석유 파이프 TBG 나사는 어떻게 밀폐를 실현하나요?
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가스켓 추가?나사 접착제를 발라요?그냥 직접 조이는 게 나을까?
본 적이 없어요. TBG 나사란 무엇인가요?
석유용 파이프 나사산에는 두께가 증가하지 않은 TBG와 두께가 증가된 UPTBG 등이 있으며, 자세한 내용은 “GBT 9253.2-1999 석유 및 가스 산업용 튜빙, 파이프 및 파이프라인용 나사산의 가공, 측정 및 검사” 또는 “API 5B 중문판”을 참조하십시오.
방금 바이두에서도 검색해 봤는데, 비밀 자료는 찾아지지 않았어요
한 기사를 보니, 이러한 나사의 밀봉 원리는 과잉 체결에 의한 자가 밀봉 원리에 기반을 두고 있어서, 나사 가공에 상당히 높은 수준의 정밀도가 요구됩니다. 과거에는 유전 사용자들이 펌프의 오일관 나사 연결 부분에 폴리테트라플루오로에틸렌 실링 테이프를 감는 것을 허용했기 때문에, 오일관 나사의 밀봉 성능에 문제가 생기는 경우는 거의 없었습니다.1990년대에 들어서면서, 개혁개방이 심화되고 유전의 운영 방식이 변화함에 따라, 유전 사용자들은 펌프용 오일 호스의 연결 부분에 대한 요구사항이 점점 더 까다로워졌습니다. 밀봉 테이프나 실란트를 사용하는 것은 금지되었으며, 소량의 SF 스레드 실란트만을 사용할 수 있었습니다. 또한, 한 사람이 특수 공구를 사용해 나사를 조여야 하며, 30MPa의 압력을 가해도 누출이 없어야 했습니다. 그리고 분해할 때도 손상이 없어야 했습니다.
전문 기사: API 유관 나사산 연결의 밀폐 성능을 보장하기 위한 제어 조치들
저자: 익명
출처: 미상
수년간 유관 나사산 가공 및 품질 관리 분야에서 쌓은 경험을 바탕으로, 유관 나사산 가공 공구의 재가공 및 설치, 나사산의 원뿔도 오차, 피치 오차, 치형 오차 등과 관련하여 API 유관 나사산 연결의 밀폐 성능을 보장하기 위해 취해지는 제어 조치들에 대해 설명하고 있습니다.직접 브러시 커터를 사용하여 조악하게 가공한 후 정밀하게 가공하는 방법, 혹은 일반 나사 가공 공구를 사용하여 조악하게 가공한 후 브러시 커터로 정밀하게 가공하는 방법의 장단점과 나사형상의 오차에 대해 중점적으로 분석하였으며, 올바른 유관 나사 가공 방법은 먼저 일반 나사 가공 공구를 사용하여 조악하게 가공한 다음 브러시 커터를 사용하여 정밀하게 가공하는 것이라고 지적했다.API 유관 나사 연결의 밀봉 성능을 향상시키기 위해, 유관 나사의 치아 윗면과 아랫면을 평평하게 가공하는 데 사용되는 공차를 ±0.02mm에서 ±0.01mm로 상향 조정할 것을 권장합니다. 또한, 유관 나사의 누적 나사산 공차도 ±0.02mm 범위 내로 유지해야 합니다. 「API 유관 나사산의 밀봉 성능에 영향을 미치는 요인들에 관한 연구」에서 저자는 API 유관 나사산의 톱니 형상 특성과 밀봉 원리를 출발점으로 삼아, 테이퍼 오차, 피치 오차, 톱니 형상 오차와 같은 요인들이 API 유관 나사산의 연결 부분의 밀봉 성능에 미치는 영향을 분석하였습니다；유관 나사 가공 시 발생하는 원뿔도 오차, 피치 오차, 치형 오차의 원인을 간략히 설명하였다.이 글에서 저자는 유관 나사 가공 및 품질 관리에 대한 경험을 바탕으로, API 유관 나사의 가공 과정에 따라 API 유관 나사의 연결 밀봉 성능을 보장하기 위한 통제 조치들을 설명하며 업계 동료들과 의견을 나누고자 합니다. 오일 튜브 나사산 브러시의 재가공 및 설치에 대해 설명하겠습니다. 여기서는 2개의 이빨을 가진 외부형 브러시와 2개의 이빨과 4개의 날을 가진 내부형 브러시를 예로 들어, 오일 튜브 나사산 브러시의 재가공 및 설치 과정을 설명하겠습니다. 1. 브러시 칼의 재가공: 오일 튜브의 나사산을 가공하는 데 사용되는 브러시 칼이 일정 정도 마모되거나 칼의 형태에 결함이 생기면, 다시 가공해야만 다시 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 가공된 오일 튜브의 나사산은 연결 시 밀폐 성능을 충족시키기 어렵습니다.하지만 빗날의 재가공 시에는, 가공 후의 빗날의 절삭날 모양과 크기가 기본적으로 변하지 않도록 해야 합니다. 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공용 공구의 형성 원표면은 모두 후방 절삭면입니다.프리즘형 외부 브러시 칼의 앞면과 뒷면 사이의 각도는 82°이며, 전용 외부 브러시 칼 자루에 장착된 정점날의 뒤쪽 각도는 6°입니다(인치당 8개의 톱니가 있는 외부 브러시 칼의 경우는 8°)；평체 내칫날의 앞면과 뒷면 사이의 각도는 84°이며, 전용 내칫날 막대에 장착된 윗날의 뒤각은 6°입니다.프리즘형 브러시의 절단 깊이를 계산해보면, 브러시의 후각이 변하지 않는 상태에서, 브러시의 전각을 +6°로 연마할 경우 10개의 톱니를 가진 나사의 톱니 높이가 0.023mm 증가한다；빗칼의 앞쪽 날이 +10°로 연마될 때, 0.047mm씩 증가합니다.따라서, 재가공된 브러시의 단면 형태가 올바르게 유지되고 절삭이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 브러시의 재가공 시 다음과 같은 제어 조치를 취합니다: 1) 오일 파이프의 나사 부분과 브러시의 내부/외부 표면은 반드시 공구 연마기나 평면 연마기를 사용하여 먼저 날을 갈아야 합니다； 2) 외부 브러시 칼의 연마 각도는 8°+1°입니다(그림 1a). 내부 브러시 칼의 연마 각도는 2°±30′입니다(그림 1b)； 3) 날을 간 후의 내부 및 외부 브러시 칼의 치아 바닥과 보정용 치아의 윗부분 곡률 반지름은 매끄럽게 연결되어야 하며, 치아의 측면은 직선이어야 하고 결함이 있어서는 안 됩니다. 2. 브러시 칼의 설치: 오일 파이프의 내부 및 외부에 있는 브러시 칼들은 각각 전용의 내부/외부 브러시 칼 막대에 장착됩니다. 이러한 장착의 품질은 부품의 가공 오차와 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.이에 대해 다음과 같은 조치가 마련되었습니다: 1) 설치하기 전에 칼자루, 칼날 고정 홈 및 칼날을 깨끗하게 닦아야 하며, 칼날을 단단히 고정한 후 피스게이지를 사용하여 칼날과 칼자루의 고정 홈 면이 제대로 접촉하는지 확인해야 합니다. 여러 부품을 가공한 후에도 다시 피스게이지를 사용하여 확인함으로써 칼날의 정확한 고정을 보장합니다； 2) 내부 및 외부 브러시 바를 공작기계의 칼집에 설치할 때는, 퍼센티지 게이지를 사용하여 브러시 바의 정렬면이 공작기계의 회전축과 평행하도록(내부 브러시 바의 경우) 혹은 수직이 되도록(외부 브러시 바의 경우) 조정해야 하며, 그 오차는 0.02mm 이내여야 합니다； 3) 1.050, 1.315, 1.660 TBG 또는 UP TBG와 같은 소형 사이즈의 오일 튜브 나사를 가공할 때, 전용 브러시 바에 나사의 상승각 문제가 고려되지 않았다면, 브러시 바에 특정한 조치를 취하여 브러시 날이 정상적인 각도를 이루도록 함으로써, 나사의 상승각이 나사 표면의 품질에 미치는 영향을 줄일 수 있다.