thread profile are firmly engaged with each other. Thanks to this design, a threaded connection using a tapered thread can exhibit high torque resistance.

Патентный документ 1 на фиг. 5 и в тексте описания раскрывает способ, согласно которому каждый участок резьбы, соединяющий опорную сторону и поверхность вершины, и участок резьбы, соединяющий опорную сторону и поверхность канавки/впадины, включает криволинейный участок, состоящий из двух дуг с разными радиусами кривизны для уменьшения концентрации нагрузки в основании опорной стороны, тем самым улучшая усталостные характеристики этих соединительных участков.Patent Document 1 in FIG. 5 and in the description text discloses a method in which each thread portion connecting the support side and the crest surface, and the thread portion connecting the support side and the groove/groove surface, includes a curved portion consisting of two arcs with different radii of curvature to reduce load concentration at the base of the supporting side, thereby improving the fatigue performance of these connecting sections.

Документы предшествующего уровня техникиPrior Art Documents

Патентные документыPatent documents

Патентный документ 1. Заявка Японии JP 2007-504420 APatent Document 1. Japan Application JP 2007-504420 A

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Проблемы, которые должны быть решены изобретениемProblems to be solved by invention

Заявитель настоящего изобретения разрабатывает резьбовые соединения с высоким крутящим моментом для стальных труб еще большего диаметра. Когда они разработали резьбовые соединения с большими диаметрами 9-5/8дюйма или больше в соответствии с теми же стандартами проектирования,The present inventor is developing high torque threaded connections for even larger diameter steel pipes. When they designed larger diameter threaded connections of 9-5/8" or larger to the same design standards,

- 1 044818 что и обычные, и провели испытания на комплексную нагрузку на прототипах, соответствующих ISO 13679: 2011 серии A, произошли разрушения при сдвиге в резьбе с профилем наружной резьбы ниппеля при приложении максимальной растягивающей нагрузки. Согласно обычным стандартам проектирования, принятым настоящим заявителем, одна из двух дуг, образующих вышеупомянутый криволинейный участок, раскрытых в Патентном документе 1, которая примыкает к опорной стороне (23), имеет радиус кривизны 0,125 мм, а дуга, примыкающая к поверхности канавки/впадины резьбы или поверхности (24) вершины резьбы, имеет радиус кривизны 0,875 мм.- 1 044818 that both conventional and complex load tests were carried out on prototypes complying with ISO 13679: 2011 series A, shear failure occurred in the male pin thread profile when maximum tensile load was applied. According to the usual design standards adopted by the present applicant, one of the two arcs forming the above-mentioned curved portion disclosed in Patent Document 1, which is adjacent to the support side (23), has a radius of curvature of 0.125 mm, and the arc adjacent to the surface of the groove/thread root or surface (24) of the thread tip, has a radius of curvature of 0.875 mm.

Задачей настоящего раскрытия является обеспечение резьбового соединения для стальной трубы с большим диаметром, которое демонстрирует высокое сопротивление крутящему моменту, а также сопротивление сдвигу, которое соответствует размеру соединяемых стальных труб.It is an object of the present disclosure to provide a threaded connection for large diameter steel pipe that exhibits high torque resistance as well as shear resistance that is commensurate with the size of the steel pipes being connected.

Средство для решения проблем.Problem solver.

Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования для определения причин разрушения резьбы с профилем наружной резьбы резьбового соединения с высоким крутящим моментом для стальных труб большого диаметра, и обнаружили, что относительно к пределу прочности на растяжение или, другими словами, сопротивлению сдвигу, необходимому для стальной трубы большого диаметра, предел прочности на сдвиг резьбы, измеренный на конце профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, является недостаточным, так что происходит разрушение при сдвиге, при этом точкой начала является основание резьбы на конце профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля. То есть, если разрушение при сдвиге сначала происходит в участке резьбы для одного витка, начинающегося с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля (далее именуемого первым витком резьбы), нагрузка концентрируется на втором витке резьбы, т.е. следующем витке резьбы, расположенном внутрь (т.е. дополнительно к телу стальной трубы), если смотреть в сечении, что вызывает сдвиг во втором витке резьбы; после разрушения при сдвиге во втором витке резьбы, нагрузка концентрируется в третьем витке резьбы, т.е. следующем витке резьбы, расположенном внутрь, что вызывает здесь разрушение при сдвиге; таким образом, сдвиговые разрушения распространяются в витках резьбы, один виток резьбы за другим. Считается, что это является тем, как возникают разрушения при сдвиге в витках резьбы в широкой области профиля наружной резьбы.The inventors of the present invention have conducted extensive research to determine the causes of thread failure with a male thread profile of a high torque threaded connection for large diameter steel pipes, and have found that with respect to the tensile strength or in other words, the shear resistance required for a large diameter steel pipe diameter, the shear strength of the thread measured at the end of the male thread profile associated with the pin end portion is insufficient so that shear failure occurs, with the origin point being the root of the thread at the end of the male thread profile associated with the pin end portion. That is, if shear failure first occurs in the thread section for one thread starting at the end of the male thread profile associated with the pin end (hereinafter referred to as the first thread), the load is concentrated on the second thread, i.e. the next turn of the thread, located inward (i.e., in addition to the body of the steel pipe), when viewed in cross-section, which causes a shift in the second turn of the thread; after shear failure in the second thread, the load is concentrated in the third thread, i.e. the next turn of the thread, located inward, which causes shear failure here; Thus, shear failures propagate in the threads, one thread after another. This is believed to be how shear failure occurs in threads over a wide area of a male thread profile.

В типовом профиле наружной резьбы с трапециевидным сечением приложение чрезмерной растягивающей нагрузки может вызвать радиальную деформацию ниппеля и муфты и, таким образом, вызвать выскакивание, но редко вызывает разрушения резьбы в широкой области. С другой стороны, в резьбовом соединении с высоким крутящим моментом, как обсуждалось выше, профили наружной и внутренней резьб не расцепляются, поскольку витки профилей наружной и внутренней резьб с формой сечения в виде ласточкина хвоста находятся в сильном зацеплении.In a typical trapezoidal male thread profile, the application of excessive tensile load may cause radial deformation of the pin and box and thus cause pop-out, but will rarely cause thread failure over a wide area. On the other hand, in a high torque threaded connection, as discussed above, the male and female thread profiles do not disengage because the threads of the male and female dovetail thread profiles are tightly engaged.

Соответственно, в резьбовом соединении с высоким крутящим моментом с профилями наружной и внутренней резьб, каждая из которых составлена клиновидной резьбой с формой сечения в виде ласточкина хвоста, жесткость первого витка резьбы, в котором первым происходит разрушение при сдвиге, имеет решающее значение для обеспечения сопротивления выскакиванию и сопротивления сдвигу.Accordingly, in a high-torque threaded connection with male and female thread profiles, each of which is a wedge thread with a dovetail section shape, the stiffness of the first thread where shear failure occurs first is critical to providing resistance to pop-out and shear resistance.

Для улучшения сопротивления сдвигу конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, авторы настоящего изобретения сосредоточили внимание на радиусе кривизны граничного участка между опорной стороной и поверхностью канавки/впадины резьбы в концевом участке профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Считается, что разрушения при сдвиге в профиле наружной резьбе, как обсуждалось выше, вызваны концентрацией напряжений на границе между опорной стороной и поверхностью канавки/впадины резьбы в концевом участке профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля; таким образом, ожидается, что увеличение радиуса кривизны этого граничного участка уменьшит концентрацию напряжения и улучшит сопротивление сдвигу.To improve the shear resistance of the end of the male thread profile associated with the pin end portion, the present inventors have focused on the radius of curvature of the boundary portion between the support side and the thread groove/root surface in the end portion of the male thread profile associated with the pin end portion. Shear failure in a male thread profile, as discussed above, is believed to be caused by stress concentration at the interface between the bearing side and the thread groove/groove surface at the end portion of the male thread profile associated with the pin end portion; thus, increasing the radius of curvature of this boundary region is expected to reduce the stress concentration and improve the shear strength.

Дополнительно, считается, что чем больше высота резьбы, тем больше становится изгибающий момент, действующий на граничный участок, даже если общее количество равномерно распределенных нагрузок, действующих на опорную сторону, является одинаковым, что означает более высокие эквивалентные пластические деформации в граничном участке; таким образом, предполагается, что граничный участок должен быть образован криволинейной поверхностью с подходящим радиусом кривизны, который зависит от высоты резьбы.Additionally, it is considered that the larger the thread height, the larger the bending moment acting on the boundary portion becomes, even if the total number of uniformly distributed loads acting on the support side is the same, which means higher equivalent plastic strains in the boundary portion; Thus, it is assumed that the boundary portion should be formed by a curved surface with a suitable radius of curvature, which depends on the height of the thread.

Другое соображение заключается в том, что чрезмерно большая высота резьбы означает большую глубину резания канавки резьбы, что означает низкую обрабатываемость; поэтому, предпочтительно, чтобы даже в резьбовом соединении для стальных труб с большими диаметрами, высота резьбы не превышала 3,0 мм. Дополнительно, для того, чтобы соединение демонстрировало достаточное сопротивление крутящему моменту, необходимо предусмотреть достаточные площади контакта для опорной и закладной сторон; таким образом, высота резьбы, предпочтительно, составляет не менее чем 1,8 мм.Another consideration is that an excessively large thread height means a large cutting depth of the thread flute, which means poor machinability; Therefore, it is preferable that even in a threaded connection for steel pipes with large diameters, the thread height should not exceed 3.0 mm. Additionally, in order for the connection to exhibit sufficient torque resistance, it is necessary to provide sufficient contact areas for the support and embedded sides; thus, the thread height is preferably not less than 1.8 mm.

Авторы изобретения всесторонне рассмотрели эти технические данные, и пришли к резьбовому соединению для стальной трубы согласно настоящему раскрытию. То есть, резьбовое соединение для стальной трубы согласно настоящему раскрытию включает: трубчатый ниппель, предусмотренный на концевой части стальной трубы; и трубчатую муфту, выполненную с возможностью быть навинченной на ниппель, когда ниппель вкручивается в нее. Ниппель включает профиль наружной резьбы, образованныйThe inventors have comprehensively considered these technical data, and have arrived at a threaded connection for a steel pipe according to the present disclosure. That is, the threaded connection for a steel pipe according to the present disclosure includes: a tubular nipple provided on an end portion of the steel pipe; and a tubular coupling configured to be screwed onto the nipple as the nipple is screwed thereon. The nipple includes a male thread profile formed

- 2 044818 на внешней периферии ниппеля. Муфта включает профиль внутренней резьбы, образованный на внутренней периферии муфты и выполненный с возможностью зацепления с профилем наружной резьбы, когда соединение свинчено. Каждый из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы включает в себя опорную сторону, закладную сторону, поверхность вершины резьбы и поверхность канавки/впадины резьбы, где шаг закладной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы меньше, чем шаг опорной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы и, когда соединение свинчено, опорная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с опорной стороной профиля внутренней резьбы, а закладная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с закладной стороной профиля внутренней резьбы. Предпочтительно, чтобы каждая из опорных сторон и закладных сторон профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы имела отрицательный угол зацепления.- 2 044818 on the outer periphery of the nipple. The coupling includes an internal thread profile formed on the inner periphery of the coupling and configured to engage with the male thread profile when the connection is screwed together. Each of the male thread profile and the internal thread profile includes a support side, an embedded side, a thread crest surface and a thread groove/bottom surface, where the pitch of the embedded side of each of the male thread profile and the internal thread profile is less than the pitch of the support side of each of the profile. male thread and female thread profile and, when the connection is screwed together, the seat side of the male thread profile is in contact with the seat side of the female thread profile, and the embedded side of the male thread profile is in contact with the embedded side of the female thread profile. It is preferable that each of the support sides and the embedded sides of the male thread profile and the internal thread profile have a negative engagement angle.

Опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы участка профиля наружной резьбы для заданного диапазона в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, могут быть соединены первой криволинейной поверхностью, имеющей радиус r1 кривизны, если смотреть в продольном сечении, удовлетворяющий следующему выражению (1):The support side and the thread groove/groove surface of a portion of a male thread profile for a given range in the helix direction of the thread, starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin, can be connected by a first curved surface having a radius of curvature r1 when viewed longitudinally section satisfying the following expression (1):

ri > Th х 0,14 · ·· (1),ri > Th x 0.14 · ·· (1),

Здесь Th представляет собой высоту резьбы, измеренную на опорной стороне, в профиле наружной резьбы, измеренную в заданном диапазоне в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Предпочтительно, высота Th резьбы удовлетворяет требованиям 1,8 мм < Th < 3,0 мм и, более предпочтительно, удовлетворяет требованиям r1 > Thx0,16.Here, Th is the thread height measured at the support side in the male thread profile measured over a predetermined range in the direction of the thread helix starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin. Preferably, the thread height Th satisfies the requirement of 1.8 mm < Th < 3.0 mm and, more preferably, satisfies the requirement of r1 > Thx0.16.

Результаты изобретенияResults of the invention

Согласно настоящему раскрытию, каждый профиль наружной и внутренней резьбы составлен клиновидной резьбой и, таким образом, демонстрирует высокое сопротивление крутящему моменту, а концевой участок профиля наружной резьбы, связанный с концевой частью ниппеля, может быть обеспечен сопротивлением сдвигу, требуемым от стальной трубы с большим диаметром.According to the present disclosure, each male and female thread profile is formed by a tapered thread and thus exhibits high torque resistance, and the end portion of the male thread profile associated with the pin end portion can be provided with the shear resistance required of a large diameter steel pipe .

