Способ изготовления конического резьбового соединения Советский патент 1993 года по МПК B23G1/00 

Изобретение относится к способам и средствам изготовления резьбового соединения и может быть использовано в любых отраслях промышленности, работающих с резьбовыми соединениями,.например, нефтяной и газовой для труб нефтяного сортамента. .

Цель изобретения - повышение стабильности точностных параметров резьбы при изготовлении резьбового соединения.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления конического резьбового соединения, включающем нарезание резьбы на элементах соединения, свинчивание элементов соединения с усилием, меньшим усилия, вызывающего пластические деформации по виткам резьбы,

нагрев элементов соединения до температур, не вызывающих структурных изменений в материале элементов соединения, выдержку при этих температурах в течении времени, достаточного для прохождения ползучести материала элементов соедий%- ния, и охлаждение до комнатной температуры, в отличие от прототипа перед свинчиванием элементов соединения между ними помещают штамп, выполненный в виде тонкостенной конической втулки с фланцем, на наружной и внутренней поверхности которой выполнена , типоразмер которой совпадает с типоразмером резьб элементов соединения.

Наилучший результат в достижении взаимозаменяемости при изготовлении кони00

о

00

ел

ческого резьбового соединения достигается в случае выполнения штампа из материала, обладающего более высокой твердостью и коэффициентом линейного расширения, чем материал элементов соединения.

Известны технические решения, в которых использован элемент в виде тонкой конической оболочки с резьбой, типоразмер которой одинаков с типоразмерами резьб ниппеля и муфты и фланцем под торец. В этом техническом решении названный элемент используется в качестве сменного протектора резьбового соединения при эксплуатации. Использование элемента в виде тонкой конической оболочки с резьбой в качестве штампа неизвестно.

Предлагаемое техническое решение в сравнении с прототипом позволяет осуществить взаимозаменяемость обработанных с помощью способа элементов резьбовых конических элементов (ниппелей и муфт).

П р и м е р 1. Брали 10 буровых замков ЗШ-178 из стали 40ХН, т.е. резьбовое соединение с упорной резьбой. Максимальная эксплуатационная нагрузка принималась 269 тс. Усилие затяжки соответственно Q 162 тс - осевое усилие возникающее в результате при свинчивании с приложением крутящего момента из-за наличия упора в замках ЗШ-178. Нагрузка на первый виток составила Pi 0,419 Q 68 тс. Упругая деформация сдвига первого витка ниппеля, соответствующая Pi, составила ,0028,

а интенсивность деформации е - 0,00164.

V3

Т.о. на первом витке ниппеля стремились получить ползучесть PI, равную величине упругой деформации е.. Материал замков ЗШ-178-сталь 40 ХН. Регламентированное усилие затяжки, не вызывающее пластических деформаций смятия, принимают тср 800 мН/м /температуру, не вызывающую структурных изменений в металле, принимают Т 723 К.

При заданных силовых и температурных параметрах деформации р Е 0,00164 согласно кривых ползучести и релаксации стали 40ХН может быть достигнута за 10ч, т.е. выдержка.при температуре принималась 10 ч. Штамп типоразмера замка ЗШ- 178 изготовляли из высокопрочной стали 4Х5МФ1С (ЭП-572). Штамп помещали между ниппелем и муфтой ЗШ-178 свинчивали с регламентированным моментом, затем следовали нагрев и выдержка при температуре. Таким образом обработали 10 замков ЗШ- 178; у всех замков на первом витке ниппеля получили одинаковую деформацию ползу

чести р 0,00164. Очевидно по мере износа штама при обработке большого числа соединений эта величина может меняться. Замеры на инструментальном микроскопе с

5 увеличением хбО показали, что шаг по оси резьбы стал переменным. Изменение шага разьбы одинаково для всех исследованных замков. Т.о. предлагаемым способом достигается взаимозаменяемость элементов.

10 резьбового соединения с переменным шагом.

