JPH06270072A - ショルダシールを有する特殊継手の締付制御方法 - Google Patents
ショルダシールを有する特殊継手の締付制御方法Info
- Publication number
- JPH06270072A JPH06270072A JP6647493A JP6647493A JPH06270072A JP H06270072 A JPH06270072 A JP H06270072A JP 6647493 A JP6647493 A JP 6647493A JP 6647493 A JP6647493 A JP 6647493A JP H06270072 A JPH06270072 A JP H06270072A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- tightening
- seal
- shoulder
- special joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 油井管の連結に用いられる管端面との接触に
よりシール作用をなすショルダシールを有する特殊継手
の締付制御方法を提供する。 【構成】 管端面との接触によりシール作用をなすショ
ルダ面をその内面に有する特殊継手を所定の締付トルク
にて管にねじ込み締付けするに際し、ねじ嵌め合わせ部
のトルク変化を予測し、その予測値と実トルクとの差分
演算を行ってシール部の有効トルクを求め、この有効ト
ルクが予め定められた上限設定値以上になった時点で締
付けを停止することにより、特殊継手のシール性能を大
幅に高めることが可能とする。
よりシール作用をなすショルダシールを有する特殊継手
の締付制御方法を提供する。 【構成】 管端面との接触によりシール作用をなすショ
ルダ面をその内面に有する特殊継手を所定の締付トルク
にて管にねじ込み締付けするに際し、ねじ嵌め合わせ部
のトルク変化を予測し、その予測値と実トルクとの差分
演算を行ってシール部の有効トルクを求め、この有効ト
ルクが予め定められた上限設定値以上になった時点で締
付けを停止することにより、特殊継手のシール性能を大
幅に高めることが可能とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば油井管の連結に用
いられる管端面との接触によりシール作用をなすショル
ダシールを有する特殊継手の締付制御方法に関する。
いられる管端面との接触によりシール作用をなすショル
ダシールを有する特殊継手の締付制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば石油採掘の現場において用いられ
る油井管用の管継手には、管内の高圧に対する高い密封
性能が要求されるとともに、多数本の連結に耐えるだけ
の十分な強度が要求される。そこで従来から、図３に示
すようなねじ込み式の特殊継手１が用いられている。
る油井管用の管継手には、管内の高圧に対する高い密封
性能が要求されるとともに、多数本の連結に耐えるだけ
の十分な強度が要求される。そこで従来から、図３に示
すようなねじ込み式の特殊継手１が用いられている。
【０００３】この特殊継手１は、両端からそれぞれ所定
の長さの雌ねじ部10, 10をその内周に形成してなる円筒
形の部材であり、雌ねじ部10, 10のさらに奥側にはシー
ル面11, 11と、このシール面11, 11に連なり特殊継手１
の軸心線に略直交するショルダ面12, 12とが形成されて
いる。一方、この特殊継手１にて連結される管２の管端
部には、この管２の軸心線に略直交するシール端面22
と、このシール端面22の外周側に連なり前記シール面11
と対応するシール面21と、このシール面21に連なり前記
雌ねじ部10に対応する雄ねじ部20とが形成されている。
の長さの雌ねじ部10, 10をその内周に形成してなる円筒
形の部材であり、雌ねじ部10, 10のさらに奥側にはシー
ル面11, 11と、このシール面11, 11に連なり特殊継手１
