JPWO2020183860A1 - Threaded joint - Google Patents
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Abstract
耐圧縮性およびシール性に優れたねじ継手を提供する。ねじ継手(1)は、雄ねじ部(4a)が、テーパねじ(4)のねじ結合により、ねじ頂面(7)とねじ底面(8)との両方において雌ねじ部(4b)との間に隙間を残した状態で挿入面(9)と荷重面(10)との両方において雌ねじ部(4b)と接触し、テーパねじ(4)の挿入面フランク角(α)が30度以上50度以下であるとともに、テーパねじ(4)の荷重面フランク角(β)が−10度以上0度未満であり、テーパねじ(4)における管軸方向の単位長さ当たりの直径の変化量であるねじテーパが1/10以上1/4以下であり、ボックスシール部(11b)のシールテーパ角(γ)が3度以上10度以下である。Provided is a threaded joint having excellent compression resistance and sealing property. In the threaded joint (1), the male threaded portion (4a) has a gap between the female threaded portion (4b) on both the screw top surface (7) and the thread bottom surface (8) due to the screw connection of the tapered screw (4). When the insertion surface flank angle (α) of the taper screw (4) is 30 degrees or more and 50 degrees or less, it comes into contact with the female screw portion (4b) on both the insertion surface (9) and the load surface (10). At the same time, the load surface flank angle (β) of the tapered screw (4) is -10 degrees or more and less than 0 degrees, and the screw taper is the amount of change in the diameter of the tapered screw (4) per unit length in the pipe axis direction. Is 1/10 or more and 1/4 or less, and the seal taper angle (γ) of the box seal portion (11b) is 3 degrees or more and 10 degrees or less.
Description
本発明は、ねじ継手に関し、詳しくは一般に油井やガス井の探査や生産に使用されるチュービングおよびケーシングを包含する油井管、すなわち、OCTG(oil country tubular goods)、ライザー管、ならびにラインパイプなどの鋼管の接続に用いるのに好適な、耐圧縮性およびシール性に優れたねじ継手に関する。 The present invention relates to threaded joints, and more particularly to oil well pipes, including tubing and casings commonly used in the exploration and production of oil wells and gas wells, namely OCTG (oil country tubular goods), riser pipes, line pipes and the like. The present invention relates to a threaded joint having excellent compression resistance and sealing property, which is suitable for use in connecting steel pipes.
ねじ継手は、油井管など産油産業設備に使用される鋼管の接続に広く使用されている。オイルやガスの探索や生産に使用される鋼管の接続には、従来、API(米国石油協会)規格に規定された標準的なねじ継手が典型的には使用されてきた。 Threaded joints are widely used to connect steel pipes used in oil production equipment such as oil country tubular goods. Traditionally, standard threaded joints specified in API (American Petroleum Institute) standards have been typically used to connect steel pipes used in the search and production of oils and gases.
近年、原油や天然ガスの井戸は深井戸化が進み、垂直井から水平井や傾斜井等が増えていることから、掘削・生産環境はより苛酷になっている。また、海洋や極地などの劣悪な環境での井戸の開発が増加していることなどから、耐圧縮性能、耐曲げ性能、外圧シール性能(耐外圧性能)など、ねじ継手への要求性能は多様化している。このような要求性能のために、プレミアムジョイントと呼ばれる高性能の特殊ねじ継手を使用することが近年増加している。 In recent years, crude oil and natural gas wells have become deeper, and the number of vertical wells, horizontal wells, and inclined wells has increased, and the drilling and production environment has become more severe. In addition, due to the increasing development of wells in adverse environments such as the ocean and polar regions, there are various performance requirements for threaded joints such as compression resistance, bending resistance, and external pressure sealing performance (external pressure resistance). It has become. Due to such required performance, the use of high-performance special threaded joints called premium joints has been increasing in recent years.
上記のプレミアムジョイントは、通常、相互に接続される管の管端部に、それぞれ、テーパねじと、シール部(メタルタッチシール部)と、トルクショルダ部とを備える。これらは、一方の管に設けられた雄形部であるピンと、他方の管に設けられ雄形部に螺合または嵌合する雌形部であるボックスとのそれぞれを構成する要素である。これら要素は、継手(ねじ継手の意、以下同じ)の締付け時に雌雄の同名要素同士が対面し合うように設計される。 The above-mentioned premium joint usually includes a taper screw, a seal portion (metal touch seal portion), and a torque shoulder portion at the pipe end portions of the pipes connected to each other. These are the elements that make up each of the pin, which is a male-shaped portion provided in one tube, and the box, which is a female-shaped portion provided in the other tube and screwed or fitted to the male-shaped portion. These elements are designed so that male and female elements of the same name face each other when tightening a joint (meaning a threaded joint, the same applies hereinafter).
