專(zhuān)利名稱(chēng)：螺紋管連接的抗疲勞螺紋件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以抗靜態(tài)和循環(huán)應(yīng)力的螺紋管連接的陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件；還涉及可以抗靜態(tài)和循環(huán)應(yīng)力的螺紋管連接。
背景技術(shù)：
螺紋管連接包括在第一根管(一般為長(zhǎng)度大的管)末端上的一個(gè)陽(yáng)螺紋件，和在可以為大長(zhǎng)度管或管接頭的第二根管的末端上的一個(gè)陰螺紋件。
這些螺紋件用于構(gòu)成油氣井或類(lèi)似的井(例如地?zé)峋?的套管排或生產(chǎn)管排或鉆管排。
美國(guó)石油學(xué)院(API)的技術(shù)規(guī)格5B和5CT確定了帶有錐度螺紋的套管之間或生產(chǎn)管之間的螺紋連接。
在歐洲專(zhuān)利EP 488912和美國(guó)專(zhuān)利US 5687999中說(shuō)明了盡管應(yīng)力種類(lèi)很多，但仍具有密封特性的優(yōu)質(zhì)的螺紋管連接。
這種螺紋連接可以使用帶有一個(gè)或二個(gè)作出螺紋的部分的直的或有錐度的螺紋。
直至最近，為了鉆深井，使不同直徑的管排一個(gè)套裝在另一個(gè)內(nèi)面，盡管這些管排所需的厚度有限，但套管排或生產(chǎn)管排必需能抗靜態(tài)應(yīng)力的不同的組合(軸向拉伸、軸向壓縮、平面彎曲、內(nèi)壓力或外壓力)。
相反，只用于鉆井的鉆管基本上要能抗循環(huán)應(yīng)力，但不受其內(nèi)部空間限制，因?yàn)樵诮o定時(shí)間，一個(gè)給定直徑的鉆管排是降下去的。
當(dāng)鉆管排工作時(shí)，如無(wú)嚴(yán)格限制，循環(huán)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生疲勞裂紋。這種疲勞裂紋一般是在承載螺紋牙齒側(cè)面的螺紋根部，更具體地說(shuō)，是在螺紋件的最后嚙合螺紋的螺紋根部開(kāi)始的。
在本文件的其余部分中，術(shù)語(yǔ)“第一個(gè)螺紋”用于表示在通過(guò)螺紋件的軸線(xiàn)的縱截面內(nèi)，位于螺紋件前端的螺紋。相應(yīng)地，最后的螺紋表示位于螺紋另一末端的螺紋。
術(shù)語(yǔ)“嚙合螺紋”首先是指在裝配狀態(tài)下，沿軸向?qū)⒇?fù)載從一個(gè)螺紋件傳遞至匹配的螺紋件的螺紋管連接的螺紋件的螺紋，不論該螺紋是完整的(全高)或不完整的(沒(méi)完成的或部分高度的，-例如退出部分或進(jìn)入部分)都如此。當(dāng)一般情況下，螺紋連接受軸向拉伸應(yīng)力作用時(shí)，嚙合螺紋為與承載齒側(cè)面接觸的螺紋。
擴(kuò)展來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“孤立的螺紋件的嚙合螺紋”是指當(dāng)將二個(gè)這種螺紋件連接構(gòu)成螺紋管連接時(shí)，將負(fù)載傳遞至匹配的螺紋件的相應(yīng)螺紋上的螺紋。
螺紋件的嚙合螺紋的位置可從螺紋件的設(shè)計(jì)知道，因?yàn)檫@是預(yù)報(bào)螺紋連接強(qiáng)度的必需的數(shù)據(jù)。因此，可以完全確定用于生產(chǎn)螺紋管連接的最后或第一個(gè)嚙合螺紋的位置。
然而，疲勞問(wèn)題不是僅只鉆管排存在，而且某些油氣井管排中也存在這個(gè)問(wèn)題。這時(shí)，構(gòu)成這些管排的螺紋管連接必需能夠承受大的靜態(tài)應(yīng)力和循環(huán)應(yīng)力的作用。
這種應(yīng)力性能要求在連接海床和離岸油氣生產(chǎn)平臺(tái)的離岸管排中也碰到。
這種本領(lǐng)域技術(shù)人員的英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為“豎管”(riser)的管排受到由水流引起的循環(huán)應(yīng)力的作用；這種水流通過(guò)波濤，潮汐和平臺(tái)本身的任何可能的移動(dòng)，造成管排振動(dòng)。
這種應(yīng)力性質(zhì)在岸上的井中也碰到，特別是當(dāng)井與垂直線(xiàn)偏離和彎曲，要將回轉(zhuǎn)的管降低，以加強(qiáng)該井時(shí)會(huì)碰到這種應(yīng)力情況。
涉及螺紋管或非管連接(例如螺栓式連接)的先前技術(shù)提出了一種改善受到周期變化的軸向拉伸負(fù)荷作用的螺紋連接的疲勞特性的裝置。
美國(guó)專(zhuān)利US 3933074說(shuō)明一種螺栓連接的螺母，其中，在第一個(gè)嚙合螺紋處的內(nèi)螺紋被在螺紋部分圓周上規(guī)則分布的多個(gè)軸向槽中斷，以便將螺母和螺釘之間的最大的軸向拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)移區(qū)從第一個(gè)嚙合的陰螺紋移至螺母軸向長(zhǎng)度的中間。
長(zhǎng)度可以達(dá)到螺紋部分長(zhǎng)度的一半，深度可達(dá)到螺紋高度80％的這種槽，增大了第一個(gè)嚙合螺紋的撓性。但將作出螺紋的區(qū)域中的螺紋支承表面減小了約20％。當(dāng)需要承受大的靜態(tài)應(yīng)力，和螺紋管連接必需與管子的內(nèi)部和外部密封時(shí)，這是一個(gè)缺點(diǎn)。
另外，在第一個(gè)螺紋處，螺母支承在螺釘頭部(在螺桿最后的螺紋側(cè)上)上的這種螺栓的辦法，不一定能直接用于螺紋管連接。
