Муфтовый предохранитель для резьбового замка для труб

Муфтовый предохранитель для резьбового замка для труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Это изобретение относится к муфтовому предохранителю для защиты муфты резьбового замка для труб, который используется для соединения трубных изделий нефтяного сортамента (OCTG) и который на время использования замка составляется из ниппеля и муфты. Муфтовый предохранитель, согласно настоящему изобретению, особенно подходит для защиты муфты резьбового замка для труб, которую предварительно смазывают твердым смазочным покрытием и которая не требует в условиях эксплуатации нанесения на резьбовой замок вязкого жидкого смазочного материала перед соединением трубных изделий нефтяного сортамента.

Уровень техники

Трубные изделия нефтяного сортамента, такие как подъемные трубы и обсадные трубы, используемые для добычи сырой нефти или нефтяного газа, соединяются одна с другой посредством резьбовых замков для труб. Типичный резьбовой замок для труб, используемый для соединения трубных изделий нефтяного сортамента, имеет конструкцию ниппель-муфта. Ниппель представляет собой элемент замка, имеющий наружную резьбу, а муфта представляет собой элемент замка, имеющий внутреннюю резьбу. Как правило, ниппель сформирован на наружной периферийной поверхности обоих торцов стальной трубы, используемой в качестве трубного изделия нефтяного сортамента, а муфта сформирована на внутренней периферийной поверхности обеих сторон муфтового соединения, которое является отдельным элементом. В специальных резьбовых замках, обладающих исключительной газонепроницаемостью, формируют нерезьбовой металлический контактный участок, имеющий поверхность уплотнения и поверхность заплечика (также именуемую как заплечик для затягивания), в конце наружной резьбы ниппеля и у дна внутренней резьбы муфты. Резьбовые участки и нерезьбовые металлические контактные участки формируют контактную поверхность резьбового замка для труб. При этом типе резьбового замка для труб получают исключительную газонепроницаемость путем введения одного торца трубного изделия нефтяного сортамента в муфтовое соединение и резьбового зацепления наружной резьбы с внутренней резьбой до тех пор, пока нерезьбовые металлические контактные участки двух деталей не коснутся друг друга для формирования уплотнения металл-металл.

Фиг. 6 представляет собой пояснительное изображение, схематично показывающее собранную конструкцию типичного резьбового замка для труб и показывающее состояние стальной трубы, из трубных изделий нефтяного сортамента, и муфтового соединения во время транспортировки. Как показано на этой фигуре, ниппель 1, имеющий участок 3a с наружной резьбой, сформирован на наружной периферийной поверхности обоих торцов стальной трубы А, а муфта 2, имеющая участок 3b с внутренней резьбой, сформирована на внутренней периферии обеих сторон муфтового соединения B. Муфтовое соединение В предварительно подсоединяется к одному торцу стальной трубы А. Как показано на Фиг. 6, резьбовой замок для труб типа муфтового соединения обычно поставляется в состоянии, в котором муфтовое соединение B подсоединено к стальной трубе А.

Соответственно, во время отгрузки из числа двух ниппелей и двух муфт один ниппель и одна муфта подсоединены друг к другу. Хотя и не показано на этой фигуре, на другом ниппеле и муфте, которыми не воспользовались для подсоединения друг к другу, а именно, относительно фигуры, на находящемся слева ниппеле и на находящейся справа муфте, перед транспортировкой устанавливаются ниппельный предохранитель и муфтовый предохранитель соответственно, затем чтобы защитить контактные поверхности ниппеля и муфты от коррозии, царапин и проникания посторонних веществ. Эти предохранители отвинчивают перед использованием.

Любой ниппельный предохранитель и муфтовый предохранитель обычно состоят из трубчатого корпуса, который несколько длиннее, чем резьбовой замок, и который обычно выполнен из смолы или армированной металлом смолы. Эти предохранители обычно закрыты с одного торца или вблизи от одного торца, но существуют также предохранители, открытые с обоих торцов.