구체적인 방법은 다음과 같습니다. 내부 나사산을 가공할 때, 공구의 뒷부분에 완충재를 놓아주는 것입니다. 100mm 길이 구간에서 뒷부분이 앞부분보다 1.2~1.6mm 더 높아지도록 하면, 0°41′~0°55′의 적절한 날의 기울기가 형성됩니다；외부 나사산을 가공할 때, 공구 축의 너비 방향에 있는 공구 홀더 안쪽에 폭 5mm, 길이 120mm, 두께 0.3~0.4mm인 완충판을 놓으면, 공구 축의 너비가 30mm일 때 0°41′~0°55′의 정날 각도가 형성된다. 오일 튜브 나사의 원뿔도 오차 제어: 원뿔도 오차는 오일 튜브 나사를 연결할 때 발생하는 조임 공간의 비율에서는 그다지 큰 비중을 차지하지 않습니다.따라서 밀봉 성능에 미치는 영향도 작습니다.그러나 테이퍼 오차로 인해 밀착된 연결 부위의 위치가 변하게 되므로, 유관 나사 연결의 안정성, 신뢰성은 물론 연결 강도와 연결 응력의 크기에도 큰 영향을 미칩니다. 오일 튜브 나사의 원뿔 부분은 일반적으로 두 단계에 걸쳐 가공됩니다. 먼저 외경 선반을 사용하여 대략적으로 가공한 다음, 오일 튜브 나사 전용 선반을 사용하여 정밀하게 가공합니다.테이퍼 오차가 유관 나사 연결의 밀봉 성능에 미치는 영향을 줄이기 위해, 유관 나사 가공 시 테이퍼 오차가 크게 발생하는 원인들을 고려하여 다음과 같은 조치들이 마련되었습니다: 1) 유관 나사 부품을 가공할 때, 테이퍼의 경사각 오차는 1°47′24″(+5′, -3′) 범위 내로 유지되어야 하며, 테이퍼 오차는 정기적으로 점검하고 보정해야 합니다.외부 원뿔의 측정이 정확하기 때문에, 먼저 원뿔 형태로 가공한 다음 사인게이지를 사용하여 비스듬한 각도를 측정할 수 있습니다. 내부 원뿔면의 경우에는 동일한 규격의 원뿔형 게이지를 사용하여 색상으로 점검하며, 접촉 면적은 60% 이상이어야 합니다. 2) 가이드 테이블이 있는 선반의 가이드 프레임은 3개월마다 점검을 받아야 하며, 가이드 테이블이 있는 선반과 CNC 선반의 정밀도는 반년마다 점검을 받아야 합니다. 3) 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 원뿔 부분을 크게 가공한 후, 정밀 가공 시 나사 형상이 손상되지 않도록 한쪽 면에 0.3~0.5mm의 여유분을 남겨둡니다.오일 파이프의 내부 나사산에 충분한 가공 여유가 있도록 하기 위해, 피팅의 예비 원형 부품의 직경이 규정되어 있습니다(표 1). 그리고 허용 오차 범위는 H14입니다. 4) 오일 파이프의 나사산 부분의 직선도는 평판을 이용해 빛을 통과시켜 검사합니다. 선이 중앙에서 움푹 들어간 상태일 때는 0.01mm를 초과해서는 안 되며, 선이 중앙에서 솟아오른 상태일 때는 0.03mm를 초과해서는 안 됩니다. 오일 튜브 나사산의 피치 오차 제어: 피치 오차는 오일 튜브 나사산을 연결할 때 발생하는 조임 공간에서 가장 큰 비중을 차지하며, 그 비율은 50%에 달합니다. 따라서 피치 오차는 API 오일 튜브 나사산의 밀봉 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다.템플렛 선반과 CNC 선반을 이용해 오일 튜브의 나사산을 가공할 때는 공작물이 회전하고, 나사산 가공 공구(또는 브러시 공구)는 요구되는 나사산 피치에 따라 공작물의 축을 따라 일정한 거리만큼 이동합니다. 공작물의 나사산 정밀도는 주로 선반의 관련 부품들의 움직임의 정밀도에 의해 결정됩니다.오일 튜브 나사 부품의 나사산 피치 오차가 누적된 나사산 피치 공차에 근접하거나 그를 초과하는 경우는 거의 없지만, 일단 그런 상황이 발생하면 대량으로 생산된 부품들의 밀봉 성능에 치명적인 영향을 미칩니다.공작물의 나사산 피치 오차를 줄이고, 오일 튜브의 나사산 연결부의 밀폐성을 보장하기 위해 다음과 같은 제어 조치가 취해졌습니다: 1) 나사산 피치의 공차를 L4-g 길이 내에서 서로 인접한 두 치아 사이의 피치 오차가 0.02mm를 초과하지 않도록 설정함으로써, 오일 튜브의 나사산 연결 시 발생하는 누적 간격의 비율을 12%로 낮추었습니다. 또한, 오일 튜브의 나사산에서 발생하는 최대 누적 간격도 0.26mm에서 0.146mm로 줄어들었습니다. 이 값은 1인치당 10개의 치아가 있는 나사산의 경우, 두 번 조이는 것으로 해소될 수 있는 간격인 0.158mm보다 작습니다. 2) 공작기계를 정기적으로 점검하여, 공작기계의 스핀들 회전 오차, 가이드 레일의 안내 오차, 전달 체인의 전달 오차 등을 제거하거나 줄임으로써, 오일 튜브 나사 가공 시의 나사산 정밀도를 향상시킨다.구체적인 방법은 다음과 같습니다: ① 공작기계의 주축과 나사를 조정하여 축 방향으로의 이동을 없앱니다；②교환 기어의 접촉 간격과 주축, 나사축 및 교환 기어 축의 흔들림을 적절히 조정함；③일반 CNC 선반에 전달 오차 자동 보상 장치 등을 설치한다. 3) API 석유관 나사산 단일 측정기의 내외부 나사산 피치 측정기 또는 기타 측정 수단을 활용하여, 피치 오차가 0.02mm 범위 내에 있는지 정기적으로 확인해야 합니다. 오일 튜브 나사의 치형 오차 제어 오일 튜브 나사는 매우 특수한 형태의 연결 나사입니다. 치면이 주된 작업 면인 것 외에도, 나사의 윗부분과 아랫부분도 작업 면으로서 역할을 하며, 이들도 오일 튜브 나사의 밀봉 성능에 큰 영향을 미칩니다.국가 표준 및 API Std 5B에서 규정하는 치형 오차는 치형 높이 공차와 치형 각도 공차, 이 두 가지뿐이지만, 겉보기에는 이 두 공차 값이 크게 보입니다. 하지만 실제로는 유관 나사를 가공할 때 공작물의 고정 방식과 가공 방법으로 인해 발생하는 치형 형상의 오차나 단면의 원형도 오차도 모두 포함되어야 합니다. 이론적으로 분석해보면, 피팅의 내부 나사산의 톱니 높이가 최대가 되고, 오일관의 외부 나사산의 톱니 높이가 최소가 될 때(톱니의 윗부분과 아랫부분의 평탄화된 높이가 같은 양만큼 증가하거나 감소할 경우), 두 부분이 단단히 연결될 때의 접촉 상태는 그림 2와 같습니다. 이때, 내부 나사산의 윗부분과 외부 나사산의 아랫부분 사이의 틈새는 0.076mm에서 0.0005mm로 줄어들었습니다. 반면, 외부 나사산의 윗부분과 내부 나사산의 아랫부분 사이의 틈새는 0.1525mm로 증가했습니다.이러한 상황에서 연성 금속 재질의 도금층을 간극 충전제로 사용하지 않고 성능이 우수한 밀봉 그리스를 사용하지 않으면, 오일관 나사 연결 후 반드시 누출이 발생할 것입니다. 오일 튜브 나사 가공 시, 공작물의 나사 형상은 오일 튜브 나사 가공용 칼의 나사 형상에 의해 결정됩니다. 