Способ изготовления резьбового соединения с переменным шагом резьбы Советский патент 1986 года по МПК B23G1/00 

Изобретение относится к способам изготовления резьбовых соединений и может быть использовано в любых отраслях техники для соединений, работающих в динамическом режиме наг- py3OKs например в нефтяной и газовой промышленности, для изготовления соединений бурильных труб.

Цель изобретения - упрощение изготовления соединения путем свинчивани его с регламентированным усилием и нагревом и повьшение коррозийной стойкости соединения путем снижения свободной энергии его материала.

Способ осуществляется следующим образом.

Элементы резьбового соединения с винчивают с регламентированным усилием затяжки. Осевое усилие от затяжки должно быть меньше, чем усилие вызывающее пластические деформации по виткам -резьбы. Собранную конструкцию помещают в нагревательное устройство и нагревают до температуры, не превышающей температуры, при которой возможны структурное изменение в металле и ухудшение механических свойств Время вьщержки регламентируется д§ формацией ползучести, которая должна пройти по виткам резьбы и ее суммарная величина должна быть не меньше чем упругая деформация резьбы, вызванная макси мальной эксплуатационной нагрузкой. . .

Осевая сила, действуящая на резьбовое соединение, при повышенных температурах вызовет ползучесть тел болта, гайки и витков резьбы, а также релаксацию напряжений в концентраторах, образовавшихся во впадинах резьбы. Неравномерность нагрузки по виткам вызовет неравномерность остаточной деформации ползучести. Так как деформация ползучести нелинейным образом зависит от напряжений, то наибольшие остаточные деформации накапливаются на первых витках резьбы, а нагрузка с первых витков автоматически передается соседним. Этот процесс продолжается до полного выравнивания нагрузки по всем виткам резьбы. После разгрузки резьбовое соединение будет иметь необходимые переменный шаг и профиль витков, Когда соединение подвергается расчетной осевой нагрузке в условиях эксплу а тации, все витки, находящиеся в зацеплении, нагружаются равномерно.

0

9280

Изменение шага рассмотрим на примере замкового соединения труб в случае растянутого HHnnsjin и сжатой муфты. Наибольшее растягивающее усилие ; в ниппеле приходится на первый виток

у основания конуса. Два соседних вит- ка деформируются неравномерно. Остаточная деформация у первого витка больие, чем у второго, floche разгрузки шаг у витков уменьшается по сравне- чию с начальным. Такой эффект наблюдается у всех витков, но, приближаясь к вершине конуса, шаг постепенно увеличивается до первоначального. В муф- те, находяо;ейся в сжатом состоянии, процесс ползучести происходит в обратном порядке. Наибольший шаг резьбы после разгрузки имеют витки, расположенные у основания.

Изобретение позволяет выравнять нагрузку по виткам резьбы. Так при 17 витках в замковом соединении нагрузка на. первый виток составит 0,06 от действующей. Уменьшение нагрузки в 5 7,5 раз при усталостном режиме нагрузки резко увеличит долговечность резьбового соединения.

Кроме этого, материал, подвергнутый: высоким давлениям при высоких температурах, обладает пониженной свободной энергией. Электрохимическая природа коррозии непосредственно С зязана со свободной энергией, с по- н1С1кением последней снижается способность материала к коррозии. ДефЪрма- ции от контактнь х напряйсений, возникающие на плоскости витка в условиях ползучести, являются объемными. Поверхностные слои материала находятся в условиях, близких к условиям всестороннего сжатия.

Таким образом, сопряженные слои материала витков приобретают пониженную свободную энергию, следовательно и пониженную способность к

коррозии. I.

Способ может быть применен для изготовления закаленных резьбовых соединений. Операции нагрева под закалку и на ползучесть в этом случае совмещают. Нарезание- резьбы производят в элементах соединения, находящихся Б отложенном состоянии. Элементы соединения свинчивают с определенным усилием затяжки и подвергают их к традиционной закалка. Так как температура закалки достаточно высокая, то время вьщержки при этой температуре оказывается достаточным

0

5

0

S

5

3 12192804

для процесса ползучести. Равномернаячивается несколько гаек и между каж- нагрузка по виткам исключает короб-дои парой гаек создается необходи- ление резьбы при закалке. ,мое усилие затяжки. Собранная кон- Способ может быть использованструкция помещается в нагреватель- для цилиндрической резьбы обычной. ное устройство и при заданной темпа- пары болт-гайка. В большинстве слу-ратуре выдерживается в течение за- чаев можно ограничиться ползучестьюданного времени. Затем конструкция только витков гайки. В этом случаеохлаждается на воздухе и операция изготавливается длинный винт-калибробработки считается законченной. Б жаропрочного материала, который случае закаленной винтовой пары наг- температуре эксплуатации нечувстви-рев под закалку и ползучесть совме- телен к ползучести. На калибр навин-щают.