Ниппельный предохранитель имеет внутреннюю резьбу на своей внутренней периферийной поверхности, которая входит в резьбовое зацепление с наружной резьбой ниппеля, и он устанавливается на ниппеле с помощью резьбового зацепления. Аналогичным образом, муфтовый предохранитель имеет наружную резьбу на своей наружной периферийной поверхности, которая входит в резьбовое зацепление с внутренней резьбой муфты, и он устанавливается на муфте с помощью резьбового зацепления. В это время ниппельный предохранитель затягивают достаточно до тех пор, пока произойдет такой натяг его внутренней резьбы с наружной резьбой ниппеля, что предохранитель не выпадет, даже если он воспримет ударную нагрузку во время перемещения или хранения после транспортировки. Аналогично, муфтовый предохранитель затягивают достаточно до тех пор, пока произойдет натяг его наружной резьбы с внутренней резьбой муфты. Ниппельный предохранитель и муфтовый предохранитель, включая их резьбы, обычно изготовляют литьевым прессованием, а резьбовые участки ниппельного предохранителя и муфтового предохранителя формируют из такой же смолы, что и основной корпус предохранителей.

Для того чтобы гарантировать стойкость к истиранию и газонепроницаемость в момент свинчивания трубных изделий нефтяного сортамента, в условиях эксплуатации к контактным поверхностям (резьбовые участки и нерезьбовые металлические контактные участки) резьбовых замков применялся вязкий жидкий смазочный материал, называемый компаундной смазкой или пастой и содержащий порошок тяжелого металла. Такая компаундная смазка предписана бюллетенем API BUL 5A2. Компаундная смазка имеет также антикоррозийную функцию, которая предотвращает коррозию контактной поверхности, к которой она применяется.

В прошлом, при установке ниппельного предохранителя или муфтового предохранителя на ниппель или муфту к контактной поверхности применяли компаундную смазку или другую консистентную смазку (как, например, смазочный материал, называемый зеленой пастой, которая не содержит порошка тяжелого металла). Консистентная смазка обладает текучестью и может заполнять пространство между предохранителем и ниппелем или муфтой. Поэтому даже если предохранитель специально не снабжен уплотнительным приспособлением, контактные поверхности ниппеля и муфты изолированы от внешней стороны и успешно выполняются антикоррозийная функция и функция предотвращения проникания посторонних веществ.

Тем не менее, в последние годы во всем мире становятся более жесткими экологические нормы, и существует потребность в резьбовых замках для труб, которые могут свинчиваться без использования компаундной смазки, поскольку компаундная смазка содержит большое количество порошка тяжелых металлов, который может оказывать негативное воздействие на человека и живые организмы. Также желательно сделать ненужной обработку резьбовых замков для труб смазочным материалом в условиях эксплуатации для того, чтобы повысить эффективность работы.

Типичным примером такого резьбового замка для труб является такой, который раскрыт в патентном документе 1, например, в котором контактная поверхность одного или обоих ниппеля и муфты покрыта твердым смазывающим покрытием, имеющим в составе смазывающий порошок (такой как дисульфид молибдена или графит), диспергированный в смоле.

Патентный документ 2 раскрывает резьбовой замок для труб, в котором контактная поверхность, по меньшей мере, одного ниппеля и муфты покрыта двухслойным покрытием, имеющим в составе вязкое жидкое или полутвердое смазочное покрытие, а поверх него сухое твердое покрытие. Сухим твердым покрытием может являться покрытие из термоотверждаемой смолы, такое как акриловая смола, или покрытие из смолы, отверждаемой УФ-излучением.

Патентный документ 3 раскрывает резьбовой замок для труб, в котором тонкое, нелипкое смазочное покрытие, содержащее смазывающий порошок, диспергированный в твердой матрице, обладающей пластичными или вязкопластичными реологическими характеристиками (свойства текучести), формируется на поверхностях витков резьбы ниппеля и муфты. Матрица предпочтительно имеет точку плавления в диапазоне 80-320°C, и покрытие формируется посредством распыления горячего расплава, газопламенного покрытия с использованием порошка или покрытия с распылением водной эмульсии.

Патентный документ 4 раскрывает резьбовой замок для труб, в котором контактная поверхность, по меньшей мере, одного ниппеля и муфты покрыта двухслойным покрытием, имеющим в составе твердое смазочное покрытие, содержащее смазывающий порошок и связующий компонент, а поверх него твердое антикоррозионное покрытие, которое не вмещает твердых частиц.