비록 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공용 칼의 나사 각도나 나사 끝부분과 바닥부분의 평탄화 정도와 관련된 제조 허용 오차가 매우 엄격하게 관리되고 있지만, 만약 오일 튜브 나사 가공용 칼을 잘못 사용하거나 가공 시 나사 형상이 제대로 형성되지 않으면 위와 같은 문제들이 여전히 발생할 수 있습니다. 1. 브러시 칼을 사용하여 거친 가공과 정밀 가공을 할 때 발생하는 톱니 형상의 오차를 줄이기 위해, 유관 나사 가공 시에는 반드시 반경 방향으로 절삭을 진행합니다. 절삭 깊이는 나사의 피치 값을 기준으로 결정되며, 나사의 크기, 재료의 절삭 성능, 부품의 강성 등을 고려하여 적절한 절삭 속도와 절삭 횟수가 선택됩니다.생산 현장에서는 초경 편두형 빗칼의 강성이 우수하고 전용 빗칼 자루의 강도가 높기 때문에, 일부 작업자들은 오일관의 외부 나사산을 가공할 때 비교적 높은 절삭 속도를 사용하여 단 3~4회의 절삭만으로 나사산을 완성합니다.이 가공 방법은 나사면의 거칠기가 우수하고 생산 효율도 높지만, 다음과 같은 단점이 있습니다: 1) 칼끝의 절삭 부하가 크어 칼이 쉽게 손상되거나 날이 부서져, 브러시 칼의 수명이 줄어듭니다； 2) 브러시 칼의 마모가 빨라지며, 마모가 고르지 않습니다. 칼끝과 이빨 부분의 마모가 심한 반면, 이빨 바닥 부분의 마모는 적습니다. 일정 시간 동안 연속적으로 작동하면, 앞서 언급한 극단적인 상황이 발생하여 부품의 이빨 부분이 얕아지고, 이로 인해 접합부의 밀폐 성능에 영향을 미칩니다； 3) 오일 튜브의 나사산 부품들은 대체로 속이 빈 얇은 벽 구조를 가지고 있으며, 칼날의 후각도는 작고 전각도는 거의 0에 가깝습니다. 이러한 상황에서 대량의 절삭이 이루어지면 공작물이 압축되어 변형될 수 있으며, 나사산의 형태가 바뀌게 됩니다. 그 결과 나사산의 일부가 제대로 형성되지 않거나 단면의 원형도가 왜곡될 수 있습니다. 2. 일반 나사 가공용 선반 공구를 이용한 조가공과 브러시형 공구를 이용한 정밀가공 시의 치형 오차에 대해, 필자는 올바른 가공 방법은 먼저 일반 나사 가공용 선반 공구를 사용하여 조가공을 한 다음, 브러시형 공구를 사용하여 정밀가공을 하는 것이라고 생각합니다. 그림 3에 나와 있습니다.이 가공 방법의 장점은 다음과 같습니다: ① 조각 가공 시, 절삭공구는 더 큰 전방 및 후방 각도를 사용할 수 있어 절삭이 용이하며, 이로 인해 공작물의 변형을 줄일 수 있습니다；②빗칼의 절삭 부하가 줄어들어 빗칼의 마모가 균일해지고, 수명이 연장됩니다.저자는 10개의 치아를 가진 외부 브러시 칼에 대해 가공 전후의 파라미터를 측정한 바 있으며, 위와 같은 방법으로 35개의 고정 밸브 커버 부품을 가공한 후에도 이 브러시 칼의 치아 꼭대기 평탄화 높이 값은 거의 변하지 않았고, 치아 바닥의 평탄화 높이 값은 0.009mm 증가했습니다.이는 빗칼의 치아 윗부분과 칼날 측면의 마모가 비교적 균일하다는 것을 나타내며, 원뿔형 부분을 거칠게 가공한 후에는 빗질량이 적어져 치아 바닥의 마모가 더 적음을 의미합니다. 일반 나사 절삭공구를 사용하여 유관의 나사를 조잡하게 가공한 후, 정밀 절삭공구를 사용해 세밀하게 가공할 때는 먼저 정밀 절삭공구와 조잡하게 가공하는 데 사용된 공구의 세로 위치가 일치하도록 해야 합니다. 이렇게 하면 유관의 나사 양쪽 면이 모두 깔끔하게 가공됩니다. 특히, 피팅의 내부 나사의 경우 관찰과 조정이 어렵기 때문에 더욱 주의를 기울여야 합니다；다음으로는 박판 절삭공구의 날끝 너비와 절삭 깊이에 주의해야 하며, 이를 통해 오일관 나사의 치부가 매끄럽고 완전하게 처리되도록 하고, 정밀 가공 시의 잔여량도 가능한 한 균일하게 유지해야 합니다.인치당 10개의 톱니가 있는 오일 튜브 나사의 원뿔부를 가공할 때, 한쪽 면에 남는 절삭량이 0.3mm일 경우, 큰 칼날의 끝부분 너비는 0.2~0.3mm로 조절할 수 있으며, 절삭 깊이는 1.2~1.3mm로 조절할 수 있습니다. 그림 3을 참조하십시오. 3. 치형 오차를 줄이기 위한 제어 방안 이론적으로 분석해보면, 나사산의 피치 오차가 API 유관 나사산의 밀봉 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요인입니다. 하지만 실제 생산 현장에서는 유관 나사산의 피치 오차가 누적된 피치 공차 상태에 있는 경우는 거의 없습니다.따라서, 다각적인 조치를 취하여 오일 튜브 나사의 형상 오차를 효과적으로 제어해야 합니다. 이를 통해 부품의 오일 튜브 나사 형상이 가능한 한 이상적인 상태에 가까워지도록 해야만, API 오일 튜브 나사의 가공 품질을 향상시키고, 연결부의 밀폐 성능을 보장할 수 있습니다. 오일 튜브의 나사 형상 오차를 줄이기 위해, 본문에서 설명한 연마 및 설치 방법을 통해 관리하는 것 외에도 다음과 같은 조치들을 취해야 합니다. 1) 합리적인 고정 및 공작물의 강성 향상.오일 튜브의 나사 부품들은 일반적으로 속이 빈 얇은 벽 구조를 가지고 있습니다. 따라서 설치할 때는 전용 클램프를 사용해야 합니다(그림 4). 이 클램프의 재질은 45호 강이며, 경도는 28~35HRC입니다. 또한, 부품이 클램프에 의해 고정되는 부분의 원통도는 0.03mm 이내로 유지되어야 합니다. 클램프의 접촉 부분은 정기적으로 가공하여 부품과의 접촉이 원활하도록 해야 하며, 이를 통해 클램핑력을 균일하게 유지하고 부품의 변형을 줄일 수 있습니다；공작물의 돌출 길이가 길거나 강성이 낮을 경우, 단면 정점, 매끄러운 정점과 같은 공정 조치를 활용하여 공작물의 강성을 높이고, 외력으로 인한 변형을 줄입니다. 2) 오일파이프 나사산의 원뿔형 부분을 가공한 후에는, 공구의 부담을 줄이고 나사산의 형태가 정확하도록 하기 위해 먼저 일반적인 나사가공 공구를 사용하여 조잡하게 가공합니다. 1인치당 10개의 나사산인 경우에는 5회 이상 가공해야 하며, 1인치당 8개의 나사산인 경우에는 6회 이상 가공해야 합니다. 조잡하게 가공한 후에는 오일파이프 나사산의 표면과 바닥 부분에 0.3~0.5mm 정도의 정밀 가공량을 남겨둡니다. 3) 유관 나사산을 조잡하게 가공한 후, 나사산 정밀가공용 공구를 사용하여 다시 정밀하게 가공해야 합니다. 정밀가공은 3회 이상 반복해야 하며, 공구의 시작 위치는 시작점으로부터 15mm 이상 떨어져 있어야 합니다. 유관 나사산의 표면, 측면, 그리고 바닥 부분도 반드시 정밀하게 가공되어야만 나사산의 형태가 올바르게 유지됩니다.가공 시, 브러시 칼의 보정된 치아들이 작업물의 치아 꼭대기까지 베어드는 양은 0.02mm를 초과해서는 안 됩니다(그림 3 참조). 