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 представляет собой вид продольного сечения резьбового соединения для стальной трубы согласно первому варианту выполнения вдоль ее оси трубы.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a threaded connection for a steel pipe according to a first embodiment along its pipe axis.

Фиг. 2 представляет собой увеличенный вид продольного сечения области профиля наружной резьбы, включающей первый и второй витки резьбы.Fig. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of an area of a male thread profile including first and second threads.

Фиг. 3 представляет собой увеличенный вид продольного сечения участка профиля наружной резьбы, включающего первый виток резьбы и рядом с первым витком резьбы.Fig. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a portion of a male thread profile including the first thread and adjacent the first thread.

Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид в перспективе участков профиля наружной резьбы, которые соединяют первый и второй витки резьбы.Fig. 4 is an enlarged perspective view of the portions of the male thread profile that connect the first and second threads.

Фиг. 5 представляет собой вид продольного сечения резьбового соединения для стальной трубы согласно второму варианту выполнения вдоль ее оси трубы.Fig. 5 is a longitudinal sectional view of a threaded connection for a steel pipe according to the second embodiment along its pipe axis.

Фиг. 6 представляет собой график, показывающий результаты вычисления эквивалентной пластической деформации посредством анализа методом конечных элементов.Fig. 6 is a graph showing the results of calculation of equivalent plastic strain by finite element analysis.

Фиг. 7 представляет собой график, показывающий результаты вычисления сопротивления крутящему моменту посредством анализа методом конечных элементов.Fig. 7 is a graph showing results of calculation of torque resistance by finite element analysis.

Варианты выполнения для выполнения изобретенияEmbodiments for Carrying Out the Invention

Резьбовое соединение для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения включает: трубчатый ниппель, предусмотренный на концевой части стальной трубы; и трубчатую муфту, выполненную с возможностью быть навинченной на ниппель, когда ниппель вкручивается в нее. Ниппель включает профиль наружной резьбы, образованный на внешней периферии ниппеля. Муфта включает профиль внутренней резьбы, образованный на внутренней периферии муфты и выполненный с возможностью зацепления с профилем наружной резьбы, когда соединение свинчено.The threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment includes: a pipe nipple provided on an end portion of the steel pipe; and a tubular coupling configured to be screwed onto the nipple as the nipple is screwed thereon. The pin includes a male thread profile formed on the outer periphery of the pin. The coupling includes an internal thread profile formed on the inner periphery of the coupling and configured to engage with the male thread profile when the connection is screwed together.

Предпочтительно, профиль наружной резьбы составлен конической резьбой, диаметр которой постепенно уменьшается по направлению к концевой части ниппеля. Профиль наружной резьбы может включать в себя участок с полнопрофильной резьбой с постоянной высотой резьбы, и участок с неполной резьбой с меньшей высотой резьбы, чем у участка с полнопрофильной резьбой. Профиль наружной резьбы образован посредством процесса резания на внешней периферийной поверхности стальной трубы, при этом глубина резания канавки резьбы постепенно увеличивается по мере продвижения к концевой части, начиная с конца профиля резьбы, связанного с телом трубы стальной трубы, в пределах от нуля до высоты резьбы участка с полнопрофильной резьбой; причем участок неполной резьбы профиля наружной резьбы в основном составлен участками профиля резьбы, в которых глубина резания канавки резьбы меньше, чем высота резьбы участка с полнопрофильной резьбой. В этой конструкции, диаметр каждой из поверхности вершины резьбы и поверхности канавки/впадины резьбы профиля наружной резьбы, измеренный на участке полнопрофильной резьбы, постепенно уменьшается по мере продвижения к концевойPreferably, the external thread profile is formed by a tapered thread, the diameter of which gradually decreases towards the end portion of the pin. The male thread profile may include a full thread portion with a constant thread height, and a partial thread portion with a lower thread height than the full thread portion. The external thread profile is formed through a cutting process on the outer peripheral surface of the steel pipe, and the cutting depth of the thread groove gradually increases as it moves towards the end part, starting from the end of the thread profile associated with the pipe body of the steel pipe, ranging from zero to the thread height of the section with full-profile thread; Moreover, the partial thread section of the external thread profile is mainly composed of sections of the thread profile in which the cutting depth of the thread groove is less than the thread height of the section with a full-profile thread. In this design, the diameter of each of the thread crest surface and the thread groove/bottom surface of a male thread profile, measured at the full thread section, gradually decreases as it moves toward the end thread.

- 3 044818 части ниппеля в направлении винтовой линии резьбы, тогда как поверхность вершины резьбы в участке с неполной резьбой имеет постоянный диаметр, в то время как диаметр поверхности канавки/впадины резьбы, измеренный в участке с неполной резьбой, постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части ниппеля вдоль направления винтовой линии резьбы.- 3 044818 parts of the pin in the direction of the helix of the thread, while the thread crest surface in the partly threaded section has a constant diameter, while the diameter of the thread groove/bottom surface measured in the partly threaded section gradually decreases as it moves towards the end parts of the nipple along the direction of the helix thread.

Предпочтительно, профиль внутренней резьбы составлен суживающейся резьбой, диаметр которой постепенно увеличивается по мере продвижения к концевой части муфты (т.е. телу трубы стальной трубы). Профиль внутренней резьбы может включать в себя участок с полнопрофильной резьбой с постоянной высотой резьбы, и участок с неполной резьбой с меньшей высотой резьбы, чем у участка с полнопрофильной резьбой. Дополнительно, высота резьбы участка с полнопрофильной резьбой профиля внутренней резьбы может быть немного больше, чем высота резьбы участка с полнопрофильной резьбой профиля наружной резьбы. В таких реализациях, когда ниппель и муфта свинчены, поверхность вершины резьбы профиля внутренней резьбы находится в контакте с поверхностью канавки/впадины резьбы профиля наружной резьбы, в то время как зазор образован между поверхностью вершины резьбы профиля наружной резьбы и поверхностью канавки/впадины резьбы профиля внутренней резьбы. Этот зазор предотвращает заедание или истирание во время зацепления профилей наружной и внутренней резьбы, а также может быть, предпочтительно, использован в качестве прохода для выпуска смазки.Preferably, the internal thread profile is composed of a tapered thread, the diameter of which gradually increases as it moves towards the end portion of the coupling (ie the pipe body of the steel pipe). The internal thread profile may include a full thread portion with a constant thread height, and a partial thread portion with a lower thread height than the full thread portion. Additionally, the thread height of the full thread portion of the internal thread profile may be slightly larger than the thread height of the full thread portion of the male thread profile. In such implementations, when the pin and box are screwed together, the thread crest surface of the internal thread profile is in contact with the thread groove/valley surface of the male thread profile, while a gap is formed between the thread crest surface of the male thread profile and the thread groove/valley surface of the internal thread profile. threads. This clearance prevents galling or galling during engagement of the male and female thread profiles and can also be advantageously used as a lubricant release passage.

Форма профиля внутренней резьбы образована в процессе резания на внутренней периферийной поверхности муфты или стальной трубы, которая образует муфту. Предпочтительно, первая канавка резьбы профиля внутренней резьбы, которая входит в зацепление, когда ниппель и муфта свинчиваются, с первым витком профиля наружной резьбы, т.е. наружной резьбы в полнопрофильном участке, расположенном наиболее удаленно к концевой части, имеет такую глубину канавки, при которой радиальный размер площади контакта для опорной стороны профиля наружной резьбы и опорной стороны профиля внутренней резьбы составляет не менее 60%, более предпочтительно, не менее 70% высоты резьбы первого витка резьбы профиля наружной резьбы.The profile shape of the internal thread is formed by the cutting process on the inner peripheral surface of the coupling or steel pipe that forms the coupling. Preferably, the first thread groove of the internal thread profile, which engages when the pin and box are screwed together, with the first thread of the male thread profile, i.e. of the male thread in the full-profile portion located furthest to the end portion has a groove depth such that the radial size of the contact area for the support side of the male thread profile and the support side of the internal thread profile is not less than 60%, more preferably, not less than 70% of the height thread of the first thread of the external thread profile.

Каждый из профилей наружной и внутренней резьбы включает в себя опорную сторону, закладную сторону, поверхность вершины резьбы и поверхность канавки/впадины резьбы, и каждая из опорной и закладной сторон профилей наружной и внутренней и резьбы имеет отрицательную угол зацепления. То есть, каждый из профилей наружной и внутренней резьбы включает в себя канавку резьбы типа ласточкин хвост и виток резьбы типа ласточкин хвост, если смотреть в продольном сечении. В продольном сечении каждого из профилей наружной и внутренней резьбы появляется множество поверхностей вершин резьбы и множество поверхностей канавки/впадины резьбы, где каждая из поверхностей вершины резьбы и каждая из поверхности канавки/впадины резьбы могут быть образованы, если смотреть в продольном сечении с тем, чтобы быть параллельными оси трубы стальной трубы, или могут быть наклонены относительно оси трубы стальной трубы под углом сужения суживающейся резьбы. Угол зацепления опорной стороны может иметь, например, заданное значение в диапазоне от -10° до -1° и, более, предпочтительно, заданное значение в диапазоне от -4° до -6°. Угол зацепления закладной стороны может иметь, например, заданное значение в диапазоне от -10° до -1° и, более предпочтительно, заданное значение в диапазоне от -4° до -6°. Каждая из опорной и закладной сторон каждого витка профилей наружной и внутренней резьбы может иметь форму сечения, которая выглядит как прямая линия в продольном сечении.Each of the male and female thread profiles includes a support side, a pitch side, a thread crest surface, and a thread groove/bottom surface, and each of the support and base sides of the male and female thread profiles has a negative engagement angle. That is, each of the male and female thread profiles includes a dovetail thread groove and a dovetail thread thread when viewed in longitudinal section. In a longitudinal section of each of the external and internal thread profiles, a plurality of thread crest surfaces and a plurality of thread groove/groove surfaces appear, where each of the thread crest surfaces and each of the thread groove/groove surface may be formed when viewed in a longitudinal section so as to be parallel to the pipe axis of the steel pipe, or may be inclined relative to the pipe axis of the steel pipe at the tapering angle of the tapered thread. The support side engagement angle may, for example, have a predetermined value in the range of -10° to -1°, and more preferably, a predetermined value in the range of -4° to -6°. The engagement angle of the embedded side may, for example, have a predetermined value in the range of -10° to -1°, and more preferably, a predetermined value in the range of -4° to -6°. Each of the supporting and embedded sides of each turn of external and internal thread profiles can have a sectional shape that looks like a straight line in longitudinal section.

В резьбовом соединении для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения, шаг закладной стороны профилей наружной и внутренней резьбы меньше, чем шаг опорной стороны профилей наружной и внутренней резьбы. Таким образом, профиль наружной резьбы составлен клиновидной резьбой, имеющей ширину резьбы, которая уменьшается, и ширину канавки резьбы, которая увеличивается по мере продвижения к концевой части ниппеля, а профиль внутренней резьбы составлен клиновидной резьбой, имеющей ширину резьбы, которая уменьшается, и ширину канавки резьбы, которая увеличивается по мере продвижения к концевой части муфты. Шаг опорной стороны может быть, например, заданным значением в диапазоне от 8,0 мм до 11,0 мм, а шаг закладной стороны может быть, например, заданным значением в диапазоне 7,5 мм до 10,5 мм. Разница в шаге между шагом опорной стороны и закладной стороны, Ap, может составлять, например, от 0,3 мм до 0,6 мм.In the threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment, the pitch of the embedded side of the external and internal thread profiles is smaller than the pitch of the supporting side of the external and internal thread profiles. Thus, the external thread profile is made up of a wedge thread having a thread width that decreases and the thread groove width that increases towards the end of the pin, and the internal thread profile is made up of a wedge thread having a thread width that decreases and a groove width thread, which increases as it moves towards the end of the coupling. The support side pitch may be, for example, a predetermined value in the range of 8.0 mm to 11.0 mm, and the embedded side pitch may be, for example, a predetermined value in the range of 7.5 mm to 10.5 mm. The difference in pitch between the pitch of the support side and the embedded side, Ap, can be, for example, from 0.3 mm to 0.6 mm.

