WO2016064368A1 - Sealed threaded joint for metal pipes - Google Patents

Sealed threaded joint for metal pipes Download PDF

Info

Publication number
WO2016064368A1
WO2016064368A1 PCT/UA2015/000028 UA2015000028W WO2016064368A1 WO 2016064368 A1 WO2016064368 A1 WO 2016064368A1 UA 2015000028 W UA2015000028 W UA 2015000028W WO 2016064368 A1 WO2016064368 A1 WO 2016064368A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conical
pipe
sealing surface
thrust
male
Prior art date
Application number
PCT/UA2015/000028
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олег Игоревич РОЗЕНБЕРГ
Original Assignee
Ооо "Интерпайп Менеджмент"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Интерпайп Менеджмент" filed Critical Ооо "Интерпайп Менеджмент"
Publication of WO2016064368A1 publication Critical patent/WO2016064368A1/en

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/08—Casing joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints

Definitions

  • the invention relates to the production of pressurized threaded joints of metal pipes in the oil and gas industry, which can be used for installation of casing or oilfield pipes in the construction of oil and gas wells.
  • One of the ways to increase the tightness of a threaded connection is to select the optimal layout and select the optimal ratio of the geometric parameters of the elements of the threaded pipe joint.
  • One of the solutions provided for improving the sealing properties of pipe joints for oil and gas is a metal-to-metal seal located at different points of the pipe joint, depending on the chosen joint design.
  • This type of seal in the threaded connection provides a barrier to gas or liquid pressure, while the thread is provided mainly to match mechanical requirements and characteristics during the descent of pipes into the well and during drilling.
  • cone-cone metal-metal seal including a truncated cone-shaped external sealing surface located at the end of a male connection member that is in contact with a corresponding truncated cone-shaped sealing surface located on the female connection member.
  • the taper of the sealing surfaces of the inner and outer elements is made in the range of 6.25-9.25% relative to the axis of the connection, and the length of the surface of the inner element in contact with the corresponding surface of the outer element is 0.5-2.5 mm.
  • a protrusion with a conical seating surface is made on the end part of the inner element, and a mating socket is made on the end part of the outer element with the surface reciprocal indicated, the taper angle being 5-10 ° to the plane perpendicular to the connection axis.
  • RESPONSIBILITY “TMK-PREMIUM SERVICE, RU) ⁇ 21 ⁇ 17/042; 12/30/2009] [2], including male and female pipes with tapered threads, sealing and thrust surfaces.
  • the first of which, contacting each other in the radial direction, are respectively made on the outer surface of the end portion of the male and on the inner conical surface of the female pipe, in the area between the conical thread and the pipe body.
  • the second contacting surfaces are respectively made on the male pipe in the form of a conical end surface with a cone angle in the direction of the axis of the conical thread and a mating end conical surface on the female pipe made in the transition section of the first conical surface of this pipe to its body.
  • the profile of the conical thread has a negative angle along the reference face, and the height of the thread profile of the male pipe is less than the height of the thread profile of the female pipe.
  • the sealing surface of the end portion of the male pipe at the beginning and at the end of the zone of the conical radial seal has a spherical shape, and the cone angle of 5 ° is 25 °.
  • a common drawback of these known sealed threaded joints of metal pipes [1,2] with cone-cone sealing surfaces is that the surface length of the inner element in contact with the corresponding surface of the outer element is insignificant, 0.5-2.5 mm, which is not provides a reliable barrier to gas or liquid pressure, which reduces its tightness and reliability in operation.
  • the cone-to-conoid type seal is more progressive than the cone-cone seal, including a truncated cone-shaped sealing surface located at the end of a female pipe joint member that is in contact with a corresponding toroid-shaped sealing surface located on male tubular connection element.
  • the sealing surface of the female element is conical
  • the sealing surface of the male element is made of a toroidal radius of 150 mm and 250 mm for pipes with an outer diameter of 60.3 mm to 1 14.3 mm.
  • the thrust surfaces of the female and male pipe elements are perpendicular to the longitudinal axis of the joint.
  • the closest in purpose and number of common features is a hermetic threaded connection of metal pipes formed by threaded end sections, respectively, with internal and external thrust conical threads of two coaxially arranged, covering and covered pipes, and contacting sealing and thrust surfaces, of which the sealing surface of the covering pipe is made conical, the sealing surface of the male pipe is made toroidal, and the thrust surfaces are female the connecting and male pipes are made conical with a negative angle ⁇ of taper to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection, the male pipe being made with an additional cylindrical surface mating with a toroidal sealing surface on one side and with a threaded end section on the other side ["THREADED TUBE JOINT "EP 1540227B 1 (EA007076B1) (TENARIS CONNECTIONS AG, LI) F16L 15/06; 12.12.2007, the closest analogue is the prototype] [4].
  • the radius of the toroidal sealing surface is in the range from 30 to 100 mm when the outer diameter of the pipe is more than 140 mm, and is in the range from 30 to 70 mm when the outer diameter of the pipe is not more than 140 mm.
  • the male pipe has a frustoconical contact surface at the front end that forms an angle ⁇ comprised between (-) 1 ° and (-) 5 ° with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
  • the main disadvantage of the known compound [4] is that the contact length "b" on the conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes in which the pressure of the sealing contact in the known compound occurs is selected to be 0.5 mm.
  • the overlap area At the time of application of maximum tensile loads on the sealing section, the overlap area will be minimal.
  • the overlap area must be at least:
  • E is the modulus of elasticity of the material
  • R is the radius of the sealing surface of the covered pipe, mm
  • D is the diameter of the male pipe at the point of contact of the sealing surfaces, mm;
  • F is the force exerted on the conical sealing portion of the female pipe, kN;
  • d is the penetration depth of the toroidal surface into the elastic half-space, mm.
  • the contact length of the sealing surfaces of the covering and covered pipes should be at least 2 mm.
  • the technical result that is achieved by solving the technical problem and using an improved pipe threaded connection is to increase the length of the contact zone of the toroidal sealing surface of the male pipe in contact with the conical sealing surface of the female pipe to 2-7 mm and increasing the tightness of the connection, which significantly increases the reliability its in operation.
  • the nominal overlap area which ensures guaranteed tightness in the connection, is calculated according to the formula determined by the applicant, which includes only the geometric parameters of the connection:
  • R is the radius of the toroidal sealing surface of the male pipe, mm; a is the angle between the radius drawn to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the male pipe and the radius drawn to the boundary point of contact of the contact of the toroidal sealing surface of the male pipe with the conical sealing surface of the female pipe; degree (°);
  • ⁇ is the angle between the plane of the conical sealing surface of the enclosing pipe and the chord drawn from the contact point of contact between the toroidal sealing surface of the enclosed pipe and the conical sealing surface of the enclosing pipe to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the enclosing pipe, degree (°).
  • the length of the contact zone b is:
  • connection At the same time, optimal contact stresses arise in the connection, which create a reliable barrier to the pressure of gas or liquid in the connection and provide high tightness of the connection, but do not lead to the destruction of the contacting conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes.
  • the proposed hermetic threaded connection of metal pipes, according to the invention has additional differences that increase or create an additional technical result.
  • the thrust surfaces are conical with a negative angle ⁇ of taper (-) 10 ° ⁇ ⁇ (-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
  • the conical sealing surface and the conical thrust surface are conjugated by a radius transition made by a radius
  • R4 0.9 " 'mm
  • R 5 1.0 +0 ' 2 mm
  • the threaded end sections, respectively, with the external and internal thrust conical threads are made with a taper angle of 5.25 - 8.25% to the longitudinal axis X of the connection.
  • the threaded end portions, respectively, with the internal and external thrust conical threads are made in such a way that the profile of the thrust conical thread has a negative angle a 2 and 4 along the reference face equal to (-) 2 ° " 'and a positive angle ⁇ 3 , and 5 along the embedded face, equal to (+) 10 ° ⁇ 0.5 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
  • This embodiment of the profile of the persistent conical thread of the female and male pipes with a negative angle a 2 , 4 along the support face equal to (-) 2 ° " ° ' 5 makes it possible to perform multiple screwing - unscrewing without abrasion of surfaces, and also serves as a" lock »To prevent possible slipping, and with a positive angle of a 3 , a 5 along the embedded edge equal to (+) 10 ° ⁇ 0.5 °, it facilitates the make-up process, which increases the reliability of the threaded connection.
  • FIG. 1 shows a sealed threaded connection of metal pipes, a General view.
  • FIG. 2 shows a female pipe of a hermetic threaded connection of metal pipes, a fragment.
  • FIG. 3 shows a male pipe hermetic threaded connection of metal pipes, a fragment.
  • FIG. 4 shows a profile of a thrust conical thread of a male pipe.
  • FIG. 5 shows a profile of a thrust conical thread of a female pipe.
  • FIG. 6 shows a contact zone of a conical sealing surface of a female pipe in contact with a toroidal sealing surface of a male pipe, a fragment.
  • the hermetic threaded connection of metal pipes (Figs. 1-6) is formed (Fig. 1) by threaded end sections 1, 2, respectively, with an internal 3 and an external 4 thrust conical thread 3.4 of two coaxially spaced, covering 5 and covered 6 pipes 5,6 and contacting sealing 7.8 and thrust 9.10 surfaces 7.8 and 9.10.
  • the sealing surface 7 of the female pipe 5 is made conical (Fig. 2).
  • the sealing surface 8 of the male pipe 6 is made toroidal (Fig. 3).
  • the thrust surfaces 9,10 covering 5 and covered 6 pipes 5,6 are made conical with a negative angle ⁇ of taper to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection.
  • the male pipe 6 is made with an additional cylindrical surface 13, conjugated with a toroidal sealing surface 8 on the one hand, and with a threaded end section 2 on the other hand.
  • the main features of the hermetic threaded connection of metal pipes are the following improvements in its design.
  • the male pipe 6 is made with an additional conical surface 12 with a taper angle ⁇ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface 8 on the one hand and with the conical thrust surface 10 on the other hand.
  • the mentioned main features of the improved proposed hermetic threaded connection of metal pipes provide it with an increase in the length of the contact zone b of the toroidal sealing surface 8 of the male pipe 6 in contact with the conical sealing surface 7 of the female pipe 5 to 2-7 mm and increasing the tightness of the connection, which significantly increases its reliability in operation.
  • the abutment surfaces 9.10 are conical with a negative angle ⁇ of taper (-) 10 ° ⁇ y ⁇ (-) 20 ° to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
  • the threaded end sections 1, 2, respectively, with the external 3 and internal 4 thrust conical threads 3.4 are made with a taper angle oi l of 5.25 - 8.25% to the longitudinal axis X of the connection.
  • the threaded end sections 1.2, respectively, with the inner 3 and outer 4 thrust conical threads 3,4 are made in such a way that the profile of the thrust conical thread has a negative angle a 2 , 4 along the reference face (-) 2 ° "0.5 ; and a positive angle a 3 , and 5 along the embedded face, equal to (+) 10 ° ⁇ 0.5 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint (Fig. 4,5).
  • a prototype of a sealed threaded joint of metal pipes was formed by threaded end sections 1.2, respectively, with an internal 3 and an external 4 thrust conical thread 3.4 of two coaxially arranged, covering 5 and covered by 6 pipes 5.6 and contacting sealing 7.8 and thrust 9 , 10 with surfaces of 7.8 and 9.10.
  • the sealing surface 7 of the female pipe 5 was made conical, the sealing surface 8 of the female pipe 6 was made toroidal, and the thrust surfaces 9,10 of the female 5 and male 6 of the pipe 5,6 were made conical with a negative taper angle ⁇ to a plane perpendicular to the longitudinal axis X connections.
  • the male pipe 6 was made with an additional cylindrical surface 13, conjugated with a toroidal sealing surface 8 on the one hand, and with a threaded end section 2 on the other hand.
  • the male pipe 6 was made with an additional conical surface 12 with a taper angle ⁇ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface 8 on the one hand and with the conical thrust surface 10 on the other hand.
  • the length of the contact zone b is:
  • the nominal external diameter of the covered pipe is 339.725 mm;
  • the nominal external diameter of the female pipe is 362 ⁇ 1 mm;
  • the radius of the sealing surface of the male pipe Ri is 130 ⁇ 0.5 mm;
  • Thread inclination angle op 6.25% ⁇ 0.1%
  • the taper angle of the conical sealing surface of the enclosing pipe ⁇ 30% ⁇ 0.1% to the longitudinal axis X of the connection (16.67 ° ⁇ 0.05 °);
  • the radius of the fillets of the inner annular grooves of the enclosing pipe R 3 0.5 mm;
  • the threaded end sections 1,2 When performing screwing or unscrewing operations, the threaded end sections 1,2 initially interact with the inner 3 and outer 4 thrust conical threads 3,4 of the female pipe 5 and the male pipe 6, respectively.
  • the conical sealing surface 7 of the female pipe 5 interacts with the toroidal sealing surface 8 of the male pipe 6.
  • the conical thrust surface 9 of the female pipe 5 is contacted with the conical thrust surface 10 of the female pipe 6 located at a negative angle ⁇ of taper (-) 10 ° ⁇ ⁇ (-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of sealed threaded joints for metal pipes in the oil and gas industry. A joint is formed by threaded end portions, having an internal and an external conical buttress thread, of two coaxially arranged pipes, and by contiguous sealing and thrust surfaces. The sealing surface of a female pipe is conical, and the sealing surface of a male pipe is toroidal. The thrust surfaces of the pipes are conical with a negative taper angle. The male pipe is provided with an additional cylindrical surface, which interfaces with the toroidal sealing surface and with the threaded end portion. The male pipe is provided with an additional conical surface, which interfaces with the toroidal sealing surface and, at the opposite end, with the conical thrust surface. The female pipe is provided with an internal annular groove, situated between the threaded end portion and the conical sealing surface. The technical result is improved tightness of the joint.