그림에서 δ는 나사산의 바깥쪽에 있는 브러시 칼의 보정된 치아들 중 오른쪽 치아의 평탄화된 높이와 왼쪽 치아의 평탄화된 높이 사이의 거리이며, 이 값은 PK/2입니다. 4) 나사형 커터의 치형 파라미터가 가공 과정에서 크게 변하지 않도록 하기 위해, 외부 커터는 50개를 정밀 가공하고 내부 커터는 30개를 정밀 가공한 후에만 가공을 계속할 수 있습니다. 또한, 커터의 치형에 결함이 있을 경우에는 더 이상 가공을 진행해서는 안 되며, 반드시 다시 연마한 후에 사용해야 합니다. 유관 나사산의 품질 검사에 있어서, API Std 5B에서는 두 가지 품질 검사 방법을 규정하고 있습니다. 첫째, 모든 나사산은 제3장에 명시된 측정 기준에 따라 API가 승인한 검사 공구를 사용하여 검사되어야 합니다；둘째, 인치당 11.5개의 톱니가 있는 것보다 더 가는 관의 나사산을 제외하고는, 모든 나사산의 특성은 6장에 명시된 기준에 따라 검사되어야 합니다. 구 국가 표준 YB239-63이든 새로운 국가 표준 GB9253.3-88이든, 나사산 환형 게이지와 플러그 게이지에 대한 종합적인 측정 기준을 명시하고 있으며, 그 외의 나사산 관련 파라미터들은 단지 허용 오차 값만이 제시되어 있습니다. 나사형 링 게이지와 플러그 게이지를 사용하여 오일 튜브의 나사산을 종합적으로 측정하는 것은, 사실상 오일 튜브의 나사산 간격을 확인하는 것입니다. 이는 오일 튜브와 연결 부품이 단단히 결합된 후에도, 오일 튜브의 외부 나사산 부분이 노출되거나 과도하게 들어가지 않도록 하기 위함입니다.유관 나사산이 단단히 연결되어 있으며 사용 요구 사항을 충족하는지 최종적으로 판단하는 방법은 현재로서는 정수압 시험을 실시하는 것밖에 없습니다. 저자는 오일 튜브 나사 가공의 특수성을 고려하여, 오일 튜브 나사 가공 전 과정에 대한 효과적인 품질 관리를 바탕으로, API 오일 튜브 나사 부품의 품질 검사 절차를 마련했습니다. 이 절차는 기준에서 이미 명시된 항목들(예: 링 게이지나 플러그 게이지를 이용한 종합 측정 등)은 제외됩니다. 주요 내용은 다음과 같습니다: 1) 오일 튜브 나사의 표면에는 충격으로 인한 손상, 결함, 절삭 흔적 등이 있어서는 안 되며, 오일 튜브 나사의 원뿔도, 직선도, 누적 나사산 간격 등도 앞서 언급된 관리 방법에 따라 검사되어야 합니다. 2) 유관 나사의 밀폐성은 정수압 시험을 통해 확인하며, 시험 요구 사항은 다음과 같다: ①시험 전에 유관 나사에 이물질이나 버가 없는지 확인하고 깨끗이 세척한 뒤, 외부 나사의 작은 쪽 끝부분과 나사 전체 길이에 얇은 층의 고급 나사 밀봉제를 도포한다；②시험 압력은 30MPa이며, 한 사람이 마찰 클램프를 사용해 조여주고 8분간 압력을 유지할 경우 누수가 없어야 합니다；③압력 시험 시에는 내부 나사산 부품과 외부 나사산 부품을 연결하여 서로에 대해 압력 시험을 하는 방법이 사용됩니다. 압력 시험 도구의 오일관 나사산 부분은 5회 사용한 후에는 반드시 수리해 주어야 합니다. 3) 선반과 다이 프레임을 조정하고, 커트 나이프를 재가공하거나 교체한 후에 제작된 첫 번째 부품은 반드시 압력 테스트를 거쳐야 하며, 해당 부품의 압력 테스트가 통과해야만 대량 생산이 가능합니다. 4) 대량으로 가공된 오일 튜브 나사 부품의 시험 검사 샘플 수는 표 2를 참조하십시오. 규격을 초과하는 부품들은 완전히 수리된 후에야 검수 대상에 포함될 수 있습니다. 검수가 거부된 부품들은 100% 전수 검사를 거쳐야 하며, 수리가 가능한 부품들은 수리가 완료된 후에야 다시 검수를 받을 수 있습니다.일부 치형 품질에 의문이 있는 오일 튜브 나사 부품은 전수 검사할 수 있습니다. 5) 신제품 시제품 제작 중인 유관 나사 부품의 경우, 압력 테스트 도구가 없을 때는 선반, 공구 등의 가공 시스템을 변경하지 않은 채로 다른 유관 나사 부품들을 가공할 수 있다. 만약 그러한 부품들의 압력 테스트 결과가 합격이라면, 바로 그 뒤에 가공되는 위와 같은 부품들은 압력 테스트를 생략할 수 있다. 체험과 제안 과거에는 유전 사용자들이 펌프의 오일관 나사 연결부에 폴리테트라플루오로에틸렌 실링 테이프를 감는 것을 허용했기 때문에, 오일관 나사의 밀봉 성능에 문제가 생기는 경우는 거의 없었습니다.1990년대에 들어서면서, 개혁개방이 심화되고 유전의 운영 방식이 변화함에 따라, 유전 사용자들은 펌프용 오일 호스의 연결 부분에 대한 요구사항이 점점 더 까다로워졌습니다. 밀봉 테이프나 실란트를 사용하는 것은 금지되었으며, 소량의 SF 스레드 실란트만을 사용할 수 있었습니다. 또한, 한 사람이 특수 공구를 사용해 나사를 조여야 하며, 30MPa의 압력을 가해도 누출이 없어야 했습니다. 그리고 분해할 때도 손상이 없어야 했습니다.이러한 상황에서 필자는 공장의 실제 여건을 고려하여, 일반 선반과 간이 CNC 선반을 사용하면서도 어떠한 API 석유관 나사산 측정 장비도 사용하지 않고(대신 0.02mm의 측정 정밀도를 가진 나사산 측정 도구를 직접 제작함), API 표준에 부합하는 나사산을 가공해냈습니다. 그 결과, 이 나사산은 유전 사용자들이 요구하는 압력 시험 조건을 충족시켰습니다. 오일 튜브의 나사 연결 부분의 밀봉 성능 문제를 해결하면서, 우리는 API 오일 튜브 나사의 가공이 하나의 체계적인 공정임을 깨달았습니다. 작업자부터 공작 기계에 이르기까지, 검사 방법부터 공구 사용에 이르기까지, 모든 단계가 매우 중요합니다. 어느 한 단계에서라도 문제가 생기면 오일 튜브 나사 연결 부분의 밀봉 성능에 영향을 미칩니다.따라서, 유관 나사 가공 및 검사를 담당하는 직원들에게 API 유관 나사의 표준, 연결 방식, 밀봉 원리, 영향 요인, 관리 방법, 검사 방법 등에 대한 정기적인 교육을 실시해야 합니다. 이를 통해 모든 사람의 품질 의식과 책임감을 높여, 모두가 유관 나사의 가공 품질에 주의를 기울이도록 해야 합니다. 그렇게 함으로써 API 유관 나사의 생산 전 과정에서의 품질을 효과적으로 관리하고 보장할 수 있습니다. 오일 튜브 나사의 연결 밀봉 성능에 미치는 제조 공차의 영향을 줄이기 위해, 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공 도구의 치아 윗면과 아랫면의 평탄도에 대한 제조 공차를 ±0.02mm에서 ±0.01mm로 높이는 것이 좋습니다. 후베이성의 국영 제388공장과 청두 공구연구소가 협력하여 진행한 실험 결과에 따르면, 가공 도구의 치아 윗면과 아랫면의 평탄도에 대한 제조 공차를 50% 줄여도 비용은 30% 이하만 증가합니다. 다만 대량으로 사용할 경우에는 비용이 15%~20% 정도 증가할 수 있습니다.이렇게 하면 그 효과가 매우 뚜렷해지는데, 오일 파이프의 나사 연결 부분에서 생기는 누적된 조임 틈을 줄여 밀폐 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 브러시 칼의 수명도 연장됩니다.
