Трубный резьбовой элемент и трубное резьбовое соединение, выполненное на основе резьбового элемента

Номер патента: 3718

Опубликовано: 28.08.2003

Автор: Вердиллон Лионель

Есть еще 14 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Трубный резьбовой элемент, охватываемый или охватывающий (1, 2), предназначенный для трубного резьбового соединения (100, 300), выполненный на конце трубы (101, 102, 202, 301, 302) и содержащий наружную охватываемую резьбу (3, 303, 303') или внутреннюю охватывающую резьбу (4, 304, 304') в зависимости от того, является данный резьбовой элемент охватываемым или охватывающим, профиль витков которой (11, 12) на виде в продольном сечении по плоскости, проходящей через ось данного резьбового элемента, содержит вершину профиля (17, 20, S1, S2), донную часть впадины профиля (18, 19, F1, F2), прямолинейную рабочую боковую поверхность (13, 14), прямолинейную боковую поверхность захода (15, 16) и две зоны тангенциального соединения донной части впадины профиля (21, 22, 51, 52), причем каждая из двух этих соединительных зон расположена между донной частью впадины профиля и одной из двух боковых поверхностей профиля, называемой соответствующей боковой поверхностью, и содержит дугу окружности, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из двух тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля, называемая "зоной с многочисленными радиусами", содержит дугу окружности, называемую основной дугой окружности (23, 24, 53, 54), опорная окружность которой пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности в некоторой точке, называемой опорной точкой боковой поверхности (PRF1, PRF2, PRF3, PRF4), и правильную кривую, называемую вторичной кривой (25, 26, 27, 55, 56) и расположенную по одну и по другую стороны от основной дуги окружности, которая тангенциальным образом соединяет эту основную дугу окружности, с одной стороны, с соответствующей боковой поверхностью, а с другой стороны, с донной частью впадины профиля резьбы, при этом

a) в опорной точке боковой поверхности касательная (61, 62, 67, 68) к опорной окружности основной дуги окружности образует строго положительный острый угол (D, F) с опорной прямой соответствующей боковой поверхности, причем положительное направление является таким, чтобы основная дуга окружности не входила в материал боковой поверхности витка резьбы,

b) опорная окружность основной дуги окружности пересекает опорную прямую донной части впадины витка резьбы или является касательной по отношению к этой прямой, причем касательная к опорной окружности (63) образует в рассматриваемой точке пересечения (PRR1) или касания некоторый угол (E), имеющий величину в диапазоне от -15 до +15ш, с опорной прямой донной части впадины профиля витка резьбы.

2. Трубный резьбовой элемент по п.1, отличающийся тем, что в опорной точке боковой поверхности профиля резьбы соединительной зоны с многочисленными радиусами угол (D, F) между касательной к опорной окружности основной дуги окружности и соответствующей боковой поверхностью профиля имеет величину, заключенную в диапазоне от 10ш до разности (70ш-J), если J представляет собой алгебраическую величину угла (A, B) между соответствующей боковой поверхностью профиля и перпендикуляром к оси резьбового элемента.

3. Трубный резьбовой элемент по п.2, отличающийся тем, что в опорной точке боковой поверхности профиля резьбы соединительной зоны с многочисленными радиусами угол (D, F) между касательной к опорной окружности основной дуги окружности и соответствующей боковой поверхностью профиля имеет величину, заключенную в диапазоне от 15ш до разности (45ш-J), если J представляет собой алгебраическую величину угла (A, B) между соответствующей боковой поверхностью профиля и перпендикуляром к оси резьбового элемента.

4. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что радиус (rP1, rP2) основной дуги окружности (23, 24) соединительной зоны с многочисленными радиусами имеет величину, заключенную в диапазоне от 150 до 250% от величины радиуса (rH1, rH2) дуги стандартной окружности (29, 30), проходящей через опорную точку боковой поверхности профиля резьбы, которая формирует тангенциальную соединительную зону между соответствующей боковой поверхностью профиля резьбы и донной частью впадины этого профиля.

5. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что каждая вторичная кривая (25, 26, 27, 55, 56) соединительной зоны с многочисленными радиусами представляет собой дугу окружности.

6. Трубный резьбовой элемент по п.5, отличающийся тем, что отношение радиуса (rS1, rS2, rS3, rS4, rT1) дуги окружности каждой вторичной кривой (25, 26, 27, 55, 56) к радиусу (rP1, rP2, rP3, rP4) основной дуги окружности соединительной зоны с многочисленными радиусами имеет величину, заключенную в диапазоне от 0,1 до 0,4.

7. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что только одна тангенциальная соединительная зона донной части впадины профиля резьбы с рабочей боковой поверхностью (21, 22) профиля представляет собой зону с многочисленными радиусами.

8. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что каждая из двух тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля резьбы представляет собой зону с многочисленными радиусами.

9. Трубный резьбовой элемент по п.8, отличающийся тем, что радиус (rP1, rP2) основной дуги окружности (23, 24) соединительной зоны с многочисленными радиусами, расположенной со стороны рабочей боковой поверхности, превышает или равен радиусу (rP3, rP4) основной дуги окружности (53, 54) соединительной зоны с многочисленными радиусами, расположенной со стороны боковой поверхности захода.

10. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что угол (A, B), который образует каждая из боковых поверхностей профиля резьбы с перпендикуляром к оси данного резьбового элемента, является положительным или равным нулю.

11. Трубное резьбовое соединение (100, 300) с повышенной устойчивостью к статическим и динамическим механическим воздействиям, содержащее охватываемый трубный резьбовой элемент (1), расположенный на конце первой трубы (101, 301) и соединенный при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом (2), расположенным на конце второй трубы (102, 302), посредством охватываемой резьбы (3, 303, 303'), выполненной на охватываемом трубном резьбовом элементе, и охватывающей резьбы (4, 304, 304'), выполненной на охватывающем трубном резьбовом элементе, причем профиль витков (11, 12) каждой, охватываемой и охватывающей, резьбы содержит вершину профиля витка (17, 20, S1, S2), донную часть впадины профиля витка (18, 19, F1, F2), прямолинейную рабочую боковую поверхность (13, 14), прямолинейную боковую поверхность захода (15, 16) и четыре соединительные зоны, каждая из которых содержит дугу окружности, причем две из этих тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля (21, 22, 51, 52) соединяют, каждая, донную часть впадины профиля резьбы с боковой поверхностью профиля резьбы и две соединительные зоны вершины профиля резьбы (31, 32, 41, 42) соединяют, каждая, вершину профиля резьбы с боковой поверхностью этого профиля, причем форма и расположение каждой соединительной зоны вершины профиля выполнены таким образом, чтобы не взаимодействовать с тангенциальной соединительной зоной донной части впадины профиля резьбы сопряженного резьбового элемента, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из двух трубных резьбовых элементов представляет собой резьбовой элемент с противоусталостным профилем резьбы, выполненный в соответствии с любым из пп.1-10.

12. Трубное резьбовое соединение по п.11, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна соединительная зона вершины профиля резьбы одного трубного резьбового элемента, противоположная тангенциальной соединительной зоне донной части впадины профиля резьбы с многочисленными радиусами сопряженного трубного резьбового элемента с противоусталостным профилем резьбы, представляет собой сопровождающую зону (31, 32), которая содержит две дуги окружности, тангенциальным образом соединяющиеся друг с другом, одна шч которых представляет собой основную дугу окружности (33, 34), а другая представляет собой вторичную дугу окружности (35, 36), предназначенную для осуществления тангенциального присоединения соединительной зоны вершины профиля к соответствующей боковой поверхности этого профиля, при этом в верхней точке соединения (PRH1, PRH2) соответствующей боковой поверхности профиля, где опорная окружность основной дуги окружности сопровождающей зоны пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности, касательная к окружности образует строго положительный острый угол (G, H) с опорной прямой боковой поверхности профиля.

13. Трубное резьбовое соединение по п.11 или 12, отличающееся тем, что оба резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий, трубного резьбового соединения представляют собой резьбовые элементы по любому из пп.1-10.

14. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что используемые резьбовые части содержат резьбу взаимодействующего типа, где вершина профиля витка (20) резьбы (4) взаимодействует в радиальном направлении с донной частью впадины профиля витка (19) сопряженной с ней резьбы (3).

15. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что обе боковые поверхности профиля витка (13, 15) резьбы (3) находятся в контакте, при наличии или без наличия контактного давления между ними, с двумя боковыми поверхностями профиля витка (14, 16) сопряженной резьбы (4), по меньшей мере, на части длины резьбовых частей (3, 4).