В настоящем раскрытии термин профиль наружной резьбы означает участок наружной резьбы с опорной стороной в контакте с опорной стороной внутренней резьбы, и закладной стороной в контакте с закладной стороной внутренней резьбы, когда ниппель и муфта свинчены, независимо от того, является ли он частью участка полнопрофильной резьбы или участка неполной резьбы. Термин профиль внутренней резьбы означает участок внутренней резьбы с опорной стороной в контакте с опорной стороной наружной резьбы, и закладной стороной в контакте с закладной стороной наружной резьбы, когда ниппель и муфта свинчены, независимо от того, является ли он частью участка полнопрофильной резьбы или участка неполной резьбы. Возможно предусмотреть, расположенный дополнительно к концевой части ниппеля, чем участок с полнопрофильной резьбой профиля 11 наружной резьбы, участок 15 с неполной резьбой, у которого, по меньшей мере, одна из закладной и опорной сторон не находится в контакте с внутренней резьбой, как показано, например, на фиг. 4; тем не менее, поскольку такой участок неполнойAs used herein, the term male thread profile means a portion of a male thread with a seat side in contact with the support side of a female thread, and a embedded side in contact with the embedded side of a female thread when the pin and box are screwed together, whether or not it is part of a full thread portion. or a section of incomplete thread. The term internal thread profile means a portion of an internal thread with the seat side in contact with the seat side of the male thread, and the embedded side in contact with the embedded side of the male thread when the pin and box are screwed together, regardless of whether it is part of a full thread portion or a partial thread portion. threads. It is possible to provide, located in addition to the end portion of the pin than the full-threaded portion of the male thread profile 11, a partially threaded portion 15 in which at least one of the insert and support sides is not in contact with the internal thread, as shown, for example, in FIG. 4; however, since such a section is incomplete

- 4 044818 резьбы не способствует сопротивлению крутящему моменту, он не составляет часть наружной резьбы в этом раскрытии. Дополнительно, возможно предусмотреть, расположенный дополнительно к концевой части муфты, чем участок с полнопрофильной резьбой профиля внутренней резьбы, участок с неполной резьбой, у которого, по меньшей мере, одна из закладной и опорной сторон не находится в контакте с наружной резьбой; тем не менее, поскольку такой участок неполной резьбы не способствует сопротивлению крутящему моменту, он не составляет часть внутренней резьбы в данном раскрытии.- 4 044818 thread does not contribute to torque resistance, it does not form part of the male thread in this opening. Additionally, it is possible to provide, located in addition to the end part of the coupling than the section with full-profile threads of the internal thread profile, a section with incomplete threads, in which at least one of the embedded and supporting sides is not in contact with the external thread; however, since such a portion of partial thread does not contribute to torque resistance, it does not constitute part of the internal thread in this disclosure.

В резьбовом соединении для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения, опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы участка профиля наружной резьбы для заданного диапазона в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, соединены первой криволинейной поверхностью, имеющей радиус r1 кривизны, если смотреть в продольном сечении, удовлетворяющий выражению (1) ниже. Предпочтительно, чтобы радиально внутренний конец первой криволинейной поверхности плавно примыкал к поверхности канавки/впадины резьбы наружной резьбы. Дополнительно, предпочтительно, чтобы радиально внешний конец первой криволинейной поверхности плавно примыкал к опорной стороне наружной резьбы.In the threaded joint for a steel pipe according to the present embodiment, the support side and the thread groove/groove surface of the male thread profile portion for a predetermined range in the thread helix direction starting from the end of the male thread profile associated with the pin end portion are connected by a first curved surface, having a radius of curvature r1, when viewed in longitudinal section, satisfying expression (1) below. Preferably, the radially inner end of the first curved surface abuts smoothly the surface of the thread groove/groove of the male thread. Additionally, it is preferable that the radially outer end of the first curved surface smoothly abuts the support side of the male thread.

ri > Th х 0,14 · ·· (1).ri > Th x 0.14 · ·· (1).

Здесь Th представляет собой высоту резьбы, измеренную на опорной стороне профиля наружной резьбы, измеренную в заданном диапазоне в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, и удовлетворяющую условию 1,8 мм < Th < 3,0 мм. Предпочтительно, чтобы виток (витки) профиля наружной резьбы, расположенный в заданном диапазоне в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью, был/были частью участка полнопрофильной резьбы профиля наружной резьбы. Если высота Th резьбы меньше 1,8 мм, это означает малую площадь контакта между опорными сторонами профиля наружной и внутренней резьбы, что делает невозможным получение требуемого сопротивления крутящему моменту. С другой стороны, если высота Th резьбы больше 3,0 мм, это означает большую глубину резания, что, в свою очередь, означает увеличение времени резания и затрат на процесс.Here, Th is the thread height measured on the reference side of the male thread profile, measured in a specified range in the direction of the thread helix, starting from the end of the male thread profile associated with the pin end, and satisfying the condition 1.8 mm < Th < 3, 0 mm. It is preferable that the thread(s) of the male thread profile located within a predetermined range in the direction of the helix of the thread, starting from the end of the male thread profile associated with the end portion, is/are part of the full thread portion of the male thread profile. If the thread height Th is less than 1.8 mm, this means that the contact area between the supporting sides of the male and female thread profile is small, which makes it impossible to obtain the required torque resistance. On the other hand, if the thread height Th is greater than 3.0 mm, it means a larger cutting depth, which in turn means an increase in cutting time and process costs.

Для высоты Th резьбы 1,8 мм радиус r1 кривизны составляет не менее 0,252 мм, тогда как для высоты резьбы 3,0 мм радиус r1 кривизны составляет не менее 0,42 мм; авторы настоящего изобретения впервые предложили соединение опорной стороны и поверхности канавки/впадины резьбы в профиле наружной резьбы с такими большими радиусами кривизны.For a thread height Th of 1.8 mm, the radius r1 of curvature is at least 0.252 mm, while for a thread height of 3.0 mm, the radius r1 of curvature is at least 0.42 mm; The inventors of the present invention have proposed for the first time the connection of the support side and the surface of the groove/thread root in a male thread profile with such large radii of curvature.

Первая криволинейная поверхность может быть предусмотрена по всей длине наружной резьбы.A first curved surface may be provided along the entire length of the male thread.

Один из способов улучшения сопротивления крутящему моменту состоит в том, чтобы сделать шаг опорной стороны и шаг закладной стороны относительно небольшими, чтобы сделать количество витков резьбы, появляющихся в продольном сечении, относительно большим. Предпочтительно, профили наружной и внутренней резьбы могут иметь такие профили резьбы, что при свинчивании, опорная и закладная стороны того участка резьбы профиля наружной резьбы, который покрывает, по меньшей мере, 8 витков, более предпочтительно 9 витков, в направление винтовой линии резьбы, начинающейся с конца профиля наружной, связанного с концевой частью ниппеля, находятся в контакте с опорной стороной и закладной стороной профиля внутренней резьбы. Более предпочтительно, шаг опорной стороны может быть не более 8,50 мм, шаг закладной стороны может быть не более 8,10 мм, соответствующая разница в шаге может быть не менее 0,35 мм и не более 0,45 мм, а минимальная ширина резьбы, измеренная на конце профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, и измеренная у основания резьбы, может быть не менее 2,0 мм. Дополнительно, предпочтительно, чтобы минимальная ширина резьбы, измеренная на конце профиля внутренней резьбы, связанном с концевой частью муфты, и измеренная у основания резьбы, также была не менее 2,1 мм. Возможно предусмотреть, расположенный дополнительно к концевой части муфты, чем конец профиля внутренней резьбы, связанный с концевой частью муфты, участок неполной резьбы, в котором, по меньшей мере, одна из закладной и опорной сторон не находится а контакте с наружной резьбой; тем не менее, поскольку такой участок неполной резьбы не способствует сопротивлению крутящему моменту, ширина резьбы участка неполной резьбы может быть меньше 2,00 мм в зависимости от условий процесса нарезания и других факторов. Участок неполной резьбы не составляет часть внутренней резьбы в этом раскрытии.One way to improve the torque resistance is to make the bearing side pitch and the embedded side pitch relatively small, so as to make the number of threads appearing in the longitudinal section relatively large. Preferably, the male and female thread profiles may have thread profiles such that, when screwed together, the supporting and backing sides of that portion of the thread of the male thread profile that covers at least 8 threads, more preferably 9 threads, in the direction of the thread helix starting from the end of the external profile, connected to the end part of the nipple, are in contact with the support side and the embedded side of the internal thread profile. More preferably, the support side pitch can be no more than 8.50 mm, the embedded side pitch can be no more than 8.10 mm, the corresponding pitch difference can be no less than 0.35 mm and no more than 0.45 mm, and the minimum width threads, measured at the end of the male thread profile associated with the end of the pin, and measured at the root of the thread, may not be less than 2.0 mm. Additionally, it is preferable that the minimum thread width measured at the end of the internal thread profile associated with the end portion of the coupling and measured at the root of the thread is also not less than 2.1 mm. It is possible to provide, located in addition to the end part of the coupling than the end of the internal thread profile associated with the end part of the coupling, a section of incomplete thread, in which at least one of the embedded and supporting sides is not in contact with the external thread; however, since such a partial thread portion does not contribute to torque resistance, the thread width of the partial thread portion may be less than 2.00 mm depending on the cutting process conditions and other factors. The portion of the partial thread does not form part of the internal thread in this opening.

Первая криволинейная поверхность с большим радиусом кривизны может быть обеспечена не по всей длине профиля наружной резьбы, а может быть предусмотрена, по меньшей мере, на 1/2 витка, более предпочтительно, по меньшей мере, на одном витке в направлении винтовой линии резьбы начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Таким образом, основание первого витка резьбы профиля наружной резьбы, на котором ширина резьбы является минимальной, может быть усилено первой криволинейной поверхностью с точки зрения жесткости сдвига, тем самым обеспечивая разрушение при сдвиге, происходящее в первом витке как его точка инициации.The first curved surface with a large radius of curvature may not be provided along the entire length of the male thread profile, but may be provided for at least 1/2 turn, more preferably at least one turn in the direction of the helix thread starting from the end of the external thread profile associated with the end part of the nipple. Thus, the base of the first thread of a male thread profile, at which the thread width is minimal, can be reinforced by the first curved surface in terms of shear stiffness, thereby allowing shear failure to occur at the first thread as its initiation point.

Дополнительно, как показано на фиг. 4, например, профиль 11 наружной резьбы может включать в себя первый участок 111 резьбы, имеющий первую криволинейную поверхность 111А, и второй участок 112 резьбы, примыкающий к первому участку 111 резьбы, причем эти участки расположены в направлении винтовой линии резьбы. Опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы второго участкаAdditionally, as shown in FIG. 4, for example, the male thread profile 11 may include a first thread portion 111 having a first curved surface 111A and a second thread portion 112 adjacent to the first thread portion 111, which portions are located in the direction of the helix thread. Support side and thread groove/groove surface of the second section

- 5 044818- 5 044818

112 резьбы могут быть соединены второй криволинейной поверхностью 112А, имеющей меньший радиус r2 кривизны, чем первая криволинейная поверхность 111А. Предпочтительно, чтобы первая и вторая криволинейные поверхности 111А и 112А плавно соприкасались без ступенчатого участка на границе между ними.The threads 112 may be connected by a second curved surface 112A having a smaller radius of curvature r2 than the first curved surface 111A. It is preferable that the first and second curved surfaces 111A and 112A smoothly touch without a stepped portion at the boundary therebetween.

Первая криволинейная поверхность может быть предусмотрена вдоль, по меньшей мере, x витков в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Здесь x удовлетворяет следующему выражению (2):The first curved surface may be provided along at least x turns in the direction of the helix thread, starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin. Here x satisfies the following expression (2):

x=(rl - г2) / Ар · · · (2).x=(rl - r2) / Ar · · · (2).

Здесь Ap представляет собой разницу в шаге между шагом опорной стороны и шагом закладной стороны профиля наружной резьбы.Here, Ap represents the difference in pitch between the pitch of the supporting side and the pitch of the embedded side of the external thread profile.

Поскольку профиль наружной резьбы сконфигурирован таким образом, на втором участке резьбы с относительно небольшим радиусом r2 кривизны, радиус кривизны пограничного участка между опорной стороной и поверхностью вершины резьбы участков профиля внутренней резьбы муфты 20, который имеет радиус r2 кривизны, является также относительно маленьким, тем самым обеспечивая большую площадь контакта между опорными сторонами профилей наружной и внутренней резьбы, что является выгодным с точки зрения сопротивления крутящему моменту. Дополнительно, концевой участок второго участка резьбы, связанный с концевой частью ниппеля, представляет собой участок второго участка резьбы, который имеет наименьшую ширину резьбы; однако, поскольку выражение (2) выполнено, наименьшая ширина резьбы во втором участке резьбы примерно равна ширине резьбы в концевом участке первого участка резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, в котором ширина резьбы, измеренная у основания резьбы, увеличивается за счет первой криволинейной поверхности, имеющей большой радиус r1 кривизны, тем самым предотвращая разрушение при сдвиге с точкой инициации в концевом участке второго участка резьбы, связанного с концевой частью ниппеля.Since the male thread profile is configured in this way, in the second thread portion with a relatively small radius of curvature r2, the radius of curvature of the boundary portion between the support side and the thread crest surface of the portions of the internal thread profile of the coupling 20, which has a radius of curvature r2, is also relatively small, thereby providing a large contact area between the supporting sides of the male and female thread profiles, which is advantageous in terms of torque resistance. Additionally, the end portion of the second thread portion associated with the end portion of the pin is a portion of the second thread portion that has the smallest thread width; however, since expression (2) is satisfied, the smallest thread width in the second thread portion is approximately equal to the thread width in the end portion of the first thread portion associated with the end portion of the pin, in which the thread width measured at the root of the thread is increased by the first curved surface, having a large radius of curvature r1, thereby preventing shear failure with the initiation point at the end portion of the second thread portion associated with the end portion of the pin.