저자: 익명
출처: 미상
수년간 유관 나사산 가공 및 품질 관리 분야에서 쌓은 경험을 바탕으로, 유관 나사산 가공 공구의 재가공 및 설치, 나사산의 원뿔도 오차, 피치 오차, 치형 오차 등과 관련하여 API 유관 나사산 연결의 밀폐 성능을 보장하기 위해 취해지는 제어 조치들에 대해 설명하고 있습니다.직접 브러시 커터를 사용하여 조악하게 가공한 후 정밀하게 가공하는 방법, 혹은 일반 나사 가공 공구를 사용하여 조악하게 가공한 후 브러시 커터로 정밀하게 가공하는 방법의 장단점과 나사형상의 오차에 대해 중점적으로 분석하였으며, 올바른 유관 나사 가공 방법은 먼저 일반 나사 가공 공구를 사용하여 조악하게 가공한 다음 브러시 커터를 사용하여 정밀하게 가공하는 것이라고 지적했다.API 유관 나사 연결의 밀봉 성능을 향상시키기 위해, 유관 나사의 치아 윗면과 아랫면을 평평하게 가공하는 데 사용되는 공차를 ±0.02mm에서 ±0.01mm로 상향 조정할 것을 권장합니다. 또한, 유관 나사의 누적 나사산 공차도 ±0.02mm 범위 내로 유지해야 합니다. 「API 유관 나사산의 밀봉 성능에 영향을 미치는 요인들에 관한 연구」에서 저자는 API 유관 나사산의 톱니 형상 특성과 밀봉 원리를 출발점으로 삼아, 테이퍼 오차, 피치 오차, 톱니 형상 오차와 같은 요인들이 API 유관 나사산의 연결 부분의 밀봉 성능에 미치는 영향을 분석하였습니다；유관 나사 가공 시 발생하는 원뿔도 오차, 피치 오차, 치형 오차의 원인을 간략히 설명하였다.이 글에서 저자는 유관 나사 가공 및 품질 관리에 대한 경험을 바탕으로, API 유관 나사의 가공 과정에 따라 API 유관 나사의 연결 밀봉 성능을 보장하기 위한 통제 조치들을 설명하며 업계 동료들과 의견을 나누고자 합니다. 오일 튜브 나사산 브러시의 재가공 및 설치에 대해 설명하겠습니다. 여기서는 2개의 이빨을 가진 외부형 브러시와 2개의 이빨과 4개의 날을 가진 내부형 브러시를 예로 들어, 오일 튜브 나사산 브러시의 재가공 및 설치 과정을 설명하겠습니다. 1. 브러시 칼의 재가공: 오일 튜브의 나사산을 가공하는 데 사용되는 브러시 칼이 일정 정도 마모되거나 칼의 형태에 결함이 생기면, 다시 가공해야만 다시 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 가공된 오일 튜브의 나사산은 연결 시 밀폐 성능을 충족시키기 어렵습니다.하지만 빗날의 재가공 시에는, 가공 후의 빗날의 절삭날 모양과 크기가 기본적으로 변하지 않도록 해야 합니다. 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공용 공구의 형성 원표면은 모두 후방 절삭면입니다.프리즘형 외부 브러시 칼의 앞면과 뒷면 사이의 각도는 82°이며, 전용 외부 브러시 칼 자루에 장착된 정점날의 뒤쪽 각도는 6°입니다(인치당 8개의 톱니가 있는 외부 브러시 칼의 경우는 8°)；평체 내칫날의 앞면과 뒷면 사이의 각도는 84°이며, 전용 내칫날 막대에 장착된 윗날의 뒤각은 6°입니다.프리즘형 브러시의 절단 깊이를 계산해보면, 브러시의 후각이 변하지 않는 상태에서, 브러시의 전각을 +6°로 연마할 경우 10개의 톱니를 가진 나사의 톱니 높이가 0.023mm 증가한다；빗칼의 앞쪽 날이 +10°로 연마될 때, 0.047mm씩 증가합니다.따라서, 재가공된 브러시의 단면 형태가 올바르게 유지되고 절삭이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 브러시의 재가공 시 다음과 같은 제어 조치를 취합니다: 1) 오일 파이프의 나사 부분과 브러시의 내부/외부 표면은 반드시 공구 연마기나 평면 연마기를 사용하여 먼저 날을 갈아야 합니다； 2) 외부 브러시 칼의 연마 각도는 8°+1°입니다(그림 1a). 내부 브러시 칼의 연마 각도는 2°±30′입니다(그림 1b)； 3) 날을 간 후의 내부 및 외부 브러시 칼의 치아 바닥과 보정용 치아의 윗부분 곡률 반지름은 매끄럽게 연결되어야 하며, 치아의 측면은 직선이어야 하고 결함이 있어서는 안 됩니다. 2. 브러시 칼의 설치: 오일 파이프의 내부 및 외부에 있는 브러시 칼들은 각각 전용의 내부/외부 브러시 칼 막대에 장착됩니다. 이러한 장착의 품질은 부품의 가공 오차와 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.이에 대해 다음과 같은 조치가 마련되었습니다: 1) 설치하기 전에 칼자루, 칼날 고정 홈 및 칼날을 깨끗하게 닦아야 하며, 칼날을 단단히 고정한 후 피스게이지를 사용하여 칼날과 칼자루의 고정 홈 면이 제대로 접촉하는지 확인해야 합니다. 여러 부품을 가공한 후에도 다시 피스게이지를 사용하여 확인함으로써 칼날의 정확한 고정을 보장합니다； 2) 내부 및 외부 브러시 바를 공작기계의 칼집에 설치할 때는, 퍼센티지 게이지를 사용하여 브러시 바의 정렬면이 공작기계의 회전축과 평행하도록(내부 브러시 바의 경우) 혹은 수직이 되도록(외부 브러시 바의 경우) 조정해야 하며, 그 오차는 0.02mm 이내여야 합니다； 3) 1.050, 1.315, 1.660 TBG 또는 UP TBG와 같은 소형 사이즈의 오일 튜브 나사를 가공할 때, 전용 브러시 바에 나사의 상승각 문제가 고려되지 않았다면, 브러시 바에 특정한 조치를 취하여 브러시 날이 정상적인 각도를 이루도록 함으로써, 나사의 상승각이 나사 표면의 품질에 미치는 영향을 줄일 수 있다.구체적인 방법은 다음과 같습니다. 내부 나사산을 가공할 때, 공구의 뒷부분에 완충재를 놓아주는 것입니다. 100mm 길이 구간에서 뒷부분이 앞부분보다 1.2~1.6mm 더 높아지도록 하면, 0°41′~0°55′의 적절한 날의 기울기가 형성됩니다；외부 나사산을 가공할 때, 공구 축의 너비 방향에 있는 공구 홀더 안쪽에 폭 5mm, 길이 120mm, 두께 0.3~0.4mm인 완충판을 놓으면, 공구 축의 너비가 30mm일 때 0°41′~0°55′의 정날 각도가 형성된다. 오일 튜브 나사의 원뿔도 오차 제어: 원뿔도 오차는 오일 튜브 나사를 연결할 때 발생하는 조임 공간의 비율에서는 그다지 큰 비중을 차지하지 않습니다.따라서 밀봉 성능에 미치는 영향도 작습니다.그러나 테이퍼 오차로 인해 밀착된 연결 부위의 위치가 변하게 되므로, 유관 나사 연결의 안정성, 신뢰성은 물론 연결 강도와 연결 응력의 크기에도 큰 영향을 미칩니다. 