Аналогичным образом, предохранитель, который установлен на резьбовом замке для труб, имеющий такое смазочное покрытие и особенно твердое смазочное покрытие, сформированное на нем, и который свинчивается без использования компаундной смазки, предпочтительно устанавливается на ниппеле или муфте без использования консистентной смазки. Однако в этом случае не предусмотрено уплотнение консистентной смазкой, так что ниппельному предохранителю или муфтовому предохранителю необходимо обладать собственными уплотнительными свойствами. В отношении этого имелись некоторые предложения в известном уровне техники.

Например, как показано на Фиг. 7, патентный документ 5 раскрывает муфтовый предохранитель 4 для резьбового замка для труб, имеющий уплотнительные свойства, в силу которых предохранитель имеет первый участок 4b уплотнения и второй участок 4c уплотнения, каждый в виде упругого кольцеобразного выступающего наружу корпуса, изготовленного из того же материала, что и корпус 4а предохранителя, в положениях, противоположных упорам 5а и 5b заплечика муфты 5.

Как показано на Фиг. 8, патентный документ 6 раскрывает муфтовый предохранитель 6 для резьбового замка для труб, имеющий уплотнение повышенной надежности благодаря использованию упругого уплотнительного кольца 6с, которое установлено на наружной периферийной поверхности 6b корпуса 6а предохранителя, противолежащей торцевой поверхности 7а муфты 7, в качестве первого участка уплотнения, и использованию торцевой поверхности 6d, противолежащей упорному заплечику 7b муфты 7, в качестве второго участка уплотнения.

Патентный документ 1: JP 09-72467 A1

Патентный документ 2: WO 2006/104251

Патентный документ 3: WO 2007/04231

Патентный документ 4: WO 2006/75774

Патентный документ 5: JP 2003-240188 A1

Патентный документ 6: WO 2011/027433

Сущность изобретения

Как показано на Фиг. 7 и 8, обычный муфтовый предохранитель для резьбового замка для труб, имеющий твердое смазочное покрытие, обеспечивает желаемые уплотнительные свойства посредством первого участка уплотнения в положении, противолежащем торцевой поверхности муфты или вблизи нее, и второго участка уплотнения в положении, противолежащем торцевой поверхности внутреннего заднего участка муфты (упорного заплечика) или вблизи нее, оба участка уплотнения плотно (тесно) контактируют с противолежащими поверхностями муфты.

При практическом осуществлении, однако, нелегко поддерживать состояние, в котором как первый участок уплотнения, так и второй участок уплотнения плотно контактируют с муфтой, и существует проблема, когда вода, масло и тому подобное проникает в пространство между предохранителем и муфтой через участок уплотнения, который не контактирует с муфтой плотно, и, в результате, твердое смазочное покрытие, которое покрывает контактную поверхность муфты, ухудшается.

Именно корпус 4а муфтового предохранителя 4, раскрытый в патентном документе 5 и показанный на Фиг. 7, выполнен из полимерного материала, такого как нейлон, обладающего упругостью. Даже при том что первый участок 4b уплотнения и второй участок 4c уплотнения, которые изготовлены из того же материала, что и корпус 4а предохранителя, обладают определенной степенью упругости, существует ограничение относительно уплотняющей способности, которую можно получить, рассчитывая на их упругость. Таким образом, нелегко, безусловно, предотвратить возникновение щели у торцевой поверхности на внутреннем заднем участке муфты (упорном заплечике) или в его близости. Вдобавок, остроконечный передний угол предохранителя, отмеченный как 5с, имеет тенденцию легко обламываться.

В случае с муфтовым предохранителем 6, раскрытым в патентном документе 6 и показанным на Фиг. 8, если температура окружающей среды повышается, корпус 6а предохранителя расширяется и длина корпуса 6а предохранителя увеличивается в осевом направлении. В результате, когда муфтовый предохранитель 6 установлен на муфте 7, оконечность 6d предохранителя начинает тесно контактировать с упорным заплечиком 7b муфты 7 до того, как его упругое уплотнительное кольцо 6с начинает тесно контактировать с торцевой поверхностью 7а муфты, при этом между упругим уплотнительным кольцом 6с и торцевой поверхностью 7а формируется щель. Даже если эта щель очень незначительная, такая как примерно 0,03 мм, вода или тому подобное может проходить через щель и проникать в пространство между муфтой и предохранителем.

