專利名稱：一種油管螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油管螺紋接頭，尤其涉及一種具有較高抗扭強(qiáng)度的油管螺紋 接頭，屬于油管螺紋連接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在開采石油和天然氣的過(guò)程中，幾百根石油油管通過(guò)螺紋接頭被連接起來(lái)組成幾 千米長(zhǎng)的油管柱，這些接頭需要承受內(nèi)壓、外壓、拉伸載荷等，因此接頭部位是整個(gè)管柱的 薄弱環(huán)節(jié)。目前油田使用的油管多為API不加厚油管，這種油管采用接箍連接，管體不加 厚，螺紋則為每英寸(25. 4mm) 10牙的細(xì)牙圓螺紋，其缺點(diǎn)是連接強(qiáng)度低、耐粘扣性能差，因 此限制了這種油管的使用。為此，API又推出了 API加厚油管，這種油管也采用接箍連接， 管體加厚，并在加厚部位加工有連接螺紋，這種螺紋為每英寸(25. 4mm) 8牙的粗牙圓螺紋， 由于管端經(jīng)過(guò)加厚處理，這種接頭連接強(qiáng)度大大提高，達(dá)到了管體強(qiáng)度，但是耐粘扣性能并 未得到改善。由于油管需要多次重復(fù)使用，因此接頭必須能夠承受多次拆卸。不論是API不加 厚油管的螺紋，還是API的加厚油管的螺紋，因其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的缺陷，接頭上扣后應(yīng)力集中 嚴(yán)重，應(yīng)力水平很高，會(huì)經(jīng)常發(fā)生粘扣問(wèn)題，從而嚴(yán)重影響油管的使用壽命。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開號(hào)CN201013259Y，
公開日為2008年1月31日，名 稱為“高抗扭油管”的實(shí)用新型專利公開了一種高抗扭油管，在油管第一端部設(shè)有內(nèi)螺紋以 及一個(gè)第一密封面，在油管的第二端部設(shè)有外螺紋和一個(gè)第二密封面，分別與第一端部的 內(nèi)螺紋和第一密封面配合。第一密封面和第二密封面為斜錐面。該實(shí)用新型總體上為錐形 螺紋連接的油管，每根油管具有一第一端部和一第二端部，油管首尾依次通過(guò)螺紋擰接。油 管端部擰緊后，內(nèi)螺紋與外螺紋緊密接觸，形成過(guò)盈配合，密封可靠性大大提高。同時(shí)，由于 具有兩個(gè)扭矩臺(tái)肩，可以使得抗扭性得到很大增強(qiáng)。但是，這種高抗扭油管的缺點(diǎn)在于在 扭矩臺(tái)肩附近，由于內(nèi)螺紋扭矩臺(tái)肩與外螺紋扭矩臺(tái)肩之間的巨大反作用力，會(huì)使得扭矩 臺(tái)肩附近的嚙合螺紋產(chǎn)生很嚴(yán)重的應(yīng)力集中，尤其針對(duì)外扭矩臺(tái)肩，當(dāng)主臺(tái)肩首先產(chǎn)生接 觸并出現(xiàn)很大的變形后，內(nèi)扭矩臺(tái)肩才產(chǎn)生接觸，所以位于該處螺紋的應(yīng)力集中尤為嚴(yán)重。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，如果錐管內(nèi)、外螺紋的螺距完全相同，其嚙合后的螺紋外形如圖3 所示。迫切需要一種新的螺紋接頭，可有效的提高街頭的抗扭強(qiáng)度和承載能力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種油管螺紋接頭，以解決現(xiàn)有技術(shù)的螺紋接頭在經(jīng)螺 紋嚙合后，普遍存在的各牙螺紋受力不均勻、應(yīng)力集中嚴(yán)重、接頭抗扭性能差以及易發(fā)生粘 扣現(xiàn)象的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思如下由于端面臺(tái)肩產(chǎn)生的軸向力作用，將使得距離該端 面臺(tái)肩越近的螺紋受力越大，而越遠(yuǎn)離該端面臺(tái)肩的螺紋則受力越小，所以導(dǎo)致各牙螺紋 受力非常的不均勻。當(dāng)扭矩較大時(shí)，這種問(wèn)題尤其地突出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，對(duì)錐管內(nèi)螺紋可以采用分段變螺距的方法，以使得靠近端面臺(tái)肩的第1牙螺紋承載面的嚙合間隙距離最 大，而隨后的螺紋嚙合間距則依次不斷減小，即能實(shí)現(xiàn)各牙螺紋上的載荷分布更接近于等 載荷分布，螺紋連接的應(yīng)力集中將會(huì)大幅減小，從而能夠有效地提高接頭的抗扭強(qiáng)度，提高 接頭的承載能力，并減少螺紋粘扣現(xiàn)象發(fā)生的可能性。而且，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床加工技 術(shù)，這種分段變螺距也易于實(shí)現(xiàn)，制造成本不高。