UA119127C2 - Нарізне з'єднання для сталевої труби - Google Patents

Abstract

Запропоновано нарізне з’єднання для сталевої труби, яке забезпечує високу ефективність ущільнення і знижує щілинну корозію. Нарізне з’єднання включає в себе ніпель (10) і муфту (20). Ніпель (10) включає в себе першу поверхню (11) заплечика, першу зовнішню різь (14), другу поверхню (18) заплечика і другу зовнішню різь (17). Муфта (20) включає в себе першу поверхню (21) заплечика, першу внутрішню різь (24), другу поверхню (28) заплечика і другу внутрішню різь (27). Якщо відстань між поверхнями заплечиків ніпеля (10) позначена Lpin, а відстань між поверхнями заплечиків муфти (20) позначена Lbox, і натяг (shld визначається наведеним нижче рівнянням (1), тоді нарізне з’єднання виконано так, що наведені нижче нерівність (2) і рівняння (3) задовольняються. В нерівності (2) і рівняннях (3) P - крок першої зовнішньої різі (14), (min і (max - нижня і верхні границі відповідно для різниці між кількостями обертів при затягуванні, і ( - подовження ділянки ніпеля (10), розташованої ближче до вільного кінця, ніж друга поверхня (18) заплечика. [Формула 1]

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ, ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ ВИНАХІД 0001) Даний винахід належить до нарізного з'єднання, використовуваного для з'єднання сталевих труб.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

І0002| В нафтових свердловинах, свердловинах природного газу і т.д. (які далі загалом називаються "нафтовими свердловинами") використовуються трубні вироби нафтопромислового сортаменту, наприклад, обсадні і насосно-компресорні труби, для видобутку корисних копалин. Трубні вироби нафтопромислового сортаменту являють собою послідовність сталевих труб, які з'єднані одна з одною, і ці сталеві труби з'єднані нарізними з'єднаннями.

ІЇО00О3| Такі нарізні з'єднання для сталевої труби загалом класифікуються на муфтові з'єднання і виконані за одне ціле з трубою з'єднання. Муфтове з'єднання з'єднує пару труб, причому одна з труб являє собою сталеву трубу, а інша труба являє собою муфту. У цьому випадку на зовнішній периферії обох кінців сталевої труби забезпечена зовнішня різь, тоді як на внутрішній периферії обох кінців муфти забезпечена внутрішня різь. Таким чином, зовнішня різь сталевої труби вгвинчується у внутрішню різь муфти, так що вони згвинчуються одна з одною і з'єднуються. Виконане за одне ціле з трубою з'єднання з'єднує пару труб, обидві з яких являють собою сталеві труби, і не використовує окрему муфту. У цьому випадку на зовнішній периферії одного кінця сталевої труби забезпечена зовнішня різь, тоді як на внутрішній периферії її іншого кінця забезпечена внутрішня різь. Таким чином, зовнішня різь однієї сталевої труби вгвинчується у внутрішню різь іншої сталевої труби, так що вони згвинчуються одна з одною і з'єднуються.

І0004| Загалом кінцева ділянка труби, яка включає в себе зовнішню різь і служить як з'єднувальна ділянка, називається ніпелем, оскільки вона включає в себе елемент, що вставляється у внутрішню різь. З іншого боку, кінцева ділянка труби, яка включає в себе внутрішню різь і служить як з'єднувальна ділянка, називається муфтою, оскільки вона включає в себе елемент, який приймає зовнішню різь. Оскільки ніпель і муфта являють собою кінцеві ділянки труби, вони мають трубчасту форму. 0005) Фіг. 1 являє собою вертикальний вигляд у перерізі прикладу типового традиційного нарізного з'єднання для сталевої труби. Нарізне з'єднання, показане на Фіг. 1, являє собою муфтове нарізне з'єднання і включає в себе ніпель 110 і муфту 120.

ІЇ0006| Ніпель 110 включає в себе, починаючи від вільного кінця у напрямку основи, поверхню 111 заплечика, ущільнювальну поверхню 113 і зовнішню різь 114. Муфта 120 включає в себе, починаючи від основи у напрямку вільного кінця, поверхню 121 заплечика, ущільнювальну поверхню 123 і внутрішню різь 124. Поверхня 121 заплечика, ущільнювальна поверхня 123 і внутрішня різь 124 муфти 120 виконані так, щоб відповідати поверхні 111 заплечика, ущільнювальній поверхні 113 ї зовнішній різі 114 ніпеля 110. Зовнішня різь 114 ніпеля 110 і внутрішня різь 124 муфти 120 зачіплюються одна з одною, і нарізні ділянки, що мають ці різі, являють собою трапецеїдальні різі, утворені конічними різями.

ІЇ0007| Зовнішня різь 114 ії внутрішня різь 124 можуть вгвинчуватися одна у одну і знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. При вгвинчуванні ніпеля 110 ущільнювальні поверхні 113 і 123 входять у контакт одна з одною і знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. Таким чином, ущільнювальні поверхні 113 ії 123 утворюють ділянку ущільнення з контактом типу метал-метал. При вгвинчуванні ніпеля 110 поверхні 111 і 121 заплечиків входять у контакт і притискаються одна до одної і, отже, служать як упори для обмеження вгвинчування ніпеля 110. При згвинчуванні поверхні 111 ї 121 заплечиків служать для перенесення так званого осьового зусилля затягування різі на опорну сторону зовнішньої різі 114 ніпеля 110. 0008) У нарізному з'єднанні, що має таку конструкцію, на додаток до щільного контакту внаслідок сполучення між зовнішньою різзю 114 і внутрішньою різзю 124 щільний контакт внаслідок сполучення між ущільнювальними поверхнями 113 і 123 забезпечує ефективне ущільнення. 0009) В останні роки континентальні і шельфові свердловини розробляються все глибше, це значить, що навколишні середовища нафтових свердловин стають все більш агресивними з більш високими температурами і більш високими тисками, а також більш високими рівнями корозійності. Для роботи в таких агресивних середовищах використовувані трубні вироби нафтопромислового сортаменту часто являють собою товстостінні сталеві труби. Нарізне з'єднання для з'єднання таких сталевих труб повинно мати гарну ефективність ущільнення бо відносно внутрішнього тиску і зовнішнього тиску.

І0010) Традиційні технології для підвищення ефективності ущільнення нарізного з'єднання включають в себе нижченаведене. 0011) Фіг. 2 являє собою вертикальний вигляд у перерізі прикладу традиційного нарізного з'єднання для сталевої труби, виконаного з можливістю підвищення ефективності ущільнення.

Нарізне з'єднання, показане на фіг. 2, включає в себе дві ділянки ущільнення з контактом типу метал-метал. Крім того, поблизу середини нарізного з'єднання, визначеної вздовж осьового напрямку труби, забезпечені поверхні заплечиків (дивись, наприклад, патент США Мо 4,662,659). 00121) Зокрема, як показано на Фіг. 2, ніпель 210 включає в себе, починаючи від вільного кінця у напрямку основи, першу ущільнювальну поверхню 213, першу зовнішню різь 214, поверхню 211 заплечика, другу ущільнювальну поверхню 216 і другу зовнішню різь 217. Муфта 220 включає в себе, починаючи від основи у напрямку вільного кінця, першу ущільнювальну поверхню 223, першу внутрішню різь 224, поверхню 221 заплечика, другу ущільнювальну поверхню 226 і другу внутрішню різь 227. Перша нарізна ділянка, що складається з перших зовнішньої і внутрішньої різей 214 і 224, і друга нарізна ділянка, що складається з других зовнішньої і внутрішньої різей 217 і 227, являють собою трапецеїдальні різі, утворені конічними різями. 0013) Конічна поверхня, утворена першою нарізною ділянкою, знаходиться ближче до осі

СІ. труби, ніж конічна поверхня, утворена другою нарізною ділянкою, оскільки поверхні 211 і 221 заплечиків забезпечені між першою і другою нарізними ділянками.

І0014| Перші зовнішня і внутрішня різі 214 ї 224 можуть вгвинчуватися одна в одну і знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. Другі зовнішня і внутрішня різі 217 і 227 також забезпечують посадку з натягом. При вгвинчуванні ніпеля 210 перші ущільнювальні поверхні 213 і 223 входять у контакт, і другі ущільнювальні поверхні 216 і 226 входять у контакт, і перші ущільнювальні поверхні 213 і 223 і другі ущільнювальні поверхні 216 і 226 знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення одна з одною при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. При вгвинчуванні ніпеля 210 поверхні 211 і 221 заплечиків входять у контакт і притискаються одна до одної.

Зо 0015) У нарізному з'єднанні, що має таку конструкцію, щільний контакт внаслідок посадки з натягом між першими ущільнювальними поверхнями 213 і 223 забезпечує ефективність ущільнення головним чином відносно внутрішнього тиску. Крім того, щільний контакт внаслідок посадки з натягом між другими ущільнювальними поверхнями 216 і 226 забезпечує ефективність ущільнення головним чином відносно зовнішнього тиску.

РОЗКРИТТЯ ВИНАХОДУ

0016) В нарізному з'єднанні, показаному на Фіг. 2, при згвинчуванні поверхня 211 заплечика ніпеля 210 ї поверхня 221 заплечика муфти 220 знаходяться у контакті одна з одною. Вільний кінець ніпеля 210 не контактує з муфтою 220 навіть після завершення згвинчування. На жаль, якщо при згвинчуванні між вільним кінцем ніпеля 210 і муфтою 220 є зазор, може виникати щілинна корозія.