Description

ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ  SEALED THREADED CONNECTION OF METAL PIPES
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области производства герметичных резьбовых соединений металлических труб в нефтяной и газовой промышленности, которые могут быть использованы для монтажа колонн обсадных или нефтепромысловых труб при строительстве нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the production of pressurized threaded joints of metal pipes in the oil and gas industry, which can be used for installation of casing or oilfield pipes in the construction of oil and gas wells.
В современных условиях происходит повышение требований к герметичности трубных резьбовых соединений, связанное с постоянным усложнением условий добычи.  In modern conditions, there is an increase in the requirements for tightness of pipe threaded joints associated with the constant complication of production conditions.
Недостаточная герметичность трубного резьбового соединения зачастую приводит к преждевременному появлению коррозионного поражения металла в зоне резьбового соединения, течи и, в дальнейшем, к разрушению колонн обсадных или нефтепромысловых труб.  Insufficient tightness of the pipe threaded joint often leads to premature occurrence of corrosion damage to the metal in the area of the threaded joint, leakage, and, subsequently, to the destruction of casing or oilfield pipes.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE INVENTION
Одним из путей повышения герметичности резьбового соединения является выбор оптимальной компоновки и подбор оптимального соотношения геометрических параметров элементов резьбового соединения труб. One of the ways to increase the tightness of a threaded connection is to select the optimal layout and select the optimal ratio of the geometric parameters of the elements of the threaded pipe joint.
Одним из решений, предусмотренных для улучшения уплотнительных свойств трубных соединений для нефти и газа, является уплотнение металл - металл, расположенное в различных точках трубного соединения, в зависимости от выбранной конструкции соединения.  One of the solutions provided for improving the sealing properties of pipe joints for oil and gas is a metal-to-metal seal located at different points of the pipe joint, depending on the chosen joint design.
Этот тип уплотнения в резьбовом соединении обеспечивает барьер давлению газа или жидкости, в то время как резьба предусмотрена, главным образом, для соответствия механическим требованиям и характеристикам при спуске труб в скважину и в процессе бурения. This type of seal in the threaded connection provides a barrier to gas or liquid pressure, while the thread is provided mainly to match mechanical requirements and characteristics during the descent of pipes into the well and during drilling.
Одним из вариантов решений является уплотнение металл - металл типа конус - конус, включающее в себя внешнюю уплотнительную поверхность в форме усеченного конуса, расположенную на конце охватываемого элемента соединения, который соприкасается с соответствующей внутренней уплотнительной поверхностью в форме усеченного конуса, расположенной на охватывающем элементе соединения.  One solution is a cone-cone metal-metal seal, including a truncated cone-shaped external sealing surface located at the end of a male connection member that is in contact with a corresponding truncated cone-shaped sealing surface located on the female connection member.
Из уровня техники известно герметичное резьбовое соединение металлических труб такого типа [«HERMETIC METAL PIPE JOINT» EP0364413B1 (RU2058505C1) (DALMINE SPA, IT) F16L15/06; E21B17/042; 05.07.1995] [1], содержащее сопрягаемые внутренний и наружный элементы с резьбовыми коническими участками и конической уплотнительной поверхностью на концевой части, причем длина уплотнительной поверхности наружного элемента больше той же длины внутреннего.  The prior art knows the tight threaded connection of metal pipes of this type ["HERMETIC METAL PIPE JOINT" EP0364413B1 (RU2058505C1) (DALMINE SPA, IT) F16L15 / 06; E21B17 / 042; 07/05/1995] [1], containing mating inner and outer elements with threaded conical sections and a conical sealing surface on the end part, the length of the sealing surface of the outer element being greater than the same length of the inner.
Конусность уплотнительных поверхностей внутреннего и наружного элементов выполнена в диапазоне 6,25- 9,25% относительно оси соединения, а длина поверхности внутреннего элемента, контактирующей с соответствующей поверхностью наружного элемента, составляет 0,5-2,5 мм.  The taper of the sealing surfaces of the inner and outer elements is made in the range of 6.25-9.25% relative to the axis of the connection, and the length of the surface of the inner element in contact with the corresponding surface of the outer element is 0.5-2.5 mm.
На концевой части внутреннего элемента выполнен выступ с конической посадочной поверхностью, а на концевой части наружного элемента выполнено ответное гнездо с поверхностью, ответной указанной, причем угол конусности выполнен 5-10° к плоскости, перпендикулярной оси соединения.  A protrusion with a conical seating surface is made on the end part of the inner element, and a mating socket is made on the end part of the outer element with the surface reciprocal indicated, the taper angle being 5-10 ° to the plane perpendicular to the connection axis.
Известно также герметичное резьбовое соединение металлических труб такого типа [«ГЕРМЕТИЧНОЕ РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБ» ЕА012780В1 (RU2338866C1) (ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ Also known is a hermetic threaded connection of metal pipes of this type ["SEALED THREADED CONNECTION OF OIL PIPES" EA012780B1 (RU2338866C1) (SOCIETY WITH LIMITED
ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ТМК-ПРЕМИУМ-СЕРВИС, RU) Е21В 17/042; 30.12.2009] [2], включающее охватываемую и охватывающую трубы с коническими резьбами, уплотнительными и упорными поверхностями. RESPONSIBILITY “TMK-PREMIUM SERVICE, RU) Е21В 17/042; 12/30/2009] [2], including male and female pipes with tapered threads, sealing and thrust surfaces.
Первые из которых, контактирующие между собой в радиальном направлении, выполнены соответственно на внешней поверхности торцевого участка охватываемой и на внутренней конической поверхности охватывающей труб, на участке между конической резьбой и телом трубы.  The first of which, contacting each other in the radial direction, are respectively made on the outer surface of the end portion of the male and on the inner conical surface of the female pipe, in the area between the conical thread and the pipe body.
Вторые контактирующие поверхности выполнены соответственно на охватываемой трубе в виде конической торцевой поверхности с углом конуса в направлении оси конической резьбы и ответной торцевой конической поверхности на охватывающей трубе, выполненной на участке перехода первой конической поверхности этой трубы к ее телу. Профиль конической резьбы имеет отрицательный угол по опорной грани, а высота профиля резьбы охватываемой трубы меньше высоты профиля резьбы охватывающей трубы. The second contacting surfaces are respectively made on the male pipe in the form of a conical end surface with a cone angle in the direction of the axis of the conical thread and a mating end conical surface on the female pipe made in the transition section of the first conical surface of this pipe to its body. The profile of the conical thread has a negative angle along the reference face, and the height of the thread profile of the male pipe is less than the height of the thread profile of the female pipe.
Уплотнительная поверхность торцевого участка охватываемой трубы в начале и в конце зоны конусного радиального уплотнения имеет сферическую форму, а угол конуса 5° - 25°.  The sealing surface of the end portion of the male pipe at the beginning and at the end of the zone of the conical radial seal has a spherical shape, and the cone angle of 5 ° is 25 °.
Общим недостатком этих известных герметичных резьбовых соединений металлических труб [1,2] с уплотнительными поверхностями типа конус - конус является то, что длина поверхности внутреннего элемента, контактирующего с соответствующей поверхностью наружного элемента незначительна, составляет 0,5-2,5 мм, что не обеспечивает надежный барьер давлению газа или жидкости, что снижает его герметичность и надежность в эксплуатации.  A common drawback of these known sealed threaded joints of metal pipes [1,2] with cone-cone sealing surfaces is that the surface length of the inner element in contact with the corresponding surface of the outer element is insignificant, 0.5-2.5 mm, which is not provides a reliable barrier to gas or liquid pressure, which reduces its tightness and reliability in operation.
В настоящее время более прогрессивным по сравнению с уплотнением типа конус - конус является уплотнение типа конус-тороид, включающее в себя уплотнительную поверхность в форме усеченного конуса, расположенную на конце охватывающего трубного элемента соединения, который соприкасается с соответствующей уплотнительной поверхностью в форме тороида, расположенной на охватываемом трубном элементе соединения.  At present, the cone-to-conoid type seal is more progressive than the cone-cone seal, including a truncated cone-shaped sealing surface located at the end of a female pipe joint member that is in contact with a corresponding toroid-shaped sealing surface located on male tubular connection element.
Из уровня техники известно герметичное резьбовое соединение металлических труб [«SCREW JOINT COUPLING FOR OIL PIPES» US4623173A (NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA,JP) F16L15/00; F16L15/04; E21B17/042; 18.1 1.1986] [3] типа конус - тороид, образованное резьбовыми концевыми участками соответственно с внутренней и наружной упорной конической резьбой двух соосно расположенных, охватывающего и охватываемого элементов, и контактирующими уплотнительными и упорными поверхностями.  The prior art known hermetic threaded connection of metal pipes ["SCREW JOINT COUPLING FOR OIL PIPES" US4623173A (NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA, JP) F16L15 / 00; F16L15 / 04; E21B17 / 042; 18.1 1.1986] [3] of the cone-toroid type, formed by threaded end sections, respectively, with internal and external thrust conical threads of two coaxially arranged, covering and covered elements, and contacting sealing and thrust surfaces.
Из которых уплотнительная поверхность охватывающего элемента выполнена конической, уплотнительная поверхность охватываемого элемента выполнена тороидальной радиусом 150 мм и 250 мм для труб с наружным диаметром от 60,3 мм до 1 14,3 мм.  Of which the sealing surface of the female element is conical, the sealing surface of the male element is made of a toroidal radius of 150 mm and 250 mm for pipes with an outer diameter of 60.3 mm to 1 14.3 mm.
Упорные поверхности охватывающего и охватываемого трубных элементов расположены перпендикулярно продольной оси соединения.  The thrust surfaces of the female and male pipe elements are perpendicular to the longitudinal axis of the joint.
В известном соединении при большом радиусе тороидальной уплотнительной поверхности охватываемого элемента длина поверхности внутреннего элемента, контактирующего с соответствующей поверхностью наружного элемента увеличена по сравнению с соединениями типа конус - конус и существенно превышают 0,5-2,5 мм. Недостатком этого известного герметичного резьбового соединения металлических труб [3] является то, что при таком чрезмерно большом радиусе 150 - 250 мм тороидальной уплотнительной поверхности недостаточно высокие контактные напряжения в уплотнении, не обеспечивают функцию надежного уплотнения при эксплуатации, что повышает риск утечек рабочей среды в экстремальных условиях и снижает герметичность и надежность такого соединения. In the known connection, with a large radius of the toroidal sealing surface of the male element, the surface length of the inner element in contact with the corresponding surface of the outer element is increased compared to cone-cone joints and significantly exceeds 0.5-2.5 mm. The disadvantage of this known tight threaded connection of metal pipes [3] is that with such an excessively large radius of 150 - 250 mm of the toroidal sealing surface, insufficiently high contact stresses in the seal do not provide a reliable seal function during operation, which increases the risk of leakage of the working environment in extreme conditions and reduces the tightness and reliability of such a connection.
