KR20150075425A - Connecting Device for Metal Pipe - Google Patents

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KR20150075425A
KR20150075425A KR1020130163305A KR20130163305A KR20150075425A KR 20150075425 A KR20150075425 A KR 20150075425A KR 1020130163305 A KR1020130163305 A KR 1020130163305A KR 20130163305 A KR20130163305 A KR 20130163305A KR 20150075425 A KR20150075425 A KR 20150075425A
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조광일
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Abstract

Disclosed is a connecting structure for an oil pipeline capable of effectively distributing stress even though the shape of the connecting structure is not a complex screw thread shape. The disclosed connecting structure for the oil pipeline is formed by joining a box member having a screw thread on the inner circumference and a pin member having a screw thread on the outer circumference to be engaged with the screw thread of the box member by being inserted into the box member. The screw thread of the pin member is composed of a pin front screw unit positioned adjacent to the end of the pin member; a pin rear screw unit positioned adjacent to the end of the box member when the pin member and box member are joined; and a pin central screw unit positioned between the pin front screw unit and pin rear screw unit. The screw thread of the box member is composed of a box rear screw unit, a box central screw unit, and a box rear screw unit which are engaged to the pin front screw unit, the pin central screw unit, and the pin rear screw unit, respectively. Some part of the pin front screw unit, pin central screw unit, and pin rear screw unit includes a screw thread formed into a shape in which at least one between a frank angle and a screw thread angle is different from a screw thread of the others.

Description

유정용 파이프라인의 연결구조체{Connecting Device for Metal Pipe}Connecting Device for Metal Pipe "

본 발명은 원유, 각종 천연가스 등 탄화수소 유체(hydrocarbon fluid)의 시추, 생산, 운송 등에 사용되는 유정용 파이프라인의 연결구조체에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connection structure of a pipeline for oil wells used for drilling, production and transportation of hydrocarbon fluids such as crude oil and natural gas.

육상 또는 해상 유정 시추 심도가 점차 깊어져 이에 적용되는 유정용 파이프 라인은 고온/고압의 환경에 노출되고 있다. 이러한 파이프 라인에 사용되는 파이프는 보통 10m 정도의 길이로 제작되며 수 km 이상이 연결되어야 하므로 다수의 연결부(연결구조체)가 필요하게 되고 여기에 사용되는 연결부(연결구조체)도 고온/고압 환경뿐만 아니라, 방향 시추 등에 의한 다양한 하중을 견뎌야 한다.
As the drilling depth of land or marine wells gradually becomes deeper, the oil pipelines applied to them are exposed to high temperature / high pressure environments. Pipes used in such pipelines are usually manufactured to a length of about 10 m and more than several km should be connected. Therefore, a large number of connection parts (connection structures) are required, and connection parts used there are not only high temperature / , Directional drilling and so on.

이러한 파이프의 연결을 위하여, 파이프의 한쪽 외측면에 나사산을 사전 가공하고 이에 연결되는 다른 파이프 또는 커플러의 내측면에 나사산을 사전 가공하여 현장에서는 이를 회전 체결하여 연결하는 방식이 사용된다. In order to connect these pipes, a method of pre-processing threads on one side of the pipe and pre-processing threads on the inner side of another pipe or coupler connected thereto is used to connect the pipes by rotating them.

도 1을 참조하면, 통상적으로 테이퍼진 외주면에 나사산을 갖는 관형의 연결 구조체를 핀(pin) 부재(P)라 하고, 상기 핀 부재(P)의 나사산과 맞물리도록 테이퍼진 내주면에 나사산을 갖는 관형의 연결구조체를 박스(box) 부재(B)라고 한다. 이러한 핀 부재(P)나 박스 부재(B)는 별도로 형성된 후 파이프에 용접되거나 별도의 부재로서 파이프의 연결에 제공되기도 하고, 파이프에 직접 핀 부재(P)나 박스 부재(B)에 해당하는 형상을 가공하여 파이프의 연결에 제공되기도 한다.1, a tubular connecting structure having a thread on the outer circumferential surface of a tapered portion is referred to as a pin member P and a tubular member having a thread on the inner circumferential surface tapered to mesh with the thread of the pin member P Is referred to as a box member (B). The pin member P and the box member B may be separately formed and then welded to the pipe or may be provided as a separate member to the connection of the pipe and may be provided directly on the pipe with a shape corresponding to the pin member P or the box member B To provide a connection to the pipe.

이때, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 하나의 박스 부재(B)의 양단에 핀 부재(P)가 각각 삽입되는 경우 이러한 박스 부재(B)를 커플러라고도 한다. 이하, 본 명세서에서는 도 1(a)에 도시된 커플러도 박스 부재(B)에 해당하는 것으로 설명한다. At this time, when the pin member P is inserted into both ends of one box member B as shown in Fig. 1 (a), such a box member B is also called a coupler. Hereinafter, the coupler shown in Fig. 1 (a) corresponds to the box member B in the present specification.

