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EP1631762B2

Threaded joint for steel pipes

Abstract

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EP1631762B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

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Expired 4 June 2024, 2.3 years ago.

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15 claims: 15 independent, 0 dependent

  1. 1
    A threaded joint for steel pipes comprising a pin (1) and a box (2), the pin having a male thread (11), a sealing surface (13), and a shoulder surface (14), the box having a female thread (21), a sealing surface (23), and a shoulder surface (24), the male thread being interengaged with the female thread, the sealing surface of the pin radially interfering with the corresponding sealing surface of the box, and the shoulder surface of the pin being in axial abutment with the corresponding shoulder surface of the box, wherein (i) the shoulder surface of the pin is provided at an end face of the pin, (ii) the sealing surface of the pin is located on a pipe end side near the male thread, (iii) a nose portion (15) is provided on the pin between the sealing surface and the shoulder surface, said nose portion not contacting the portion of the box facing the nose portion of the pin, the shape of the sealing surface of the pin is a tapered surface resulting from rotation around the joint axis of a straight line inclined relative to the axis, the taper of the sealing surface is-of the pin is between 5 to 25 degrees and the sealing surface (13) of the pin is disposed radially inwards, as measured from the axis of the pin, of (i) the tangent (61) to the crest of the male thread and the tip of the pin, and (ii) the extension line (62) of the root of the male thread, characterized in that the existence of the taper of the sealing surface of the pin involves on the pin a discontinuity of surface between the sealing surface and an outer surface of said nose portion, in that the threaded joint comprises means for allowing a portion of the male thread (11) located adjacent to the sealing surface (13) to escape from engaging with a female thread (21), in that said means are a circumferential groove (32) provided on the inner surface of the box between the female thread and the sealing surface of the box, and in that the axial length of the circumferential groove (32) measured between the female thread and the sealing surface of the box is between 1.5 to 3.5 pitches of thread. Joint fileté pour tube en acier comprenant un élément mâle (1) et un élément femelle (2), l'élément mâle ayant un filetage mâle (11), une surface d'étanchéité (13) et une surface d'épaulement (14), l'élément femelle ayant un filetage femelle (21), une surface d'étanchéité (23) et une surface d'épaulement (24), le filetage mâle étant en prise mutuelle avec le filetage femelle, la surface d'étanchéité de l'élément mâle interférant de manière radiale avec la surface d'étanchéité correspondante de l'élément femelle, et la surface d'épaulement de l'élément mâle étant en butée axiale avec la surface d'épaulement correspondante de l'élément femelle, dans lequel (i) la surface d'épaulement de l'élément mâle est prévue sur une face d'extrémité de l'élément mâle, (ii) la surface d'étanchéité de l'élément mâle est disposée côté extrémité de tube à proximité du filetage mâle, (iii) une partie de nez (15) est réalisée sur l'élément mâle entre la surface d'étanchéité et la surface d'épaulement, ladite partie de nez n'étant pas en contact avec la partie de l'élément femelle faisant face à la partie de nez de l'élément mâle, la forme de la surface d'étanchéité de l'élément mâle étant fuselée résultant de la rotation autour de l'axe de joint de ligne droite inclinée relativement à l'axe, la conicité de la surface d'étanchéité de l'élément mâle est comprise entre 5 et 25 degrés et la surface d'étanchéité (13) de l'élément mâle est disposée radialement vers l'intérieur comme mesuré à partir de l'axe de l'élément mâle, de (i) la tangente (61) jusqu'à la crête du filetage mâle et la pointe de l'élément mâle, et (ii) la ligne de prolongement (62) de la base du filetage mâle, caractérisé en ce que l'existence du fuseau de la surface d'étanchéité de l'élément mâle induit sur l'élément mâle une discontinuité de surface entre la surface d'étanchéité et une surface externe de ladite partie de nez, en ce que le joint fileté comprend des moyens pour permettre