Наиболее близким по назначению и количеству общих признаков является герметичное резьбовое соединение металлических труб, образованное резьбовыми концевыми участками соответственно с внутренней и наружной упорной конической резьбой двух соосно расположенных, охватывающей и охватываемой труб, и контактирующими уплотнительными и упорными поверхностями, из которых уплотнительная поверхность охватывающей трубы выполнена конической, уплотнительная поверхность охватываемой трубы выполнена тороидальной, а упорные поверхности охватывающей и охватываемой труб выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения, причем охватываемая труба выполнена с дополнительной цилиндрической поверхностью, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью с одной стороны и с резьбовым концевым участком с другой стороны [«THREADED TUBE JOINT» ЕР 1540227В 1 (ЕА007076В1) (TENARIS CONNECTIONS AG,LI) F16L 15/06; 12.12.2007, наиболее близкий аналог - прототип] [4].  The closest in purpose and number of common features is a hermetic threaded connection of metal pipes formed by threaded end sections, respectively, with internal and external thrust conical threads of two coaxially arranged, covering and covered pipes, and contacting sealing and thrust surfaces, of which the sealing surface of the covering pipe is made conical, the sealing surface of the male pipe is made toroidal, and the thrust surfaces are female the connecting and male pipes are made conical with a negative angle γ of taper to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection, the male pipe being made with an additional cylindrical surface mating with a toroidal sealing surface on one side and with a threaded end section on the other side ["THREADED TUBE JOINT "EP 1540227B 1 (EA007076B1) (TENARIS CONNECTIONS AG, LI) F16L 15/06; 12.12.2007, the closest analogue is the prototype] [4].
В этом соединении радиус тороидальной уплотнительной поверхности заключён в диапазоне от 30 до 100 мм, когда внешний диаметр трубы больше 140 мм, и заключён в диапазоне от 30 до 70 мм, когда внешний диаметр трубы составляет не больше 140 мм.  In this connection, the radius of the toroidal sealing surface is in the range from 30 to 100 mm when the outer diameter of the pipe is more than 140 mm, and is in the range from 30 to 70 mm when the outer diameter of the pipe is not more than 140 mm.
Охватываемая труба имеет на переднем конце контактную поверхность в форме усеченного конуса, образующую угол γ, заключенный в диапазоне между (-)1 ° и (-) 5° относительно плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  The male pipe has a frustoconical contact surface at the front end that forms an angle γ comprised between (-) 1 ° and (-) 5 ° with respect to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
Основным недостатком известного соединения [4] является то, что длина контакта "Ь" на конусной и тороидальной уплотнительных поверхностях охватывающей и охватываемой труб, в которых возникает давление уплотнительного контакта в известном соединении, выбрана равной 0,5 мм.  The main disadvantage of the known compound [4] is that the contact length "b" on the conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes in which the pressure of the sealing contact in the known compound occurs is selected to be 0.5 mm.
При такой малой длине контакта, равной 0,5 мм, не достигается надежный барьер давлению рабочей среды - газа или жидкости в соединении и снижается его герметичность. Кроме того, в соединении возникают высокие контактные напряжения, что может привести к разрушению контактирующих конусной и тороидальной уплотнительных поверхностей охватывающей и охватываемой труб, что снижает его надежность. With such a short contact length of 0.5 mm, a reliable barrier to the pressure of the working medium — gas or liquid in the connection — is not achieved and its tightness is reduced. In addition, high contact stresses occur in the joint, which can lead to the destruction of the contacting conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes, which reduces its reliability.
В момент приложения максимальных растягивающих нагрузок на уплотнительный участок, площадь перекрытия будет минимальна.  At the time of application of maximum tensile loads on the sealing section, the overlap area will be minimal.
Для обеспечения гарантированного герметичного уплотнения по преобразованной формуле Герца площадь перекрытия должна быть не менее:  To ensure a guaranteed tight seal according to the converted Hertz formula, the overlap area must be at least:
( https://ru.wikipedia.org/wiki/MexaifflKa контактного взаимодействия )
Figure imgf000007_0001
(https://ru.wikipedia.org/wiki/MexaifflKa contact interaction)
Figure imgf000007_0001
где Е - модуль упругости материала;  where E is the modulus of elasticity of the material;
R - радиус уплотняемой поверхности охватываемой трубы, мм;  R is the radius of the sealing surface of the covered pipe, mm;
D - диаметр охватываемой трубы в месте соприкосновения уплотняющих поверхностей, мм;  D is the diameter of the male pipe at the point of contact of the sealing surfaces, mm;
F - сила, приложенная на конический уплотнительный участок охватывающей трубы, кН;  F is the force exerted on the conical sealing portion of the female pipe, kN;
d - глубина проникновения тороидальной поверхности в упругое полупространство, мм.  d is the penetration depth of the toroidal surface into the elastic half-space, mm.
Расчетным путем установлено, что, исходя из минимальной площади перекрытия, длина контакта уплотнительных поверхностей охватывающей и охватываемой труб должна быть не менее 2 мм.  It was established by calculation that, based on the minimum overlap area, the contact length of the sealing surfaces of the covering and covered pipes should be at least 2 mm.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование трубного резьбового соединения путем:  The technical problem to which the invention is directed is to improve the pipe threaded connection by:
- выполнения охватываемой трубы с тороидальной уплотнительной поверхностью с оптимальным радиусом Ri, обеспечивающим для основного типоразмера используемых труб увеличение длины контакта на конусной и тороидальной уплотнительных поверхностях охватывающей и охватываемой труб для повышения герметичности соединения;  - execution of a male pipe with a toroidal sealing surface with an optimal radius Ri, providing for the main size of the pipes used, an increase in the contact length on the conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes to increase the tightness of the connection;
- выполнения охватываемой трубы с дополнительной конической поверхностью с оптимальным углом конусности φ, а сопряженной с ней уплотнительной конической поверхности охватывающей трубы с оптимальным углом конусности β, обеспечивающих гарантированный кольцевой зазор между упомянутыми коническими поверхностями охватывающей и охватываемой труб для проникновения смазки между ними и обеспечения герметичности соединения; выполнения внутренней кольцевой канавки на охватывающей трубе вблизи внутренней упорной конической резьбы для концентрации в ней смазки и обеспечения герметичности соединения. - execution of a male pipe with an additional conical surface with an optimum conic angle φ, and a conical sealing surface of the female pipe with an optimal angle of cone β, providing a guaranteed annular gap between said conical surfaces of the female and male pipes for the penetration of lubricant between them and to ensure the tightness of the connection ; the implementation of the inner annular grooves on the enclosing pipe near the internal thrust conical thread for the concentration of lubricant in it and to ensure the tightness of the connection.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Технический результат, который достигается при решении поставленной технической задачи и использовании усовершенствованного трубного резьбового соединения, состоит в увеличении длины зоны контакта тороидальной уплотнительной поверхности охватываемой трубы, контактирующей с конической уплотнительной поверхностью охватывающей трубы до 2-7 мм и повышении герметичности соединения, что существенно повышает надежность его в эксплуатации. The technical result that is achieved by solving the technical problem and using an improved pipe threaded connection is to increase the length of the contact zone of the toroidal sealing surface of the male pipe in contact with the conical sealing surface of the female pipe to 2-7 mm and increasing the tightness of the connection, which significantly increases the reliability its in operation.
Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в герметичном резьбовом соединении металлических труб, образованном резьбовыми концевыми участками соответственно с внутренней и наружной упорной конической резьбой двух соосно расположенных, охватывающей и охватываемой труб, и контактирующими уплотнительными и упорными поверхностями, из которых уплотнительная поверхность охватывающей трубы выполнена конической, уплотнительная поверхность охватываемой трубы выполнена тороидальной, а упорные поверхности охватывающей и охватываемой труб выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения, причем охватываемая труба выполнена с дополнительной цилиндрической поверхностью, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью с одной стороны, и с резьбовым концевым участком с другой стороны, согласно изобретению, в охватываемой трубе тороидальная уплотнительная поверхность выполнена радиусом равным Ri = 70-140 мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 Уг - 13 У»", причем охватываемая труба выполнена с дополнительной конической поверхностью с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью с одной стороны, и с конической упорной поверхностью с другой стороны, а охватывающая труба выполнена с конической уплотнительной поверхностью с углом β конусности, равным β = φ 7 ) % к продольной оси X соединения, а также с внутренней кольцевой канавкой, расположенной между резьбовым концевым участком и конической уплотнительной поверхностью. Выполнение в охватываемой трубе тороидальной уплотнительной поверхности радиусом равным Ri = 70-140 мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 Уг - 13 У»", обеспечивает увеличение длины контакта на конусной и тороидальной уплотнительных поверхностях охватывающей и охватываемой труб, в которых возникает давление уплотнительного контакта, до 2-7мм. The stated technical problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a sealed threaded connection of metal pipes formed by threaded end sections, respectively, with internal and external thrust conical threads of two coaxially arranged, covering and covered pipes, and contacting sealing and thrust surfaces, of which the sealing the surface of the female pipe is tapered, the sealing surface of the male pipe is toroidal, and the thrust the surfaces of the female and male pipes are conical with a negative cone angle γ to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection, the male pipe being made with an additional cylindrical surface mating with a toroidal sealing surface on one side and with a threaded end section on the other hand, according to the invention , in the male pipe the toroidal sealing surface is made with a radius equal to Ri = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 V - 13 U "", and the male pipe is made with an additional conical surface with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface on the one hand and with a conical thrust surface on the other hand, and the female pipe is made with a conical sealing surface with a taper angle β equal to β = φ 7 )% to the longitudinal axis X of the connection, as well as with an inner annular groove located between the threaded end portion and the conical sealing surface. The execution in a male pipe of a toroidal sealing surface with a radius equal to Ri = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 Ug - 13 U "", provides an increase in the contact length on the conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes, in which there is a pressure of the sealing contact, up to 2-7mm.
Номинальная площадь перекрытия, обеспечивающая гарантированную герметичность в соединении, рассчитана по формуле, определенной заявителем, которая включает только геометрические параметры соединения:  The nominal overlap area, which ensures guaranteed tightness in the connection, is calculated according to the formula determined by the applicant, which includes only the geometric parameters of the connection:
4*2 - (sm(-)) •[l - (sin(0))2 ] (2) где D - диаметр охватываемой трубы в месте соприкосновения уплотняющих поверхностей, мм; 4 * 2 - (sm (-)) • [l - (sin (0)) 2 ] (2) where D is the diameter of the pipe being covered at the point of contact of the sealing surfaces, mm;
R - радиус тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, мм; а - угол между радиусом, проведенным к центральной точке перекрытия тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, и радиусом, проведенным к граничной точке контакта соприкосновения тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы с конической уплотняющей поверхностью охватывающей трубы; градус (°);  R is the radius of the toroidal sealing surface of the male pipe, mm; a is the angle between the radius drawn to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the male pipe and the radius drawn to the boundary point of contact of the contact of the toroidal sealing surface of the male pipe with the conical sealing surface of the female pipe; degree (°);
