Файл: Щербюк, Н. Д. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей.pdf

i(111.45), после преобразований получим уравнение для определения вырывающей нагрузки

динений труб диаметром 114, 127, 140, 168, 178, 245 и 278 мм, с

различными толщинами стенок из стали марок 1-55, N-80 и Р-110. В 148 случаях соединения разрушились вследствие вырыва резьбы. Применяя метод подбора из условия наибольшей сходимости раз­ рушающих нагрузок, полученных опытным путем и расчетных по предложенному уравнению (III.48), были найдены следующие зна­

Для определения наименьшей разрушающей нагрузки в форму­ лу подставляют ов min и ат mm в кгс/см2, оговоренные соответствую­ щими стандартами. Вводят коэффициент 0,95, учитывающий от­ клонения геометрических размеров соединения от номинальных

.значений

Данная формула приведена в бюллетене 5С2 АНИ и исполь­ зуется в зарубежной практике при определении допустимой рас­ тягивающей нагрузки.

Прочность при срезе витков для резьбы с углом профиля 60°, условие равнопрочное™ соединения по телу трубы в опасном сече­ нии и среза витков определяют так же, как и для трапецеидальной резьбы [соотношениями (III.26) и (III.27)].

Исходя из параметров резьбы по ГОСТ 632— 64, длина резьбы в зацеплении, необходимая для предотвращения среза витков, 1>2,\Ь. Поскольку в резьбовых соединениях обсадных труб по ГОСТ 632— 64 /^6,56, то прочность при срезе всегда будет значи­ тельно выше прочности по телу трубы.

148

Проведенные во ВНИИБТ испытания соединений обсадных труб диаметром 140, 168, 219 и 299 мм по ГОСТ 632—64 показали, что во всех случаях разрушение является следствием выхода резь­

для вырыва резьбы определяли по формуле (III.49), исходя из фак­ тических механических свойств материала трубы и фактической площади опасного сечения. Сравнение результатов испытаний на растяжение обсадных труб показывает, что прочность соединений труб ОТТМ1 в 1,5—2 раза выше, чем у соединений по ГОСТ

632—64.

149

Расчет допустимых растягивающих нагрузок обсадных труб

В практике расчета допустимых растягивающих нагрузок об­ садных труб критерием сопротивляемости растяжению резьбовых соединений обсадных труб с углом профиля 60° является страги­ вающая нагрузка, при которой приведенное напряжение в опасном сечении достигает предела текучести. Страгивающую нагрузку

,; кгс/смг у

Р и с . 7 4 . Р а сч е т н ы е о к р уж н ы е н ап р я ж ен и я в о п а с ­

12, 10 и 8 мм, свинченных с номинальным натягом по ГОСТ 632—64; 4, 5 и 6 — то же, с наибольшим натягом ГОСТ 632—64.

принято определять по формуле Яковлева (III.33). Эта формула выражает состояние текучести в опасном сечении трубы, опреде­ ленном по теории максимальных касательных напряжений, для соединения свинченного без диаметрального натяга.

Для обеспечения надлежащих эксплуатационных характери­ стик, и в первую очередь герметичности, резьбовые соединения обсадных труб должны быть свинчены с гарантированным натягом.

требованиями прежнего ГОСТ 632— 57, натяг для труб диаметром 114— 168 мм был увеличен в 1,5 раза. Расчет по формуле Ламе показывает, что возникающие от натяга окружные напряжения в опасном сечении трубы во многих случаях могут существенно превысить предел текучести материала трубы. На рис. 74 пока­ заны расчетные окружные напряжения, возникающие в опасном

150

сечении трубы при свинчивании с номинальным и с наибольшим допустимым натягом в зависимости от диаметра труб.

Для соединений обсадных труб ОТТМ1, где регламентирован­ ная величина диаметрального натяга равна 0,75 мм, окружные напряжения, возникающие при свинчивании, будут еще больше, чем для соединений по ГОСТ 632— 64.

Экспериментальные данные, полученные при исследовании сое­ динений ОТТМ1 и по ГОСТ 632—64 показывают, что фактические

отклонений конусности резьбы и величины овальности. В тех слу­ чаях, когда расчетные напряжения превышали фактический пре­ дел текучести, при развинчивании соединения наблюдались оста­ точные диаметральные деформации. Таким образом, можно счи­ тать, что фактические окружные напряжения от натяга весьма близки к расчетным и при определении состояния текучести в опас­ ном сечении трубы пренебрегать этими напряжениями нельзя.

С другой стороны, попытка учесть влияние натяга при сохране­ нии прежнего критерия прочности резьбового соединения неиз­ бежно приведет к выводу, что напряжения в опасном сечении до­ стигают пределатекучести или сразу же после свинчивания и

резьбовые соединения, свинченные с натягом, имеют значительный резерв прочности на растяжение, кроме того, хорошо известно, что недокрепление соединений снижает прочность соединений при растяжении. Следовательно, появление пластических деформаций не нарушает несущей способности соединения и за критерий проч­

имеющим аналогичное резьбовое соединение, за разрушающую нагрузку принимается наименьшая из подсчитанных исходя из условий разрушения по телу трубы в опасном сечении и вырыва резьбы.

Разрушающая нагрузка по телу трубы в опасном сечении, на­ ходящемся на расстоянии 14 мм от конца сбега резьбы, подсчи­

151

Вырывающая нагрузка в кгс подсчитывается по формуле

Для труб типа ТБО и ОТТГ1 с уменьшенным наружным диа­ метром муфт разрушающие нагрузки подсчитываются так же, как и для труб ОТТМ1, за исключением случаев, когда прочность сое* динений ограничивается прочностью по телу муфты в опасном се­ чении, находящемся на расстоянии 6 мм от плоскости торца свин­ ченной трубы. В этих случаях разрушающая нагрузка подсчиты­ вается в кгс по формуле

нагрузку определяют исходя из разрушения по телу ниппельной части в опасном сечении, находящемся на расстоянии 16 мм от упорного уступа, по формуле

телу муфтовой части в опасном сечении, находящемся на расстоя­ нии 6 мм от плоскости торца ниппеля,

Допустимую осевую нагрузку для соединения определяют

где г) — коэффициент запаса на растяжение.

152