І0017| Завдання даного винаходу полягає у забезпеченні нарізного з'єднання для сталевої труби, яке забезпечує високу ефективність ущільнення і знижує щілинну корозію. 0018) Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з даним винаходом включає в себе трубний ніпель і трубну муфту. Ніпель і муфта згвинчуються одне з одним при вгвинчуванні ніпеля у муфту. Ніпель включає в себе по черзі від його вільного кінця першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу зовнішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу зовнішню різь, утворену конічною різзю. Муфта включає в себе першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу внутрішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу внутрішню різь, утворену конічною різзю, що відповідають першій поверхні заплечика, першій ущільнювальній поверхні, першій зовнішній різі, другій поверхні заплечика, другій ущільнювальній поверхні і другій зовнішній різі ніпеля. Ніпель включає в себе носик, який розташований між першою поверхнею заплечика і першою ущільнювальною поверхнею і примикає до першої ущільнювальної поверхні. Ніпель включає в себе безнарізне подовження, яке розташовано між другою поверхнею заплечика і другою ущільнювальною поверхнею і примикає до другої ущільнювальної поверхні. Муфта включає в себе заглиблення, що відповідає носику ніпеля. Муфта включає в себе безнарізне подовження, що відповідає безнарізному подовженню ніпеля. При згвинчуванні перші поверхні заплечиків входять у контакт, перші ущільнювальні поверхні входять у контакт, другі ущільнювальні бо поверхні входять у контакт, між носиком ніпеля і заглибленням муфти утворюється зазор, між безнарізним подовженням ніпеля і безнарізним подовженням муфти утворюється зазор, перша зовнішня різь і перша внутрішня різь зачіплюються одна з одною, і друга зовнішня різь і друга внутрішня різь зачіплюються одна з одною. Якщо відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечиків ніпеля до згвинчування позначена (іп, відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечиків муфти до згвинчування позначена І ох, ії натяг Озпна між другою поверхнею заплечика ніпеля і другою поверхнею заплечика муфти визначається наведеним нижче рівнянням (1), тоді наведені нижче нерівність (2) і рівняння (3) задовольняються. (00191 |Формула 1)

Сена - ох 7 ріп (1)

Рх Аріп т х Сена к Рх Атах м (2)

Атіп - --3/100, | Атах -З/100 (3)

І0020| Тут Р - крок першої зовнішньої різі, Атіп - нижня границя кількості обертів при затягуванні після входу у контакт перших поверхонь заплечиків або входу у контакт других поверхонь заплечиків під час згвинчування, Лтах - верхня границя кількості обертів при затягуванні, і А - подовження ділянки ніпеля, розташованої ближче до вільного кінця, ніж друга поверхня заплечика, під час згвинчування.

І0021)| Якщо внутрішній діаметр ніпеля позначений ІОЮО, самий внутрішній діаметр другої поверхні заплечика ніпеля позначений Отх, самий зовнішній діаметр першої поверхні заплечика ніпеля позначений Ох, і натяг між першими зовнішньою і внутрішньою різями позначений бік, тоді А визначається наведеними нижче рівняннями (4) і (5). (00221) |Формула 2)

Оі- (Опв яОв)/2. (4)

Х -| (От в) щі п (5) (Олено гою) й 00231 Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з даним винаходом забезпечує високу ефективність ущільнення і знижує щілинну корозію.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Зо 00241 Фіг. 1 являє собою вертикальний вигляд у перерізі прикладу типового традиційного нарізного з'єднання для сталевої труби.

Фіг. 2 являє собою вертикальний вигляд у перерізі прикладу традиційного нарізного з'єднання для сталевої труби з покращеною ефективністю ущільнення.

Фіг. З являє собою схематичний вертикальний вигляд у перерізі ніпеля і муфти, використовуваних для одержання нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом виконання.

Фіг. 4 показує спрощену модель ніпеля і муфти, показаних на Фіг. 3.

Фіг. 5 являє собою графік, що показує залежність між різницею АД кількості обертів при затягуванні і натягом бОпа між проміжними заплечиками.

Фіг. 6 являє собою вертикальний вигляд у перерізі нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом виконання.

Фіг. 7 являє собою збільшений вертикальний вигляд у перерізі ділянки нарізного з'єднання, показаного на Фіг. 6, розташованої поблизу внутрішнього кінця, визначеного вздовж осьового напрямку труби.

Фіг. 8 являє собою збільшений вертикальний вигляд у перерізі ділянки нарізного з'єднання, показаного на фФіг.б, розташованої поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби.

Фіг. 9 являє собою спрощений вертикальний вигляд у перерізі ніпеля і муфти нарізного з'єднання, показаного на Фіг. 6.

ВАРІАНТИ ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДУ

0025) Нарізне з'єднання, що має поверхні заплечиків, розташовані поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби, звичайно виконано так, що вільний кінець ніпеля не контактує з муфтою при згвинчуванні, тому що регулювання положення наприкінці згвинчування буде утруднено, якщо поверхні заплечиків будуть контактувати одна з одною, а вільний кінець ніпеля буде контактувати з муфтою при згвинчуванні. 0026) На жаль, якщо між вільним кінцем ніпеля і муфтою при згвинчуванні є зазор, може виникати щілинна корозія. У зв'язку з цим автори даного винаходу спробували розробити нарізне з'єднання, що має поверхні заплечиків на внутрішньому кінці, визначеному вздовж осьового напрямку труби, на додаток до поверхонь заплечиків поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби. Поверхня заплечика на внутрішньому кінці, визначеному вздовж осьового напрямку труби, далі буде називатися внутрішньою поверхнею заплечика або першою поверхнею заплечика, а поверхня заплечика поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби, далі буде називатися проміжною поверхнею заплечика або другою поверхнею заплечика.

І0027| Якщо кожний з ніпеля і муфти включає в себе внутрішню поверхню заплечика і проміжну поверхню заплечика, переважно, щоб контакт між внутрішніми поверхнями заплечиків і контакт між проміжними поверхнями заплечиків виникав одночасно під час згвинчування для усунення впливу надмірного контактного тиску на кожну поверхню заплечика. Однак у дійсності через виробничі допуски і інші фактори складно добитися початку контакту внутрішніх поверхонь заплечиків однієї з одною одночасно з початком контакту проміжних поверхонь заплечиків однієї з одною. У деяких випадках після завершення згвинчування або внутрішні поверхні заплечиків, або проміжні поверхні заплечиків знаходяться у контакті одна з одною.

І0028| Синхронізація контакту між внутрішніми поверхнями заплечиків і контакту між проміжними поверхнями заплечиків буде описана нижче.

І0029| В ніпелі перша зовнішня різь забезпечена між внутрішньою поверхнею заплечика і проміжною поверхнею заплечика, а друга зовнішня різь забезпечена ближче до основи, ніж проміжною поверхнею заплечика. В муфті перша і друга внутрішні різі забезпечені у відповідності 3 першою і другою зовнішніми різями. При згвинчуванні ніпеля і муфти одне з одним ділянки ніпеля, розташовані ближче до вільного кінця, ніж проміжна поверхня заплечика,

Зо зменшуються у діаметрі за рахунок подовження з'єднання з натягом перших зовнішньої і внутрішньої різей у осьовому напрямку труби.

І0ООЗ0) В ніпелі і муфті до згвинчування відстані між внутрішніми поверхнями заплечиків і відповідними проміжними поверхнями заплечиків, виміряні у осьовому напрямку труби, позначені Гріп (мм) і Сьох (мм) відповідно, ї натяг Озна (мм| проміжних заплечиків визначається як

Ї ох мінус Ї ріп.

ІЇ00О31| Якщо бена більше подовження ніпеля під час згвинчування, проміжні поверхні заплечиків входять у контакт до того, як внутрішні поверхні заплечиків увійдуть у контакт. Якщо бпа занадто великий, проміжні поверхні заплечиків і різі пластично деформуються до того, як внутрішні поверхні заплечиків увійдуть у контакт, що знижує ефективність ущільнення.

І0032| Положення при завершенні згвинчування регулюється на основі залежності між створюваним крутним моментом і кількістю обертів при затягуванні (тобто на основі таблиці моментів затягування). Відповідна таблиця моментів затягування не може бути одержана, якщо бета є занадто великим, і, отже, відбувається пластична деформація проміжних поверхонь заплечиків і/або різей до того, як внутрішні поверхні заплечиків почнуть контактувати одна з одною під час згвинчування. У цьому випадку положення при завершенні згвинчування не може бути визначено. 0033) Якщо б»на є занадто великим, внутрішні поверхні заплечиків можуть не контактувати одна з одною, навіть при затягуванні з'єднання доти, поки в проміжних поверхнях заплечиків і або різях не виникне пластична деформація. У цьому випадку між вільним кінцем ніпеля і муфтою утворюється зазор, як і у випадку традиційних нарізних з'єднань, що може легко призвести до виникнення щілинної корозії.

Ї0034| Якщо бзна менше подовження ніпеля під час згвинчування, внутрішні поверхні заплечиків входять у контакт до того, як проміжні поверхні заплечиків увійдуть у контакт. У цьому випадку вільний кінець ніпеля безперечно контактує з муфтою, це значить, що розглянута вище проблема щілинної корозії не виникає. Однак, якщо бета є занадто малим, внутрішні поверхні заплечиків і/або різі пластично деформуються до того, як проміжні поверхні заплечиків увійдуть у контакт, що знижує ефективність ущільнення. Крім того, якщо у внутрішніх поверхнях заплечиків і різях виникає пластична деформація, відповідна таблиця моментів затягування не може бути одержана, це значить, що положення при завершенні згвинчування не може бути (516) визначено.

0035) Автори даного винаходу розглянули ці проблеми і спробували знайти відповідний діапазон натягу О«на проміжних заплечиків. 0036) Фіг. 3 являє собою схематичний вертикальний вигляд у перерізі ніпеля і муфти, використовуваних для цієї спроби. Фіг. З показує ніпель і муфту до згвинчування. В ніпелі, показаному на фіг. 3, ІЮ - внутрішній діаметр труби (мм), Ютє - самий внутрішній діаметр проміжної поверхні заплечика |мм|, і Ов - самий зовнішній діаметр внутрішньої поверхні заплечика |ммі.

