管的螺紋接頭的連結狀態評價方法、管的螺紋接頭的連結方法及管的螺紋接頭連結狀態...的製作方法

2023-06-08 01:26:06 2

專利名稱：管的螺紋接頭的連結狀態評價方法、管的螺紋接頭的連結方法及管的螺紋接頭連結狀態 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉 及在連結中或者連結後能夠簡單且精度良好地評價作為油井管等的管的接頭使用的螺紋接頭的臺肩部的連結狀態的方法、使用了該評價方法的管的螺紋接頭的連結方法和用於實施該評價方法的管的螺紋接頭的連結狀態評價裝置。
背景技術：
以往，作為油井管用的接頭，廣泛地使用螺紋接頭。圖1是示意性地表示螺紋接頭的一般的結構的軸向剖視圖。如圖1所示，螺紋接頭100包括公扣部(Pin) 1和與公扣部1 連結的母扣部(Box) 2。公扣部1在外表面上具有外螺紋部11、金屬密封部12和臺肩部13。 母扣部2在內表面上具有與公扣部1的各部位相對應的內螺紋部21、金屬密封部22和臺肩部23。外螺紋部11和內螺紋部21 (以下，將外螺紋部11和內螺紋部21適當地統稱為「螺紋部11、21」)通過彼此螺紋結合，發揮連結公扣部1與母扣部2的作用。金屬密封部12的外徑設為比金屬密封部22的內徑稍大(該外徑與內徑的差稱為「幹涉餘量」)。在連結公扣部1與母扣部2時，利用上述幹涉餘量，在兩金屬密封部12、22之間的接觸部位產生表面壓力，並利用該表面壓力(接觸面壓力)良好地保持螺紋接頭100的氣密性。臺肩部13、23 通過防止在金屬密封部12、22處產生像產生過度的塑性變形那樣高的接觸面壓力、且確保足夠的螺紋擰入量，而發揮使螺紋接頭100的連結可靠的作用。另外，不僅金屬密封部12、 22，而且對螺紋部11、21來說，為了使兩者的螺紋結合可靠且不易鬆動，其也具有與金屬密封部12、22同樣的幹涉餘量。在該情況下，臺肩部13、23還發揮將螺紋部11、21的幹涉餘量限制在安全範圍內，抑制在母扣部2上產生過大的應力的作用。作為評價具有以上的構造的螺紋接頭的連結狀態的方法，以往以來，廣泛地使用監控在連結螺紋接頭時產生的扭矩的變化的方法(例如參照日本特開平10-267175號公報)。圖2是說明以往的螺紋接頭的連結狀態評價方法的說明圖。如圖2所示，隨著螺紋接頭的連結依次進行，由於由螺紋部11、21的幹涉、金屬密封部12、22的幹涉引起的摩擦阻力而產生扭矩。然後，由於臺肩部13、23的抵接，扭矩急劇地上升。以往，操作者通過監控該扭矩的變化，判定螺紋接頭的連結狀態的合格與否。即，在例如扭矩上升至預先設定的閾值以上的情況下，判斷為完成了臺肩部13、23彼此抵接，並判定為良好地完成了螺紋接頭100 的連結。可是，圖2所示的以往的評價方法，實際上並不是通過分別單獨地測量螺紋部11、 21幹涉、金屬密封部12、22幹涉、臺肩部13、23抵接的某些物理量而進行評價。終究不過是基於各部位貼緊(幹涉或者抵接)可能是產生扭矩的原因這樣的過去的經驗規則的評價方法。確實如果各部位貼緊(幹涉或者抵接)將產生扭矩，但是，由於螺紋部11、21產生粘扣的情況等其他原因也能夠產生較大的扭矩，所以只監控扭矩的變化較難精度良好地評價連結狀態。
此外，圖2所示的以往的評價方法受到如下限制，即，必須在連結螺紋接頭的過程中(通過公扣部與母扣部的相對移動而進行連結過程中)連續地監控扭矩(在連結後的公扣部和母扣部處於靜止的狀態下無法評價連結狀態)。另一方面，對臺肩部13、23是否彼此抵接，也是通過在臺肩部13、23之間能否插入 0. Imm厚的間隙檢測器而進行評價。如果，在臺肩部13、23之間能夠插入0. Imm厚的間隙檢測器，則臺肩部13、23沒有彼此抵接，判定為連結狀態不良。
可是，能夠插入0. Imm厚的間隙檢測器的間隙為0. 15mm左右以上的間隙，因此存在無法評價是否產生比0. 15mm小的間隙的問題。此外，為了在0. 15mm的間隙中插入0. Imm厚的間隙檢測器，需要通過在沿著該間隙的平面上對間隙檢測器進行定位並小心謹慎地插入。具體而言，需要從螺紋接頭的一側的開口端將間隙檢測器插入接頭內(即在螺紋接頭的軸向上移動間隙檢測器)，在沿著間隙的平面上對間隙檢測器進行定位後，在上述平面上朝向間隙移動間隙檢測器。因此，花費精力，存在需要時間進行評價的問題。