上記のテーパねじは、継手を強固に固定するために必要である。また、上記のシール部は、当該シール部の領域でボックスとピンとの金属接触によりシール性を確保する。シール部は、通常、ピンに設けられたピンシール部が凸状の管軸断面形状を有し、ボックスに設けられたボックスシール部がテーパ状の管軸断面形状を有している。また、上記のトルクショルダ部は、継手の締付け中にストッパの役目を担うショルダ面となる。 The taper screw described above is necessary to firmly fix the joint. Further, the seal portion secures the seal property by metal contact between the box and the pin in the region of the seal portion. In the seal portion, the pin seal portion provided on the pin usually has a convex pipe shaft cross-sectional shape, and the box seal portion provided on the box has a tapered pipe shaft cross-sectional shape. Further, the torque shoulder portion is a shoulder surface that acts as a stopper during tightening of the joint.
ところで、井戸開発時の掘削量を低減するために、継手をスリムにする要求がある。継手をスリムにするためにはトルクショルダ部の排除が有効であり、その場合、ストッパの役目および軸力を受ける役目をねじ部に受け持たせることとなる。上記の効果を発揮するためには、雄ねじ部が、テーパねじのねじ結合により、ねじ頂面とねじ底面との両方において雌ねじ部との間に隙間を残した状態で荷重面と挿入面との両方において雌ねじ部と接触する必要がある。この形態のテーパねじを管軸方向干渉テーパねじと呼ぶこととする。管軸方向干渉テーパねじを有する継手は、軸力をねじ面で受けることから力を受ける面積の総計が大きくなるため、高い耐圧縮性を有する。 By the way, in order to reduce the amount of excavation during well development, there is a demand for slimming the joint. Elimination of the torque shoulder portion is effective for slimming the joint, and in that case, the screw portion is responsible for the role of the stopper and the role of receiving the axial force. In order to exert the above effect, the male thread portion is connected to the load surface and the insertion surface in a state where a gap is left between the female thread portion on both the screw top surface and the screw bottom surface due to the screw connection of the tapered screw. Both need to be in contact with the female thread. This form of taper screw is referred to as a tube axial interference taper screw. A joint having a pipe axial interference taper thread has high compressibility because the total area of the area to receive the force is large because the axial force is received by the thread surface.
管軸方向干渉テーパねじの従来技術の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の発明の課題は、実際に製作する上での加工公差を考慮して、その公差内のいかなる加工結果においても、常に荷重面と挿入面との両方においてねじ結合時に接触を生じさせることである。そして、特許文献1に記載の発明では、荷重面フランク角と、挿入面フランク角と、ねじ頂面およびねじ底面に生ずる隙間と、加工公差から想定される管軸方向隙間との関係を規定する式を提示しており、この式に従うことで、荷重面と挿入面との両方においてねじ結合時に必ず接触を生じさせることができると説明している。
特許文献1に記載の式は、テーパねじを締め付けていった際に、ねじ頂面およびねじ底面での接触を防止して、常に荷重面と挿入面との両方での接触を保証するものである。しかし、接触の実現までに必要な締め付け量については考慮されておらず、加工時の寸法バラツキの程度により締め付け完了時の管軸方向位置は大きく影響される。ねじ締め付け時における管軸方向停止位置はシール部の接触状態に大きな影響を与えるため、テーパねじの寸法バラツキにより過小な接触状態となった場合にはシール性が不十分となり、逆に過大な接触状態となった場合には焼付き発生の懸念がある。
The formula described in
本発明は、上記課題に鑑み、耐圧縮性およびシール性に優れたねじ継手を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a threaded joint having excellent compressibility and sealing properties.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討し、以下の知見を得た。まず、従来の技術において、寸法バラツキがシール性不足や焼付きを引き起こすのは、寸法バラツキがシール部の接触状態(以下、シール干渉量ともいう)に大きな影響を及ぼすからである。したがって、寸法バラツキによるシール干渉量への影響を抑制可能なテーパねじおよびシール部の設計が重要となる。略台形状のねじ山で構成されるテーパねじにおいて、ねじ山頂部の幅とねじ山底部の幅との差を大きくすることにより、テーパねじの締め付け時における回転量に対する管軸方向の隙間の変化量を大きくすることができる。したがって、ねじ山頂部とねじ山底部との幅差を大きくすることにより、寸法バラツキ(管軸方向の隙間のバラツキ)による締め付け完了時の管軸方向停止位置への影響を抑制することができる。ただし、荷重面はジャンプアウト防止のためにマイナスの角度にしておくことが望ましいため、マイナスの角度で絶対値は抑え目に設計し、挿入面は幅差を確保するために大きな角度に設計する必要がある。