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение касается охватываемого или охватывающего трубного резьбового элемента резьбового трубного соединения,способного противостоять воздействию как статических, так и циклически изменяющихся механических напряжений. Настоящее изобретение касается также резьбового трубного соединения, приспособленного для противостояния как статическим,так и циклически изменяющимся механическим напряжениям. Резьбовые трубные соединения содержат охватываемый резьбовой элемент, расположенный на конце первой трубы, и охватывающий резьбовой элемент, расположенный на конце второй трубы, которая представляет собой трубу большой длины или трубную муфту. Такие резьбовые соединения используются, в частности, для формирования колонны обсадных труб,или колонны эксплуатационных труб, или колонны бурильных труб, используемых для скважин, предназначенных для добычи углеводородного сырья, или для аналогичных скважин другого назначения, таких, например, как скважины геотермического типа. Американский Институт Нефти (API) определяет в своей спецификации API 5B характеристики резьбовых соединений между обсадными трубами или между эксплуатационными трубами с использованием, в частности, конической резьбы с закругленными треугольными или с трапециевидными профилями витков резьбы. Известны также и другие типы резьбовых трубных соединений, в которых используется,например, двухступенчатая резьба цилиндрического или конического профиля (см., например,патент США 4521042). До недавнего времени обсадные или эксплуатационные трубы, в основном, должны были противостоять различным сочетаниям статических механических воздействий (таких, например, как усилия растяжения, осевого сжатия,плоский изгиб, внутреннее или наружное давление), несмотря на их ограниченную толщину,являющуюся следствием необходимости их использования в глубоких скважинах, где необходимо вставлять друг в друга различные колонны труб отличающихся диаметров. Наоборот, бурильные трубы, которые используются только для бурения скважин, подвергаются значительным циклически изменяющимся механическим воздействиям, но зато не подвергаются ограничениям, касающимся их габаритных размеров, поскольку только одна колонна труб заданного диаметра опускается в скважину в данный момент времени. Механические воздействия циклического характера, если они строго не ограничены, приводят в эксплуатации к усталостным разрушениям, возникающим в корневой части профиля витков резьбы, обычно со стороны рабочих бо 003718 2 ковых поверхностей профиля резьбы, которые находятся под нагрузкой. Это место наиболее частого возникновения усталостных трещин определяется концентрацией механических напряжений в соединении между боковой поверхностью профиля и донной частью впадины профиля резьбы. Для того чтобы повысить устойчивость трубного резьбового соединения по отношению к циклическим механическим воздействиям,необходимо уменьшить уровень максимальных механических напряжений путем снижения общего уровня механических напряжений на рабочей боковой поверхности профиля и путем реализации возможно менее угловатого соединения между рабочей боковой поверхностью и донной частью впадины профиля резьбы. Спецификация API 7D определяет бурильные трубы с прочной конической резьбой, приспособленные для противостояния эксплуатационным механическим воздействиям. Витки трубной резьбы в соответствии с нормой API 7D имеют сильно закругленную треугольную форму с рабочими и взаимодействующими друг с другом боковыми поверхностями профиля резьбы, каждая из которых расположена под углом 30 по отношению к перпендикуляру к оси данного резьбового элемента. Необходимо отметить, что рабочая боковая поверхность профиля резьбы представляет собой поверхность, которая расположена на каждом витке резьбы со стороны, противоположной свободному концу данного резьбового элемента. Это определение будет использовано на протяжении всего текста представленного здесь описания. Донная часть впадины профиля резьбы выполнена закругленной и проходящей в соответствии с дугой окружности, имеющей радиус 0,97 мм(или 0,038 дюйма) и центрированной на оси донной части впадины профиля резьбы. Эта дуга окружности касательным образом соединяется с боковыми поверхностями профиля резьбы. Угол, составляющий 60 и сформированный между боковыми поверхностями профиля резьбы, являющимися результатом треугольного профиля витков резьбы, обеспечивает использование в соединительной зоне дуги окружности достаточно большого радиуса. Вершины витков резьбы скошены таким образом, чтобы исключить всякое радиальное взаимодействие между вершинами профиля резьбы и донными частями впадин сопряженной резьбы. Высота скошенного таким образом профиля витков резьбы составляет 3,08 мм (или 0,121 дюйма), что соответствует удвоенной высоте витков резьбы, выполненной для резьбового соединения в соответствии с нормой API 5B. Тем не менее, эти средства могут оказаться недостаточными, и поэтому в патенте США 4549754 описан профиль резьбы, модифициро 3 ванный по отношению к спецификации API 7D для бурильных труб, который делает возможным в еще большей степени уменьшить концентрации механических напряжений. Резьба, выполненная в соответствии с этим патентом США 4549754, представляет в разрезе дно впадины профиля, которое не является симметричным, но содержит закругление, центр которого смещен в направлении боковой поверхности захода (противоположной по отношению к рабочей боковой поверхности профиля) и радиус которого увеличен примерно на 50% по отношению к радиусу в соответствии с документом API и составляет примерно 1,45 мм(или 0,057 дюйма). Это закругление соединено касательным образом с рабочей боковой поверхностью профиля, причем эта поверхность соединена при помощи менее критического профиля с боковой поверхностью захода, то есть при помощи простого отрезка прямой или криволинейной линии с радиусом 0,81 мм (или 0,032 дюйма), после которой следует отрезок прямой линии. В этом случае дно впадины профиля резьбы вынуто в большей степени, чем в резьбе в соответствии с нормой API, и требует, таким образом, очень большой толщины исходной трубы для того, чтобы нарезать такую резьбу. Такое техническое решение не рассматривается для колонн труб, предназначенных для эксплуатации скважин в том случае, когда эти трубы одновременно подвергаются воздействию статических и циклически изменяющихся механических напряжений. Теперь встречаются такие требования к устойчивости по отношению к внешним воздействиям в подводных колоннах труб, связывающих дно моря с платформами, обеспечивающими добычу углеводородного сырья в море. Такие колонны труб, называемые специалистами в данной области техники английским термином "risers", действительно подвергаются воздействию циклически изменяющихся механических напряжений, в частности, возникающих вследствие наличия морских течений, которые вызывают вибрации колонны труб, в результате волнения моря, приливов и отливов, а также вследствие возможного перемещения самих этих платформ. Такие требования к устойчивости по отношению к внешним механическим воздействиям встречаются также в наземных скважинах, в частности, в процессе опускания колонны труб с вращением для цементации скважин в часто встречающихся случаях скважин, отклоняющихся от вертикали и представляющих изгибы. Именно поэтому были предприняты попытки усовершенствовать трубные резьбовые соединения для обсадных труб, эксплуатационных труб или для трубных колонн типа "risers" таким образом, чтобы повысить их усталостную стойкость.WO 98/50720 описано такое усовершенствованное трубное резьбовое соединения. Описанная в этой публикации трубная резьба содержит витки трапециевидного профиля, полученные на основе так называемых витков типа "buttress", отвечающих спецификацииAPI 5B. Трапециевидная форма профиля витков резьбы ограничивает опасность деформации резьбовых элементов, способной привести к повреждению соединения в процессе его свинчивания, в частности в результате чрезмерного затягивания. Донные части впадин витков резьбы являются, по существу, прямолинейными и соединяются с каждой из боковых поверхностей профиля при помощи закругления, радиус которого имеет величину в диапазоне от 10 до 50% от величины полной ширины донной части впадины витка резьбы (и предпочтительно в диапазоне от 16 до 26% от этой полной ширины), причем это закругление заканчивается тангенциально по отношению к боковой поверхности и к дну впадины витка резьбы. Высота витков резьбы в данном случае выполнена такой, чтобы исключить всякую возможность взаимодействия в радиальном направлении между донной частью впадины витка резьбы и вершиной соответствующего витка сопряженной резьбы, поддерживая между ними радиальный зазор, величина которого составляет, по меньшей мере, 0,25 мм (или 0,010 дюйма). Принимая во внимание типы резьбы, приведенные в качестве примера, закругления в донной части впадины витка резьбы имеют величину радиуса порядка 0,5 мм против 0,15 мм для радиусов, определяемых нормой API 5B. Такие радиусы закруглений могут показаться слишком малыми, если сравнивать их с радиусами закруглений для бурильных труб,однако, трапециевидная форма используемых в данном случае витков резьбы не позволяет выполнять столь же большие радиусы закруглений, как в случае витков треугольного профиля при условии уменьшения площади рабочей поверхности находящихся в контакте боковых поверхностей профиля витков. Кроме того, резьбы, выполненные в соответствии с этой публикацией WO 98/50720, не приспособлены к использованию так называемых взаимодействующих витков, которые характеризуются взаимодействием в радиальном направлении между вершинами витков одной резьбы и соответствующими донными частями впадин сопряженной с ней резьбы. Описанные здесь витки резьбы представляют собой витки типа "клина" с переменной шириной, как это описано в патентном документе US Re 30647. В соответствии с настоящим изобретением была сделана попытка реализовать охватываемый или охватывающий трубный резьбовой 5 элемент, предназначенный для трубного резьбового соединения, который был бы одновременно особенно устойчивымa) к статическим механическим внешним воздействиям, в частности к растяжению в осевом направлении, к сжатию в осевом направлении, к изгибу, кручению, к воздействию внутреннего или наружного давления и к разъединению в процессе свинчивания, действующим отдельно или в различных сочетаниях (например, растяжение в осевом направлении плюс внутреннее давление);b) к механическим внешним воздействиям циклического характера. Такой резьбовой элемент далее будет называться резьбовым элементом, обладающим противоусталостным профилем резьбы. Были также предприняты усилия, направленные на то, чтобы резьбовой трубный элемент в соответствии с настоящим изобретением мог быть реализован с использованием резьбы любого типа, например конической, цилиндрической или комбинированной цилиндроконической, с одной или несколькими ступенями, с витками трапециевидного или треугольного профиля, взаимодействующих или не взаимодействующих между собой в радиальном направлении. Такие не взаимодействующие в радиальном направлении резьбы могут быть, например, типа описанных в европейской патентной заявке ЕР 454147, с одновременным контактом двух боковых поверхностей с боковыми поверхностями профиля сопряженной резьбы(еще называемой "rugged thread"), с осевым стягиванием или же типа клина с переменной шириной профиля, как это описано, например, в патентном документе US Re 30647. Кроме того, необходимо, чтобы резьбовой элемент можно было достаточно легко изготовить и легко контролировать. Резьбовой элемент в соответствии с настоящим изобретением должен быть пригоден для формирования трубных резьбовых соединений, предназначенных для образования колонн труб, применяемых для добычи углеводородного сырья, колонн обсадных труб скважин, колонн труб для морской добычи углеводородов(то есть колонн типа "risers") или колонн труб,предназначенных для аналогичного использования. Кроме того, была сделана попытка реализовать герметичные трубные резьбовые соединения, в частности, непроницаемые для газа,даже при воздействии циклически изменяющихся