І0037| Фіг. 4 показує спрощену модель ніпеля і муфти, показаних на Фіг. 3. На Фіг. 4 ніпельна ділянка спрощеної моделі представлена східчастим циліндром, що складається з ділянки малого діаметра і ділянки великого діаметра. Ділянка малого діаметра відповідає ділянці ніпеля, яка розташована ближче до вільного кінця, ніж проміжна поверхня заплечика, і на якій забезпечена перша зовнішня різь. Зовнішній діаметр Юії Імм| ділянки малого діаметра визначається наступним рівнянням (4): (0038) |Формула 3)

Оіл- (Опв Ов)/2. (4)

ІЇ0039| Припустимо, що з'єднання з натягом бін між першою зовнішньою різзю ніпеля і першою внутрішньою різзю муфти призводить до подовження ділянки малого діаметра на А (мм у осьовому напрямку труби під час згвинчування, тоді встановлюються рівняння (6)-(8), де М - об'єм |мм3| ділянки малого діаметра до деформації, а М' - її об'єм |ммУ) після деформації, і припускається, що об'єм і товщина стінки залишаються незмінними до і після деформації. (00401 |Формула 4)

М- тр -іре) в - 2 Ол -ІОХО а ОХ рій (6) п п

У- 2 -виу -(00-биУ р -х)- 2 -ІОХО НО -25 Х ріп вх) (7)

М-М, (8) 0041) Рівняння (6)-(8) задають подовження А, виражене наступним рівнянням (5): (00421) |Формула 5) х- | (От в) ще (5) (Ор гор)

Коо) (0043) Якщо подовження А ніпеля дорівнює натягу бепа проміжних заплечиків, тоді у процесі згвинчування ніпеля і муфти внутрішні поверхні заплечиків починають контактувати одна з одною у той самий час, коли проміжні поверхні заплечиків починають контактувати одна з одною. Якщо А більше бзна, тоді в процесі згвинчування внутрішні поверхні заплечиків входять у контакт до того, як проміжні поверхні заплечиків увійдуть у контакт. Якщо А менше бзна, тоді в процесі згвинчування проміжні поверхні заплечиків входять у контакт до того, як внутрішні поверхні заплечиків увійдуть у контакт. (0044) Як розглянуто вище, якщо Ах бОзна, момент часу, в який внутрішні поверхні заплечиків входять у контакт, відрізняється від моменту часу, в який проміжні поверхні заплечиків входять у контакт. Кількість обертів при затягуванні між моментом, в який одна пара поверхонь заплечиків входить у контакт, і моментом, в який інша пара поверхонь заплечиків входить у контакт, тобто різниця А (оберти) між кількістю обертів при затягуванні з початку згвинчування доти, поки одна пара поверхонь заплечиків не увійде у контакт, і кількістю обертів при затягуванні з початку згвинчування доти, поки інша пара поверхонь заплечиків не увійде у контакт, представлена наступним рівнянням (9): (0045) |Формула 6)

д - бвна 7-Х (в)

Р з де Р - крок мм| першої зовнішньої різі. (0046) В рівнянні (9), якщо А є позитивною, проміжні поверхні заплечиків входять у контакт першими; якщо А є негативною, внутрішні поверхні заплечиків входять у контакт першими.

І0047| Нижня і верхня границі кількості обертів при затягуванні для забезпечення достатньої ефективності ущільнення будуть позначені Дт і Дтах відповідно. Таким чином, для забезпечення високої ефективності ущільнення після входу у контакт однієї пари поверхонь заплечиків, згвинчування має бути завершено за допомогою кількості обертів при затягуванні, яка не менше Дтліп і не більше Дтлах. Тобто різниця АД між кількістю обертів при затягуванні повинна відповідати наступній нерівності (10): (0048) |Формула 7)

Атіп ЗА 5 Ат, (10) 00491 Фіг. 5 являє собою графік, що показує залежність між різницею А між кількістю обертів при затягуванні, представленою рівнянням (9), і натягом бОна проміжних заплечиків. Якщо Д задовольняє нерівності (10), бена знаходиться в заштрихованих ділянках на Фіг. 5. Автори даного винаходу провели великі дослідження і виявили переважні значення Дліп і Дтах і відповідний діапазон бепо і прийшли до конструкції нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом виконання.

І0О50) Нарізне з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом виконання включає в себе трубний ніпель і трубну муфту. Ніпель і муфта згвинчуються одне з одним при вгвинчуванні ніпеля у муфту. Ніпель включає в себе по черзі від його вільного кінця першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу зовнішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу зовнішню різь, утворену конічною різзю. Муфта включає в себе першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу внутрішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу внутрішню різь, утворену конічною різзю, що відповідають першій поверхні заплечика, першій ущільнювальній поверхні, першій зовнішній різі, другій

Зо поверхні заплечика, другій ущільнювальній поверхні і другій зовнішній різі ніпеля. Ніпель включає в себе носик, який розташований між першою поверхнею заплечика і першою ущільнювальною поверхнею і примикає до першої ущільнювальної поверхні. Ніпель включає в себе безнарізне подовження, яке розташовано між другою поверхнею заплечика і другою ущільнювальною поверхнею і примикає до другої ущільнювальної поверхні. Муфта включає в себе заглиблення, що відповідає носику ніпеля. Муфта включає в себе безнарізне подовження, що відповідає безнарізному подовженню ніпеля. При згвинчуванні перші поверхні заплечиків входять у контакт, перші ущільнювальні поверхні входять у контакт, другі ущільнювальні поверхні входять у контакт, між носиком ніпеля і заглибленням муфти утворюється зазор, між безнарізним подовженням ніпеля і безнарізним подовженням муфти утворюється зазор, перша зовнішня різь і перша внутрішня різь зачіплюються одна з одною, і друга зовнішня різь і друга внутрішня різь зачіплюються одна з одною. Припустимо, що відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечиків ніпеля до згвинчування позначена рії, відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечиків муфти до згвинчування позначена І ох, ії натяг Озпна між другою поверхнею заплечика ніпеля і другою поверхнею заплечика муфти визначається наведеним нижче рівнянням (1), тоді наведені нижче нерівність (2) і рівняння (3) задовольняються.

І0051І|Формула 8) сна - ох У ріп (1)

Рх Аріп т х Сена к Рх Атах м (2)

Атіп - --93/100 | Атах -3Лоо (3)

ІЇ0052| Тут Р - крок першої зовнішньої різі, Атіп - нижня границя кількості обертів при затягуванні після входу у контакт перших поверхонь заплечиків або входу у контакт других поверхонь заплечиків під час згвинчування, Лтах - верхня границя кількості обертів при затягуванні, і А - подовження ділянки ніпеля, розташованої ближче до вільного кінця, ніж друга поверхня заплечика, під час згвинчування. 0053) Припустимо, що внутрішній діаметр ніпеля позначений ІО, самий внутрішній діаметр другої поверхні заплечика ніпеля позначений Ютз, самий зовнішній діаметр першої поверхні заплечика ніпеля позначений Ох, і натяг між першими зовнішньою і внутрішньою різями позначений бкь, тоді А визначається наведеними нижче рівняннями (4) і (5). (0054) |Формула 9)

Оі- (Опв Ов)/2. (4) х- вті (Б) (Ор 0-го) 0055) В нарізному з'єднанні, яке задовольняє нерівності (2) і рівнянням (3), навіть якщо другі поверхні заплечиків входять у контакт першими, перші поверхні заплечиків входять у контакт за допомогою кількості обертів при затягуванні, яка не менше дДпрліп і не більше Длах, після того, як другі поверхні заплечиків увійшли у контакт, тим самим завершуючи згвинчування. Це забезпечує високу ефективність ущільнення і відвертає утворення зазору між вільним кінцем ніпеля і муфтою, що знижує щілинну корозію, обумовлену цим зазором. 0056) Якщо натяг бзна проміжних заплечиків встановлений на значення, яке задовольняє нерівності (2) і рівнянням (3), у процесі згвринчування момент часу, в який перші поверхні заплечиків входять у контакт, незначно відрізняється від моменту часу, в який другі поверхні заплечиків входять у контакт. Це відвертає надмірну пластичну деформацію в поверхнях заплечиків, які увійшли у контакт першими, тим самим забезпечуючи високу ефективність ущільнення.

І0057| Навіть якщо перші поверхні заплечиків знаходяться у контакті одна з одною, а другі поверхні заплечиків не контактують одна з одною після завершення згвинчування, між другими поверхнями заплечиків не утворюється великий зазор, якщо натяг бепма проміжних заплечиків встановлений на значення, яке задовольняє нерівності (2) і рівнянням (3). Таким чином, при дії

Зо надмірного навантаження при стискуванні другі поверхні заплечиків також контактують одна з одною, тим самим зменшуючи зниження опору при стискуванні і зниження ефективності ущільнення.

І0О58) Далі варіанти виконання будуть описані більш докладно з посиланням на креслення.

Однакові або відповідні компоненти на кресленнях позначені однаковими посилальними позиціями, і їх опис не повторюється. Для зручності пояснення на кресленнях компоненти можуть бути показані спрощеним або схематичним чином, або деякі компоненти можуть бути не показані. 0059) Конструкція нарізного з'єднання для сталевої труби

Фіг. 6 являє собою вертикальний вигляд у перерізі нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з варіантом виконання. Нарізне з'єднання являє собою муфтове нарізне з'єднання і складається з ніпеля 10 і муфти 20. Фіг. 7 являє собою збільшений вертикальний вигляд у перерізі ділянки нарізного з'єднання, показаного на Фіг. 6, розташованої поблизу вільного кінця ніпеля 10. Фіг. 8 являє собою збільшений вертикальний вигляд у перерізі ділянки нарізного з'єднання, показаного на Фіг. б, розташованої поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби. Як визначено вздовж осьового напрямку труби, напрямок до вільного кінця ніпеля 10 ії напрямок до основи муфти 20 далі можуть називатися напрямком "всередину" або "вперед", а напрямок до основи ніпеля 10 і напрямок до вільного кінця муфти 20 далі можуть називатися напрямком "назовні" або "назад". 0060 Ніпель 10 включає в себе, починаючи від вільного кінця у напрямку основи, першу поверхню 11 заплечика, носик 12, першу ущільнювальну поверхню 13, першу зовнішню різь 14, другу поверхню 18 заплечика, перше безнарізне подовження 15а, другу ущільнювальну поверхню 16, друге безнарізне подовження 155 і другу зовнішню різь 17. Перша і друга ущільнювальні поверхні 13 і 16 мають конічну форму. Зокрема, кожна з першої і другої ущільнювальних поверхонь 13 і 16 має форму поверхні, що відповідає периферії зрізаного конуса, що зменшується у діаметрі у напрямку вільного кінця, або форму, одержану об'єднанням периферії такого зрізаного конуса і поверхні, що відповідає периферії тіла обертання, одержаного обертанням кривої, наприклад, дуги, навколо осі СІ. труби.