另外，國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO 00/14441和WO 00/14442說(shuō)明一種螺紋連接，它包括在螺紋上的槽，用以減小螺紋結(jié)構(gòu)的剛度，達(dá)到減小裝配扭矩的目的。這些文件沒(méi)有說(shuō)明槽本身可以改善螺紋連接抗循環(huán)應(yīng)力的機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要提供一種螺紋管連接的陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件，這些螺紋件可以承受(a)靜態(tài)應(yīng)力，特別是軸向拉伸、軸向壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、內(nèi)壓力或外壓力，裝配過(guò)程的跳出；它可承受單獨(dú)一種或綜合幾種靜態(tài)應(yīng)力(例如，拉伸+內(nèi)壓力)；(b)通過(guò)減小在第一和最后嚙合螺紋區(qū)域中的負(fù)載傳遞，和減小在這些區(qū)域中的應(yīng)力集中系數(shù)(SCF)，而承受循環(huán)的拉伸-壓縮應(yīng)力或彎曲應(yīng)力。
本發(fā)明的螺紋件適合于所有形式的螺紋單螺距或多螺距的錐度、直、直和錐度綜合的螺紋；帶徑向過(guò)盈的螺紋和/或螺紋牙齒側(cè)面接觸的螺紋；通過(guò)二個(gè)齒側(cè)面與匹配螺紋的相應(yīng)齒側(cè)面接觸的，如EP 0454147所述的稱(chēng)為“粗糙螺紋”的螺紋；如WO 00/14441所述的軸向壓配合的螺紋；或如美國(guó)重新頒布的專(zhuān)利US-Re-30647所述的寬度變化的楔式螺紋。
本發(fā)明提供的螺紋件容易生產(chǎn)和檢查。
本發(fā)明的螺紋件必需能用于制造油氣井生產(chǎn)管排，套管排或豎管或同樣用途的螺紋管連接。
本發(fā)明提供的螺紋管連接密封性很好，特別是在循環(huán)應(yīng)力作用下對(duì)氣體的密封很好。
本發(fā)明的螺紋件還可用于構(gòu)成鉆管排。
本發(fā)明提供的螺紋管連接中的一個(gè)或二個(gè)螺紋件已經(jīng)改造，可以承受循環(huán)應(yīng)力。
本發(fā)明的陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件作在管的末端，并且根據(jù)該螺紋件是陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件的不同，包括外部陽(yáng)螺紋或內(nèi)部陰螺紋。
希望與匹配的螺紋件(即，如果考慮的螺紋件為陽(yáng)螺紋，則為陰螺紋件或相反)連接，以構(gòu)成可承受循環(huán)應(yīng)力的螺紋管連接。
螺紋至少由一個(gè)作出螺紋的部分構(gòu)成。當(dāng)螺紋包括多個(gè)作出螺紋的部分時(shí)，這些作出螺紋的部分可在軸向和/或徑向彼此隔開(kāi)(例如在臺(tái)階式螺紋部分中那樣)。
螺紋部分該或每一個(gè)作出螺紋的部分包括，從螺紋件前端開(kāi)始的，長(zhǎng)度基本上相同的三個(gè)區(qū)域一個(gè)稱(chēng)為第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)的區(qū)域；一個(gè)稱(chēng)為中間螺紋區(qū)的區(qū)域，和一個(gè)稱(chēng)為最后嚙合螺紋區(qū)的區(qū)域。第一和最后的嚙合螺紋的定義，與在以上先前技術(shù)中所述的相對(duì)應(yīng)。
這些區(qū)域中的一些區(qū)域可以包括部分高度的螺紋(例如進(jìn)入或退出螺紋)。
在至少是一個(gè)作出螺紋的部分的至少是軸向長(zhǎng)度的幾分之一的螺紋上，作出基本上是徑向的一個(gè)螺旋槽，該槽的開(kāi)口向著螺紋牙頂，槽的一個(gè)側(cè)面分別形成在承載螺紋牙齒側(cè)面和非承載螺紋牙齒側(cè)面上的承載的半個(gè)螺紋和不承載的半個(gè)螺紋。然而，該槽也可以只部分地向著螺紋牙頂開(kāi)放。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特性，在作出槽的每一個(gè)作出螺紋的部分上，該槽作在一個(gè)或二個(gè)末端區(qū)域(即第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)和最后嚙合螺紋區(qū))的全部或一部分上，也可以有選擇地作在中間螺紋區(qū)域的螺紋上。該槽的幾何特性可使在末端區(qū)域的帶槽的螺紋剛度，相對(duì)于在中間螺紋區(qū)域中的螺紋剛度降低。
有槽的螺紋剛度由受應(yīng)力作用的半個(gè)螺紋的抗彎曲和/或剪切能力確定。當(dāng)考慮螺紋管連接一般受到軸向拉伸應(yīng)力作用，則上述半個(gè)螺紋一般為承載的半個(gè)螺紋。當(dāng)非承載的半個(gè)螺紋受應(yīng)力作用或在受壓縮的螺紋管連接中受應(yīng)力作用時(shí)，同樣的本發(fā)明概念也適用于非承載的半個(gè)螺紋。
螺紋剛度定義為螺紋傳遞給螺紋管連接的匹配螺紋件的相應(yīng)螺紋的軸向負(fù)載，與該螺紋產(chǎn)生的軸向變形之間的比例系數(shù)。
在螺紋管連接中，相對(duì)于帶有不作出槽的螺紋的同樣的螺紋管連接，本發(fā)明的槽通過(guò)使螺紋部分的不同嚙合螺紋之間的總的軸向負(fù)荷的重新分配，可減小在螺紋區(qū)域中作出槽的螺紋，和匹配螺紋件的相應(yīng)螺紋之間的軸向負(fù)荷傳遞。這可以顯著改善螺紋管連接抗動(dòng)態(tài)應(yīng)力，特別是疊加在軸向拉伸的靜態(tài)應(yīng)力上的彎曲的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的能力。
由于在螺紋管連接中，螺紋件的第一個(gè)嚙合螺紋與匹配的螺紋件的最后嚙合螺紋共同工作，因此槽作在二個(gè)螺紋件中的每一個(gè)螺紋件的第一個(gè)嚙合螺紋上，或最后嚙合的螺紋上；或同時(shí)只作在一個(gè)或二個(gè)螺紋件上，具有相同的技術(shù)效果。即可使在作出槽的作有螺紋的部分的第一和最后螺紋中，每個(gè)螺紋傳遞的負(fù)荷、與中間螺紋區(qū)域中每個(gè)螺紋傳遞的負(fù)荷相等。
如果在末端區(qū)域中，帶槽的螺紋剛度比在中間螺紋區(qū)域中的螺紋剛度進(jìn)一步降低，則可將槽作在中間螺紋區(qū)域的所有螺紋或一部分螺紋上。