오일 튜브 나사의 원뿔 부분은 일반적으로 두 단계에 걸쳐 가공됩니다. 먼저 외경 선반을 사용하여 대략적으로 가공한 다음, 오일 튜브 나사 전용 선반을 사용하여 정밀하게 가공합니다.테이퍼 오차가 유관 나사 연결의 밀봉 성능에 미치는 영향을 줄이기 위해, 유관 나사 가공 시 테이퍼 오차가 크게 발생하는 원인들을 고려하여 다음과 같은 조치들이 마련되었습니다: 1) 유관 나사 부품을 가공할 때, 테이퍼의 경사각 오차는 1°47′24″(+5′, -3′) 범위 내로 유지되어야 하며, 테이퍼 오차는 정기적으로 점검하고 보정해야 합니다.외부 원뿔의 측정이 정확하기 때문에, 먼저 원뿔 형태로 가공한 다음 사인게이지를 사용하여 비스듬한 각도를 측정할 수 있습니다. 내부 원뿔면의 경우에는 동일한 규격의 원뿔형 게이지를 사용하여 색상으로 점검하며, 접촉 면적은 60% 이상이어야 합니다. 2) 가이드 테이블이 있는 선반의 가이드 프레임은 3개월마다 점검을 받아야 하며, 가이드 테이블이 있는 선반과 CNC 선반의 정밀도는 반년마다 점검을 받아야 합니다. 3) 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 원뿔 부분을 크게 가공한 후, 정밀 가공 시 나사 형상이 손상되지 않도록 한쪽 면에 0.3~0.5mm의 여유분을 남겨둡니다.오일 파이프의 내부 나사산에 충분한 가공 여유가 있도록 하기 위해, 피팅의 예비 원형 부품의 직경이 규정되어 있습니다(표 1). 그리고 허용 오차 범위는 H14입니다. 4) 오일 파이프의 나사산 부분의 직선도는 평판을 이용해 빛을 통과시켜 검사합니다. 선이 중앙에서 움푹 들어간 상태일 때는 0.01mm를 초과해서는 안 되며, 선이 중앙에서 솟아오른 상태일 때는 0.03mm를 초과해서는 안 됩니다. 오일 튜브 나사산의 피치 오차 제어: 피치 오차는 오일 튜브 나사산을 연결할 때 발생하는 조임 공간에서 가장 큰 비중을 차지하며, 그 비율은 50%에 달합니다. 따라서 피치 오차는 API 오일 튜브 나사산의 밀봉 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소입니다.템플렛 선반과 CNC 선반을 이용해 오일 튜브의 나사산을 가공할 때는 공작물이 회전하고, 나사산 가공 공구(또는 브러시 공구)는 요구되는 나사산 피치에 따라 공작물의 축을 따라 일정한 거리만큼 이동합니다. 공작물의 나사산 정밀도는 주로 선반의 관련 부품들의 움직임의 정밀도에 의해 결정됩니다.오일 튜브 나사 부품의 나사산 피치 오차가 누적된 나사산 피치 공차에 근접하거나 그를 초과하는 경우는 거의 없지만, 일단 그런 상황이 발생하면 대량으로 생산된 부품들의 밀봉 성능에 치명적인 영향을 미칩니다.공작물의 나사산 피치 오차를 줄이고, 오일 튜브의 나사산 연결부의 밀폐성을 보장하기 위해 다음과 같은 제어 조치가 취해졌습니다: 1) 나사산 피치의 공차를 L4-g 길이 내에서 서로 인접한 두 치아 사이의 피치 오차가 0.02mm를 초과하지 않도록 설정함으로써, 오일 튜브의 나사산 연결 시 발생하는 누적 간격의 비율을 12%로 낮추었습니다. 또한, 오일 튜브의 나사산에서 발생하는 최대 누적 간격도 0.26mm에서 0.146mm로 줄어들었습니다. 이 값은 1인치당 10개의 치아가 있는 나사산의 경우, 두 번 조이는 것으로 해소될 수 있는 간격인 0.158mm보다 작습니다. 2) 공작기계를 정기적으로 점검하여, 공작기계의 스핀들 회전 오차, 가이드 레일의 안내 오차, 전달 체인의 전달 오차 등을 제거하거나 줄임으로써, 오일 튜브 나사 가공 시의 나사산 정밀도를 향상시킨다.구체적인 방법은 다음과 같습니다: ① 공작기계의 주축과 나사를 조정하여 축 방향으로의 이동을 없앱니다；②교환 기어의 접촉 간격과 주축, 나사축 및 교환 기어 축의 흔들림을 적절히 조정함；③일반 CNC 선반에 전달 오차 자동 보상 장치 등을 설치한다. 3) API 석유관 나사산 단일 측정기의 내외부 나사산 피치 측정기 또는 기타 측정 수단을 활용하여, 피치 오차가 0.02mm 범위 내에 있는지 정기적으로 확인해야 합니다. 오일 튜브 나사의 치형 오차 제어 오일 튜브 나사는 매우 특수한 형태의 연결 나사입니다. 치면이 주된 작업 면인 것 외에도, 나사의 윗부분과 아랫부분도 작업 면으로서 역할을 하며, 이들도 오일 튜브 나사의 밀봉 성능에 큰 영향을 미칩니다.국가 표준 및 API Std 5B에서 규정하는 치형 오차는 치형 높이 공차와 치형 각도 공차, 이 두 가지뿐이지만, 겉보기에는 이 두 공차 값이 크게 보입니다. 하지만 실제로는 유관 나사를 가공할 때 공작물의 고정 방식과 가공 방법으로 인해 발생하는 치형 형상의 오차나 단면의 원형도 오차도 모두 포함되어야 합니다. 이론적으로 분석해보면, 피팅의 내부 나사산의 톱니 높이가 최대가 되고, 오일관의 외부 나사산의 톱니 높이가 최소가 될 때(톱니의 윗부분과 아랫부분의 평탄화된 높이가 같은 양만큼 증가하거나 감소할 경우), 두 부분이 단단히 연결될 때의 접촉 상태는 그림 2와 같습니다. 이때, 내부 나사산의 윗부분과 외부 나사산의 아랫부분 사이의 틈새는 0.076mm에서 0.0005mm로 줄어들었습니다. 반면, 외부 나사산의 윗부분과 내부 나사산의 아랫부분 사이의 틈새는 0.1525mm로 증가했습니다.이러한 상황에서 연성 금속 재질의 도금층을 간극 충전제로 사용하지 않고 성능이 우수한 밀봉 그리스를 사용하지 않으면, 오일관 나사 연결 후 반드시 누출이 발생할 것입니다. 오일 튜브 나사 가공 시, 공작물의 나사 형상은 오일 튜브 나사 가공용 칼의 나사 형상에 의해 결정됩니다. 비록 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공용 칼의 나사 각도나 나사 끝부분과 바닥부분의 평탄화 정도와 관련된 제조 허용 오차가 매우 엄격하게 관리되고 있지만, 만약 오일 튜브 나사 가공용 칼을 잘못 사용하거나 가공 시 나사 형상이 제대로 형성되지 않으면 위와 같은 문제들이 여전히 발생할 수 있습니다. 1. 브러시 칼을 사용하여 거친 가공과 정밀 가공을 할 때 발생하는 톱니 형상의 오차를 줄이기 위해, 유관 나사 가공 시에는 반드시 반경 방향으로 절삭을 진행합니다. 절삭 깊이는 나사의 피치 값을 기준으로 결정되며, 나사의 크기, 재료의 절삭 성능, 부품의 강성 등을 고려하여 적절한 절삭 속도와 절삭 횟수가 선택됩니다.