發明內容
本發明為了解決以上現有技術的問題，課題在於提供在連結中或者連結後能夠簡單且精度良好地評價作為油井管等的管的接頭使用的螺紋接頭的臺肩部的連結狀態的方法、利用了該評價方法的管的螺紋接頭的連結方法和用於實施該評價方法的管的螺紋接頭的連結狀態評價裝置。為了解決上述課題，本發明的發明人進行了專心研究，結果，獲得以下的見解。(1)公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部之間的接觸面壓力，根據上述各臺肩部的連結狀態而變化。具體而言，在公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部彼此貼緊的狀態下，與非貼緊狀態相比，接觸面壓力上升。(2)兩臺肩部之間的接觸面壓力與從公扣部或者母扣部的內表面朝向兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度之間具有相關關係。具體而言，朝向接觸面壓力高的兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度變大，反射波強度變小。反過來，朝向接觸面壓力低的或者不產生接觸面壓力(產生有間隙)的兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度變小，反射波強度變大。本發明是基於上述發明人的見解而完成的。即，本發明提供一種管的螺紋接頭的連結狀態評價方法，該管的螺紋接頭包括公扣部，具有臺肩部並形成有外螺紋部；以及母扣部，具有能夠與上述公扣部的臺肩部相抵接的臺肩部並形成有內螺紋部，該管的螺紋接頭通過上述公扣部的外螺紋部與上述母扣部的內螺紋部螺紋結合，連結上述公扣部與上述母扣部，其特徵在於，從上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面，經由上述公扣部的臺肩部和上述母扣部的臺肩部，朝向上述公扣部和上述母扣部中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，基於該超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度，判定上述螺紋接頭的連結狀態的好壞。根據本發明的評價方法，從構成螺紋接頭的公扣部和母扣部中的任意一者的內表面，經由公扣部的臺肩部和母扣部的臺肩部，朝向公扣部和母扣部中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波。如上所述，在兩臺肩部彼此貼緊了的狀態下，公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部之間的接觸面壓力 上升。而且，朝向接觸面壓力高的兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度變大，反射波強度變小，另一方面，朝向接觸面壓力低的或者不產生接觸面壓力(產生有間隙)的兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度變小，反射波強度變大。因而，利用透射波強度或者反射波強度的大小，能夠評價兩臺肩部之間的接觸面壓力 (間隙)，進而能夠判定兩臺肩部的連結狀態的好壞。本發明的評價方法是基於同公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部之間的接觸面壓力具有相關關係的超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度，對兩臺肩部之間的接觸面壓力(間隙)以及連結狀態進行評價的方法。另一方面，在上述的以往的評價方法中，沒有確定哪個部位的連結狀態引起扭矩的變化，又存在粘扣等其他的原因引起扭矩的變化的可能性。因而，根據本發明的評價方法，與以往的評價方法相比，有望能夠進行精度良好的評價。此外，本發明的評價方法是基於與接觸面壓力具有相關關係的超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度而評價連結狀態的方法。