因此，可以改善或優(yōu)化作出槽的作有螺紋的部分，和螺紋管連接的匹配螺紋件的相應(yīng)的作出螺紋的部分的所有螺紋。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明的槽還可減小由螺紋管連接的陽(yáng)螺紋和陰螺紋之間的螺距誤差產(chǎn)生的在第一或第二個(gè)嚙合螺紋區(qū)域的螺紋上的應(yīng)力。螺距誤差是由螺紋制造時(shí)的公差產(chǎn)生的。
該槽還可限制在裝配時(shí)由于涂潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑螺紋造成的危險(xiǎn)的過(guò)大壓力。
為了使第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域中的螺紋剛度比中間螺紋區(qū)域的螺紋剛度降低，最好將槽作在第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域的螺紋和可選擇地作在中間螺紋區(qū)域的螺紋上，但該槽不影響仍保持實(shí)心的最后嚙合螺紋區(qū)域的螺紋。
本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，在這種情況下。本發(fā)明的槽可減少匹配的螺紋根部的壁部分的應(yīng)力集中系數(shù)(SCF)的最大值。SCF為從在所考慮位置上的最大應(yīng)力與相應(yīng)管本體上的應(yīng)力的關(guān)系而得出的相對(duì)尺寸。本發(fā)明的槽可減小在匹配螺紋部分的最后嚙合的螺紋區(qū)域的螺紋根部的壁上的放大應(yīng)力。在這個(gè)螺紋區(qū)域中，該壁受在螺紋管連接上的總的軸向拉伸負(fù)荷的作用，因此，可減小在該位置開(kāi)始出現(xiàn)疲勞裂紋的危險(xiǎn)。
這樣，當(dāng)負(fù)荷的循環(huán)變化大時(shí)，可以使用螺紋管連接的螺紋件，而不會(huì)使軸向拉伸性能改變。
最好，利用成形刀具在所考慮的作出螺紋的部分的螺紋上作出該槽。這表示，槽的形狀由成形刀具的輪廓確定，其從螺紋牙頂至槽底部的深度由成形刀具切入螺紋的深度確定。
最好，由于從末端區(qū)域的末端嚙合螺紋向著中間螺紋區(qū)域作出的槽，而使螺紋的剛度穩(wěn)定地增加。
當(dāng)槽作在第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域的螺紋上時(shí)，末端區(qū)域的末端嚙合螺紋為第一個(gè)嚙合螺紋；而當(dāng)槽作在最后嚙合螺紋區(qū)域的螺紋上時(shí)，該末端嚙合螺紋為最后嚙合的螺紋。這樣，槽作在第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域和最后嚙合的螺紋區(qū)域二者的螺紋上時(shí)，則包括第一和最后的嚙合螺紋二者。
最好，當(dāng)槽向著中間螺紋區(qū)域形成時(shí)，該槽的深度有規(guī)則地從末端區(qū)域的末端嚙合螺紋開(kāi)始減小。
另一種方案或作為補(bǔ)充，該槽可以具有與作出槽的作有螺紋的部分的螺距不同的螺旋線(xiàn)螺距。
最好，槽底部的包絡(luò)面為與螺紋件的軸線(xiàn)同軸的錐形表面。
在一個(gè)變型中，槽底部的包絡(luò)面為與螺紋件的軸線(xiàn)同軸和帶有非直線(xiàn)的母線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)表面(例如復(fù)曲面，拋物面或雙曲面，或由多個(gè)末端與末端彼此連接的旋轉(zhuǎn)表面組成的復(fù)合表面)。
在一個(gè)或多個(gè)這種變型中，當(dāng)該槽作在第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域上時(shí)，相應(yīng)的槽底部的包絡(luò)面的母線(xiàn)的斜率，最好比作出該槽的作有螺紋的部分的斜率大，而不論后者的斜率為正(錐度螺紋)或零(直螺紋)。當(dāng)槽作在最后嚙合的螺紋區(qū)域上時(shí)，則最好該包絡(luò)面母線(xiàn)的斜率比作出螺紋的部分的斜率小。
當(dāng)螺紋為梯形螺紋時(shí)，為了使陽(yáng)螺紋件能在良好的條件下與陰螺紋件嚙合，該槽最好不在非承載的螺紋牙齒側(cè)面上開(kāi)放。
最好，該螺紋件包括一個(gè)帶有由螺紋件的前端構(gòu)成，并受軸向壓縮的貼緊表面的鄰接部分。
由于該槽作在第一個(gè)嚙合螺紋上，并減小該螺紋的軸向剛度，因此，它可適應(yīng)在裝配由螺紋管連接構(gòu)成的螺紋連接結(jié)束時(shí)，在鄰接部分上的軸向壓縮產(chǎn)生的絕對(duì)變形。
當(dāng)螺紋部分與螺紋件的前端隔開(kāi)一個(gè)較短的或不存在的唇部時(shí)，該槽可以增加軸向長(zhǎng)度，使得與同樣的先前技術(shù)的螺紋件比較可以有效地壓縮變形，因此可以適應(yīng)鄰接部分的更大的絕對(duì)變形。當(dāng)要使密封最優(yōu)時(shí)，在將密封表面作在唇部的周邊末端上的情況下，使唇部較短有優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)變型中，螺紋件可包括其表面由螺紋件的前端構(gòu)成的第一個(gè)鄰接部分；和在裝配螺紋管連接時(shí)，可與匹配的螺紋件的前端的鄰接部分共同工作的第二個(gè)鄰接部分。在這種情況下，螺紋件上的槽可使螺紋件的二個(gè)鄰接部分與匹配螺紋件的二個(gè)相應(yīng)的鄰接部分支承接觸。
在先前技術(shù)的螺紋管連接中，這種支承接觸是很困難的，除非二個(gè)鄰接部分制造得非常精確，但這樣成本昂貴；或使上述唇部延伸，這又會(huì)帶來(lái)不好的效果。利用槽來(lái)增加鄰接部分的軸向壓縮有效長(zhǎng)度，可使這種雙支承比帶有二組鄰接部分的先前技術(shù)的螺紋管連接，更容易制造。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)，從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明中將會(huì)了解。