이와 같이, 유정용 파이프라인의 연결구조체로서 사용되는 핀 부재(P)와 박스 부재(B)는 도 1(a), (b), (d)에 도시된 바와 같이 하나의 테이퍼를 갖도록 구성될 수도 있고, 도 1(c)와 같이 다단의 테이퍼를 갖도록 구성되는 형태를 가질 수도 있다. 또한, 도 1(d)와 같이 나사산 연결부위의 직경이 파이프의 다른 부분보다 큰 직경을 갖도록 구성될 수도 있다.
As described above, the pin member P and the box member B used as the connection structure of the oil pipeline may be configured to have one taper as shown in Figs. 1 (a), 1 (b), and 1 And may have a configuration that has a multi-step taper as shown in FIG. 1 (c). Also, as shown in Fig. 1 (d), the diameter of the thread connecting portion may be larger than the diameter of the other portions of the pipe.

한편, 적용되는 현장의 시추 심도가 깊어져 고온/고압 환경에 파이프 및 연결부가 노출됨에 따라, 보다 큰 인장력, 비틀림, 피로하중을 받게 되고 모재(파이프)에 비해 구조적으로 취약한 연결부, 즉 연결구조체 부분에서 파괴가 발생할 확률이 높다. On the other hand, as the drilling depth of the applied field deepens and the pipe and the connection portion are exposed to the high temperature / high pressure environment, the connection portion which is subjected to a larger tensile force, twisting and fatigue load and structurally weaker than the base material (pipe) The probability of destruction is high.

따라서, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)로 구성되는 연결구조체에 가해지는 하중을 견딜 수 있도록 하기 위하여, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 가공하는 나사산의 형태, 간격, 각도 등을 변화시켜 응력 집중을 최소화시키려는 기술들이 계속하여 개발되고 있다. Therefore, in order to withstand the load applied to the connecting structure composed of the pin member P and the box member B, the shape, spacing, and angle of the thread to be worked on the pin member P and the box member B And the like are continuously developed to minimize the stress concentration.

즉, 연결구조체에 가해지는 외력의 특성이나 연결구조체에 요구되는 성능 등을 고려하여 도 2에 도시된 바와 같이 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산에 형태가 결정되고 있다. That is, the shape of the thread formed on the pin member P and the box member B is determined in consideration of the characteristics of the external force applied to the connection structure and the performance required of the connection structure, as shown in FIG.

예를 들어, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산이 도 2(a)에 도시된 삼각나사(triangular type) 및 도 2(b)에 도시된 둥근나사(round type)로 이루어지는 경우, 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 크므로 플랭크(flank)가 부드럽게 연결되어서 응력집중 현상은 적게 나타나는 반면 하중저항 성능은 상대적으로 낮게 된다.For example, when the thread formed on the pin member P and the box member B is a triangular type shown in Fig. 2 (a) and a round type shown in Fig. 2 (b) The flange angle (beta) or the thread angle (2 beta) is large, so that the flank is smoothly connected, so that the stress concentration phenomenon is small and the load resistance performance is relatively low.

또한, 핀 부재(P)와 박스 부재(B)에 형성되는 나사산이 도 2(c)에 도시된 사각나사(square type), 도 2(d)에 도시된 톱니 나사(buttres type) 및 도 2(e)에 도시된 웨지형 나사(wedge type)로 이루어지는 경우, 플랭크각(β), 특히 로드 플랭크 각도(β1)가 작으므로(0 및 음이 되는 경우를 포함), 하중저항 성능은 높으나 날카로운 각도에 의해 응력집중 현상이 커지게 된다.
The thread formed on the pin member P and the box member B is a square type shown in Fig. 2 (c), a buttress type shown in Fig. 2 (d) shaped wedge type shown in Fig. 7E, since the flank angle?, particularly the load flank angle? 1, is small (including the case of 0 and negative), the load resistance performance is high, The stress concentrates by the angle.

이와 같이 각각의 나사산 형태가 갖는 장단점을 보완하기 위해 복잡한 형태의 나사산 형태에 관한 기술이 도출되고 있다. In order to compensate for the advantages and disadvantages of each thread shape, a technique for a complex thread shape has been derived.

예를 들어, 도 3a에 도시된 연결 구조체(10)의 경우 체결시의 응력을 분산시키기 위하여 나사 루트부의 형상이 11, 12, 13으로 이어지는 복잡한 형태를 갖도록 제안되었다.For example, in the case of the connection structure 10 shown in FIG. 3A, it has been proposed that the shape of the screw root part has a complicated shape leading to 11, 12, 13 in order to disperse the stress at the time of fastening.