механических напряжений. Резьбовой элемент в соответствии с настоящим изобретением, в качестве варианта реализации, должен быть пригоден для формирования колонн бурильных труб. Была также поставлена задача реализовать трубное резьбовое соединение, в котором только один резьбовой элемент, например охваты 003718 6 вающий резьбовой элемент, был бы модифицирован для того, чтобы обеспечить противодействие механическим воздействиям циклического характера, но который при этом был бы совместим с не прошедшим модификации сопряженным резьбовым элементом. В качестве варианта реализации была также поставлена задача создать трубное резьбовое соединение, в котором были бы модифицированы оба взаимодействующих резьбовых элемента для обеспечения стойкости по отношению к механическим воздействиям циклического характера. В соответствии с настоящим изобретением трубный резьбовой элемент с противоусталостным профилем резьбы охватываемого или охватывающего типа выполнен на конце трубы и содержит наружную охватываемую резьбу или внутреннюю охватывающую резьбу, в зависимости от чего данный резьбовой элемент называется охватываемым или охватывающим. Витки резьбы содержат вершину профиля резьбы, прямолинейную рабочую боковую поверхность, прямолинейную боковую поверхность захода и две тангенциальные соединительные зоны или так называемые зоны "донной части впадины витка резьбы". Каждая из двух тангенциальных соединительных зон донной части впадины витка резьбы расположена между дном впадины витка резьбы и одной из боковых поверхностей профиля витка, называемой также "соответствующей боковой поверхностью", и содержит дугу окружности. По меньшей мере, одна из двух зон тангенциального соединения донной части впадины витка резьбы, называемая также "соединительной зоной с многочисленными радиусами", содержит дугу окружности, называемую также "основной дугой окружности", опорная окружность которой пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности в так называемой "опорной точке боковой поверхности", и правильную и так называемую "вторичную кривую", расположенную по одну и по другую стороны от основной дуги окружности, которая соединяет касательным образом эту основную дугу окружности, с одной стороны, с соответствующей боковой поверхностью, а с другой стороны, с донной частью впадины витка резьбы. При этом соединение, не являющееся тангенциальным, будет обеспечивать эффект пика механических напряжений, особенно неблагоприятного с точки зрения усталости на уровне этой точки соединения. Кроме того, эта вторичная кривая должна быть правильной, то есть не имеющей какойлибо особой точки, способной создать на этом уровне пик механических напряжений. В опорной точке боковой поверхности касательная к опорной окружности основной дуги окружности образует положительный острый 7 угол с опорной прямой соответствующей боковой поверхности. Следует отметить, что положительным направлением является такое направление, в котором основная дуга окружности не снимает материал витков резьбы или не входит в этот материал. При этом отрицательный угол между касательной и боковой поверхностью профиля будет особенно нежелательным с точки зрения усталостной устойчивости. Эта опорная окружность основной дуги окружности является касательной или пересекающей по отношению к опорной прямой донной части впадины витка резьбы, и касательная к опорной окружности образует в рассматриваемой точке пересечения или касания угол,величина которого заключена в диапазоне от -15 до +15, с опорной прямой донной части впадины витка резьбы. В том случае, когда опорная окружность основной дуги окружности касается опорной прямой донной части впадины витка резьбы,этот угол является нулевым и вторичная кривая со стороны донной части впадины витка резьбы превращается в точку. В том случае, когда донная часть впадины витка резьбы превращается в точку, опорная прямая этой донной части впадины витка резьбы по определению представляет собой прямую,проходящую через дно впадины витка резьбы,которая параллельна оси резьбового элемента. Форма и расположение основной дуги окружности в любой зоне с многочисленными радиусами определяется положением опорной точки боковой поверхности профиля витка резьбы,углом, образованным между касательной к опорной окружности основной дуги окружности и соответствующей боковой поверхностью профиля витка резьбы,углом, образованным между касательной к окружности и донной частью впадины витка резьбы. Радиус основной дуги окружности в каждой зоне с многочисленными радиусами в донной части впадины витка резьбы превышает радиус так называемой "дуги стандартной окружности", проходящей через опорную точку боковой поверхности профиля витка резьбы,которая сама будет формировать зону тангенциального соединения между соответствующей боковой поверхностью и донной частью впадины витка резьбы. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает использование достаточно большого радиуса соединения в критических зонах,расположенных в середине зоны соединения,где расположена основная дуга окружности, и несколько меньших радиусов в соединении с соответствующей боковой поверхностью профиля резьбы и с донной частью впадины витка резьбы, где расположены вторичные кривые, и 8 все это без чрезмерного расходования высоты витка резьбы. Для заданной высоты витка резьбы чем ближе опорная точка боковой поверхности витка расположена к донной части впадины этого витка, тем большей оказывается площадь боковой поверхности профиля витка, предназначенная для опоры на соответствующую боковую поверхность витка сопряженного резьбового элемента, что позволяет улучшить статические характеристики полученного таким образом резьбового соединения. В случае резьбовых элементов, соответствующих существующему уровню техники в данной области, радиальная высота зоны соединения (то есть расстояние от опорной точки боковой поверхности до дна впадины витка резьбы) пропорциональна радиусу этой зоны. Следовательно, для этих резьбовых элементов и для заданной высоты витка резьбы всякий выигрыш в отношении усталостных характеристик (при циклических механических воздействиях) приводит к ухудшению статических характеристик. В случае настоящего изобретения и вследствие положительного угла между касательной к опорной окружности дуги основной окружности и боковой поверхностью профиля радиальная высота зоны соединения пропорциональна радиусу дуги основной окружности, но коэффициент этой пропорциональности оказывается тем меньшим, чем больше этот положительный угол. При этом может быть сделана попытка улучшить либо усталостную стойкость с заданными статическими характеристиками, либо статические характеристики с заданной долей усталости, или же одновременно усталостную стойкость и статические характеристики. Предпочтительно угол между касательной к опорной окружности основной дуги окружности зоны с многочисленными радиусами и соответствующей боковой поверхностью в опорной точке боковой поверхности имеет величину в диапазоне от +10 до (70-J), где J обозначает угол наклона соответствующей боковой поверхности профиля, то есть угол между прямолинейной частью боковой поверхности и перпендикуляром к оси трубного резьбового элемента. Угол наклона боковой поверхности профиля витка резьбы считается положительным в том случае, когда боковая поверхность не стремится нависать над донной частью впадины витка резьбы. Предпочтительно угол между касательной к опорной окружности основной дуги окружности соединительной зоны с многочисленными радиусами и несущей боковой поверхностью в опорной точке боковой поверхности имеет величину в диапазоне от +15 до (45-J), где J имеет то же определение, что и в предшествующем изложении. Конфигурация с положительным или нулевым углом наклона боковой поверхности яв 9 ляется предпочтительной с точки зрения концентрации напряжений в корневой части витков резьбы. Предпочтительно радиус дуги основной окружности соединительной зоны с многочисленными радиусами имеет величину в диапазоне от 150 до 250% от радиуса дуги стандартной окружности, которая будет формировать тангенциальную зону соединения, проходящую через опорную точку боковой поверхности. Также предпочтительно, чтобы каждая вторичная кривая соединительной зоны с многочисленными радиусами представляла собой дугу окружности. Предпочтительно, чтобы отношение радиуса дуги окружности каждой вторичной кривой к радиусу основной дуги окружности имело величину в диапазоне от 0,1 до 0,4. Минимальная величина этого отношения исключает чрезмерный подъем напряжений на уровне вторичных кривых. Максимальная величина этого отношения ограничивает общую протяженность соединительной зоны с многочисленными радиусами. Настоящее изобретение может применяться путем модификации профиля витков резьбы либо со стороны только одной боковой поверхности профиля витка, в частности рабочей боковой поверхности, которая обычно является наиболее нагруженной, либо на обеих боковых сторонах профиля. Это изобретение также может применяться как для витков резьбы, имеющих профиль треугольной формы, так и для витков, имеющих трапециевидную форму профиля с фиксированной или переменной шириной, а также для конической, цилиндрической и комбинированной резьбы с одной или несколькими ступенями. Различные способы реализации настоящего изобретения будут представлены в последующем изложении, но не будут являться ограничительными для настоящего изобретения. Настоящее изобретение касается также трубного резьбового соединения с повышенной устойчивостью к статическим и циклически изменяющимся механическим воздействиям,содержащего охватываемый трубный резьбовой элемент на конце первой трубы, соединяемой при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом на конце второй трубы посредством охватываемой резьбы на охватываемом трубном резьбовом элементе и охватывающей резьбы на охватывающем трубном резьбовом элементе. В данном случае под трубой следует понимать как трубу относительно большой длины,так и трубу относительно малой длины, например типа муфты. Витки резьбы каждого из резьбовых участков содержат вершину витка, донную часть впадины витка, прямолинейную рабочую боковую поверхность, прямолинейную боковую поверх 003718 10 ность захода и четыре зоны соединения, каждая из которых содержит дугу окружности. Среди четырех этих зон каждая из двух так называемых зон тангенциального соединения донной части впадины витка соединяет эту донную часть впадины витка с так называемой соответствующей боковой поверхностью, и каждая из двух так называемых зон соединения вершины витка резьбы соединяет каждую вершину витка резьбы с его боковой поверхностью. Профиль и расположение каждой зоны соединения вершины витка резьбы выполнены таким образом, чтобы не взаимодействовать с тангенциальной зоной соединения донной части впадины витка резьбы сопряженного резьбового элемента. По меньшей мере, один из двух резьбовых элементов, охватываемый или охватывающий,представляет собой трубный резьбовой элемент с противоусталостным профилем резьбы в соответствии с настоящим изобретением. Предпочтительно и в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения, по меньшей мере, одна зона соединения вершины витка резьбы трубного резьбового элемента,расположенная против зоны тангенциального соединения донной части впадины витка резьбы с многочисленными радиусами трубного резьбового элемента с сопряженным противоусталостным профилем резьбы, представляет собой так называемую сопровождающую зону, которая содержит две дуги окружности, соединенные друг с другом касательным образом, одна из которых представляет собой основную дугу окружности, а другая представляет собой дугу вторичной окружности, причем эта последняя предназначена для осуществления касательного соединения зоны соединения вершины витка резьбы с соответствующей боковой поверхностью. Кроме того, в так называемой "верхней точке соединения" соответствующей боковой поверхности, где опорная окружность основной дуги окружности сопровождающей зоны пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности, касательная к окружности образует строго отрицательный острый угол с опорной прямой боковой поверхности. В соответствии с вышеуказанным условием такой знак угла означает, что дуга основной окружности вершины витка резьбы проникает в материал витка резьбы. Такое расположение позволяет увеличить площадь находящихся в контакте боковых поверхностей для заданной высоты витка этой резьбы. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения с точки зрения стоимости только один из резьбовых элементов, охватываемый или охватывающий, представляет собой резьбовой элемент с протвоусталостным профилем резьбы в соот 11 ветствии с настоящим изобретением, совместимый с другим резьбовым элементом, который представляет собой обычный резьбовой элемент, выполненный в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. В соответствии с другим предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения с точки зрения получения максимально благоприятных характеристик оба резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий,представляют собой резьбовые элементы с противоусталостным профилем резьбы в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с другим вариантом реализации трубное резьбовое соединение в соответствии с настоящим изобретением применяется к так называемым взаимодействующим резьбам, в которых вершина витка одной резьбы взаимодействует в радиальном направлении с донной частью впадины витка сопряженной резьбы. В соответствии еще c одним вариантом реализации трубное резьбовое соединение в соответствии с настоящим изобретением применяется к резьбам, в которых обе боковые поверхности каждого витка резьбы находятся в механическом контакте, с наличием или без наличия контактного давления, с двумя боковыми поверхностями соответствующего витка сопряженной резьбы, по меньшей мере, на части длины этих резьбовых участков. Таким образом,настоящее изобретение применяется также к так называемым виткам резьбы типа "rugged thread" с осевым стягиванием или с клином переменной ширины. Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже его подробного описания и прилагаемых чертежей, которые могут служить не только для лучшего понимания этого изобретения, но также могут вносить, в случае необходимости, свой вклад в определение этого изобретения. Все чертежи представляют собой схематические виды в половинном продольном разрезе,выполненном по плоскости, проходящей через ось резьбового элемента или резьбового соединения. На фиг. 1 изображен вид муфтового резьбового соединения между двумя трубами посредством конической резьбы. На фиг. 2 изображен вид так называемого интегрального резьбового соединения между двумя трубами посредством конической резьбы,расположенной в две ступени. На фиг. 3 А изображен вид нескольких витков трапециевидной резьбы охватывающего резьбового элемента в соответствии с существующим уровнем техники в данной области. На фиг. 3 В, 3 С, 3D и 3 Е изображены виды зон соединения между поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 3 А. 12 На фиг. 4 А изображен вид нескольких трапециевидных витков резьбы охватываемого резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4 В, 4 С, 4D и 4 Е изображены виды зон соединения между поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 4 А. На фиг. 4F и 4G изображены виды одной из деталей вида, показанного на фиг. 4 В. На фиг. 5 А изображен вид нескольких трапециевидных витков резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, образованного соединением резьбовых элементов,показанных на фиг. 3 А и 4 А. На фиг. 5 В изображен вид детали резьбового соединения, показанного на фиг. 5 А, на уровне зон соединения, показанных на фиг. 3 С и 4 В. На фиг. 6 А изображен вид нескольких трапециевидных витков в варианте реализации охватывающего резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 6 В, 6 С и 6 Е изображены виды зон соединения между поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 6 А. На фиг. 7 А изображен вид нескольких трапециевидных витков в варианте реализации охватываемого резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 7 В, 7 С, 7D и 7 Е изображены виды зон соединения между поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 7 А. На фиг. 8 А изображен вид нескольких трапециевидных витков в варианте реализации резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, образованного соединением резьбовых элементов, показанных на фиг. 6 А и 7 А. На фиг. 8 В изображен вид детали резьбового соединения, показанного на фиг. 8 А, на уровне зон соединения, показанных на фиг. 6 С и 7 В. На фиг. 8 С изображен вид детали резьбового соединения, показанного на фиг. 8 А, на уровне зон соединения, показанных на фиг. 6 В и 7 С. На фиг. 9 А изображен вид нескольких треугольных витков резьбы в соответствии с другим вариантом реализации охватывающего резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 9 В и 9 С изображены виды зон соединения между боковыми поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 9 А. На фиг. 10 А изображен вид нескольких треугольных витков резьбы в соответствии с другим вариантом реализации охватываемого резьбового элемента в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 10 В и 10 С изображены виды зон соединения между боковыми поверхностями витков резьбы, показанной на фиг. 10 А. 13 На фиг. 11 А изображен вид нескольких витков резьбы в соответствии с другим вариантом реализации резьбового соединения в соответствии с настоящим изобретением, образованного соединением резьбовых элементов, показанных на фиг. 9 А и 10 А. На фиг. 11 В изображен вид детали резьбового соединения, показанного на фиг. 11 А, на уровне зон соединения, показанных на фиг. 9 С и 10 В. На фиг. 11 С изображен вид детали резьбового соединения, показанного на фиг. 11 А, на уровне зон соединения, показанных на фиг. 9 В и 10 С. На фиг. 12 изображен график, показывающий изменение отношения радиуса дуги основной окружности к радиусу стандартной окружности зоны соединения в функции угла в опорной точке боковой поверхности для различных значений угла в точке соединения донной части впадины витка резьбы. На фиг. 13 изображен тот же график, но для различных значений угла наклона рабочей боковой поверхности. На фиг. 14 изображен график, показывающий изменение основного механического напряжения в функции углового положения на зоне соединения между донной частью впадины витка резьбы и рабочей боковой поверхности в трубном резьбовом соединении, подвергающемся воздействию внутреннего давления некоторой текучей среды. На фиг. 1 представлен схематический вид в продольном разрезе муфтового резьбового соединения 200, выполненного между двумя трубами большой длины 101 и 101'. В данном случае под трубами большой длины следует понимать трубы, длина которых составляет несколько метров и достигает, например, порядка 10 м. Такие трубы обычно соединяются друг с другом для того, чтобы сформировать, например, колонны обсадных труб, или колонны эксплуатационных труб, или колонны труб типа"risers", предназначенных для наземных или морских скважин добычи углеводородного сырья, или колонны бурильных труб, предназначенных для бурения таких скважин. Эти трубы могут быть изготовлены из различных типов стали, совсем не легированной,слаболегированной или сильнолегированной, и даже из других железистых или не железистых сплавов, для того, чтобы эти трубы были надлежащим образом адаптированы к различным условиям эксплуатации, таким, например, как уровень внешних механических воздействий или коррозионный характер внутренней или внешней по отношению к этим трубам текучей среды. В данном случае можно также использовать трубы, изготовленные из стали, в малой степени устойчивой к коррозии, но содержащие 14 соответствующее покрытие, выполненное, например, из синтетического материала, исключающего контакт между сталью и коррозионной текучей средой. Трубы 101 и 101' содержат на своих концах идентичные охватываемые резьбовые элементы 1, 1' и соединены друг с другом при помощи соединительной муфты 202, содержащей на каждом из своих концов охватывающий резьбовой элемент 2, 2'. Охватываемые резьбовые элементы 1, 1' соединены при помощи свинчивания соответственно с охватывающими резьбовыми элементами 2, 2', образуя при этом два симметричных резьбовых соединения 100, 100', связанных при помощи ограничительного выступа 10, имеющего длину, составляющую несколько сантиметров. Этот ограничительный выступ 10 соединительной муфты имеет внутренний диаметр, по существу, идентичный внутреннему диаметру труб 101, 101', таким образом, чтобы не вызывать возмущения движущегося внутри этих труб потока текучей среды. Поскольку резьбовые соединения 100, 100' являются симметричными, в последующем изложении будет описано функционирование только одного из этих соединений. Как можно видеть на фиг. 1, резьбы представлены здесь образующими или огибающими вершин и донных частей впадин витков резьбы. Охватываемый резьбовой элемент 1 содержит охватываемую резьбу 3, выполненную в соответствии со спецификацией API 5B, являющуюся конической с треугольным или трапециевидным профилем витка резьбы и расположенную на наружной поверхности охватываемого резьбового элемента. Охватываемая резьба 3 отделена от свободного конца 7 этого элемента при помощи не содержащей резьбы кромки 11. Свободный конец 7 имеет кольцевую и, по существу, поперечную поверхность. Рядом со свободным концом 7 на наружной поверхности кромки 11 расположена опорная коническая поверхность 5, конусность которой превышает конусность охватываемой резьбы 3. Охватывающий элемент 2 содержит средства, сопряженные со средствами охватываемого элемента 1, то есть средства, которым они соответствуют по форме и которые по их расположению предназначены для взаимодействия с охватываемыми средствами. Охватывающий элемент 2 содержит также внутри своей охватывающей конической резьбовой части 4 часть, не содержащую резьбы и расположенную между резьбовой частью и ограничительным выступом 10. Эта часть, не имеющая резьбы, содержит, в частности, по существу, поперечную кольцевую поверхность ориентации 8, образующую круговой уступ на конце ограничительного выступа, 15 и коническую опорную поверхность 6, продолжающую этот уступ. Соединение выполнено путем завинчивания охватываемого элемента 1 в охватывающий элемент 2. Завинчивание охватываемой резьбы в охватывающую резьбу останавливается после того, как поперечные поверхности 7 и 8 войдут в упорный контакт друг с другом. Опорные поверхности 5 и 6 предусмотрены для того, чтобы взаимодействовать друг с другом в радиальном направлении, и находятся вследствие этого под давлением контакта металла с металлом. Опорные поверхности 5 и 6 формируют таким образом, что опорные поверхности герметизации делают данное резьбовое соединение герметичным даже при высоких давлениях внутренней или внешней текучей среды. Если в данном случае нежелательно иметь надежную герметичность соединения, можно устранить ограничительный выступ 10, то есть поперечную поверхность упора 8 и конические опорные поверхности 5 и 6. В качестве варианта реализации резьбовое соединение двух труб большой длины может осуществляться непосредственно, как это проиллюстрировано на фиг. 2. Этот тип соединения, в котором используется только одно резьбовое соединение, называется интегральным. Одна труба 301 снабжена на одном из своих концов охватываемым резьбовым элементом 1, а вторая труба 302 снабжена на соответствующем ее конце охватывающим резьбовым элементом 2. Охватываемый резьбовой элемент1 содержит наружную охватываемую резьбу, образованную в данном случае двумя цилиндрическими ступенями или уступами 303, 303' с витками треугольного, круглого или трапециевидного профиля, отделенными друг от друга поперечным кольцевым выступом 307, причем ступень меньшего диаметра 303' расположена со стороны свободного конца 309' данного элемента, свободный конец 309' которого представляет поперечную кольцевую поверхность. В пространстве между резьбовой частью 303' и концевой поверхностью 309' с наружной стороны расположена коническая опорная поверхность 311'. С противоположной стороны на охватываемом элементе резьбовая часть 303 продолжается частью, не имеющей резьбы и содержащей коническую опорную поверхность 311 и поперечную