因此，不像以往那樣必須在連結螺紋接頭的過程中(通過公扣部與母扣部的相對移動而進行連結的過程中)評價連結狀態，不僅在連結中而且在連結後的公扣部和母扣部處於靜止的狀態下也能夠進行評價。而且，在本發明的評價方法中，只要從公扣部和母扣部中的任意一者的內表面，經由公扣部的臺肩部和母扣部的臺肩部，朝向公扣部和母扣部中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，並檢測該超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度即可。具體而言，在檢測透射波強度的情況下，在公扣部和母扣部中的任意一者的內表面上載置用於發送超聲波表面波的發送用表面波探頭，並在公扣部和母扣部中的任意另一者的內表面上載置用於接收超聲波表面波的接收用表面波探頭。然後，利用接收用表面波探頭檢測從發送用表面波探頭朝向公扣部的臺肩部和母扣部的臺肩部發送的超聲波表面波，並檢測其強度即可。此夕卜，在檢測反射波強度的情況下，在公扣部和母扣部中的任意一者的內表面上載置用於收發超聲波表面波的表面波探頭。然後，利用相同的表面波探頭檢測從該表面波探頭朝向公扣部的臺肩部和母扣部的臺肩部發送且在該臺肩部處反射了的超聲波表面波，並檢測其強度即可。因而，與以往的使用間隙檢測器的評價方法花費精力需要時間進行評價相比，根據本發明的評價方法，能夠簡單地進行評價。此外，為了解決上述課題，本發明也提供一種作為管的螺紋接頭的連結方法，其特徵在於，在上述螺紋接頭的連結過程中，通過使用上述評價方法而判定連結狀態的好壞，並在上述判定的結果為良好的階段下，完成上述螺紋接頭的連結。而且，為了解決上述課題，本發明又提供一種作為用於實施上述評價方法的管的螺紋接頭的連結狀態評價裝置。基於透射波強度判定螺紋接頭的連結狀態的好壞的情況的評價裝置的特徵在於， 包括長條構件，從上述螺紋接頭的一側的開口端插入到上述螺紋接頭內；抵接構件，安裝於上述長條構件的插入外露側，用於抵接在上述開口端上；平板構件，安裝於上述抵接構件上，在上述抵接構件抵接在上述開口端上的狀態下，該平板構件支承在上述螺紋接頭的內表面上；用於發送超聲波表面波的發送用表面波探頭，以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該發送用表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；用於接收超聲波表面波的接收用表面波探頭，以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該接收用表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意另一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；以及彈性構件，用於對上述發送用表面波探頭和上述接收用表面波探頭朝向分別載置該發送用表面波探頭和接收用表面波探頭的上述公扣部或者上述母扣部的內表面施力。在本發明的評價裝置中，根據從螺紋接頭的一側的開口端(例如母扣部的開口端)到臺肩部的距離，設定好抵接構件與發送用表面波探頭之間的距離以及抵接構件與接收用表面波探頭的距離。由此，僅通過將長條構件從螺紋接頭的上述開口端插入到螺紋接頭內，並將抵接構件抵接在上述開口端上，就能夠將發送用表面波探頭和接收用表面波探頭簡單地定位在適當的位置(螺紋接頭軸向上 的位置)上。接著，在抵接構件抵接在上述開口端上的狀態下，如果使平板構件支承在螺紋接頭的內表面上(如果將長條構件在螺紋接頭的徑向上移動至使平板構件的端部接觸螺紋接頭的內表面)，就會阻止長條構件繞軸向的轉動。如果阻止長條構件繞軸向的轉動，就會阻止兩表面波探頭的轉動(長條構件繞軸向的轉動)，因此使兩表面波探頭的姿勢穩定。而且，兩表面波探頭，(1)以在螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝；(2)具有與載置兩表面波探頭的公扣部或母扣部的內表面形狀相對應的接觸面；(3)利用彈性構件，被朝向載置兩表面波探頭的公扣部或母扣部的內表面施力，因此能夠簡單地實現使兩表面波探頭之間的接觸面在穩定的狀態下接觸公扣部或母扣部的內表面。