또한, 도 3b에 도시된 연결 구조체(20)의 경우 선단 나사결합 영역의 나사(22)에 홈(23)을 형성하여 중간 나사결합 영역보다 강성을 저감시켜 각종 응력에 대해 내성을 갖도록 제안되었다.In addition, in the case of the connection structure 20 shown in FIG. 3B, it is proposed that a groove 23 is formed in the thread 22 of the tip threaded engagement region to reduce the stiffness than the intermediate threaded engagement region so as to have resistance to various stresses.

그리고, 도 3c에 도시된 연결 구조체(30)의 경우 핀 부재(31)와 박스 부재(32) 각각의 나사부(33)가 3개의 면을 갖는 멀티면 플랭크를 이루도록 함으로써 응력을 분산시키고 비틀림 저항에 대항하도록 제안되기도 하였다.3C, the threaded portion 33 of each of the pin member 31 and the box member 32 forms a multi-faced flank having three faces, thereby dispersing the stress and reducing the torsional resistance It was also proposed to oppose.

그러나, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 복잡한 형태를 갖는 나사산의 경우 높은 제작 정밀도가 요구되므로 제작이 어렵고, 손상시 유지보수가 극히 어렵다는 문제점을 갖고 있다.
However, as shown in Figs. 3A to 3C, since a thread having a complicated shape requires high manufacturing precision, it is difficult to manufacture and has a problem in that it is extremely difficult to maintain and repair at the time of damage.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 복잡한 형태의 나사산의 형태를 갖지 않더라도 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있는 유정용 파이프라인의 연결구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve at least some of the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a connection structure of a pipeline for oil wells which can effectively disperse stress even when the shape of a thread is not complicated.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재와, 상기 박스 부재에 삽입되어 상기 박스 부재의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재가 결합되어 유정용 파이프 라인을 형성하는 유정용 파이프라인 연결구조체에 있어서, 상기 핀 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부와, 상기 핀 부재와 박스 부재가 결합되었을 때 상기 박스 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부와, 상기 핀 선단 나사부 및 핀 후단 나사부 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부로 구분되고, 상기 박스 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부로 구분되며, 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a connector comprising: a box member having a thread on an inner peripheral surface; a pin inserted into the box member and having a thread on an outer peripheral surface thereof to be engaged with a thread of the box member; Wherein the screw member has a pin end thread portion located adjacent to an end portion of the pin member, and a pin end thread portion located adjacent to the end portion of the pin member when the pin member and the box member are engaged with each other A pin rear end thread portion positioned adjacent to an end of the box member and a pin center thread portion positioned between the pin end thread portion and the pin rear end thread portion, The rear thread of the box, the center thread of the box and the rear thread of the box , And a connecting structure of a piping for oil wells in which a region of a part of the fin tip thread portion, the pin center thread portion and the fin rear end thread portion is formed in a different type of thread, in which at least one of a flange angle and a thread angle is different do.

이때, 상기 박스 부재의 상기 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성될 수 있다.At this time, the threads of the box rear end thread portion, the box central thread portion, and the box rear end thread portion of the box member are respectively engaged with the threaded portions of the fin end thread portion, the pin center thread portion and the pin rear end thread portion, A thread of the same type as the thread of the thread can be formed.

또한, 상기 핀 선단 나사부 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 중앙 나사부보다 플랭크각 또는 나사산각이 더 크게 형성될 수 있다.The pin end thread portion and the box rear end thread portion engaged with the pin end thread portion may be formed to have a larger flank angle or thread angle than the pin center thread portion to reduce stress concentration.

이를 위하여, 상기 핀 선단 나사부는 삼각나사(triangular type) 또는 둥근나사(round type)로 형성되고, 상기 핀 중앙 나사부는 사각나사(square type), 톱니 나사(buttres type), 웨지형 나사(wedge type) 중 어느 하나에서 선택될 수 있다. 다른 예로서, 상기 핀 선단 나사부는 나사산각이 25 ~ 60°를 이루며, 상기 핀 중앙 나사부는 로드(load) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루며, 스태브(stab) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 45°를 이루도록 구성될 수 있다.For this purpose, the pin end thread portion is formed of a triangular type or a round type, and the pin central thread portion is a square type, a buttress type, a wedge type ). ≪ / RTI > As another example, the fin tip thread portion has a thread angle of 25 to 60 degrees, the pin center screw portion has a load flange angle of -7 to 7 degrees with respect to a section perpendicular to the pitch line, stab) flank angle is -7 to 45 relative to the cross-section perpendicular to the pitch line.

그리고, 상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 선단 나사부와 동일한 형태의 나사산을 가질 수도 있고, 상기 핀 중앙 나사부와 동일한 형태의 나사산을 가질 수 있다.The pin rear end thread portion may have a thread shape similar to that of the pin tip thread portion, or may have a thread shape similar to that of the pin center thread portion.