圖1為本發(fā)明的螺紋管連接的陰螺紋件的軸向半個(gè)橫截面的示意圖；圖2表示在加工過(guò)程中的圖1所示的螺紋件的螺紋部分；圖3表示圖1所示的陽(yáng)螺紋件的第一個(gè)嚙合螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖4為與圖1所示的陰螺紋件配合的本發(fā)明的陽(yáng)螺紋件的軸向半個(gè)橫截面的示意圖；圖5表示在加工過(guò)程中的圖4所示的陽(yáng)螺紋件的螺紋部分；圖6表示圖4所示的陽(yáng)螺紋件的第一個(gè)嚙合的螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖7表示在裝配圖1～圖4所示的螺紋件后得到的本發(fā)明的螺紋管連接的軸向半個(gè)橫截面；圖8表示本發(fā)明的螺紋管連接的一個(gè)變型的軸向半個(gè)橫截面；圖9表示本發(fā)明的螺紋管連接的另一個(gè)變型的軸向半個(gè)橫截面；圖10表示本發(fā)明的陰螺紋件的一個(gè)變型的第一個(gè)嚙合的螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖11表示本發(fā)明的陽(yáng)螺紋件的一個(gè)變型的第一個(gè)嚙合的螺紋的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖12示意性地表示標(biāo)準(zhǔn)的螺紋管連接和本發(fā)明的螺紋管連接的螺紋之間的負(fù)荷傳遞的改變；圖13以與圖12相同的方式，示意性地表示陽(yáng)螺紋部分和陰螺紋部分的螺紋根部的應(yīng)力集中系數(shù)的改變。
圖1表示配置在管102末端的陰螺紋件2。
管102可以為長(zhǎng)度大的管(例如大約10m或更長(zhǎng))，或?yàn)殚L(zhǎng)度只有幾十個(gè)cm的管接頭。圖1只表示了一半。在第一種情況下，陰螺紋件2可以形成一個(gè)“整體”的螺紋連接，在第二種情況下，可以形成螺紋和管接頭連接。
從前端10開(kāi)始，陰螺紋件2的內(nèi)部包括由單一一個(gè)作出螺紋的部分構(gòu)成的陰螺紋部分4，密封表面6和鄰接部分8。
陰螺紋密封表面6為與螺紋件2的軸線(xiàn)XIXI傾斜20°的錐面。
鄰接部分8基本上為一個(gè)橫向表面，更具體地說(shuō)，它是中間稍微凸起的錐形，并在螺紋件2上形成一個(gè)內(nèi)肩部。
陰螺紋部分4作有錐度，其梯形螺紋12的峰值半角為1.79°(錐度＝6.25％)。
螺紋部分4包括由螺紋件的前端10的最初6個(gè)螺紋構(gòu)成的第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域32，由倒數(shù)第二個(gè)陰螺紋開(kāi)始的6條螺紋構(gòu)成的最后嚙合的螺紋區(qū)域36，和包括區(qū)域32與32之間的6個(gè)螺紋的中間螺紋區(qū)域34。
螺紋部分的最后螺紋不作為嚙合螺紋(見(jiàn)圖7)。
第一和最后的嚙合螺紋區(qū)域32和36中的螺紋數(shù)目，相當(dāng)于嚙合螺紋的總數(shù)目的1/3。
如圖3中詳細(xì)表示的那樣，陰螺紋12一般包括螺紋牙頂18，螺紋根部20，向著螺紋件前端10的非承載螺紋牙齒側(cè)面16和在相反一側(cè)上的承載齒側(cè)面14。
利用成形刀具42，與切削螺紋12獨(dú)立地在螺紋12上加工出螺旋形槽22。
成形刀具42的形狀為一個(gè)顛倒的倒圓的V字形。V字的兩個(gè)臂之間的角度為35°，頂部倒圓的半徑為0.4mm。
刀具42基本上沿徑向從螺紋牙頂開(kāi)始切削螺紋。刀具形狀為V形，底部倒圓在刀具不需切入螺紋牙的齒側(cè)面，而在每一側(cè)留下二個(gè)半個(gè)螺紋，即在承載齒側(cè)面14上的承載半個(gè)螺紋24和在非承載齒側(cè)面16上的非承載半個(gè)螺紋26。
成形刀具42如圖2所示那樣移動(dòng)，從第一個(gè)螺紋12.1開(kāi)始，逆循著一條螺距P與陰螺紋部分4的螺距相等的螺旋線(xiàn)移動(dòng)。刀具的底座支承在母線(xiàn)為44的一個(gè)錐面上。這個(gè)錐面的錐度為螺紋部分4的錐度的二倍(母線(xiàn)44和螺紋件軸線(xiàn)之間的角為3.58°)，因此，槽22的深度從第一個(gè)嚙合螺紋12.1開(kāi)始穩(wěn)定地減小，并在第11個(gè)螺紋12.11和最后螺紋以外變?yōu)榱恪?br> 與中間螺紋區(qū)域34中的螺紋剛度比較，槽22可以減小第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域32中的螺紋的剛度。
裝配后，由于螺紋12受到在承載齒側(cè)面14上的接觸壓力的作用，其剛度由承載的半個(gè)螺紋24對(duì)撓曲的抵抗能力，特別是其幾何形狀確定。
幾何形狀由承載齒側(cè)面14和槽28的側(cè)面對(duì)于螺紋件的軸線(xiàn)的傾斜，承載齒側(cè)面14與槽底部的倒圓區(qū)域的中心O2之間的距離d2，和點(diǎn)O2與螺紋根部包絡(luò)線(xiàn)之間的距離d4表征。由于槽22的螺旋線(xiàn)螺距與螺紋12的螺距相同，因此從一個(gè)螺紋至下一個(gè)螺紋的距離d2變化非常小。
因?yàn)槟妇€(xiàn)44的斜率相對(duì)于螺紋部分的斜率較大，因此距離d4從第一個(gè)螺紋12.1開(kāi)始連續(xù)地增大，使d4.1＜4.2＜d4.3等。
這表示，陰螺紋12的剛度在第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域32的螺紋上為最小，并在最后的嚙合螺紋區(qū)域36和中間螺紋區(qū)域34的沒(méi)有槽的螺紋處為最大。第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域32的陰螺紋12的剛度比中間螺紋區(qū)域34中的帶淺槽的螺紋的剛度小。
隨著槽深從第一個(gè)嚙合螺紋12.1(末端螺紋)向著中間螺紋區(qū)域34減小，螺紋的剛度穩(wěn)定地增大。
距離d4.1比槽底部的半徑R2稍大，因此，槽的底部不會(huì)延伸超出不帶槽的螺紋根部的包絡(luò)線(xiàn)以外。