Таким образом, обычный муфтовый предохранитель для резьбового замка труб образует щель на торцевой поверхности муфты или на торцевой поверхности у заднего внутреннего участка муфты (упорного заплечика), когда муфтовый предохранитель установлен на муфту, и становится сложным надежно предотвращать попадание воды или масла, или пыли через образуемую щель.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение муфтового предохранителя для резьбового замка для труб, который может безусловно тесно контактировать и с торцевой поверхностью, и с внутренним задним участком муфты, тем самым предотвращая попадание воды, масла или пыли в пространство между муфтой и предохранителем и предотвращая ухудшение твердого смазочного покрытия, сформированного на контактной поверхности муфты, и коррозию контактной поверхности.

Настоящее изобретение представляет собой муфтовый предохранитель для резьбового замка для труб, который установлен на муфте резьбового замка для труб, имеющего конструкцию ниппель-муфта, чтобы защитить контактную поверхность муфты; контактную поверхность муфты, имеющую внутренний резьбовой участок, включающий полные витки резьбы и нерезьбовой металлический контактный участок, включающий, по меньшей мере, поверхность заплечика; поверхность заплечика, имеющая такой уклон, чтобы отклоняться в направлении центральной оси резьбового замка под углом θ относительно направления, перпендикулярного оси резьбового замка (θ>0), или является параллельной направлению, перпендикулярному осевому направлению на входной стороне муфты (θ=0); где муфтовый предохранитель имеет трубчатый корпус, изготовленный из смолы, с осевой длиной, которая больше, чем у контактной поверхности муфты, и имеющий конструкцию, которая может формировать первый участок уплотнения и второй участок уплотнения, которые контактируют с поверхностью муфты по обе стороны от контактной поверхности муфты, а трубчатый корпус имеет на своей наружной периферийной поверхности наружный резьбовой участок, который входит в резьбовое зацепление, по меньшей мере, с частью полных витков резьбы внутреннего резьбового участка муфты; муфтовый предохранитель, отличающийся тем, что:

трубчатый корпус предохранителя имеет поверхность заплечика, которая образует первый участок уплотнения, который плотно контактирует с поверхностью заплечика муфты; поверхность заплечика предохранителя отклоняется назад в направлении введения предохранителя в сторону осевой линии замка под углом θP относительно направления, перпендикулярного осевому направлению трубы, и угол наклона θP поверхности заплечика предохранителя больше, чем угол наклона θ поверхности заплечика муфты;

трубчатый корпус предохранителя имеет кольцевую проточку в своей наружной периферийной поверхности вблизи от поверхности заплечика предохранителя, а положение и форма поперечного сечения кольцевой проточки таковы, что под действием момента затяжки, применяемого при установке предохранителя, участок трубчатого корпуса вблизи кольцевой проточки упруго деформируется таким образом, чтобы уменьшить в осевом направлении зазор у отверстия кольцевой проточки, тем самым обеспечивая формирование первого участка уплотнения; и

второй участок уплотнения формируется путем контакта упругого материала, прикрепленного к предохранителю, с поверхностью муфты.

В предпочтительных вариантах осуществления муфтовый предохранитель, согласно настоящему изобретению, соответствует, по меньшей мере, одному из следующих условий:

- кольцевая проточка имеет форму осевого поперечного сечения, выбранную из V-образной формы, дуговой формы, U-образной формы, трапецеидальной формы, а также сочетания этих форм;

- упругая деформация трубчатого корпуса обуславливает уменьшение зазора в осевом направлении у отверстия кольцевой проточки, по меньшей мере, на 0,2 мм;

- второй участок уплотнения сформирован посредством упругого уплотнительного кольца, которое расположено на наружной периферийной поверхности трубчатого корпуса предохранителя таким образом, чтобы плотно контактировать с торцевой поверхностью муфты, когда предохранитель установлен на муфте;

- вся контактная поверхность муфты или ее часть, включая, по меньшей мере, внутренний резьбовой участок муфты, покрыта твердым смазочным покрытием;

- высота (H1) профиля резьбы наружного резьбового участка трубчатого корпуса предохранителя и высота (H2) профиля резьбы полных витков внутреннего резьбового участка муфты соответствуют требованиям H1>H2 и разница [H1-H2] между H1 и Н2 больше, чем максимальная толщина покрытия твердого смазочного покрытия на вершинах резьбы внутреннего резьбового участка муфты;

- наружный резьбовой участок предохранителя насчитывает 3-5 витков; и

- наружный резьбовой участок размещается в положении, противолежащем внутренним виткам резьбы как можно ближе к муфтовому заходу полных витков резьбы муфты.