кольцевую поверхность 309, образующую круговой выступ. Охватывающий резьбовой элемент 2 содержит со своей внутренней стороны охватывающие средства, сопряженные с охватываемыми средствами. Охватывающий резьбовой элемент 2 содержит, таким образом, охватывающую резьбу,образованную двумя цилиндрическими ступе 003718 16 нями 304, 304', отделенными друг от друга поперечным кольцевым выступом 308, причем ступень большего диаметра 304 расположена со стороны поперечного кольцевого свободного конца 310 охватывающего элемента. Этот охватывающий элемент дополнительно содержит две конические опорные поверхности 312, 312', соответствующие охватываемым опорным поверхностям 311, 311', и кольцевую поперечную поверхность 310', образующую концевой выступ на конце элемента,противоположном его свободному концу 310. В свинченном состоянии данного резьбового соединения охватываемые резьбовые части 303, 303' завинчены соответственно в охватывающие резьбовые части 304, 304' и центральные выступы 307, 308 упираются друг в друга. Поперечные концевые поверхности 309, 309' находятся в возможном контакте с концевыми поперечными поверхностями соответствующих выступов 310, 310' и образуют вспомогательные упоры, дополняющие основные упоры 307, 308. Охватываемые опорные поверхности 311,311' взаимодействуют в радиальном направлении соответственно с охватывающими опорными поверхностями 312, 312', обеспечивая высокие контактные давления металла с металлом,способные герметизировать данное резьбовое соединение по отношению к внешним или внутренним текучим средам. В качестве вариантов реализации, не показанных на приведенных в приложении фигурах,муфтовое резьбовое соединение может содержать цилиндрическую резьбу, а интегральное резьбовое соединение может содержать коническую резьбу. Каждый из резьбовых участков также может иметь две конические резьбы с различной конусностью или цилиндроконического типа,причем резьбовые части одной и той же резьбы могут быть ступенчатыми или не содержать ступеней. На последующих фигурах представлены несколько вариантов реализации витков резьбы трубных резьбовых элементов, предназначенных для трубных резьбовых соединений, обеспечивающих противодействие как статическим,так и циклически изменяющимся механическим воздействиям. На фиг. 3 А показан виток 12 внутренней конической охватывающей резьбы 4 охватывающего трубного резьбового элемента 2, показанного на фиг. 1. Охватывающие витки 12 резьбы имеют трапециевидный профиль и содержат четыре прямолинейные стороны, а именно вершину профиля 20, дно впадины профиля 18 и две боковые стороны: рабочую боковую сторону 14 и боковую сторону захода 16. В представленном здесь случае вершины и донные части впадин профиля резьбы наклонены под углом С по отношению к оси данного 17 резьбового элемента. Этот угол С представляет собой угол конуса резьбы. Высота профиля витка резьбы является постоянной на каждой боковой стороне. Можно также чередующимся образом иметь на конической резьбе вершины и донные части впадин профиля, расположенные параллельно оси данного резьбового элемента, но при этом высота профиля витка резьбы будет большей со стороны боковой поверхности захода,чем со стороны рабочей боковой поверхности для того, чтобы резьба была конической. Боковая поверхность захода 16 представляет собой боковую поверхность, которая первой касается соответствующей боковой поверхности сопряженной резьбы в том случае, когда охватываемый и охватывающий резьбовые элементы завинчивают один в другой. Боковая поверхность захода расположена на профиле витка резьбы со стороны свободного конца данного резьбового элемента. Рабочая боковая поверхность 14 профиля расположена, таким образом, со стороны, противоположной свободному концу данного резьбового элемента. Эта рабочая боковая поверхность 14 образует угол А с перпендикуляром к оси резьбового элемента, и боковая поверхность захода образует угол В с тем же самым перпендикуляром. В этом случае углы А и В определяются как положительные по приведенному выше определению вследствие того, что соответствующие боковые поверхности 14 и 16 не нависают над донной частью впадины 18 профиля резьбы. Боковые поверхности соединены с вершиной и донной частью впадины профиля резьбы при помощи четырех тангенциальных соединительных зон 22, 32, 42, 52, каждая из которых образована обычной дугой окружности, как это показано на фиг. 3 В, 3 С, 3D и 3 Е. Соединительные зоны 22 и 52, соответственно имеющие радиусы r2fp и r2fe, представляют собой зоны тангенциального соединения донной части впадины профиля резьбы, тогда как зоны 32 и 42, имеющие радиусы r2sp и r2sе, представляют собой зоны соединения вершины профиля резьбы. Квалификация в качестве тангенциальных для этих зон соединения 22, 32, 42, 52 отражает тот факт, что дуга окружности, при помощи которой образованы эти зоны, является тангенциальной или касательной на своих концах по отношению к поверхностям, которые эта дуга соединяет. Это исключает наличие любой угловатости, способной создать пик концентрации механических напряжений в том случае, когда эти зоны подвергаются механическим воздействиям. На фиг. 4 А изображен профиль витка 11 наружной охватываемой конической резьбы 3 охватываемого трубного резьбового элемента 1,показанного на фиг. 1. 18 Как и профиль охватывающего витка 12,профиль охватываемого витка 11 имеет трапециевидную форму и содержит четыре прямолинейные стороны, а именно вершину профиля 17,донную часть впадины профиля 19 и две боковые стороны: рабочую боковую сторону 13 и боковую сторону захода 15. Охватываемые витки резьбы 11 выполнены таким образом, чтобы они завинчивались в охватывающую резьбу 12. Вершины и донные части впадин профиля охватываемой резьбы наклонены, например, на тот же угол С, что и вершины и донные части впадин профиля охватывающей резьбы. Угол наклона А рабочей боковой поверхности и угол наклона В боковой поверхности захода профиля охватываемой резьбы 11 идентичны соответствующим углам наклона профиля охватывающей резьбы 12. Боковые поверхности соединены с вершиной и донной частью впадины профиля резьбы при помощи четырех тангенциальных соединительных зон 21, 31, 41, 51. Тангенциальные соединительные зоны вершины профиля 31, 41 и донной части впадины профиля 51 образованы простыми дугами окружности, имеющими соответственно радиусы r1sp, r1se и r1fe, и представлены на фиг. 4 С, 4D и 4 Е. Тангенциальная соединительная зона 21 донной части впадины профиля витка резьбы,расположенная между донной частью впадины профиля и его рабочей боковой поверхностью,образована несколькими последовательно расположенными дугами окружности, имеющими различные радиусы и касательными между собой. Эта соединительная зона 21, показанная на фиг. 4 В, 4F и 4G, вследствие упомянутого выше обстоятельства называется зоной "с многочисленными радиусами". Эта зона с многочисленными радиусами 21 содержит в своей средней части дугу окружности, называемую "основной дугой окружности" 23, имеющую радиус rP1, и дугу окружности,называемую "вторичной дугой окружности" и расположенную с каждой стороны от этой основной дуги окружности, а именно первую вторичную дугу окружности 25, расположенную со стороны рабочей боковой поверхности 13,имеющую радиус rS1 и касательную к этой рабочей боковой поверхности, и вторую вторичную дугу окружности 27, расположенную со стороны донной части впадины профиля витка 19,имеющую радиус rT1 и касательную к этой донной части впадины профиля резьбы. Опорная окружность основной дуги окружности 23 пересекает опорную прямую рабочей боковой поверхности 13 в точке PRF1, называемой "опорной точкой боковой поверхности",без прохождения вдоль этой опорной прямой. Таким образом, в этой точке РRF1 существует некоторый угол D между касательной 61 к 19 опорной окружности основной дуги окружности 23 и опорной прямой рабочей боковой поверхности 13 профиля резьбы. Этот угол D является строго положительным на основе используемого здесь определения знака угла, в соответствии с которым такой угол является положительным в том случае, когда основная дуга окружности не входит в материал витка резьбы. Вследствие этого касательная 61 является внутренней в витке резьбы 11 по отношению к опорной прямой рабочей боковой поверхности профиля витка резьбы. Опорная окружность основной дуги окружности 23 пересекает опорную прямую боковой поверхности профиля витка 19 в точке PRR1 без прохождения вдоль этой опорной прямой. Таким образом, касательная 63 к опорной окружности основной дуги окружности 23 в точке PRR1 образует некоторый незначительно положительный угол Е с опорной прямой боковой поверхности профиля витка 19. Было установлено, что для нормального функционирования резьбового соединения следует ограничить величину угла Е в диапазоне от+15 до -15, придав ему величину, например,10, причем в соответствии с используемым в данном случае определением знаков отрицательная величина угла соответствует основной дуге окружности, входящей в материал резьбы или, скорее, в материал донной части впадины профиля резьбы, как в данном случае. То обстоятельство, что положение точки РRF1 на рабочей боковой поверхности 13 профиля витка резьбы, а также величины углов D и Е являются фиксированными, позволяет точно определить величину радиуса rP1 основной дуги окружности 23. В том случае, когда конусность резьбы является небольшой (то есть величина угла С составляет всего несколько градусов) и когда рабочая боковая поверхность 13 профиля витка резьбы является, по существу, перпендикулярной к донной части впадины профиля витка резьбы 19, величина радиуса rP1 является близкой к удвоенной величине радиуса rH1 некоторой гипотетической окружности 29, называемой"стандартной окружностью" и проходящей через точку РRF1, причем эта окружность одна будет образовывать тангенциальную зону соединения между рабочей боковой поверхностью и донной частью впадины профиля витка резьбы. Это означает, что стандартная окружность 29,проходящая через точку PRF1, одновременно является касательной к донной части впадины профиля витка резьбы 19 и к его рабочей боковой поверхности 13. Фактором, в наибольшей степени влияющим на величину отношения (rP1/rH1), принимая во внимание допустимые изменения, является величина угла D. В том случае, когда угол D является слишком малым и составляет, например, менее 10, 003718 20 величина отношения (rP1/rH1) едва превышает 1 и, следовательно, ее воздействие на усталостную стойкость оказывается ограниченным. Таким образом, следует выбирать величину углаD, превышающую 10 и предпочтительно превышающую 15. Слишком большая величина угла D может привести к геометрической несовместимости в случае витков резьбы с рабочими боковыми поверхностями, сильно наклоненными в положительном направлении. Именно поэтому с верхней стороны величину угла D ограничивают значением (70-А) и предпочтительно значением (45-А). Кроме того, большая величина угла D, в случае сильно положительного угла А, влечет за собой большие значения отношения (rP1/rH1),которые требуют использования вторичных дуг окружностей малого радиуса, представляющие собой источники нежелательных пиков механических напряжений в эксплуатации на уровне дуг 25 и 27. Именно поэтому величины углов D и Е следует выбирать, скорее, с учетом величин углов А и С для того, чтобы величина отношения(rP1/rH1) была заключена в диапазоне от 1,5 до 2,5. В рассматриваемом здесь случае Е=10 иD=30. Вторичные дуги окружностей 25 и 27 имеют радиусы соответственно rS1 и rT1 меньшие, чем радиус rP1. Это не является мешающим фактором для эксплуатационной стойкости резьбовых соединений, поскольку было установлено, что наиболее нагружаемой и, следовательно, наиболее критической частью зоны соединения донной части впадины профиля витка резьбы является средняя часть основной дуги окружности 23 в основании резьбы и со стороны рабочей боковой поверхности профиля этого витка. Действительно, в резьбовых соединениях,подвергающихся воздействию растягивающих усилий значительной, но изменяющейся интенсивности, обычно наблюдается появление усталостных трещин, возникающих в средней части зоны соединения донной части впадины профиля витка резьбы со стороны рабочей боковой