То есть, если угол зацепления опорной стороны составляет примерно от -10° до -1°, например, как показано на фиг. 3, первая криволинейная поверхность 111A, соединяющая опорную сторону с поверхностью канавки/впадины резьбы, в целом, имеет форму четверти дуги, если смотреть в продольном сечении. Таким образом, расстояние в направлении оси трубы между радиально внутренним концом Pi и радиально внешним концом Po первой криволинейной поверхности 111A, по существу, равно радиусу r1 кривизны первого радиуса кривизны 111A. Фиг. 3 показывает воображаемые линии, которые представляют вторую криволинейную поверхность 112A', созданную, когда конец второго участка резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, расположен примерно на половину витка в направлении винтовой линии резьбы от конца первого участка 111 резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, и вторая криволинейная поверхность 112A'', созданная, когда конец второго участка резьбы, связанный с концевой частью ниппеля, расположен в положении примерно на 3/4 витка от конца первого участка резьбы, наложенного друг на друга на концевом участке первого участка 111 резьбы, связанным с концевой частью ниппеля, чтобы показать сравнение между шириной витков. Также, осевое расстояние между радиально внутренним концом и радиально внешним концом второй криволинейной поверхности, по существу, равно радиусу r2 кривизны второй криволинейной поверхности. Ширина резьбы изменяется на разность Ap шага между шагами опорной стороны и закладной стороны для одного витка в направлении винтовой линии резьбы. Таким образом, за x витков ширина резьбы увеличивается на Apxx. Если конец второго участка резьбы, связанный с концевой частью ниппеля, расположен в положении x витков, ширина W2 резьбы, измеренная с использованием радиально внутреннего конца второй криволинейной поверхности (т.е. ширина резьбы, измеренная с использованием положения Pi на фиг. 3) может быть представлена следующим выражением (3):That is, if the support side engagement angle is about -10° to -1°, for example, as shown in FIG. 3, the first curved surface 111A connecting the support side with the thread groove/groove surface generally has a quarter-arc shape when viewed in a longitudinal section. Thus, the distance in the pipe axis direction between the radially inner end Pi and the radially outer end Po of the first curved surface 111A is substantially equal to the radius of curvature r1 of the first radius of curvature 111A. Fig. 3 shows imaginary lines that represent the second curved surface 112A' created when the end of the second thread portion associated with the pin end portion is located approximately half a turn in the helix thread direction from the end of the first thread portion 111 associated with the pin end portion. and a second curved surface 112A'' created when the end of the second thread portion associated with the pin end portion is located at a position of about 3/4 of a thread from the end of the first thread portion superimposed on the end portion of the first thread portion 111 associated with the end of the nipple to show the comparison between the width of the threads. Also, the axial distance between the radially inner end and the radially outer end of the second curved surface is substantially equal to the radius of curvature r2 of the second curved surface. The thread width changes by the pitch difference Ap between the pitches of the supporting side and the embedded side for one turn in the direction of the thread helix. Thus, for x turns, the thread width increases by Apxx. If the end of the second thread portion associated with the pin end portion is located at the x thread position, the thread width W2 measured using the radially inner end of the second curved surface (ie, the thread width measured using the position Pi in FIG. 3) may be represented by the following expression (3):

W2=W1 -rl+Apxx+r2 ·· (3), где W1 представляет собой ширину резьбы, измеренную на конце первого участка резьбы, связанного с концевой частью ниппеля и измеренную с использованием радиально внутреннего конца первой криволинейной поверхности (т. е. ширину резьбы, измеренную с использованием положения Pi на фиг. 3). Здесь W1-r1 указывает приблизительное положение Po. W1-r1+Apxx указывает подходящее положение внешнего конца второй криволинейной поверхности 112A', 112A'', обозначенной как Po. Выражение (3) указывает соответствующее положение внутреннего конца второй криволинейной поверхности 112', 112А'', обозначенной Pi. Чем больше винтовая длина первого резьбового участка 111, тем больше становится W2. Таким образом, в зависимости от длины первого резьбового участка 111, W2 может быть меньше, чем W1, или W2 может быть больше, чем W1.W2=W1 -rl+Apxx+r2 ·· (3) where W1 is the thread width measured at the end of the first thread portion associated with the pin end portion and measured using the radially inner end of the first curved surface (i.e., the width thread measured using the Pi position in Fig. 3). Here W1-r1 indicates the approximate position of Po. W1-r1+Apxx indicates a suitable position of the outer end of the second curved surface 112A', 112A'', designated Po. Expression (3) indicates the corresponding position of the inner end of the second curved surface 112', 112A'', designated Pi. The longer the screw length of the first threaded portion 111, the larger W2 becomes. Thus, depending on the length of the first threaded portion 111, W2 may be smaller than W1, or W2 may be larger than W1.

Если W2 меньше, чем W1, вторая криволинейная поверхность 112A' поднимается с радиусом r2 кривизны, который является маленьким; по существу, ширина резьбы тех участков второй резьбы, которые связаны со второй криволинейной поверхностью 112А', может быть меньше, чем ширина основания первого участка 111 резьбы (то есть, как показано на фиг. 3, криволинейная поверхность 112А' может врезаться в резьбу по сравнению с поверхностью криволинейной поверхности 111А) и участков второго участка резьбы с меньшими ширинами резьбы, могут представлять слабые места с точки зрения прочности. Ввиду этого, предпочтительно, чтобы W2 был, по существу, равен W1 или превышал W1. Таким об- 6 044818 разом, из выражения (3) и условия W2 > W1 можно получить x > (r1-r2)/Ap. То есть, если x определяется как x=(r1-r2)/Ap, предпочтительно, чтобы первая криволинейная поверхность была предусмотрена, по меньшей мере, на x витках в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля.If W2 is smaller than W1, the second curved surface 112A' rises with a radius of curvature r2 that is small; As such, the width of the threads of those portions of the second threads that are associated with the second curved surface 112A' may be less than the width of the base of the first thread portion 111 (that is, as shown in Fig. 3, the curved surface 112A' may cut into the threads along compared to the surface of the curved surface 111A) and portions of the second thread portion with smaller thread widths may present weak points in terms of strength. In view of this, it is preferable that W2 is substantially equal to or greater than W1. Thus, from expression (3) and the condition W2 > W1, we can obtain x > (r1-r2)/Ap. That is, if x is defined as x=(r1-r2)/Ap, it is preferable that the first curved surface is provided at least x turns in the thread helix direction starting from the end of the male thread profile associated with the end portion nipple

Например, если шаг опорной стороны составляет 9,845 мм, шаг закладной стороны составляет 9,400 мм, радиус r1 кривизны первой криволинейной поверхности составляет 0,4 мм, а радиус r2 кривизны второй криволинейной поверхности составляет 0,1 мм, то предпочтительнее, чтобы первая криволинейная поверхность была выполнена вдоль (0,4-0,1)/(9,845-9,400) ® 2/3 витка или длиннее. Если радиус r2 кривизны второй криволинейной поверхности составляет 0,2 мм, а другие условия такие же, как указано выше, предпочтительно, чтобы первая криволинейная поверхность была выполнена на половине витка или длиннее.For example, if the pitch of the supporting side is 9.845 mm, the pitch of the embedded side is 9.400 mm, the radius of curvature r1 of the first curved surface is 0.4 mm, and the radius of curvature r2 of the second curved surface is 0.1 mm, then it is preferable that the first curved surface be made along (0.4-0.1)/(9.845-9.400) ® 2/3 turns or longer. If the radius of curvature r2 of the second curved surface is 0.2 mm and other conditions are the same as above, it is preferable that the first curved surface is made at half a turn or longer.

Кроме того, поскольку профиль наружной резьбы включает второй участок резьбы, имеющий вторую криволинейную поверхность с малым радиусом кривизны, и радиусом кривизны между опорной стороной и поверхностью вершины резьбы в тех участках резьбы профиля внутренней резьбы, которые существуют для зацепления второго участка резьбы, является меньше, чем у обсуждаемой ниже третьей криволинейной поверхностью, может быть обеспечена большая площадь контакта между опорными сторонами в целом, так что соединение может проявлять большое сопротивление крутящему моменту.In addition, since the male thread profile includes a second thread portion having a second curved surface with a small radius of curvature, and the radius of curvature between the abutment side and the thread crest surface in those thread portions of the internal thread profile that exist to engage the second thread portion is smaller, than the third curved surface discussed below, a larger contact area can be provided between the supporting sides as a whole, so that the connection can exhibit greater torque resistance.

Предпочтительно, в резьбовом соединении для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения, опорная сторона и поверхность вершины резьбы профиля внутренней резьбы могут быть соединены третьей криволинейной поверхностью, которая обращена к первой криволинейной поверхности профиля наружной резьбы, когда соединение свинчено, и имеет больший радиус кривизны, чем первая криволинейная поверхность. Это будет предотвращать границу/угол между опорной стороной и поверхностью вершины резьбы профиля внутренней резьбы от задевания с первой криволинейной поверхностью.Preferably, in a threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment, the support side and the thread crest surface of the internal thread profile may be connected by a third curved surface that faces the first curved surface of the male thread profile when the connection is screwed, and has a radius of curvature larger than first curved surface. This will prevent the boundary/angle between the support side and the thread crest surface of the internal thread profile from interfering with the first curved surface.

Кроме того, может быть предусмотрен радиальный зазор между поверхностью вершины резьбы в участке профиля внутренней резьбы, который находится в контакте с опорной стороной в концевом участке профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, когда соединение свинчено, с одной стороны, и поверхностью канавки/впадины резьбы в участке профиля наружной резьбы, который обращен к поверхности вершины резьбы. Более предпочтительно, поверхность вершины резьбы в вышеупомянутом участке профиля внутренней резьбы может быть поверхностью вершины резьбы в концевом участке профиля внутренней резьбы, расположенном в самом внутреннем положении по отношению к муфте на профиле внутренней резьбы. Дополнительно, поверхность вершины резьбы в вышеупомянутом участке профиля внутренней резьбы может иметь такой же диаметр, что и внутренняя периферийная поверхность трубчатого безрезьбового удлинения, расположенного внутри профиля внутренней резьбы в отношении муфты. Дополнительно, ниппель может включать трубчатое безрезьбовое удлинение, соответствующее безрезьбовому удлинению муфты, причем, предпочтительно, чтобы внешняя периферийная поверхность безрезьбового удлинения ниппеля не было в контакте с внутренней периферийной поверхностью безрезьбового удлинения муфты, когда соединение свинчено. Кроме того, ниппель, предпочтительно, включает уплотняющую поверхность ниппеля, расположенную дополнительно к концевой части ниппеля, чем безрезьбовое удлинение ниппеля, а муфта, предпочтительно, включает в себя уплотняющую поверхность муфты, расположенную дополнительно к внутренней части муфты, чем безрезьбовое удлинение муфты. Когда ниппель и муфта свинчены, эти уплотняющие поверхности ниппеля и муфты находятся в контакте друг с другом, образуя уплотнение металл-металл, которое может обеспечивать герметичность при внешнем и внутреннем давлении. Безрезьбовые удлинения являются полезными для предотвращения деформации, вызванной сжимающими и растягивающими нагрузками, действующими на профили наружной и внутренней резьбы от влияния уплотняющих поверхностей ниппеля и муфты. Дополнительно, поскольку описанный выше зазор создается путем уменьшения высоты резьбы участка профиля внутренней резьбы по сравнению с высотой резьбы участка полнопрофильной резьбы внутренней резьбы, можно гарантировать, что толщина стенки участка ниппеля, включая концевую часть ниппеля и вблизи нее, больше, чем в реализациях, где зазор создается за счет увеличения глубины канавки резьбы на концевой части ниппеля и вблизи него. Дополнительно, наличие зазора предотвращает прямой контакт вершины резьбы профиля внутренней резьбы с участком основания резьбы опорной стороны профиля наружной резьбы на конце профиля резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, на которой ширина резьбы является минимальной, тем самым уменьшая прямое повреждение самого слабого участка профиля наружной резьбы.In addition, a radial clearance may be provided between the thread crest surface of the internal thread profile portion that is in contact with the support side in the male thread profile end portion associated with the pin end portion when the joint is screwed on one side and the groove surface/ the root of the thread in the portion of the external thread profile that faces the surface of the thread crest. More preferably, the thread crest surface in the above-mentioned internal thread profile portion may be a thread crest surface in an end portion of the internal thread profile located at the innermost position with respect to the box on the internal thread profile. Additionally, the thread crest surface in the above-mentioned internal thread profile portion may have the same diameter as the inner peripheral surface of the tubular threadless extension located within the internal thread profile in relation to the coupling. Additionally, the pin may include a tubular threadless extension corresponding to the threadless coupling extension, wherein preferably the outer peripheral surface of the threadless pin extension is not in contact with the inner peripheral surface of the threadless coupling extension when the connection is screwed together. In addition, the pin preferably includes a pin sealing surface located additional to the end portion of the pin than the threadless pin extension, and the box preferably includes a box sealing surface located additional to the interior of the box than the threadless box extension. When the pin and coupling are screwed together, these sealing surfaces of the pin and coupling are in contact with each other, forming a metal-to-metal seal that can provide a seal under external and internal pressure. Threadless extensions are useful in preventing deformation caused by compressive and tensile loads acting on male and female thread profiles from the influence of pin and coupling sealing surfaces. Additionally, since the clearance described above is created by reducing the thread height of the profile portion of the internal thread compared to the thread height of the full thread portion of the internal thread, it can be ensured that the wall thickness of the pin portion including and near the end portion of the pin is greater than in implementations where The clearance is created by increasing the depth of the thread groove at and near the end of the pin. Additionally, the presence of the gap prevents direct contact of the thread crest of the internal thread profile with the thread base portion of the male thread profile support side at the end of the thread profile associated with the pin end portion where the thread width is minimal, thereby reducing direct damage to the weakest portion of the male thread profile .