І0061) Носик 12 має циліндричну форму, примикає до першої ущільнювальної поверхні 13, розташованої у напрямку всередину, і продовжується у осьовому напрямку труби. Зовнішня периферія носика 12 може являти собою конічну поверхню з нахилом, який дорівнює нахилу звуження першої ущільнювальної поверхні 13, або меншим (тобто пологим) або більшим (тобто крутим) нахилом. Якщо зовнішня периферія носика 12 являє собою конічну поверхню, ця зовнішня периферія має, зокрема, форму поверхні, що відповідає периферії зрізаного конуса, що зменшується у діаметр у напрямку вільного кінця, або форму, одержану об'єднанням периферії такого зрізаного конуса і поверхні, що відповідає периферії тіла обертання, одержаного обертанням кривої, наприклад, дуги, навколо осі СІ. труби.

І0062| Перша поверхня 11 заплечика забезпечена на вільному кінці носика 12. Перша поверхня 11 заплечика являє собою тороїдальну поверхню, яка по суті перпендикулярна осі Сі. труби. Зокрема, перша поверхня 11 заплечика злегка нахилена, так що її зовнішня периферія знаходиться ближче до вільного кінця ніпеля 10.

І0063| Друга поверхня 18 заплечика розташована між першою зовнішньою різзю 14, розташованою у напрямку всередину, і першим безнарізним подовженням 15а. Друга поверхня 18 заплечика примикає до першого безнарізного подовження 15а. В даному варіанті виконання друга поверхня 18 заплечика являє собою тороїдальну поверхню, перпендикулярну осі Сі. труби. Альтернативно, подібно до першої поверхні 11 заплечика на вільному кінці ніпеля 10, друга поверхня 18 заплечика може бути злегка нахилена, так що її зовнішня периферія знаходиться ближче до вільного кінця ніпеля 10.

І0064| Перше безнарізне подовження 15а примикає у напрямку вперед до другої ущільнювальної поверхні 16, розташованої у напрямку назовні, і продовжується у осьовому напрямку труби. Перша зовнішня різь 14, розташована у напрямку всередину, примикає до першого безнарізного подовження 15а. Друге безнарізне подовження 156 примикає у напрямку назад до другої ущільнювальної поверхні 16, розташованої у напрямку назовні, і продовжується у осьовому напрямку труби. Друга зовнішня різь 17, розташована у напрямку назовні, примикає до другого безнарізного подовження 1560. Зовнішня периферія першого безнарізного

Зо подовження 15а може мати будь-яку форму, яка забезпечує достатню жорсткість, і може являти собою циліндричну поверхню, наприклад, або може мати звуження, яке менше (або більш пологе), ніж звуження нарізної ділянки з першою різзю 14, або може являти собою криволінійну поверхню. Те ж саме належить до зовнішньої периферії другого безнарізного подовження 156.

І0065| Муфта 20 включає в себе, починаючи від основи у напрямку вільного кінця, першу поверхню 21 заплечика, заглиблення 22, першу ущільнювальну поверхню 23, першу внутрішню різь 24, другу поверхню 28 заплечика, перше безнарізне подовження 25а, другу ущільнювальну поверхню 26, друге безнарізне подовження 2565 і другу внутрішню різь 27. Перша поверхня 21 заплечика, заглиблення 22, перша ущільнювальна поверхня 23, перша внутрішня різь 24, друга поверхня 28 заплечика, перше безнарізне подовження 25а, друга ущільнювальна поверхня 26, друге безнарізне подовження 25р і друга внутрішня різь 27 муфти 20 забезпечені згідно з першою поверхнею 11 заплечика, носиком 12, першою ущільнювальною поверхнею 13, першою зовнішньою різзю 14, другою поверхнею 18 заплечика, першим безнарізним подовженням 15а, другою ущільнювальною поверхнею 16, другим безнарізним подовженням 1556 і другою зовнішньою різзю 17 ніпеля 10. 0066) Фіг. 6 і 7 показують реалізацію, в якій перша ущільнювальна поверхня 23 муфти 20 виступає у напрямку першої ущільнювальної поверхні 13 ніпеля 10. Альтернативно, перша ущільнювальна поверхня 23 муфти 20 може не виступати. У такому варіанті виконання перша ущільнювальна поверхня 13 ніпеля 10 виступає у напрямку першої ущільнювальної поверхні 23 муфти 20.

І0067| Перша зовнішня різь 14 ніпеля 10 і перша внутрішня різь 24 муфти 20 являють собою трапецеїдальні різі, утворені конічними різями, які зачіплюються одна з одною, і утворюють першу нарізну ділянку, розташовану у напрямку всередину. Друга зовнішня різь 17 ніпеля 10 і друга внутрішня різь 27 муфти 20 також являють собою трапецеїдальні різі, утворені конічними різями, які зачіплюються одна з одною, і утворюють другу нарізну ділянку, розташовану у напрямку назовні. 0068) Конічна поверхня, утворена першою нарізною ділянкою, розташована ближче до осі

СІ. труби, ніж конічна поверхня другої нарізної ділянки, тому що другі поверхні 18 і 28 заплечиків забезпечені між першою нарізною ділянкою (тобто першими зовнішньою і внутрішньою різями 14 ї 24) і другою нарізною ділянкою (тобто другими зовнішньою і внутрішньою різями 17 і 27). бо Таким чином, ті ділянки ніпеля 10, які мають першу зовнішню різь 14 і першу ущільнювальну поверхню 13, розташовані у напрямку всередину, мають невеликі зовнішні діаметри, і ці ділянки мають невелику товщину стінок. З іншого боку, ті ділянки ніпеля 10, які мають другу ущільнювальну поверхню 16 і другу зовнішню різь 17, розташовані у напрямку назовні, мають більші зовнішні діаметри, і ці ділянки мають більшу товщину стінок.

Ї0069| Перші зовнішня і внутрішня різі 14 і 24 можуть вгвинчуватися одна в одну і знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. Другі зовнішня і внутрішня різі 17 і 27 також забезпечують посадку з натягом.

І0070)| При вгвинчуванні ніпеля 10 перші ущільнювальні поверхні 13 і 23 входять у контакт, і другі ущільнювальні поверхні 16 і 26 входять у контакт, і знаходяться у щільному контакті внаслідок сполучення при згвинчуванні, тим самим забезпечуючи посадку з натягом. Таким чином, перші ущільнювальні поверхні 13 і 23 утворюють першу ділянку ущільнення за рахунок контакту типу метал-метал, а другі ущільнювальні поверхні 16 і 26 утворюють другу ділянку ущільнення за рахунок контакту типу метал-метал.

І00711| При згвинчуванні між носиком 12 ніпеля 10 і заглибленням 22 муфти 20 утворюється зазор, між першим безнарізним подовженням 15а ніпеля 10 і першим безнарізним подовженням 25а муфти 20 утворюється зазор, і між другим безнарізним подовженням 156 ніпеля 10 і другим безнарізним подовженням 256 муфти 20 утворюється зазор.

І0072| При згвинчуванні перші поверхні 11 і 21 заплечиків притискаються одна до одної для входу у контакт. Притискний контакт між першими поверхнями 11 і 21 заплечиків чинить осьове зусилля затягування різі головним чином на опорну сторону першої зовнішньої різі 14 ніпеля 10.

У деяких реалізаціях другі поверхні 18 і 28 заплечиків можуть контактувати одна з одною при згвинчуванні; в інших реалізаціях вони можуть не контактувати одна з одною після завершення згвинчування і можуть бути обернені одна до одної з зазором, що знаходиться між ними. Якщо другі поверхні 18 і 28 заплечиків знаходяться у притискному контакті, осьове зусилля затягування різі головним чином діє на опорну сторону другої зовнішньої різі 17 ніпеля 10.

І0073| Далі буде описана конструкція, що сприяє контакту перших поверхонь 11 і 21 заплечиків однієї з одною і контакту других поверхонь 18 і 28 заплечиків однієї з одною або достатньо близькому знаходженню однієї до одної при згвинчуванні.

Зо І0074| Фіг. 9 являє собою схематичний вертикальний вигляд у перерізі ніпеля 10 і муфти 20 до згвинчування. Як показано на фіг. 9, відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями 11 і 18 заплечиків ніпеля 10 до згвинчування буде позначена ріп

Іммі. Відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями 21 і 28 заплечиків муфти 20 до згвинчування буде позначена І ьох (ммі. 00751) Перші поверхні 11 і 12 заплечиків і другі поверхні 18 і 28 заплечиків являють собою тороїдальні поверхні, які перетинають осьовий напрямок труби. Перші поверхні 11 ї 21 заплечиків і другі поверхні 18 і 28 заплечиків можуть бути перпендикулярні осі СІ труби або можуть бути розташовані під кутом відносно площини, перпендикулярної осі СІ. труби. І ріп яВЛЯЄ собою відстань між самою внутрішньою точкою першої поверхні 11 заплечика і самою внутрішньою точкою другої поверхні 18 заплечика, що виміряна у осьовому напрямку труби, як може бути видно на перерізі, що містить вісь Сі. труби, ніпеля 10 до згвинчування. І ох являє собою відстань між самою внутрішньою точкою першої поверхні 21 заплечика і самою внутрішньою точкою другої поверхні 28 заплечика, що виміряна у осьовому напрямку труби, як може бути видно на перерізі, що містить вісь Сі. труби, муфти 20 до згвинчування. 0076) Як показано у наведеному нижче рівнянні (1), натяг бена (мм| проміжних заплечиків визначається з використанням І ріп і | ьох. Охна являє собою натяг між другими поверхнями 18 і 20 заплечиків, визначений без урахування деформації внаслідок згвинчування.

