JPS60143288A - 耐リ−ク性と耐ゴ−リング性の良好な鋼管継手 - Google Patents
耐リ−ク性と耐ゴ−リング性の良好な鋼管継手Info
- Publication number
- JPS60143288A JPS60143288A JP24798583A JP24798583A JPS60143288A JP S60143288 A JPS60143288 A JP S60143288A JP 24798583 A JP24798583 A JP 24798583A JP 24798583 A JP24798583 A JP 24798583A JP S60143288 A JPS60143288 A JP S60143288A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel pipe
- box
- resistance
- joint
- pin
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
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。
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、嵌合い方式の鋼管継手に係り、特に油井管等
の様に軸力下、内圧下において耐リーク性を要求され、
且つ繰返し使用のための耐ゴーリング性を要求される、
鋼管ねじ継手の先端形状に関するものである。
の様に軸力下、内圧下において耐リーク性を要求され、
且つ繰返し使用のための耐ゴーリング性を要求される、
鋼管ねじ継手の先端形状に関するものである。
（従来技術及びその問題点）
最近の油井は硫化水素環境にさらされる他、深井戸化に
よって大きな軸力、内圧が加わる傾向にある。従ってこ
の様な井戸に用いるケーシング、チュービングは大きな
軸力下において、内部のガスのリークを防止する必要が
あり、特に硫化水素を多く含むガス井では鋼管の継手に
特殊な継手を用いている。
よって大きな軸力、内圧が加わる傾向にある。従ってこ
の様な井戸に用いるケーシング、チュービングは大きな
軸力下において、内部のガスのリークを防止する必要が
あり、特に硫化水素を多く含むガス井では鋼管の継手に
特殊な継手を用いている。
従来、この様な耐リーク性の要求される継手に対しいく
つかの形状を持つ継手が開発され用いられて来たが、軸
力下、内圧下における耐リーク限界向上、ねじ先保護、
ねじ先はずれ防止。
つかの形状を持つ継手が開発され用いられて来たが、軸
力下、内圧下における耐リーク限界向上、ねじ先保護、
ねじ先はずれ防止。
トルクコントロール性等の面で、一長一短がある。
第１図にはこれらねじの一般形状を示したが、一般にビ
ン１がボックス２に締め込まれ、３のメタル−メタルタ
ッチによって耐リーク性を確保している。第２図（ａ）
には、例えば、特公昭４５−１８０９６号公報などで知
られる、突き合せ方式の代表的な特殊ねじの先端を示し
たが、この形状においてはボックス２にビン１をねじ込
んだ時、面Ｂ、Ｃで締め付はトルクをコントロールする
と共に、主にＢ部のメタルーメタルタッチで耐リーク性
を確保している。しかし、この継手では締め付けがオー
バーになった時、第２図（ｂ 、）に示す様に、ねじ先
端は矢印４の方向に動き、同時に若干の回転を伴うため
、ボックスの先端３が内部にはみ出し変形すると共に、
ピン先端が内面方向凹に曲がりを生じ、Ａ面の接触部が
５の方向に動いてＡ部のすり合わせが損われる。さらに
、この方式では、ボックスに鋭い先端３を有する０部が
あるため、ボックスの取り扱いには、慎重を要する。
ン１がボックス２に締め込まれ、３のメタル−メタルタ
ッチによって耐リーク性を確保している。第２図（ａ）
には、例えば、特公昭４５−１８０９６号公報などで知
られる、突き合せ方式の代表的な特殊ねじの先端を示し
たが、この形状においてはボックス２にビン１をねじ込
んだ時、面Ｂ、Ｃで締め付はトルクをコントロールする
と共に、主にＢ部のメタルーメタルタッチで耐リーク性
を確保している。しかし、この継手では締め付けがオー