テーパねじにおける管軸方向の単位長さ当たりの直径の変化量であるねじテーパについては、これを大き目に設定することにより、少ない締め付け量でねじが締まるため、寸法バラツキによる締め付け完了時の管軸方向停止位置への影響を抑制することができる。また、ボックスシール部のシールテーパ角を小さくすることにより、締め付け完了時の管軸方向停止位置によるシール干渉量への影響を抑制できる。 The present inventors have diligently studied to solve the above problems and obtained the following findings. First, in the conventional technique, the dimensional variation causes insufficient sealing property and seizure because the dimensional variation has a great influence on the contact state of the seal portion (hereinafter, also referred to as the seal interference amount). Therefore, it is important to design the taper screw and the seal portion that can suppress the influence of the dimensional variation on the amount of seal interference. In a tapered screw composed of substantially trapezoidal threads, by increasing the difference between the width of the thread top and the width of the thread bottom, the gap in the pipe axis direction changes with respect to the amount of rotation when the taper screw is tightened. The amount can be increased. Therefore, by increasing the width difference between the thread top and the thread bottom, it is possible to suppress the influence of the dimensional variation (variation in the gap in the tube axis direction) on the stop position in the tube axis direction at the completion of tightening. However, since it is desirable to set the load surface to a negative angle to prevent jump-out, design the absolute value to be restrained at a negative angle, and design the insertion surface to a large angle to secure the width difference. There is a need. Regarding the screw taper, which is the amount of change in diameter per unit length in the pipe axis direction for tapered screws, by setting this to a large value, the screw is tightened with a small tightening amount, so the pipe shaft when tightening is completed due to dimensional variation. The influence on the direction stop position can be suppressed. Further, by reducing the seal taper angle of the box seal portion, it is possible to suppress the influence of the stop position in the pipe axial direction on the amount of seal interference when tightening is completed.
以上の知見に基づき完成した本発明の要旨は、次の通りである。 The gist of the present invention completed based on the above findings is as follows.
1.管端部に形成され、テーパねじの雄ねじ部および該雄ねじ部より管端側に位置するノーズ部外周面を備えるピンと、
前記テーパねじの雌ねじ部、および前記ノーズ部外周面に相対するシール孔内周面を備えるボックスとを有し、
前記雄ねじ部が、前記テーパねじのねじ結合により、ねじ頂面とねじ底面との両方において前記雌ねじ部との間に隙間を残した状態で挿入面と荷重面との両方において前記雌ねじ部と接触し、
前記ノーズ部外周面が、凸状の管軸断面形状を有するピンシール部を有し、
前記シール孔内周面が、前記ねじ結合により、前記ピンシール部と管半径方向に金属接触して流体をシールするシール部を形成する、テーパ状の管軸断面形状を有するボックスシール部を有し、
前記テーパねじの挿入面フランク角が30度以上50度以下であるとともに、前記テーパねじの荷重面フランク角が−10度以上0度未満であり、
前記テーパねじにおける管軸方向の単位長さ当たりの直径の変化量であるねじテーパが1/10以上1/4以下であり、
前記ボックスシール部のシールテーパ角が3度以上10度以下である、
ねじ継手。1. 1. A pin formed at the end of the pipe and having a male threaded portion of a tapered screw and an outer peripheral surface of a nose portion located on the pipe end side of the male threaded portion.
It has a female threaded portion of the tapered screw and a box having an inner peripheral surface of a seal hole facing the outer peripheral surface of the nose portion.
