JPH06331071A

JPH06331071A - 鋼管ネジ継手

Info

Publication number: JPH06331071A
Application number: JP11835893A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsui; 博之松井
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1993-05-20
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】メタルシール部に付与する締め付けトルクを減
少させても耐リーク性に優れた鋼管ネジ継手を提供する
ことを目的としている。【構成】鋼管１の先端側外周面に雄ネジが刻設されて雄
ネジ部１ａを形成し、その先端側に鋼管１側のシール部
１０が形成されている。カップリング２には、内周面に
上記鋼管１の雄ネジ部１ａと螺合可能な雌ネジ部２ａが
形成されると共に、上記鋼管１のシール部１０と係合可
能なトルクショルダー部１１が形成されて、両者によっ
てメタルシール部１２が構成されている。メタルシール
部１２を構成する鋼管１先端部のシール部１１内周面に
は、周方向に沿って環状に溝５が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油やガス等の採掘で
使用され耐リーク性が要求される油井管等における鋼管
ネジ継手に係り、特に、そのネジ継手のメタルシール部
分に特徴を有する鋼管ネジ継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】油井の深さは、近年，資源の枯渇や掘削
技術の進歩に伴い、数千メートル程度から１万メートル
の深さにも達しようとしており、このような油井内に建
て込むために膨大な本数の油井管が使用される。また、
そのような膨大な数の油井管は、カップリングによって
直列に接続される。

【０００３】かかる管継手部には、管及びカップリング
の重量に起因する軸方向の引張力、周囲から外周面に及
ぼされる地圧力、内部を流通する流体による内周面への
押圧力等、各種の過酷な力が働き、これらの力は、油井
深度の増大に従い一層，過酷なものとなることは言うま
でもない。そして、このような厳しい条件下で使用でき
るように、上記管継手に対して、強大な引張荷重に耐え
得ると同時に確実なシール性が要求される。

【０００４】そこで、この要求に応ずるべく従来より多
くの提案がなされ、耐引張荷重に関しては、継手部分に
おけるネジ部のネジ形状やピッチ等を改良することで所
定の継手引張強度を確保し、シール性に関しては、図５
に示すように、管１先端部のシール部１０とカップリン
グ２のトルクショルダー部１１との間にメタルシール部
１２が形成されて、締結の際における、両者１０，１１
の金属接触によるメタルシールによって気密性や液密性
を確保している。

【０００５】このような従来のメタルシール部を持つ管
継手は、図６に示すように、指定された範囲の高トルク
Ｔの軸力で締め付けることによって、メタルシール部１
２に所定の接触面圧Ｐを発生させ、これによって耐リー
ク性を確保している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のような従来の鋼管ネジ継手にあっては、締め付けの
際、メタルシール部１２に焼き付きが発生し易いという
問題がある。即ち、メタルシール部１２には、通常、所
定の耐リーク性を確保するため、１００〜２００Kg/mm²
の高接触面圧Ｐが締結時に加えられ、この高接触面圧Ｐ
によって、該メタルシール部１２に焼き付きが生じ易
い。特に、耐リーク性を上げるには、上記締め付けトル
クＴを増加させて、メタルシール部１２の上記接触面圧
Ｐを上げなければならないが、これは、焼き付き発生の
可能性を高くする。

【０００７】逆に、上記焼き付き発生を抑えるために、
締め付けトルクＴを減少させてメタルシール部１２にか
かる接触面圧Ｐを下げると、耐リーク性が悪化して、管
内を流通する流体による内圧Ｒによっては、原油漏れや
ガス漏れ等の事故に至ることがある。本発明は、上記の
ような相反する問題点に着目してなされたもので、メタ
ルシール部に付与する締め付けトルクを減少させても耐
リーク性に優れた鋼管ネジ継手を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の鋼管ネジ継手は、メタルシール部とそれに
続くネジ部とを備えた鋼管ネジ継手において、メタルシ
ール部近傍における、管内周面，若しくは該メタルシー
ル部を挟んで上記管内周面と連続可能なカップリング内
周面の少なくとも一方に、少なくとも一本の溝を、周方
向に沿って刻設したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】管とカップリングを締結した後に、鋼管内部を
流通する流体による圧力が継手部内面に加わると、図３
に示すように、該流体が溝内に浸入して、該溝内面にも
その内圧が働く。上記溝は周方向に沿って刻設されてい
るので、上記内圧は、溝部を管，若しくはカップリング
の軸方向へ拡張するように作用する。

【００１０】これによって、溝が形成されている部材側
のシール部に、他方の部材のシール部に向かう力が付与
され、上記内圧に比例した分だけメタルシール部の接触
面圧が増加する。このとき、上記流体による内圧が高い
ほどメタルシール部からリークし易くなるわけである
が、本願発明では、その内圧が高くなるほど上記溝が軸
方向に拡張し、この接触面圧の増加によってメタルシー
ル部からのリークを防止して、より高いシール特性を示
すことになる。

【００１１】また、締め付けトルクだけで必要な接触面
圧を発生させている従来の構造に比べて、本願発明で
は、該締め付けトルクによる接触面圧の大きさを従来よ
りも低く抑えることが可能となり、焼き付き発生を低減
することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例の鋼管ネジ継手を油井管の継手部に適用した一
例である。まず構成を説明すると、図１に示すように、
基本構成は従来の油井管ネジ継手と同じであり、鋼管１
の先端側外周は、先端に向けて小径となるテーパとなっ
ていて、そのテーパ面に雄ネジ１ａが刻設され、その先
端側に、その雄ネジ１ａに続く鋼管１側のシール部１０
が形成されている。