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種油管螺紋接頭，包括內(nèi)螺紋件和外螺紋件， 該內(nèi)螺紋件上設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩、錐管內(nèi)螺紋及外端面臺(tái)肩，外螺紋件上設(shè)有內(nèi)端面臺(tái)肩、錐管 外螺紋及外端面，所述錐管內(nèi)螺紋包括第一內(nèi)螺紋，其自所述外端面臺(tái)肩側(cè)的第1牙起 占該錐管內(nèi)螺紋軸向長(zhǎng)度的1/4 1/2，且其內(nèi)螺距相等；以及第二內(nèi)螺紋，其內(nèi)螺距相等 且與所述錐管外螺紋的螺距相一致，所述第二內(nèi)螺紋的螺距比所述第一內(nèi)螺紋的螺距小 0. 02 0. 04mm。優(yōu)選地，所述錐管內(nèi)螺紋與錐管外螺紋相嚙合的軸向間隙自所述外端面臺(tái)肩一端 起沿軸向遞減。優(yōu)選地，所述第一內(nèi)螺紋內(nèi)設(shè)有4 7牙。優(yōu)選地，所述內(nèi)臺(tái)肩與垂直方向的夾角α =15 25°，所述外端面與垂直方向的 夾角β比所述α角小0.5°。優(yōu)選地，所述錐管內(nèi)螺紋與錐管外螺紋均為偏梯形螺紋，且該錐管內(nèi)螺紋的齒高、 錐度及牙型角參數(shù)均與所述錐管外螺紋相同。優(yōu)選地，所述外端面臺(tái)肩與所述內(nèi)端面臺(tái)肩均呈直角。優(yōu)選地，所述第一內(nèi)螺紋占錐管內(nèi)螺紋軸向長(zhǎng)度的1/4 1/3。本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積 極效果1)通過(guò)保持錐管外螺紋的螺距不變，而采用對(duì)錐管內(nèi)螺紋的螺距進(jìn)行分段變化的 方法，有效實(shí)現(xiàn)了載荷在各牙螺紋上均勻化分布，顯著減小了應(yīng)力集中程度，提高了接頭的 承載能力及其抗扭能力；2)通過(guò)上述α夾角與β夾角的角度差，可以促使內(nèi)臺(tái)肩與外端面更加均勻地接 觸受力，從而能進(jìn)一步提高接頭的抗扭性能；3)本螺紋接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)制造；接頭的連接強(qiáng)度高于管體，抗扭性能達(dá) 到普通API不加厚油管的3 5倍，可經(jīng)15次以上拆卸而不會(huì)發(fā)生任何損壞。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是
圖1中A處的局部放大圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的錐管內(nèi)、外螺紋的螺距相同時(shí)的螺紋嚙合示意圖。圖4是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中錐管內(nèi)、外螺紋的嚙合示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-內(nèi)螺紋件2-內(nèi)臺(tái)肩 3-錐管內(nèi)螺紋4-外端面臺(tái)肩5-外螺紋件6-內(nèi)端面臺(tái)肩7-錐管外螺紋8-外端面
4[0027]α-內(nèi)臺(tái)肩與垂直方向的夾角β -外端面與垂直方向的夾角
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，它是本實(shí)用新型油管螺紋接頭的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本 實(shí)施例用于Φ88. 9X9. 52mm的油管，其鋼級(jí)為N80，管體部位的外徑為88. 9mm,內(nèi)徑為 68. 86mm，壁厚為9. 52mm。該油管螺紋接頭包括內(nèi)螺紋件1和外螺紋件5，外徑為107. 95mm, 內(nèi)徑為68. 86mm。內(nèi)螺紋件1上設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩2、錐管內(nèi)螺紋3及外端面臺(tái)肩4，外螺紋件5上 設(shè)有內(nèi)端面臺(tái)肩6、錐管外螺紋7及外端面8。其中，錐管內(nèi)螺紋3與錐管外螺紋7均為偏 梯形螺紋并經(jīng)磷化處理，它們的齒高都是1. 2mm，導(dǎo)向面角度都是100，承載面角度都是30， 螺紋的螺距均為每英寸(25. 4mm) 6牙；外端面臺(tái)肩4與內(nèi)端面臺(tái)肩6均呈直角，以有利于引 導(dǎo)接頭的軸向作用力。請(qǐng)參閱