バーになった時、第２図（ｂ 、）に示す様に、ねじ先
端は矢印４の方向に動き、同時に若干の回転を伴うため
、ボックスの先端３が内部にはみ出し変形すると共に、
ピン先端が内面方向凹に曲がりを生じ、Ａ面の接触部が
５の方向に動いてＡ部のすり合わせが損われる。さらに
、この方式では、ボックスに鋭い先端３を有する０部が
あるため、ボックスの取り扱いには、慎重を要する。
一方、第３図（、）には、例えば特公昭５２−１．１７
６４号公報などで知られる嵌合い方式の他の例を示した
が、この方式は６におけるメタル−メタルタッチと７に
おけるすり合わせによってシールを確保することになる
。すり合わせによって耐リーク性を確保する方式は軸力
が加わった時、７０部分における面に垂直方向の変位が
少ないため、リーク性の劣化か少ないという利点はある
が、第３図（ｂ）に示すようにオーバートルクの場合、
矢印８の方向に曲げが働き、７の一部分の面圧が上昇す
るが、内面方向にピン先端かずれ込み、ピン先端がはず
れ易い。従って、トルクコントロールを慎重にする必要
がある。
６４号公報などで知られる嵌合い方式の他の例を示した
が、この方式は６におけるメタル−メタルタッチと７に
おけるすり合わせによってシールを確保することになる
。すり合わせによって耐リーク性を確保する方式は軸力
が加わった時、７０部分における面に垂直方向の変位が
少ないため、リーク性の劣化か少ないという利点はある
が、第３図（ｂ）に示すようにオーバートルクの場合、
矢印８の方向に曲げが働き、７の一部分の面圧が上昇す
るが、内面方向にピン先端かずれ込み、ピン先端がはず
れ易い。従って、トルクコントロールを慎重にする必要
がある。
これら第２図に示すような突き合せ方式、あるいは第３
図に示すような嵌合い方式の従来の鋼管継手の場合、面
Ａあるいは面Ｂにおける面圧は鋼管継手のシール圧力を
決定するものである。第３図の継手に関する本発明者等
の解析によれば、これまでの鋼管継手におけるこれらの
点ａ一点す間でのシール面圧の分布は第４図に示すよう
に、解析結果によるシール面圧Ａ、Ｓは、この種の設計
に適用される焼嵌め理論の計算値Ｃ，Ｓとかなり異る。
図に示すような嵌合い方式の従来の鋼管継手の場合、面
Ａあるいは面Ｂにおける面圧は鋼管継手のシール圧力を
決定するものである。第３図の継手に関する本発明者等
の解析によれば、これまでの鋼管継手におけるこれらの
点ａ一点す間でのシール面圧の分布は第４図に示すよう
に、解析結果によるシール面圧Ａ、Ｓは、この種の設計
に適用される焼嵌め理論の計算値Ｃ，Ｓとかなり異る。
これは、これらの針管継手が同上面での嵌合い代を均一
に設けているためである。尚嵌合い方式における嵌合い
代とは、ピン１とボックス２の径方向の寸法の差であり
、ピン１の径がボックス２の径より太きいか、又はボッ
クス２の径をピン１の径より小さくするかの２通りの場
合がある。しかしいずれの場合においてもピン１とボッ
クス２のＡ面のａ −ｂ部のテーパーは同一にとられて
おり、従って嵌合い代は均一となっている。
に設けているためである。尚嵌合い方式における嵌合い
代とは、ピン１とボックス２の径方向の寸法の差であり
、ピン１の径がボックス２の径より太きいか、又はボッ
クス２の径をピン１の径より小さくするかの２通りの場
合がある。しかしいずれの場合においてもピン１とボッ
クス２のＡ面のａ −ｂ部のテーパーは同一にとられて
おり、従って嵌合い代は均一となっている。
嵌合い代が均一な第３因の如き鋼管継手においては、締
付頭初に、先端接合部の一部が接触面圧が零、すなわち
、ピン１とボックス２が未接触状態になっている。これ
は、ピン１とボックス２が嵌合った時、ビン先形状及び
第３図（ｂ）に示した矢印８の方向の曲げによるもので
アリ、点ａでのピン１とボックス２−の径方向の変位合
計が点すでのそれよりも大きくなるためである。従って
点ａでの面圧は、第４１ｆｉＩＡ、Ｓに示すように、零
となり、ピン１とボックス２は接合せず、開口部Ｇが発
生するものである。
付頭初に、先端接合部の一部が接触面圧が零、すなわち
、ピン１とボックス２が未接触状態になっている。これ