생산 현장에서는 초경 편두형 빗칼의 강성이 우수하고 전용 빗칼 자루의 강도가 높기 때문에, 일부 작업자들은 오일관의 외부 나사산을 가공할 때 비교적 높은 절삭 속도를 사용하여 단 3~4회의 절삭만으로 나사산을 완성합니다.이 가공 방법은 나사면의 거칠기가 우수하고 생산 효율도 높지만, 다음과 같은 단점이 있습니다: 1) 칼끝의 절삭 부하가 크어 칼이 쉽게 손상되거나 날이 부서져, 브러시 칼의 수명이 줄어듭니다； 2) 브러시 칼의 마모가 빨라지며, 마모가 고르지 않습니다. 칼끝과 이빨 부분의 마모가 심한 반면, 이빨 바닥 부분의 마모는 적습니다. 일정 시간 동안 연속적으로 작동하면, 앞서 언급한 극단적인 상황이 발생하여 부품의 이빨 부분이 얕아지고, 이로 인해 접합부의 밀폐 성능에 영향을 미칩니다； 3) 오일 튜브의 나사산 부품들은 대체로 속이 빈 얇은 벽 구조를 가지고 있으며, 칼날의 후각도는 작고 전각도는 거의 0에 가깝습니다. 이러한 상황에서 대량의 절삭이 이루어지면 공작물이 압축되어 변형될 수 있으며, 나사산의 형태가 바뀌게 됩니다. 그 결과 나사산의 일부가 제대로 형성되지 않거나 단면의 원형도가 왜곡될 수 있습니다. 2. 일반 나사 가공용 선반 공구를 이용한 조가공과 브러시형 공구를 이용한 정밀가공 시의 치형 오차에 대해, 필자는 올바른 가공 방법은 먼저 일반 나사 가공용 선반 공구를 사용하여 조가공을 한 다음, 브러시형 공구를 사용하여 정밀가공을 하는 것이라고 생각합니다. 그림 3에 나와 있습니다.이 가공 방법의 장점은 다음과 같습니다: ① 조각 가공 시, 절삭공구는 더 큰 전방 및 후방 각도를 사용할 수 있어 절삭이 용이하며, 이로 인해 공작물의 변형을 줄일 수 있습니다；②빗칼의 절삭 부하가 줄어들어 빗칼의 마모가 균일해지고, 수명이 연장됩니다.저자는 10개의 치아를 가진 외부 브러시 칼에 대해 가공 전후의 파라미터를 측정한 바 있으며, 위와 같은 방법으로 35개의 고정 밸브 커버 부품을 가공한 후에도 이 브러시 칼의 치아 꼭대기 평탄화 높이 값은 거의 변하지 않았고, 치아 바닥의 평탄화 높이 값은 0.009mm 증가했습니다.이는 빗칼의 치아 윗부분과 칼날 측면의 마모가 비교적 균일하다는 것을 나타내며, 원뿔형 부분을 거칠게 가공한 후에는 빗질량이 적어져 치아 바닥의 마모가 더 적음을 의미합니다. 일반 나사 절삭공구를 사용하여 유관의 나사를 조잡하게 가공한 후, 정밀 절삭공구를 사용해 세밀하게 가공할 때는 먼저 정밀 절삭공구와 조잡하게 가공하는 데 사용된 공구의 세로 위치가 일치하도록 해야 합니다. 이렇게 하면 유관의 나사 양쪽 면이 모두 깔끔하게 가공됩니다. 특히, 피팅의 내부 나사의 경우 관찰과 조정이 어렵기 때문에 더욱 주의를 기울여야 합니다；다음으로는 박판 절삭공구의 날끝 너비와 절삭 깊이에 주의해야 하며, 이를 통해 오일관 나사의 치부가 매끄럽고 완전하게 처리되도록 하고, 정밀 가공 시의 잔여량도 가능한 한 균일하게 유지해야 합니다.인치당 10개의 톱니가 있는 오일 튜브 나사의 원뿔부를 가공할 때, 한쪽 면에 남는 절삭량이 0.3mm일 경우, 큰 칼날의 끝부분 너비는 0.2~0.3mm로 조절할 수 있으며, 절삭 깊이는 1.2~1.3mm로 조절할 수 있습니다. 그림 3을 참조하십시오. 3. 치형 오차를 줄이기 위한 제어 방안 이론적으로 분석해보면, 나사산의 피치 오차가 API 유관 나사산의 밀봉 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요인입니다. 하지만 실제 생산 현장에서는 유관 나사산의 피치 오차가 누적된 피치 공차 상태에 있는 경우는 거의 없습니다.따라서, 다각적인 조치를 취하여 오일 튜브 나사의 형상 오차를 효과적으로 제어해야 합니다. 이를 통해 부품의 오일 튜브 나사 형상이 가능한 한 이상적인 상태에 가까워지도록 해야만, API 오일 튜브 나사의 가공 품질을 향상시키고, 연결부의 밀폐 성능을 보장할 수 있습니다. 오일 튜브의 나사 형상 오차를 줄이기 위해, 본문에서 설명한 연마 및 설치 방법을 통해 관리하는 것 외에도 다음과 같은 조치들을 취해야 합니다. 1) 합리적인 고정 및 공작물의 강성 향상.오일 튜브의 나사 부품들은 일반적으로 속이 빈 얇은 벽 구조를 가지고 있습니다. 따라서 설치할 때는 전용 클램프를 사용해야 합니다(그림 4). 이 클램프의 재질은 45호 강이며, 경도는 28~35HRC입니다. 또한, 부품이 클램프에 의해 고정되는 부분의 원통도는 0.03mm 이내로 유지되어야 합니다. 클램프의 접촉 부분은 정기적으로 가공하여 부품과의 접촉이 원활하도록 해야 하며, 이를 통해 클램핑력을 균일하게 유지하고 부품의 변형을 줄일 수 있습니다；공작물의 돌출 길이가 길거나 강성이 낮을 경우, 단면 정점, 매끄러운 정점과 같은 공정 조치를 활용하여 공작물의 강성을 높이고, 외력으로 인한 변형을 줄입니다. 2) 오일파이프 나사산의 원뿔형 부분을 가공한 후에는, 공구의 부담을 줄이고 나사산의 형태가 정확하도록 하기 위해 먼저 일반적인 나사가공 공구를 사용하여 조잡하게 가공합니다. 1인치당 10개의 나사산인 경우에는 5회 이상 가공해야 하며, 1인치당 8개의 나사산인 경우에는 6회 이상 가공해야 합니다. 조잡하게 가공한 후에는 오일파이프 나사산의 표면과 바닥 부분에 0.3~0.5mm 정도의 정밀 가공량을 남겨둡니다. 3) 유관 나사산을 조잡하게 가공한 후, 나사산 정밀가공용 공구를 사용하여 다시 정밀하게 가공해야 합니다. 정밀가공은 3회 이상 반복해야 하며, 공구의 시작 위치는 시작점으로부터 15mm 이상 떨어져 있어야 합니다. 유관 나사산의 표면, 측면, 그리고 바닥 부분도 반드시 정밀하게 가공되어야만 나사산의 형태가 올바르게 유지됩니다.가공 시, 브러시 칼의 보정된 치아들이 작업물의 치아 꼭대기까지 베어드는 양은 0.02mm를 초과해서는 안 됩니다(그림 3 참조). 그림에서 δ는 나사산의 바깥쪽에 있는 브러시 칼의 보정된 치아들 중 오른쪽 치아의 평탄화된 높이와 왼쪽 치아의 평탄화된 높이 사이의 거리이며, 이 값은 PK/2입니다. 4) 나사형 커터의 치형 파라미터가 가공 과정에서 크게 변하지 않도록 하기 위해, 외부 커터는 50개를 정밀 가공하고 내부 커터는 30개를 정밀 가공한 후에만 가공을 계속할 수 있습니다. 또한, 커터의 치형에 결함이 있을 경우에는 더 이상 가공을 진행해서는 안 되며, 반드시 다시 연마한 후에 사용해야 합니다. 