然而，如果螺紋件2的臨界橫截面(支承著作用在螺紋件2上的所有軸向負(fù)荷)位于沒(méi)有槽的最后螺紋上，則可以制成切割第一個(gè)螺紋根部的包絡(luò)線(xiàn)的槽(例如d4.1＝0)。
相反，當(dāng)槽作在最后嚙合的螺紋區(qū)域上時(shí)，如果包括螺紋件2的螺紋管連接的服務(wù)性能不降低，則所作出的槽的底部必需不超出包括在底部20的包絡(luò)線(xiàn)和螺紋牙頂18的包絡(luò)線(xiàn)以?xún)?nèi)的容積外面。
圖4表示作在長(zhǎng)度大的管101末端上的陽(yáng)螺紋件1。
從形成鄰接部分的前端7開(kāi)始，螺紋件1的外部包括密封表面5和陽(yáng)螺紋部分3。
鄰接部分7是與陰螺紋件2的鄰接部分8共同工作的中間稍微凹入的錐面。
密封表面5為與螺紋件1的軸線(xiàn)XIXI傾斜20°的錐面，它與陰螺紋的密封表面6共同工作。
陽(yáng)螺紋部分3由有錐度，和與陰螺紋部分4共同工作的單一一個(gè)作有螺紋的部分組成。
該陽(yáng)螺紋部分包括18個(gè)梯形的嚙合螺紋11，標(biāo)號(hào)為37的最后8個(gè)螺紋高度不完全(稱(chēng)為“消失”或“消退”螺紋)。
最初6個(gè)螺紋構(gòu)成第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域31，第一個(gè)螺紋的前端倒角，以便于嚙合。
最后6個(gè)全部為消退螺紋的螺紋形成最后嚙合的螺紋區(qū)域35。6個(gè)中間螺紋形成中間螺紋區(qū)域33。
與陰螺紋的情況相同，陽(yáng)螺紋11包括螺紋牙頂19，螺紋根部17，向著螺紋件前端7的非承載齒側(cè)面15和在相反一側(cè)的承載齒側(cè)面13(見(jiàn)圖6)。
利用成形刀具41(與加工陰螺紋12的槽22所用的刀具相同)，在螺紋11上加工出螺旋形槽21，該槽的加工與螺紋11的切削獨(dú)立地進(jìn)行。
不需要切入螺紋的齒側(cè)面，該成形刀具41基本上沿徑向從螺紋牙頂切出螺紋，在刀具的每一側(cè)留下二個(gè)半個(gè)螺紋，即在承載齒側(cè)面上的承載半個(gè)螺紋23，和非承載齒側(cè)面上的非承載的半個(gè)螺紋25。
如圖5所示，該成形刀具41沿著螺距P與陽(yáng)螺紋部分3的螺距相同的螺旋線(xiàn)移動(dòng)，刀具的基座則支承在帶有母線(xiàn)43的錐面上。
這個(gè)錐面的錐度為螺紋部分3的錐度的二倍(即母線(xiàn)43和螺紋件1的軸線(xiàn)之間的角度為3.58°)，因此槽21的深度從第一個(gè)嚙合的螺紋11.1開(kāi)始穩(wěn)定地減小，在第10個(gè)螺紋11.10處變?yōu)榱恪?br> 相對(duì)于中間螺紋區(qū)域33的螺紋剛度，槽21可以減小第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域31中的螺紋剛度。
如同在陰螺紋中的情況一樣，陽(yáng)螺紋的剛度由承載的半個(gè)螺紋23的幾何形狀確定，特別是由承載齒側(cè)面13和槽側(cè)面27相對(duì)于螺紋件的軸線(xiàn)的傾斜，承載齒側(cè)面13和槽底部倒圓區(qū)域的中間O1之間的距離d1，和點(diǎn)O1與螺紋根部的包絡(luò)線(xiàn)之間的距離d3確定。
槽21的螺旋線(xiàn)螺距與螺紋11的螺距相同、距離d1從一個(gè)螺紋至下一個(gè)螺紋只變化稍微一點(diǎn)。
由于母線(xiàn)43的斜率相對(duì)于螺紋部分的斜率較大，因此從第一個(gè)螺紋11.1開(kāi)始，距離d3連續(xù)增大，使d3.1＜d3.2＜d3.3等。
這表示，陽(yáng)螺紋11的剛度在第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域31的螺紋上為最小，在最后嚙合的螺紋區(qū)域35和中間螺紋區(qū)域33的沒(méi)有槽的螺紋處為最大，第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域31的陽(yáng)螺紋11的剛度比中間螺紋區(qū)域33中的帶淺槽的螺紋的剛度低。
隨著槽的深度從第一個(gè)嚙合螺紋11.1至中間螺紋區(qū)域35中的第10個(gè)螺紋的減小，陽(yáng)螺紋11的剛度穩(wěn)定地增加。
距離d3.1比槽底部的半徑R1(0.4mm)略大，因此，槽底部不會(huì)延伸超出螺紋根部的包絡(luò)線(xiàn)以外，但如同陰螺紋情況一樣，可以作出切割第一個(gè)螺紋的根部的包絡(luò)線(xiàn)的槽。
然而，如果陽(yáng)螺紋件的臨界橫截面位于最后嚙合的螺紋上，則槽不能作在底部延伸超出包括在底部17的包絡(luò)線(xiàn)和螺紋牙頂19的包絡(luò)線(xiàn)內(nèi)部的容積以外的最后嚙合螺紋區(qū)域中。
圖7表示以指定的裝配扭矩裝配圖1和圖4所示的螺紋件1和2構(gòu)成的螺紋管連接100。
錐形的陽(yáng)螺紋密封表面5，與錐形的陰螺紋密封表面6徑向過(guò)盈配合，并迫使陽(yáng)螺紋件的鄰接部分7支承在陰螺紋的鄰接部分8上。
與鄰接部分之間的軸向壓縮應(yīng)力起作用，陽(yáng)螺紋和陰螺紋的承載齒側(cè)面13、14互相支承，并形成接觸壓力。
另外，陰螺紋的牙頂18與陽(yáng)螺紋17的根部徑向過(guò)盈配合，同時(shí)在陽(yáng)螺紋的牙頂19和陰螺紋根部20之間留有間隙。
圖7表示在第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域31、32和一部分中間螺紋區(qū)域33、35中的嚙合螺紋和槽21和22的位置。
圖12表示在管101本體受到應(yīng)力達(dá)到材料屈服強(qiáng)度80％(80％PBYS)的負(fù)荷作用下，由軸向拉伸引起應(yīng)力的螺紋管連接中的嚙合的陽(yáng)螺紋和陰螺紋的承載齒側(cè)面之間，每個(gè)螺紋的軸向負(fù)荷傳遞FA。
曲線(xiàn)B表示圖7所示的本發(fā)明的螺紋管連接，而曲線(xiàn)A則表示沒(méi)有槽的相同的標(biāo)準(zhǔn)螺紋管連接。
