鋼管的接頭構造
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋼管的接頭構造，尤其涉及由在端部外周形成有陽螺紋的油井管等鋼管和在內(nèi)周形成有陰螺紋的接頭構成的鋼管的接頭構造。
【背景技術】
[0002]一直以來，油井管(油井所使用的鋼管)由接頭連接，在構成接頭的聯(lián)軸器，形成有從兩端至中央逐漸地擴大的陰螺紋(有時候稱為“母螺紋”)，另一方面，在鋼管(以下，有時候稱為“銷”)的端部，形成有螺紋接合于前述陰螺紋的陽螺紋(有時候稱為“公螺紋”)。
[0003]以下，將通過將陰螺紋和陽螺紋螺紋接合而將一對鋼管經(jīng)由接頭而連接的構成稱為“接頭構造”。
[0004]而且，公開了這樣的鋼管用螺紋接頭:由于對接頭構造要求氣密性和耐松弛性，因而為了提高氣密性和耐松弛性，限定陰螺紋和陽螺紋的形狀(例如，參照專利文獻I)。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2002-22069號公報(第2_5頁，圖3)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]實用新型要解決的課題
[0008]前述專利文獻I所公開的鋼管用螺紋接頭，陰螺紋的內(nèi)徑和錐度值以及陽螺紋的外徑和錐度值分別處于根據(jù)既定的不等式而規(guī)定的范圍內(nèi)。即，使陽螺紋的錐度值比陰螺紋的錐度值更大，使陽螺紋的錐度值自公差的最大側(cè)起不足1/2，使陰螺紋的錐度值自公差的最小側(cè)起不足1/2，因而存在限定能夠制造該鋼管用螺紋接頭的裝置(螺紋切削機)且價格變高這一問題。
[0009]另外，鋼管的前端面(加工有陽螺紋的端部的端面)彼此雖然互相抵接，但是前端面相對于鋼軸而垂直地加工，因而根據(jù)加工機構的工程能力而產(chǎn)生前端面相對于管軸而傾斜的情況。因此，實際抵接的面積限定于前端面的一部分，存在由于抵接的部分的塑性變形而不能得到高的擰緊轉(zhuǎn)矩這一問題。
[0010]此外，一直以來，使用這樣的機構(Progressive Cavity Pump:PCP，漸進空腔泵):在即使在油井中生產(chǎn)層的壓力也低的情況下，在上吸用的鋼管(以下，稱為“管道管”)設置泵，將石油(原油)上吸至地上，近年來在管道管中通過長的桿，通過設置于地上的電動機而使其旋轉(zhuǎn)，由此，使設置于下端的螺旋狀的泵工作。此時，桿發(fā)生大的振動，所施加的振動導致，即使前述突出部的形狀在公差范圍內(nèi)，將管道管彼此連結的接頭(螺釘)也松弛，有時，接頭(螺釘)脫落，管道管有可能落下于油井中，因而不能得到前述高的擰緊轉(zhuǎn)矩這一問題受到重視。
[0011]本實用新型消除上述問題，其目的在于，提供這樣的鋼管的接頭構造:即使不使用特別的裝置(螺紋切削機)，也使鋼管的前端面彼此在寬廣的范圍內(nèi)抵接，能夠得到高的擰緊轉(zhuǎn)矩。
[0012]用于解決課題的方案
[0013](I)本實用新型所涉及的鋼管的接頭構造，其特征在于，具有在端部形成有陽螺紋的一對鋼管和形成有所述一對鋼管的陽螺紋分別螺紋接合的一對陰螺紋的聯(lián)軸器，所述鋼管的端部的前端面的內(nèi)周側(cè)緣比外周側(cè)緣沿管軸方向更突出，在所述一對鋼管經(jīng)由所述聯(lián)軸器而連結時，所述一對鋼管的前端面的內(nèi)周側(cè)緣彼此比所述一對鋼管的前端面的外周側(cè)緣彼此更先抵接。
[0014](2)另外，其特征在于，所述前端面相對于與所述鋼管的管軸垂直的面而形成的張角為2°以下。
[0015](3)另外，其特征在于，所述前端面相對于與所述鋼管的管軸垂直的面而從所述內(nèi)周側(cè)緣至所述內(nèi)周側(cè)緣與所述外周側(cè)緣的中間位置形成的內(nèi)周側(cè)張角為4°以下，從所述中間位置至所述外周側(cè)緣形成的外周側(cè)張角為2°以下，而且，所述內(nèi)周側(cè)張角比所述外周側(cè)張角更大，所述內(nèi)周側(cè)張角與所述外周側(cè)張角的差為2°以下。
[0016]實用新型的效果
[0017](i)本實用新型所涉及的鋼管的接頭構造，在一對鋼管經(jīng)由聯(lián)軸器而連結時，前端面的內(nèi)周側(cè)彼此先抵接，抵接面朝向前端面的外周側(cè)擴大，因而與前端面的外周側(cè)彼此先抵接且抵接面朝向內(nèi)周側(cè)擴大的情況相比較，抵接的面積較大。
[0018](ii)另外，所述前端面是張角為2。以下的I段錐，因而伴隨著擰入進一步進行，前端面彼此的抵接從內(nèi)周側(cè)至外周側(cè)逐漸地擴大，由此，能夠抑制擰緊轉(zhuǎn)矩的急劇的上升，同時，得到大的擰緊轉(zhuǎn)矩。
[0019](iii)另外，關于前端面，前端面是內(nèi)周側(cè)張角比外周側(cè)張角更大的2段錐，因而即使在擰緊轉(zhuǎn)矩低的情況下，也穩(wěn)定地使前端面的內(nèi)周側(cè)緣至外周側(cè)緣的廣范圍抵接，另夕卜，如果作為2段錐的前端面的相當于錐的拐點的位置處的張角的差成為2.0以內(nèi)，則能夠防止該位置處的表面壓力的下降(對此另詳細地說明)。
【附圖說明】