유관 나사산의 품질 검사에 있어서, API Std 5B에서는 두 가지 품질 검사 방법을 규정하고 있습니다. 첫째, 모든 나사산은 제3장에 명시된 측정 기준에 따라 API가 승인한 검사 공구를 사용하여 검사되어야 합니다；둘째, 인치당 11.5개의 톱니가 있는 것보다 더 가는 관의 나사산을 제외하고는, 모든 나사산의 특성은 6장에 명시된 기준에 따라 검사되어야 합니다. 구 국가 표준 YB239-63이든 새로운 국가 표준 GB9253.3-88이든, 나사산 환형 게이지와 플러그 게이지에 대한 종합적인 측정 기준을 명시하고 있으며, 그 외의 나사산 관련 파라미터들은 단지 허용 오차 값만이 제시되어 있습니다. 나사형 링 게이지와 플러그 게이지를 사용하여 오일 튜브의 나사산을 종합적으로 측정하는 것은, 사실상 오일 튜브의 나사산 간격을 확인하는 것입니다. 이는 오일 튜브와 연결 부품이 단단히 결합된 후에도, 오일 튜브의 외부 나사산 부분이 노출되거나 과도하게 들어가지 않도록 하기 위함입니다.유관 나사산이 단단히 연결되어 있으며 사용 요구 사항을 충족하는지 최종적으로 판단하는 방법은 현재로서는 정수압 시험을 실시하는 것밖에 없습니다. 저자는 오일 튜브 나사 가공의 특수성을 고려하여, 오일 튜브 나사 가공 전 과정에 대한 효과적인 품질 관리를 바탕으로, API 오일 튜브 나사 부품의 품질 검사 절차를 마련했습니다. 이 절차는 기준에서 이미 명시된 항목들(예: 링 게이지나 플러그 게이지를 이용한 종합 측정 등)은 제외됩니다. 주요 내용은 다음과 같습니다: 1) 오일 튜브 나사의 표면에는 충격으로 인한 손상, 결함, 절삭 흔적 등이 있어서는 안 되며, 오일 튜브 나사의 원뿔도, 직선도, 누적 나사산 간격 등도 앞서 언급된 관리 방법에 따라 검사되어야 합니다. 2) 유관 나사의 밀폐성은 정수압 시험을 통해 확인하며, 시험 요구 사항은 다음과 같다: ①시험 전에 유관 나사에 이물질이나 버가 없는지 확인하고 깨끗이 세척한 뒤, 외부 나사의 작은 쪽 끝부분과 나사 전체 길이에 얇은 층의 고급 나사 밀봉제를 도포한다；②시험 압력은 30MPa이며, 한 사람이 마찰 클램프를 사용해 조여주고 8분간 압력을 유지할 경우 누수가 없어야 합니다；③압력 시험 시에는 내부 나사산 부품과 외부 나사산 부품을 연결하여 서로에 대해 압력 시험을 하는 방법이 사용됩니다. 압력 시험 도구의 오일관 나사산 부분은 5회 사용한 후에는 반드시 수리해 주어야 합니다. 3) 선반과 다이 프레임을 조정하고, 커트 나이프를 재가공하거나 교체한 후에 제작된 첫 번째 부품은 반드시 압력 테스트를 거쳐야 하며, 해당 부품의 압력 테스트가 통과해야만 대량 생산이 가능합니다. 4) 대량으로 가공된 오일 튜브 나사 부품의 시험 검사 샘플 수는 표 2를 참조하십시오. 규격을 초과하는 부품들은 완전히 수리된 후에야 검수 대상에 포함될 수 있습니다. 검수가 거부된 부품들은 100% 전수 검사를 거쳐야 하며, 수리가 가능한 부품들은 수리가 완료된 후에야 다시 검수를 받을 수 있습니다.일부 치형 품질에 의문이 있는 오일 튜브 나사 부품은 전수 검사할 수 있습니다. 5) 신제품 시제품 제작 중인 유관 나사 부품의 경우, 압력 테스트 도구가 없을 때는 선반, 공구 등의 가공 시스템을 변경하지 않은 채로 다른 유관 나사 부품들을 가공할 수 있다. 만약 그러한 부품들의 압력 테스트 결과가 합격이라면, 바로 그 뒤에 가공되는 위와 같은 부품들은 압력 테스트를 생략할 수 있다. 체험과 제안 과거에는 유전 사용자들이 펌프의 오일관 나사 연결부에 폴리테트라플루오로에틸렌 실링 테이프를 감는 것을 허용했기 때문에, 오일관 나사의 밀봉 성능에 문제가 생기는 경우는 거의 없었습니다.1990년대에 들어서면서, 개혁개방이 심화되고 유전의 운영 방식이 변화함에 따라, 유전 사용자들은 펌프용 오일 호스의 연결 부분에 대한 요구사항이 점점 더 까다로워졌습니다. 밀봉 테이프나 실란트를 사용하는 것은 금지되었으며, 소량의 SF 스레드 실란트만을 사용할 수 있었습니다. 또한, 한 사람이 특수 공구를 사용해 나사를 조여야 하며, 30MPa의 압력을 가해도 누출이 없어야 했습니다. 그리고 분해할 때도 손상이 없어야 했습니다.이러한 상황에서 필자는 공장의 실제 여건을 고려하여, 일반 선반과 간이 CNC 선반을 사용하면서도 어떠한 API 석유관 나사산 측정 장비도 사용하지 않고(대신 0.02mm의 측정 정밀도를 가진 나사산 측정 도구를 직접 제작함), API 표준에 부합하는 나사산을 가공해냈습니다. 그 결과, 이 나사산은 유전 사용자들이 요구하는 압력 시험 조건을 충족시켰습니다. 오일 튜브의 나사 연결 부분의 밀봉 성능 문제를 해결하면서, 우리는 API 오일 튜브 나사의 가공이 하나의 체계적인 공정임을 깨달았습니다. 작업자부터 공작 기계에 이르기까지, 검사 방법부터 공구 사용에 이르기까지, 모든 단계가 매우 중요합니다. 어느 한 단계에서라도 문제가 생기면 오일 튜브 나사 연결 부분의 밀봉 성능에 영향을 미칩니다.따라서, 유관 나사 가공 및 검사를 담당하는 직원들에게 API 유관 나사의 표준, 연결 방식, 밀봉 원리, 영향 요인, 관리 방법, 검사 방법 등에 대한 정기적인 교육을 실시해야 합니다. 이를 통해 모든 사람의 품질 의식과 책임감을 높여, 모두가 유관 나사의 가공 품질에 주의를 기울이도록 해야 합니다. 그렇게 함으로써 API 유관 나사의 생산 전 과정에서의 품질을 효과적으로 관리하고 보장할 수 있습니다. 오일 튜브 나사의 연결 밀봉 성능에 미치는 제조 공차의 영향을 줄이기 위해, 오일 튜브 나사의 내부 및 외부 가공 도구의 치아 윗면과 아랫면의 평탄도에 대한 제조 공차를 ±0.02mm에서 ±0.01mm로 높이는 것이 좋습니다. 후베이성의 국영 제388공장과 청두 공구연구소가 협력하여 진행한 실험 결과에 따르면, 가공 도구의 치아 윗면과 아랫면의 평탄도에 대한 제조 공차를 50% 줄여도 비용은 30% 이하만 증가합니다. 다만 대량으로 사용할 경우에는 비용이 15%~20% 정도 증가할 수 있습니다.이렇게 하면 그 효과가 매우 뚜렷해지는데, 오일 파이프의 나사 연결 부분에서 생기는 누적된 조임 틈을 줄여 밀폐 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 브러시 칼의 수명도 연장됩니다.
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