曲線(xiàn)A(標(biāo)準(zhǔn)螺紋管連接)用虛線(xiàn)表示，它表示負(fù)荷傳遞的峰值在第一和最后嚙合的螺紋上，因此，中間螺紋區(qū)域33、34不能充分使用其負(fù)荷傳遞能力。
由于槽21、22減小了第一個(gè)嚙合螺紋的剛度，曲線(xiàn)B(圖7所示的螺紋管連接)表示負(fù)荷傳遞均勻得多。
這條曲線(xiàn)表示，圖7所示的螺紋管連接的靜態(tài)應(yīng)力(機(jī)械強(qiáng)度，密封)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力(阻止開(kāi)始出現(xiàn)疲勞裂紋)的性質(zhì)非常好。
在最后嚙合的螺紋或第一和最后嚙合的螺紋處，作出槽可得出的同樣作用。在槽作在最后的嚙合螺紋區(qū)域的情況下，槽底部的包絡(luò)線(xiàn)的母線(xiàn)的斜率，比在這個(gè)區(qū)域中的螺紋部分的斜率小，以便得到減小螺紋剛度的作用。
作用在螺紋管連接的螺紋件上的外部負(fù)荷和由裝配產(chǎn)生的應(yīng)力，形成一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)。該應(yīng)力場(chǎng)在承載齒側(cè)面和螺紋根部之間的螺紋根部的連接半徑處達(dá)到最大。
通過(guò)用管本體101上的應(yīng)力表示，可以方便地確定在這個(gè)位置上的每一個(gè)螺紋的應(yīng)力集中系數(shù)(SCF)。應(yīng)力集中系數(shù)可以具體地根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13628-7CD1確定SCF＝(σ主螺紋(Tmax)-σ主螺紋(Tmin)/σ管本體(Tmax)-σ管本體(Tmin))式中Tmin和Tmax為與在軸向拉伸下的管本體101中的應(yīng)力相應(yīng)的負(fù)荷(例如，為屈服強(qiáng)度的0和80％)。
σ主螺紋為考慮到裝配產(chǎn)生的應(yīng)力和螺紋管連接所受到的應(yīng)力(例如，軸向位伸+交替彎曲)，在材料的單元立方體上的三個(gè)主應(yīng)力中的最大的主應(yīng)力；σ管本體為使在選擇的例子中，SCF的分母為所考慮的管的有效屈服強(qiáng)度的80％時(shí)的管本體101的應(yīng)力。
圖13表示在陽(yáng)螺紋件(曲線(xiàn)A1和B1)和陰螺紋件(曲線(xiàn)B2)上的SCF的值；曲線(xiàn)A1表示標(biāo)準(zhǔn)的螺紋連接，曲線(xiàn)B1和B2表示本發(fā)明的螺紋連接(圖7)。
從圖13的曲線(xiàn)A1和B1中可看出槽對(duì)疲勞性的重要與先前技術(shù)的螺紋管連接(曲線(xiàn)A1)比較，槽22(曲線(xiàn)B1)減小在陽(yáng)螺紋的最后螺紋區(qū)域上的SCF峰值，以增大在陽(yáng)螺紋的第一個(gè)螺紋區(qū)域上的SCF峰值。但這個(gè)峰值對(duì)疲勞不是十分有害的，因?yàn)樵陉?yáng)螺紋的第一個(gè)螺紋區(qū)域中，陽(yáng)螺紋件的壁受軸向拉伸的應(yīng)力不是非常大，而陽(yáng)螺紋的最后螺紋區(qū)域中的陽(yáng)螺紋件的壁必需承受作用在螺紋件上的總的軸向拉伸負(fù)荷。
槽21以相同的方式影響陰螺紋的SCF曲線(xiàn)的形狀。在陰螺紋的第一個(gè)螺紋的陰螺紋件的壁，由于鄰接部分7、8而受壓縮。圖13中的曲線(xiàn)B2的形狀與同一個(gè)圖中的曲線(xiàn)A2的形狀相同。
以上所述可直接適用于綜合的外部應(yīng)力的情況例如，靜態(tài)的軸向拉伸和內(nèi)部靜態(tài)壓力與循環(huán)彎曲。通過(guò)適當(dāng)?shù)嘏渲貌?，以上所述也可適用于螺紋件受軸向壓縮應(yīng)力作用的情況(非承載的半個(gè)螺紋受應(yīng)力作用，而不是承載半個(gè)螺紋受應(yīng)力作用)。
圖8表示豎管的螺紋管連接的一種變型。該豎管除了包括一組內(nèi)密封表面5、6以外，(如同圖7的情況一樣)，還包括一組外密封表面45、46，以防止外部或內(nèi)部流體進(jìn)入。
除了圖7所示的內(nèi)部鄰接部分7、8(主要鄰接部分)外，圖8所示的螺紋連接包括由陰螺紋件的前端表面10，和陽(yáng)螺紋件上的相應(yīng)的環(huán)形表面47構(gòu)成的外鄰接部分。
陽(yáng)螺紋部分和陰螺紋部分3、4與圖7所示的螺紋部分完全相同，其深度減小的槽影響陰螺紋的第一個(gè)螺紋至第10個(gè)螺紋，和陽(yáng)螺紋的第一個(gè)螺紋至第9個(gè)螺紋的螺紋，可得到減小螺紋剛度和減小SCF最大值的同樣的技術(shù)效果。
槽還使外部和內(nèi)部鄰接部分的功能更靈活。
在陽(yáng)螺紋的第一個(gè)螺紋上作出的深槽和陽(yáng)螺紋的低剛度，使得在裝配結(jié)束時(shí)，陽(yáng)螺紋唇部9受壓縮的有效長(zhǎng)度增大，即唇部9在比其長(zhǎng)度更長(zhǎng)的長(zhǎng)度上被壓縮，而應(yīng)力水平相同；這樣可以進(jìn)一步裝配螺紋管連接，使密封表面5、6具有更多的能量。
這種技術(shù)效果，對(duì)于帶有圖7所示形式的一組鄰接部分的螺紋管連接已有優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于如圖8所示，帶有二組鄰接部分的螺紋管連接，優(yōu)點(diǎn)更多。
除了極其精確，因而也是極昂貴地加工這二組鄰接部分以外，很難使二組鄰接部分的動(dòng)作同步。
甚至當(dāng)陽(yáng)螺紋的二個(gè)鄰接部分之間的距離為最大，而陰螺紋二個(gè)鄰接部分之間的距離為最小時(shí)，陽(yáng)螺紋唇部9和陰螺紋唇部50的大的變形能力，不但使陽(yáng)螺紋件和陰螺紋件之間在所有匹配情況下達(dá)到主要鄰接(在目前情況下為內(nèi)鄰接部分鄰接)，而且可達(dá)到輔助鄰接(在目前情況下為外鄰接部分的鄰接)。
通過(guò)延長(zhǎng)唇部9.50可以得到同樣的技術(shù)效果，但這將降低螺紋管連接的緊湊性，這是不希望的，并會(huì)損害密封能力。即如果唇部9.50撓性太大，則密封表面5、6，45、46之間的接觸壓力不夠。