поверхности профиля, которая принимает на себя усилия растяжения, воздействующие на резьбовые элементы. Слишком малый радиус вторичной дуги окружности может, тем не менее, обеспечить возникновение вторичного пика механических напряжений на уровне дуг 25 или 27, способного, в качестве второй побудительной причины,привести к возникновению усталостных трещин в процессе эксплуатации. Слишком большой радиус вторичной дуги может привести к формированию дуг 25 или 27 слишком больших относительных размеров,особенно в том случае, когда радиус rp1 является достаточно большим.rS1/rP1 выбирают в диапазоне от 0,1 до 0,4. На фиг. 5 А изображен охватываемый виток резьбы 11, показанный отдельно на фиг. 4 А,и охватывающий виток резьбы 12, показанный отдельно на фиг. 3 А, одновременно в охватываемом и охватывающем резьбовых элементах 1 и 2, соединенных между собой путем свинчивания для того, чтобы образовать трубное резьбовое соединение типа соединения 100, показанного на фиг. 1. Витки резьбы 11 и 12, показанные на фиг. 5 А, являются так называемыми взаимодействующими, поскольку вершина 20 профиля витка одной из резьб, в данном случае охватывающей резьбы, взаимодействует в радиальном направлении с донной частью впадины 19 профиля витка сопряженной резьбы, в данном случае охватываемой резьбы. Рабочие боковые поверхности профилей витков охватываемой и охватывающей резьбы 13, 14 также находятся во взаимном контакте и подвергаются воздействию усилий осевого растяжения, возникающих под действием собственного веса труб, образующих колонну, и, в случае резьбовых соединений показанного на фиг. 1 типа, также усилий, возникающих в результате упора друг в друга поперечных поверхностей 7, 8 при создании момента свинчивания на уровне в несколько кНм. Здесь следует отметить, что аналогичные усилия обеспечиваются в процессе вхождения во взаимный упор выступов 307, 308, показанных на фиг. 2. Снова возвращаясь к фиг. 5 А, следует отметить, что некоторый зазор предусмотрен между вершиной охватываемого витка резьбы 17 и донной частью впадины охватывающего витка резьбы 18, а также между боковыми поверхностями захода 15, 16. Эти зазоры ограничивают также опасность взаимодействия между соединительными зонами охватываемой и охватывающей резьбы, например взаимодействия в сопряженных парах соединительных зон 31/22, 41/52 и 51/42, даже для идентичных радиусов между сопряженными соединительными зонами. Радиус r2sр соединительной зоны 32 вершины профиля витка охватывающей резьбы со стороны рабочей боковой поверхности выбирается достаточно большим для того, чтобы не взаимодействовать с соединительной зоной с многочисленными радиусами 21. Всякое взаимодействие между этими зонами 21 и 32 будет вызывать эффект пика механических напряжений и неприемлемую степень риска разрушения в процессе эксплуатации. Использование соединительной зоны 21 с многочисленными радиусами в донной части впадины витка охватываемой резьбы со стороны рабочей боковой поверхности профиля позволяет увеличить радиус критической части наибо 003718 22 лее нагруженной зоны тангенциального соединения, если фиксируется исходная точка зоны тангенциального соединения на рабочей боковой поверхности профиля (смотри приведенный выше анализ величин отношения rP1/rH1). Можно также зафиксировать минимальную величину радиуса основной дуги окружности и проанализировать выигрыш на рабочей поверхности витков резьбы и, следовательно, на статических характеристиках резьбового соединения. Верно, что этот выигрыш частично уменьшается в результате использования единого радиуса r2sp на сопряженном охватывающем соединении (см. фиг. 5 В). Тем не менее, следует отметить, что в данном случае было необходимо модифицировать по отношению к существующему состоянию техники в данной области только одну соединительную зону и только на одном резьбовом элементе, а именно на охватываемом элементе в данном случае. Точно также можно модифицировать один только охватывающий резьбовой элемент. В этом случае можно использовать трубы 101,содержащие охватываемые резьбовые элементы 1, изготовленные в соответствии с существующим уровнем техники в данной области, и снабжать только резьбовые муфты 202 модифицированной охватывающей резьбой, содержащей соединительную зону с многочисленными радиусами между донной частью впадины профиля витка резьбы и его рабочей боковой поверхностью. И, наконец, следует подчеркнуть, что витки резьбы, содержащие соединительные зоны с многочисленными радиусами, не являются более сложными с точки зрения их механической обработки или контроля, чем стандартные витки резьбы, выполненные в соответствии с существующим уровнем техники в данной области и содержащие соединительные зоны с единым радиусом закругления: в данном случае механическая обработка осуществляется при помощи инструмента соответствующей формы и контроль реализуется обычным образом путем наложения на изготовленную резьбу двух калибров, механически обработанных для двух границ допуска на изготовление (так называемый контроль типа "overlay"). На фиг. 6 А представлен виток охватывающей резьбы 12, имеющей трапециевидный профиль, в основном, подобный профилю резьбы, показанной на фиг. 3 А. Тем не менее, эта резьба содержит по сравнению с резьбой, показанной на фиг. 3 А,отличия, которые касаются двух соединительных зон со стороны рабочей боковой поверхности профиля, а именно зоны 22 донной части впадины профиля витка резьбы и зоны 32 вершины профиля витка резьбы, причем обе эти соединительные зоны представляют собой зоны с многочисленными радиусами. 23 Соединительная зона 22 детально представлена на фиг. 6 В. Эта зона содержит основную дугу окружности 24 и одну вторичную дугу окружности 26,касательную с одной стороны по отношению к основной дуге окружности и с другой стороны по отношению к рабочей боковой поверхности 14. Основная дуга окружности тангенциально присоединена к донной части впадины витка резьбы 18 таким образом, чтобы не было необходимости предусматривать вторую вторичную дугу окружности для того, чтобы осуществить соединение на этом уровне. Основная дуга окружности 24 пересекает рабочую боковую поверхность 14 в точке РRF2, и касательная 62 к опорной окружности основной дуги окружности 24 в точке РRF2 образует уголD, определенно положительный, с опорной прямой рабочей боковой поверхности 14. В данном случае также используется уже упоминавшееся выше определение знака угла. На фиг. 4 В угол D имеет величину +30. Вследствие того обстоятельства, что этот угол D является положительным, радиус rP2 основной дуги окружности 24 превышает радиусrH2 стандартной дуги окружности 30, которая одна образует тангенциальную соединительную зону между рабочей боковой поверхностью 14 и донной частью впадины витка резьбы 18. Величина отношения rP2/rH2 находится в зависимости от тех же самых условий, которые были описаны выше для соединения 21, показанного на фиг. 4 В, причем данный случай представляет собой частный случай, в котором угол Е равен нулю. Вторичная дуга окружности 26 имеет радиус rS2 меньший, чем радиус основной дуги окружности, по соображениям, уже описанным выше для случая, показанного на фиг. 4 В. Соединительная зона 32 вершины профиля витка резьбы детально представлена на фиг. 6 С. Эта зона содержит основную дугу окружности 34 и одну вторичную дугу окружности 36,причем эта дуга окружности является касательной с одной стороны по отношению к основной дуге окружности 34, с другой стороны по отношению к рабочей боковой поверхности 14. Опорная окружность основной дуги окружности 34 пересекает рабочую боковую поверхность профиля в точке РRH2 или в так называемой "верхней точке соединения". Касательная 66 в точке РRH2 к основной дуге окружности 34 образует угол Н с рабочей боковой поверхностью 14 профиля. Этот угол Н является отрицательным в соответствии с используемым в данном документе определением знака угла. Это означает, что основная дуга окружности 34 входит в материал витка 12 резьбы или "закусывает" этот материал. Преимущественно такой конфигурации для соединительной зоны 32 состоит в том, что, 003718 24 имея идентичный радиус, она обеспечивает расположение точки РRH2 ближе к вершине профиля, чем в случае соединения типа 42 (см. фиг. 6D), образованного единственной дугой окружности. Если необходимо, можно обеспечить тангенциальное соединение способом, не представленным на фиг. 6 С, зоны 32 с вершиной профиля резьбы посредством другой вторичной дуги окружности. Кроме того, радиус rP6 основной дуги окружности 34 при необходимости может быть бесконечным, причем в этом случае дуга 34 становится отрезком прямой. Радиус rS6 вторичной дуги окружности 36 в любом случае имеет величину меньшую, чем величина радиуса rP6 основной дуги окружности 34. То же самое будет иметь место и для другой вторичной дуги окружности со стороны вершины профиля витка резьбы. На фиг. 7 А представлен профиль витка охватываемой резьбы 11, имеющий, в целом, трапециевидную форму, подобную форме, показанной на фиг. 4 А. Эта резьба имеет форму профиля, приспособленную для завинчивания в охватывающую резьбу 12, показанную на фиг. 6 А. Как и в случае, представленном на фиг. 6 А, здесь соединительные зоны 41 и 51 со стороны боковой поверхности захода выполнены в виде дуг окружности с единственным радиусом(см. фиг. 6D и 6 Е), тогда как соединительные зоны 21 и 31 со стороны рабочей боковой поверхности представляют собой зоны с многочисленными радиусами. Поскольку в данном случае зона 21 тангенциального соединения донной части впадины профиля резьбы (см. фиг. 7 С) подобна соединительной зоне 21, показанной на фиг. 4 А, за исключением того, что в этом случае угол Е равен нулю, отпадает необходимость в использовании вторичной дуги окружности для соединения основной дуги окружности 23 с донной частью впадины профиля витка резьбы 19: в результате, зона 21 полностью соответствует зоне 22, показанной на фиг. 6 В. В частности,здесь угол D равен +30. Соединительная зона 31 вершины профиля витка резьбы (см. фиг. 7 В) также является подобной и полностью соответствует соединительной зоне 32, показанной на фиг. 6 С. На фиг. 8 А представлен профиль витка охватываемой резьбы 11, показанный на фиг. 7 А,и профиль витка охватывающей резьбы 12, показанный на фиг. 6 А, одновременно для резьбовых элементов 1 и 2, соединенных между собой при помощи свинчивания для образования трубного резьбового соединения типа соединения 100, показанного на фиг. 1. Витки резьбы 11, 12, показанные на фиг. 8 А, представляют собой витки взаимодействующего типа, как и витки, показанные на фиг. 25 5 А: в этом случае только вершины охватывающих витков 20 находятся в контакте при определенном контактном давлении с донными частями впадин профиля охватываемой резьбы 19,а также в контакте находятся рабочие боковые поверхности профилей 13 и 14 охватываемой и охватывающей резьбы. На фиг. 8 В и 8 С представлено относительное расположение соединительных зон с многочисленными радиусами 21, 32, 31, 22 в собранном состоянии данного резьбового соединения. Вследствие модификации соединения на вершине профиля витка резьбы рабочие боковые поверхности 13, 14 охватываемой и охватывающей резьбы могут быть расположены на большей площади, чем в случае, показанном на фиг. 5 А, и могут, таким образом, выдерживать более значительные статические нагрузки на растяжение. Кроме того, поскольку в данном случае охватываемый и охватывающий резьбовые элементы оба были модифицированы, усталостная стойкость данного резьбового соединения не ограничивается усталостной стойкостью немодифицированного резьбового элемента, как это имело место в случае, показанном на фиг. 5 А. Зато такой тип резьбового соединения требует обеспечения охватываемого и охватывающего резьбовых элементов модифицированной резьбой с противоусталостным профилем. На фиг. 9 А представлен профиль витка 12 охватывающей резьбы треугольной формы охватывающего трубного резьбового элемента 2,показанного на фиг. 1. Профиль витка 12 охватывающей резьбы содержит вершину витка S2,донную часть впадины витка F2,рабочую боковую поверхность профиля 14, образующую угол А с перпендикуляром к оси резьбового элемента 2,боковую поверхность захода профиля 16,образующую