The male threaded portion comes into contact with the female threaded portion on both the insertion surface and the load surface with a gap left between the female threaded portion on both the screw top surface and the thread bottom surface due to the threaded coupling of the tapered screw. And
The outer peripheral surface of the nose portion has a pin seal portion having a convex tube shaft cross-sectional shape.
The inner peripheral surface of the seal hole has a box seal portion having a tapered tube shaft cross-sectional shape in which a seal portion is formed by metal contact with the pin seal portion in the radial direction of the pipe by the screw connection. ,
The flank angle of the insertion surface of the taper screw is 30 degrees or more and 50 degrees or less, and the flank angle of the load surface of the taper screw is -10 degrees or more and less than 0 degrees.
The screw taper, which is the amount of change in diameter per unit length in the pipe axis direction in the taper screw, is 1/10 or more and 1/4 or less.
The seal taper angle of the box seal portion is 3 degrees or more and 10 degrees or less.
Threaded joint.
なお、本願で規定するテーパねじ及びシール部の形状、角度及び寸法は、テーパねじの締め付け前の状態(つまり、荷重が未付加の状態)におけるものを意味する。 The shape, angle, and dimensions of the taper screw and the seal portion specified in the present application mean the state before tightening the taper screw (that is, the state in which no load is applied).
2.前記雄ねじ部のねじ高さTが0.04インチ以上0.10インチ以下である、前記1のねじ継手。 2. The threaded joint of 1 above, wherein the thread height T of the male threaded portion is 0.04 inch or more and 0.10 inch or less.
3.前記雄ねじ部におけるねじ山底部の幅Wとねじ高さTとの比T/Wが0.2以上1.0以下である、前記1または2のねじ継手。 3. 3. The threaded joint of 1 or 2 having a ratio T / W of the width W of the thread bottom portion and the thread height T of the male threaded portion of 0.2 or more and 1.0 or less.
本発明によれば、耐圧縮性およびシール性に優れたねじ継手を得ることができる。 According to the present invention, a threaded joint having excellent compression resistance and sealing property can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について例示説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings.
図1および図2に示すように、本発明の実施形態に係るねじ継手1は、ピン2とボックス3とにより油井管を接続するプレミアムジョイントである。ねじ継手1は、図1に示すような、ピン2とボックス3とで鋼管同士を直接接続するインテグラル形式であってもよいし、図2に示すような、ピン2を有する鋼管同士を、ボックス3を有するカップリングを介して接続するカップリング形式であってもよい。なお、図1および図2には、管軸心Xの一方側の断面のみを示している。ねじ継手1は、油井管以外の鋼管などの接続に適用してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the screw joint 1 according to the embodiment of the present invention is a premium joint that connects an oil well pipe by a
ピン2は、管端部に形成され、テーパねじ4の雄ねじ部4aおよび該雄ねじ部4aより管端側に位置するノーズ部外周面5を有している。ボックス3は、テーパねじ4の雌ねじ部4b、およびノーズ部外周面5に相対するシール孔内周面6を有している。
The
図3に示すように、雄ねじ部4aは、テーパねじ4のねじ結合により、ねじ頂面7とねじ底面8との両方において雌ねじ部4bとの間に隙間を残した状態で挿入面9と荷重面10との両方において雌ねじ部4bと接触するように構成されている。すなわち、テーパねじ4は、そのねじ結合により、雄ねじ部4aのねじ頂面7と雌ねじ部4bのねじ底面8’との間に隙間を残すとともに雄ねじ部4aのねじ底面8と雌ねじ部4bのねじ頂面7’との間に隙間を残した状態で、雄ねじ部4aの挿入面9と雌ねじ部4bの挿入面9’とが相互に接触するとともに雄ねじ部4aの荷重面10と雌ねじ部4bの荷重面10’とが相互に接触するように構成されている。上記の「隙間」とは、テーパねじ4のねじ結合時である締め付け完了時に挿入面9,9’と荷重面10,10’との両方で締め付けを生じさせるのに十分な隙間を意味する。
