Коническое трубное резьбовое соединение

Изобретение относится к резьбовым соединениям. Коническое трубное резьбовое соединение содержит охватывающий элемент, имеющий внутреннюю коническую резьбу, и охватываемый элемент, имеющий соответственную наружную коническую резьбу, и индикатор контроля свинчивания в виде зарезьбовой кольцевой канавки. Для повышения информативной возможности канавки она ограничена боковыми стенками. При этом возможность создания стенок на участках пересечения границ канавки с винтовой впадиной резьбы достигается за счет того, что диаметр ее дна принят меньше, чем диаметр поверхности образующего конуса впадин резьбы в плоскости, ближайшей к резьбе границы канавки. В то же время для исключения влияния канавки на прочность резьбового соединения при растяжении указанный диаметр должен превышать внутренний диаметр резьбы охватываемого элемента в опасном сечении, лимитирующем указанную прочность, в частности для треугольной резьбы - диаметр в ее основной плоскости. Изобретение повышает надежность соединения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к резьбовым соединениям преимущественно обсадных, насосно-компрессорных и нефтегазопроводных труб и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является безупорное коническое трубное резьбовое соединение, содержащее охватывающий элемент (муфтовую часть), имеющий внутреннюю коническую резьбу, и охватываемый элемент (трубу), имеющий соответственную наружную коническую резьбу, и кольцевой индикатор контроля свинчивания в виде канавки, диаметр дна которой превышает диаметр образующего конуса впадин резьбы в плоскости, ближайшей к резьбе ее границы (7 МПК F16L 15/00, RU 2244195 С2, "Безупорное коническое трубное резьбовое соединение").

Его недостатком являются ограниченные информативные возможности индикатора, обусловленные отсутствием у канавки боковых стенок на участках пересечения регламентирующих ее осевое положение границ с винтовой впадиной резьбы.

Целью изобретения является повышение информативной возможности индикатора контроля свинчивания при одновременном выполнении условия сохранения прочности трубной резьбы на растяжение.

Цель повышения информативной возможности индикатора достигается за счет распространения боковых стенок канавки на весь периметр границы по окружности путем заглубления ее дна относительно поверхности образующего конуса впадин резьбы в плоскости, ближайшей к резьбе границы канавки. Сохранение прочности трубной резьбы на растяжение обеспечивается за счет регламентации указанного заглубления таким образом, чтобы площадь поперечного сечения трубы под дном канавки была достаточной для исключения разрушения на ней при приложении к резьбовому соединению разрушающей его растягивающей нагрузки.

Сущность изобретения заключается в том, что диаметр дна индикаторной канавки назначают таким, чтобы он был меньше диаметра поверхности образующего конуса впадин трубной резьбы в плоскости, ближайшей к резьбе границы канавки, но больше внутреннего диаметра резьбы в ее опасном сечении, лимитирующем прочность трубной резьбы на растяжение. Выполнение первого из указанных условий обеспечивает расположение дна канавки под поверхностью образующего конуса впадин резьбы и, соответственно, наличие боковой стенки по всему периметру (окружности) границы, в том числе и на участке пересечения ею впадины резьбы. Выполнение второго условия гарантирует, что площадь поперечного сечения трубы под дном канавки и, соответственно, прочность на растяжение в указанном сечении будут больше, чем площадь поперечного сечения трубы в опасном сечении и лимитируемая ею прочность резьбового соединения на растяжение.

В частном случае треугольной резьбы, в которой опасным сечением считается основная плоскость, диаметр дна канавки должен быть больше, чем внутренний диаметр резьбы в указанной плоскости.

На фигуре 1 в качестве примера приведен разрез конца трубы с конической наружной резьбой треугольного профиля, имеющей индикаторную канавку контроля свинчивания.

На фигуре 2 приведен частичный разрез конического трубного резьбового соединения, имеющего резьбу треугольного профиля, в затянутом с заданным осевым натягом состоянии.

Труба (фиг.1) с наружным D_Н и внутренним D_В диаметрами имеет на конце коническую резьбу 2 треугольного профиля, впадины которой расположены на поверхности образующего конуса 1. Основная плоскость 3 трубной резьбы расположена на расстоянии l от торца трубы. Внутренний диаметр резьбы в основной плоскости равен d₁.

На расстоянии L от торца трубы расположена ближайшая к резьбе граница 5 начала индикаторной канавки, соответствующая положению торца охватывающего элемента (муфты) при свинчивании резьбового соединения с минимальным допустимым осевым натягом. Граница 7 канавки соответствует положению торца охватывающего элемента (муфты) при свинчивании резьбового соединения с максимальным допустимым осевым натягом. Ширина b канавки соответствует допуску на осевое положение торца охватывающего элемента (муфты) в затянутом резьбовом соединении.

В плоскости 5 канавки поверхность 1 образующего конуса впадин резьбы имеет диаметр d₃, а дно 6 канавки - диаметр d₂, величина которого меньше d₃. Указанное соотношение d₂ и d₃ обеспечивает наличие по всему периметру (окружности) границы 5 канавки боковой стенки, минимальная высота которой h=(d₃-d₂)/2 будет иметь место в точке пересечения указанной границы 5 с дном впадины резьбы. Наличие указанной стенки повышает информативную способность канавки как индикатора контроля свинчивания.

В то же время диаметр d₂ дна 6 канавки больше, чем внутренний диаметр d₁ резьбы в основной плоскости. Указанное соотношение исключает преимущественное разрушение трубной резьбы на участке b канавки при ее нагружении растягивающим усилием.

При свинчивании трубы, имеющей наружную коническую треугольную резьбу 2, с охватывающим элементом (муфтой) 8, имеющим соответственную внутреннюю треугольную резьбу 9 (фиг.2), торец 10 последнего должен находиться от границы 7 индикаторной канавки на трубе на расстоянии a, величина которого может изменяться в диапазоне от нуля до b.

При этом расположенные у торца охватывающего элемента витки внутренней резьбы могут беспрепятственно входить в зону b канавки.

Прочность затянутого резьбового соединения на растяжение в условиях, когда слабым звеном является труба, определяется параметрами трубы и трубной резьбы в ее основной плоскости и не зависит от наличия индикаторной канавки.

1. Коническое трубное резьбовое соединение, содержащее охватывающий элемент, имеющий внутреннюю коническую резьбу, и охватываемый элемент, имеющий соответственную наружную коническую резьбу, и кольцевой индикатор контроля свинчивания в виде канавки, отличающееся тем, что диаметр дна индикаторной канавки меньше диаметра поверхности образующего конуса впадин - резьбы охватываемого элемента в плоскости, ближайшей к резьбе границы канавки, но больше внутреннего диаметра резьбы охватываемого элемента в опасном сечении, лимитирующем ее прочность на растяжение.

2. Коническое трубное резьбовое соединение по п.1, отличающееся тем, что в случае треугольной резьбы диаметр дна индикаторной канавки больше внутреннего диаметра резьбы охватываемого элемента в ее основной плоскости.