또한, 상기 핀 선단 나사부 및 박스 선단 나사부는 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 이루어질 수 있다.
In addition, the pin end threaded portion and the box end threaded portion may be formed of a region including 2 to 6 screws.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 핀 부재 및 박스 부재에 구비되는 나사산 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되도록 함으로써 복잡한 형태의 나사산의 형태를 갖지 않더라도 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention having such a configuration, a part of the thread provided in the pin member and the box member is formed into a thread of a different area and a thread of a different type in which at least one of the flank angle and the thread angle is different, It is possible to effectively disperse the stress even if it does not have the form of a thread.

특히, 핀 부재의 핀 선단 나사부 및 이에 맞물리는 박스 후단 나사부를 핀 중앙 나사부보다 더 큰 플랭크각 또는 나사산각을 갖도록 함으로써 핀 선단 나사부에 가해지는 응력집중을 방지할 수 있으며, 핀 중앙 나사부의 하중 성능을 크게 할 수 있게 된다. 이에 따라, 핀 부재 및 박스 부재의 전체적인 하중성능 및 응력저항 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
In particular, by making the pin end thread portion of the pin member and the box rear end thread portion engaged with the pin end thread portion have a larger flank angle or thread angle than the pin center thread portion, stress concentration applied to the pin end thread portion can be prevented, Can be increased. As a result, the overall load performance and the stress resistance performance of the pin member and the box member can be improved.

도 1은 일반적인 파이프라인의 연결구조체의 형상을 도시한 단면도.
도 2는 파이프라인의 연결구조체에 적용되는 다양한 형태의 나사산 형태를 도시한 단면도.
도 3은 종래기술에 의한 연결구조체에 적용된 나사산 형태를 도시한 단면도.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 파이프라인의 연결구조체를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 파이프라인의 연결구조체를 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing the shape of a connection structure of a general pipeline. FIG.
2 is a sectional view showing various types of thread shapes applied to a connection structure of a pipeline;
3 is a cross-sectional view of a threaded configuration applied to a connecting structure according to the prior art;
4 is a cross-sectional view illustrating a connection structure of a pipeline according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a connection structure of a pipeline according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
Furthermore, the singular forms "a", "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 유정용 파이프라인의 연결구조체는 내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재(B)와, 상기 박스 부재(B)에 삽입되어 상기 박스 부재(B)의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재(P)가 결합되어 형성된다. 여기서, 상기 박스 부재(B)는 도 1(a)에 도시된 커플러를 포함하는 것으로 한다.4 and 5, a connection structure of a pipeline for oil according to an embodiment of the present invention includes a box member B having a thread on an inner peripheral surface thereof, And a pin member P having a thread on the outer circumferential surface is engaged with the thread of the member B. Here, the box member B includes the coupler shown in Fig. 1 (a).

상기 박스 부재(B)의 내주면과 이에 대응하는 핀 부재(P)의 외주면은 테이퍼를 이루어 핀 부재(P)가 박스 부재(B)의 내주면에 쉽게 결합될 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 박스 부재(B)와 핀 부재(P)는 수평면(H)과 피치 라인(PA)이 일정한 테이퍼각(θ)을 가질 수 있다(참고로, 도 4 및 도 5에서는 혼동을 피하기 위하여 피치라인(PA)을 나사산의 외부 영역에 표시하였다).The inner peripheral surface of the box member B and the outer peripheral surface of the corresponding pin member P are tapered so that the pin member P can be easily engaged with the inner peripheral surface of the box member B. 4 and 5, the box member B and the pin member P may have a taper angle? At which the horizontal plane H and the pitch line PA are constant (see 4 and 5, the pitch line PA is shown in the outer region of the thread to avoid confusion).

상기의 핀 부재(P)의 내주면과 박스 부재(B)의 외주면에는 서로 맞물리는 나사산이 형성된다. On the inner circumferential surface of the pin member (P) and the outer circumferential surface of the box member (B), threading meshing with each other is formed.

구체적으로, 상기 핀 부재(P)의 나사산은 상기 핀 부재(P)의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부(P1)와, 상기 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 결합되었을 때 상기 박스 부재(B)의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부(P3)와, 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 핀 후단 나사부(P3) 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부(P2)로 구분될 수 있다.More specifically, the thread of the pin member P includes a pin end thread P1 positioned adjacent to an end of the pin member P, A pin rear end thread portion P3 positioned adjacent to an end portion of the box member B and a pin center thread portion P2 positioned between the pin end thread portion P1 and the pin rear end thread portion P3.

또한, 상기 박스 부재(B)의 나사산은 상기 핀 부재(P)의 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부(B3), 박스 중앙 나사부(B2) 및 박스 후단 나사부(B3)로 구분될 수 있다.The thread of the box member B is screwed into the box rear end thread portion B3 so that the threaded portion of the box member B is engaged with the pin end thread portion P1, the pin center thread portion P2 and the pin rear end thread portion P3, A box central thread portion B2 and a box rear end thread portion B3.