は、ピン１とボックス２が嵌合った時、ビン先形状及び
第３図（ｂ）に示した矢印８の方向の曲げによるもので
アリ、点ａでのピン１とボックス２−の径方向の変位合
計が点すでのそれよりも大きくなるためである。従って
点ａでの面圧は、第４１ｆｉＩＡ、Ｓに示すように、零
となり、ピン１とボックス２は接合せず、開口部Ｇが発
生するものである。
この状態において、鋼蕾内に内圧が作用すると開口部Ｇ
のピン１とボックス２０両面にも内圧が作用し、徐々に
接合部が２方向に開口し、開口部Ｇが拡大して行く。こ
の過程の繰返しで、鋼管継手のシール性が損なわれる。
のピン１とボックス２０両面にも内圧が作用し、徐々に
接合部が２方向に開口し、開口部Ｇが拡大して行く。こ
の過程の繰返しで、鋼管継手のシール性が損なわれる。
そこで一般にシール性を高めるためには、嵌合い代を大
きくとり継手接合部の接触面圧を高める必要があるがこ
の場合には、第４図に示すように、継手接合部の応力集
中部の面圧か極めて大きくなり、継手の締付は時にピン
１とボックス２のＭ動面が焼付き、いわゆるゴーリング
が発生する。ゴーリングが発生すると、接合部のシール
面を荒すことになり、シール性の低下のみならず、油井
管の再使用が出来なくなる。
きくとり継手接合部の接触面圧を高める必要があるがこ
の場合には、第４図に示すように、継手接合部の応力集
中部の面圧か極めて大きくなり、継手の締付は時にピン
１とボックス２のＭ動面が焼付き、いわゆるゴーリング
が発生する。ゴーリングが発生すると、接合部のシール
面を荒すことになり、シール性の低下のみならず、油井
管の再使用が出来なくなる。
このため従来は締付は時の潤滑剤の使用あるいは応力集
中率を減少させるために、第２図の接合部の後端点す近
傍にＲをつけるなどの改良がなされているが、潤滑剤が
均一に作用しない、あるいはシール部の面積が減少する
などの欠点があり、解決策とはなっていない。
中率を減少させるために、第２図の接合部の後端点す近
傍にＲをつけるなどの改良がなされているが、潤滑剤が
均一に作用しない、あるいはシール部の面積が減少する
などの欠点があり、解決策とはなっていない。
このように耐シール性と耐ゴーリング性は相反する性能
であり、両方の特性を同時に向上させる解決策はなかっ
た。
であり、両方の特性を同時に向上させる解決策はなかっ
た。
（発明の構成、作用）
本発明は以上のような問題点を解決するために工夫した
ものであって、その要旨とする所は、嵌合い方式の鋼管
継手において、鋼管継手先端接合部のピンのテーパーを
ボックスのテーパーより小さくすることを特徴とする耐
リーク性と耐ゴーリング性の良好な鋼管継手にあり、ね
じ締め付は時のすり合せによる面圧及びメタル−メタル
タッチによる面圧を所要の値に確保することにより、耐
リーク性を良好にし且つ、継手接合部の応力集中を大巾
に減少させることにより、耐ゴーリング性を良好にし、
更にトルク立上り限界を明瞭にすることにより、トルク
コントロールを容易にし、或いはオーバートルク時にお
いても、ピン先端は、はずれることもなく、又過剰な面
圧を発生させないことにより、ビン先端及びボックス先
端の変形を防止する、等によって前記問題点を完全に解
決することを可能としたものである。
ものであって、その要旨とする所は、嵌合い方式の鋼管
継手において、鋼管継手先端接合部のピンのテーパーを
ボックスのテーパーより小さくすることを特徴とする耐
リーク性と耐ゴーリング性の良好な鋼管継手にあり、ね
じ締め付は時のすり合せによる面圧及びメタル−メタル
タッチによる面圧を所要の値に確保することにより、耐
リーク性を良好にし且つ、継手接合部の応力集中を大巾
に減少させることにより、耐ゴーリング性を良好にし、
更にトルク立上り限界を明瞭にすることにより、トルク
コントロールを容易にし、或いはオーバートルク時にお
いても、ピン先端は、はずれることもなく、又過剰な面
圧を発生させないことにより、ビン先端及びボックス先
端の変形を防止する、等によって前記問題点を完全に解
決することを可能としたものである。
以下に本発明を実施態様例により詳細に説明する。
第５図（、）は本発明の継手−膜形状を示したが、図中