因而，能夠抑制超聲波在兩表面波探頭之間的接觸面中的傳播損失，能夠精度良好地評價臺肩部的連結狀態。另一方面，基於反射波強度判定螺紋接頭的連結狀態的好壞的情況的評價裝置的特徵在於，包括長條構件，從上述螺紋接頭的一側的開口端插入到上述螺紋接頭內；抵接構件，安裝於上述長條構件的插入外露側，用於抵接在上述開口端上；平板構件，安裝於上述抵接構件上，在上述抵接構件抵接在上述開口端上的狀態下，該平板構件支承在上述螺紋接頭的內表面上；用於收發超聲波表面波的表面波探頭，以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；以及彈性構件，用於對上述表面波探頭朝向載置該表面波探頭的上述公扣部或者上述母扣部的內表面施力。該評價裝置除了包括用於收發超聲波表面波的表面波探頭這點之外，具有與上述評價裝置相同的結構，並發揮相同的作用效果。根據本發明的管的螺紋接頭的連結狀態評價方法，能夠獲得以下的優異的效果， 艮口，在連結中或者連結後能夠簡單且精度良好地評價作為油井管等的管的接頭使用的螺紋接頭的連結狀態。


圖1是示意性地表示螺紋接頭的一般的結構的軸向剖視圖。圖2是說明以往的螺紋接頭的連結狀態評價方法的說明圖。
圖3表示在使構成螺紋接頭的公扣部的各部位與母扣部的各部位彼此貼緊的狀態下連結的情況下，利用數值計算，算出兩臺肩部之間的接觸面壓力的結果的一例圖4是說明本發明的評價方法的一例的說明圖。圖5是表示截面為矩形狀的構件彼此之間的接觸面壓力與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的一例的曲線圖。圖6是表示用圖4所示的方法得到的、兩臺肩部之間的間隙與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的一例的曲線圖。圖7是示意性地表示用於實施本發明的評價方法的評價裝置的一例的結構圖。圖8是表示通過使用圖7所示的評價裝置而得到的、兩臺肩部之間的間隙與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的一例的曲線圖。圖9是表示通過使用圖7所示的評價裝置而得到的超聲波表面波的透射波強度的測量值的偏差的一例的曲線圖。
具體實施例方式以下，一邊參照附圖，一邊對本發明的管的螺紋接頭的連結狀態評價方法的一實施方式進行說明。首先，對在想到本發明的過程中本發明人獲得的見解進行詳細的說明。本發明的發明人對在使圖1所示的構成螺紋接頭100的公扣部1的各部位(外螺紋部11、金屬密封部12、臺肩部13)與母扣部2的各部位(內螺紋21、金屬密封部22、臺肩部23)彼此貼緊的狀態下連結的情況下產生的臺肩部13、23之間的接觸面壓力進行了評價。圖3表示在使構成螺紋接頭的公扣部的各部位與母扣部的各部位彼此貼緊的狀態下連結的情況下，利用數值計算算出兩臺肩部之間的接觸面壓力的結果的一例。具體而言，將外螺紋部11的螺紋牙底的外徑設為比內螺紋部21的螺紋牙頂的內徑稍大，並將金屬密封部12的外徑設為比金屬密封部22的內徑稍大，而且通過設定使臺肩部13從臺肩部13 開始抵接在臺肩部23的位置起朝向臺肩部23進一步螺紋擰入的條件而進行了數值計算。 圖3的(a)是表示局部放大用於數值計算的螺紋接頭的模型的圖，圖3的(b)是表示臺肩部13、23之間的接觸面壓力的曲線圖。在圖3的(a)和圖3的(b)中，分別使縱軸一致。利用圖3所示的數值計算的結果，獲得了下述㈧ (C)的見解。(A)臺肩部13、23之間的接觸面壓力，在靠近金屬密封部12、22的位置局部地變高之外，在拐角部231附近也局部地變高。如上所述，將金屬密封部12的外徑設定為比金屬密封部22的內徑稍大(即設有幹涉餘量)，因此金屬密封部12如同鞠躬(縮徑彎曲)那樣地變形。一般認為，隨著該變形，臺肩部13的靠近金屬密封部12、22的位置強力地接觸臺肩部23是在靠近金屬密封部12、22的位置接觸面壓力局部地變高的原因。此外，在一般地使兩個機械構件嵌合的情況下，一般認為在它們的嵌合部的端部附近出現接觸面壓力的峰值是在拐角部231附近接觸面壓力局部地變高的原因。