[0020]圖1說明本實用新型的實施方式I所涉及的鋼管的接頭構造，上半部分是示出一部分的側(cè)面觀看時的截面圖，下半部分是示出一部分的側(cè)面圖。
[0021]圖2說明圖1所示的鋼管的接頭構造，是放大一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖。
[0022]圖3A說明圖1所示的鋼管的接頭構造，是放大比較件的一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖。
[0023]圖3B說明圖1所示的鋼管的接頭構造，是放大比較件的一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖。
[0024]圖4是示出作為圖3B所示的比較件的鋼管的接頭構造中的前端面彼此抵接時的表面壓力分布的側(cè)面觀看時的截面圖。
[0025]圖5是示出作為圖3A和圖3B所示的比較件的鋼管的接頭構造中的前端面彼此抵接時的表面壓力分布的表面壓力分布圖。
[0026]圖6是示出圖1所示的鋼管的接頭構造的表面壓力分布的表面壓力分布圖。
[0027]圖7說明本實用新型的實施方式2所涉及的鋼管的接頭構造，是放大一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖。
[0028]圖8是示出圖7所示的鋼管的接頭構造的表面壓力分布的表面壓力分布圖。
[0029]圖9是示出圖7所示的鋼管的接頭構造的表面壓力分布的表面壓力分布圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1~圖3B說明本實用新型的實施方式I所涉及的鋼管的接頭構造，圖1的上半部分是示出一部分的側(cè)面觀看時的截面圖，圖1的下半部分是示出一部分的側(cè)面圖，圖2是放大一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖，圖3A和圖3B是放大比較件的一部分而示出的側(cè)面觀看時的截面圖。此外，各部分示意性示出，本實用新型不限定于所圖示的方式。另夕卜，在圖2中，鋼管的接頭構造示出了肩角為正角的構造。圖2的鋼管的接頭構造對應于后述的“34 + 0.5”?“5么+ 4.0° ”等接頭構造。在圖3A中，鋼管的接頭構造示出了肩角為0°的構造。圖3A的鋼管的接頭構造對應于后述的“SA0”的接頭構造。在圖3B中，鋼管的接頭構造示出了肩角為負角的構造。圖3B的鋼管的接頭構造對應于后述的“SA - 0.5”?“SA — 4.0”等的接頭構造。
[0031]在圖1中，鋼管的接頭構造(以下，稱為“接頭構造”)100，第I鋼管10和第2鋼管20由聯(lián)軸器50連接。此時，預先在制造工廠(與“制造廠”相同)將聯(lián)軸器50連接至第I鋼管10，在采油工地(與“野外”相同)將第2鋼管20連接至聯(lián)軸器50。此外，第I鋼管10和第2鋼管20是相同形狀的鋼管，但為了方便說明起見，對各部位標記“第I”或“第2”的修飾語。
[0032]第I鋼管10的一方的端部(在圖1中，為右側(cè)的端部)朝向外周側(cè)厚壁地形成(外鐓鍛加工)，在其外周形成有第I陽螺紋11。
[0033]同樣地，第2鋼管20的另一方的端部(在圖1中，為左側(cè)的端部)朝向外周側(cè)厚壁地形成(外鐓鍛加工)，在其外周形成有第2陽螺紋21。
[0034]而且，第I陽螺紋11螺紋接合在形成于聯(lián)軸器50的第I陰螺紋51，第2陽螺紋21螺紋接合在形成于聯(lián)軸器50的第2陰螺紋52，第I鋼管10的一方的端部的前端面(以下，稱為“第I前端面12”)與第2鋼管20的另一方的端部的前端面(以下，稱為“第2前端面22”)抵接。
[0035](肩角)
[0036]在圖2中，第I前端面12是內(nèi)周側(cè)緣13比外周側(cè)緣14沿管軸18 (參照圖1)方向更突出的截面錐狀，同樣地，第2前端面22是內(nèi)周側(cè)緣23比外周側(cè)緣24沿管軸28 (參照圖1)方向更突出的截面錐狀。
[0037]因此，在第I前端面12的內(nèi)周側(cè)緣13與第2前端面22的內(nèi)周側(cè)緣23抵接時，由第I前端面12和第2前端面22形成越是外周側(cè)就越是擴大的截面V字狀的間隙。
[0038]此時，第I前端面12相對于與第I鋼管10的管軸18垂直的管軸垂直面19的角度和第2前端面22相對于與第2鋼管20的管軸28垂直的管軸垂直面29的角度(以下，稱為“肩角Θ ”)成為“正角”。
[0039]此外，伴隨著擰入進行，第I前端面12與第2前端面22的抵接范圍朝向外周側(cè)擴大。
[0040](比較件)
[0041]在圖3A中，作為比較件的鋼管的接頭構造(以下，稱為“接頭構造”)800用于確認鋼管的接頭構造100的作用效果，第I鋼管810的第I前端面812與垂直于管軸(未圖示)的管軸垂直面819平行，第2鋼管820的第2前端面822與垂直于管軸(未圖示)的管軸垂直面829平行，第I前端面812與第2前端面822在整面抵接。
[0042]在圖3B中，作為比較件的鋼管的接頭構造(以下，稱為“接頭構造”)900用于確認鋼管的接頭構造100的作用效果，第I鋼管910的第I前端面912，外周側(cè)緣914比內(nèi)周側(cè)緣913沿管軸方向更突出，關于第2鋼管920