РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к соединениям труб и может быть использована при добыче нефти для соединения, например, бурильных труб при проведении технологических операций на скважине, где требуется повышенная плотность соединения и его высокая надежность при частых спуско-подъемных операциях.
Известны резьбовые соединения деталей технологического замка с износостойким резьбовым соединением насосно-компрессорных труб (патент RU 1 11238 U1, МПК F16L 15/08, опубл. 2011 г.) и высокоресурсного технологического замка для насосно-компрессорных труб (патент RU 120478 U1, МПК F16L 15/00, опубл. 2012 г.), содержащие одну деталь с наружной, а вторую - с внутренней замковыми резьбами, имеющими равномерный азотированный слой. Резьбовое соединение (патент RU 120478 U1) принято в качестве прототипа.
Такие соединения не выдерживают большого количества циклов свинчивания - развинчивания с заданным моментом свинчивания, что объясняется низкой усталостной прочностью резьбового соединения из-за повышенной хрупкости азотированного слоя во впадине резьбы.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение большого количества циклов свинчивания - развинчивания с заданным моментом свинчивания за счет повышения усталостной прочности резьбового соединения.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования резьбового соединения деталей, одна из которых выполнена с наружной, а вторая - с внутренней замковыми резьбами, при этом как минимум одна резьба имеет азотированный слой.
Это усовершенствование заключается в том, что толщина азотированного слоя во впадине резьбы меньше толщины азотированного слоя на боковых поверхностях резьбы на 20 и более процентов.
Такое выполнение соединения позволяет обеспечить износостойкость боковых поверхностей резьбы, испытывающих трение при эксплуатации, снизить хрупкость во впадине резьбы и за счет этого повысить усталостную прочность соединения и увеличить способность резьбы выдерживать большое количество циклов свинчивания -развинчивания с заданным моментом свинчивания.
При разнице в толщине азотированного слоя менее 20% не обеспечивается снижение хрупкости во впадине. Верхний предел разницы толщин не ограничен.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 изображено резьбовое соединение буровой трубы с переводником, на фиг. 2 - резьбовой конец переводника, на фиг. 3 - выносной элемент А фиг. 2 (для ясности чтения чертежа показан в увеличенном масштабе).
Резьбового соединения деталей содержит буровую трубу 1 и переводник 2. Буровая труба 1 выполнена с наружной замковой резьбой 3, переводник 2-е внутренней замковой резьбой 4. В приведенном варианте резьба 4 на переводнике 2 имеет азотированный слой (азотированный слой могут иметь резьбы как одной из деталей соединения, так и обеих). Толщина h азотированного слоя во впадине 5 резьбы 4 меньше толщины H азотированного слоя на боковых поверхностях 6 резьбы на 20 и более процентов.
В процессе свинчивания и развинчивания буровой трубы 1 и переводника 2 и при эксплуатации соединения боковые поверхности резьбы испытывают трение и нанесенный на них азотированный слой обеспечивает требуемую износостойкость. Металл в зоне впадин резьбы 3 и 4 испытывает знакопеременные нагрузки. За счет того, что толщина h азотированного слоя во впадине 5 резьбы 4 меньше толщины Н азотированного слоя на боковых поверхностях 6 на 20% и более, соединение выдерживает большое количество циклов свинчивания-развинчивания с заданным моментом свинчивания, так как из-за пониженной толщины h азотированного слоя во впадине резьбы снижена хрупкость и повышена ее усталостной прочность.
Изготовлено и опробовано соединение бурильной трубы 1 и переводника 2 замковой резьбой 3-133 ГОСТ Р 50864-96. Толщина азотированного слоя на боковых поверхностях 6 резьбы H=0,09 мм, во впадине 5 резьбы 4 переводника толщина азотированного слоя h=0,04 мм, что составляет 44% толщины Н азотированного слоя на боковых поверхностях. Опробование соединения показало увеличение количества циклов свинчивания - развинчивания со стандартных 600 циклов до 1368 циклов при обеспечении заданного момента свинчивания 27,7…33.1 кН × м.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет обеспечить износостойкость боковых поверхностей резьбы, снизить хрупкость во впадине резьбы и за счет этого повысить усталостную прочность соединения и увеличить способность резьбы выдерживать большое количество циклов свинчивания - развинчивания с заданным моментом свинчивания.