の軸心線に略直交するショルダ面12, 12とが形成されて
いる。一方、この特殊継手１にて連結される管２の管端
部には、この管２の軸心線に略直交するシール端面22
と、このシール端面22の外周側に連なり前記シール面11
と対応するシール面21と、このシール面21に連なり前記
雌ねじ部10に対応する雄ねじ部20とが形成されている。
【０００４】そして特殊継手１と管２との接合は、特殊
継手１の内側に管２の端部を嵌合した後、特殊継手１を
軸心回りに回転させて、管２の雄ねじ部20に特殊継手１
の雌ねじ部10をねじ込むことによりなされる。図４はこ
のねじ込み後の締結部の拡大断面図である。この図に示
すように、正しくねじ込みがなされた場合には、特殊継
手１内周のシール面11と管２外周のシール面21とが全長
にわたって密着して円周シール部が形成され、さらに特
殊継手１のショルダ面12に管２のシール端面22が突き当
てられて密着してショルダシール部が形成されており、
両シール部でのシール作用により高い密封性能が得られ
るのである。
継手１の内側に管２の端部を嵌合した後、特殊継手１を
軸心回りに回転させて、管２の雄ねじ部20に特殊継手１
の雌ねじ部10をねじ込むことによりなされる。図４はこ
のねじ込み後の締結部の拡大断面図である。この図に示
すように、正しくねじ込みがなされた場合には、特殊継
手１内周のシール面11と管２外周のシール面21とが全長
にわたって密着して円周シール部が形成され、さらに特
殊継手１のショルダ面12に管２のシール端面22が突き当
てられて密着してショルダシール部が形成されており、
両シール部でのシール作用により高い密封性能が得られ
るのである。
【０００５】上記のような特殊継手１への管２の締結
は、特殊継手１を保持して軸心回りに回転させる回転チ
ャックとを同心上に備えた締結機（図示せず）により行
われるが、このとき回転チャックを介して特殊継手１に
加えられる締付けトルクを検出し、この検出結果が所定
の上限トルクに達する直前に締結機の動作を停止してね
じ込みを終了することにより、特殊継手１と管２とが前
記上限トルクに近い所定範囲内の締付トルク下にて締結
されるようになしてある。
は、特殊継手１を保持して軸心回りに回転させる回転チ
ャックとを同心上に備えた締結機（図示せず）により行
われるが、このとき回転チャックを介して特殊継手１に
加えられる締付けトルクを検出し、この検出結果が所定
の上限トルクに達する直前に締結機の動作を停止してね
じ込みを終了することにより、特殊継手１と管２とが前
記上限トルクに近い所定範囲内の締付トルク下にて締結
されるようになしてある。
【０００６】図５は、締結機の動作中に特殊継手１に加
えられる締付トルクの変化状態を示す特性図である。締
付けが正しくなされている場合は、締付トルクはまず特
殊継手１の雌ねじ部10と管２の雄ねじ部20との嵌め合わ
せ部の干渉が始まる点Ｓから点Ａまでの初期においては
ターン数の増加に伴って漸増する領域（以下、ショルダ
トルク域という）を経て、そのＡ点から特殊継手１のシ
ョルダ面12と管２のシール端面22の接触、すなわちショ
ルダシール部の干渉が始まると急増して最終締付トルク
Ｐに至るショルダシール部の領域（以下、デルタトルク
域という）まで変化する。
えられる締付トルクの変化状態を示す特性図である。締
付けが正しくなされている場合は、締付トルクはまず特
殊継手１の雌ねじ部10と管２の雄ねじ部20との嵌め合わ
せ部の干渉が始まる点Ｓから点Ａまでの初期においては
ターン数の増加に伴って漸増する領域（以下、ショルダ
トルク域という）を経て、そのＡ点から特殊継手１のシ
ョルダ面12と管２のシール端面22の接触、すなわちショ
ルダシール部の干渉が始まると急増して最終締付トルク
Ｐに至るショルダシール部の領域（以下、デルタトルク
域という）まで変化する。
【０００７】この変曲点Ａにおけるショルダトルク域か
らデルタトルク域への転換は、特殊継手１のショルダ面
12に管２のシール端面22が突き当たった時点において生
じるものであり、特殊継手１のシール性はこの変曲点Ａ