à une partie du filetage mâle (11) disposée de manière adjacente à la surface d'étanchéité (13) de s'échapper de la prise avec le filetage femelle (21), en ce que lesdits moyens sont une gorge circonférentielle (32) réalisée sur la face interne de l'élément femelle entre le filetage femelle et la surface d'étanchéité de l'élément femelle, et en ce que la longueur axiale de la gorge circonférentielle (32) mesurée entre le filetage femelle et la surface d'étanchéité de l'élément femelle est comprise entre 1,5 à 3,5 pas de filetage. Schraubverbindung für Stahlrohre, welche einen Einsteckteil (1) und einen Aufnahmeteil (2) umfasst, wobei der Einsteckteil ein Außengewinde (11), eine Dichtfläche (13) und eine Schulterfläche (14) aufweist, der Aufnahmeteil ein Innengewinde (21), eine Dichtfläche (23) und eine Schulterfläche (24) aufweist, das Außengewinde mit dem Innengewinde in Eingriff steht, die Dichtfläche des Einsteckteils mit der entsprechenden Dichtfläche des Aufnahmeteils radial greift und die Schulterfläche des Einsteckteils an der entsprechenden Schulterfläche des Aufnahmeteils axial anliegt, wobei (i) die Schulterfläche des Einsteckteils an einer Endfläche des Einsteckteils vorgesehen ist, (ii) die Dichtfläche des Einsteckteils sich an einer Rohrendseite nahe dem Außengewinde befindet, (iii) ein Vorsprungabschnitt (15) an dem Einsteckteil zwischen der Dichtfläche und der Schulterfläche vorgesehen ist, wobei der Vorsprungabschnitt den Abschnitt des Aufnahmeteils, der dem Vorsprungabschnitt des Einsteckteils zugewandt ist, nicht berührt, die Form der Dichtfläche des Einsteckteils eine schräg zulaufende Fläche ist, die sich aus Drehung einer geraden Linie um die gemeinsame Achse ergibt, die relativ zu der Achse geneigt ist, die Schräge der Dichtfläche des Einsteckteils zwischen 5 und 25 Grad liegt und die Dichtfläche (13) des Einsteckteils, gemessen von der Achse des Einsteckteils, von (i) der Tangente (61) zur Spitze des Außengewindes und der Spitze des Einsteckteils und (ii) der Verlängerungslinie (62) des Grunds des Außengewindes radial einwärts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen der Schräge der Dichtfläche des Einsteckteils an dem Einsteckteil zwischen der Dichtfläche und einer Außenfläche des Vorsprungabschnitts eine Flächenunstetigkeit mit sich bringt, dass die Schraubverbindung Mittel zum Zulassen umfasst, dass ein Abschnitt des Außengewindes (11), der sich benachbart zu der Dichtfläche (13) befindet, aus einem Eingriff mit einem Innengewinde (21) entweichen kann, dass die Mittel eine umlaufende Nut (32) sind, die an der Innenfläche des Aufnahmeteils zwischen dem Innengewinde und der Dichtfläche des Aufnahmeteils vorgesehen ist, und dass die axiale Länge der umlaufenden Nut (32), gemessen zwischen dem Innengewinde und der Dichtfläche des Aufnahmeteils, zwischen 1,5 bis 3,5 Steigungen des Gewindes beträgt.
  2. 2
    A threaded joint for steel pipes according to claim 1 characterized in that the nose (15) has an outer surface which is cylindrical. Joint fileté pour tubes en acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nez (15) a une surface externe qui est cylindrique. Schraubverbindung für Stahlrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (15) eine Außenfläche aufweist, die zylindrisch ist.
  3. 3
    A threaded joint for steel pipes according to claim 1 or 2 characterized in that the axial length of the nose (15) is between 4 mm and 20 mm for pipes having an outer diameter between 50 and 550 mm. Joint fileté pour tubes en acier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur axiale du nez (15) est comprise entre 4 mm et 20 mm pour des tubes ayant des diamètres externes compris entre 50 et 550 mm. Schraubverbindung für Stahlrohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Vorsprungs (15) bei Rohren mit einem Außendurchmesser zwischen 50 und 550 mm zwischen 4 mm und 20 mm liegt.
  4. 4
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 3 characterized in that the sealing surface (13) of the pin is located at a distance to the male thread which is no more than one pitch of thread. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (13) de l'élément mâle est disposée à une certaine distance du filetage mâle qui est non supérieure à un pas de filetage. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (13) des Einsteckteils bei einem Abstand zu dem Außengewinde angeordnet ist, der nicht mehr als eine Gewindesteigung beträgt.