圖1，錐管內(nèi)螺紋3包括第一內(nèi)螺紋和第二內(nèi)螺紋。其中，第一內(nèi)螺紋自外 端面臺(tái)肩4側(cè)的第一牙起，以占該錐管內(nèi)螺紋3軸向長(zhǎng)度的1/4 1/3為宜，并且其內(nèi)的螺 距均相等，設(shè)置有4 7牙；第二內(nèi)螺紋內(nèi)的螺距均相等且與錐管外螺紋7的螺距相一致， 并應(yīng)使得第二內(nèi)螺紋的螺距小于所述第一內(nèi)螺紋的螺距0. 02 0. 04mm。如圖4所示，通過(guò) 這種分段變螺距的方法以使得錐管內(nèi)螺紋3與錐管外螺紋7嚙合后的軸向間隙自外端面臺(tái) 肩4 一端起沿軸向遞減，這樣即可有效解決靠近外端面臺(tái)肩4處螺紋的應(yīng)力集中問(wèn)題，從而 保證各牙螺紋均勻地承受載荷，提高其承載與抗扭性能。如圖2所示，為能進(jìn)一步提高接頭的抗扭性能，將內(nèi)臺(tái)肩2與垂直方向設(shè)一 15 25°范圍的夾角α，外端面8與垂直方向設(shè)一比夾角α小0. 5°的夾角β，這樣即可使內(nèi) 臺(tái)肩2與外端面8能較均勻地接觸，并在外端面臺(tái)肩4處發(fā)生較大的變形時(shí)能夠分擔(dān)一部 分扭矩。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新 型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定，只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述 實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種油管螺紋接頭，包括內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(5)，所述內(nèi)螺紋件(1)上設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩(2)、錐管內(nèi)螺紋(3)及外端面臺(tái)肩(4)，所述外螺紋件(5)上設(shè)有內(nèi)端面臺(tái)肩(6)、錐管外螺紋(7)及外端面(8)，其特征在于，所述錐管內(nèi)螺紋(3)包括第一內(nèi)螺紋，其自所述外端面臺(tái)肩(4)側(cè)的第1牙起占該錐管內(nèi)螺紋(3)軸向長(zhǎng)度的1/4～1/2，且其內(nèi)螺距相等；以及第二內(nèi)螺紋，其內(nèi)螺距相等且與所述錐管外螺紋(7)的螺距相一致，所述第二內(nèi)螺紋的螺距比所述第一內(nèi)螺紋的螺距小0.02～0.04mm。
2.如權(quán)利要求1所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述錐管內(nèi)螺紋(3)與錐管外螺 紋(7)相嚙合的軸向間隙自所述外端面臺(tái)肩(4) 一端起沿軸向遞減。
3.如權(quán)利要求1或2所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述第一內(nèi)螺紋內(nèi)設(shè)有4 7牙。
4.如權(quán)利要求1或2所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述內(nèi)臺(tái)肩(2)與垂直方向 夾角的α = 15 25°，所述外端面(8)與垂直方向的夾角β比所述α角小0. 5°。
5.如權(quán)利要求1或2所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述錐管內(nèi)螺紋(3)與錐管 外螺紋(7)均為偏梯形螺紋，且該錐管內(nèi)螺紋(3)的齒高、錐度及牙型角參數(shù)均與所述錐管 外螺紋(7)相同。
6.如權(quán)利要求1或2所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述外端面臺(tái)肩(4)與內(nèi)端 面臺(tái)肩(6)均呈直角。
7.如權(quán)利要求1或2所述的油管螺紋接頭，其特征在于所述第一內(nèi)螺紋占錐管內(nèi)螺 紋(3)軸向長(zhǎng)度的1/4 1/3。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種油管螺紋接頭，包括內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(5)，所述內(nèi)螺紋件(1)上設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩(2)、錐管內(nèi)螺紋(3)及外端面臺(tái)肩(4)，所述外螺紋件(5)上設(shè)有內(nèi)端面臺(tái)肩(6)、錐管外螺紋(7)及外端面(8)，所述錐管內(nèi)螺紋(3)包括第一內(nèi)螺紋，其自所述外端面臺(tái)肩(4)側(cè)的第一牙起占該錐管內(nèi)螺紋(3)軸向長(zhǎng)度的1/4～1/2，且其內(nèi)螺距相等；以及第二內(nèi)螺紋，其內(nèi)螺距相等且與所述錐管外螺紋(7)的螺距相一致，所述第二內(nèi)螺紋的螺距比所述第一內(nèi)螺紋的螺距小0.02～0.04mm。其易于生產(chǎn)制造，能有效實(shí)現(xiàn)載荷在各牙螺紋上均勻分布，顯著減小應(yīng)力集中，提高接頭承載及抗扭性能。
文檔編號(hào)E21B17/042GK201714314SQ201020235728
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者宋延鵬, 張福祥, 馬劉寶 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司