以後すなわちショルダシール部の干渉以後のデルタトル
ク域に依存するため、これをいかに制御するかがシール
性向上の要点とされている。
らデルタトルク域への転換は、特殊継手１のショルダ面
12に管２のシール端面22が突き当たった時点において生
じるものであり、特殊継手１のシール性はこの変曲点Ａ
以後すなわちショルダシール部の干渉以後のデルタトル
ク域に依存するため、これをいかに制御するかがシール
性向上の要点とされている。
【０００８】このデルタトルク域を制御する方法として
は、例えば特開昭63−229272号公報には締付トルク値を
微小時間毎にサンプリングし、一定時間前後のサンプリ
ングトルク値の差を演算し、演算したトルク値の差と予
め設定した設定値とを比較し、演算したトルク値の差が
設定値を超えたときの締付トルクによってショルダシー
ル部とし、それ以後のデルタトルクを制御する方法が提
案されている。
は、例えば特開昭63−229272号公報には締付トルク値を
微小時間毎にサンプリングし、一定時間前後のサンプリ
ングトルク値の差を演算し、演算したトルク値の差と予
め設定した設定値とを比較し、演算したトルク値の差が
設定値を超えたときの締付トルクによってショルダシー
ル部とし、それ以後のデルタトルクを制御する方法が提
案されている。
【０００９】一方、上記特開昭63−229272号の方法では
トルクの微小な変動のため微小時間のトルク増分のばら
つきが大きくショルダシール部の検出精度が劣る点を改
善すべく、特開平４− 83988号公報では締付トルクおよ
びターン数を所定時間毎にサンプリングして相互に対応
させて順次記憶し、締結終了時点における最終のターン
数から所定数だけ少ないターン数の範囲内にある記憶デ
ータのそれぞれに対して差分演算を行い、得られた差分
値中の最大値に所定の係数を乗じて基準値を定めるとと
もに、前記差分値を前記記憶の順と逆に調べて前記基準
値を最初に下回るものを取り出し、これに対応する記憶
データを変曲点での締付トルクおよびターン数とする、
すなわち締付完了後においてショルダシール干渉以後の
トルクカーブを調べることによりショルダシール部を検
出する方法である。
トルクの微小な変動のため微小時間のトルク増分のばら
つきが大きくショルダシール部の検出精度が劣る点を改
善すべく、特開平４− 83988号公報では締付トルクおよ
びターン数を所定時間毎にサンプリングして相互に対応
させて順次記憶し、締結終了時点における最終のターン
数から所定数だけ少ないターン数の範囲内にある記憶デ
ータのそれぞれに対して差分演算を行い、得られた差分
値中の最大値に所定の係数を乗じて基準値を定めるとと
もに、前記差分値を前記記憶の順と逆に調べて前記基準
値を最初に下回るものを取り出し、これに対応する記憶
データを変曲点での締付トルクおよびターン数とする、
すなわち締付完了後においてショルダシール干渉以後の
トルクカーブを調べることによりショルダシール部を検
出する方法である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術において、前者の特開昭63−229272号の方法
の場合は、正確にショルダシール部を検知し得たとして
もそこで定義されているデルタトルクはシール干渉に伴
うトルクとねじ干渉のトルクが合わさったものであっ
て、真にシール性を左右するショルダシール部トルクが
得られないという問題がある。
た従来技術において、前者の特開昭63−229272号の方法
の場合は、正確にショルダシール部を検知し得たとして
もそこで定義されているデルタトルクはシール干渉に伴
うトルクとねじ干渉のトルクが合わさったものであっ
て、真にシール性を左右するショルダシール部トルクが
得られないという問題がある。
【００１１】一方、後者の特開平４− 83988号の方法を
用いると確かにショルダシール部の検出精度は高まる
が、締付完了後にショルダシール部を検出することにな
るため、デルタトルクの制御に採用することができない
という欠点がある。本発明は、上記のような従来技術の