І0077| |Формула 10) свна - рох 7 ріп (1)

І0078| Під час фактичного згвинчування посадка з натягом першої нарізної ділянки подовжує ділянку ніпеля 10, яка розташована ближче до вільного кінця, ніж друга поверхня 18 заплечика, на А (мм). У зв'язку з цим взаємне розташування між першими поверхнями 11 і 21 заплечиків і другими поверхнями 18 і 28 заплечиків має бути визначено з урахуванням подовження А ніпеля 10. У даному варіанті виконання натяг бена проміжних заплечиків визначається так, щоб наступні нерівність (2) і рівняння (3) задовольнялися.

І0079| |Формула 111

РхАтіп АХ х Сена к Рх Дах А (2)

Атіп - --3/100, | Атах -З/100 (3) 00801) Тут Р - крок першої зовнішньої різі 14 (Фіг. 6). Дтіп ії Дтах - нижня і верхні границі відповідно різниці між кількістю обертів при затягуванні, зареєстрованою при вході у контакт однієї пари перших поверхонь 11 і 21 заплечиків і других поверхонь 18 і 28 заплечиків, і кількістю обертів при затягуванні, зареєстрованою при вході у контакт іншої пари поверхонь заплечиків у процесі згвинчування. Якщо різниця Д між кількістю обертів при затягуванні не менше дплпіп і не більше Дтах, визначених в рівняннях (3), з'єднання має достатню ефективність ущільнення.

І0081| Подовження А ніпеля 10 може бути обчислено за допомогою наступних рівнянь (4) і (5): 00821) |Формула 121

Оі- (Опв яОв)/2. (4)

Х -| (От в) щі п (5) (От НО -горю) й

І0083| В рівняннях (4) і (5) до згвинчування внутрішній діаметр ніпеля позначений ІЮ, зовнішній діаметр першої поверхні 11 заплечика позначений ЮО:, і самий внутрішній діаметр другої поверхні 18 заплечика позначений Отз. біп являє собою натяг першої нарізної ділянки. 00841 Тут натяг бін першої нарізної ділянки являє собою значення, одержане відніманням діаметра вершини першої внутрішньої різі 24, виміряного у тому місці на перерізі, що містить вісь Сі труби, муфти 20 до згвинчування, яке розташовано у напрямку назад від самої внутрішньої точки першої поверхні 21 заплечика на Ірі/2, з діаметра западини першої зовнішньої різі 14 в тому місці на перерізі, що містить вісь СІ. труби, ніпеля 10 до згвинчування, яке розташовано у напрямку назад від самої внутрішньої точки першої поверхні 11 заплечика на

Ї ріп/2.

І0085) У процесі згвинчування перші поверхні 11 і 21 заплечиків можуть контактувати одна з одною одночасно з другими поверхнями 18 і 28 заплечиків, або одна з цих пар може входити у контакт першою. Переважно, другі поверхні 18 і 28 заплечиків, які мають більші площі, контактують одна з одною раніше або одночасно з першими поверхнями 11 і 21 заплечиків.

Зо Другі поверхні 18 і 28 заплечиків можуть приводитися у контакт одна з одною з пріоритетом шляхом встановлення натягу бепа проміжних заплечиків на значення, яке дорівнює або перевищуюче подовження А ніпеля 10. Альтернативно, як розглянуто вище, при згвинчуванні другі поверхні 18 і 28 заплечиків можуть не контактувати одна з одною, і тільки перші поверхні 11121 заплечиків можуть контактувати одна з одною. (0086) Ефекти

В нарізному з'єднанні, згідно з даним варіантом виконання, перші поверхні 11 і 21 заплечиків забезпечені на внутрішньому кінці, визначеному вздовж осьового напрямку труби, тоді як другі поверхні 18 і 28 заплечиків забезпечені поблизу середини, визначеної вздовж осьового напрямку труби. Згідно з даним варіантом виконання, натяг бОена проміжних заплечиків встановлюється на значення, яке задовольняє наведеним вище нерівності (2) і рівнянням (3). В цій конструкції, навіть якщо другі поверхні 18 і 28 заплечиків контактують одна з одною першими, перші поверхні 11 і 21 заплечиків можуть бути приведені у контакт за допомогою кількості подальших обертів при затягуванні, яка не буде знижувати ефективність ущільнення, тобто не менше Дліп і не більше Дтах, тим самим завершуючи згвинчування. Це забезпечує високу ефективність ущільнення і відвертає утворення зазору між вільним кінцем ніпеля 10 і муфтою 20, тим самим відвертаючи щілинну корозію.

І0087| Згідно з даним варіантом виконання натяг бна проміжних заплечиків встановлюється на значення, яке задовольняє наведеним вище нерівності (2) і рівнянням (3), і перші поверхні 11 і 21 заплечиків і другі поверхні 18 ії 28 заплечиків позиціонуються у відповідному взаємному розташуванні. Таким чином, у процесі згвинчування момент часу, в який перші поверхні 11 і 21 заплечиків входять у контакт, незначно відрізняється від моменту часу, в який другі поверхні 18 і 28 заплечиків входять у контакт. Це відвертає надмірну пластичну деформацію в поверхнях заплечиків, які починають контактувати першими, і різях, тим самим забезпечуючи високу ефективність ущільнення. 0088) Навіть якщо перші поверхні 11 і 21 заплечиків знаходяться у контакті одна з одною, а другі поверхні 18 і 28 заплечиків не контактують одна з одною після завершення згвинчування, між другими поверхнями 18 і 28 заплечиків не утворюється великий зазор, якщо натяг бена проміжних заплечиків встановлений на значення, яке задовольняє наведеним вище нерівності (2) і рівнянням (3). Таким чином, при дії надмірного навантаження при стискуванні другі поверхні заплечиків також входять у контакт. Це зменшує зниження опору при стискуванні і/або зниження ефективності ущільнення. 00891 Нарізне з'єднання згідно з даним варіантом, виконання включає в себе перші поверхні 11 ї 21 заплечиків і другі поверхні 18 і 28 заплечиків. В цій конструкції більша площа приймає навантаження при стискуванні, ніж в традиційному нарізному з'єднанні, в якому поверхні заплечиків забезпечені тільки в одному місці. Це забезпечує високий опір при стискуванні.

І0090) У нарізному з'єднанні згідно з даним варіантом виконання, щільний контакт внаслідок сполучення між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23, розташованими у напрямку всередину, забезпечує ефективність ущільнення головним чином відносно внутрішнього тиску.

Крім того, щільний контакт внаслідок сполучення між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26, розташованими у напрямку назовні, забезпечує ефективність ущільнення головним чином відносно зовнішнього тиску.

Ї0О0911| Зокрема, оскільки ніпель 10 включає в себе перше безнарізне подовження 15а, що примикає у напрямку вперед до другої ущільнювальної поверхні 16, розташованої у напрямку назовні, жорсткість першого безнарізного подовження 15а збільшує опір зменшенню діаметра ділянки ніпеля 10, який має другу ущільнювальну поверхню 16. Таким чином, навіть при дії зовнішнього тиску на нарізне з'єднання, деформація, що зменшує діаметр ніпеля 10, скорочується, і зменшення контактного тиску між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 скорочується. Це підвищує ефективність ущільнення відносно зовнішнього тиску. Крім того, муфта 20 включає в себе перше безнарізне подовження 25а, що відповідає ділянці ніпеля 10, який має перше безнарізне подовження 15а, і між першими безнарізними подовженнями 154 |і 25а при згвинчуванні утворюється зазор. Це дозволяє використовувати додаткове змащування

Зо для з'єднання, що міститься в зазорі при згвинчуванні. Це відвертає ненавмисне зменшення контактного тиску між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26, що може бути обумовлено збільшенням тиску змащування. 00921 Ніпель 10 і муфта 20 включають в себе другі безнарізні подовження 1560 і 256, що примикають у напрямку назад до других ущільнювальних поверхонь 16, розташованих у напрямку назовні, і між другими безнарізними подовженнями 1560 і 255 при згвинчуванні утворюється зазор. Це зменшує зниження контактного тиску через зменшення фактичного натягу між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26, створюваного ефектом сполучення з натягом другої нарізної ділянки. Це підвищує ефективність ущільнення відносно зовнішнього тиску. 00931 Крім того, ніпель 10 включає в себе носик 12, що примикає до першої ущільнювальної поверхні 13, розташованої у напрямку всередину. Муфта 20 включає в себе заглиблення 22, що відповідає ділянці ніпеля 10, який має носик 12. Між носиком 12 і заглибленням 22 при згвинчуванні утворюється зазор. Наприклад, при дії надмірного розтягувального навантаження на нарізне з'єднання перша поверхня 11 заплечика ніпеля 10 відокремлюється від першої поверхні 21 заплечика муфти 20, зменшуючи фактичний натяг між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23, що послабляє контакт. Навіть у таких випадках пружне відновлення носика 12 забезпечує ефект посилення контактного тиску між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23. Таким чином, зниження контактного тиску в цілому зменшується, що забезпечує високу ефективність ущільнення відносно внутрішнього тиску навіть при дії надмірного розтягувального навантаження.

І0094| В нарізному з'єднанні згідно з даним варіантом виконання забезпечення других поверхонь 18 і 28 заплечиків зменшує товщину стінок ділянок ніпеля 10, які мають першу зовнішню різь 14 і першу ущільнювальну поверхню 13, розташовані у напрямку всередину.