П р и м е р 2. Брали 10 безупорных конических резьбовых соединений насосно- компрессорных труб НКТ 73 х 5,5 группы

15 прочности Д по ГОСТ 633-70-. Момент свин- чивания составил 1500 Нм, температура нагрева 998 К, время выдержки 30 мин. После обрабртки соединений их свинчивали с исходным крутящим моментом. Определили

20 герметичность до обработки и после. При свинчивании под нагрев ниппелем и муфтой помещали штамп из высокопрочной стали 4Х5МФ1С (ЭП-572), прошедшей химико- термическую обработку (азотирование)..

25 До обработки резьбовые соединения НКТ при давлении 40 МПа (400 кГс/см2) давали течь. После обработки элементы 10 соединений (ниппели и муфты) статистически перемешивали. Полученные таким образом

30 ю соединений со случайно подобранными элементами выдерживали давление не менее 50 МПа (500 кГс/см2). Предел упругости стали группы прочности Д. составляет 350 МПа (3500 кГс/см ), напряжение, вызывае35 мое моментом свинчивэния 1500 Нм, в материале резьбы испытуемых соединений, составляло менее 46 МПа (460 кПс/см). Таким образом за счет релаксации микронеровностей при помощи штампа достигается

40 взаимозаменяемость резьбовых соединений повышенной герметичности.

Характеристики сталей, используемых в примерах 1 и 2, приведены в таблице.

Твердость контактных поверхностей

45 штампа задана с превышением твердости контактных резьбовых поверхностей ниппеля и муфты для того, чтобы передать высокую степень чистоты, и точности обработки штампа резьбовым поверхностям ниппеля и

50 муфты. Превышение линейного расширения штампа коэффициента линейного расширения материала ниппеля и муфты предусмотрено для того, чтобы нагревом усилить упругое напряженное состояние элементов

55 замка, первоначально возникающее от упругой затяжки его.

Штамп для изготовления конического резьбового соединения, преимущественно трубного состоит из тонкой конической оболочки с резьбой, типоразмер которой одинаков с типоразмером резьб ниппеля и муфты фланца и средств для отвинчивания, которые выполняются в одном случае в виде штурвала, в другом - в виде отверстий под торцовый ключ. Материалом штампа служит высокопрочная сталь 4Х5МФ1С (ЭП-572) с дополнительным упрочнением поверхности методом химико-термической обработки, например, азотированием.

П р и м е р 3. Для штампа по примеру 2 брали материал ВК8 (твердый сплав).

Ф о рмула изобретения 1. Способ изготовления конического резьбового соединения, включающий наре- зание резьбы на элементах соединения, свинчивание элементов соединения с усилием, меньшим усилия, вызывающего пластические деформации по виткам резьбы, нагрев элементов соединения до темпера- тур, не вызывающих структурных измене0

5 0

ний в материале элементов соединения, выдержку при этих температурах в течение времени, достаточного для прохождения ползучести материала элементов соединения и охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности точностных параметров резьбы при изготовлении резьбового соединения, перед свинчиванием элементов соединения между ними помещают штамп, выполненный в виде тонкостенной конической втулки с фланцем, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнена резьба, типоразмер которой совпадает с типоразмером резьб элементов соединения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что штамп изготовлен из материала, обладающего более высокой твердостью и коэффициентом линейного расширения, чем материал элементов соединения.

Использование: способ предназначен для повышения стабильности точностных параметров резьб при изготовлении конических резьбовых соединений. Сущность изобретения: способ заключается в том, что перед свинчиванием элементов, .например, трубного конического резьбового соединения между элементами соединения устанавливается штамп, выполненный в виде тонкостенной конической втулки. На внутренней и наружной поверхностях втулки выполнена резьба, типоразмер которой совпадает с типоразмерами резьб элементов соединения. После этого соединения свинчивают с определенным усилием, нагревают до температур не вызывающих структурных изменений в материале элементов соединения и выдерживают в течение определенного времени. Затем коническое резьбовое соединение охлаждают до комнатной температуры. При этом штамп изготовляют из материала, обладающего большей твердостью и коэффициентом линейного расширения, чем материал, из которого изготовлены элементы соединения. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. fe