有する課題を解決したショルダシールを有する特殊継手
の締付制御方法を提供することを目的とする。
用いると確かにショルダシール部の検出精度は高まる
が、締付完了後にショルダシール部を検出することにな
るため、デルタトルクの制御に採用することができない
という欠点がある。本発明は、上記のような従来技術の
有する課題を解決したショルダシールを有する特殊継手
の締付制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、管端面との接
触によりシール作用をなすショルダ面をその内面に有す
る特殊継手を所定の締付トルクにて管にねじ込み締付け
するに際し、ねじ嵌め合わせ部のトルク変化を予測し、
その予測値と実トルクとの差分演算を行ってシール部の
有効トルクを求め、この有効トルクが予め定められた上
限設定値以上になった時点で締付けを停止することを特
徴とするショルダシールを有する特殊継手の締付制御方
法である。
触によりシール作用をなすショルダ面をその内面に有す
る特殊継手を所定の締付トルクにて管にねじ込み締付け
するに際し、ねじ嵌め合わせ部のトルク変化を予測し、
その予測値と実トルクとの差分演算を行ってシール部の
有効トルクを求め、この有効トルクが予め定められた上
限設定値以上になった時点で締付けを停止することを特
徴とするショルダシールを有する特殊継手の締付制御方
法である。
【００１３】
【作 用】以下に、本発明のショルダシール部トルク検
出および締付制御の手順について図１を用いて説明す
る。 まず、嵌め合わせの初期のショルダトルク域でのトル
クが漸増するトルク立ち上がり時において、図２に示す
ように、測定された実トルクＴR1を用いてターン数ｎ1
から任意のターン数ｎ2 までの間にねじ嵌め合わせトル
クＴP の予測値を式ＴP ＝ｆ（ｎ）を重回帰することに
よって求める。 引き続きターン数ｎ2 以後の実トルクＴR2を測定す
る。 実トルクＴR2とトルク予測値ＴP とのトルク偏差ΔＴ
（＝ＴR −ＴP ）をシール部のシールトルクの有効トル
クとしてリアルタイムに求める。 このトルク偏差ΔＴが予め定められた最適値ΔＴopt
になったかどうかを判定する。 トルク偏差ΔＴが最適値ΔＴopt 以上になった時点
で、実トルクＴR2が最終締付トルクに至ったと判定して
締付けを停止する。
出および締付制御の手順について図１を用いて説明す
る。 まず、嵌め合わせの初期のショルダトルク域でのトル
クが漸増するトルク立ち上がり時において、図２に示す
ように、測定された実トルクＴR1を用いてターン数ｎ1
から任意のターン数ｎ2 までの間にねじ嵌め合わせトル
クＴP の予測値を式ＴP ＝ｆ（ｎ）を重回帰することに
よって求める。 引き続きターン数ｎ2 以後の実トルクＴR2を測定す
る。 実トルクＴR2とトルク予測値ＴP とのトルク偏差ΔＴ
（＝ＴR −ＴP ）をシール部のシールトルクの有効トル
クとしてリアルタイムに求める。 このトルク偏差ΔＴが予め定められた最適値ΔＴopt
になったかどうかを判定する。 トルク偏差ΔＴが最適値ΔＴopt 以上になった時点
で、実トルクＴR2が最終締付トルクに至ったと判定して
締付けを停止する。
【００１４】
【実施例】サイズ177.8mm φ×29ＬＢＳの油井管にショ
ルダシールを有する規格ＡＰＩ５ＣＴ−Ｌ80の特殊継手
を接続する際に、本発明を適用した。この特殊継手の締
付状態を事前に調査したところ、変曲点Ａにおけるター
ン数ｎ3 は0.4 〜0.6 ターンであり、最終締付トルクで
のターン数ｎ4 とｎ3 との差（ｎ4 −ｎ3 ）は0.03〜0.
05ターンであった。このときのシールトルクΔＴの最適
値ΔＴopt は1500kg・m であり、締付速度は６rpm とし
た。
ルダシールを有する規格ＡＰＩ５ＣＴ−Ｌ80の特殊継手
を接続する際に、本発明を適用した。この特殊継手の締
付状態を事前に調査したところ、変曲点Ａにおけるター
ン数ｎ3 は0.4 〜0.6 ターンであり、最終締付トルクで
のターン数ｎ4 とｎ3 との差（ｎ4 −ｎ3 ）は0.03〜0.