(B)另外，雖然未圖示，但是在通過設定臺肩部13不與臺肩部23抵接的條件而進行了數值計算的情況下，不發生接觸面壓力局部地變高的現象。(C)利用上述(A)和(B)的結果得知如下公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部之間的接觸面壓力與這些臺肩部的連結狀態相對應地變化。具體而言，對於公扣部的臺肩部與母扣部的臺肩部彼此貼緊了的狀態，與非貼緊狀態相比，接觸面壓力上升。此外，又得知接觸面壓力的變化並不是在臺肩部的整體上同樣的變化，而是沿著螺紋接頭的徑向局部地變化。具體而言，對於臺肩部彼此貼緊了的狀態，與非貼緊狀態相比，接觸面壓力局部地上升 。在臺肩部的拐角部附近，即，公扣部和母扣部的內表面附近，接觸面壓力也上升。接著，本發明人著眼於通過使用超聲波表面波而評價兩臺肩部之間的接觸面壓力 (間隙)。超聲波表面波是沿著表面(距最外表面1個波長左右的深度的範圍)傳播的超聲波，具有在角部等形狀發生變化的部位上其一部分發生反射但仍能沿著超聲波表面波的前進方向前方的表面進一步傳播的特徵。因此，如果從公扣部和母扣部中的任意一者的內表面，經由兩臺肩部，朝向公扣部和母扣部中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，能夠期待透射波強度或者反射波強度根據兩臺肩部(拐角部附近)之間的接觸面壓力(間隙) 而變化。例如，如圖4的(a)所示，考慮在公扣部1的內表面上載置發送用表面波探頭31， 並隔著臺肩部13、23地在母扣部2的內表面上載置接收用表面波探頭32，利用接收用表面波探頭32檢測從發送用表面波探頭31朝向臺肩部13、23發送的超聲波表面波的透射波強度的情況。在臺肩部13、23之間的接觸面壓力高的情況下，如圖4的(b)所示，超聲波表面波在臺肩部13、23直線傳播，一般認為由接收用表面波探頭32檢測到的透射波強度比較大。另一方面，在接觸面壓力低或者不產生接觸面壓力(產生有間隙)的情況下，如圖4的 (c)所示，超聲波表面波在臺肩部13、23處繞到外表面側。繞道的超聲波表面波在其傳播過程中發生衰減，或者，超聲波表面波在臺肩部13處發生反射，一般認為由接收用表面波探頭32檢測到的透射波強度變小。因此，本發明人首先進行了對構件彼此之間的接觸面壓力與朝向兩構件之間的接觸面發送的超聲波表面波的透射波強度之間的關係進行評價的試驗。具體而言，將截面為矩形狀的兩個構件M 1、M2對接，在一構件M 1上載置發送用表面波探頭31，在另一構件M2 上載置了接收用表面波探頭32。作為發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32，使用了探傷頻率為1. 5MHz且振子直徑為12. 7mm的表面波探頭。然後，一邊在對接方向上對兩構件M 1、M2加壓，一邊利用接收用表面波探頭32檢測從發送用表面波探頭31朝向兩構件 M1、M2之間的接觸面發送的超聲波表面波的透射波的強度。圖5是表示利用上述評價試驗得到的兩構件之間的接觸面壓力與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的曲線圖。如圖5所示，得知兩構件Ml、M2之間的接觸面壓力與超聲波表面波的透射波強度之間具有正相關關係。而且，得知如下使接觸面壓力足夠大時(使向對接方向的加壓力足夠大時)，超聲波表面波的透射波強度變得與超聲波表面波對一體的構件M的透射波強度相等。鑑於以上的結果，本發明人按照上述的圖4的(a)所示的方法，對於實際的螺紋接頭，進行了對兩臺肩部之間的接觸面壓力(實際上為間隙的尺寸)與朝向兩臺肩部發送的超聲波表面波的透射波強度之間的關係進行評價的試驗。具體而言，按照以下的各條件 (a) (g)，利用接收用表面波探頭32檢測出透射波強度。另外，將使兩臺肩部抵接的位置作為基準，基於公扣部和母扣部彼此分離時的分離距離，算出兩臺肩部之間的間隙。(a)螺紋接頭的外徑(母扣部的外徑)150mm