  5. 5
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 4 characterized in that the male and female threads are tapered threads and the male thread features a run-in portion where the envelope of the male thread roots has a reduced taper compared to that of the thread taper. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les filetages mâle et femelle sont des filetages progressivement rétrécis et le filetage femelle présente une partie de rodage où l'enveloppe des pieds de filetage mâle a une conicité réduite par rapport à celle de la conicité de filetage. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außen- und Innengewinde Kegelgewinde sind und das Außengewinde einen Anlaufabschnitt aufweist, wobei die Hüllkurve der Außengewindegründe verglichen mit der der Gewindekegeligkeit eine verringerte Kegeligkeit aufweist.
  6. 6
    A threaded joint for steel pipes according to claim 5 characterized in that said envelope of the male thread roots in the run-in portion is a cylindrical surface. Joint fileté pour tubes en acier selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite enveloppe des pieds de filetage mâle dans la partie de rodage est une surface cylindrique. Schraubverbindung für Stahlrohre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkurve der Außengewindegründe in dem Anlaufabschnitt eine zylindrische Fläche ist.
  7. 7
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 6 characterized in that the shoulder surfaces (14, 24) of the pin and the box are plane surfaces perpendicular to the joint axis. Joint fileté pour tuyaux en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces d'épaulement (14, 24) de l'élément mâle et de l'élément femelle sont des surfaces planes perpendiculaires à l'axe de joint. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterflächen (14, 24) des Einsteckteils und des Aufnahmeteils ebene Flächen senkrecht zur gemeinsamen Achse sind.
  8. 8
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 6 characterized in that the shoulder surfaces (14, 24) of the pin and the box are tapered and make an angle less than 16 degrees with the perpendicular to the joint axis so that the shoulder surface of the pin is hooked by that of the box. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces d'épaulement (14, 24) de l'élément mâle et de l'élément femelle sont progressivement rétrécies et forment un angle inférieur à 16 degrés avec la perpendiculaire par rapport à l'axe de joint de sorte que la surface d'épaulement de l'élément mâle est crochetée par celle de l'élément femelle. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulterflächen (14, 24) des Einsteckteils und des Aufnahmeteils schräg zulaufen und mit der Senkrechten zur gemeinsamen Achse einen Winkel von weniger als 16 Grad einnehmen, so dass die Schulterfläche des Einsteckteils von der des Aufnahmeteils festgehakt ist.
  9. 9
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 8 characterized in that the shape of the sealing surface of the box is selected from (i) a tapered surface resulting from rotation around the joint axis of a straight line inclined relative to the axis, (ii) a bulged surface resulting from rotation around the joint axis of a curve, and more particularly torical surface if the curve is a circular arc, and (iii) a torico-conical surface resulting from rotation around the joint axis of a combined line of said inclined straight line and said circular arc. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la forme de la surface d'étanchéité l'élément femelle est sélectionnée à partir de (i) une surface progressivement rétrécie provenant de la rotation autour de l'axe de joint d'une ligne droite inclinée par rapport à l'axe, (ii) une surface renflée provenant de la rotation autour de l'axe de joint d'une courbure, et plus particulièrement une surface torique si la courbure est un arc circulaire, et (iii) une surface torico-conique provenant de la rotation autour de l'axe de joint d'une ligne combinée de ladite ligne droite inclinée et dudit arc circulaire. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Dichtfläche des Aufnahmeteils gewählt ist aus (i) einer Schrägfläche, die sich aus Drehung einer geraden Linie um die gemeinsame Achse, wobei die Linie im Verhältnis zur Achse geneigt ist, ergibt, (ii) einer gewölbten Fläche, die sich aus Drehung einer Kurve um die gemeinsame Achse ergibt, und insbesondere einer torischen Fläche, wenn die Kurve ein Kreisbogen ist, und (ii) einer torisch-konischen Fläche, die sich aus Drehung einer kombinierten Linie der geneigten geraden Linie und des Kreisbogens um die gemeinsame Achse ergibt.
