JPH1182829A - 摩擦圧接用管継ぎ手 - Google Patents

摩擦圧接用管継ぎ手

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JPH1182829A
JPH1182829A JP25057897A JP25057897A JPH1182829A JP H1182829 A JPH1182829 A JP H1182829A JP 25057897 A JP25057897 A JP 25057897A JP 25057897 A JP25057897 A JP 25057897A JP H1182829 A JPH1182829 A JP H1182829A
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JP
Japan
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box
pin
conical surface
pipe joint
joint
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25057897A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushi Maruyama
和士 丸山
Eiji Tsuru
英司 津留
Haruyuki Nagayoshi
治之 永吉
Kunihiko Okamura
邦彦 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 油・ガス輸送に用いるラインパイプ継ぎ手に
適用する摩擦圧接用管継ぎ手を提供する。 【解決手段】 管継ぎ手のネジなし面には通常施される
メッキやコーテイング等の表面処理を全く施すことなく
摩擦発熱(圧接)部分とし、更に、摩擦圧接に必要な最
終段階での押し付け力をピン先端とボックス最奥部の傾
斜角に沿う外開き力を用いて締め込みを行う機能を具備
した摩擦圧接用管継ぎ手。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として油・ガス
輸送に用いるラインパイプ継ぎ手に適用する摩擦圧接用
管継ぎ手に関するもので、特に、メカニカル継ぎ手を採
用し、嵌合終了時に雄側外周面と雌側内周面の金属接触
部において強固な摩擦圧接が実現できる構造を付与した
摩擦圧接用管継ぎ手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ラインパイプ継ぎ手は、管端に開
先加工を施し、現地にて突き合わせ溶接するのが常であ
るが、溶接施工に長時間を要すること、溶接による接合
部の材質劣化、また、腐食環境に適合する高合金パイプ
では母材と溶着金属との強度のミスマッチなどの問題か
ら、迅速作業が可能で接合部の材質劣化のないメカニカ
ル継ぎ手が模索されている。
【0003】一方、抗井から油・ガスを採取する油井管
(チュービング)には、内部流体漏洩防止のため金属接
触タイプ気密機構を具備したネジ継ぎ手が種々適用され
ている。前記継ぎ手構造をそのままラインパイプ継ぎ手
として用いることも可能であると考えられるが、シール
を機械的押しつけに依存する構造のままでは、内部流体
が漏洩した場合には直ちに環境汚染に繋がるラインパイ
プには採用できないという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、ネジ継ぎ手の迅速作業性を維持しながら、シー
ル部には金属接触機構ではなく、冶金的接合を可能にす
るラインパイプおよび油井管等の継ぎ手を提供すること
を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】油井管ネジ継ぎ手は、繰
り返し締め込み作業を行うが、雄ネジ側(ピン)、雌ネ
ジ側(ボックス)嵌合接触部には、通常メッキまたはコ
ーテイングが施されると共に、使用時には金属粉を含む
コンパウンドグリースを塗布して焼き付きを防止してい
る。本発明は、この焼き付き現象を積極的に利用するこ
とを発想の原点とするものである。
【0006】その概要を説明すると、内面に雌ネジを有
するボックスと外面に雄ネジを有するピンとを螺合する
管のネジ継手において、ネジなし先端部に円錐面と管軸
垂直面と、その内側に凹の傾斜角をもつ端部円錐面から
構成されるピン側と、ピン先端形状に対応するようにネ
ジ奥部に設けられたネジなし円錐面と、それに交わる外
側に凸の端部円錐面から構成されるボックス側とからな
る継ぎ手部材に対して、ネジ部には嵌合時の焼き付きを
防止するため、前記の焼き付き回避処理としてメッキ、
コーテイング等の表面処理を施すが、円錐面およびそれ
と交わる端部円錐面には、ピン、ボックスとも凝着の妨
げになるメッキ、潤滑剤を適用せず、使用直前には脱脂
処理を十分行い凝着を起こし易くしておく。
【0007】本継ぎ手を締め込むと、円錐面が接触する
まではピン、ボックスのネジが嵌合し、ピンはボックス
に円滑にねじ込まれ端部圧接部の調芯機能の役目を果た
す。ピン先端の外周円錐面がボックス奥の内周円錐面に
接触を開始すると、両円錐面は締まり嵌め状態になるよ
うに予め内外径を機械加工されているので、締め込みが
進む程その干渉は大きくなり接触面では相対すべりによ
り大きな摩擦熱が発生する。それと同時に、圧着の妨げ
となる酸化皮膜は破壊され金属新生面同士が接触するよ
うになり、境界面において十分の摩擦発熱と塑性流動を