As shown in FIG. 3, the
テーパねじ4は、挿入面9,9’と荷重面10,10’との両方において接触することにより、強固な接続を達成する。管軸心Xを含む断面である管軸断面において挿入面9が管軸心Xに垂直な直線となす鋭角の角度を挿入面フランク角αとし、挿入面フランク角αの符号は、図3に示すように挿入面9が管軸心Xの径方向外側(以下、単に径方向外側ともいう)に向けて荷重面10の側に傾斜する場合を正とする。また、管軸断面において荷重面10が管軸心Xに垂直な直線となす鋭角の角度を荷重面フランク角βとし、荷重面フランク角βの符号は、荷重面10が径方向外側に向けて挿入面9の側に傾斜する場合を正とする(図3に示す荷重面フランク角βの符号は負)。
The
挿入面フランク角αは、ねじ山頂部とねじ山底部との幅差を確保するために30度以上とする必要がある。挿入面フランク角αを30度以上とすることで、テーパねじ4の締め付け時における回転量に対する管軸方向(つまり、管軸心Xに沿う方向)の隙間(つまり、挿入面9,9’および荷重面10,10’での隙間)の変化量を大きくすることができ、もって、寸法バラツキ(管軸方向の隙間のバラツキ)による管軸方向停止位置への影響を抑制することができる。ただし、挿入面フランク角αを大きくし過ぎると管軸方向の圧縮力を効率的に受けられなくなるため50度以下にする必要がある。荷重面フランク角βはジャンプアウト防止のために負の値にする必要があり、0度未満とする必要があるが、絶対値を大きくし過ぎるとねじ山頂部とねじ山底部との幅差が確保できなくなるため、−10度以上とする必要がある。荷重面フランク角βは、−10度以上−3度以下であることが好ましい。
The flank angle α of the insertion surface needs to be 30 degrees or more in order to secure the width difference between the top of the thread and the bottom of the thread. By setting the flank angle α of the insertion surface to 30 degrees or more, the gap in the pipe axis direction (that is, the direction along the pipe axis X) with respect to the amount of rotation when the
雄ねじ部4aのねじ底面8と一致する基準面Sにおける管軸方向の単位長さあたりの直径の変化量であるねじテーパは、1/10以上とする必要がある。ねじテーパを1/10以上とすることにより、少ない締め付け量でテーパねじ4が締まるため、寸法バラツキによる締め付け完了時の管軸方向停止位置への影響を抑制することができる。ただし、ねじテーパを大きくしすぎると、後述するピンシール部11aでの肉厚が確保できなくなりシール性が保証できなくなるため、ねじテーパは1/4以下とする必要がある。
The thread taper, which is the amount of change in diameter per unit length in the pipe axis direction on the reference surface S corresponding to the
図4に示すように、ノーズ部外周面5は、凸状に湾曲する管軸断面形状(つまり、管軸断面における形状)を有するピンシール部11aを有している。しかし、ピンシール部11aの管軸断面形状は、凸状に湾曲するものに限らず、凸状であればよい。シール孔内周面6は、テーパねじ4のねじ結合により、ピンシール部11aと管半径方向(つまり、管軸心Xの半径方向)に金属接触して流体をシールするシール部11を形成する、テーパ状の管軸断面形状を有するボックスシール部11bを有している。つまり、ピンシール部11aとボックスシール部11bとでラジアルシール構造のシール部11を構成している。
As shown in FIG. 4, the outer
ボックスシール部11bは、切頭円錐状のテーパ面である。管軸断面においてボックスシール部11bが管軸心Xと平行な直線となす鋭角の角度をシールテーパ角γとする。シールテーパ角γは、テーパねじ4のねじ結合時の管軸方向停止位置によるシール部11の接触状態(シール干渉量)への影響を小さくするために、10度以下とする必要がある。しかし、シールテーパ角γを小さくし過ぎると摺動距離が長くなり焼付きのリスクが増すため、シールテーパ角γは3度以上とする必要がある。なお、シールテーパ角γが3度未満では、シール部とねじ部の境界に大きな段差ができやすく、その場合は設計自体が成立しているとは言い難い。なぜなら、ねじ結合時に段差部分にピンが接触すると容易に焼付きが発生するためである。
The
雄ねじ部4aのねじ高さTは、0.04インチ(=0.04インチ×25.4mm/インチ=1.016mm)以上0.10インチ(=0.10インチ×25.4mm/インチ=2.54mm)以下であることが好ましい。ここで、ねじ高さTとは、管軸断面における、管軸心Xに垂直な直線と基準面Sとの交点と、当該直線とねじ頂面7との交点との距離である。ねじ高さTが0.04インチ未満の場合には、接触面が十分に確保できずに軸力によってテーパねじ4に過大な塑性変形が生じ、継手としての機能が失われる懸念がある。一方でねじ高さTが0.10インチを超える場合には、危険断面の断面積が小さくなり継手の引張強度を十分に確保できない懸念がある。
The screw height T of the
雄ねじ部4aにおけるねじ山底部の幅Wとねじ高さTとの比T/Wは、0.2以上1.0以下であることが好ましい。ここで、ねじ山底部の幅Wとは、管軸断面における、荷重面10を含む直線と基準面Sを含む直線との交点を含み且つ管軸心Xに垂直な直線と、挿入面9を含む直線と基準面Sを含む直線との交点を含み且つ管軸心Xに垂直な直線との距離である。T/Wが0.2未満の場合には、接触面が十分に確保できない懸念がある。T/Wが1.0を超える場合には、危険断面の断面積を十分に確保できない懸念がある。
The ratio T / W of the width W of the thread bottom portion and the screw height T in the