【００１３】また、カップリング２には、内周面に上記
鋼管１の雄ネジ１ａと螺合可能な雌ネジ２ａが刻設され
両者１ａ，２ａによって継手のネジ部３が構成されると
共に、上記鋼管１のシール部１０と係合可能なカップリ
ング２側のシール部であるトルクショルダー部１１が設
けられ、両シール部１０，１１によってメタルシール部
１２が構成されている。

【００１４】なお、上記トルクショルダー部１１の内周
面は、鋼管１と締結した際に、該鋼管１の内周面とメタ
ルシール部１２を挟んで連続する。そのメタルシール部
１２を構成する鋼管１先端部のシール部１１内周面に
は、図２に示すように、周方向に沿って環状の溝５が形
成されている。その溝５は、上記シール部１１のシール
面と略平行に且つ所定深さで径方向に刻設されている。

【００１５】このような構成の鋼管ネジ継手では、締め
付けトルクを、従来の締め付けトルクよりも低い、焼き
付きが発生しない値に設定して締め付ける。そして、管
内を流通する油等の流体のガスによる管にかかる内圧が
上昇すると、それに追従して溝５内の内圧が上昇して、
該内圧によって該溝５が管軸方向に拡張する。

【００１６】即ち、図３に示すように、所定の締め付け
トルクＴで締結することで、メタルシール部１２に所定
の接触面圧Ｐが発生する。この状態で、鋼管１内部を流
通する流体による圧力Ｒが継手部内面に加わったとき、
該流体によって溝５内面にもその内圧Ｒが働く。上記溝
５は周方向に沿って刻設されていると共に、メタルシー
ル部１２の接触面と平行に切削されているので、上記内
圧Ｒは、溝５を管軸方向へ拡張するように作用する。こ
れによって、鋼管１のシール部１０に、トルクショルダ
ー部１１に向かう力が付与され、上記内圧Ｒに比例した
分だけメタルシール部１２の接触面圧Ｐが増加する。

【００１７】このように、上記内圧Ｒに比例してメタル
シール部１２の接触面圧Ｐが増加し、該メタルシール部
１２からのリークが防止される。特に、上記流体による
内圧Ｒが高くなるほどリークし易くなるが、上記溝５形
成による接触面圧Ｐも内圧Ｒに比例して増加するので、
より高いシール特性を示す。このように、本実施例で
は、締め付け時のトルクＴを従来よりも低く設定して
も、内圧Ｒに追従して、メタルシール部１２の接触面圧
Ｐが増加して耐リーク性が確保されると共に、締め付け
時の焼き付き発生を低減することができる。

【００１８】実際に、ＡＰＩ規格でＬ８０、外径８８．
９mm、肉厚６．４５mmの油井管に対する鋼管ネジ継手に
対して、鋼管１の雄ネジのメタルシール部１２先端から
３mm内側の内面に、深さ４mm、開口部の幅２mmの溝５を
環状に周方向へ刻設して、従来のおよそ半分の締め付け
トルク２００Kg・ｍで締め付けた後、軸方向の引張荷重
及び窒素ガスによる内圧Ｒを付加し、耐リーク性を調査
した。

【００１９】その結果、軸方向引張荷重８７５．５ton
（軸方向応力５０Kg/mm²で９０％ＳＭＹＳに相当）と内
圧Ｒ８５０Kg/cm²( 周方向応力５０Kg/mm²で９０％ＳＭ
ＹＳに相当）の両方を組み合わせた負荷を与えても、リ
ークは発生せず優れた耐リーク性が得らることを確認し
た。また、焼き付きもまったく発生していなかった。な
お、上記実施例では、管１側の内面に溝５を刻設してい
るが、該管１内面に連続するカップリング２側のトルク
ショルダー部１１内面に対して、図４に示すように、周
方向に沿った環状の溝５を設けてもよい。この場合に
は、内圧Ｒの上昇に追従して、カップリング２側のシー
ル部１１へ軸方向の力が付与されてメタルシール部１２
の接触面圧Ｐが増加するように作用する。

【００２０】勿論、管１側とカップリング２側の各シー
ル部１０，１１にそれぞれ溝５を刻設しても構わない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の鋼管
ネジ継手では、従来よりも小さなトルクで締め付けた場
合でも、極めて高い耐リーク性を得ることができるよう
になった。また、締め付けトルクを下げることができる
ので、焼き付き発生を低減できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の鋼管ネジ継手を示す側面
図である。

【図２】本発明に係る実施例のメタルシール部近傍を示
す詳細側面図である。

【図３】本発明に係る実施例のメタルシール部近傍に掛
かる外力を示す図である。

【図４】本発明に係る第２実施例のメタルシール部近傍
を示す側面図である。

【図５】従来の鋼管ネジ継手を示す側面図である。

【図６】従来のメタルシール部近傍に掛かる外力を示す
図である。

【符号の説明】

１鋼管２カップリング３ネジ部５溝１０，１１シール部１２メタルシール部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メタルシール部とそれに続くネジ部とを
備えた鋼管ネジ継手において、メタルシール部近傍にお
ける、管内周面，若しくは該メタルシール部を挟んで上
記管内周面と連続可能なカップリング内周面の少なくと
も一方に、少なくとも一本の溝を、周方向に沿って刻設
したことを特徴とする鋼管ネジ継手。