Таким чином, при дії внутрішнього тиску на нарізне з'єднання ділянки зі зменшеною товщиною стінки ефективно деформуються, так що їх діаметр збільшується. Це підсилює контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23. (0095) Забезпечення других поверхонь 18 і 28 заплечиків збільшує товщину стінок ділянок ніпеля 10, які мають другу ущільнювальну поверхню 16 і другу зовнішню різь 17, розташовані у напрямку назовні, так що їх жорсткість стає відносно високою. Таким чином, при дії зовнішнього бо тиску на нарізне з'єднання, деформація цих ділянок, що зменшує діаметр, скорочується, тим самим підтримуючи контактний тиск між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 на високому рівні. 0096) Придатні реалізації нарізного з'єднання згідно з даним варіантом виконання, будуть наведені нижче як доповнення.

Ї0097| Якщо в ніпелі 10 площа поперечного перерізу корпусу сталевої труби перпендикулярно осі СІ труби позначена Ао, а загальна величина виступаючих площ першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків в площині, перпендикулярній осі СІ труби, позначена А»;, тоді переважно, щоб відношення між цими площами (що далі називається "відношенням загальної площі заплечиків до площі корпусу сталевої труби") Аг/Ао становило 3095 або більше.

Більш переважно, Аг/Ао становить 3595 або більше. Для цього є наступні причини: А?г/Ао по суті залежить від площ першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків. Якщо Аг/Ао є невеликим, це значить, що площі першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків є невеликими, так що при дії надмірного навантаження при стискуванні на нарізне з'єднання перша і друга поверхні 11 і 18 заплечиків не можуть протистояти цьому навантаженню при стискуванні. Таким чином, перша поверхня 11 заплечика, а також носик 12, що примикає до неї, і перша ущільнювальна поверхня 13 пластично деформуються, так що контакт між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 стає нестабільним. У той самий час друга поверхня 18 заплечика, а також перше безнарізне подовження 15а, що примикає до неї, і друга ущільнювальна поверхня 16 пластично деформуються, так що контакт між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 стає нестабільним. У результаті контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 і контактний тиск між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 можуть зменшуватися. У зв'язку з цим переважно, щоб відношення загальної площі заплечиків до площі корпусу сталевої труби Аг/Ао було відносно великим. (0098) Верхня границя відношення загальної площі заплечиків до площі корпусу сталевої труби Аг/Ао не визначена. Однак, якщо Аг/Ао є занадто великим, це фактично означає, що площі першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків є занадто великими, це значить, що зовнішні діаметри першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків ніпеля 10 є занадто великими. У результаті внутрішні діаметри ділянок муфти 20, які мають першу різь 24 і першу ущільнювальну поверхню 23, мають бути занадто великими. Для забезпечення достатньої

Зо площі небезпечного перерізу муфти 20 зовнішній діаметр муфти має бути великим. Крім того, складно забезпечувати достатні довжини зачеплення першої і другої нарізних ділянок. У зв'язку з цим з практичних міркувань відношення загальної площі заплечиків до площі корпусу сталевої труби Аг/Ао переважно становить 6095 або менше. 0099) Якщо в ніпелі 10 загальна величина виступаючих площ першої і другої поверхонь 11 і 18 заплечиків в площині, перпендикулярній осі СІ. труби, позначена Аг, а виступаюча площа першої поверхні 11 заплечика в площині, перпендикулярній осі СІ. труби, позначена А, тоді відношення цих площ (що далі називається "відношенням площі першої поверхні заплечика до загальної площі заплечиків") Аї/Аг переважно становить 3595 або більше. Більш переважно,

А /Аг2 становить 4095 або більше. Для цього є наступні причини: Аз/А» по суті залежить від площі першої поверхні 11 заплечика відносно другої поверхні 18 заплечика. Якщо Ач:/Аг є невеликим, це значить, що площа першої поверхні 11 заплечика є невеликою, так що при дії надмірного навантаження при стискуванні на нарізне з'єднання перша поверхня 11 заплечика не може протистояти цьому навантаженню при стискуванні. Таким чином, перша поверхня 11 заплечика, а також носик 12, що примикає до неї, і перша ущільнювальна поверхня 13 пластично деформуються, так що контакт між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 стає нестабільним. У результаті контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 може зменшуватися. У зв'язку з цим переважно, щоб відношення площі першої поверхні заплечика до загальної площі заплечиків Аз/Аг було відносно великим.

ІО100)| Верхня границя відношення площі першої поверхні заплечика до загальної площі

БО заплечиків А:/Аг не визначена. Однак, якщо Аї/Аг є занадто великим, це фактично означає, що площа першої поверхні 11 заплечика є занадто великою відносно другої поверхні 18 заплечика, це значить, що товщина стінки носика 12, що примикає до першої поверхні 11 заплечика ніпеля 10, а також товщина ділянок ніпеля, які мають першу зовнішню різь 14 і першу ущільнювальну поверхню 13, є занадто великими. У результаті при дії внутрішнього тиску на нарізне з'єднання ці ділянки фактично не деформуються для збільшення свого діаметра, і, отже, ефект посилення контактного тиску між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 не може бути досягнутий.

У таких випадках контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 може зменшуватися. У зв'язку з цим з практичних міркувань переважно, щоб відношення площ першої поверхні заплечика до загальної площі заплечиків Ач:/Аг, становило 5595 або менше.

ІО101| Як показано на фіг. 8, переважно, щоб мінімальний зовнішній діаметр першого безнарізного подовження 15а ніпеля 10 був більше діаметра стандартної конічної поверхні 1960.

Стандартна конічна поверхня 1965 являє собою конічну поверхню з зовнішнім діаметром меншим, ніж зовнішній діаметр подовження 19а звуження поверхонь западин другої зовнішньої різі 17, на двократну висоту другої зовнішньої різі 17. Для цього є наступні причини: Зовнішній діаметр першого безнарізного подовження 15а по суті залежить від товщини стінки першого безнарізного подовження 15а. Якщо зовнішній діаметр першого безнарізного подовження 15а є невеликим, це значить, що товщина стінки першого безнарізного подовження 15а є невеликою, так що при дії зовнішнього тиску на нарізне з'єднання опір зменшенню діаметра ділянки, що має другу ущільнювальну поверхню 16, що досягається за рахунок жорсткості першого безнарізного подовження 15а, є недостатнім. Таким чином, контактний тиск між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 може зменшуватися. У зв'язку з цим переважно, щоб зовнішній діаметр першого безнарізного подовження 15а був відносно великим.

І0102| Верхня границя зовнішнього діаметра першого безнарізного подовження 15а не визначена. Однак, зовнішній діаметр першого безнарізного подовження 15а має бути таким, щоб перше безнарізне подовження 15а не заважало другій ущільнювальній поверхні 26 муфти під час згвинчування.

ІО103)| Переважно, щоб довжина першого безнарізного подовження 15а ніпеля 10, виміряна вздовж осі труби, починаючи з переднього кінця другої ущільнювальної поверхні 16, становила 20 щонайменше один крок другої зовнішньої різі 17. Якщо довжина першого безнарізного подовження 15а є невеликою, при дії зовнішнього тиску на нарізне з'єднання контактний тиск між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26 може зменшуватися з тих самих причин, що і у реалізаціях, в яких товщина стінки першого безнарізного подовження 15а є невеликою. (0104) Верхня границя довжини першого безнарізного подовження 15а не визначена. Однак, якщо довжина першого безнарізного подовження 15а є занадто великою, це значить, що загальна довжина з'єднання є великою, що збільшує часові або матеріальні витрати, збільшуючи виробничі витрати. Крім того, якщо довжина першого безнарізного подовження 15а більше визначеного рівня, досягається близьке до граничного значення відносно покращення ефективності ущільнення. Таким чином, з практичних міркувань переважно, щоб довжина

Зо першого безнарізного подовження 15а не перевищувала п'ятикратного кроку другої зовнішньої різі 17. 0105) Переважно, щоб довжина другого безнарізного подовження 1565 ніпеля 10, виміряна вздовж осі труби, починаючи з заднього кінця другої ущільнювальної поверхні 16, становила щонайменше один крок другої зовнішньої різі 17. Якщо довжина другого безнарізного подовження 15р є невеликою, фактичний натяг між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26, одержаний за рахунок посадки з натягом другого нарізного вузла, може зменшуватися, що може зменшувати контактний тиск між другими ущільнювальними поверхнями 16 і 26.

ІО106) Верхня границя довжини другого безнарізного подовження 1556 не визначена. Однак, якщо довжина другого безнарізного подовження 1550 є занадто великою, це значить, що загальна довжина з'єднання є великою, що збільшує часові або матеріальні витрати, збільшуючи виробничі витрати. Крім того, якщо довжина другого безнарізного подовження 15р перевищує визначений рівень, досягається близьке до граничного значення відносно покращення ефективності ущільнення. Таким чином, з практичних міркувань переважно, щоб довжина другого безнарізного подовження 1565 не перевищувала п'ятикратного кроку другої зовнішньої різі 17.

ІО107| Переважно, щоб довжина носика 12 ніпеля 10, виміряна вздовж осі Сі. труби, становила не менше 5 мм. Для цього є наступні причини: Якщо довжина носика 12 є невеликою, при дії надмірного розтягувального навантаження на нарізне з'єднання пружне відновлення першої ущільнювальної поверхні 13 за рахунок носика 12 є недостатнім. Таким чином, контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23 може зменшуватися. Таким чином, переважно, щоб довжина носика 12 була відносно великою.

