JPH0415385A - 油井管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、厚肉、高強度、大径の油井鋼管を強固に接続
するためのネジ継手に関する。

［従来の技術］ 油井管をネジを用いて結合する技術は、よく知られてお
り、ネジ形状には第３図に示すようにＡＰＩ（アメリカ
石油協会）か定めた、丸山ネジ（Ｒｏｕｎｄ　Ｔｈｒｅ
ａｄ　）　、台形ネジ（Ｂｕｔ、ｔｒｅｓｓ　Ｔｈｒｅ
ａｄ）などがある。丸山ネジは、荷重面と挿入面とが密
閉されているため、良好なシール性を示し、台形ネジは
ネジそのものによる密閉性はよいが、良好な継手強度を
確保したい時に用いられる。

更に、ネジ山高さか十分数れない薄肉の継手の場合、第
４図に示すようなカギ状ネジ（）ｌｏｏｋ　Ｔｈｒｅａ
ｄ　）か用いられる。ラインパイプ配管の継手でも、ネ
ジを用いることかあり、ネジピッチ、テーパなどに若干
の違いはあるが、油井管の場合と同様なネジ形状が用い
られている。

［発明か解決しようとする課題］ 丸山ネジの場合、ネジの曲率半径がｒ、＝０．３５６〜
０．５０８ｍｍと大きいため、応力集中が少ない一方、
荷重面が鋼管軸に対し、３０°を成しており、軸荷重が
加わった際、ネジのｔＥ、１１が発生するため、十分な
強度が確保出来ない。台形ネジの場合、荷重面か鋼管軸
に対し３０と小さく、軸方向引張荷重に対し、兎離が発
生することはないが、コーナ曲率半径ｒ２が０．１５〜
０．２！ｕｎｉと小さく、局部面圧の上昇によるネジの
焼き付きが発生することかある。特に、カキ状ネジの場
合、荷重軸が負になるため、ネジ同士の食い込みか発生
し易く、曲率半径ｒ３が小さいと、焼き付き易い。ネジ
加工の観点から考えれば、加工工具の曲率半径があまり
小さいと、工具摩耗が発生し、工具寿命が低下するため
、工具の曲率半径は大きい方か良い。しかし、曲率半径
をあまり大きく取ると、ネジの嵌合面が十分取わず、ネ
ジのｔＥＭが発生し易く、又軸方向の力を十分に相互に
伝えることが出来ない。

ネジの嵌合面を確保するために、ネジ山高さを高くする
方法もあるが、これはまた応力集中の増加の原因にとな
り、継手強度の低下に繋る。

そこでこの発明は、ネジ山頭部コーナの曲率半径を出来
るたけ大きく取り、なおかつネジ嵌合による応力集中を
低下させ、ネジの焼き付きを防止すると共に、加工工具
寿命を確保するための最適ネジ山頭部コ〜す曲率半径の
範囲を求めたものである。

［課題を解決するための手段コ 而して、本発明の油井管継手は、酸ネジと雄ネジとか一
定のテーバをもち嵌合し合いネジ山頭部か平坦な台形状
をなし、ネジ山高さが２．０〜３．０■の高さを有し相
互に螺合する継手部材であって、台形状のネジ頭部及び
底部のコーナーの曲率半径を０．２５〜０．５５＋ｎ＋
ｎの大きさて加工することを特徴としている。特に、前
記における曲率半径をカギ形状のネジ頭部の加工構造に
することを第２の特徴としている。

以下本発明の詳細な説明する。

第１図において、まず最小許容曲率半径ｒｎ（ｍｉｎ）
を推定すると、ネジ山高さ２■の場合を考えて応力集中
係数α。は（１）式で表わされる。

２　Ｐ　　　　　　πｄ α。＝　　　　　　ｔａｎ　ｈ□　　　　・・・（１）
π　ｒ　ｎ　　　　　　　２Ｐ 上記（１）式は一般式であるが、この式を用いてα。≦
２．５を確保するとすれば、ネジ山高さα８２龍、ネジ
山ピッチＰ　Ｎ６．３５ｍｍのときｒｒｌ≧０．２５１
となる。即ち、０．２５ｍｍ以下では応力集中が２．５
以上となり、疲労亀裂などの発生が危惧される。