９の部分の、締めつけ前の形状を拡大したのが第５図す
である。ここでは、面Ａ。
９の部分の、締めつけ前の形状を拡大したのが第５図す
である。ここでは、面Ａ。
Ｂ、 Ｃ，Ｄの４面を設けているが、面Ａは締付けた時
、ピン１とボックス２のすり合せによる面圧を確保する
面である。ここで、本発明においては、第５図すに見ら
れるように、ハツチングで示されるピン１のテーパーを
ボックス２のテ、＜−より小さくすることを最大の特徴
とするものであり、これにより締めつけ頭初において先
に述べた第３図すに見られる開口部Ｇを形成せしめず、
第５ｃに示すようにＡ面全域に亘って高い接触面圧を付
与するものである。
、ピン１とボックス２のすり合せによる面圧を確保する
面である。ここで、本発明においては、第５図すに見ら
れるように、ハツチングで示されるピン１のテーパーを
ボックス２のテ、＜−より小さくすることを最大の特徴
とするものであり、これにより締めつけ頭初において先
に述べた第３図すに見られる開口部Ｇを形成せしめず、
第５ｃに示すようにＡ面全域に亘って高い接触面圧を付
与するものである。
即ち、ピン１のテーパーをボックス２のテーパーより小
さくすることにより、点ａの嵌合い代は点すの嵌合い代
より大きくなり、嵌合い時にお〜１で、ピン１とボック
ス２に第３図すの如き変形が生じても開口部Ｇの発生を
完全に除去するものである。
さくすることにより、点ａの嵌合い代は点すの嵌合い代
より大きくなり、嵌合い時にお〜１で、ピン１とボック
ス２に第３図すの如き変形が生じても開口部Ｇの発生を
完全に除去するものである。
更に、ピン１とボックス２のテーパーの組合せ及び点ａ
と点すでの嵌合い代の平均値等の変更により、Ａ面での
接触面圧を制御できる。
と点すでの嵌合い代の平均値等の変更により、Ａ面での
接触面圧を制御できる。
ここで好ましいボックス２のテーパー ＳＢは１／〈Ｓ
Ｂ＜１５ ０− ピン１のテーパーＳＰは、この範囲の８Ｂに対して ０．２５８Ｂ＜Ｓｐ （ＳＢ である。
Ｂ＜１５ ０− ピン１のテーパーＳＰは、この範囲の８Ｂに対して ０．２５８Ｂ＜Ｓｐ （ＳＢ である。
なお、面Ｂは、締め付けた時、メタル−メタルタッチに
よる面圧確保と共に矢印方向８０回転をピンに与え、面
Ａ部に高〜・面圧を与える役目をする。
よる面圧確保と共に矢印方向８０回転をピンに与え、面
Ａ部に高〜・面圧を与える役目をする。
又、面Ｃは、締め付けた時、矢印方向１０の応力の作用
でメタル−メタルタッチを強め、耐リーク性を良好にす
ると共に、トルクコントロールを容易にする役目をする
。面りは、矢印方向４０回転によりビン先端のはずれを
防止し、ピンを安定化させる役目をする。
でメタル−メタルタッチを強め、耐リーク性を良好にす
ると共に、トルクコントロールを容易にする役目をする
。面りは、矢印方向４０回転によりビン先端のはずれを
防止し、ピンを安定化させる役目をする。
（実施例及び発明の効果）
以下、実施例により、本発明の効果をさらに具体的に示
す。
す。
実施例
ＡＰＩ規格 Ｎ −８０、１７７，８φＸ１３．７２
の油井ケーシングを用い形状寸法が第６図において、ｔ
ｏ＝５，６藺、 ｔ、 ＝ ０．３５門。
の油井ケーシングを用い形状寸法が第６図において、ｔ
ｏ＝５，６藺、 ｔ、 ＝ ０．３５門。
θ１−０２−３σ。
γ１−γ２−γｇ ”” ０．１ ｗｌ。
Ａ面でのビン１０テーパーｓｐ ＝ ’４ 、ボックス
２のテーパー””ｒｏ＋ の鋼管継手を作り、締め付けたところ、トルクは１５０
０ Ｋｑ−ｍで鋭い立上りを示し、締め付は限界値を立
上り直前と判定することができた。またこの時軸力１５
０，０００ Ｋ９下においてガス圧力１５００気圧にお
いてもリークはおこらなかった。
２のテーパー””ｒｏ＋ の鋼管継手を作り、締め付けたところ、トルクは１５０
０ Ｋｑ−ｍで鋭い立上りを示し、締め付は限界値を立
上り直前と判定することができた。またこの時軸力１５
０，０００ Ｋ９下においてガス圧力１５００気圧にお
いてもリークはおこらなかった。
一方、Ａ［ＭＩでのピン１とボックス２のテーパーを共
に１／、。の同一にした従来の鋼管継手では、軸力１５
０，０００ Ｋｑ下において、１０００気圧にてリーク