Муфтовый предохранитель для резьбового замка труб, согласно настоящему изобретению, может надежно плотно контактировать как с торцевой поверхностью муфты, так и поверхностью заплечика на ее внутреннем заднем участке, чтобы сформировать участок уплотнения в обоих положениях, тем самым безусловно предотвращая проникновение воды, масла или пыли в пространство между муфтой и предохранителем. В результате, предотвращается коррозия контактной поверхности муфты, а когда контактная поверхность покрыта твердым смазочным покрытием, можно предотвратить ухудшение покрытия.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

Фиг. 1А, 1B и 1C являются пояснительным изображением муфты резьбового замка для труб, муфтового предохранителя в соответствии с настоящим изобретением и предохранителя, установленного на муфте, соответственно.

Фиг. 2 представляет собой пояснительное изображение, показывающее различные формы поперечного сечения, в осевом направлении трубы, кольцевой проточки муфтового предохранителя в соответствии с настоящим изобретением, наряду с муфтой.

Фиг. 3 представляет собой пояснительное изображение, схематично иллюстрирующее поперечное сечение, в осевом направлении, твердого смазочного покрытия, сформированного на внутренней резьбе муфты.

Фиг. 4А представляет собой изображение осевого поперечного сечения, схематично иллюстрирующее участок муфты, на котором, согласно настоящему изобретению, установлен муфтовый предохранитель, а Фиг. 4В представляет собой изображение осевого поперечного сечения, схематично иллюстрирующее участок полных витков резьбы внутреннего резьбового участка муфты, пребывающего в резьбовом зацеплении с наружным резьбовым участком муфтового предохранителя, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5А-5С представляют собой изображения осевого поперечного сечения, схематично иллюстрирующие участок полных витков внутреннего резьбового участка муфты, пребывающего в резьбовом зацеплении с наружным резьбовым участком муфтового предохранителя.

Фиг. 6 представляет собой пояснительное изображение, схематично показывающее собранную конструкцию типичного резьбового замка для труб, иллюстрирующее состояние стальной трубы, из трубных изделий нефтяного сортамента, и муфтового соединения во время транспортировки.

Фиг. 7 представляет собой пояснительное изображение, иллюстрирующее муфтовый предохранитель, раскрытый в патентном документе 5.

Фиг. 8 представляет собой пояснительное изображение, иллюстрирующее муфтовый предохранитель, раскрытый в патентном документе 6.

Муфтовый предохранитель, согласно настоящему изобретению, можно применять не только к муфте резьбового замка муфтового типа для труб, такой, которая показана на Фиг. 6, но также к муфте неразъемного резьбового замка для труб, в котором один торец стальной трубы изготовлен в виде ниппеля, а другой торец изготовлен в виде муфты. Резьбовой замок муфтового типа обычно образует наружную периферийную поверхность торца стальной трубы в виде ниппеля и образует внутреннюю периферийную поверхность соединения в виде муфты, хотя обратная комбинация также возможна.

В нижеследующем пояснении настоящее изобретение будет пояснено применительно к муфтовому предохранителю, который установлен на специальном резьбовом замке, обладающем превосходной газонепроницаемостью, с резьбой замка, являющейся конической резьбой, и нерезьбовыми металлическими контактными участками, имеющими уплотнительную поверхность. Впрочем, резьба резьбового замка для труб может и не быть конической. Кроме того, предохранитель, согласно настоящему изобретению, можно применять к резьбовому замку для труб, в котором нерезьбовые металлические контактные участки не имеют уплотнительной поверхности и образованы только поверхностью заплечика. Кроме того, нет никаких конкретных ограничений в отношении формы резьбы резьбового замка для труб. Резьбы могут представлять собой упорные резьбы (трапецеидальные резьбы), регламентированные стандартами API, либо они могут представлять собой так называемые резьбы с зацеплением, в которых нагрузочный угол профиля резьбы имеет отрицательное значение.