І0108) Верхня границя довжини носика 12 не визначена. Однак, якщо довжина носика 12 є занадто великою, це значить, що загальна довжина з'єднання є великою, що збільшує часові або матеріальні витрати, збільшуючи виробничі витрати. Крім того, якщо довжина носика 12 перевищує визначений рівень, досягається близьке до граничного значення відносно покращення ефективності ущільнення. Таким чином, з практичних міркувань переважно, щоб довжина носика 12 не перевищувала п'ятикратного кроку першої зовнішньої різі 14. 0109) Інакше кажучи, даний винахід не обмежується вищеописаними варіантами виконання, і можливі різні модифікації без відхилення від задуму даного винаходу. Наприклад, при дії 60 внутрішнього тиску на нарізне з'єднання може бути доданий засіб ослаблення щільного контакту шляхом сполучення між першими різями, розташованими у напрямку всередину, тільки в ділянці поблизу першої ділянки ущільнення. Таким чином, ділянка ніпеля 10, який має першу ущільнювальну поверхню 13, розташовану у напрямку всередину, може деформуватися для збільшення його діаметра більш ефективно, тим самим підсилюючи контактний тиск між першими ущільнювальними поверхнями 13 і 23. Засіб може являти собою ділянку неповної різі в перших зовнішній і внутрішній різях 14 і 24, розташований в області перших різей поблизу першої ділянки ущільнення, причому ділянка неповної різі має форму неповної різі. В одному варіанті виконання цієї конструкції ділянка неповної різі має висоту різі менше нормальної висоти різі, причому поверхні вершин першої внутрішньої різі 24 муфти 20 являють собою циліндричну поверхню, паралельну осі СІ. труби. Таким чином, між поверхнями вершин першої внутрішньої різі 24 і поверхнями западин першої зовнішньої різі 14 забезпечений зазор тільки в області з ділянкою неповної різі. В цій реалізації довжина ділянки неповної різі становить від трьох до дев'яти кроків першої внутрішньої різі 24 (близько 15-45 мм). (0110) Конструкція нарізного з'єднання згідно з вищеописаним варіантом виконання може бути застосована відносно виконаного за одне ціле з трубою або муфтового нарізного з'єднання. (0111) Приклади

Для визначення ефектів нарізного з'єднання для сталевої труби згідно з даним винаходом був проведений аналіз чисельного моделювання з використанням методу пружнопластичних кінцевих елементів. (0112) Умови випробувань

Для порівняння ефективності множини зразків з різними натягами бзна проміжних заплечиків був проведений аналіз методом кінцевих елементів. Кожний зразок являв собою муфтове нарізне з'єднання, що має базову конструкцію, показану на Фіг. 6-8. Загальні умови випробувань наведені нижче. (1) Розміри сталевої труби 7(5/8 |дюйміві)| х 1,06 дюймів) (з зовнішнім діаметром 193,68 |мм)і і товщиною стінки 27,0

Іммі), або 8(5/8 |дюйміві)| х 1,15 дюймів) (з зовнішнім діаметром 219,1 (мм) і товщиною стінки 29,2 |ммі/).

Зо (2) Марка сталевої труби

Сталь РІ110 у відповідності зі стандартами АРІ (тобто вуглецева сталь з номінальною границею текучості 110 Ко). (3) Розміри різі (спільні для всіх різей)

Крок різі: 5,08 |мм), кут нахилу опорної сторони: -3", кут нахилу закладної сторони: 10", зазор на закладній стороні: 0,15 |ммі.

ІО113) В аналізі методом кінцевих елементів були змодельовані різні зразки, в яких матеріал являв собою пружнопластичний матеріал з ізотропним зміцненням, модуль пружності становив 210 |ГПа), напруження текучості становила 0,296, і границя текучості становила 110 (Кві) (-758,3

ІМПаїЇ). (0114) Метод оцінювання

Перший аналіз

В першому аналізі аналізувалося затягування різі кожного зразка. В першому аналізі після того, як поверхні заплечиків однієї пари увійшли у контакт, виконувалося затягування доти, поки поверхні заплечиків іншої пари не увійшли у контакт. Однак, якщо після того, як поверхні заплечиків однієї пари увійшли у контакт, поверхні заплечиків іншої пари не увійшли у контакт навіть після 15/100 обертів при затягуванні, у цей момент затягування припинялося. 0115) В першому аналізі різниця між моментом часу, в який внутрішні поверхні (11, 21) заплечиків увійшли у контакт, і моментом часу, в який проміжні поверхні (18, 28) заплечиків увійшли у контакт, була оцінена з використанням наступних чотирьох рівнів: відмінний; проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, і потім внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, причому абсолютне значення різниці А між кількостями обертів при затягуванні не перевищувало З (х1/100 обертіві|; гарний; внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, і потім проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, причому абсолютне значення різниці А між кількостями обертів при затягуванні не перевищувало З (х1/100 обертів); прийнятний; внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими, причому абсолютне значення різниці А між кількостями обертів при затягуванні було більше З Іх1/100 обертіві; і поганий; проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими, причому абсолютне значення різниці А між кількостями обертів при затягуванні було більше З І(х1/100 обертів). бо ІО116) Другий аналіз

В другому аналізі для кожного зразка була застосована історія навантаження, що моделює серію випробувань А згідно з ІЗО13679, відносно моделі при згвинчуванні. В другому аналізі після того, як або внутрішні поверхні заплечиків, або проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, виконувалися 3/100 обертів при затягуванні, і цей момент розглядався як завершення згвинчування.

ІЇО117| В другому аналізі оцінювалася ефективність ущільнення відносно зовнішнього і внутрішнього тисків. Ефективність ущільнення відносно зовнішнього і внутрішнього тисків була оцінена шляхом порівняння контактного зусилля на одиницю периферійної довжини першої ділянки (13, 23) ущільнення в циклі внутрішнього тиску історії навантаження (тобто перший і другий квадранти) і контактного зусилля на одиницю периферійної довжини другої ділянки (16, 26) ущільнення в циклі зовнішнього тиску (тобто третій і четвертий квадранти) історії навантаження. Великі контактні зусилля означають кращу ефективність ущільнення.

Ефективність ущільнення була оцінена з використанням наступних чотирьох рівнів з використанням відносних значень, причому контактне зусилля зразка з натягом проміжних заплечиків Овна 50 становить 1. відмінний; контактні зусилля обох з першої і другої ділянок ущільнення не менше 0,9; гарний; контактні зусилля обох з першої і другої ділянок ущільнення не менше 0,8, і контактне зусилля щонайменше однієї ділянки менше 0,9; прийнятний; контактні зусилля обох з першої і другої ділянок ущільнення не менше 0,7, |і контактне зусилля щонайменше однієї ділянки менше 0,8; і поганий; контактне зусилля однієї з першої і другої ділянок ущільнення менше 0,7.

ІО118) Таблиця 1 показує огляд умов і оцінок випробувань зразків.

ІО119І

Таблиця 1

Зовніш що Цикл ній діа- Цикл метр Ниж-ІВерхі 5 внуг зовніш- стале- мм) ня | ня ще А ріш нього Примітки вої гра- | гра- мм) рало Контакт Контакт Оцінка нього тиску Оцінка труби ниця ниця оберт) (перший) | (другий) тиску (друге

Іммі Іммі | (ммі (перше ущіль- ущіль- нення) нення) ло доле! 700 Прийнято оо об | потжно | риклад заплечик приклад ово| ля Гопленис| запленик (нйнятно| 090 | ов | пошно | рин заплечик | заплечик приклад ово! во Геппечиє | заплечик |нйнитної 095 | ов | добре | тля осо ле орлечик | заплоцик| добре 100 100 | відмінно | приклад, заплечик | заплечик приклад проміжний |внутрішній| Б... Зображ. в проміжний | внутрішній Порів. ово| «я |Затенж| злюмию| тичне | 105 | ов | пожшно | пила

Продовження таблиці 1

Зовніш що Цикл ній діа- внут- Цикл метр Ниж-ІВерх- 5 М зовніш- стале- мм) ня | ня р А р нього Примітки . Іммі Контакт Контакт - нього - вої гра- | гра- рало (перший) | (другий) Оцінка тиск тиску Оцінка труби ниця |ниця оберт| р РУ (пе м (друге

Іммі Іммі | (ммі щі ущіль-

УЩ нення) нення)

Й х внутрішній я Порів.

Й Й внутрішній | проміжний - Порів.

Й Й внутрішній | проміжний я Зображ. 8 заплечик | заплечик Прийнятно) 096 | 0,89 добре приклад

Й Й внутрішній | проміжний я мя Зображ. 51 заплечик | заплечик Прийнятне| 0,98 1,02 відмінно приклад

Й Й внутрішній | проміжний мя Зображ. 12 |2твов 0,0631-0,39| 0,22 КІ 2,0 заплечик | заплечик добре 1,00 1,00 відмінно приклад

Й внутрішній | проміжний о. Зображ. заплечик | заплечик добре 1,00 0,98 ВІДМІННО приклад проміжний | внутрішній| с... Зображ. проміжний | внутрішній| с... я Зображ. проміжний | внутрішній Порів. » Після того, як внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, було виконано подальше затягування на 15/100 обертів, і проміжні поверхні заплечиків однаково не увійшли у контакт. (0120) Таблиця 1 показує значення натягу бОзна проміжних заплечиків, обчислені для зразків на основі наведеного вище рівняння (1). Крім того, таблиця 1 показує значення подовження Ал ніпеля, нижня границя бена (-РхАтіпвА) і верхня границя бена (-РхАтахтА), обчислені на основі наведених вище рівнянь і нерівностей (2)-(5). Набір зразків Мо 1-7 і набір зразків Мо 8-18 взяті зі сталевих труб різних розмірів, що призвело до різних подовжень А ніпеля; однак у результаті забезпечення значень в 2 значущих цифрах, нижні і верхні границі бз»на рівні.

І01211| Для зразків Мо 1, 2, 7-9 і 16 бна був нижче нижньої границі або вище верхньої границі, це значить, що нерівність (2) не була задоволена. З іншого боку, для зразків Мо 3-6 і 10-15 бета був не нижче нижньої границі і не вище верхньої границі, і, отже, нерівність (2) була задоволена. (0122) Результати випробувань

Перший аналіз

Для зразків Мо 3-5 і 10-13 внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими, це означає відсутність зазору між вільним кінцем ніпеля і муфтою. Крім того, оскільки бета був не нижче нижньої границі і не вище верхньої границі, абсолютне значення різниці Д між кількостями обертів при затягуванні було відносно невеликим. Тобто кількість обертів при затягуванні, зареєстрована між моментом часу, в який внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, і моментом часу, в який проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, була невеликою, що відвертає пластичну деформацію внутрішніх поверхонь заплечиків.