した。
に１／、。の同一にした従来の鋼管継手では、軸力１５
０，０００ Ｋｑ下において、１０００気圧にてリーク
した。
又本発明の継手は、１０回の繰返し締付けにおいても何
らゴーリングの痕跡は認められなかった。
らゴーリングの痕跡は認められなかった。
一方従来の継手では、２回目ですり疵が発生し、４回目
では明瞭なゴーリングが発生した。
では明瞭なゴーリングが発生した。
このように、本発明の鋼管継手は従来の鋼管継手に比べ
耐リーク性及び耐ゴーリング性を大巾に向上させ得るこ
とが明らかである。
耐リーク性及び耐ゴーリング性を大巾に向上させ得るこ
とが明らかである。
第１図は一般的特殊継手の全体形状を示す図、第２図（
ａ）及び第３図（ａ）は従来の特殊継手先端部の形状を
示す図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）は従来の継手にオ
ーバートルクを与えた時のピン及びボックス先端の変形
の様子を示す図、第４図は締め込み時の先端接合部のシ
ール面圧分布を示す図、第５図（ａ） 、 （ｂ） 、
（Ｃ）は本発明の継手形状を示す図、第６図は実施例
に用いた継手の寸法形状を示す模式図である。 １・・・ビン ２・・・ボックス ３．６．９・・・メタル−メタルタッチによる耐リーク
確保部 ４．５．８・・・オーバートルク時の変形方向７・・・
すり合わせによる耐リーク確保部１０・・・締め付は方
向。 第１図 第３図 （（２’） 第４図 イ゛Ｘ ６ 図 ／ＬＪ
ａ）及び第３図（ａ）は従来の特殊継手先端部の形状を
示す図、第２図（ｂ）、第３図（ｂ）は従来の継手にオ
ーバートルクを与えた時のピン及びボックス先端の変形
の様子を示す図、第４図は締め込み時の先端接合部のシ
ール面圧分布を示す図、第５図（ａ） 、 （ｂ） 、
（Ｃ）は本発明の継手形状を示す図、第６図は実施例
に用いた継手の寸法形状を示す模式図である。 １・・・ビン ２・・・ボックス ３．６．９・・・メタル−メタルタッチによる耐リーク
確保部 ４．５．８・・・オーバートルク時の変形方向７・・・
すり合わせによる耐リーク確保部１０・・・締め付は方
向。 第１図 第３図 （（２’） 第４図 イ゛Ｘ ６ 図 ／ＬＪ
Claims (1)
- 嵌合い方式の鋼管継手において、鋼管継手先端接合部の
ビンのテーパーをボックスのテーパーより小さくするこ
とを％ｉとする耐リーク性と耐ゴーリング性の良好な鋼
管継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24798583A JPS60143288A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 耐リ−ク性と耐ゴ−リング性の良好な鋼管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24798583A JPS60143288A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 耐リ−ク性と耐ゴ−リング性の良好な鋼管継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60143288A true JPS60143288A (ja) | 1985-07-29 |
Family
ID=17171477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24798583A Pending JPS60143288A (ja) | 1983-12-29 | 1983-12-29 | 耐リ−ク性と耐ゴ−リング性の良好な鋼管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60143288A (ja) |
-
1983
- 1983-12-29 JP JP24798583A patent/JPS60143288A/ja active Pending
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