Θ - угол между плоскостью конической уплотняющей поверхности охватывающей трубы и хордой, проведенной с граничной точки контакта соприкосновения тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы с конической уплотняющей поверхностью охватывающей трубы к центральной точке перекрытия тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, градус (°).  Θ is the angle between the plane of the conical sealing surface of the enclosing pipe and the chord drawn from the contact point of contact between the toroidal sealing surface of the enclosed pipe and the conical sealing surface of the enclosing pipe to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the enclosing pipe, degree (°).
В нашем случае длина зоны контакта b составляет:  In our case, the length of the contact zone b is:
Ь~2 мм, при Ri = 70 мм;  B ~ 2 mm, at Ri = 70 mm;
Ь~7 мм, при Ri = 140 мм;  B ~ 7 mm, at Ri = 140 mm;
При этом в соединении возникают оптимальные контактные напряжения, которые создают надежный барьер давлению газа или жидкости в соединении и обеспечивают высокую герметичность соединения, но не приводят к разрушению контактирующих конусной и тороидальной уплотнительных поверхностей охватывающей и охватываемой труб. В связи с тем, что охватываемая труба выполнена с дополнительной конической поверхностью с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью с одной стороны, и с конической упорной поверхностью с другой стороны, а охватывающая труба выполнена с конической уплотнительной поверхностью с углом β конусности, равной β = φ 7 ) % к продольной оси X соединения, осуществляется выдавливание лишней смазки в кольцевой зазор между упомянутыми коническими поверхностями, что обеспечивает герметичность и надежность соединения. At the same time, optimal contact stresses arise in the connection, which create a reliable barrier to the pressure of gas or liquid in the connection and provide high tightness of the connection, but do not lead to the destruction of the contacting conical and toroidal sealing surfaces of the female and male pipes. Due to the fact that the male pipe is made with an additional conical surface with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the connection, mated with a toroidal sealing surface on the one hand, and with a conical thrust surface on the other hand, and the female pipe is made with a conical sealing surface with a taper angle β equal to β = φ 7)% to the longitudinal axis X of the compound is carried squeezing excess lubricant in the annular gap between said conical surfaces, providing germyl I confirm the identity and connection.
Выполнение охватывающей трубы с внутренней кольцевой канавкой, расположенной между резьбовым концевым участком и конической уплотнительной поверхностью создает кольцевую полость для сбора смазки, что обеспечивает герметичность соединения.  The execution of the enclosing pipe with an inner annular groove located between the threaded end portion and the conical sealing surface creates an annular cavity for collecting grease, which ensures the tightness of the connection.
Упомянутые главные отличия предлагаемого герметичного резьбового соединение металлических труб обеспечивают ему увеличение длины зоны контакта b тороидальной уплотнительной поверхности охватываемой трубы, контактирующей с конической уплотнительной поверхностью охватывающей трубы до 2-7 мм и повышение герметичности соединения, что существенно повышает надежность его в эксплуатации The mentioned main differences of the proposed hermetic threaded connection of metal pipes provide him with an increase in the length of the contact zone b of the toroidal sealing surface of the male pipe in contact with the conical sealing surface of the female pipe up to 2-7 mm and increase the tightness of the connection, which significantly increases its reliability in operation
Предлагаемое герметичное резьбовое соединение металлических труб, согласно изобретению, имеет и дополнительные отличия, которые повышают или создают дополнительный технический результат. The proposed hermetic threaded connection of metal pipes, according to the invention, has additional differences that increase or create an additional technical result.
В охватываемой трубе дополнительная коническая поверхность и дополнительная цилиндрическая поверхность сопряжены с тороидальной уплотнительной поверхностью или радиусными переходами, выполненными радиусом R2 = 5,0±1,0мм, или по касательной. In the male pipe, the additional conical surface and the additional cylindrical surface are associated with a toroidal sealing surface or radius transitions made with a radius of R 2 = 5.0 ± 1.0 mm, or tangentially.
За счет этого предотвращается разгерметизация соединения при знакопеременных нагрузках.  Due to this, depressurization of the connection is prevented under alternating loads.
В охватывающей и охватываемой трубе упорные поверхности выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности (-)10°< γ < (-)20° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  In the female and male pipes, the thrust surfaces are conical with a negative angle γ of taper (-) 10 ° <γ <(-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
Это позволяет снизить негативное влияние концентраторов напряжений, а также предотвращает возникновение турбулентности при движении рабочей среды (например, газа) внутри соединения.  This allows you to reduce the negative impact of stress concentrators, and also prevents the occurrence of turbulence during the movement of the working medium (for example, gas) inside the connection.
В охватывающей трубе внутренняя кольцевая канавка выполнена с галтелями радиусом R-з = 0,5±0,1мм. Это снижает негативное влияние внутренних угловых концентраторов напряжений кольцевой канавки и повышает прочность охватываемой трубы. In the enclosing pipe, the inner annular groove is made with fillets of radius R-z = 0.5 ± 0.1 mm. This reduces the negative influence of the internal angular stress concentrators of the annular grooves and increases the strength of the male pipe.
В охватывающей трубе коническая уплотнительная поверхность и коническая упорная поверхность сопряжены радиусным переходом, выполненными радиусом  In the enclosing pipe, the conical sealing surface and the conical thrust surface are conjugated by a radius transition made by a radius
-0 2  -0 2
R4 = 0,9" ' мм, а в охватываемой трубе дополнительная коническая поверхность и коническая упорная поверхность сопряжены радиусным переходом, выполненными радиусом R5 = 1,0+0'2 мм. R4 = 0.9 " 'mm, and in the male pipe the additional conical surface and the conical thrust surface are conjugated by a radius transition made with a radius of R 5 = 1.0 +0 ' 2 mm.
За счет этого обеспечивается оптимальный контакт упорных поверхностей при свинчивании охватывающей и охватываемой труб и эффективная передача крутящего момента и продольных усилий в колонне труб при монтаже и эксплуатации.  This ensures optimal contact of the thrust surfaces when making up the female and male pipes and the effective transmission of torque and longitudinal forces in the pipe string during installation and operation.
В охватывающей и охватываемой трубе резьбовые концевые участки соответственно с наружной и внутренней упорной конической резьбой выполнены с углом конусности 5,25 - 8,25% к продольной оси X соединения.  In the female and male pipes, the threaded end sections, respectively, with the external and internal thrust conical threads are made with a taper angle of 5.25 - 8.25% to the longitudinal axis X of the connection.
Указанные оптимальные значения конусности угла ι в упомянутых пределах 5,25 - 8,25% резьбовых концевых участков соответственно с наружной и внутренней упорной конической резьбой охватывающей и охватываемой труб определены опытным путем и существенно расширяет этот диапазон по сравнению со стандартной конусностью, при котором углом ( i конусности равен 6,25% к продольной оси X соединения, не снижая герметичности и надежности соединения.  The indicated optimal values of the conicity of the angle ι within the mentioned ranges of 5.25 - 8.25% of the threaded end sections, respectively, with the external and internal thrust conical threads of the female and male pipes, are determined empirically and significantly expand this range compared to the standard taper, at which the angle ( i taper is equal to 6.25% of the longitudinal axis X of the connection, without compromising the tightness and reliability of the connection.
В охватывающей и охватываемой трубе резьбовые концевые участки соответственно с внутренней и наружной упорной конической резьбой выполнены таким образом, что профиль упорной конической резьбы имеет отрицательный угол а2, а4 по опорной грани, равный (-)2° " ' и положительный угол α3, а5 по закладной грани, равный (+)10°±0,5° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения. In the female and male pipe, the threaded end portions, respectively, with the internal and external thrust conical threads are made in such a way that the profile of the thrust conical thread has a negative angle a 2 and 4 along the reference face equal to (-) 2 ° " 'and a positive angle α 3 , and 5 along the embedded face, equal to (+) 10 ° ± 0.5 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
Такое выполнение профиля упорной конической резьбы охватывающей и охватываемой труб с отрицательным углом а2, а4 по опорной грани, равным (-)2° " °'5 , дает возможность проводить многократное свинчивание - развинчивание без истирания поверхностей, а также выполняет функции «замка» для предотвращения возможного соскальзывания, а с положительным углом а3, а5 по закладной грани, равным (+)10°±0,5°, облегчает процесс свинчивания, что повышает надежность резьбового соединения. ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ This embodiment of the profile of the persistent conical thread of the female and male pipes with a negative angle a 2 , 4 along the support face equal to (-) 2 ° " ° ' 5 makes it possible to perform multiple screwing - unscrewing without abrasion of surfaces, and also serves as a" lock »To prevent possible slipping, and with a positive angle of a 3 , a 5 along the embedded edge equal to (+) 10 ° ± 0.5 °, it facilitates the make-up process, which increases the reliability of the threaded connection. MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
В дальнейшем изобретение поясняется примером его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. The invention is further illustrated by an example of its implementation with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 изображено герметичное резьбовое соединение металлических труб, общий вид.  In FIG. 1 shows a sealed threaded connection of metal pipes, a General view.
На фиг. 2 изображена охватывающая труба герметичного резьбового соединения металлических труб, фрагмент.  In FIG. 2 shows a female pipe of a hermetic threaded connection of metal pipes, a fragment.
На фиг. 3 изображена охватываемая труба герметичного резьбового соединения металлических труб, фрагмент.  In FIG. 3 shows a male pipe hermetic threaded connection of metal pipes, a fragment.
На фиг. 4 изображен профиль упорной конической резьбы охватываемой трубы.  In FIG. 4 shows a profile of a thrust conical thread of a male pipe.
На фиг. 5 изображен профиль упорной конической резьбы охватывающей трубы.  In FIG. 5 shows a profile of a thrust conical thread of a female pipe.
На фиг. 6 изображена зона контакта конической уплотнительной поверхности охватывающей трубы, контактирующей с тороидальной уплотнительной поверхностью охватываемой трубы, фрагмент.  In FIG. 6 shows a contact zone of a conical sealing surface of a female pipe in contact with a toroidal sealing surface of a male pipe, a fragment.
Герметичное резьбовое соединение металлических труб (фиг.1-6) образовано (фиг. 1) резьбовыми концевыми участками 1 ,2 соответственно с внутренней 3 и наружной 4 упорной конической резьбой 3,4 двух соосно расположенных, охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6, и контактирующими уплотнительными 7,8 и упорными 9,10 поверхностями 7,8 и 9,10.  The hermetic threaded connection of metal pipes (Figs. 1-6) is formed (Fig. 1) by threaded end sections 1, 2, respectively, with an internal 3 and an external 4 thrust conical thread 3.4 of two coaxially spaced, covering 5 and covered 6 pipes 5,6 and contacting sealing 7.8 and thrust 9.10 surfaces 7.8 and 9.10.
Уплотнительная поверхность 7 охватывающей трубы 5 выполнена конической (фиг. 2).  The sealing surface 7 of the female pipe 5 is made conical (Fig. 2).
Уплотнительная поверхность 8 охватываемой трубы 6 выполнена тороидальной (фиг. 3).  The sealing surface 8 of the male pipe 6 is made toroidal (Fig. 3).
Упорные поверхности 9,10 охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6 выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  The thrust surfaces 9,10 covering 5 and covered 6 pipes 5,6 are made conical with a negative angle γ of taper to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection.