圖9表示本發(fā)明的螺紋連接的另一個(gè)變型。如在US 5687999中那樣，該變型包括有錐度的陽(yáng)螺紋部分和陰螺紋部分，每一個(gè)螺紋部分帶有徑向和軸向彼此隔開(kāi)，和用一個(gè)中心鄰接部分組207、208分開(kāi)的二個(gè)作有螺紋的部分203、203′，204、204′。
每一個(gè)有錐度的作出螺紋的部分包括一小部分螺紋根部的包絡(luò)線(xiàn)被與螺紋件的軸線(xiàn)平行截短的進(jìn)入螺紋211，211′，214，214′；和一小部分螺紋牙頂被與螺紋件的軸線(xiàn)平行截短的退出螺紋212，212′，213，213′。
每一個(gè)作出螺紋的部分包括9個(gè)全部嚙合的螺紋，形成第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域231，231′，232，232′，最后的嚙合螺紋區(qū)域235，235′，236，236′和中間螺紋區(qū)域233、233′，234、234′。每一個(gè)區(qū)域包括3個(gè)螺紋。
如圖9所示，在每一個(gè)作出螺紋的部分的最初4個(gè)陽(yáng)螺紋和最初4個(gè)陰螺紋上加工出槽，槽深度從第一個(gè)嚙合螺紋至第4個(gè)嚙合螺紋逐漸減小。
每一個(gè)作有螺紋的部分上的槽的技術(shù)效果與圖7所示的帶有一個(gè)作有螺紋的部分的螺紋部分的螺紋連接情況相同；在每一個(gè)作有螺紋的部分的最后嚙合的螺紋的根部處的SCF值減小。
圖10表示圖1～圖3所示的陰螺紋件的一個(gè)變型。
在圖10中，在螺紋中加工出間距“P′”比螺紋部分的螺距P小的槽，使至承載齒側(cè)面的距離d2從陽(yáng)螺紋的第一個(gè)嚙合螺紋開(kāi)始增大，即d2.1＜d2.2＜d2.3。
至少在第一個(gè)螺紋上，用于加工槽的成形刀具42的基座在錐度與陰螺紋部分錐度相同的錐面上移動(dòng)，使槽的深度在這些第一個(gè)螺紋上基本上為常數(shù)。
距離d2.1使槽不在承載齒側(cè)面上開(kāi)放。
在加工出三種螺距的槽以后，將刀具退回，這時(shí)刀具的基座遵循為圓弧或雙曲線(xiàn)，并描繪一個(gè)復(fù)曲面或旋轉(zhuǎn)雙曲線(xiàn)的曲線(xiàn)44，使槽不在非承載齒側(cè)面形成可對(duì)陽(yáng)螺紋部分與陰螺紋部分的相互嚙合有有害影響的開(kāi)口。
為了使刀具退回，在第三個(gè)螺紋以外的曲線(xiàn)44的斜率，比螺紋部分的斜率大。
如同圖1～3中的情況一樣，對(duì)圖11所示的陰螺紋件也可得到減小第一個(gè)嚙合螺紋剛度的同樣的技術(shù)效果。
圖11表示圖4～6所示的陽(yáng)螺紋件的一個(gè)變型。如圖11所示，加工出間距P′比螺紋部分的螺距P小，并且在第一個(gè)螺紋上的深度相同的槽。
從槽至承載齒側(cè)面的距離d1，從陽(yáng)螺紋的第一個(gè)嚙合螺紋開(kāi)始增加，即d1.1＜d1.2＜d1.3。
用于加工槽的刀具41的基座，以及刀具和刀尖遵循一個(gè)復(fù)合的旋轉(zhuǎn)表面運(yùn)動(dòng)首先，基座沿著錐度與陽(yáng)螺紋部分的錐度相同的錐面移動(dòng)，然后遵循著一個(gè)復(fù)曲面或由斜率比螺紋部分斜率大的母線(xiàn)43描繪的旋轉(zhuǎn)雙曲面運(yùn)動(dòng)。
如同圖10的情況一樣，不必切入陽(yáng)螺紋的非承載齒側(cè)面，即可使第一個(gè)嚙合螺紋的剛度降低。
本發(fā)明的范圍內(nèi)、還包括許多在本說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有說(shuō)明的其他變型和實(shí)施例。
作為非限制性例子，該槽可以作成任何螺紋形式(EP 0454147中所述的徑向過(guò)盈配合的“粗糙螺紋”形式，寬度變化的楔形，軸向壓配合的螺紋)的任何螺紋部分(直的、有錐度的、直的和有錐度的)，或可以為任何一般的螺紋形式(梯形、倒圓的三角形螺紋)。槽的輪廓可以為U形，從第一個(gè)螺紋開(kāi)始的槽底部可以描繪一個(gè)復(fù)曲面或旋轉(zhuǎn)的雙曲線(xiàn)，槽的間距和深度都可以變化。
螺紋齒側(cè)面(具體地是承載齒側(cè)面和/或非承載齒側(cè)面)也可彎曲成凸形，以便即使工作時(shí)應(yīng)力變化，仍可控制相應(yīng)的齒側(cè)面之間的接觸特性(位置，壓力)。
為了減小SCF，齒側(cè)面和螺紋根部之間的連接區(qū)域可以具有多個(gè)曲率半徑不同的部分。
與作出螺紋部分的表面相對(duì)的螺紋件的圓周表面也可包括一個(gè)在螺紋部分上作出的槽形式的腰部，以減少在第一個(gè)嚙合螺紋的螺紋部分的殘余壁厚。
特別是在“粗糙螺紋”，楔形或二個(gè)螺紋齒側(cè)面可以受強(qiáng)度變化的接觸壓力作用的軸向壓配合螺紋的情況下，可以發(fā)揮間距與螺紋部分螺距相等，但深度變化的槽的技術(shù)效果。這種槽可以減小承載齒側(cè)面和非承載齒側(cè)面上的螺紋剛度，并改善受循環(huán)拉伸，循環(huán)壓縮，拉伸壓縮或同時(shí)交替彎曲作用的螺紋管連接的疲勞性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種螺紋管連接(100，200，400)的陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件(1，2)；該螺紋件作在一管(101，102，201，202)的末端上，并且根據(jù)該螺紋件為陽(yáng)螺紋件或陰螺紋件，包括外部陽(yáng)螺紋部分(3)或內(nèi)部陰螺紋部分(4)；該螺紋部分由至少是一個(gè)作有螺紋的部分(3，4，203，203′，204，204′)構(gòu)成；在至少是一個(gè)作出螺紋的部分的至少是軸向長(zhǎng)度的一部分的螺紋(11，12)上，基本上在徑向形成一條螺旋形槽(21，22)，該槽的螺紋牙頂(18，19)上開(kāi)放；其特征為，從該螺紋件的前端(7，10)開(kāi)始，每一個(gè)作有螺紋的部分包括一個(gè)稱(chēng)為第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域的區(qū)域(31 32，231，231′，232，232′)，一個(gè)稱(chēng)為中間螺紋區(qū)域的區(qū)域(33，34，233，233′，234，234′)和一個(gè)稱(chēng)為最后嚙合的螺紋區(qū)域的區(qū)域(35，36，235，235′，236，236′)；該槽作在一個(gè)或二個(gè)末端區(qū)域(即第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域和最后嚙合螺紋區(qū)域)的所有螺紋或一部分螺紋上；并且該槽可以有選擇地作在中間螺紋區(qū)域的螺紋上，該槽的幾何特性為，與中間螺紋區(qū)域中的螺紋剛度比較，可以減小在末端區(qū)域中的帶槽的螺紋剛度。