В некоторых реализациях, могут быть предусмотрены отдельные уплотнения для внешнего давления и уплотнения для внутреннего давления, при этом уплотнение для внутреннего давления может быть расположено дополнительно к концевой части ниппеля, чем находится профиль наружной и внутренней резьбы, а уплотнение для внешнего давления может быть предусмотрено дополнительно к телу трубы, чем находится профиль наружной и внутренней резьбы.In some implementations, separate external pressure seals and internal pressure seals may be provided, wherein the internal pressure seal may be located in addition to the pin end portion of the male and female thread profile, and the external pressure seal may be additionally provided to the pipe body, which is the profile of the external and internal threads.

Предпочтительно, радиально внешний конец первой криволинейной поверхности расположен ради- 7 044818 ально снаружи от радиально внутреннего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности, и может быть расположен радиально внутрь от радиально внешнего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности. Это будет сводить к минимуму расстояние между радиально внутренним концом области контакта между опорными сторонами наружной и внутренней резьб и радиально внешним концом первой криволинейной поверхности, тем самым дополнительно улучшая сопротивление крутящему моменту.Preferably, the radially outer end of the first curved surface is located radially outward from the radially inner end of the third curved surface portion that faces the first curved surface, and may be located radially inward from the radially outer end of the third curved surface portion that faces the first curved surface. This will minimize the distance between the radially inner end of the contact area between the support sides of the male and female threads and the radially outer end of the first curved surface, thereby further improving torque resistance.

Резьбовое соединение для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения теперь будет описано со ссылкой на чертежи. Одинаковые и соответствующие компоненты на различных чертежах обозначены одинаковыми ссылочными символами, и одно и то же описание не будет повторяться.A threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment will now be described with reference to the drawings. Like and corresponding components in different drawings are designated by the same reference symbols, and the same description will not be repeated.

Ссылаясь к фиг. 1, резьбовое соединение для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения, обозначенное цифрой 1, включает в себя трубчатый ниппель 10 и трубчатую муфту 20. Ниппель 10 образован на конце стальной трубы 2. Муфта 20 образована на конце соединительной муфты 3, в которую ниппель 10 вставляется, так что муфта навинчивается на ниппель 10. Участки стальной трубы 2, отличные от концевого участка трубы, могут называться здесь телом трубы.Referring to FIG. 1, a threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment, designated 1, includes a tubular nipple 10 and a tubular coupling 20. The nipple 10 is formed on the end of the steel pipe 2. The coupling 20 is formed on the end of the coupling 3 into which the nipple 10 is inserted , so that the coupling is screwed onto the nipple 10. Sections of the steel pipe 2 other than the end section of the pipe may be referred to here as the body of the pipe.

Резьбовое соединение для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения может быть подходящим образом использовано в реализациях, в которых внешний диаметр тела стальной трубы 2 не менее 240 мм, а более предпочтительно, не менее 245 мм, и еще более предпочтительно, не менее 270 мм. Соединение может быть подходящим образом использовано в реализациях, в которых внешний диаметр тела стальной трубы 2 не превышает 400 мм, более предпочтительно, не превышает 350 мм, и еще более предпочтительно не превышает 310 мм. Предпочтительно, чтобы тело стальной трубы 2 имело толщину стенки, по существу, постоянную по всей осевой длине. Дополнительно, предпочтительно, чтобы тело стальной трубы 2 имело внешний диаметр OD и внутренний диаметр ID, каждый из которых является, по существу, постоянным по всей осевой длине. Ниппель расположен на конце тела трубы стальной трубы 2. Фиг. 1 также показывает ось CL трубы стальной трубы 2.The threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment can be suitably used in implementations in which the outer diameter of the steel pipe body 2 is not less than 240 mm, and more preferably not less than 245 mm, and even more preferably not less than 270 mm. The connection can be suitably used in implementations in which the outer diameter of the steel pipe body 2 does not exceed 400 mm, more preferably does not exceed 350 mm, and even more preferably does not exceed 310 mm. It is preferable that the body of the steel pipe 2 has a wall thickness that is substantially constant along its entire axial length. Further, it is preferable that the steel pipe body 2 has an outer diameter OD and an inner diameter ID, each of which is substantially constant along the entire axial length. The nipple is located at the end of the pipe body of the steel pipe 2. FIG. 1 also shows the pipe CL axis of steel pipe 2.

Ниппель 10 включает в себя профиль 11 наружной резьбы, образованный суживающейся резьбой с диаметром, который постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части ниппеля, и кромке 12. Профиль 11 наружной резьбы образован резьбой в виде винтовой линии на внешней периферии ниппеля 10. Профиль 11 наружной резьбы образован клиновидной резьбой с шириной резьбы, которая постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части ниппеля 10. Профиль 11 наружной резьбы имеет форму сечения в виде ласточкиного хвоста, образованного вершиной резьбы и канавкой резьбы. Кромка 12 примыкает к профилю 11 наружной резьбы с безрезьбовым удлинением, расположенным между ними, при этом безрезьбовое удлинение продолжается по направлению к концевой части ниппеля от конца профиля 11 наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Уплотняющая поверхность 13 ниппеля предусмотрена на внешней периферии кромки 12. В показанной реализации, уплотняющая поверхность 13 ниппеля составлена цилиндрической уплотняющей поверхностью, которая имеет дугообразное сечение; альтернативно, уплотняющая поверхность 13 ниппеля может иметь сечение, которое выглядит как прямая линия, или может иметь форму сочетания прямой линии и дуги.The pin 10 includes a male thread profile 11 formed by a tapered thread with a diameter that gradually decreases as it moves toward the end portion of the pin and the edge 12. The male thread profile 11 is formed by a helical thread on the outer periphery of the pin 10. The male thread profile 11 The thread section is formed by a wedge-shaped thread with a thread width that gradually decreases as it moves toward the end portion of the pin 10. The external thread profile 11 has a dovetail cross-sectional shape formed by the crest of the thread and the groove of the thread. The edge 12 is adjacent to the male thread profile 11 with a threadless extension disposed therebetween, the threadless extension extending toward the pin end portion from the end of the male thread profile 11 associated with the pin tip portion. A pin sealing surface 13 is provided on the outer periphery of the edge 12. In the embodiment shown, the pin sealing surface 13 is composed of a cylindrical sealing surface that has an arcuate cross-section; alternatively, the pin sealing surface 13 may have a cross-section that appears as a straight line, or may have a combination of a straight line and an arc.

Муфта 20 включает открывающийся конец для приема ниппеля 10. Муфта 20 включает в себя профиль 21 внутренней резьбы, образованный на ее внутренней периферии суживающейся резьбой с диаметром, который постепенно уменьшается по мере продвижения к концевой части муфты, и уплотняющую поверхность 22 муфты. Профиль 21 внутренней резьбы образован резьбой в виде винтовой линии на внутренней периферии муфты 20, чтобы быть дополняющей профилю 11 наружной резьбы. Профиль 21 внутренней резьбы образован клиновидной резьбой с шириной резьбы, которая постепенно увеличивается по мере продвижения от открывающегося конца муфты 20 к ее внутренней части. Профиль 21 внутренней резьбы имеет форму сечения в виде ласточкиного хвоста, образованного его вершиной резьбы и канавкой резьбы. Уплотняющая поверхность 22 муфты образована суживающейся поверхностью, расположенной внутри профиля 21 внутренней резьбы относительно муфты 20. Уплотняющая поверхность муфты 22 может быть образована цилиндрической уплотняющей поверхностью, которая имеет дугообразное сечение, или может иметь форму комбинации прямой линии и дуги, если смотреть в сечении. Между уплотняющими поверхностями 22 и 13 муфты и ниппеля устанавливается заданная величина натяга, и при свинчивании уплотняющие поверхности 13 и 22 находятся в контакте друг с другом по всей окружности без зазора, для образования металлического уплотнения.The coupling 20 includes an opening end for receiving a pin 10. The coupling 20 includes an internal thread profile 21 formed at its inner periphery by a tapered thread with a diameter that gradually decreases toward the end portion of the coupling, and a coupling sealing surface 22. The internal thread profile 21 is formed by a helix thread on the inner periphery of the coupling 20 to be complementary to the male thread profile 11. The internal thread profile 21 is formed by a wedge-shaped thread with a thread width that gradually increases as it moves from the opening end of the coupling 20 to its interior. The internal thread profile 21 has a dovetail cross-sectional shape formed by its thread crest and thread groove. The coupling sealing surface 22 is formed by a tapered surface located within the internal thread profile 21 relative to the coupling 20. The sealing surface of the coupling 22 may be formed by a cylindrical sealing surface that has an arcuate cross-section, or may have the shape of a combination of a straight line and an arc when viewed in cross-section. A predetermined amount of interference is established between the sealing surfaces 22 and 13 of the coupling and nipple, and when screwed together, the sealing surfaces 13 and 22 are in contact with each other around the entire circumference without play, to form a metal seal.

Как показано на фиг. 1 и 2, профиль 11 наружной резьбы настоящего варианта выполнения включает в себя участок полнопрофильной резьбы и участок неполной резьбы. Участок полнопрофильной резьбы профиля 11 наружной резьбы представляет собой участок с заданной высотой Th резьбы, в котором резьба образована с заданным шагом LP опорной стороны нагрузки и заданным шагом SP закладной стороны. Высота Th резьбы профиля наружной резьбы показанного варианта выполнения составляет 2,2 мм.As shown in FIG. 1 and 2, the male thread profile 11 of the present embodiment includes a full thread portion and a partial thread portion. The section of the full-profile thread of the external thread profile 11 is a section with a given thread height Th, in which the thread is formed with a given pitch LP of the load support side and a given pitch SP of the embedded side. The thread height Th of the external thread profile of the embodiment shown is 2.2 mm.

Участок с неполной резьбой профиля 11 наружной резьбы представляет собой участок, на котором заданная высота Th резьбы не предусмотрена из-за того, что воображаемая поверхность сужения, образующая форму сужения суживающейся резьбы, пересекает внешнюю поверхность стальной трубы 2 так, что глубина резания на внешней поверхности стальной трубы 2 является недостаточной. Согласно наThe incompletely threaded portion of the male thread profile 11 is a portion in which a predetermined thread height Th is not provided due to the fact that the imaginary tapering surface forming the tapering shape of the tapered thread intersects the outer surface of the steel pipe 2 so that the cutting depth on the outer surface 2 steel pipe is insufficient. According to

- 8 044818 стоящему варианту выполнения, как участок ниппеля с полнопрофильной резьбой, так и участок ниппеля с неполной резьбой профиля 11 наружной резьбы контактируют с профилем 21 внутренней резьбы как на их опорной, так и на закладной сторонах. В резьбовом соединении 1, показанном на фиг. 1, шаг LP опорной стороны составляет 9,845 мм, шаг SP закладной стороны составляет 9,400 мм, а минимальная ширина резьбы в концевом участке профиля 11 наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, измеренная у основания, как определено вдоль направления высоты резьбы, составляет около 2,8 мм.- 8 044818 In this embodiment, both the pin section with a full thread and the pin section with a partial thread of the external thread profile 11 are in contact with the internal thread profile 21 on both their supporting and embedded sides. In the threaded connection 1 shown in FIG. 1, the pitch LP of the supporting side is 9.845 mm, the pitch SP of the embedded side is 9.400 mm, and the minimum thread width in the end portion of the male thread profile 11 associated with the pin end portion measured at the base as determined along the thread height direction is about 2 .8 mm.

Аналогичным образом, профиль 21 внутренней резьбы включает в себя участок с полнопрофильной резьбой и участок с неполной резьбой. Участок с полнопрофильной резьбой профиля 21 внутренней резьбы начинается рядом с открывающимся концом муфты 20 и заканчивается рядом со вторым витком профиля 11 наружной резьбы ниппеля 10. Когда ниппель 10 и муфта 20 свинчены, витки участка с неполной резьбой профиля 21 внутренней резьбы входят в зацепление с первым витком 11А профиля 11 наружной резьбы ниппеля 10. Согласно настоящему варианту выполнения, как участок муфты с полнопрофильной резьбой, так и участок муфты с неполной резьбой профиля 21 внутренней резьбы контактируют с профилем 11 наружной резьбы как на их опорной, так и на закладной сторонах. В показанном варианте выполнения, расположенные дополнительно к открывающемуся концу муфты 20, чем находится участок с полнопрофильной резьбой профиля 21 внутренней резьбы, предусмотрены витки 23 и 24, чтобы примыкать к профилю 21 внутренней резьбы и не быть в контакте с профилем 11 наружной резьбы, по меньшей мере, на их опорных сторонах или закладных сторонах; при этом в настоящем варианте выполнения, витки 23 и 24 не включены в профиль 21 внутренней резьбы.Likewise, the internal thread profile 21 includes a full thread portion and a partial thread portion. The fully threaded portion of the internal thread profile 21 begins adjacent to the opening end of the coupling 20 and ends adjacent to the second thread of the male thread profile 11 of the pin 10. When pin 10 and coupling 20 are screwed together, the partially threaded portion of the internal thread profile 21 engages with the first turn 11A of the profile 11 of the external thread of the pin 10. According to the present embodiment, both the section of the coupling with a full thread and the section of the coupling with a partial thread of the profile 21 of the internal thread are in contact with the profile 11 of the external thread on both their supporting and embedded sides. In the embodiment shown, located in addition to the opening end of the coupling 20, which is the full-threaded portion of the internal thread profile 21, turns 23 and 24 are provided to abut the internal thread profile 21 and not be in contact with the male thread profile 11, at least at least on their supporting sides or embedded sides; however, in the present embodiment, the turns 23 and 24 are not included in the internal thread profile 21.