起こし凝着に必要なエネルギーを励起したところで継ぎ
手の締め込みは完了する。締め込み完了時には、接触面
の摺動は停止し、ピン先端が対応するボックス奥端面に
衝接するるが、この衝接面は管軸に対して傾斜角θ
(°)を持つ構造としているため、この傾斜角に沿って
ピン先端は外側に広がろうとし、前記凝着エネルギーが
蓄積された円錐面を強く押しつける作用を及ぼし圧接工
程を終了する。この構造の中で、摩擦圧接で必要な摩擦
発熱とその直後の強い押しつけ力付与の作用が満たされ
たことになる。
【0008】本継ぎ手の圧着部は、強固な締め付けによ
り使用時においても、軸方向、半径方向および円周方向
に対してピンとボックスの相対変位が起こらず、このた
め、接合部を剥離させる力が作用しないよう周囲から強
固に拘束されている。もう一つのシールとして、ボック
スネジにパッキン挿入溝を加工し、締め込み時に樹脂シ
ールパッキングリングをその溝に挿入しておく。上記ネ
ジの締め込み過程で、前記シールパッキンは雄ネジと雌
ネジの隙間で圧縮、圧延され僅かなネジのクリアランス
に充満することでシール効果を発揮することができる。
【0009】上述した構成により、ラインパイプの接合
が完了し、内部流体に対しては強固な冶金接合気密部を
持ち、外部の海水に対しては樹脂パッキンにてシールが
確保された、作業性に優れ、かつ溶接入熱による材料の
変質を伴わないメカニカルラインパイプ継ぎ手が提供で
きることとなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明による摩擦圧接用管
継ぎ手を図面を以て詳細に説明する。図1は、本発明に
よる摩擦圧接用管継ぎ手の嵌合状態の横断面を示す図で
ある。図1において、管本体の一端ピンにテーパ付の雄
ネジ3が加工され、その先端部には円錐面4と、それと
交わる円錐凹面5が加工されている。ボックス2には、
雄ネジ3に嵌合する雌ネジ3’が加工され、前記雄ネジ
3先端形状に対応するように円錐面4’と、それと交わ
る円錐凸面5’が加工されている。前記ボックス2のネ
ジ部7には、締め込みによる焼き付きを防止するため、
Zn,Sn,Cuなどの金属メッキ、または燐酸皮膜コ
ーテイング、または二硫化モリブデンを樹脂中に分散さ
せ、潤滑なしで締め込みができる特殊コーテイング(特
開昭7−86616号参照)が施されているが、前記ボ
ックス2のネジなし端部8には、これら表面処理は行わ
ない。ピンについても、前記ネジなし端部8に相当する
外周部に対しても表面処理は行わない。また、ボックス
ネジには、シールパッキン溝9を加工し、締め込み前に
樹脂シールパッキン6を挿入しておく。
【0011】次に、本発明によるネジ継ぎ手のシール性
を説明する。ネジ締め込みによって、ピン先端円錐面4
が、これと対応するボックス側円錐面4’と接触し、締
め込みが進むにつれて接触面の相対すべり長さおよび面
圧は増大し、ピン先端面5がボックス奥の円錐面5’に
衝接して締め込みを完了する。この時、衝接部に更にト
ルクを負荷することにより、ピン先端10は角度θに沿
って前記円錐面5’面上をせり上がろうとし、円錐面
4、4’間に高い押しつけ荷重を発生させる。図2に、
前記円錐面4、4’の相対すべりと押しつけ荷重の関係
を模式的に示した。
【0012】一方、前記シールパッキン6は、ピンネジ
によって連続的に圧縮、圧延され挿入部の前後2山程度
のネジクリアランスを充満し、外面から前記ネジクリア
ランスを通って浸入する海水を遮断する。また、ネジ部
の潤滑のためのコンパウンドグリースを塗布する場合に
は、ピンのネジ部スパン7に少量塗布する程度とし、ボ
ックス内面には一切塗布しない。このようにすること
で、ネジの締め込みによりコンパウンドグリースが圧着
部を汚染するのを防止すると同時に、前記圧着部と樹脂
パッキンに封じ込められたグリースの圧力上昇を抑え、
ボックスおよびピンに余分の圧力が発生することを防止
する。上記のコンパウンドグリースに代わる特殊なコー
テイング処理が可能で、しかも同様な効果が発揮される
のであれば、前述したような観点から最適な手段とな
る。
【0013】本発明による摩擦圧接用管継ぎ手の適用に
当たっては、ラインパイプへの適用を主目的とするが、
油井管など完璧な気密性能が必要な箇所に対しても十分
適用可能であることは勿論である。
【0014】
【実施例】本発明による摩擦圧接用管継ぎ手について、
本発明者らが行った加工、実験およびその結果を実施例
を以て説明する。API規格、X−65グレードの外
径:324mm、肉厚:12.7mmの鋼管にAPI規
格によるバットレスを切ったネジ継ぎ手に、ピン先端肩
部10の厚さを7mmとし、ピン先端円錐面のテーパ:
1/10、直径干渉代:1.2mm、ピン先端長さ:2
5mmとし、ボックスには管端から70mmの完全ネジ
嵌合位置に幅:5mm、深さネジ底:2mmのパッキン
用溝を加工し、そこに、幅:4.4mm、厚み:3.3
mmのテフロンパッキンを挿入し、ボックスにはポリア
ミド樹脂に二硫化モリブデンを分散させて、それを吹き
付けた特殊耐焼き付き防止コーテイングを適用して継ぎ
手の締め付けを行った。この締め付けに当たっては、ピ
ン、ボックスの金属接触部を直前にペーパー研磨で表面
の錆を除去した後、丁寧にアセトンで脱脂し、3ton
−mの荷重で締め込みを行った。この締め込み作業後、
継ぎ手を長手方向に切断し、嵌合断面の接着状態を顕微
鏡にで調査したところ、金属接触部では明らかに融着部
が観察された。他のサンプルにて金属接触部の背後にリ