Охватываемая труба 6 выполнена с дополнительной цилиндрической поверхностью 13, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с одной стороны, и с резьбовым концевым участком 2 с другой стороны. Главными особенностями герметичного резьбового соединения металлических труб являются следующие усовершенствования его конструкции. The male pipe 6 is made with an additional cylindrical surface 13, conjugated with a toroidal sealing surface 8 on the one hand, and with a threaded end section 2 on the other hand. The main features of the hermetic threaded connection of metal pipes are the following improvements in its design.
В охватываемой трубе 6 тороидальная уплотнительная поверхность 7 выполнена радиусом равным R] = 70-140 мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 Vi - 13 Vs".  In the male pipe 6, the toroidal sealing surface 7 is made with a radius equal to R] = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 Vi - 13 Vs ".
Охватываемая труба 6 выполнена с дополнительной конической поверхностью 12 с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с одной стороны, и с конической упорной поверхностью 10 с другой стороны.  The male pipe 6 is made with an additional conical surface 12 with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface 8 on the one hand and with the conical thrust surface 10 on the other hand.
Охватывающая труба 5 выполнена с конической уплотнительной поверхностью 7 с углом β конусности, равным β = φ (+ + 3 0 Ί ) % к продольной оси X соединения, а также с внутренней кольцевой канавкой 11, расположенной между резьбовым концевым участком 1 и конической уплотнительной поверхностью 7. The female pipe 5 is made with a conical sealing surface 7 with a taper angle β equal to β = φ ( + + 3 0 Ί )% to the longitudinal axis X of the connection, as well as with an inner annular groove 11 located between the threaded end portion 1 and the conical sealing surface 7.
Упомянутые главные особенности усовершенствованного предлагаемого герметичного резьбового соединение металлических труб обеспечивают ему увеличение длины зоны контакта b тороидальной уплотнительной поверхности 8 охватываемой трубы 6, контактирующей с конической уплотнительной поверхностью 7 охватывающей трубы 5 до 2-7 мм и повышение герметичности соединения, что существенно повышает надежность его в эксплуатации.  The mentioned main features of the improved proposed hermetic threaded connection of metal pipes provide it with an increase in the length of the contact zone b of the toroidal sealing surface 8 of the male pipe 6 in contact with the conical sealing surface 7 of the female pipe 5 to 2-7 mm and increasing the tightness of the connection, which significantly increases its reliability in operation.
Дополнительными особенностями герметичного резьбового соединения металлических труб являются следующие усовершенствования его конструкции.  Additional features of the hermetic threaded connection of metal pipes are the following improvements in its design.
В охватываемой трубе 6 дополнительная коническая поверхность 12 и дополнительная цилиндрическая поверхность 13 сопряжены с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 или радиусными переходами 14,15, выполненными радиусом R2 = 5,0± 1 ,0мм, или по касательной. In the male pipe 6, the additional conical surface 12 and the additional cylindrical surface 13 are associated with a toroidal sealing surface 8 or radius transitions 14.15 made of radius R 2 = 5.0 ± 1, 0 mm, or tangentially.
В охватывающей 5 и охватываемой 6 трубе 5,6 упорные поверхности 9,10 выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности (-)10°< у < (-)20° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  In covering pipe 5 and covered by 6 pipe 5.6, the abutment surfaces 9.10 are conical with a negative angle γ of taper (-) 10 ° <y <(-) 20 ° to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
В охватывающей трубе 5 внутренняя кольцевая канавка 1 1 выполнена с галтелями 16 радиусом R.3 = 0,5±0,1мм.  In the enclosing pipe 5, the inner annular groove 1 1 is made with fillets 16 of radius R.3 = 0.5 ± 0.1 mm.
В охватывающей трубе 5 коническая уплотнительная поверхность 7 и коническая упорная поверхность 9 сопряжены радиусным переходом 17, выполненным радиусом R4 = 0,9"0,2 MM В охватываемой трубе 6 дополнительная коническая поверхность 12 и коническая упорная поверхность 10 сопряжены радиусным переходом 18, выполненным радиусом R5 = 1,0+0·2 мм. In the enclosing pipe 5, the conical sealing surface 7 and the conical abutting surface 9 are conjugated by a radius transition 17 made with a radius R 4 = 0.9 "0.2 MM In the male pipe 6, the additional conical surface 12 and the conical thrust surface 10 are conjugated by a radius transition 18 made with a radius R 5 = 1.0 +0 · 2 mm.
В охватывающей 5 и охватываемой 6 трубе 5,6 резьбовые концевые участки 1 ,2 соответственно с наружной 3 и внутренней 4 упорной конической резьбой 3,4 выполнены с углом oil конусности 5,25 - 8,25% к продольной оси X соединения. In the covering pipe 5 and covered by the pipe 6 5.6, the threaded end sections 1, 2, respectively, with the external 3 and internal 4 thrust conical threads 3.4 are made with a taper angle oi l of 5.25 - 8.25% to the longitudinal axis X of the connection.
В охватывающей 5 и охватываемой 6 трубе 5,6 резьбовые концевые участки 1,2 соответственно с внутренней 3 и наружной 4 упорной конической резьбой 3,4 выполнены таким образом, что профиль упорной конической резьбы имеет отрицательный угол а2, 4 по опорной грани, равный (-)2° " 0,5 ; и положительный угол а3, а5 по закладной грани, равный (+)10°±0,5° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения (фиг. 4,5). In the female pipe 5 and female pipe 6 which is covered by 6, the threaded end sections 1.2, respectively, with the inner 3 and outer 4 thrust conical threads 3,4 are made in such a way that the profile of the thrust conical thread has a negative angle a 2 , 4 along the reference face (-) 2 ° "0.5 ; and a positive angle a 3 , and 5 along the embedded face, equal to (+) 10 ° ± 0.5 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint (Fig. 4,5).
Пример.  Example.
Опытный образец герметичного резьбового соединения металлических труб был образован резьбовыми концевыми участками 1,2 соответственно с внутренней 3 и наружной 4 упорной конической резьбой 3,4 двух соосно расположенных, охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6 и контактирующими уплотнительными 7,8 и упорными 9,10 поверхностями 7,8 и 9,10.  A prototype of a sealed threaded joint of metal pipes was formed by threaded end sections 1.2, respectively, with an internal 3 and an external 4 thrust conical thread 3.4 of two coaxially arranged, covering 5 and covered by 6 pipes 5.6 and contacting sealing 7.8 and thrust 9 , 10 with surfaces of 7.8 and 9.10.
Уплотнительная поверхность 7 охватывающей трубы 5 была выполнена конической, уплотнительная поверхность 8 охватываемой трубы 6 была выполнена тороидальной, а упорные поверхности 9,10 охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6 были выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  The sealing surface 7 of the female pipe 5 was made conical, the sealing surface 8 of the female pipe 6 was made toroidal, and the thrust surfaces 9,10 of the female 5 and male 6 of the pipe 5,6 were made conical with a negative taper angle γ to a plane perpendicular to the longitudinal axis X connections.
Охватываемая труба 6 была выполнена с дополнительной цилиндрической поверхностью 13, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с одной стороны, и с резьбовым концевым участком 2 с другой стороны.  The male pipe 6 was made with an additional cylindrical surface 13, conjugated with a toroidal sealing surface 8 on the one hand, and with a threaded end section 2 on the other hand.
В охватываемой трубе 6 тороидальная уплотнительная поверхность 7 была выполнена радиусом равным
Figure imgf000014_0001
= 70-140 мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 '/г - 13 У»". In the male pipe 6, the toroidal sealing surface 7 was made with a radius equal to
Figure imgf000014_0001
= 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 '/ g - 13 U "".
Охватываемая труба 6 была выполнена с дополнительной конической поверхностью 12 с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с одной стороны, и с конической упорной поверхностью 10 с другой стороны. Охватывающая труба 5 была выполнена с конической уплотнительной поверхностью 7 с углом β конусности, равным β = φ (^ 7 ) % к продольной оси X соединения, а также с внутренней кольцевой канавкой 1 1 , расположенной между резьбовым концевым участком 1 и конической уплотнительной поверхностью 7. The male pipe 6 was made with an additional conical surface 12 with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface 8 on the one hand and with the conical thrust surface 10 on the other hand. The female pipe 5 was made with a conical sealing surface 7 with a taper angle β equal to β = φ (^ 7 )% to the longitudinal axis X of the connection, as well as with an inner annular groove 1 1 located between the threaded end portion 1 and the conical sealing surface 7 .
Номинальная площадь перекрытия, обеспечивающая гарантированную герметичность в соединении была рассчитана по формуле (2), определенной заявителем, которая включает только геометрические параметры соединения:  The nominal area of overlap providing guaranteed tightness in the connection was calculated according to the formula (2) determined by the applicant, which includes only the geometric parameters of the connection:
5 = 2 · ΤΓ · £> · 4R2 · (sin(-))2 [l - (sin(#))2 ] 5 = 2 · ΤΓ · £> · 4R 2 · (sin (-)) 2 [l - (sin (#)) 2 ]
.3°\ 2 .3 ° \ 2
2 - 3.14 - 330.48 - 4 - 1302 - (sin У [l - (sin(5°))2] = 6092^ где D - диаметр охватываемой трубы в месте соприкосновения уплотняющих поверхностей, мм; (D = 330,48 мм); 2 - 3.14 - 330.48 - 4 - 130 2 - (sin Y [l - (sin (5 °)) 2 ] = 6092 ^ where D is the diameter of the pipe to be covered at the point of contact of the sealing surfaces, mm; (D = 330.48 mm );
R - радиус тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, мм; (R = Ri = 130 мм);  R is the radius of the toroidal sealing surface of the male pipe, mm; (R = Ri = 130 mm);
а - угол между радиусом, проведенным к центральной точке перекрытия тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, и радиусом, проведенным к граничной точке контакта соприкосновения тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы с конической уплотняющей поверхностью охватывающей трубы; градус О; (а = 2,25°);  a is the angle between the radius drawn to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the male pipe and the radius drawn to the boundary point of contact of the contact of the toroidal sealing surface of the male pipe with the conical sealing surface of the female pipe; degree about; (a = 2.25 °);
Θ - угол между плоскостью конической уплотняющей поверхности охватывающей трубы и хордой, проведенной с граничной точки контакта соприкосновения тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы с конической уплотняющей поверхностью охватывающей трубы к центральной точке перекрытия тороидальной уплотняющей поверхности охватываемой трубы, градус (°); (Θ = 42,75°).  Θ is the angle between the plane of the conical sealing surface of the enclosing pipe and the chord drawn from the contact point of contact between the toroidal sealing surface of the enclosed pipe and the conical sealing surface of the enclosing pipe to the central overlap point of the toroidal sealing surface of the enclosing pipe, degree (°); (Θ = 42.75 °).
В нашем случае длина зоны контакта b составляет:  In our case, the length of the contact zone b is:
b « в ~ 6092 ^ 5.9мм b " in ~ 6092 ^ 5.9mm
π - Ό 3.14 - 330.48  π - Ό 3.14 - 330.48
При этом опытный образец трубного резьбового соединения был изготовлен согласно действующим стандартам для резьбы типа «Баттресс», и имел следующие геометрические параметры:  At the same time, the prototype of the pipe threaded connection was made in accordance with the current standards for the “Buttress” type of thread, and had the following geometric parameters:
Номинальный внешний диаметр охватываемой трубы - 339,725 мм;  The nominal external diameter of the covered pipe is 339.725 mm;
Номинальный внешний диаметр охватывающей трубы - 362±1 мм; Радиус уплотнительной поверхности охватываемой трубы Ri — 130±0,5 мм; The nominal external diameter of the female pipe is 362 ± 1 mm; The radius of the sealing surface of the male pipe Ri is 130 ± 0.5 mm;
Угол наклона резьбы оп= 6,25%±0,1%;  Thread inclination angle op = 6.25% ± 0.1%;
Угол конусности упорных поверхностей охватывающей и охватываемой труб γ = -15° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения;  The taper angle of the thrust surfaces of the female and male pipes γ = -15 ° to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint;
Угол конусности дополнительной конической поверхности охватываемой трубы <р = 15°±0,5;  The taper angle of the additional conical surface of the male pipe <p = 15 ° ± 0.5;
Угол конусности конической уплотнительной поверхности охватывающей трубы β = 30%±0,1% к продольной оси X соединения (16,67°±0,05°);  The taper angle of the conical sealing surface of the enclosing pipe β = 30% ± 0.1% to the longitudinal axis X of the connection (16.67 ° ± 0.05 °);