Высота резьбы в участке с полнопрофильной резьбой профиля 11 наружной резьбы является немного больше, чем высота резьбы участка с полнопрофильной резьбой профиля 21 внутренней резьбы. Таким образом, когда соединение свинчено, как показано на фиг. 2, небольшой зазор (например, около 0,1 мм) образован между поверхностью вершины резьбы профиля 11 наружной резьбы и поверхностью канавки/впадины резьбы на профиле 21 внутренней резьбы, тогда как поверхность вершины резьбы профиля 21 внутренней резьбы, и поверхность впадины резьбы профиля 11 наружной резьбы находятся в контакте друг с другом. Область, в которой профили 11 и 21 наружной и внутренней резьбы находятся в зацеплении при свинчивании, т.е. область, в которой опорные стороны профиля 11 наружной резьбы находятся в контакте с опорными сторонами профиля 21 внутренней резьбы, и закладные стороны профиля 11 наружной резьбы находятся в контакте с закладными сторонами профиля 21 внутренней резьбы, предпочтительно имеет осевую длину от 60 мм до 100 мм.The thread height of the full thread portion of the male thread profile 11 is slightly larger than the thread height of the full thread portion of the internal thread profile 21. Thus, when the connection is screwed together as shown in FIG. 2, a small gap (for example, about 0.1 mm) is formed between the crest surface of the thread profile 11 of the male thread and the surface of the groove/thread root of the internal thread profile 21, while the crest surface of the thread profile 21 of the internal thread, and the surface of the root thread of the profile 11 external threads are in contact with each other. The area in which the external and internal thread profiles 11 and 21 are engaged during screwing, i.e. the region in which the supporting sides of the male thread profile 11 are in contact with the supporting sides of the female thread profile 21, and the embedded sides of the male thread profile 11 are in contact with the embedded sides of the internal thread profile 21, preferably has an axial length of 60 mm to 100 mm.

Как показано на фиг. 2, опорная и закладная стороны витков резьбы профилей 11 и 21 наружной и внутренней резьбы имеют отрицательный угол θ зацепления. Углы θ зацепления опорной и закладной сторон могут быть одинаковыми или могут быть заданы разные углы зацепления. В показанной реализации, угол θ зацепления опорной и закладной сторон составляет -5,0°. Дополнительно, в показанной реализации, сужение резьбы профилей 11 и 21 наружной и внутренней резьбы составляет 1/16.As shown in FIG. 2, the supporting and embedded sides of the thread turns of profiles 11 and 21 of the external and internal threads have a negative engagement angle θ. The engagement angles θ of the supporting and embedded sides can be the same or different engagement angles can be specified. In the shown implementation, the engagement angle θ of the support and embedded sides is -5.0°. Additionally, in the embodiment shown, the thread taper of the external and internal thread profiles 11 and 21 is 1/16.

Когда ниппель 10 и муфта 20 свинчены, опорная и закладная стороны витков профиля 11 наружной резьбы находятся в контакте с закладной и опорной сторонами резьбы профиля 21 внутренней резьбы, так что ниппель 10 запирается в муфте 20 для обеспечения высокого сопротивления крутящему моменту, в то время как уплотнение 13 ниппеля входит в уплотнение с уплотнением 22 муфты с натягом для обеспечения высокой герметичности.When the pin 10 and the coupling 20 are screwed together, the supporting and anchoring sides of the threads of the male thread profile 11 are in contact with the embedded and supporting sides of the threads of the internal thread profile 21, so that the pin 10 is locked in the coupling 20 to provide high torque resistance, while The nipple seal 13 fits into the coupling seal 22 with an interference fit to ensure high tightness.

Как показано на фиг. 2-4, профиль 11 наружной резьбы настоящего варианта выполнения включает первый участок 111 резьбы, имеющий первую криволинейную поверхность 111А с относительно большим радиусом r1 кривизны, и второй участок 112 резьбы, примыкающий к первому участку 111 резьбы, при этом первый и второй участки резьбы расположены в направлении винтовой линии резьбы. Второй участок 112 резьбы включает все те участки профиля 11 наружной резьбы кроме первого участка 111 резьбы. Опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы второго участка 112 резьбы соединены второй криволинейной поверхностью 112А, имеющей радиус r2 кривизны, меньший, чем первая криволинейная поверхность 111А. В показанной реализации, радиус r1 кривизны первой криволинейной поверхности 111А составляет 0,4 мм, а радиус r2 кривизны второй криволинейной поверхности 112А составляет 0,1 мм.As shown in FIG. 2-4, the male thread profile 11 of the present embodiment includes a first thread portion 111 having a first curved surface 111A with a relatively large radius of curvature r1, and a second thread portion 112 adjacent to the first thread portion 111, wherein the first and second thread portions are located in the direction of the helix thread. The second thread section 112 includes all those sections of the external thread profile 11 except the first thread section 111. The support side and the thread groove/groove surface of the second thread portion 112 are connected by a second curved surface 112A having a radius of curvature r2 smaller than the first curved surface 111A. In the embodiment shown, the radius of curvature r1 of the first curved surface 111A is 0.4 mm, and the radius of curvature r2 of the second curved surface 112A is 0.1 mm.

Как показано на фиг. 4, первый участок 111 резьбы покрывает примерно один виток в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля 11 наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля. Это не меньше, чем (0,4-0,1)/(9,845-9,400)=0,674 витка, рассчитанного по приведенному выше выражению (2), и ширине резьбы в концевом участке второго участка 112 резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, измеренной у его основания, явно большей, чем ширина резьбы в концевом участке первого участка 111 резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, измеренная у его основания.As shown in FIG. 4, the first thread portion 111 covers approximately one turn in the direction of the thread helix, starting from the end of the male thread profile 11 associated with the pin end portion. This is not less than (0.4-0.1)/(9.845-9.400)=0.674 turns calculated from the above expression (2), and the width of the thread in the end section of the second thread section 112 associated with the end part of the pin, measured at its base, clearly greater than the width of the thread in the end portion of the first thread portion 111 associated with the end portion of the pin, measured at its base.

Дополнительно, в настоящем варианте выполнения, опорная сторона и поверхность вершины резьбы в профиле 21 внутренней резьбы соединены третьей криволинейной поверхностью 21А, имеющей радиус r3 кривизны, больший, чем радиус r1 кривизны первой криволинейной поверхности 111А профиля 11 наружной резьбы. В показанной реализации, радиус r3 кривизны третьей криволинейной поверхности 21А составляет 0,5 мм. В показанной реализации, третья криволинейная поверхность 21А предуAdditionally, in the present embodiment, the support side and the thread crest surface of the internal thread profile 21 are connected by a third curved surface 21A having a radius of curvature r3 larger than the radius of curvature r1 of the first curved surface 111A of the male thread profile 11. In the embodiment shown, the radius of curvature r3 of the third curved surface 21A is 0.5 mm. In the embodiment shown, the third curved surface 21A is

- 9 044818 смотрена вдоль всего профиля 21 внутренней резьбы; альтернативно, третья криволинейная поверхность 21А, имеющая относительно большой радиус r3 кривизны, может быть предусмотрена только на тех участках профиля внутренней резьбы, которые обращены к первой криволинейной поверхности 111А, когда ниппель 10 и муфта 20 свинчены, и криволинейная поверхность, имеющая радиус кривизны меньше радиуса r3 кривизны, т.е. от 0,5 до 2,0 мм, может быть предусмотрена между опорной стороной и поверхностью вершины резьбы на других участках профиля 21 внутренней резьбы.- 9 044818 viewed along the entire profile 21 of the internal thread; alternatively, a third curved surface 21A having a relatively large radius of curvature r3 may be provided only on those portions of the internal thread profile that face the first curved surface 111A when the pin 10 and sleeve 20 are screwed together, and a curved surface having a radius of curvature less than the radius r3 curvature, i.e. 0.5 to 2.0 mm may be provided between the support side and the thread crest surface on other portions of the internal thread profile 21.

Дополнительно, как показано на фиг. 2 и 3, радиальный зазор предусмотрен между поверхностью вершины резьбы первого витка 211 профиля 21 внутренней резьбы, который находится в контакте с опорной стороной первого участка 111 резьбы на конце профиля 11 наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, с одной стороны, и теми участками поверхности канавки/впадины резьбы в профиле 11 наружной резьбы, которые обращены к тем участкам поверхности вершины резьбы, когда соединение свинчено. Размер этого зазора меньше радиуса r1 кривизны первой криволинейной поверхности 111А и составляет около 0,3 мм в показанной реализации.Additionally, as shown in FIG. 2 and 3, a radial clearance is provided between the thread crest surface of the first turn 211 of the internal thread profile 21, which is in contact with the supporting side of the first thread portion 111 on the end of the male thread profile 11 associated with the end portion of the pin on one side, and those portions the surfaces of the thread groove/base in the external thread profile 11 that face those portions of the thread crest surface when the connection is screwed together. The size of this gap is less than the radius of curvature r1 of the first curved surface 111A and is about 0.3 mm in the illustrated implementation.

Кроме того, радиально внешний конец первой криволинейной поверхности 111А расположен радиально наружу от радиально внутреннего конца третьей криволинейной поверхности 21А и расположен радиально внутрь от радиально внешнего конца третьей криволинейной поверхности 21А.In addition, the radially outer end of the first curved surface 111A is located radially outward from the radially inner end of the third curved surface 21A and is located radially inward from the radially outer end of the third curved surface 21A.

Фиг. 5 показывает резьбовое соединение для стальной трубы согласно второму варианту выполнения, в котором шаг опорной стороны и закладной стороны несколько меньше, чем у резьбового соединения по первому варианту выполнения, что увеличивает количество появляющихся витков резьбы в продольном сечении. В частности, шаг опорной стороны составляет 8,466 мм, а шаг закладной стороны составляет 8,084 мм. В результате минимальная ширина резьбы в концевом участке профиля 11 наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, измеренная у основания резьбы, составляет около 2,1 мм.Fig. 5 shows a threaded connection for a steel pipe according to the second embodiment, in which the pitch of the support side and the embedded side is slightly smaller than that of the threaded connection according to the first embodiment, which increases the number of threads appearing in the longitudinal section. Specifically, the pitch of the support side is 8.466 mm, and the pitch of the embedded side is 8.084 mm. As a result, the minimum thread width in the end portion of the male thread profile 11 associated with the pin end portion, measured at the root of the thread, is about 2.1 mm.

Настоящее раскрытие может быть применено не только к резьбовому соединению муфтового типа, но также и к резьбовому соединению интегрального типа. В противном случае, настоящее раскрытие не ограничено иллюстрированными выше вариантами выполнения, и возможны различные модификации без отклонения от духа настоящего раскрытия.The present disclosure can be applied not only to a coupling type threaded connection, but also to an integral type threaded connection. Otherwise, the present disclosure is not limited to the embodiments illustrated above, and various modifications are possible without deviating from the spirit of the present disclosure.

ПримерыExamples

Для подтверждения эффектов резьбового соединения для стальной трубы согласно настоящему варианту выполнения, численный имитационный анализ был проведен с использованием упругопластического метода конечных элементов для вычисления его сопротивления срезу и сопротивления крутящему моменту.To confirm the effects of a threaded connection for a steel pipe according to the present embodiment, a numerical simulation analysis was carried out using an elastoplastic finite element method to calculate its shear resistance and torque resistance.

Условия испытания.Test conditions.

При анализе методом конечных элементов (т.е. FEM анализе) было создано множество образцов (т.е. моделей анализа) с различными профилями резьбы, и на каждом из образцов был выполнен упругопластический анализ методом конечных элементов, и было проведено сравнение между различными значениями производительности.In finite element analysis (i.e. FEM analysis), a number of samples (i.e. analysis models) with different thread profiles were created and an elastoplastic finite element analysis was performed on each of the samples and a comparison was made between the different values productivity.

Каждый из образцов №1-№4 имел базовую конструкцию, соответствующую конструкции резьбового соединения по первому варианту выполнения, где первая криволинейная поверхность была предусмотрена вдоль всего профиля наружной резьбы. У образца №1, радиус кривизны первой криволинейной поверхности был 0,1 мм; у образца №2-0,2 мм; у образца №3-0,3 мм; а у образца №4-0,4 мм.Each of samples No. 1-No. 4 had a basic design corresponding to the design of the threaded connection according to the first embodiment, where the first curved surface was provided along the entire external thread profile. For sample No. 1, the radius of curvature of the first curved surface was 0.1 mm; for sample No. 2 - 0.2 mm; for sample No. 3 - 0.3 mm; and for sample No. 4 it is 0.4 mm.