  10. 10
    A threaded joint for steel pipes according to claim 9 characterized in that the sealing surface (13, 23) of the box is either a torical surface or a torico-conical surface, the tapered portion of the torico-conical sealing surface being on the nose side and having substantially the same taper than the tapered sealing surface. Joint fileté pour tubes en acier selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (13, 23) de l'élément femelle est une surface torique ou bien une surface torico-conique, la partie progressivement rétrécie de la surface d'étanchéité torico-conique étant du côté du nez et ayant sensiblement la même conicité que la surface d'étanchéité progressivement rétrécie. Schraubverbindung für Stahlrohre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (13, 23) des Aufnahmeteils entweder eine torische Fläche oder eine torisch-konische Fläche ist, wobei sich der schräge Abschnitt der torisch-konischen Dichtfläche an der Vorsprungseite befindet und im Wesentlichen die gleiche Kegeligkeit wie die schräge Dichtfläche aufweist.
  11. 11
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 10 characterized in that the inner surface of the pin near the shoulder surface is chamfered (16) so that the inner edge of the pin shoulder forms a circle which is concentric to the joint axis. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la surface interne de l'élément mâle à proximité de la surface d'épaulement est chanfreinée (16) de sorte que le bord interne de l'épaulement de l'élément mâle forme un cercle qui est concentrique par rapport à l'axe de joint. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Einsteckteils nahe der Schulterfläche abgeschrägt (16) ist, so dass die Innenkante der Einsteckteilschulter einen Kreis bildet, der zur gemeinsamen Achse konzentrisch ist.
  12. 12
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 11 characterized in that the inner surface of the box near the shoulder surface is chamfered (26). Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface interne de l'élément femelle à proximité de la surface d'épaulement est chanfreinée (26). Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Aufnahmeteils nahe der Schulterfläche abgeschrägt (26) ist.
  13. 13
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 12 characterized in that the male thread (11) and the female thread (21) have each a generally trapezoidal shape which comprises a load flank, a stabbing flank, a thread root and a thread crest, the angle of the stabbing flanks with the normal to the joint axis being not less than 3 degrees and not more than 36 degrees. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le filetage mâle (11) et le filetage femelle (21) ont chacun une forme généralement trapézoïdale qui comprend un flanc de charge et un flanc de vissage, un pied de filetage et une crête de filetage, l'angle des flancs de vissage avec l'horizontale par rapport à l'axe de joint étant non inférieur à 3 degrés et non supérieur à 36 degrés. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (11) und das Innengewinde (21) jeweils eine im Allgemeinen trapezartige Form aufweisen, die eine Lastflanke, eine Einführflanke, einen Gewindegrund und eine Gewindespitze umfasst, wobei der Winkel der Einführflanken mit der Normalen zur gemeinsamen Achse nicht weniger als 3 Grad und nicht mehr als 36 Grad beträgt.
  14. 14
    A threaded joint for steel pipes according to claim 13 characterized in that there is a contact between the load flanks, and an axial gap between the stabbing flanks of the male and female threads when the threaded joint is made up is not less than 10 µm and not more than 150 µm Joint fileté pour tubes en acier selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il existe un contact entre les flancs de charge et un espace axial entre les flancs de vissage des filetages mâle et femelle lorsque le joint fileté est serré, qui n'est pas inférieur à 10 µm et non supérieur à 150 µm. Schraubverbindung für Stahlrohre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lastflanken Berührung vorliegt und ein axialer Spalt zwischen den Einführflanken des Außen- und Innengewindes bei hergestellter Schraubverbindung nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 150 µm beträgt
  15. 15
    A threaded joint for steel pipes according to any of claims 1 to 14 characterized in that the threaded joint for steel pipes further provides a second series of shoulder surfaces and/or a second series of sealing surfaces at an end portion of the box. Joint fileté pour tubes en acier selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité pour tubes en acier comprend en outre une seconde série de surfaces d'épaulement et/ou une seconde série de surfaces d'étanchéité à une partie d'extrémité de l'élément femelle. Schraubverbindung für Stahlrohre nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung für Stahlrohre weiterhin an einem Endabschnitt des Aufnahmeteils eine zweite Reihe von Schulterflächen und/oder eine zweite Reihe von Abdichtflächen vorsieht.
Independent claims15