Радиус галтелей внутренней кольцевой канавки охватывающей трубы R3 = 0,5 мм;The radius of the fillets of the inner annular grooves of the enclosing pipe R 3 = 0.5 mm;
Радиусные переходы сопряжений дополнительной цилиндрической поверхности охватываемой трубы с тороидальной уплотнительной поверхностью, а также дополнительной конической поверхностью охватываемой трубы с тороидальной поверхностью R2= 5 мм. The radius transitions of the mates of the additional cylindrical surface of the male pipe with the toroidal sealing surface, as well as the additional conical surface of the male pipe with the toroidal surface R 2 = 5 mm.
Работает герметичное резьбовое соединение металлических труб следующим образом.  The tight threaded connection of metal pipes works as follows.
При выполнении операций свинчивания или развинчивания соединения первоначально происходит взаимодействие резьбовых концевых участков 1,2 соответственно с внутренней 3 и наружной 4 упорной конической резьбой 3,4 охватывающей трубы 5 и охватываемой трубы 6.  When performing screwing or unscrewing operations, the threaded end sections 1,2 initially interact with the inner 3 and outer 4 thrust conical threads 3,4 of the female pipe 5 and the male pipe 6, respectively.
В процессе навинчивания осуществляется взаимодействие конической уплотнительной поверхности 7 охватывающей трубы 5 с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 охватываемой трубы 6.  In the process of screwing, the conical sealing surface 7 of the female pipe 5 interacts with the toroidal sealing surface 8 of the male pipe 6.
За счет диаметральных упругих деформаций упомянутых уплотнительных поверхностей 7,8 создается гарантированный уплотнительный узел «металл - металл» типа «конус - тороид» с длиной b зоны контакта 2-7 мм, за счет того, что тороидальная уплотнительная поверхность 8 выполнена радиусом равным R] = 70-140 мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 Уг - 13  Due to the diametrical elastic deformations of said sealing surfaces 7.8, a guaranteed metal-metal cone-toroid type sealing assembly with a contact zone length b of 2-7 mm is created due to the toroidal sealing surface 8 having a radius equal to R] = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 Ug - 13
При этом в соединении возникают оптимальные контактные напряжения, которые создают надежный барьер давлению газа или жидкости и обеспечивают ему высокую герметичность, но не приводят к разрушению контактирующих уплотнительных конической 7 и тороидальной 8 уплотнительных поверхностей 7,8 охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6.  At the same time, optimal contact stresses arise in the connection, which create a reliable barrier to gas or liquid pressure and provide it with high tightness, but do not lead to the destruction of the contact sealing conical 7 and toroidal 8 sealing surfaces 7.8 covering 5 and covered by 6 pipes 5,6.
В связи с тем, что охватываемая труба 6 выполнена с дополнительной конической поверхностью 12 с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с одной стороны, и с конической упорной поверхностью 10 с другой стороны, а охватывающая труба 5 выполнена с конической уплотнительной поверхностью 7 с углом β конусности, равной β = (+0.7 ) 0/° к продольной оси X соединения, осуществляется выдавливание лишней смазки в кольцевой зазор между упомянутыми коническими поверхностями, что обеспечивает герметичность и надежность соединения. Due to the fact that the male pipe 6 is made with an additional conical surface 12 with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the connection, mated with the toroidal sealing surface 8 on the one hand, and conical thrust surface 10 on the other hand, and the female pipe 5 is made with a conical sealing surface 7 with a taper angle β equal to β = (+0 . 7) 0 / ° to the longitudinal axis X of the joint, the excess grease is extruded into the annular gap between the above conical surfaces, which ensures tightness and reliability of the connection.
Внутренняя кольцевая канавка 1 1 охватывающей трубы 6, расположенная между резьбовым концевым участком 1 и конической уплотнительной поверхностью 7, создает кольцевую полость для сбора смазки, что обеспечивает герметичность соединения.  The inner annular groove 1 1 of the female pipe 6, located between the threaded end portion 1 and the conical sealing surface 7, creates an annular cavity for collecting grease, which ensures a tight seal.
При дальнейшем навинчивании резьбового концевого участка 1 с внутренней упорной конической резьбой 3 охватывающей трубы 5 на резьбовый концевой участок 2 с наружной упорной конической резьбой 4 охватываемой трубы 6 осуществляется силовой контакт конической упорной поверхности 9 охватывающей трубы 5 с конической упорной поверхностью 10 охватывающей трубы 6, расположенных под отрицательным углом γ конусности (-)10°< γ < (-)20° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения.  With further screwing of the threaded end section 1 with the internal thrust conical thread 3 of the female pipe 5 onto the threaded end section 2 with the external thrust conical thread 4 of the male pipe 6, the conical thrust surface 9 of the female pipe 5 is contacted with the conical thrust surface 10 of the female pipe 6 located at a negative angle γ of taper (-) 10 ° <γ <(-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint.
В результате на конической упорной поверхности 9 охватывающей трубы 5 с конической упорной поверхности 10 охватывающей трубы 6 возникают контактные напряжения, величина которых находиться в диапазоне упругих деформаций.  As a result, contact stresses arise on the conical abutment surface 9 of the female pipe 5 from the conical abutment surface 10 of the female pipe 6, the magnitude of which is in the range of elastic deformations.
Причем при взаимодействии конической упорной поверхности 9 охватывающей трубы 5 с конической упорной поверхности 10 охватывающей трубы 6, расположенных под отрицательным углом γ конусности (-)10°< γ < (-)20° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения, при действии на них осевого усилия, которое возникает при свинчивании охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6, поперечная составляющая этого усилия будет направлена к продольной оси X соединения, что повышает герметичность и надежность соединения.  Moreover, when the conical stop surface 9 of the enclosing pipe 5 interacts with the conical stop surface 10 of the enclosing pipe 6 located at a negative angle γ of the taper (-) 10 ° <γ <(-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the joint, when acting on axial force, which occurs when screwing covering 5 and covered 6 pipes 5,6, the transverse component of this force will be directed to the longitudinal axis X of the connection, which increases the tightness and reliability of the connection.
Таким образом, за счет усовершенствования герметичного резьбового соединения металлических труб путем:  Thus, by improving the hermetic threaded connection of metal pipes by:
- выполнения охватываемой трубы 6 с тороидальной уплотнительной поверхностью 8 с оптимальным радиусом R} = 70- 140мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 У2 - 13 обеспечивается увеличение длины зоны контакта на конической 7 и тороидальной 8 уплотнительных поверхностях 7,8 охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6 для повышения герметичности соединения; - implementation of the male pipe 6 with a toroidal sealing surface 8 with an optimal radius R} = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 U 2 - 13, an increase in the length of the contact zone on the conical 7 and toroidal 8 sealing surfaces 7.8 covering 5 and covered 6 pipes 5,6 to increase the tightness of the connection;
- выполнения охватываемой трубы 6 с дополнительной конической поверхностью 12 с оптимальным углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, а сопряженной с ней уплотнительной конической поверхности 7 охватывающей трубы 5 с оптимальным углом β конусности β = φ ( Q 1 )%, обеспечивающих гарантированный кольцевой зазор между упомянутыми коническими поверхностями 12,7 охватывающей 5 и охватываемой 6 труб 5,6 для проникновения смазки между ними и обеспечения герметичности соединения; - implementation of the male pipe 6 with an additional conical surface 12 with an optimum angle φ of taper 25 - 35% to the longitudinal axis X of the connection, and the adjacent conical sealing surface 7 of the female pipe 5 with the optimum cone angle β = φ ( Q 1 )%, providing a guaranteed annular gap between the conical surfaces 12.7 of the female 5 and the male 6 of the pipe 5,6 for the penetration of lubricant between them and ensure tightness of the connection;
- выполнения внутренней кольцевой канавки 1 1 на охватывающей трубе 5 вблизи внутренней упорной конической резьбы 3 для концентрации в ней смазки и обеспечения герметичности соединения,  - execution of the inner annular groove 1 1 on the female pipe 5 near the internal thrust conical thread 3 for the concentration of lubricant in it and to ensure the tightness of the connection,
достигается увеличение длины b зоны контакта тороидальной уплотнительной поверхности 8 охватываемой трубы 6, контактирующей с конической уплотнительной поверхностью 7 охватывающей трубы 5 до 2-7 мм и повышение герметичности соединения, что существенно повышает надежность его в эксплуатации.  an increase in the length b of the contact zone of the toroidal sealing surface 8 of the male pipe 6 in contact with the conical sealing surface 7 of the female pipe 5 to 2-7 mm and an increase in the tightness of the connection are achieved, which significantly increases its reliability in operation.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ INDUSTRIAL APPLICATION OF THE INVENTION
Приведенные сведения подтверждают возможность промышленного применения предлагаемого герметичного резьбового соединения металлических труб, которое обладает повышенной герметичностью и надежностью в эксплуатации, не требует больших затрат при изготовлении и монтаже и может быть широко использовано для монтажа колонн обсадных или нефтепромысловых труб при строительстве нефтяных и газовых скважин. The above information confirms the possibility of industrial application of the proposed hermetic threaded connection of metal pipes, which has increased tightness and reliability in operation, does not require large expenditures in the manufacture and installation and can be widely used for installation of casing or oilfield pipes in the construction of oil and gas wells.
ПЕРЕЧЕНЬ ОБОЗНАЧЕНИЙ LIST OF DESIGNATIONS
1) резьбовой концевой участок охватывающей трубы 1) threaded end portion of the female pipe
2) резьбовой концевой участок охватываемой трубы  2) threaded end section of the male pipe
3) внутренняя упорная коническая резьба резьбового концевого участка охватывающей трубы  3) internal thrust conical thread of the threaded end portion of the female pipe
4) наружная упорная коническая резьба резьбового концевого участка охватываемой трубы  4) external thrust conical thread of the threaded end section of the male pipe
5) охватывающая труба  5) female pipe
6) охватываемая труба  6) male pipe
7) коническая уплотнительная поверхность охватывающей трубы  7) conical sealing surface of the female pipe
8) тороидальная уплотнительная поверхность охватываемой трубы ) коническая упорная поверхность охватывающей трубы8) toroidal sealing surface of the male pipe ) conical thrust surface of the enclosing pipe
0) коническая упорная поверхность охватываемой трубы 0) conical thrust surface of male pipe
1) внутренняя кольцевая канавка охватывающей трубы1) inner circumferential groove of female pipe
2) дополнительная коническая поверхность охватываемой трубы2) additional conical surface of the male pipe
3) дополнительная цилиндрическая поверхность охватываемой трубы3) additional cylindrical surface of the covered pipe
4) радиусный переход сопряжения дополнительной конической поверхности тороидальной уплотнительной поверхностью охватываемой трубы4) the radius transition of the interface of the additional conical surface by the toroidal sealing surface of the male pipe
5) радиусный переход сопряжения дополнительной цилиндрической поверхности тороидальной уплотнительной поверхностью охватываемой трубы5) the radius transition of the interface of the additional cylindrical surface with a toroidal sealing surface of the male pipe
6) галтели внутренней кольцевой канавки охватывающей трубы6) fillets of the inner annular groove of the enclosing pipe
7) радиусный переход сопряжения дополнительной конической поверхности конической упорной поверхностью охватывающей трубы7) the radius transition of the interface of the additional conical surface by the conical thrust surface of the enclosing pipe
8) радиусный переход сопряжения дополнительной конической поверхности конической упорной поверхностью охватываемой трубы 8) the radius transition of the interface of the additional conical surface by the conical thrust surface of the male pipe

