УПРОЧНЕННАЯ РЕЗЬБОВАЯ ДЕТАЛЬ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявляемое техническое решение относится к резьбовым элементам деталей.
Выражение «деталь», как применяется в данном описании, означает любой элемент или вспомогательное оборудование, предназначенное для соединения при помощи, по меньшей мере, двух частей резьбы с другой деталью для составления с другой деталью свинченного соединения, такого как резьбовое трубное соединение.
Данная полезная модель относится к любому типу детали, которая может быть подвергнута сжимающим и/или растягивающим (или изгибающим) нагрузкам сразу после соединения путем свинчивания с другой соответствующей деталью, например, с целью создания резьбового трубного соединения. Таким образом, это является чрезвычайно подходящим, кроме прочего, для применения в нефтяной промышленности.
Деталью может быть, например, труба (факультативно труба с очень большой длинной), муфта трубопровода (факультативно длиной в несколько десятков сантиметров), вспомогательное оборудование для таких труб (подвеска для труб, П-образное колено, предохранительный клапан, соединитель для бурильной трубы или бурильного замка, втулка и подобные). Такие детали могут применяться, например, для бурения или разработки буровой скважины.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений. Их применение можно встретить в любой отрасли, так как резьбовые соединения обеспечиваются универсальностью, точностью изготовления, способностью воспринимать большие осевые нагрузки. Широкое применение резьбовые соединения нашли в нефтегазовой промышленности, в частности – это их использование в бурильных трубах. Такие трубы соединяются между собой при помощи концов или бурильных замков со специальной замковой резьбой. Концы труб утолщаются, для увеличения их прочности.  Традиционно, в наиболее распространённых случаях, для соединения изделий нефтегазового (бурильного) назначения используют, например, коническую замковую резьбу описанную в  ГОСТ Р 50864-96.
Из уровня техники известно «Устройство для упрочнения резьб длинномерных изделий пластическим деформированием» по патенту RU 2254196, опубликованному 20.06.2005г. Устройство позволяет произвести упрочнение всей поверхности резьбы, включая боковые поверхности, вершины и впадины резьбы, а также улучшить чистоту поверхности и геометрию профиля резьбы, направленные на увеличение конструктивной прочности изделия.
К недостаткам упрочнения всей поверхности резьбы можно отнести то, что из-за протяженной жесткой поверхности, при воздействии на соединение больших изгибающих, крутящих, сжимающих и растягивающих нагрузок, а в особенности при воздействии комбинированных нагрузок, увеличивается вероятность возникновения образования трещин в резьбе.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СОЕДИНЕНИЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ» по патенту на полезную модель RU 156817, опубликованному 20.11.2015г. Соединение бурильных труб содержит резьбовые поверхности с азотированным слоем, причем впадины резьбы упрочнены поверхностно-пластическим деформированием. На упрочненную поверхность впадин нанесен азотированный слой, при этом глубина деформированного слоя впадин больше глубины азотированного.
К недостаткам заявленного технического решения можно отнести узкую направленность технического решения, из-за чего возможность его применения достигается только с одним методом упрочнения. Следует отметить, что упрочнение только впадин резьбы для некоторых видов резьбовых соединений обеспечивает недостаточную надежность и не снижает пластическую деформацию непосредственно зубьев резьбы под влиянием прилагаемых нагрузок. Кроме того, для применения упрочнения методом азотирования требуется поместить в специальную печь всю деталь, что в случае с бурильной трубой являются технически затруднительным. В связи с чем, данный метод реализуется преимущественно на малогабаритных (коротких) замках, которые в дальнейшем крепятся на концах труб.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, являются:
– повышение надежности резьбового соединения, в том числе резьбового соединения бурильных труб;
– увеличение ресурса работы соединения;
– обеспечение длительной сохранности резьбового элемента от истирания, деформации и коррозии поверхностей;
– минимизация рисков возникновения образования трещин, возникающих из-за протяженной жесткой поверхности, при воздействии на соединение больших изгибающих, крутящих, сжимающих, растягивающих, комбинированных и знакопеременных нагрузок.
Технический результат заключается в расширении арсенала средств по упрочнению деталей резьбовых соединений, а именно элементов резьбовых структур.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что резьбовая деталь, имеет на резьбовом участке упрочнение, причем согласно полезной модели упрочнение выполнено с пропусками.
Под пропусками понимаются неупрочненные участки поверхности резьбового участка.
По одному из вариантов выполнения полезной модели упрочнение нанесено на боковые поверхности резьбового участка.
По одному из вариантов исполнения полезной модели упрочнение нанесено на выступы резьбового участка.
По одному из вариантов исполнения полезной модели упрочнение нанесено на впадины резьбового участка.
Сопоставительный анализ с решениями, включенными в уровень техники показывает, что заявляемая упрочненная резьбовая структура отличается от выявленных решений местоположением выполнения упрочнения, а также возможностью использования всех известных методов для упрочнения резьбы.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна» полезной модели.
Возможны многочисленные варианты осуществления упрочненных резьбовых элементов по заявляемой полезной модели, которые иллюстрируются чертежами, где:
– общий вид упрочненной резьбовой детали фиг. 1;
– упрочненные боковые грани, нанесенные на основные виды резьбы фиг. 2;
– упрочненные боковые грани и впадины, нанесенные на основные виды резьбы фиг. 3;
– упрочненные боковые грани и выступы резьбового участка, выполненные на основных видах резьбы фиг.4;
– упрочненные выступы, выполненные на основных видах резьбы фиг. 5;
– упрочненные впадины, выполненные на основных видах резьбы фиг. 6.
Заявляемое техническое решение работает следующим образом.
Резьбовая деталь, состоящая из тела вращения 1, содержащего резьбовой участок 2, включающий боковые грани 3, впадины 4 и выступы 5, причем упрочнение 7 выполнено с пропусками 8. Резьбовая деталь используется для сопряжения с деталью с ответными частями резьбы, причем резьбы деталей упрочнены.
Данное техническое решение не ограничивает способы нанесения упрочнения на резьбовое соединение. Может быть использован любой метод упрочняющей обработки резьбы, например: комбинированные методы упрочнения; лазерное упрочнение, плазменное упрочнение; термические, термомеханические и химико-термические методы упрочнения; методы химического осаждения; электролитические методы упрочнения.