しかし、あまりｒ。か大きい場合には、第２図において
接触部２が十分取れず、接触面でずれが発生すると、ネ
ジは容易にはずれてしまい、十分な強度が確保できない
。

そこで、最大許容曲率半径ｒ。（ｍａｘ）を求めるため
に、第２図のように荷重面の２の長さを考えた場合、 １μＮ　ｃｏｓθ≧νσＬ（２Ｐ） Ｎは荷重面に加わる垂直面圧、Ｎ＃２．５ａｙととる。

σしは軸方向に引張った時の応力で、ｏＬ〜０、と考え
る。またνはポアソン比υ＝０．３．μは摩擦係数μ〜
０．８と考えて、θ＝−３°のカギ状ネジについて接触
面長さぶを求めると１２０．９　＋ｎｍ となる。

さらに第２図において、２ｒ、＋ｊ２＝ｄの関係から、
ｒ　＜　０．５５ｍｍとなる。

以上の結果から、この場合、最適範囲として０．２５≦
「。≦０．５５ か提案できる。ちなみにＡＰＩ台形ネジ（Ｂｕ目、ｒｅ
ｓｓ　Ｔｈｒｅａｄ）の場合、第３図のように応力集中
係数α。〜２，４６となっている。

以下に厚肉油井管にカキ状ネジ（Ｈｏｏｋ　丁ｈｒｅａ
ｄ）を通用した場合の例を示す。

［実施例コ 第３．４図には径１９３．７　ｍｍ、肉厚２６１１１１
１１と、径２７３．０５　＋ｎ＋＋＋　、肉厚２６ｍｍ
の２つの極厚肉油井管にネジ山高さｄ＝２．ｔ）＋＋＋
ｍ、ネジピッチ２　Ｐ　＝　６．３５ｍｍ、θ＝−３″
のカキ状ネジに対し、ｒ、＝０．５±０．０５ｍｍで加
工した場合の例を示した。このパイプは厚肉パイプのた
め、ネジテーパーを急テーパーにし、ネジの加工数を出
来るたけ少なくした。またネジ山高さについては十分高
く取れることがら２．０　ｍｍとし、ｌを確保できるよ
うに考えた。たたし、ネジ山数を減少させると、一つの
ネジに係る負荷が増すため、ネジせん断条件 Ｎβｎ≧ｔｏｙ を満たすようにした。ここでＮ　＝　２．５σア、ｔは
バイブ肉厚、Ｏｙは降伏応力である。従って完全ネジ山
数ｎについてｎ〉１０となるｎ値で設計した。

効果として、第１表に外径２７３　ｍｍ、肉厚２６．６
ｍｍ、　Ｌ−８０材の外圧負荷下での引張破断テストの
結果を示した。ネジ強度が十分に伝わることにより、パ
イプの母管破断が可能となった。同時に外圧下の二軸継
手強度の著しい上昇が認められた。

さらに、切削寿命については、第２表に示すように、従
来型曲率を用いる限り、カギ形ネジの切削寿命は低いの
に対し、本発明の曲率でカギ形ネジを加工すれば切削寿
命が著しく向上することがわかる。また、第３表かられ
かるように、耐ゴーリング性についても本発明のものが
従来のものより優れている。

［発明の効果］ 以上説明した本発明の継手によれば、高い継手強度が得
られることから、厚肉・高強度・大径の油井管のネジ継
手として最適なものを提供することかでき、その産業上
寄与するところは極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のネジ継手を説明するための
ネジ形状の説明図、第３図は従来のネジ形状を示すもの
で、（ａ）はＡＰＩネジ、（ｂ）は台形ネジ、（Ｃ）は
ネジ継手の説明図、第４図は従来のカキ状ネジの形状図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、雌ネジと雄ネジとが一定のテーパをもち嵌合し合い
   ネジ山頭部が平坦な台形状をなし、ネジ山高さが２．０
   〜３．０ｍｍの高さを有し相互に螺合する継手部材であ
   って、台形状のネジ頭部及び底部のコーナーの曲率半径
   を０．２５〜０．５５ｍｍの大きさで加工することを特
   徴とする油井管継手。 ２、雌ネジと雄ネジとが一定のテーパをもち嵌合し合い
   ネジ山頭部が平坦な台形状をなし、ネジ山高さが２．０
   〜３．０ｍｍの高さを有し相互に螺合する継手部材であ
   って、カギ型状のネジ頭部及び底部のコーナーの曲率半
   径を０．２５〜０．５５ｍｍの大きさで加工することを
   特徴とする油井管継手。