ІО123| Зокрема, для зразків Мо 5, 12 і 13 абсолютне значення Д було не більше 3/100 обертів. Таким чином, у нормальному процесі затягування, в якому після контакту заплечиків момент близько 3/100 обертів при затягуванні розглядався як завершення, як внутрішні поверхні заплечиків, так і проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, забезпечуючи високий опір при стискуванні. (0124) Для зразків Мо 1, 2, 8 ї 9 також внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими, це означає відсутність зазору між вільним кінцем ніпеля і муфтою. Однак, для зразків

Мо 1, 2, 8 ї 9 бена був нижче нижньої границі, і абсолютне значення АД було більше, ніж для зразків Мо 3-5 і 10-13. Таким чином, кількість обертів при затягуванні, зареєстрована між

Зо моментом часу, в який внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, і моментом часу, в який проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, була великою, що призвело до надмірної пластичної деформації внутрішніх поверхонь заплечиків.

І0125) Для зразків Мо 6, 14 і 15 проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими.

Однак, для зразків Мо 6, 14 і 15 бна був не нижче нижньої границі і не вище верхньої границі, і, отже, після того, як проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт за допомогою невеликої кількості обертів при затягуванні. Таким чином, виникнення пластичної деформації проміжних поверхонь заплечиків в таких з'єднаннях малоймовірно. 0126) Для зразків Мо 6, 14 і 15 абсолютне значення А було не більше 3/100 обертів. Таким чином, в нормальному процесі згвинчування такі з'єднання гарантують, що як внутрішні поверхні заплечиків, так і проміжні поверхні заплечиків увійдуть у контакт, забезпечуючи високий опір при стискуванні. Крім того, такі з'єднання особливо переважні для відвертання пластичної деформації, оскільки проміжні поверхні заплечиків, які мають більші площі, входять у контакт першими.

І0127| Для зразків Мо 7 ії 16 також проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими.

Однак, для зразків Мо 7 і 16 б«на був вище верхньої границі, і абсолютне значення А було більше, ніж для зразків Мо б, 14 і 15. Таким чином, кількість обертів при затягуванні між моментом часу, в який проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт, і моментом часу, в який внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт, була великою, що призвело до надмірної пластичної деформації проміжної поверхні заплечиків. 0128) Для зразків Мо 7 і 16 абсолютне значення А було більше 3/100 обертів. Таким чином, нормальний процес згвинчування не може приводити внутрішні поверхні заплечиків таких з'єднань у контакт одну з одною, що призводить до наявності зазору між вільним кінцем ніпеля і муфтою. Таким чином, існує висока імовірність появи щілинної корозії. 0129) Другий аналіз

Для зразків Мо 5, 6 і 12-15 бна був не нижче нижньої границі і не вище верхньої границі, і абсолютне значення АД було не більше 3/100 обертів. Таким чином, після того, як поверхні заплечиків однієї пари увійшли у контакт, як внутрішні поверхні заплечиків, так і проміжні поверхні заплечиків увійшли у контакт. Зразки Мо 5, 6 і 12-15 мали високу ефективність ущільнення відносно як зовнішнього, так і внутрішнього тисків.

ІО130) Для зразків Мо 3, 4, 10 і 11 внутрішні поверхні заплечиків увійшли у контакт першими.

Ко) Для зразків Мо 3, 4, 10 і 11 абсолютне значення А було більше 3/100 обертів, і, отже, проміжні поверхні заплечиків не увійшли у контакт. Однак, для зразків Мо 3, 4, 10 ї 11 бена був не нижче нижньої границі і не вище верхньої границі, що означає високу ефективність ущільнення відносно як зовнішнього, так і внутрішнього тисків. 01311 Для зразків Мо 1, 2, 8 і 9 бена був нижче нижньої границі. Для зразків Мо 7 і 16 бена був вище верхньої границі. Таким чином, зразки Мо 1, 2, 7-9 і 16 мали суттєво знижену ефективність ущільнення, зокрема, відносно зовнішнього тиску.

І0132| Результати першого і другого аналізів показують, що встановлення бОна на таке значення, яке задовольняє нерівності (2) і рівнянням (3), буде забезпечувати контакт внутрішніх поверхонь заплечиків однієї з одною, що відвертає щілинну корозію і у той самий час забезпечує високу ефективність ущільнення. Крім того, встановлення б»ноа на таке значення, яке задовольняє нерівності (2) і рівнянням (3), буде відвертати надмірну пластичну деформацію поверхонь заплечиків.

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   Нарізне з'єднання для сталевої труби, що включає в себе трубний ніпель і трубну муфту, причому ніпель і муфта згвинчуються одне з одним при вгвинчуванні ніпеля у муфту, при цьому ніпель включає в себе по черзі від його вільного кінця першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу зовнішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу зовнішню різь, утворену конічною різзю, муфта включає в себе першу поверхню заплечика, першу ущільнювальну поверхню, першу внутрішню різь, утворену конічною різзю, другу поверхню заплечика, другу ущільнювальну поверхню і другу внутрішню різь, утворену конічною різзю, що відповідають першій поверхні заплечика, першій ущільнювальній поверхні, першій зовнішній різі, другій поверхні заплечика, другій ущільнювальній поверхні і другій зовнішній різі ніпеля, ніпель включає в себе носик, який розташований між першою поверхнею заплечика і першою ущільнювальною поверхнею і примикає до першої ущільнювальної поверхні, і додатково включає в себе безнарізне подовження, яке розташовано між другою поверхнею заплечика і бо другою ущільнювальною поверхнею і примикає до другої ущільнювальної поверхні,

   муфта включає в себе заглиблення, що відповідає носику ніпеля, і додатково включає в себе безнарізне подовження, що відповідає безнарізному подовженню ніпеля, при згвинчуванні перші поверхні заплечика входять у контакт, перші ущільнювальні поверхні входять у контакт, другі ущільнювальні поверхні входять у контакт, між носиком ніпеля і заглибленням муфти утворюється зазор, між безнарізним подовженням ніпеля і безнарізним подовженням муфти утворюється зазор, перша зовнішня різь і перша внутрішня різь зачіплюються одна з одною, і друга зовнішня різь і друга внутрішня різь зачіплюються одна з одною, якщо відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечика ніпеля до згвинчування позначена Гріп, відстань, виміряна у осьовому напрямку труби, між першою і другою поверхнями заплечика муфти до згвинчування позначена І ьох, і натяг бена між другою поверхнею заплечика ніпеля і другою поверхнею заплечика муфти визначається наведеним нижче рівнянням (1), тоді наведені нижче нерівність (2) і рівняння (3) задовольняються:

   ІФормула 1) бена - ох У ріп (1)

   РхАтіп АХ х Сена к Рх Дах А (2) Атіп --9/100... Адах - 3/100 (3)

   де Р - крок першої зовнішньої різі, Атіп - НИЖНЯ границя кількості обертів при затягуванні після входу у контакт перших поверхонь заплечика або входу у контакт других поверхонь заплечика під час згвинчування, Атах - верхня границя кількості обертів при затягуванні, і Х. - подовження ділянки ніпеля, розташованої ближче до вільного кінця, ніж друга поверхня заплечика, під час згвинчування, і якщо внутрішній діаметр ніпеля позначений І, найбільш внутрішній діаметр другої поверхні заплечика ніпеля позначений Оз, найбільш зовнішній діаметр першої поверхні заплечика ніпеля позначений О;5, і натяг між першими зовнішньою і внутрішньою різями позначений бк, тоді ХМ, визначається наведеними нижче рівняннями (4) і (5):

   ІФормула 21 Коо) Оле (Отв кОв)/2. (4) х- | (От 19) ще (Б) (Ор гор)

   124 123 ри лм | ч ц о Бе з йо: нг я г 5 кижи з Ж ра» - хя / а м ІДДЕТБІИДДУВИ ОХ 110 114 З 11 111

   Фіг. 1 227 226 221 224 223 р

   АЙ . й м 217 2165 214 213 пня спе птн потен о птн есееееоосоооя птн песееееосоогть т тт песетеооссооть и птн ч пепеееосооост тт, непо. ОЇ,

   Фіг.
2. 2 І век . бана БЕ. Ю шо

   Фіг. З

   -ч - - ко щ- Кч -

   х. Одне в. й Ї дв Й и їй у К хх Б Ку "З 4 же ї р я У й й ра й Ка Ов и дк «й - Ка ра ий м в ра й Ко г , Я Є й ра й ра т й Ка й б ; Ю | От (Вт Ов

   Фіг. 4 дати ПРОМІЖНІ ПОВЕРХНІ ЗАПЛЕЧИКІВ я ВХОДЯТЬ У КОНТАКТ ПЕРШИМИ ВНУГРІШНЕПОВЕВХНІЇ Й 500 НАТЯ вес ПРОМІННИХ ЗАПЛЕЧМИКВ пра ЗАПЛЕЧИКІВ ВХОДЯТЬ У КОНТАКТ У я ПЕРШИМИ Ж ра роя

   Фіг. 5

   27 255 26 25а 28 24 23 22 ра ТК ДІДИ й Ї сь ІВ ; і ща 17 1565 16 бар 14 13 ан ПО А

   Фіг. 6 23 22 і і

   Ї . -- о -- Кк о щ Ух в | о м У Кк 20 ра ра | ра в Ї ча а - і я - о - ІІІ Й ск є я , у Е Ї о / і / ІЗ 15 ІВ. а!

   Фіг. 7 з: їв й оБа уд м ; Ж аа І; и Духу оку» а ше ДІДІВ ШУЛІДУДІНІ ІБ, Кк 17 15 іда 19 іза 18 14

   Фіг. 8

   ' ; Її. вох й щ пав Єв

   Й. сш киш то о ОЙ

   Фіг. 9