(b)螺紋接頭的內徑(母扣部的內徑)100_(c)兩臺肩部之間的間隙0mm、0· 2mm、0. 5mm、1. 0mm,2. Omm的5種類型(d)表面 波探頭的探傷頻率1MHz、1. 5ΜΗζ、2· 25MHz、IOMHz的4種類型(e)兩表面波探頭之間的間隔(圖4的(a)的L) :30mm、40mm、50mm(f)接觸介質在連結螺紋接頭時夾設在公扣部和母扣部之間，且由於連結溢出到公扣部和母扣部的內表面上的潤滑劑(g)超聲波探傷器通用型數字式探傷器圖6是表示利用上述評價試驗得到的、兩臺肩部之間的間隙與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的曲線圖。圖6的(a)表示在使用了探傷頻率為IMHz的表面波探頭 (振子直徑12.7mm)31、32的情況下得到的結果。圖6的(b)表示在使用了探傷頻率為 1. 5MHz的表面波探頭(振子直徑12. 7mm) 31,32的情況下得到的結果。圖6的(c)表示在使用了探傷頻率為2. 25MHz的表面波探頭(振子直徑6. 4mm) 31,32的情況下得到的結果。 圖6的(d)表示在使用了探傷頻率為IOMHz的表面波探頭(振子直徑6.4mm) 31、32的情況下得到的結果。如圖6所示，得知如下不管兩表面波探頭的探傷頻率、間隔如何，在兩臺肩部13、 23之間的間隙為0mm(良好的連結狀態)的情況和兩臺肩部13、23之間的間隙為0. 2mm以上的情況下，超聲波表面波的透射波強度產生24dB以上的差值。因而，見解如下利用超聲波表面波的透射波強度的大小，能夠評價兩臺肩部13、23之間的接觸面壓力(間隙)，進而能夠判定兩臺肩部13、23的連結狀態的好壞。另外，雖然在此省略詳細的說明，但是本發明人確認如下利用超聲波表面波的反射波強度的大小，也能夠評價兩臺肩部13、23之間的接觸面壓力(間隙)，進而能夠判定兩臺肩部13、23的連結狀態的好壞。本發明是基於上述的發明人的見解而完成的，其特徵在於，從公扣部1和母扣部2 中的任意一者的內表面，經由公扣部1和母扣部2的臺肩部13、23，朝向公扣部1和母扣部 2中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，基於該超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度，判定螺紋接頭100的連結狀態的好壞。以下，對本發明的評價方法的具體例(使用了評價裝置的評價方法的具體例)進行說明。圖7是示意性地表示用於實施本發明的評價方法的評價裝置的一例的結構圖。圖 7的(a)是表示從螺紋接頭的徑向觀察的示意性結構圖，圖7的(b)是表示從螺紋接頭的軸向觀察的示意性結構圖，圖7的(c)是表示圖7的(a)的向視AA的放大圖，圖7的(d)是表示圖7的(a)的向視BB的放大圖。如圖7所示，本實施方式的評價裝置200包括長條構件4、抵接構件5和平板構件 6。長條構件4是從螺紋接頭的一側的開口端(在圖7中為母扣部2的開口端21)插入到螺紋接頭內的構件。抵接構件5是安裝於長條構件4的插入外露側，用於抵接在開口端21上的構件。平板構件6是安裝於抵接構件5上，在抵接構件5抵接在開口端21上的狀態(如圖7的(a)所示的狀態)下支承在螺紋接頭的內表面(在圖7中為母扣部2的內表面)上的構件。此外，評價裝置200包括安裝在長條構件4的插入裡側的發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32。根據從開口端21到臺肩部13、23的距離，設定抵接構件5與發送用表面波探頭31的距離以及抵接構件5與接收用表面波探頭32的距離。S卩，在將抵接構件 5抵接於開口端21的狀態下，以能用發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32夾著臺肩部13、23的方式設定從抵接構件5到各表面波探頭31、32的距離。而且，評價裝置200包括彈性構件7，該彈性構件7對發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32朝向分別載置該發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32的公扣部1和母扣部2的內表面施力。具體而言，彈性構件7夾裝在安裝於長條構件4上的基部 9與如下所述地用於軸支承表面波探頭31、32的支承構件8之間，對支承構件8朝向公扣部1和母扣部2的內表面施力。