钢管用螺纹接头的制作方法_2

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纹接头的一例的销、套盒各自 的密封面的连结前的状态的示意图。
[0046] 图4B是表示图4A所示的销、套盒各自的密封面的连结过程中的状态的示意图。
[0047] 图4C是表示图4A所示的销、套盒各自的密封面的连结完成时的状态的示意图。
[0048] 图5A是表示构成本发明的一实施方式的钢管用螺纹接头的其他例子的销、套盒 各自的密封面的连结前的状态的示意图。
[0049] 图5B是表示图5A所示的销、套盒各自的密封面的连结过程中的状态的示意图。
[0050] 图5C是表示图5A所示的销、套盒各自的密封面的连结完成时的状态的示意图。 [0化1] 图6A是表示构成本发明的一实施方式的螺纹接头的其他例子的销、套盒各自的 密封面的连结前的状态的示意图。
[0052] 图6B是表示图6A所示的销、套盒各自的密封面的连结过程中的状态的示意图。 [005引图6C是表示图6A所示的销、套盒各自的密封面的连结完成时的状态的示意图。 [0化4] 图7A是表示构成本发明的一实施方式的螺纹接头的其他例子的销、套盒各自的 密封面的连结前的状态的示意图。
[0055] 图7B是表示图7A所示的销、套盒各自的密封面的连结过程中的状态的示意图。
[0056] 图7C是表示图7A所示的销、套盒各自的密封面的连结完成时的状态的示意图。 [0化7] 图8是表示模形螺纹的结构例的示意图。
[005引图9是表示与销W及套盒的密封面的前后某一方相邻地设置了 1个钩状台肩的情 况的一例的示意图。
[0059] 图10是表示与销W及套盒的密封面的前后某一方相邻地设置了 1个钩状台肩的 情况的其他例子的示意图。
[0060] 图11是表示与销W及套盒的密封面的前后相邻地设置了两个钩状台肩的情况的 不意图。
[0061] 图12A是表示W往的密封形状的销、套盒各自的密封面的连结前的状态的示意 图。
[0062] 图12B是表示图12A所示的销、套盒各自的密封面的连结过程中的状态的示意图。
[0063] 图12C是表示图12A所示的销、套盒各自的密封面的连结完成时的状态的示意图。
【具体实施方式】
[0064] W下,一边参照附图,一边对本发明的一实施方式进行详细说明。
[0065] 首先,本发明的发明人们详细地研究了在例如由含有13质量% W上铭(&)的高 合金钢构成的钢管用螺纹接头中,在连结过程中密封面的粘扣频发的原因。
[0066] 图12A是表示W往的密封形状的销1、套盒3各自的密封面2、4的连结前的状态的 示意图。图12B是表示图12A所示的销1、套盒3各自的密封面2、4的连结过程中的状态的 示意图。图12C是表示图12A所示的销1、套盒3各自的密封面2、4的连结完成时的状态的 示意图。此外,在图12A?图12C中,右侧为销1的顶端侧,左侧为套盒3的顶端侦U。后面, 在本说明书中的所有的附图中都相同。
[0067] 如图12A?图12C所示,套盒3的密封面4由锥面4a和与其两端平顺地连接的曲 率面4b、4c构成。另一方面,销1的密封面2由单独的大的曲率面化构成。
[0068] 在套盒3形成锻铜膜,进行了螺纹连结试验,明确了;特别是在套盒3的曲率面4c 形成的锻铜膜显著地磨损的现象频发。该现象特别是在螺纹牙的剖面形状是所谓的模形、 具有在连接完成时螺纹牙的两斜面接触并紧密连结的螺纹形状的螺纹接头的情况下发生。 即,该现象在具有在到连结马上要完成为止、间隙大的螺纹的螺纹接头的情况下特别显著 地发生。
[0069] 于是,本发明的发明人们为了调查在套盒3的曲率面4c形成的锻铜膜的磨损的原 因,通过有限元素分析详细地研究了连结过程的密封面4的接触状况。其结果,明确了:在 销1的密封面2开始接触时,套盒3的曲率面4c接触销1的曲率面化,成为曲率面4c、2b 彼此W极窄的宽度接触的线接触状态,而产生高的峰值接触压力,该是粘扣的主要原因。
[0070] 另外,还明确了;在使用了在到连结马上完成为止、具有间隙的螺纹的情况下,在 销1的密封面2开始接触套盒3的密封面4时,销1 W及套盒3各自的轴屯、晃动、不稳定, 因此鄉开密封面2、4,更显著地产生粘扣。
[007U 根据W上的情况,本发明的发明人们得到了 W下的(I)化及(n)的见解。
[0072] (I)若能够降低密封面2、4的接触开始时的曲率面化、4c彼此的接触所引起的过 大的峰值接触压力,则能够防止密封面2、4处的粘扣的产生。
[0073] (II)在密封面2、4的接触开始时和/或连结过程中,若使密封面2、4的形状适当 化,W使得曲率面化、4c彼此和/或曲率面化与锥面4a不是线接触,而是锥面彼此平行地 接触,则能够W更宽的接触宽度均匀地接触,能够防止高的峰值接触压力的产生。