2.如權(quán)利要求1所述的螺紋件，其特征為，該槽作在第一個(gè)嚙合的螺紋區(qū)域(31，32，231，231′，232，232′)的螺紋上，和有選擇地作在中間螺紋區(qū)域(33，34，233，233′，234，234′)的螺紋上，而最后嚙合的螺紋區(qū)域(35，36，235，235′，236，236′)的螺紋保持為實(shí)心的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的螺紋件，其特征為，該槽(21，22)的輪廓是使成形刀具(41，42)切入作出螺紋部分的螺紋(11，12)一個(gè)給定深度得到的。
4.如權(quán)利要求1～3中任何一條所述的螺紋件，其特征為，槽(21，22)的輪廓為底部倒圓的V字形。
5.如權(quán)利要求1～4中任何一條所述的螺紋件，其特征為，當(dāng)該槽作在最后嚙合的螺紋區(qū)域中時(shí)，該槽的底部位于這個(gè)區(qū)域的在螺紋根部(17，20)的包絡(luò)線(xiàn)和螺紋牙頂(18，19)的包絡(luò)線(xiàn)之間構(gòu)成的容積內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一條所述的螺紋件，其特征為，該槽的幾何特性使得從末端區(qū)域的帶有槽的末端嚙合螺紋(11.1，12.1)開(kāi)始，螺紋剛度向著中間螺紋區(qū)域穩(wěn)定地增加。
7.如權(quán)利要求6所述的螺紋件，其特征為，該槽的深度，從末端區(qū)域的帶有槽的末端的嚙合螺紋(11.1，12.1)開(kāi)始，向著中間螺紋區(qū)域有規(guī)則地減小。
8.如權(quán)利要求6或7所述的螺紋件，其特征為，槽(21，22)的螺旋線(xiàn)螺距(P′，P″)，與作出槽的作有螺紋的部分的螺紋螺距(P)不同。
9.如權(quán)利要求7或8所述的螺紋件，其特征為，槽底部的包絡(luò)線(xiàn)為與螺紋件同軸的一個(gè)錐面。
10.如權(quán)利要求7或8所述的螺紋件，其特征為，該槽底部的包絡(luò)線(xiàn)為與螺紋件同軸，并帶有非直線(xiàn)的母線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)表面。
11.如權(quán)利要求9或10所述的螺紋件，其特征為，由于該槽作在第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域和有選擇地作在中間螺紋區(qū)域的螺紋上，因此，相應(yīng)的槽底部的包絡(luò)線(xiàn)的母線(xiàn)的斜率，比作出槽的螺紋部分的斜率大。
12.如權(quán)利要求1～11中任何一條所述的螺紋件，其特征為，螺紋一般為梯形，并且該槽不向螺紋的非承載齒側(cè)面(15，16)開(kāi)放。
13.如權(quán)利要求1～12中任何一條所述的螺紋件，其特征為，螺紋部分包括至少二個(gè)作出螺紋的部分(203，204)，(203′，204′)，并且該槽在每一個(gè)作出螺紋的部分上作出。
14.如權(quán)利要求1～13中任何一條所述的螺紋件，其特征為，它包括單一一個(gè)鄰接部分(7)，該鄰接部分的鄰接表面由螺紋件的前端構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求1～13中任何一條所述的螺紋件(3，4)，其特征為，它包括第一個(gè)鄰接部分(7，10)和第二個(gè)鄰接部分(8，47)，前者的鄰接表面由所述螺紋件的前端構(gòu)成；而后者在裝配螺紋連接時(shí)，與匹配的螺紋件(4，3)的前端的鄰接表面一起工作；所述螺紋件(3，4)的二個(gè)鄰接部分可以支承在所述匹配的螺紋件(4，3)的二個(gè)相應(yīng)的鄰接部分上。
16.如權(quán)利要求1～15中任何一條所述的螺紋件(3，4)，其特征為，它包括至少一個(gè)密封表面(5，6)，可與匹配螺紋件(4，3)上的密封表面(6，5)作徑向過(guò)盈配合。
17.一種螺紋管連接(100，200，400)，它包括在第一根管(101，201)末端的陽(yáng)螺紋件(1)，和在第二根管(102，202)末端上的陰螺紋件(2)，二個(gè)螺紋件中的至少一個(gè)螺紋件，為如權(quán)利要求1～16中任何一條所述的螺紋件。
全文摘要
一種螺紋管連接的抗疲勞螺紋件。螺紋件(2)的螺紋(12)的一部分具有向著螺紋牙頂開(kāi)放的螺旋形槽(22)。槽(22)作在一個(gè)或二個(gè)末端區(qū)域(即第一個(gè)嚙合螺紋區(qū)域(32)和最后嚙合螺紋區(qū)域(36))的全部螺紋或一部分螺紋上，并可有選擇地作在中間螺紋區(qū)域(34)的螺紋上。與中間螺紋區(qū)域中的螺紋剛度比較，該槽可降低在末端區(qū)域中的帶有槽的螺紋剛度。在將螺紋件與匹配的螺紋件裝配后得到的螺紋管連接，很能耐受循環(huán)拉伸應(yīng)力和/或軸向壓縮應(yīng)力和/或彎曲應(yīng)力。
文檔編號(hào)F16L15/06GK1492980SQ02805471
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月9日
發(fā)明者西里·諾埃爾, 加布里埃爾·勞西, 埃爾 勞西, 西里 諾埃爾 申請(qǐng)人:法國(guó)瓦羅里克·曼尼斯曼油汽公司, 住友金屬工業(yè)株式會(huì)社, 法國(guó)瓦羅里克 曼尼斯曼油汽公司