彈性構件7的兩端分別固定在基部9和支承構件8上。由此，對軸支承在支承構件8上的表面波探頭31、32，也分別朝向公扣部1和母扣部2的內表面施力。發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32以在螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝於長條構件4上。具體而言，發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32分別藉助軸構件81，被安裝於長條構件4上的支承構件8軸支承。由此，發送用表面波探頭31 和接收用表面波探頭32在螺紋接頭的軸向上(繞軸構件81)轉動自如。發送用表面波探頭31具有與載置它的公扣部1的內表面形狀相對應(適合於內表面形狀)的凸狀的接觸面311。同樣地，接收用表面波探頭32也具有與載置它的母扣部 2的內表面形狀相對應(適合於內表面形狀)的凸狀的接觸面321。如果使用具有以上說明的結構的評價裝置200，將長條構件4從螺紋接頭的開口端21插入到螺紋接頭內，僅通過將抵接構件5抵接在開口端21上，就能夠將發送用表面波探頭31和接收用表面波探頭32簡單地定位在適當的位置(螺紋接頭軸向的位置)上。接著，在抵接構件5抵接在開口端21上的狀態下，如圖7的(b)所示，如果使平板構件6支承在螺紋接頭的內表面(外接套箍2的內表面)(如果將長條構件4在螺紋接頭的徑向上移動至使平板構件6的端部接觸螺紋接頭的內表面)，就會阻止長條構件4繞軸向的轉動。如果阻止長條構件4繞軸向的轉動，就會阻止兩表面波探頭31、32的轉動(長條構件4繞軸向的轉動)，因此使兩表面波探頭31、32的姿勢穩定。而且，如上所述，兩表面波探頭31、32以在螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝，具有與載置該兩表面波探頭31、32的公扣部1和母扣部2的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面311、312，並且利用彈性構件7被朝向公扣部1和母扣部2的內表面施力。因此， 能夠簡單地實現使兩表面波探頭31、32的接觸面在穩定的狀態下接觸公扣部1和母扣部2 的內表面。因而，抑制超聲波在兩表面波探頭31、32的接觸面311、312中的傳播損失，能夠精度良好地評價臺肩部13、23的連結狀態。使用以上說明的評價裝置200，進行了對兩臺肩部13、23之間的間隙與朝向兩臺肩部13、23發送的超聲波表面波的透射波強度之間的關係進行評價的試驗。具體而言，按照以下的各條件(a) (h)，利用接收用表面波探頭32檢測出透射波強度。另外，將使兩臺肩部13、23抵接的位置作為基準，基於公扣部1和母扣部2彼此分離時的分離距離，計算出兩臺肩部13、23之間的間隙。(a)螺紋接頭的外徑(母扣部的外徑)150mm(b)螺紋接頭的內徑(母扣部的內徑)100mm
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(c)兩臺肩部之間的間隙0mm、0. 05mm、0. 1mm、0. 15mm、0. 2mm 的 5 種類型(d)表面波探頭的探傷頻率2· 25MHz(e)表面波探頭的振子直徑6· 4mm(f)兩表面波探頭之間的間隔40mm(g)接觸介質在連結螺紋接頭時夾設在公扣部和母扣部之間，且由於連結溢出到公扣部和母扣部的內表面的潤滑劑(h)超聲波探傷器通用型數字式探傷器圖8是表示利用上述評價試驗得到的、兩臺肩部之間的間隙與超聲波表面波的透射波強度之間的關係的曲線圖。如圖8所示，得知如下在兩臺肩部13、23之間的間隙為0mm(良好的連結狀態) 的情況和兩臺肩部13、23之間的間隙為0. 05mm以上的情況下，超聲波表面波的透射波強度產生30dB以上的差值。因而，利用超聲波表面波的透射波強度的大小，至少能夠檢測兩臺肩部13、23之間0. 05mm的間隙，進而能夠判定兩臺肩部13、23的連結狀態的好壞。圖9是表示在上述評價試驗中，在兩臺肩部13、23之間的間隙為0mm(良好的連結狀態)的情況下，評價透射波強度的測量值的偏差的結果的一例的曲線圖。如圖9所示，通過使用評價裝置200，能夠將測量值的偏差抑制在0. 5dB左右，因此能夠精度良好地評價兩臺肩部13、23的連結狀態。