[0074] 但是,在连结完成W后峰值接触压力还保持较低,则无法得到高的密封性能。为了 得到高的密封性能,在连结完成时刻需要在密封面2、4产生高的峰值接触压力。另外,为了 得到高的峰值接触压力,使密封面2、4的曲率面化、4c彼此接触是最有效的。另一方面,在 连结马上完成之前就几乎已经全部导入了密封干设量。因此,即使假设在到连结完成之前 仅还有少许部分没有旋转滑动,在切换至曲率面化、4c彼此的接触时产生粘扣的可能性也 局。
[0075] 于是,本发明的发明人们考虑到:若一边在连结完成之前大致维持密封面2、4彼 此的接触,一边在连结即将完成之前通过其他的要素,来增大密封面2、4彼此的接触压力, 在密封面2、4彼此的接触部的端部使曲率面与锥面的接触产生,则能够不产生粘扣地、得 到可发挥充分的密封性能的适度的大小的峰值接触压力,上述其他的要素例如为;将销1 W及套盒3的螺纹部做成模形螺纹并使它们晒合,和/或使与销1 W及套盒3的密封面2、 4相邻地设置的钩状台肩(7ッ夕シ3)抵接等。
[0076] 本发明的发明人们基于该样的构思进一步进行研究,获得了如下见解;通过满足 下述两个要素(A) W及要素炬),更优选的是除了该些要素(A) W及要素炬)之外,还满足 下述的要素(C),能够解决所述问题。
[0077] (A)销的锥面的锥角与套盒的锥面的锥角实质上相同。在此,实质上相同意味着, 销的锥面的锥角与套盒的锥面的锥角是相同的角度,或者其角度的差收束于±0.5°的范 围。
[007引 做具备在连结的完成时,与连接的中途的时刻相比增加销的密封面与套盒的密 封面之间的接触压力的接触压力增大机构。在此,作为接触压力增大机构,例示后面详细说 明的应用于螺纹部的模形螺纹、与销W及套盒的密封面相邻地设置的钩状台肩。
[0079] (C)销的密封面形成于离开销的端面一定距离W上的位置,并且,套盒的密封面形 成于离开套盒的端面一定距离W上的位置。
[0080] 根据W上的见解,发现了通过满足所述的要素(A)?似,在由碳素钢和/或含有 13质量% W上铭的高合金钢构成的钢管用螺纹接头的连结过程中,能够稳定地得到高的耐 粘扣性能W及密封性能。
[0081] 另外,发现不仅对于由碳素钢和/或耐酸钢构成的钢管用螺纹接头,对于由含有 13质量% ^上铭的高合金钢构成的钢管用螺纹接头该样的容易产生粘扣的螺纹接头、和/ 或难W实施昂贵的表面处理的集成方式的螺纹接头等钢管用螺纹接头,也能够稳定地得到 高的耐粘扣性能W及密封性能,而完成了本发明。
[0082] 接下来,对应用了本发明的一实施方式的钢管用螺纹接头(W下,简称为"螺纹接 头"。)10的高级接头的一例进行说明。
[0083] 图1是示意地表示螺纹接头10的纵剖面形状的剖视图。
[0084] 如图1所示,螺纹接头10具备销20和套盒30。
[0085] 销20具有阳螺纹部21和密封面22。阳螺纹部21在销20的外周面形成为螺旋 状。阳螺纹部21由包含上层螺纹部21a和下层螺纹部2化的两段螺纹形成。
[0086] 密封面22形成于上层螺纹部21a和下层螺纹部2化之间的中间部。密封面22是 包含在销20的外周面形成的锥面22a和曲率面23的无螺纹面。
[0087] 锥面22a在销20的轴线方向的剖面中W预定的角度(W下,称为锥面22a的锥 角。)倾斜。因此,锥面22a在销20的外周面形成从该销20的基端侧朝向顶端侧逐渐缩径 的圆锥台面。锥面22a的锥角优选做成例如2?10°,更优选做成3?7°。
[008引 曲率面23包含与锥面22a的两侧相邻地形成的后方曲率面23a和前方曲率面 23b。后方曲率面23a W及前方曲率面23b形成为在销20的轴线方向的剖面中W预定的曲 率描绘弧状。因此,曲率面23在销20的外周面形成弯曲的曲率旋转体面。对于曲率面23 的曲率,只要设定该曲率W使得在与隔着曲率面23与锥面22a相反一侧的面和锥面22a之 间形成连续的曲率面即可。
[0089] 套盒30具有阴螺纹部31和密封面32。阴螺纹部31在套盒30的内周面形成为螺 旋状。阴螺纹部31由包含上层螺纹部31a和下层螺纹部3化的两段螺纹形成。套盒30的 上层螺纹部31a与销20的上层螺纹部21a螺纹结合,并且套盒30的下层螺纹部3化与销 20的下层螺纹部2化螺纹结合。由此,阳螺纹部21与阴螺纹部31通过螺纹结合而连结。
[0090] 密封面32形成于上层螺纹部31a和下层螺纹部3化之间的中间部。密封面32是 包含在套盒30的内周面形成的锥面32a和曲率面33的无螺纹面。
[0091] 锥面32a在套盒30的轴线方向的剖面中W预定的角度下,称为锥面32a的锥 角。)倾
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