05ターンであった。このときのシールトルクΔＴの最適
値ΔＴopt は1500kg・m であり、締付速度は６rpm とし
た。
【００１５】そこで、ねじ嵌め合わせトルクＴP を予測
するに当たり、ターン数ｎ1 ＝0.05ターンからターン数
ｎ2 ＝0.25ターンまでの間に0.01ターン毎に計20点のサ
ンプリングトルクを用いて締付途中においてただちに回
帰計算を行ったところ、ＴP＝ 860ｎ＋20なる直線近似
を行うことができた。ここで、式中の＋20kg・m はグラ
フにトルクを表示し始める値である。なお、この直線近
似による誤差は0.2 ％程度である。
するに当たり、ターン数ｎ1 ＝0.05ターンからターン数
ｎ2 ＝0.25ターンまでの間に0.01ターン毎に計20点のサ
ンプリングトルクを用いて締付途中においてただちに回
帰計算を行ったところ、ＴP＝ 860ｎ＋20なる直線近似
を行うことができた。ここで、式中の＋20kg・m はグラ
フにトルクを表示し始める値である。なお、この直線近
似による誤差は0.2 ％程度である。
【００１６】ついで、ターン数ｎ2 の0.05ターン後すな
わちｎ3 ＝0.3 ターンで予測値を計算終了し、それ以後
実トルクＴR2との差ΔＴを計算開始し、ｎ4 ＝0.55ター
ンで最適値ΔＴopt を超えたところで締結作業を終了し
た。その結果シールトルク値の予測誤差が従来例の２〜
３％に対し0.3 ％と大幅に向上し、シール性能の向上を
図ることができた。
わちｎ3 ＝0.3 ターンで予測値を計算終了し、それ以後
実トルクＴR2との差ΔＴを計算開始し、ｎ4 ＝0.55ター
ンで最適値ΔＴopt を超えたところで締結作業を終了し
た。その結果シールトルク値の予測誤差が従来例の２〜
３％に対し0.3 ％と大幅に向上し、シール性能の向上を
図ることができた。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ねじ嵌め合わせ部のトルク変化を予測して、その予測値
と実トルクとの差をシール部の有効トルクとして、この
有効トルクを用いて特殊継手の締付制御を行うようにし
たので、シールトルク値の予測誤差を大幅に低減するこ
とが可能となり、特殊継手のシール性能を大幅に高める
ことが可能となり、製品の信頼性の向上に大いに寄与す
る。
ねじ嵌め合わせ部のトルク変化を予測して、その予測値
と実トルクとの差をシール部の有効トルクとして、この
有効トルクを用いて特殊継手の締付制御を行うようにし
たので、シールトルク値の予測誤差を大幅に低減するこ
とが可能となり、特殊継手のシール性能を大幅に高める
ことが可能となり、製品の信頼性の向上に大いに寄与す
る。
【図１】本発明のショルダシール部トルク検出および締
付制御の手順を示す流れ図である。
付制御の手順を示す流れ図である。
【図２】本発明を適用したときのターン数とトルクおよ
びシールトルクの関係を示す特性図である。
びシールトルクの関係を示す特性図である。
【図３】特殊継手および管の従来例を示す断面図であ
る。
る。
【図４】特殊継手および管の締結部の拡大断面図であ
る。
る。
【図５】締結機の動作中に特殊継手に加えられる締付ト
ルクの変化状態を示す特性図である。
ルクの変化状態を示す特性図である。
１ 特殊継手 ２ 管 10 雌ねじ部 11 シール面 12 ショルダ面 20 雄ねじ部 21 シール面 22 シール端面 Ａ 変曲点
Claims (1)
- 【請求項１】 管端面との接触によりシール作用をな
すショルダ面をその内面に有する特殊継手を所定の締付
トルクにて管にねじ込み締付けするに際し、ねじ嵌め合
わせ部のトルク変化を予測し、その予測値と実トルクと
の差分演算を行ってシール部の有効トルクを求め、この
有効トルクが予め定められた上限設定値以上になった時
点で締付けを停止することを特徴とするショルダシール
を有する特殊継手の締付制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6647493A JPH06270072A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | ショルダシールを有する特殊継手の締付制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6647493A JPH06270072A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | ショルダシールを有する特殊継手の締付制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06270072A true JPH06270072A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13316824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6647493A Pending JPH06270072A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | ショルダシールを有する特殊継手の締付制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06270072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010255710A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Jfe Steel Corp | 油井管用特殊ねじ継手の締め付け方法 |
| JP2016121486A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 株式会社大林組 | ネジ式機械式継手による鋼管柱の接合の管理方法 |
-
1993
- 1993-03-25 JP JP6647493A patent/JPH06270072A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010255710A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Jfe Steel Corp | 油井管用特殊ねじ継手の締め付け方法 |
| JP2016121486A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 株式会社大林組 | ネジ式機械式継手による鋼管柱の接合の管理方法 |
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