Будет предоставлено пояснение примера муфтового предохранителя такого типа, который закрыт почти перед его передним торцом. При этом передний торец означает торец на передней стороне в направлении введения предохранителя при установке предохранителя, а также он называется ведущим торцом. Тем не менее, оба торца трубчатого корпуса, образующие предохранитель, могут быть открытыми, а в случае закрытого типа место, где трубчатый корпус закрыт, не ограничивается. Вдобавок, предохранитель может быть также такого типа, при котором задний торец закрыт съемным колпаком.

Муфта резьбового замка для труб, которая защищена муфтовым предохранителем в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно имеет описанное ниже твердое смазочное покрытие, по меньшей мере, на резьбовом участке муфты и предпочтительно на всей протяженности контактной поверхности, включая резьбовой участок и нерезьбовой металлический контактный участок. Тем не менее, настоящее изобретение можно также применять к резьбовому замку для труб, который не имеет смазочного покрытия или который имеет вязкое жидкое смазочное покрытие на контактной поверхности муфты.

Фиг. 1А, 1В и 1C являются пояснительными изображениями, показывающими соответственно муфту 11 резьбового замка для трубных изделий нефтяного сортамента, муфтовый предохранитель 21 в соответствии с настоящим изобретением и состояние, в котором предохранитель 21 устанавливают на муфту 11. Фиг. 2 представляет собой пояснительное изображение, показывающее различные формы поперечного сечения, в осевом направлении, кольцевой проточки муфтового предохранителя в соответствии с настоящим изобретением, вместе с муфтой.

Дальше эти элементы будут поясняться последовательно. Резьбовой замок для труб представлен ниппелем и муфтой, которые входят в резьбовое зацепление друг с другом, а настоящее изобретение относится к муфтовому предохранителю, так что пояснение ниппеля не будет предоставлено.

Муфта 11

Муфта 11 обычно имеет цилиндрическую наружную периферийную поверхность 11а. На своей внутренней периферийной поверхности 11b она имеет внутренний резьбовой участок 12 с конической резьбой, поверхность 13 уплотнения и поверхность 14 заплечика (упорный заплечик) в своей самой задней части. Как показано на чертежах, уплотнительная поверхность 13, как правило, формируется между резьбовым участком 12 и поверхностью 14 заплечика. Уплотнительная поверхность 13 муфты контактирует с кольцеобразной уплотнительной поверхностью, расположенной на наружной периферийной поверхности не показанного на чертежах ниппеля с заранее определенной величиной натяга и формирует уплотнение металл-металл. Кроме того, поверхность 14 заплечика муфты контактирует с поверхностью заплечика, сформированной на торцевой поверхности не показанного на чертежах ниппеля с заданной величиной натяга. Внутренний резьбовой участок 12 муфты вступает в резьбовое зацепление с наружным резьбовым участком ниппеля.

Таким образом, внутренний резьбовой участок 12, уплотнительная поверхность 13 и поверхность 14 заплечика муфты 11 формируют контактную поверхность, которая контактирует с соответствующими участками ниппеля в момент свинчивания резьбового замка. Все внутренние витки резьбы, сформированные на внутреннем резьбовом участке 12, могут являться полными витками, но бывают также случаи, в которых витки вблизи от одного или обоих торцов внутреннего резьбового участка 12 являются неполными витками резьбы.

В показанном примере поверхность 14 заплечика муфты 11 предусмотрена в положении на самой задней части внутренней периферийной поверхности 11b муфты 11 (в положении переднего торца ниппеля) так, чтобы контактировать с поверхностью заплечика, предусмотренной на переднем торце ниппеля. Однако поверхность 14 заплечика можно предусмотреть на открытом торце 11с муфты 11 или как на переднем торце ниппеля, так и на переднем торце муфты, и настоящее изобретение также можно применять в этих случаях.

Поверхность 14 заплечика муфты 11 может быть образована при помощи поверхности, перпендикулярной осевому направлению замка (осевое направление трубы), но предпочтительно она образуется при помощи наклонной поверхности, которая выступает в направлении открытого торца (вход) 11c муфты (а именно, в направлении назад по отношению к направлению введения предохранителя 21) со стороны внутренней периферийной поверхности 11b в сторону центра замка. В частности, поверхность 14 заплечика отклоняется назад в направлении ввода под углом θ по отношению к направлению, перпендикулярному оси трубы (радиальное направление замка, которое является вертикальным направлением на Фиг. 1), но, как упоминалось выше, также возможно, что это будет вертикальная поверхность, для которой θ=0°.