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Герметичное резьбовое соединение металлических труб, образованное резьбовыми концевыми участками (1,2) соответственно с внутренней (3) и наружной (4) упорной конической резьбой (3,4) двух соосно расположенных, охватывающей (5) и охватываемой (6) труб (5,6), и контактирующими уплотнительными (7,8) и упорными (9,10) поверхностями (7,8 и 9,10), из которых уплотнительная поверхность (7) охватывающей трубы (5) выполнена конической, уплотнительная поверхность (8) охватываемой трубы (6) выполнена тороидальной, а упорные поверхности (9,10) охватывающей (5) и охватываемой (6) труб (5,6) выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения, причем охватываемая труба (6) выполнена с дополнительной цилиндрической поверхностью (13), сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью (8) с одной стороны, и с резьбовым концевым участком (2) с другой стороны, отличающееся тем, что в охватываемой трубе (6) тороидальная уплотнительная поверхность (7) выполнена радиусом равным Ri = 70- 140мм для труб, преимущественно, с наружным диаметром D = 4 '/г - 13 причем охватываемая труба (6) выполнена с дополнительной конической поверхностью (12) с углом φ конусности 25 - 35 % к продольной оси X соединения, сопряженной с тороидальной уплотнительной поверхностью (8) с одной стороны, и с конической упорной поверхностью (10) с другой стороны, а охватывающая труба (5) выполнена с конической уплотнительной поверхностью (7) с углом β конусности, равным β = (to ) % к продольной оси X соединения, а также с внутренней кольцевой канавкой1. A tight threaded connection of metal pipes formed by threaded end sections (1,2), respectively, with internal (3) and external (4) thrust conical threads (3,4) of two coaxially arranged, covering (5) and covered (6) pipes (5.6), and contacting sealing (7.8) and thrust (9.10) surfaces (7.8 and 9.10), of which the sealing surface (7) of the enclosing pipe (5) is conical, the sealing surface ( 8) male pipe (6) is made toroidal, and thrust surfaces (9,10) covering (5) and male (6) pipes (5,6) are conical with a negative angle γ of taper to a plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection, and the male pipe (6) is made with an additional cylindrical surface (13) associated with a toroidal sealing surface (8) with one side, and with a threaded end section (2) on the other hand, characterized in that in the male pipe (6) the toroidal sealing surface (7) is made with a radius equal to Ri = 70-140 mm for pipes, mainly with an outer diameter of D = 4 ' / g - 13 and cover The pipe (6) is made with an additional conical surface (12) with a taper angle φ of 25 - 35% to the longitudinal axis X of the joint mating with the toroidal sealing surface (8) on one side and with a conical thrust surface (10) on the other side and the female pipe (5) is made with a conical sealing surface (7) with a taper angle β equal to β = (to)% to the longitudinal axis X of the joint, as well as with an inner annular groove
(11), расположенной между резьбовым концевым участком (1) и конической уплотнительной поверхностью (7). (11) located between the threaded end portion (1) and the conical sealing surface (7).
2. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по п. 1, отличающееся тем, что в охватываемой трубе (6) дополнительная коническая поверхность (12) и дополнительная цилиндрическая поверхность (13) сопряжены с тороидальной уплотнительной поверхностью (8) или радиусными переходами (14,15), выполненными радиусом R2 = 5,0± 1,0мм, или по касательной. 2. A hermetic threaded connection of metal pipes according to claim 1, characterized in that in the male pipe (6) an additional conical surface (12) and an additional cylindrical surface (13) are associated with a toroidal sealing surface (8) or radius transitions (14.15) ) made with a radius of R 2 = 5.0 ± 1.0 mm, or tangentially.
3. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что в охватывающей (5) и охватываемой (6) трубе (5,6) упорные поверхности (9,10) выполнены коническими с отрицательным углом γ конусности (-)10°< γ < (-)20° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения. 3. Sealed threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1, 2, characterized in that in the pipe (5) and pipe (6) covered (5,6), the thrust surfaces (9,10) are conical with a negative taper angle γ (-) 10 ° <γ <(-) 20 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection.
4. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что в охватывающей трубе (5) внутренняя кольцевая канавка (11) выполнена с галтелями (16) радиусом R3 = 0,5±0,1мм. 4. Tight threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that in the enclosing pipe (5) the inner annular groove (11) is made with fillets (16) of radius R 3 = 0.5 ± 0.1 mm.
5. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что в охватывающей трубе (5) коническая уплотнительная поверхность (7) и коническая упорная поверхность (9) сопряжены радиусным переходом  5. Tight threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that in the enclosing pipe (5) the conical sealing surface (7) and the conical thrust surface (9) are conjugated by a radius transition
0 2  0 2
(17), выполненным радиусом R = 0,9" ' мм (17) made with a radius of R = 0.9 " mm
6. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что в охватываемой трубе (6) дополнительная коническая поверхность (12) и коническая упорная поверхность (10) сопряжены радиусным переходом (18), выполненным радиусом R5 = 1 ,0+с'2 мм. 6. Sealed threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that in the male pipe (6) an additional conical surface (12) and a conical thrust surface (10) are conjugated by a radius transition (18) made by a radius R 5 = 1, 0 + s ' 2 mm.
7. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что в охватывающей (5) и охватываемой (6) трубе (5,6) резьбовые концевые участки (1,2) соответственно с наружной (3) и внутренней (4) упорной конической резьбой (3,4) выполнены с углом си конусности 5,25 - 8,25% к продольной оси X соединения.  7. Sealed threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that in the female (5) and male (6) pipe (5,6), the threaded end sections (1,2), respectively, with the external (3) and internal (4) thrust conical threads (3.4 ) are made with a si angle of taper of 5.25 - 8.25% to the longitudinal axis X of the joint.
8. Герметичное резьбовое соединение металлических труб по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что в охватывающей (5) и охватываемой (6) трубе (5,6) резьбовые концевые участки (1,2) соответственно с внутренней (3) и наружной (4) упорной конической резьбой (3,4) выполнены таким образом, что профиль упорной конической резьбы имеет отрицательный угол а2, а4 по опорной грани, равный (-)2° " 0 ' 5° и положительный угол а3, а5 по закладной грани, равный (+)10°±0,5° к плоскости, перпендикулярной продольной оси X соединения. 8. Tight threaded connection of metal pipes according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that in female (5) and male (6) pipe (5,6) threaded end sections (1,2) respectively with internal (3) and external (4) thrust conical thread (3,4) ) are made in such a way that the profile of the thrust conical thread has a negative angle a 2 and 4 along the reference face equal to (-) 2 ° " 0 '5 ° and a positive angle a 3 , and 5 along the embedded face equal to (+) 10 ° ± 0.5 ° to the plane perpendicular to the longitudinal axis X of the connection.
PCT/UA2015/000028 2014-10-23 2015-03-30 Sealed threaded joint for metal pipes WO2016064368A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201411528A UA111782C2 (en) 2014-10-23 2014-10-23 HERMETIC SCREW CONNECTION OF METAL PIPES
UAA201411528 2014-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016064368A1 true WO2016064368A1 (en) 2016-04-28