Каждый из образцов №5-№8 имел базовую конструкцию, соответствующую конструкции резьбового соединения по второму варианту выполнения, где первая криволинейная поверхность была предусмотрена вдоль всего профиля наружной резьбы. У образца №5 радиус кривизны первой криволинейной поверхности был 0,1 мм; у образца №6-0,2 мм; у образца №7-0,3 мм; а у образца №8- 0,4 мм.Each of samples No. 5-No. 8 had a basic design corresponding to the design of the threaded connection according to the second embodiment, where the first curved surface was provided along the entire external thread profile. For sample No. 5, the radius of curvature of the first curved surface was 0.1 mm; for sample No. 6 - 0.2 mm; for sample No. 7 - 0.3 mm; and for sample No. 8 it is 0.4 mm.

Материалом каждого образца был материалом Q125 трубы для нефтяной скважины в соответствии со стандартами API (номинальный предел текучести YS=862 МПа (125 тысяч фунтов на кв. дюйм)).The material of each sample was Q125 oil well pipe material according to API standards (nominal yield strength YS=862 MPa (125 ksi)).

Для обеспечения возможности сравнения с обычными изделиями, были созданы сравнительные модели, каждая из которых имела два радиуса кривизны (т.е. радиус кривизны 0,125 мм и радиус кривизны 0,875 мм) на граничном участке между опорной стороной и поверхностью впадины резьбы в профиле наружной резьбы, и оценивались аналогичным образом.To allow comparison with conventional products, comparative models were created, each of which had two radii of curvature (i.e., 0.125 mm radius of curvature and 0.875 mm radius of curvature) at the interface between the bearing side and the thread root surface of the male thread profile, and were assessed in the same way.

Сопротивление сдвигу.Shear resistance.

Для оценки сопротивления сдвигу, была приложена растягивающая нагрузка 100% от уровня, при котором тело трубы стальной трубы деформируется пластически, и была рассчитана эквивалентная пластическая деформация в точке начала разрушения при сдвиге в профиле наружной резьбы, т.е. положении на первой криволинейной поверхности на участке основания резьбы опорной стороны в концевом участке профиля наружной, связанном с концевой частью ниппеля, и было определено, что чем меньше это значение, тем лучше сопротивление сдвигу. Результаты вычисления показаны на фиг. 6.To evaluate the shear strength, a tensile load of 100% of the level at which the steel pipe body deforms plastically was applied, and the equivalent plastic deformation at the point of shear failure initiation in the male thread profile was calculated, i.e. position on the first curved surface on the base section of the thread of the supporting side in the end section of the outer profile associated with the end part of the nipple, and it was determined that the smaller this value, the better the shear resistance. The calculation results are shown in Fig. 6.

Вычисление сопротивления крутящему моменту.Calculation of torque resistance.

Для оценки сопротивления крутящему моменту, значение, при котором начинается текучесть на диаграмме крутящего момента свинчивания, т.е. максимальное значение крутящего момента (MTV), было взято для определения крутящего момента текучести, и было определено, что чем выше это значение, тем лучше сопротивление крутящему моменту. Результаты вычисления показаны на фиг. 7.To evaluate torque resistance, the value at which yielding begins on the make-up torque diagram, i.e. the maximum torque value (MTV) was taken to determine the yield torque, and it was determined that the higher the value, the better the torque resistance. The calculation results are shown in Fig. 7.

- 10 044818- 10 044818

Результаты вычисления.Calculation results.

Как показано на фиг. 6, эквивалентные пластические деформации в обычных изделиях с двумя радиусами кривизны были относительно низкими, предположительно потому, что деформации, сконцентрированные на участке с радиусом кривизны 0,125 мм, были смягчены на участке с радиусом кривизны 0,875 мм. Результаты оценки образцов № 1-4 и № 5-8 с первой криволинейной поверхностью являются следующими: по мере увеличения радиуса кривизны, эквивалентная пластическая деформация, возникающая на первой криволинейной поверхности, уменьшается; у образцов №1-№4 при радиусах кривизны более 0,30 мм, эквивалентная пластическая деформация была ниже, чем у обычных изделий; а в образцах с №5 по №8 эквивалентная пластическая деформация была ниже, чем у обычных изделий для радиусов кривизны более 0,35 мм. Поскольку эти образцы имели высоту Th резьбы, равную 2,2 мм, доступны следующие результаты оценки: эквивалентные пластические деформации в образцах №1-№4 были ниже, чем в обычных изделиях, если радиус r1 кривизны удовлетворял условию r1 > Thx 0,14, а эквивалентные пластические деформации в образцах №5-№8 были ниже, чем в обычных изделиях, если радиус r1 кривизны удовлетворял r1 > Thx0,16.As shown in FIG. 6, the equivalent plastic strains in conventional two-radius curvature products were relatively low, presumably because the strains concentrated in the 0.125 mm radius of curvature region were mitigated in the 0.875 mm radius of curvature region. The evaluation results of samples No. 1-4 and No. 5-8 with the first curved surface are as follows: as the radius of curvature increases, the equivalent plastic deformation occurring on the first curved surface decreases; for samples No. 1-No. 4 with radii of curvature of more than 0.30 mm, the equivalent plastic deformation was lower than for conventional products; and in samples No. 5 to No. 8, the equivalent plastic strain was lower than that of conventional products for radii of curvature greater than 0.35 mm. Since these samples had a thread height Th of 2.2 mm, the following evaluation results are available: the equivalent plastic strains in samples No. 1-No. 4 were lower than in conventional products if the radius of curvature r1 satisfied the condition r1 > Thx 0.14, and the equivalent plastic strains in samples No. 5-No. 8 were lower than in conventional products if the radius r1 of curvature satisfied r1 > Thx0.16.

С другой стороны, на сопротивление крутящему моменту почти не повлияли изменения радиуса кривизны первой криволинейной поверхности профиля наружной резьбы, расположенной в основании опорной стороны: образцы №1-№4 имели в целом одинаковые значение, а образцы №5-№8, в целом, имели одинаковое значение. Предполагается, что сопротивление крутящему моменту в образцах №1-№4 было ниже, чем в обычных изделиях, из-за уменьшения площади контакта между опорными сторонами груза, вызванного увеличенным радиусом кривизны верхнего участка опорной стороны профиля внутренней резьбы над обычными изделиями. Напротив, образцы с № 5 по № 8, у которых шаг опорных сторон и шаг закладных сторон были уменьшены для увеличения площади контакта между опорными сторонами, демонстрировали более высокое сопротивление крутящему моменту, чем обычные изделия.On the other hand, the torque resistance was almost unaffected by changes in the radius of curvature of the first curved surface of the external thread profile located at the base of the supporting side: samples No. 1-No. 4 had generally the same values, and samples No. 5-No. 8, in general, had the same meaning. It is assumed that the torque resistance in samples No. 1 to No. 4 was lower than in conventional products due to the reduction in the contact area between the supporting sides of the load caused by the increased radius of curvature of the upper portion of the supporting side of the internal thread profile above the conventional products. In contrast, samples No. 5 to No. 8, in which the support side pitch and embedded side pitch were reduced to increase the contact area between the support sides, exhibited higher torque resistance than the conventional products.

Высказывались опасения, что уменьшение шага опорной стороны и шага закладной стороны может привести к уменьшению ширины резьбы в концевом участке профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, и, таким образом, значительному уменьшению сопротивления сдвигу; однако результаты оценки показывают, что, как показано на фиг. 6, из-за увеличения радиуса кривизны, сопротивление сдвигу также было выше, чем в обычных изделиях, что показывает, что настоящее раскрытие обеспечивает резьбовое соединение, которое лучше с точки зрения как сопротивления сдвигу, так и сопротивления крутящему моменту, чем обычные изделия.Concerns have been expressed that reducing the support side pitch and the embedding side pitch may result in a reduction in the thread width in the end portion of the male thread profile associated with the pin end portion, and thus a significant reduction in shear strength; however, the evaluation results show that, as shown in FIG. 6, due to the increase in the radius of curvature, the shear resistance was also higher than that of conventional products, which shows that the present disclosure provides a threaded connection that is better in terms of both shear resistance and torque resistance than conventional products.

Что касается образцов №1-№4, хотя сопротивление крутящему моменту было ниже, чем у обычных изделий, сопротивление сдвигу было лучше, чем у обычных изделий, поскольку радиус кривизны первой криволинейной поверхности был больше 0,3 мм, что предполагает, что эти реализации являются полезными в применениях, которые не требуют высокого сопротивления крутящему моменту, а использование других средств для улучшения сопротивления крутящему моменту может сделать эти реализации применимыми в изделиях, требующих сопротивления крутящему моменту.As for samples No. 1 to No. 4, although the torque resistance was lower than that of conventional products, the shear resistance was better than that of conventional products because the radius of curvature of the first curved surface was greater than 0.3 mm, which suggests that these implementations are useful in applications that do not require high torque resistance, and the use of other means to improve torque resistance can make these implementations applicable in products that require torque resistance.

Аналогичные оценки были сделаны для образцов с увеличенным радиусом кривизны базового участка опорной стороны только первого витка профиля наружной резьбы, который считается точкой начала разрушения при сдвиге; при этом было обнаружено, что сопротивление крутящему моменту и сопротивление сдвигу практически не зависят от изменения радиуса кривизны только в первом витке резьбы.Similar estimates were made for samples with an increased radius of curvature of the base section of the supporting side of only the first turn of the external thread profile, which is considered the point of onset of shear failure; it was found that torque resistance and shear resistance are practically independent of changes in the radius of curvature only in the first turn of the thread.

Однако, предполагается, что уменьшение радиуса кривизны верхнего участка опорной стороны на участках профиля внутренней резьбы, которые не входят в зацепление с первым витком резьбы профиля наружной резьбы, и, таким образом, увеличение площади контакта между опорными сторонами, может значительно увеличить сопротивление крутящему моменту.However, it is believed that reducing the radius of curvature of the upper portion of the support side on portions of the internal thread profile that do not engage the first thread of the male thread profile, and thus increasing the contact area between the support sides, can significantly increase the torque resistance.

Расшифровка ссылокDecoding links

1: резьбовое соединение для стальной трубы;1: threaded connection for steel pipe;

2: стальная труба;2: steel pipe;

10: ниппель;10: nipple;

20: муфта;20: coupling;

11: профиль наружной резьбы;11: external thread profile;

111: первый участок резьбы;111: first thread section;

111А: первая криволинейная поверхность;111A: first curved surface;

r1: радиус кривизны;r1: radius of curvature;

112: второй участок резьбы;112: second thread section;

112А : вторая криволинейная поверхность;112A: second curved surface;

r2: радиус кривизны;r2: radius of curvature;

21: профиль внутренней резьбы;21: internal thread profile;

21А : третья криволинейная поверхность;21A: third curved surface;

r3: радиус кривизны.r3: radius of curvature.