ねじ継手1は、上述したように、挿入面フランク角αが30度以上50度以下であるとともに、荷重面フランク角βが−10度以上0度未満であり、ねじテーパが1/10以上1/4以下であり、シールテーパ角γが3度以上10度以下であるという条件を満たしていることにより、優れた耐圧縮性およびシール性を発揮することができる。 As described above, the threaded joint 1 has an insertion surface flank angle α of 30 degrees or more and 50 degrees or less, a load surface flank angle β of -10 degrees or more and less than 0 degrees, and a screw taper of 1/10 or more and 1 Excellent compression resistance and sealing property can be exhibited by satisfying the condition that the seal taper angle γ is 3 degrees or more and 10 degrees or less.
以上、本実施形態を例示説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲において適宜変更することができる。 Although the present embodiment has been illustrated above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately modified within the scope of the claims.
API 5CTの鋼種P110の外径5.5インチ×肉厚0.415インチ(外径139.70mm×肉厚10.54mm)の鋼管端部を加工してなるピンと、これに対応するボックスとからなるねじ継手について、サンプルを製作し、ISO13679:2002に基づく締め付け締め戻し試験および気密試験を実施した。この実施にあたっては、表1に示す各水準の実験条件で実験した。寸法公差によるバラツキの影響として、図面通りに締め込んだときに管軸方向に隙間がある場合を正とし、逆に干渉する場合を負として、絶対値0.004インチのバラツキがある場合について評価を行った。また、表1に示さなかった実験条件として、全ての水準に共通して、1インチあたりのねじ山の数は5(5TPI)とし、雄ねじ部のねじ高さTは0.05インチであり、(管軸心Xに垂直な方向への基準面Sからの)高さ0.03インチでの(管軸心Xと平行な方向の)ねじ幅を0.1インチ(半ピッチ)とした。雄ねじ部におけるねじ山底部の幅Wは、挿入面フランク角αと荷重面フランク角βとから算出でき、ねじ山底部の幅Wとねじ高さTとの比T/Wは0.38〜0.47となった。継手効率は75%となるように全ての水準で設計し、気密試験では95%VMEに対して、引張/圧縮ともに75%の負荷を掛けて試験を行った。 From a pin made by processing the end of a steel pipe with an outer diameter of 5.5 inches x a wall thickness of 0.415 inches (outer diameter of 139.70 mm x a wall thickness of 10.54 mm) of the steel grade P110 of API 5CT, and a box corresponding to this. A sample was prepared for the threaded joint and subjected to a tightening / tightening test and an airtightness test based on ISO13679: 2002. In carrying out this experiment, the experiments were carried out under the experimental conditions of each level shown in Table 1. As an effect of variation due to dimensional tolerance, the case where there is a gap in the pipe axis direction when tightened as shown in the drawing is regarded as positive, and the case where it interferes is negative, and the case where there is a variation of absolute value 0.004 inch is evaluated. Was done. Further, as experimental conditions not shown in Table 1, the number of threads per inch is 5 (5 TPI) and the thread height T of the male thread portion is 0.05 inch, which is common to all levels. The screw width (in the direction parallel to the tube axis X) at a height of 0.03 inch (from the reference plane S in the direction perpendicular to the tube axis X) was 0.1 inch (half pitch). The width W of the thread bottom of the male thread can be calculated from the insertion surface flank angle α and the load surface flank angle β, and the ratio T / W of the thread bottom width W and the thread height T is 0.38 to 0. It became .47. The joint efficiency was designed to be 75% at all levels, and in the airtightness test, a load of 75% was applied to 95% VME for both tensile and compression.