그리고, 핀 부재(P)의 선단에는 박스 부재(B)의 숄더(shoulder)부(S)와 맞닿도록 노즈(nose)부(N)가 형성될 수 있다. 이러한 숄더부(S)와 노즈부(N)는 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 체결되는 한계를 설정함과 동시에 핀 부재(P)와 박스 부재(B)가 체결된 상태에서는 압축력에 저항하는 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 숄더부(S)와 노즈부(N) 사이에는 메탈 실링이 형성되어 핀 부재(P)와 박스 부재(B)의 연결부를 실링하는 기능을 수행할 수 있다.
A nose portion N may be formed at the tip of the pin member P so as to abut the shoulder portion S of the box member B. The shoulder S and the nose N establish the limit for the pin member P and the box member B to be engaged with each other and at the same time when the pin member P and the box member B are engaged, As shown in FIG. A metal seal is formed between the shoulder portion S and the nose portion N to seal the connection portion between the pin member P and the box member B. [

이러한 구조를 갖는 유정용 파이프 라인의 연결구조체에 있어서, 본 발명은 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3) 중 적어도 2개의 영역이 서로 다른 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖는 이종 형태의 나사산이 형성되도록 구성된다. 즉, 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각(β)과 나사산각(2β) 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 되도록 구성된다. In this connection structure of the present invention, at least two regions of the fin tip section P1, the center pin section P2 and the rear fin section P3 have different flank angles .beta. Or a threaded angle of 2 [beta]. That is, at least one of the thread region of the other region and the flank angle? And the thread angle 2?

한편, 특허청구범위를 포함한 본 명세서에서는 도 2(d)의 톱니 나사와 같이 양측의 플랭크각(β)이 서로 다른 경우, 특별히 한정하지 않았다면 플랭크각(β)은 로드 플랭크 각도(β1)를 지칭하는 것으로 하고, 나사산각(2β)은 로드 플랭크 각도(β1)와 스태브 플랭크 각도(β2)를 합한 값을 지칭하는 것으로 한다.On the other hand, in the present specification including the claims, in the case where the flange angles? On both sides are different from each other as in the case of the tooth screw of Fig. 2 (d), the flange angle? Is not limited to the rod flange angle? And the thread angle 2? Is a value obtained by adding the rod flank angle? 1 and the stab flank angle? 2.

전술한 바와 같이, 도 2(a)의 삼각나사 및 도 2(b)의 둥근나사의 경우에는 통상적으로 도 2(c)의 사각나사, 도 2(d)의 톱니 나사 및 도 2(e)의 웨지형 나사보다 더 큰 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖게 된다. 또한, 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 크므로 플랭크(flank)가 부드럽게 연결되어서 응력집중 현상은 적게 나타나는 반면 하중저항 성능이 상대적으로 낮게 되며, 플랭크각(β), 특히 로드 플랭크 각도(β1)가 작으므로(0 및 음이 되는 경우를 포함), 하중저항 성능은 높으나 플랭크의 각도가 날카로워 응력집중 현상이 커지게 된다. As described above, in the case of the triangular screw of Fig. 2 (a) and the round screw of Fig. 2 (b), the square screw of Fig. 2 (c), the tooth screw of Fig. (?) Or a thread angle (2?) Larger than that of the wedge-shaped screw. Since the flange angle? Or the thread angle?? Is large, the flank is smoothly connected and the stress concentration phenomenon is small, the load resistance performance is relatively low, and the flank angle?, Particularly the load flange angle? (inclusive of 0 and negative) because of small (? 1), the load resistance performance is high, but the angle of the flank is sharp and the stress concentration phenomenon becomes large.

이러한 점을 감안하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3) 중 적어도 2개의 영역에 형성된 나사산이 서로 다른 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 갖도록 하기 위하여, 높은 하중저항 성능이 요구되는 영역에서는 도 2(c)의 사각나사, 도 2(d)의 톱니 나사 및 도 2(e)의 웨지형 나사와 같이 플랭크각(β1) 또는 나사산각이 작은 형태의 나사산을 구비하도록 하고, 응력집중이 발생하는 영역에서는 응력을 분산시키기 위하여 도 2(a)의 삼각나사 및 도 2(b)의 둥근나사와 같이 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 큰 형태의 나사산을 구비하도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the screw thread formed in at least two of the pin end thread portion P1, the pin center thread portion P2, and the pin rear end thread portion P3 may have different flange angles 2 (d), and the wedge-shaped screw of Fig. 2 (e) and the screw of Fig. 2 (e) in the region where high load- Similarly to the triangular screw of Fig. 2 (a) and the round screw of Fig. 2 (b) in order to disperse the stress in the region where stress concentration occurs, The flange angle beta or the thread angle 2 beta can be provided with a large-shaped thread.