--

Claims (12)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Резьбовое соединение для стальной трубы, содержащее: трубчатый ниппель, предусмотренный на конце стальной трубы; и трубчатую муфту, выполненную с возможностью свинчивания с ниппелем по мере того, как ниппель ввинчивается в нее, при этом ниппель включает профиль наружной резьбы, образованный на внешней периферии ниппеля, муфта включает профиль внутренней резьбы, образованный на внутренней периферии муфты и выполненный с возможностью зацепления профиля наружной резьбы при свинчивании соединения, причем каждый из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы включает опорную сторону, закладную сторону, поверхность вершины резьбы и поверхность канавки/впадины резьбы, при этом шаг закладной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы меньше, чем шаг опорной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы, и, когда соединение свинчено, опорная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с опорной стороной профиля внутренней резьбы, а закладная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с закладной стороной профиля внутренней резьбы, и при этом каждая из опорных сторон и закладных сторон профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы имеет отрицательный угол зацепления, при этом опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы в участке профиля наружной резьбы для заданного диапазона в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, соединены первой криволинейной поверхностью, имеющей радиус r1 кривизны, если смотреть в продольном сечении, удовлетворяющий следующему выражению (1):1. A threaded connection for a steel pipe, comprising: a tubular nipple provided at the end of the steel pipe; and a tubular coupling configured to screw into the nipple as the pin is screwed into it, the pin including a male thread profile formed on an outer periphery of the nipple, the coupling including a female thread profile formed on an inner periphery of the coupling and configured to engage an external thread profile when screwing together a joint, wherein each of the external thread profile and the internal thread profile includes a support side, an embedded side, a thread crest surface and a thread groove/bottom surface, wherein the pitch of the embedded side of each of the external thread profile and the internal thread profile is smaller, than the pitch of the supporting side of each of the male thread profile and the internal thread profile, and when the connection is screwed together, the supporting side of the male thread profile is in contact with the supporting side of the female thread profile, and the embedded side of the male thread profile is in contact with the embedded side of the female thread profile , and wherein each of the supporting sides and embedded sides of the male thread profile and the internal thread profile has a negative engagement angle, wherein the supporting side and the surface of the groove/groove of the thread in the portion of the external thread profile for a given range in the direction of the helical line of the thread, starting from the end the external thread profile associated with the end part of the nipple are connected by a first curved surface having a radius of curvature r1, when viewed in a longitudinal section, satisfying the following expression (1): ri > Th х 0,14 · ·· (1), где Th представляет собой высоту резьбы, измеренную на опорной стороне, в профиле наружной резьбы, если измерять в заданном диапазоне в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, и удовлетворяет условию: 1,8 мм < Th < 3,0 мм, причем профиль наружной резьбы включает в себя первый участок резьбы, имеющий первую криволинейную поверхность, и второй участок резьбы, примыкающий к первому участку резьбы, причем эти участки расположены в направлении винтовой линии резьбы, и при этом опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы второго участка резьбы соединены второй криволинейной поверхностью, имеющей меньший радиус r2 кривизны, чем первая криволинейная поверхность, причем первая криволинейная поверхность предусмотрена вдоль по меньшей мере х витков в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, где х удовлетворяет следующему выражению (2):ri > Th x 0.14 · ·· (1) where Th is the thread height, measured at the reference side, in the male thread profile, when measured over a specified range in the direction of the thread helix, starting from the end of the male thread profile associated with the end part of the nipple, and satisfies the condition: 1.8 mm < Th < 3.0 mm, and the external thread profile includes a first thread section having a first curved surface, and a second thread section adjacent to the first thread section, and these the portions are located in the direction of the helix of the thread, and wherein the support side and the thread groove/groove surface of the second thread portion are connected by a second curved surface having a smaller radius of curvature r2 than the first curved surface, wherein the first curved surface is provided along at least x turns in direction of the helix thread, starting from the end of the external thread profile associated with the end part of the pin, where x satisfies the following expression (2): x=(rl - г2) / Δρ · · · (2), где Δρ представляет собой разницу в шаге между шагом опорной стороны и шагом закладной стороны профиля наружной резьбы.x=(rl - r2) / Δρ · · · (2), where Δρ represents the difference in pitch between the pitch of the supporting side and the pitch of the embedded side of the external thread profile. 2. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.1, в котором первая криволинейная поверхность предусмотрена по меньшей мере на 1/2 витка в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля.2. The threaded connection for a steel pipe according to claim 1, wherein the first curved surface is provided at least 1/2 turn in the direction of the helix thread starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin. 3. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.1, в котором первая криволинейная поверхность предусмотрена по всей длине профиля наружной резьбы.3. A threaded connection for a steel pipe according to claim 1, wherein a first curved surface is provided along the entire length of the male thread profile. 4. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.1, в котором опорная сторона и поверхность вершины резьбы профиля внутренней резьбы соединены третьей криволинейной поверхностью, которая обращена к первой криволинейной поверхности, когда соединение свинчено, и имеет больший радиус кривизны, чем первая криволинейная поверхность, при этом предусмотрен радиальный зазор между поверхностью вершины резьбы в участке профиля внутренней резьбы, который находится в контакте с опорной стороной в концевом участке профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, когда соединение свинчено, с одной стороны, и поверхностью канавки/впадины резьбы в участке профиля наружной резьбы, который обращен к той поверхности вершины резьбы, и причем радиально внешний конец первой криволинейной поверхности расположен радиально снаружи от радиально внутреннего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности, и расположен радиально внутрь от радиально внешнего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности.4. The threaded joint for a steel pipe according to claim 1, wherein the support side and the thread crest surface of the internal thread profile are connected by a third curved surface that faces the first curved surface when the joint is screwed and has a larger radius of curvature than the first curved surface, wherein a radial clearance is provided between the surface of the crest of the thread in the portion of the internal thread profile that is in contact with the support side in the end portion of the external thread profile associated with the end portion of the pin when the connection is screwed, on the one hand, and the surface of the groove/groove of the thread in a portion of a male thread profile that faces that thread crest surface, and wherein a radially outer end of the first curved surface is located radially outward from a radially inner end of a portion of a third curved surface that faces the first curved surface, and is located radially inward from a radially outer end of a portion of the third curved surface that faces the first curved surface. 5. Резьбовое соединение для стальной трубы по любому из пп.1-4, в котором профили наружной и внутренней резьбы имеют такие профили резьбы, что, когда соединение свинчено, опорная и закладная стороны того участка резьбы профиля наружной резьбы, который покрывает по меньшей мере 8 витков в направлении винтовой линии резьбы, начинающейся с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, находятся в контакте с опорной стороной и закладной стороной профиля внутренней резьбы.5. A threaded connection for a steel pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the external and internal thread profiles have thread profiles such that when the connection is screwed together, the supporting and embedded sides of that portion of the thread of the external thread profile that covers at least 8 turns in the direction of the helical thread line starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin are in contact with the seat side and the embedded side of the female thread profile. 6. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.5, в котором шаг опорной стороны составляет не6. Threaded connection for a steel pipe according to claim 5, in which the pitch of the supporting side is not - 12 044818 более 8,50 мм, шаг закладной стороны составляет не более 8,10 мм, при этом связанная разность шага составляет не менее 0,35 мм и не более 0,45 мм, а минимальная ширина резьбы, измеренная на конце профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, и измеренная у основания резьбы, составляет не менее 2,1 мм.- 12 044818 more than 8.50 mm, the pitch of the embedded side is not more than 8.10 mm, while the associated pitch difference is not less than 0.35 mm and not more than 0.45 mm, and the minimum thread width measured at the end of the external profile thread associated with the end of the nipple and measured at the base of the thread is not less than 2.1 mm. 7. Резьбовое соединение для стальной трубы по любому из пп.1-4, в котором стальная труба имеет внешний диаметр больше 240 мм.7. Threaded connection for a steel pipe according to any one of claims 1 to 4, in which the steel pipe has an outer diameter greater than 240 mm. 8. Резьбовое соединение для стальной трубы, содержащее: трубчатый ниппель, предусмотренный на конце стальной трубы; и трубчатую муфту, выполненную с возможностью свинчивания с ниппелем по мере того, как ниппель ввинчивается в нее, при этом ниппель включает профиль наружной резьбы, образованный на внешней периферии ниппеля, муфта включает профиль внутренней резьбы, образованный на внутренней периферии муфты и выполненный с возможностью зацепления профиля наружной резьбы при свинчивании соединения, причем каждый из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы включает опорную сторону, закладную сторону, поверхность вершины резьбы и поверхность канавки/впадины резьбы, при этом шаг закладной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы меньше, чем шаг опорной стороны каждого из профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы, и, когда соединение свинчено, опорная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с опорной стороной профиля внутренней резьбы, а закладная сторона профиля наружной резьбы находится в контакте с закладной стороной профиля внутренней резьбы, и при этом каждая из опорных сторон и закладных сторон профиля наружной резьбы и профиля внутренней резьбы имеет отрицательный угол зацепления, при этом опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы в участке профиля наружной резьбы для заданного диапазона в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, соединены первой криволинейной поверхностью, имеющей радиус r1 кривизны, если смотреть в продольном сечении, удовлетворяющий следующему выражению (1):8. A threaded connection for a steel pipe, comprising: a tubular nipple provided at an end of the steel pipe; and a tubular coupling configured to screw into the nipple as the pin is screwed into it, the pin including a male thread profile formed on an outer periphery of the nipple, the coupling including a female thread profile formed on an inner periphery of the coupling and configured to engage an external thread profile when screwing together a joint, wherein each of the external thread profile and the internal thread profile includes a support side, an embedded side, a thread crest surface and a thread groove/bottom surface, wherein the pitch of the embedded side of each of the external thread profile and the internal thread profile is smaller, than the pitch of the supporting side of each of the male thread profile and the internal thread profile, and when the connection is screwed together, the supporting side of the male thread profile is in contact with the supporting side of the female thread profile, and the embedded side of the male thread profile is in contact with the embedded side of the female thread profile , and wherein each of the supporting sides and embedded sides of the male thread profile and the internal thread profile has a negative engagement angle, wherein the supporting side and the surface of the groove/groove of the thread in the portion of the external thread profile for a given range in the direction of the helical line of the thread, starting from the end the external thread profile associated with the end part of the nipple are connected by a first curved surface having a radius of curvature r1, when viewed in a longitudinal section, satisfying the following expression (1): rl > Th х 0,14 ·· (1), где Th представляет собой высоту резьбы, измеренную на опорной стороне, в профиле наружной резьбы, если измерять в заданном диапазоне в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, и удовлетворяет условию: 1,8 мм < Th < 3,0 мм, причем опорная сторона и поверхность вершины резьбы профиля внутренней резьбы соединены третьей криволинейной поверхностью, которая обращена к первой криволинейной поверхности, когда соединение свинчено, и имеет больший радиус кривизны, чем первая криволинейная поверхность, при этом предусмотрен радиальный зазор между поверхностью вершины резьбы в участке профиля внутренней резьбы, который находится в контакте с опорной стороной в концевом участке профиля наружной резьбы, связанном с концевой частью ниппеля, когда соединение свинчено, с одной стороны, и поверхностью канавки/впадины резьбы в участке профиля наружной резьбы, который обращен к той поверхности вершины резьбы, и причем радиально внешний конец первой криволинейной поверхности расположен радиально снаружи от радиально внутреннего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности, и расположен радиально внутрь от радиально внешнего конца участка третьей криволинейной поверхности, который обращен к первой криволинейной поверхности.rl > Th x 0.14 ·· (1) where Th is the thread height, measured on the reference side, in the male thread profile, when measured over a specified range in the direction of the thread helix, starting from the end of the male thread profile associated with end part of the nipple, and satisfies the condition: 1.8 mm < Th < 3.0 mm, and the supporting side and the surface of the thread tip of the internal thread profile are connected by a third curved surface, which faces the first curved surface when the connection is screwed, and has a larger radius curvature than the first curved surface, wherein a radial clearance is provided between the thread crest surface in a portion of the internal thread profile that is in contact with the support side in the end portion of the male thread profile associated with the end portion of the pin when the connection is screwed on one side, and a thread groove/groove surface in a portion of the male thread profile that faces that thread crest surface, and wherein a radially outer end of the first curved surface is located radially outward from the radially inner end of a portion of the third curved surface that faces the first curved surface, and is located radially inwardly from a radially outer end of the third curved surface portion that faces the first curved surface. 9. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.8, в котором профиль наружной резьбы включает в себя первый участок резьбы, имеющий первую криволинейную поверхность, и второй участок резьбы, примыкающий к первому участку резьбы, причем эти участки расположены в направлении винтовой линии резьбы, и при этом опорная сторона и поверхность канавки/впадины резьбы второго участка резьбы соединены второй криволинейной поверхностью, имеющей меньший радиус r2 кривизны, чем первая криволинейная поверхность, причем первая криволинейная поверхность предусмотрена вдоль по меньшей мере х витков в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля, где х удовлетворяет следующему выражению (2):9. The threaded connection for a steel pipe according to claim 8, wherein the male thread profile includes a first thread portion having a first curved surface and a second thread portion adjacent to the first thread portion, these portions being located in a direction of the helix of the thread, and wherein the support side and the thread groove/groove surface of the second thread portion are connected by a second curved surface having a smaller radius of curvature r2 than the first curved surface, wherein the first curved surface is provided along at least x turns in the direction of the helix of the thread, starting from the end external thread profile associated with the end part of the nipple, where x satisfies the following expression (2): x=(rl - г2) / Δρ · · · (2), где Δρ представляет собой разницу в шаге между шагом опорной стороны и шагом закладной стороны профиля наружной резьбы.x=(rl - r2) / Δρ · · · (2), where Δρ represents the difference in pitch between the pitch of the supporting side and the pitch of the embedded side of the external thread profile. 10. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.8, в котором первая криволинейная поверхность предусмотрена по меньшей мере на 1/2 витка в направлении винтовой линии резьбы, начиная с конца профиля наружной резьбы, связанного с концевой частью ниппеля.10. The threaded connection for a steel pipe according to claim 8, wherein the first curved surface is provided at least 1/2 turn in a direction of the helix thread starting from the end of the male thread profile associated with the end portion of the pin. 11. Резьбовое соединение для стальной трубы по п.8, в котором первая криволинейная поверхность предусмотрена по всей длине профиля наружной резьбы.11. A threaded connection for a steel pipe according to claim 8, wherein a first curved surface is provided along the entire length of the male thread profile. 12. Резьбовое соединение для стальной трубы по любому из пп.8-11, в котором профили наружной и внутренней резьбы имеют такие профили резьбы, что, когда соединение свинчено, опорная и закладная12. A threaded connection for a steel pipe according to any one of claims 8 to 11, in which the external and internal thread profiles have thread profiles such that when the connection is screwed together, the supporting and embedded --
EA202292497 2020-06-26 2021-04-20 THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE EA044818B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-110341 2020-06-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044818B1 true EA044818B1 (en) 2023-10-03

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6151376B2 (en) Threaded joints for steel pipes
US8079623B2 (en) Threaded pipe connector
JP4492699B2 (en) Threaded joints for steel pipes
EP2196714B1 (en) Screw-threaded joint for steel pipe
AU2007232748B2 (en) Tubular threaded joint
JP6311019B2 (en) Threaded joints for steel pipes
US7513534B2 (en) Fatigue-resistant threaded component for a tubular threaded joint
US20110025051A1 (en) Threaded joint for steel pipes
EA021308B1 (en) Threaded joint for steel pipes
CA3064278C (en) Compression resistant threaded connection
CN114174708A (en) Threaded joint for steel pipe
JP2020514633A (en) Threaded connection for tubular members
CA3145225C (en) Threaded connection
AU2021297293B2 (en) Threaded connection for steel pipe
EA044818B1 (en) THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE
OA21386A (en) Threaded joint for steel pipe.
BR112022015434B1 (en) THREADED CONNECTION FOR STEEL PIPE
OA20904A (en) Threaded joint for pipe.