上述の条件を満たす発明例では寸法バラツキによるシール干渉量への影響を問題ないレベルまでを抑止できており、試験結果は合格であった。これに対し、上述の条件(特に、挿入面フランク角が30度以上、ねじテーパが1/10以上、シールテーパ角が10度以下という条件)を満たさない比較例では、焼付きまたはリークが発生し、試験結果は不合格であった。比較例では、管軸方向停止位置が大きくプラスとなりシール干渉量が過大となる条件では締め付け締め戻し試験時に焼付きが発生し、逆に管軸方向停止位置が大きくマイナスとなりシール干渉量が過小となる条件では気密試験時にリークが発生してしまった。 In the invention example satisfying the above conditions, the influence of the dimensional variation on the amount of seal interference could be suppressed to a level where there was no problem, and the test result was acceptable. On the other hand, in a comparative example that does not satisfy the above conditions (particularly, the insertion surface flank angle is 30 degrees or more, the screw taper is 1/10 or more, and the seal taper angle is 10 degrees or less), seizure or leakage occurs. However, the test result was unsuccessful. In the comparative example, seizure occurs during the tightening tightening test under the condition that the stop position in the pipe axis direction is large and the seal interference amount is excessive, and conversely, the stop position in the pipe axis direction is large and minus and the seal interference amount is too small. Under these conditions, a leak occurred during the airtightness test.
1 ねじ継手
2 ピン
3 ボックス
4 テーパねじ
4a 雄ねじ部
4b 雌ねじ部
5 ノーズ部外周面
6 シール孔内周面
7,7’ ねじ頂面
8,8’ ねじ底面
9,9’ 挿入面
10,10’ 荷重面
11 シール部
11a ピンシール部
11b ボックスシール部
α 挿入面フランク角
β 荷重面フランク角
γ シールテーパ角
X 管軸心
S 基準面
T ねじ高さ
W ねじ山底部の幅1 Threaded joint 2 Pin 3
Claims (3)
前記テーパねじの雌ねじ部、および前記ノーズ部外周面に相対するシール孔内周面を備えるボックスとを有し、
前記雄ねじ部が、前記テーパねじのねじ結合により、ねじ頂面とねじ底面との両方において前記雌ねじ部との間に隙間を残した状態で挿入面と荷重面との両方において前記雌ねじ部と接触し、
前記ノーズ部外周面が、凸状の管軸断面形状を有するピンシール部を有し、
前記シール孔内周面が、前記ねじ結合により、前記ピンシール部と管半径方向に金属接触して流体をシールするシール部を形成する、テーパ状の管軸断面形状を有するボックスシール部を有し、
前記テーパねじの挿入面フランク角が30度以上50度以下であるとともに、前記テーパねじの荷重面フランク角が−10度以上0度未満であり、
前記テーパねじにおける管軸方向の単位長さ当たりの直径の変化量であるねじテーパが1/10以上1/4以下であり、
前記ボックスシール部のシールテーパ角が3度以上10度以下である、
ねじ継手。A pin formed at the end of the pipe and having a male threaded portion of a tapered screw and an outer peripheral surface of a nose portion located on the pipe end side of the male threaded portion.
It has a female threaded portion of the tapered screw and a box having an inner peripheral surface of a seal hole facing the outer peripheral surface of the nose portion.
The male threaded portion comes into contact with the female threaded portion on both the insertion surface and the load surface with a gap left between the female threaded portion on both the screw top surface and the thread bottom surface due to the threaded coupling of the tapered screw. And
The outer peripheral surface of the nose portion has a pin seal portion having a convex tube shaft cross-sectional shape.
The inner peripheral surface of the seal hole has a box seal portion having a tapered tube shaft cross-sectional shape in which a seal portion is formed by metal contact with the pin seal portion in the radial direction of the pipe by the screw connection. ,
The flank angle of the insertion surface of the taper screw is 30 degrees or more and 50 degrees or less, and the flank angle of the load surface of the taper screw is -10 degrees or more and less than 0 degrees.
The screw taper, which is the amount of change in diameter per unit length in the pipe axis direction in the taper screw, is 1/10 or more and 1/4 or less.
The seal taper angle of the box seal portion is 3 degrees or more and 10 degrees or less.
Threaded joint.
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