또한, 상기 박스 부재(B)의 상기 박스 후단 나사부(B3), 박스 중앙 나사부(B2) 및 박스 후단 나사부(B3)의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2) 및 핀 후단 나사부(P3)의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성될 수 있다.
The screw threads of the box rear end thread portion B3 of the box member B, the box center thread portion B2 and the box rear end thread portion B3 of the box member B are connected to the pin end thread portion P1, A thread of the same type as the thread of the pin end thread portion P1, the pin center thread portion P2 and the pin rear end thread portion P3 may be formed so as to engage with the thread of the rear end thread portion P3.

한편, 본 명세서에서 '동일한 형태'의 나사산이라 함은 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 서로 동일하여 기본 형상이 동일하다는 것을 의미한다. 따라서, 피로강도 향상을 위하여 나사산의 마루 부분의 일부가 잘려진 형태의 경우(crest-cut-off)에도 나사산의 기본 형상에서 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 동일하다면 동일한 형태의 나사산에 해당하는 것으로 한다. 또한, '이종 형태' 또는 '서로 다른 형태'의 나사산은 어느 하나의 나사산의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 다른 나사산의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 다른 것을 의미하는 것으로 한다. 따라서, 삼각나사라 하더라도 플랭크각(β)이나 나사산각(2β)이 다르게 형성된다면 '동일한 형태'가 아닌 '이종 형태' 또는 '서로 다른 형태'의 나사산이 될 수 있다.
In the present specification, the 'same shape' thread means that the flank angle (?) Or the thread angle (2?) Are the same and the basic shapes are the same. Therefore, if the flank angle (β) or the thread angle (2β) are the same in the basic shape of the thread even if the crest-cut-off part of the thread part is cut to improve the fatigue strength, . In addition, the 'different type' or 'different type' thread means that the flank angle β or the thread angle 2β of any one thread is different from the flank angle β or the thread angle 2β of the other thread . Therefore, if the flank angle (β) or the thread angle (2β) is formed differently, it may be a 'heterogeneous' or 'different type' thread, not a 'same shape'.

한편, 파이프라인의 연결구조체에 있어서, 응력집중은 연결구조체의 LET(last engaged thread)에 집중적으로 발생하게 된다. 이러한 영역은 핀 부재(P)의 핀 선단 나사부(P1) 및 박스 부재(B)의 박스 선단 나사부(B1)에 대응할 수 있다.On the other hand, in the connection structure of the pipeline, the stress concentration is concentrated on the last engaged thread (LET) of the connection structure. This region can correspond to the pin end threaded portion P1 of the pin member P and the box end threaded portion B1 of the box member B. [

또한, 이러한 LET 영역은 파이프라인의 연결구조체에서는 통상적으로 선단으로부터 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 구성될 수 있다. 이러한 점을 감안하여, 핀 선단 나사부(P1) 및/또는 박스 선단 나사부(B1)는 2 ~ 6개의 나사를 포함할 수 있다.Further, such an LET area may be constituted by an area including two to six screws from the tip, in the connection structure of the pipeline. In consideration of this point, the fin tip portion P1 and / or the box tip screw portion B1 may include 2 to 6 screws.

한편, 나사산의 형태 등에 따라 다르기는 하지만, 통상적으로 응력집중은 핀 부재(P)의 핀 선단 나사부(P1), 즉 핀 부재(P)의 LET 영역에서 발생할 수 있다. On the other hand, stress concentration usually occurs in the LET area of the pin end threaded portion P1 of the pin member P, that is, the pin member P, although it depends on the shape of the thread.

이러한 점을 감안하여, 본 발명은 일 실시예로서, 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부(B3)에 가해지는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 선단 나사부(P1) 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부(B3)의 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)을 하중성능이 요구되는 핀 중앙 나사부(P2)보다 크도록 할 수 있다.In order to alleviate the concentration of stress applied to the pin end threaded portion P1 and the box rear end threaded portion B3 engaged with the pin end threaded portion P1, It is possible to make the flank angle beta or the thread angle 2? Of the box rear end thread portion B3 larger than that of the pin central thread portion P2 for which the load performance is required.

또한, 다른 실시예로서, 핀 선단 나사부(P1)의 응력집중을 경감시키기 위하여 핀 선단 나사부(P1)가 삼각나사 또는 둥근나사가 되도록 하고, 상기 핀 중앙 나사부(P2)의 하중성능을 높이기 위하여 핀 중앙 나사부(P2)가 사각나사, 톱니나사, 웨지형 나사 중에서 선택되도록 할 수 있다.As another embodiment, in order to reduce the stress concentration of the pin end thread portion P1, the pin end thread portion P1 may be a triangular screw or a round screw, and in order to increase the load performance of the pin center thread portion P2, The central threaded portion P2 can be selected from among a square screw, a toothed screw, and a wedge type screw.