Как схематически показано на осевых проекциях поперечного сечения Фиг. 3 и 4, внутренний резьбовой участок 12 муфты может покрываться твердым смазочным покрытием 15. Предпочтительно вся протяженность контактной поверхности муфты (а именно, внутренний резьбовой участок 12, уплотнительная поверхность 13 и поверхность 14 заплечика) имеет твердое смазочное покрытие 15. Для того чтобы предотвратить коррозию, внутренняя периферийная поверхность, за исключением контактной поверхности муфты и торцевой поверхности 11с открытого торца, также может быть покрыта твердым смазочным покрытием.

Твердое смазочное покрытие, как правило, является покрытием, содержащим смазывающий порошок (твердый смазочный материал), диспергированный в подходящем связующем компоненте. В прошлом существовало много предложений относительно твердых смазочных покрытий для резьбовых замков для труб, и эти покрытия можно соответствующим образом использовать. В обычном твердом смазочном покрытии связующий компонент представляет собой органическую смолу, обладающую довольно превосходной термостойкостью, как, например, эпоксидная смола, полиакрилатная смола, полиимидная смола или полиамид-имидная смола, но известно также твердое смазочное покрытие, которое использует неорганический пленкоформирующий компонент, такой как золь кремниевой кислоты, гидролизуемый кремневодородный компаунд, алкоксид титана, силикат щелочного металла или фосфат.

Предлагалось формировать твердое смазочное покрытие в виде двух или более слоев или наслаивать жидкое смазочное покрытие или твердое антикоррозионное покрытие поверх твердого смазочного покрытия, и такую слоистую конструкцию покрытия можно применять.

В настоящем изобретении твердое смазочное покрытие, которое особенно подходит, по меньшей мере, для резьбового участка муфты, представляет собой покрытие, подобное раскрытому в патентном документе 3, которое содержит в матрице смазочный порошок, который показывает пластические или вязкопластические реологические свойства, а предпочтительно покрытие, сформированное путем нанесения покрытия распылением (а именно, покрытие горячим расплавом) состава, в котором его матрица находится в расплавленном состоянии. Поскольку муфту обычно формируют на коротком отрезке муфтового соединения, покрытие горячим расплавом на поверхности муфты легче, чем на поверхности ниппеля, который обычно формируют на торце длинной стальной трубы.

Предпочтительно, твердое смазочное покрытие данного типа содержит 70-95 массовых % матрицы и 5-30 массовых % смазочного порошка. Поскольку пропорция смазочного порошка мала, покрытие в целом может проявлять пластические или вязкопластические реологические характерные свойства, которые представляют собой свойства матрицы. Матрица, которая проявляет пластический или вязкопластический реологический характер, предпочтительно имеет температуру плавления в диапазоне 80-320°С.

Эта матрица предпочтительно содержит термопластичный полимер, воск и металлическое мыло. Предпочтительнее она дополнительно содержит замедлитель коррозии и жидкую смолу, нерастворимую в воде.

Толщина покрытия (средняя толщина) твердого смазочного покрытия часто находится в диапазоне 10-100 мкм, а предпочтительно в диапазоне 25-60 мкм.

Конструкция участков муфты 11, кроме тех, что описаны выше, может быть такой же, как для обыкновенной муфты этого типа. Специалистам в данной области техники такая конструкция известна, таким образом, дополнительное пояснение относительно муфты 11 будет опущено.

Муфтовый предохранитель 21

Муфтовый предохранитель 21 является предохранителем для защиты муфты 11, и он предназначен для установки внутрь муфты 11 посредством резьбы. В показанном примере муфтовый предохранитель 21 содержит трубчатый корпус 21а, который закрыт в месте по направлению к задней части переднего торца 21b относительно направления введения предохранителя и который открыт на другом торце (задний торец 21c). Трубчатый корпус 21a имеет осевую длину, которая больше, чем у контактной поверхности защищаемой им муфты 11, а на своей наружной периферийной поверхности он имеет наружный резьбовой участок 22, содержащий наружную резьбу, который входит в резьбовое зацепление с внутренними витками внутреннего резьбового участка 12 муфты 11.