權利要求
1.一種管的螺紋接頭的連結狀態評價方法，該管的螺紋接頭包括公扣部，其具有臺肩部並形成有外螺紋部；以及母扣部，其具有能夠與上述公扣部的臺肩部相抵接的臺肩部並形成有內螺紋部，該管的螺紋接頭通過上述公扣部的外螺紋部與上述母扣部的內螺紋部螺紋結合，連結上述公扣部與上述母扣部，其特徵在於，從上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面，經由上述公扣部的臺肩部和上述母扣部的臺肩部，朝向上述公扣部和上述母扣部中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，基於該超聲波表面波的透射波強度或者反射波強度，判定上述螺紋接頭的連結狀態的好壞。
2.一種管的螺紋接頭的連結方法，其特徵在於，在上述螺紋接頭的連結過程中，通過使用權利要求1所述的評價方法而判定連結狀態的好壞，在上述判定的結果為良好的階段下，完成上述螺紋接頭的連結。
3.一種管的螺紋接頭的連結狀態評價裝置，其用於實施權利要求1所述的評價方法， 其特徵在於，包括長條構件，其從上述螺紋接頭的一側的開口端插入到上述螺紋接頭內； 抵接構件，其安裝於上述長條構件的插入外露側，用於抵接在上述開口端上； 平板構件，其安裝於上述抵接構件上，在上述抵接構件抵接在上述開口端上的狀態下， 該平板構件支承在上述螺紋接頭的內表面上；用於發送超聲波表面波的發送用表面波探頭，其以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該發送用表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；用於接收超聲波表面波的接收用表面波探頭，其以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該接收用表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意另一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；以及彈性構件，用於對上述發送用表面波探頭和上述接收用表面波探頭朝向分別載置該發送用表面波探頭和接收用表面波探頭的上述公扣部或者上述母扣部的內表面施力。
4.一種管的螺紋接頭的連結狀態評價裝置，其用於實施權利要求1所述的評價方法， 其特徵在於，包括長條構件，其從上述螺紋接頭的一側的開口端插入到上述螺紋接頭內； 抵接構件，其安裝於上述長條構件的插入外露側，用於抵接在上述開口端上； 平板構件，其安裝於上述抵接構件上，在上述抵接構件抵接在上述開口端上的狀態下， 該平板構件支承在上述螺紋接頭的內表面上；用於收發超聲波表面波的表面波探頭，其以在上述螺紋接頭的軸向上轉動自如的方式安裝在上述長條構件的插入裡側，具有與載置該表面波探頭的、上述公扣部和上述母扣部中的任意一者的內表面形狀相對應的凸狀的接觸面；以及彈性構件，其用於對上述表面波探頭朝向載置該表面波探頭的上述公扣部或者上述母扣部的內表面施力。
全文摘要
本發明提供一種在連結中或者連結後能夠簡單且精度良好地評價作為油井管等的管的接頭使用的螺紋接頭的臺肩部的連結狀態的方法。本發明的管的螺紋接頭(10O)的連結狀態評價方法的特徵在於，從公扣部(1)和母扣部(2)中的任意一者的內表面，經由公扣部(1)和母扣部(2)的臺肩部(13、23)，朝向公扣部(1)和母扣部(2)中的任意另一者的內表面發送超聲波表面波，基於其透射波強度或者反射波強度，判定螺紋接頭(100)的連結狀態的好壞。
文檔編號G01N29/04GK102449471SQ20108002295
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月18日 優先權日2009年3月31日
發明者中村圭一, 坂井研太, 增渕純, 山野正樹, 星野鬱司, 阪本誠 申請人:住友金屬工業株式會社