또 다른 실시예로서, 핀 선단 나사부(P1)의 응력집중을 경감시키기 위하여 핀 선단 나사부(P1)의 나사산각(2β)이 25 ~ 60°를 이루도록 하고, 핀 중앙 나사부(P2)의 하중 성능 확보를 위하여 핀 중앙 나사부(P2)의 플랭크각(β)을 작게 구성할 수 있다.As another embodiment, in order to reduce the concentration of stress on the fin-end threaded portion P1, the thread angle 2? Of the fin-end threaded portion P1 may be 25 to 60 占 and the load performance of the pin centered threaded portion P2 may be secured The flank angle beta of the pin center screw portion P2 can be made small.

이때, 핀 중앙 나사부(P2)는 로드 플랭크 각도(β1)가 피치 라인(PA)과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루도록 할 수 있다. 즉, 로드 플랭크 각도(β1)를 O°에 가깝게 하거나 음의 값을 갖도록 함으로써 큰 하중에도 효과적으로 대응할 수 있게 된다. At this time, the pin center threaded portion P2 can be formed so that the rod flank angle? 1 is -7 to 7 degrees with respect to the cross section perpendicular to the pitch line PA. That is, it is possible to effectively cope with a large load by making the rod flank angle beta 1 close to 0 or having a negative value.

또한, 핀 중앙 나사부(P2)의 스태브 플랭크 각도(β2)는 피치 라인(PA)과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 45°를 이룰 수 있다. 예를 들어, 스태브 플랭크 각도(β2)는 웨지형 나사의 경우 음의 값을 가질 수 있으나, 톱니나사의 경우 대략 45°의 값을 가질 수 있다.
The stab flank angle 2 of the pin center threaded portion P2 can be -7 to 45 degrees with respect to the cross section perpendicular to the pitch line PA. For example, the stab flank angle [beta] 2 may have a negative value for a wedge-shaped screw, but may have a value of approximately 45 for a toothed screw.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 핀 선단 나사부(P1)와 핀 후단 나사부(P3)가 동일한 형태의 나사산을 가지고, 핀 중앙 나사부(P2)는 이와 다른 형태의 나사산을 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 핀 선단 나사부(P1)와 박스 선단 나사부(B1)에 하중이 집중되는 경우에는 핀 선단 나사부(P1), 및 박스 선단 나사부(B1)에 맞물리는 핀 후단 나사부(P3)의 하중 경감을 위하여 플랭크각(β) 또는 나사산각(2β)이 큰 나사산이 구비되도록 할 수 있다. 예를 들어, 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2), 핀 후단 나사부(P3)의 순서대로, 삼각나사(둥근나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사), 삼각나사(둥근나사)가 형성되도록 구성될 수 있다.On the other hand, as shown in Fig. 4, the pin end thread portion P1 and the pin rear end thread portion P3 have the same type of thread, and the pin center thread portion P2 can be configured to have a different type of thread . In other words, when the load is concentrated on the pin end threaded portion P1 and the box end threaded portion B1, in order to reduce the load of the pin end threaded portion P1 and the pin rear end threaded portion P3 engaged with the boxed end threaded portion B1 A large flange angle? Or a large thread angle? 2? Can be provided. For example, in the order of the pin end thread P1, the center pin thread P2, and the pin rear end thread P3, a triangular screw (round screw), a toothed screw (square screw, a wedge screw), a triangular screw Screw) may be formed.

반면에, 핀 선단 나사부(P1)에는 큰 응력이 집중되지만, 박스 선단 나사부(B1)에 응력집중이 크지 않은 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 박스 선단 나사부(B1)와 맞물리는 핀 후단 나사부(P3)가 핀 중앙 나사부(P2)와 동일한 형태를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 핀 선단 나사부(P1), 핀 중앙 나사부(P2), 핀 후단 나사부(P3)의 순서대로, 삼각나사(둥근나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사), 톱니나사(사각나사, 웨지형 나사)가 형성될 수 있다.
On the other hand, when stress concentration is not large in the box end thread portion B1, large stress is concentrated on the pin end thread portion P1. However, as shown in Fig. 5, (P3) may have the same shape as the pin center screw portion P2. For example, a triangular screw (round screw), a toothed screw (square screw, a wedge-shaped screw), a toothed screw (a rectangular screw) Screw, wedge-shaped screw) can be formed.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

B... 박스 부재 B1... 박스 선단 나사부
B2... 박스 중앙 나사부 B3... 박스 후단 나사부
P... 핀 부재 P1... 핀 선단 나사부
P2... 핀 중앙 나사부 P3... 핀 후단 나사부
S... 숄더부 N... 노즈부
H... 수평면 PA... 피치 라인
β... 플랭크각 2β... 나사산각
β1... 로드 플랭크 각도 β2... 스태브 플랭크 각도
θ... 테이퍼각B ... Box member B1 ... Box tip thread
B2 ... Box center thread B3 ... Box rear thread
P ... Pin member P1 ... Pin end thread
P2 ... Pin central thread P3 ... Pin rear thread
S ... Shoulder part N ... Nose part
H ... Horizontal plane PA ... Pitch line
β ... Flank angle 2β ... Thread angle
? 1 ... Road flange angle? 2 ... Stab Flank angle
θ ... taper angle