Family

ID=55761249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2015/000028 WO2016064368A1 (en) 2014-10-23 2015-03-30 Sealed threaded joint for metal pipes

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA111782C2 (en)
WO (1) WO2016064368A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112556982A (en) * 2020-11-18 2021-03-26 西北工业大学 Standard internal measurement section structure of high-speed water inlet test model

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058505C1 (en) * 1988-10-03 1996-04-20 Далмине С.П.А. Pressure-tight pipe joint
EP0713952A1 (en) * 1994-11-22 1996-05-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Threaded joint for oil well pipes
EP1540227B1 (en) * 2002-09-06 2007-12-12 Tenaris Connections AG Threaded tube joint

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058505C1 (en) * 1988-10-03 1996-04-20 Далмине С.П.А. Pressure-tight pipe joint
EP0713952A1 (en) * 1994-11-22 1996-05-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Threaded joint for oil well pipes
EP1540227B1 (en) * 2002-09-06 2007-12-12 Tenaris Connections AG Threaded tube joint

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112556982A (en) * 2020-11-18 2021-03-26 西北工业大学 Standard internal measurement section structure of high-speed water inlet test model

Also Published As

Publication number Publication date
UA111782C2 (en) 2016-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010321285B2 (en) Threaded connection
US7475476B2 (en) Method for producing a threaded tubular connection sealed to the outside
CA2931087C (en) Threaded joint for heavy-walled oil country tubular goods
EA021308B1 (en) Threaded joint for steel pipes
EA008078B1 (en) Threaded joint for steel pipes
US10612700B2 (en) Method for making a threaded connection for pipes, such as oil and gas pipes
NO316044B1 (en) Threaded joint for pipe
CA2678604C (en) A tight threaded joint of oil field pipes
MX2012011114A (en) An improved seal between pipes.
CN101824969A (en) Double-shoulder double-sealing face screwed nipple and collar-free oil well pipe using same
EA038944B1 (en) Threaded joint for steel pipe
EA033731B1 (en) Threaded joint for steel pipe
JP2014500450A (en) Improved seal between pipes
WO2002035128A2 (en) Threaded pipe joint
CN201763269U (en) Double-shoulder double-seal surface threaded connector and collar-free oil well pipe adopting same
RU2398153C1 (en) Sealed threaded connection of oil-field pipelines
RU158152U1 (en) HIGH SEALED COUPLING THREADED CONNECTION OF OIL PIPES
WO2016064368A1 (en) Sealed threaded joint for metal pipes
JP5967113B2 (en) Pipe threaded joints
EP3405644B1 (en) Pipe coupling
CN209761353U (en) High-strength thread pair
RU201674U1 (en) THREADED DRILL PIPE CONNECTION
EP4170124A1 (en) Threaded joint for production tubing
BG4033U1 (en) Metal pipe hermetic threaded joint
GB2611241A (en) Weld-on casing connector with enhanced load carrying capacity

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15851987

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15851987

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1