угол В с перпендикуляром к оси резьбового элемента 2. Каждый из углов А и В имеет величину 30, как об этом упомянуто в спецификации API 5B. Определение рабочей боковой поверхности и боковой поверхности захода здесь является таким же, как и приведенное выше в описании. Поскольку здесь резьба 4 является конической, линия, соединяющая вершины профиля резьбы, и линия, соединяющая донные части впадин профиля резьбы, образуют угол С с осью данного резьбового элемента. Боковые поверхности 14, 16 соединены с вершиной профиля S2 и донной частью впадины профиля F2 резьбы при помощи тангенциальных соединительных зон 22, 32, 42, 52. Соединительные зоны 32, 42 вершины профиля являются симметричными друг другу 26 по отношению к перпендикуляру к оси резьбового элемента, проходящему через вершину профиля S2. Обе эти зоны образованы единственной дугой окружности, имеющей радиус r2s(см. фиг. 9 С). Соединительные зоны 22, 52 донной части впадины профиля резьбы не являются симметричными друг другу по отношению к перпендикуляру к оси резьбового элемента, проходящему через донную часть впадины профиля F2, но эти соединительные зоны имеют многочисленные радиусы (см. фиг. 9 В). Соединительная зона 22 содержит основную дугу окружности 24, имеющую радиус rP2,которая в точке F2 касается опорной прямой донной части впадины витка резьбы. Опорная окружность основной дуги окружности 24 пересекает в точке РRF2 опорную прямую рабочей боковой поверхности 14. На основе условий, уже упоминавшихся ранее, опорную прямую донной части впадины профиля резьбы в случае треугольной резьбы определяют как прямую, параллельную оси данного резьбового соединения и проходящую через донную часть впадины F2 профиля резьбы. В точке РRF2 касательная 62 к основной дуге окружности 24 образует положительный уголD с рабочей боковой поверхностью 14. Этот угол D имеет величину, например, 30. Соединительная зона 22 содержит также вторичную дугу окружности 26, имеющую радиус rS2, один конец которой является касательным к концу основной дуги окружности 24, а другой ее конец является касательным к рабочей боковой поверхности 14. Радиус rP2 основной дуги окружности 24 вследствие этого превышает радиус rH2 не обозначенной здесь стандартной окружности, касательной в точке РRF2 к рабочей боковой поверхности профиля и в точке F2 к опорной прямой донной части впадины профиля резьбы и обеспечивает таким образом противоусталостные характеристики для соединения донной части впадины профиля резьбы с рабочей боковой поверхностью. Радиус rS2 имеет величину меньшую, чем радиус rP2, и его величина предпочтительно заключена в диапазоне от 0,1 до 0,4 от величины радиуса rP2. Соединительная зона 52 содержит основную дугу окружности 54, имеющую радиус rP4,которая является касательной в точке F2 к опорной прямой донной части впадины профиля резьбы. Опорная окружность этой основной дуги 54 пересекает в точке РRF4 опорную прямую боковой поверхности захода 16. В точке РRF4 касательная 68 к основной дуге окружности 24 образует положительный уголF с боковой поверхностью захода 16. Этот угол 27 Соединительная зона 52 содержит также вторичную дугу окружности 56, имеющую радиус rS4, один конец которой является касательным по отношению к концу основной дуги окружности 54, а другой конец этой дуги является касательным по отношению к боковой поверхности захода 16. Радиус rP4 основной дуги окружности 54 вследствие этого превышает радиус rH4 не обозначенной здесь стандартной окружности, касательной в точке РRF4 по отношению к боковой поверхности захода 16 и касательной в точке F2 по отношению к опорной прямой донной части впадины профиля резьбы и обеспечивает таким образом противоусталостные характеристики для соединения донной части впадины профиля резьбы с рабочей боковой поверхностью. Радиус rS4 имеет величину меньшую, чем радиус rP4, и его величина предпочтительно заключена в диапазоне от 0,1 до 0,4 от величины радиуса rP4. Таким образом, предложенная конструкция резьбового элемента обеспечивает увеличение усталостной стойкости донных частей впадин профиля резьбы в том случае, когда обе боковые поверхности 14 и 16 профиля этой резьбы подвергаются воздействию циклических механических воздействий при условии, что рабочая боковая поверхность нагружена в большей степени, что обычно соответствует случаю колонн труб, работающих чередующимся образом на растяжение и на сжатие или подвергающихся воздействию изгибающих усилий. На фиг. 10 А изображен профиль витка 11 охватываемой резьбы, приспособленной для завинчивания в охватывающую резьбу 12, показанную на фиг. 9 А. Этот профиль охватываемого витка резьбы 11 содержит вершину профиля S1, донную часть впадины профиля F1, рабочую боковую поверхность 13 и боковую поверхность захода 15. Боковые поверхности 13 и 15 соединены с вершинами профиля S1 и донными частями впадин профиля F1 при помощи соединительных зон 21, 31, 41, 51. Соединительные зоны 31, 41 вершины профиля резьбы, показанные на фиг. 10 В, образованы дугой окружности, имеющей радиус r1s,и подобны соединительным зонам 32, 43, показанным на фиг. 9 С. Соединительные зоны 21, 51 донной части впадины профиля резьбы, показанные на фиг. 10 С, представляют собой зоны с многочисленными радиусами. Эти соединительные зоны подобны зонам 22, 52, показанным на фиг. 9 В, и соответствуют им. На фиг. 11 А изображен профиль охватываемой резьбы 11, показанный на фиг. 10 А, и профиль охватывающей резьбы, показанный на фиг. 9 А, соединенные между собой при помощи свинчивания для того, чтобы сформировать 28 трубное резьбовое соединение типа того, которое показано на фиг. 1. Профили резьбы 11 и 12 находятся во взаимном контакте и испытывают определенное контактное давление на двух своих боковых поверхностях: рабочая боковая поверхность 13 охватываемой резьбы находится в контакте с рабочей боковой поверхностью 14 охватывающей резьбы, и боковая поверхность захода 15 охватываемой резьбы находится в контакте с боковой поверхностью захода 16 охватывающей резьбы. Но в этом случае существует небольшой зазор между вершинами и донными частями впадин профиля сопряженных резьбовых участков (то есть зазоры в парах F1/S2 и F2/S1) и между соответствующими соединительными зонами (то есть зазоры в парах 21/42, 51/32, 41/52,31/22), как показано на фиг. 11 В и 11 С. Эти зазоры и форма профиля резьбы и соединительных зон с основными дугами окружностей, имеющими достаточно большой радиус в донной части впадин профиля резьбы, обеспечивают необходимую усталостную стойкость трубного резьбового соединения этого типа при внешних воздействиях сжатия и растяжения или при изгибающих внешних воздействиях. На фиг. 12 и 13 изображено соотношение для различных сочетаний величин углов А и Е с величиной угла D на величину отношения rP1/rH1 радиуса основной дуги окружности соединительной зоны с многочисленными радиусами в донной части впадины профиля резьбы к радиусу дуги стандартной окружности, образующей тангенциальную соединительную зону. На этих фиг. 12 и 13 можно видеть, что величина отношения rP1/rH1 возрастает с увеличением угла D. На фиг. 12 можно видеть, что влияние угла Е является умеренным и находится в соотношении с небольшими изменениями,допустимыми для этого угла: угол Е с величиной 15 позволяет обеспечить значения отношения rP1/rH1, немного более высокие, чем в том случае, когда Е=0. Для рабочих боковых поверхностей резьбы трапециевидного профиля, которые обычно имеют относительно небольшой наклон и соответствуют значению соотношения (А-С), близкому к 0, величина угла D предпочтительно выбрана в диапазоне от 15 до 45, что соответствует предпочтительному диапазону, заявленному для величин этого угла в том случае, когда величина угла А является нулевой. На фиг. 13 изображено соотношение величины угла А и отношения rP1/rH1. При этом величина данного отношения увеличивается в том случае, когда угол А увеличивается по своей алгебраической величине. Незначительная отрицательная величина угла А (это означает, что рабочие боковые поверхности профиля резьбы нависают в виде крюка по типу "hook threads") приводит к необ 29 ходимости выбирать относительно большую величину угла D для получения существенного увеличения величины радиуса rP1. Существенная положительная величина угла А заставляет ограничивать величину углаD значением в 30, и даже 20. Такие значения угла А встречаются на резьбе треугольного профиля. Кроме того, боковые поверхности захода резьбы трапециевидного профиля обычно имеют несколько больший наклон, чем рабочие боковые поверхности. При этом величина угла В может непосредственно влиять на величину угла А. На фиг. 14 изображено изменение основного механического напряжения в соединительной зоне между донной частью впадины профиля резьбы и рабочей боковой поверхностью в средней части резьбового участка в описанной ниже конфигурации резьбового соединения для труб типа "risers" в колонне связи между морским дном и добывающей платформой, используемой на морском месторождении: трубы, имеющие наружный диаметр 339,7 мм(или 13 3/8 дюйма), состыкованы друг с другом при помощи муфтовых резьбовых соединений типа соединения, показанного на фиг. 1,использована коническая резьба (конусность резьбы составляет 1/6 или угол С равен 4,8),используемая резьба содержит четыре витка на дюйм (шаг резьбы при этом составляет 6,35 мм),витки резьбы трапециевидного профиля имеют высоту 2,1 мм до вершин и донные части впадин профиля резьбы параллельны оси используемых труб,профиль резьбы имеет прямые рабочие боковые поверхности (угол А=0),профиль резьбы имеет наклонные боковые поверхности захода (угол В=15),осевая растягивающая нагрузка, приводящая к возникновению растягивающих напряжений в материале труб, составляет 80% от предела упругости используемого материала,резьбовые соединения свинчены до упора с использованием стандартного момента затягивания. На фиг. 14 выполнено сравнение рассчитанной численными методами величины основного растягивающего напряжения на элементарном кубике материала на поверхности соединительной зоны между донной частью впадины витка резьбы и рабочей боковой поверхностью в случае стандартного соединения с использованием единственной дуги окружности,имеющей радиус 0,375 мм (кривая STD), и для соединения с многочисленными радиусами(кривая RM). Соединительная зона с многочисленными радиусами имеет следующие параметры:RP1/rS1=0,3 При этом положение точки PRF1 на рабочей боковой поверхности удалено на расстояние 0,32 мм от опорной прямой донной части впадины профиля резьбы. На фиг. 14 изображен элементарный кубик материала на поверхности соединительной зоны в угловом положениии представлено основное напряжениерастяжения на поверхности этого кубика, перпендикулярное к касательной по отношению к поверхности соединительной зоны в функции углового положения . Положение 0 соответствует концу зоны соединения с донной частью впадины профиля витка резьбы, и положение 90 соответствует другому концу этой соединительной зоны со стороны рабочей боковой поверхности. Отмечается наличие максимума основного напряженияв средней части соединительной зоны, в частности в окрестности углового положения 30. Использование соединения с многочисленными радиусами обеспечивает незначительное понижение углового положения опорной точки боковой поверхности до уровня 0,32 мм против 0,375 мм для стандартного соединения и уменьшение примерно на 20% максимальной величины основного напряжения . Такое уменьшение влечет за собой существенный выигрыш в количестве циклов нагружения до усталостного разрушения такого резьбового соединения. Использование отношения rS1/rP1, равного 0,3, позволяет ограничить появление вторичного пика напряжения в положении 70. Настоящее изобретение не ограничивается теми способами его практической реализации,которые были описаны в описании. Настоящее изобретение может применяться, в частности, к цилиндрической резьбе (угол С=0) типа резьбы 303, 303', 304, 304', используемой в трубных резьбовых соединениях типа соединения 300, показанного на фиг. 2. Это изобретение также может быть применено к резьбе трапециевидного профиля, обе боковые поверхности которого находятся в контакте, с наличием или без наличия