Claims (8)

내주면에 나사산을 갖는 박스(box) 부재와, 상기 박스 부재에 삽입되어 상기 박스 부재의 나사산과 맞물리도록 외주면에 나사산을 갖는 핀(pin) 부재가 결합되어 유정용 파이프 라인을 형성하는 유정용 파이프라인 연결구조체에 있어서,
상기 핀 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 선단 나사부와, 상기 핀 부재와 박스 부재가 결합되었을 때 상기 박스 부재의 단부에 인접하여 위치하는 핀 후단 나사부와, 상기 핀 선단 나사부 및 핀 후단 나사부 사이에 위치하는 핀 중앙 나사부로 구분되고,
상기 박스 부재의 나사산은 상기 핀 부재의 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부에 각각 맞물리도록 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부로 구분되며,
상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부 중 일부의 영역이 다른 영역의 나사산과 플랭크각과 나사산각 중 적어도 하나가 다른 이종 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체.A pipe member having a thread on an inner circumferential surface thereof and a pin member inserted into the box member and having a screw thread on an outer circumferential surface thereof so as to be engaged with a thread of the box member to form a molten pipe line, In this case,
Wherein the threaded portion of the pin member includes a pin end thread portion located adjacent to the end portion of the pin member and a pin rear end thread portion located adjacent to the end portion of the box member when the pin member and the box member are engaged, And a pin center threaded portion located between the pin rear end threaded portion,
The box member is divided into a box rear end thread portion, a box center thread portion and a box rear end thread portion so as to be engaged with the pin end thread portion, the pin center thread portion, and the pin rear end thread portion of the pin member,
Wherein a part of the fin end thread portion, the pin center thread portion and the fin end thread portion forms a thread of a different type and at least one of a flange angle and a thread angle is different. 제1항에 있어서,
상기 박스 부재의 상기 박스 후단 나사부, 박스 중앙 나사부 및 박스 후단 나사부의 나사산은 각각 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 맞물리도록 상기 핀 선단 나사부, 핀 중앙 나사부 및 핀 후단 나사부의 나사산과 동일한 형태의 나사산이 형성되는 유정용 파이프라인의 연결구조체.The method according to claim 1,
The box rear end thread portion, the box central thread portion, and the box rear end thread portion of the box member are threaded so that the threaded portions of the pin end thread portion, the pin center thread portion, and the pin rear end thread portion, A connection structure of an oil pipeline in which threads of the same type as the threads are formed. 제1항에 있어서,
상기 핀 선단 나사부 및 이와 맞물리는 상기 박스 후단 나사부는 응력집중을 경감시키기 위하여 상기 핀 중앙 나사부보다 플랭크각 또는 나사산각이 더 크게 형성된 유정용 파이프라인의 연결구조체.The method according to claim 1,
Wherein the pin end thread portion and the box rear end thread portion engaged with the pin end thread portion have a larger flank angle or thread angle than the pin center thread portion to reduce stress concentration. 제1항에 있어서,
상기 핀 선단 나사부는 삼각나사(triangular type) 또는 둥근나사(round type)로 형성되고,
상기 핀 중앙 나사부는 사각나사(square type), 톱니 나사(buttres type), 웨지형 나사(wedge type) 중 어느 하나에서 선택되는 유정용 파이프라인 연결구조.The method according to claim 1,
The pin end thread portion is formed of a triangular type or a round type,
Wherein the pin center threaded portion is selected from any one of a square type, a buttress type, and a wedge type. 제1항에 있어서,
상기 핀 선단 나사부는 나사산각이 25 ~ 60°를 이루며,
상기 핀 중앙 나사부는 로드(load) 플랭크 각도가 피치 라인과 수직인 단면에 대해 -7 ~ 7°를 이루는 유정용 파이프라인의 연결구조체.The method according to claim 1,
Wherein the fin end thread portion has a thread angle of 25 to 60 degrees,
Wherein the pin center thread portion has a load flange angle of -7 to 7 relative to the cross-section perpendicular to the pitch line. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 선단 나사부와 동일한 형태의 나사산을 갖는 유정용 파이프라인의 연결구조체.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
Wherein the fin end thread portion has a thread of the same shape as the fin end thread portion. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀 후단 나사부는 상기 핀 중앙 나사부와 동일한 형태의 나사산을 갖는 유정용 파이프라인의 연결구조체.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
Wherein the fin end thread portion has a thread of the same shape as the pin center thread portion. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핀 선단 나사부 및 박스 선단 나사부는 2 ~ 6개의 나사를 포함하는 영역으로 이루어지는 유정용 파이프라인의 연결구조체.6. The method according to any one of claims 3 to 5,
Wherein the pin end threaded portion and the box end threaded portion comprise an area including 2 to 6 screws.
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