ーク検出器を接続し、80%の降伏圧力にて金属接触部
のみの窒素ガスによる気密試験を実施したが、全くリー
クは検出されなかった。
【0015】
【発明の効果】上述したように、本発明による摩擦圧接
用管継ぎ手は、金属接触シール部の焼き付きを積極的に
起こすために、接触部に何ら表面処理を施さず、摩擦発
熱生成と最終押しつけ機能という圧接における基本工程
を継ぎ手自身に具備させたこと、外面シールに樹脂リン
グパッキンを採用したこと、更にグリース不要な特殊樹
脂コーテイングを適用することにより、内部流体に対し
ては強固な冶金接合気密部を持ち、外部の海水に対して
は樹脂パッキンにてシールが確保され、作業性に優れ、
かつ溶接入熱による材料の変質を伴わないメカニカルラ
インパイプ継ぎ手が提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による摩擦圧接用管継ぎ手の構造を示す
横断面模式図。
【図2】本発明による摩擦圧接用管継ぎ手の締め込み時
に発生する金属接触部での相対すべりと接触面圧の変化
を示す図。
【符号の説明】
1…ピン 2…ボックス 3…雄ネジ 4、4’…ピンおよびボックスの金属接触圧着面 5、5’…ピンおよびボックスの衝接面 6…樹脂リングパッキン 7…ボックス(およびピン)焼き付き防止表面処理区間 8…表面処理、潤滑を行わない領域 9…ボックス樹脂パッキン挿入溝 10…ピンネジなし端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 邦彦 東京都千代田区大手町2−6−3 新日本 製鐵株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面に雌ネジを有するボックスと外面に
    雄ネジを有するピンとを螺合する管継手において、ネジ
    なし先端部に円錐面4と、管軸垂直面に対して内側に凹
    の傾斜角θをもつ端部円錐面5から構成されるピン1側
    と、ピン先端形状に対応するようにネジ奥部に設けられ
    たネジなし円錐面4’と、それに交わる外側に凸の端部
    円錐面5’から構成されるボックス2側とからなる継ぎ
    手部材に対し、ピン、ボックスの両方、またはボックス
    のネジ部にのみメッキ、コーテイング等の表面処理を施
    し、円錐面およびそれと交わる端部円錐面には、ピン、
    ボックスともメッキ、コーテイング或いは潤滑剤を適用
    しない構造を備えたことを特徴とする摩擦圧接用管継ぎ
    手。
  2. 【請求項2】 内面に雌ネジを有するボックスと外面に
    雄ネジを有するピンとを螺合する管継手において、ネジ
    なし先端部に円錐面4と、管軸垂直面に対して内側に凹
    の傾斜角θをもつ管端面5から構成されるピン1側と、
    ピン先端形状に対応するようにネジ奥部に設けられたネ
    ジなし円錐面4’と、それに交わる外側に凸の端部円錐
    面5’から構成されるボックス2側とからなる継ぎ手部
    材に対し、ピン、ボックスの両方、またはボックスのネ
    ジ部にのみメッキ、コーテイング等の表面処理を施し、
    円錐面およびそれと交わる端部円錐面には、ピン、ボッ
    クスともメッキ、コーテイング或いは潤滑剤を適用しな
    い構造とし、前記ボックスの雌ネジの溝部の一部を加工
    したパッキン溝を設けて、これに樹脂シールパッキンリ
    ングを挿入したことを特徴とする摩擦圧接用管継ぎ手。
  3. 【請求項3】 前記ピンまたはボックス、またはその両
    方の継ぎ手に自己潤滑機能を有する特殊樹脂コーテイン
    グを適用したことを特徴とする請求項1または2記載の
    メカニカル継ぎ手。
JP25057897A 1997-09-16 1997-09-16 摩擦圧接用管継ぎ手 Withdrawn JPH1182829A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002227958A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Tsubaki Nakashima Co Ltd ボールねじのねじ軸
JP2012102867A (ja) * 2010-10-14 2012-05-31 Ck Metals Co Ltd トルクコントロール機能付き管継手
JP2015151733A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 東京鐵鋼株式会社 継手と鉄筋の連結方法及び連結構造

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002227958A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Tsubaki Nakashima Co Ltd ボールねじのねじ軸
JP2012102867A (ja) * 2010-10-14 2012-05-31 Ck Metals Co Ltd トルクコントロール機能付き管継手
JP2015151733A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 東京鐵鋼株式会社 継手と鉄筋の連結方法及び連結構造

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Effective date: 20041207