между ними контактного давления, с двумя боковыми поверхностями сопряженной резьбы. Это относится к случаю так называемой резьбы типа "rugged thread", используемой для резьбовых соединений, предназначенных для работы на растяжение и на сжатие, например типа резьбовых соединений, описанных в патентном документе ЕР 454147. В этом документе рабочие боковые поверхности охватываемой и охватывающей резьбы находятся во взаимном контакте при наличии контактного давления и 31 боковые поверхности захода охватываемой и охватывающей резьбы также находятся в контакте друг с другом на значительной части длины резьбовых участков. Это также относится к случаю резьбы со стянутыми в осевом направлении боковыми поверхностями, описанной в международной патентной публикации WO 00/14441. Это также относится к случаю клиновидной резьбы с переменной шириной профиля,описанной в международной патентной публикации WO 94/29627. Описание резьбы треугольного профиля с соединительной зоной донной части впадины профиля резьбы с многочисленными радиусами на каждой боковой поверхности может быть непосредственно адаптировано к такой резьбе с трапециевидным профилем, поскольку трапециевидная резьба является всего лишь резьбой треугольного профиля, вершины и донные части впадин которого срезаны. В случае такой трапециевидной резьбы можно использовать в донной части впадин ее профиля соединительные зоны с многочисленными радиусами, в которых радиусы основной дуги окружности являются различными для соединительной зоны, относящейся к рабочей боковой поверхности, и соединительной зоны,относящейся к боковой поверхности захода. Поскольку боковая поверхность захода в профиле резьбы обычно является менее нагруженной, чем рабочая боковая поверхность этого профиля, в трапециевидной резьбе, где обе эти боковые поверхности находятся в контакте с соответствующими боковыми поверхностями сопряженного резьбового элемента, основной радиус rP предпочтительно имеет несколько большую величину для соединительной зоны 21 и/или 22 со стороны рабочей боковой поверхности, чем для соединительной зоны 51 и/или 52 со стороны боковой поверхности захода. Альтернативным образом основной радиусrP может быть идентичным для соединительных зон 21, 22, 51, 52. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Трубный резьбовой элемент, охватываемый или охватывающий (1, 2), предназначенный для трубного резьбового соединения (100,300), выполненный на конце трубы (101, 102,202, 301, 302) и содержащий наружную охватываемую резьбу (3, 303, 303') или внутреннюю охватывающую резьбу (4, 304, 304') в зависимости от того, является данный резьбовой элемент охватываемым или охватывающим, профиль витков которой (11, 12) на виде в продольном сечении по плоскости, проходящей через ось данного резьбового элемента, содержит вершину профиля (17, 20, S1, S2), донную часть впадины профиля (18, 19, F1, F2), прямолинейную рабочую боковую поверхность (13, 14), прямо 003718 32 линейную боковую поверхность захода (15, 16) и две зоны тангенциального соединения донной части впадины профиля (21, 22, 51, 52), причем каждая из двух этих соединительных зон расположена между донной частью впадины профиля и одной из двух боковых поверхностей профиля, называемой соответствующей боковой поверхностью, и содержит дугу окружности, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна из двух тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля, называемая "зоной с многочисленными радиусами", содержит дугу окружности, называемую основной дугой окружности (23, 24, 53, 54), опорная окружность которой пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности в некоторой точке, называемой опорной точкой боковой поверхности (PRF1, PRF2, PRF3, PRF4), и правильную кривую, называемую вторичной кривой (25, 26,27, 55, 56) и расположенную по одну и по другую стороны от основной дуги окружности, которая тангенциальным образом соединяет эту основную дугу окружности, с одной стороны, с соответствующей боковой поверхностью, а с другой стороны, с донной частью впадины профиля резьбы, при этом а) в опорной точке боковой поверхности касательная (61, 62, 67, 68) к опорной окружности основной дуги окружности образует строго положительный острый угол (D, F) с опорной прямой соответствующей боковой поверхности,причем положительное направление является таким, чтобы основная дуга окружности не входила в материал боковой поверхности витка резьбы,b) опорная окружность основной дуги окружности пересекает опорную прямую донной части впадины витка резьбы или является касательной по отношению к этой прямой, причем касательная к опорной окружности (63) образует в рассматриваемой точке пересечения (РRR1) или касания некоторый угол (Е), имеющий величину в диапазоне от -15 до +15, с опорной прямой донной части впадины профиля витка резьбы. 2. Трубный резьбовой элемент по п.1, отличающийся тем, что в опорной точке боковой поверхности профиля резьбы соединительной зоны с многочисленными радиусами угол (D, F) между касательной к опорной окружности основной дуги окружности и соответствующей боковой поверхностью профиля имеет величину, заключенную в диапазоне от 10 до разности(70-J), если J представляет собой алгебраическую величину угла (А, В) между соответствующей боковой поверхностью профиля и перпендикуляром к оси резьбового элемента. 3. Трубный резьбовой элемент по п.2, отличающийся тем, что в опорной точке боковой поверхности профиля резьбы соединительной зоны с многочисленными радиусами угол (D, F) между касательной к опорной окружности ос 33 новной дуги окружности и соответствующей боковой поверхностью профиля имеет величину, заключенную в диапазоне от 15 до разности(45-J), если J представляет собой алгебраическую величину угла (А, В) между соответствующей боковой поверхностью профиля и перпендикуляром к оси резьбового элемента. 4. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что радиус (rP1,rP2) основной дуги окружности (23, 24) соединительной зоны с многочисленными радиусами имеет величину, заключенную в диапазоне от 150 до 250% от величины радиуса (rH1, rH2) дуги стандартной окружности (29, 30), проходящей через опорную точку боковой поверхности профиля резьбы, которая формирует тангенциальную соединительную зону между соответствующей боковой поверхностью профиля резьбы и донной частью впадины этого профиля. 5. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что каждая вторичная кривая (25, 26, 27, 55, 56) соединительной зоны с многочисленными радиусами представляет собой дугу окружности. 6. Трубный резьбовой элемент по п.5, отличающийся тем, что отношение радиуса (rS1,rS2, rS3, rS4, rT1) дуги окружности каждой вторичной кривой (25, 26, 27, 55, 56) к радиусу (rP1, rP2,rP3, rP4) основной дуги окружности соединительной зоны с многочисленными радиусами имеет величину, заключенную в диапазоне от 0,1 до 0,4. 7. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что только одна тангенциальная соединительная зона донной части впадины профиля резьбы с рабочей боковой поверхностью (21, 22) профиля представляет собой зону с многочисленными радиусами. 8. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что каждая из двух тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля резьбы представляет собой зону с многочисленными радиусами. 9. Трубный резьбовой элемент по п.8, отличающийся тем, что радиус (rP1, rP2) основной дуги окружности (23, 24) соединительной зоны с многочисленными радиусами, расположенной со стороны рабочей боковой поверхности, превышает или равен радиусу (rP3, rP4) основной дуги окружности (53, 54) соединительной зоны с многочисленными радиусами, расположенной со стороны боковой поверхности захода. 10. Трубный резьбовой элемент по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что угол (А, В),который образует каждая из боковых поверхностей профиля резьбы с перпендикуляром к оси данного резьбового элемента, является положительным или равным нулю. 11. Трубное резьбовое соединение (100,300) с повышенной устойчивостью к статическим и динамическим механическим воздействиям, содержащее охватываемый трубный резь 003718 34 бовой элемент (1), расположенный на конце первой трубы (101, 301) и соединенный при помощи свинчивания с охватывающим трубным резьбовым элементом (2), расположенным на конце второй трубы (102, 302), посредством охватываемой резьбы (3, 303, 303'), выполненной на охватываемом трубном резьбовом элементе, и охватывающей резьбы (4, 304, 304'),выполненной на охватывающем трубном резьбовом элементе, причем профиль витков (11, 12) каждой, охватываемой и охватывающей, резьбы содержит вершину профиля витка (17, 20, S1,S2), донную часть впадины профиля витка (18,19, F1, F2), прямолинейную рабочую боковую поверхность (13, 14), прямолинейную боковую поверхность захода (15, 16) и четыре соединительные зоны, каждая из которых содержит дугу окружности, причем две из этих тангенциальных соединительных зон донной части впадины профиля (21, 22, 51, 52) соединяют, каждая,донную часть впадины профиля резьбы с боковой поверхностью профиля резьбы и две соединительные зоны вершины профиля резьбы (31,32, 41, 42) соединяют, каждая, вершину профиля резьбы с боковой поверхностью этого профиля, причем форма и расположение каждой соединительной зоны вершины профиля выполнены таким образом, чтобы не взаимодействовать с тангенциальной соединительной зоной донной части впадины профиля резьбы сопряженного резьбового элемента, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из двух трубных резьбовых элементов представляет собой резьбовой элемент с противоусталостным профилем резьбы, выполненный в соответствии с любым из пп.1-10. 12. Трубное резьбовое соединение по п.11,отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна соединительная зона вершины профиля резьбы одного трубного резьбового элемента, противоположная тангенциальной соединительной зоне донной части впадины профиля резьбы с многочисленными радиусами сопряженного трубного резьбового элемента с противоусталостным профилем резьбы, представляет собой сопровождающую зону (31, 32), которая содержит две дуги окружности, тангенциальным образом соединяющиеся друг с другом, одна из которых представляет собой основную дугу окружности(33, 34), а другая представляет собой вторичную дугу окружности (35, 36), предназначенную для осуществления тангенциального присоединения соединительной зоны вершины профиля к соответствующей боковой поверхности этого профиля, при этом в верхней точке соединения(PRH1, РRH2) соответствующей боковой поверхности профиля, где опорная окружность основной дуги окружности сопровождающей зоны пересекает опорную прямую соответствующей боковой поверхности, касательная к окружности образует строго положительный острый угол(G, Н) с опорной прямой боковой поверхности профиля. 13. Трубное резьбовое соединение по п.11 или 12, отличающееся тем, что оба резьбовых элемента, охватываемый и охватывающий,трубного резьбового соединения представляют собой резьбовые элементы по любому из пп.110. 14. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что используемые резьбовые части содержат резьбу взаимодействующего типа, где вершина профиля витка (20) резьбы (4) взаимодействует в ра 003718 36 диальном направлении с донной частью впадины профиля витка (19) сопряженной с ней резьбы (3). 15. Трубное резьбовое соединение по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что обе боковые поверхности профиля витка (13, 15) резьбы (3) находятся в контакте, при наличии или без наличия контактного давления между ними, с двумя боковыми поверхностями профиля витка (14, 16) сопряженной резьбы (4), по меньшей мере, на части длины резьбовых частей (3, 4).

МПК / Метки

МПК: F16L 15/06

Метки: соединение, элемента, трубное, резьбовой, элемент, основе, резьбового, выполненное, резьбовое, трубный

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/22-3718-trubnyjj-rezbovojj-element-i-trubnoe-rezbovoe-soedinenie-vypolnennoe-na-osnove-rezbovogo-elementa.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Трубный резьбовой элемент и трубное резьбовое соединение, выполненное на основе резьбового элемента</a>

Похожие патенты