Трубчатый корпус 21а предохранителя 21 изготовлен из смолы. Обычно его изготавливают литьевым прессованием смолы, включая резьбовой участок на его наружной периферийной поверхности. Можно использовать смолы, которые использовались в прошлом для изготовления предохранителей для резьбовых замков для труб. Конкретные примеры такой смолы включают полиэтилены низкой плотности и полиэтилены высокой плотности.

Зачастую внутрь трубчатого корпуса 21а, изготовленного из смолы, подгоняют трубчатый металлический элемент 24, который открыт с обоих торцов. Таким образом, трубчатый корпус 21а предохранителя становится изготовленным из смолы, армированной металлом, или одной только смолы. При формировании участка предохранителя, контактирующего с муфтой, из смолы, которая является более мягкой, чем металл, становится возможным предотвратить повреждение поверхности муфты при установке предохранителя на муфту.

Внешняя форма трубчатого металлического корпуса 24 может представлять собой любую форму, которую можно подгонять к внутренней периферийной поверхности трубчатого корпуса 21а предохранителя. В показанном примере проточка 21d формируется в задней торцевой поверхности 21с предохранителя 21, задний торцевой участок трубчатого металлического корпуса 21а формируется с изогнутым участком, который изогнут в округлую форму посредством операции прессования, а трубчатый металлический корпус 24 скрепляется с предохранителем 21 посредством пружинного действия торцевого изогнутого участка, который вставляется в проточку 21d. Можно также применять и другие способы скрепления. Если такой трубчатый металлический корпус не подгоняется к предохранителю, то закрытый участок 25 предохранителя можно расположить у задней торцевой поверхности 21с или вблизи нее.

Муфтовый предохранитель 21 формирует участки уплотнения путем контакта с корпусом 11 на обеих сторонах контактной поверхности муфты 11, защищенной предохранителем. Эти участки уплотнения соответственно называют первым участком уплотнения и вторым участком уплотнения. Предпочтительно, чтобы первый участок уплотнения контактировал с поверхностью 14 заплечика муфты 11, в то время как второй участок уплотнения контактировал с открытой торцевой поверхностью 11с муфты. Наружная поверхность предохранителя 21 предпочтительно имеет форму, при которой она не контактирует с поверхностью муфты 11 (внутренняя поверхность муфтового соединения), за исключением первого участка уплотнения, второго участка уплотнения и наружного резьбового участка 22. Для того чтобы гарантировать, что предохранитель не контактирует с уплотнительной поверхностью 13 муфты 11, предпочтительно задавать большое числовое значение для зазора между уплотнительной поверхностью 13 муфты и противоположным участком муфтового предохранителя 21. Если внутренний резьбовой участок 12 на внутренней периферийной поверхности муфты 11 имеет коническую резьбу, как показано на фигурах, наружная периферийная поверхность трубчатого корпуса 21а предохранителя 21 предпочтительно имеет коническую форму с практически таким же уклоном. Форма внутренней периферийной поверхности предохранителя 21 не ограничивается, и он может иметь примерно цилиндрическую форму, как показано на фигурах, или коническую форму.

Число витков резьбы внутреннего резьбового участка 22 муфтового предохранителя 21 можно установить таким же, как число полных витков резьбы муфты 11, чтобы вступать в резьбовое зацепление со всеми полными витками внутреннего резьбового участка 12 муфты 11. В этом случае наружный резьбовой участок 22 муфтового предохранителя 21 проходит по всей осевой длине участка предохранителя, противолежащей полным виткам резьбы внутреннего резьбового участка 12 муфты 11.

Однако предназначением наружного резьбового участка 22 муфтового предохранителя 21 является зафиксировать предохранитель 21 в заданном положении на муфте 11 и не допустить выпадения предохранителя 21 из муфты 11 в тех случаях, когда стальная труба из трубных изделий нефтяного сортамента воспринимает ударную нагрузку во время перемещения или хранения. Таким образом, не является необходимым большое усилие свинчивания резьбы, применяемое к наружному резьбовому участку или к внутреннему резьбовому участку резьбового замка для труб, который всегда подвергается чрезвычайно высокому внутреннему и внешнему давлению. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения число витков резьбы наружного резьбового участка 22 муфтового предохранителя 21 предпочтительно сводится к минимальному числу, необходимому для фиксации предохранителя и недопущения его вып