專利名稱：管螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺紋接頭，特別是一種管螺紋接頭，其主要是用于油套管螺 紋接頭。
背景技術(shù)：
目前我國油、氣田最常用的油套管螺紋接頭按API(美國石油學(xué)會)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的油 套管螺紋接頭，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、易于加工、可互換性強(qiáng)、不受任何專利限制，但由于API 螺紋接頭本身結(jié)構(gòu)的原因，存在一些不可避免的缺點(diǎn)。例如連接強(qiáng)度低、密封性能不可靠、 易發(fā)生泄漏、上扣難以控制、易發(fā)生粘扣等。對此，國內(nèi)外各油套管加工廠都積極研究性能 比API螺紋接頭更為優(yōu)良的特殊螺紋接頭。例如英國專利GB2160609公開了一種管螺紋接 頭，該種接頭由外螺紋件和內(nèi)螺紋件兩部分組成，外螺紋件除螺紋外在前端增加了徑向凸 圓弧部分、內(nèi)螺紋件在螺紋外增加了圓錐密封面，內(nèi)外螺紋配合后，凸圓弧面與圓錐密封面 過盈配合構(gòu)成主密封面結(jié)構(gòu)，同時外螺紋的直角端面與內(nèi)螺紋的直角臺肩過盈配合構(gòu)成副 密封面，這種接頭具有良好的密封性能和連接強(qiáng)度，但在受拉伸、彎曲載荷時、主密封面接 觸壓力下降、副密封面接觸壓力下降更快，影響其密封性能。國內(nèi)也有幾種公開的管螺紋接頭專利，其基本上都是上述英國專利產(chǎn)品的改進(jìn)產(chǎn) 品，都是由內(nèi)外螺紋件組成，都是將球面與錐面密封改為圓球密封面與圓柱密封面密封，使 圓柱密封面與圓球密封面形成過盈配合后在軸向拉力、彎曲載荷等作用下仍保持較高的接 觸壓力，且接觸說明書壓力不隨外載荷而變化、大大提高了這種接頭的密封性能。但依舊 在一些問題，比如1)內(nèi)螺紋件的主密封面為圓球面，加工難度大，加工螺紋的球面時由于 刀桿較長，在執(zhí)行直線插補(bǔ)加工時不穩(wěn)定，且圓球比較容易被擠壓的鐵屑劃傷，使產(chǎn)品合格 率不高；2)副密封面部分由外螺紋件前端面倒成-9°或-15°的回頭錐面與內(nèi)螺紋件倒 成-9°或-15°的臺肩過盈配合構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)具有良好的抗彎曲、內(nèi)外壓等載荷，但由于 主密封面為圓球面與圓柱面過盈配合而成，雖副密封面過盈時也同時增大了主密封面的滿 過盈量，容易使主要密封面應(yīng)力過于集中，上卸扣容易出現(xiàn)粘扣、損壞主密封面。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種管螺紋接頭，其在較大 的拉伸、擠壓、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不會發(fā)生泄漏事故，且不會發(fā)生粘扣 和損壞密封面。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種管螺紋接頭，其包括內(nèi)螺紋件和外螺紋件；內(nèi)螺 紋件包括內(nèi)密封段，內(nèi)密封段的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)圓柱密封面、內(nèi)錐密封面和回頭內(nèi)錐密封面；夕卜 螺紋件包括外密封段，外密封段的外周上設(shè)有外凸圓弧密封面、外錐密封面和倒角臺肩外 錐面；外螺紋件的外凸圓弧密封面與內(nèi)螺紋件的內(nèi)圓柱密封面為過盈配合，其過盈量記為 S D，形成主密封結(jié)構(gòu)；外螺紋件的倒角臺肩外錐面與內(nèi)螺紋件的回頭內(nèi)錐密封面為錐面接 觸密封配合，形成第一道副密封結(jié)構(gòu)；外螺紋件的外錐密封面與內(nèi)螺紋件的內(nèi)錐密封面為錐面接觸密封配合，形成第二道副密封結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是內(nèi)螺紋件還包括內(nèi)螺紋段，內(nèi)螺紋段的內(nèi)螺紋 為錐形螺紋，錐形內(nèi)螺紋的錐度為1 16，內(nèi)螺紋的螺紋類型為偏梯形螺紋；外螺紋件還包 括外螺紋段，外螺紋段設(shè)有錐形外螺紋，外螺紋段的錐形外螺紋的錐度為1 16，錐形外螺 紋段的外螺紋的螺紋類型為偏梯形螺紋，外螺紋件的外螺紋段的錐形外螺紋與內(nèi)螺紋件的 內(nèi)螺紋段的錐形內(nèi)螺紋為過盈螺紋配合，其過盈量記為δ d。本實(shí)用新型更進(jìn)一步的技術(shù)方案是外螺紋件的外凸圓弧密封面與內(nèi)螺紋件的內(nèi) 圓柱密封面之間過盈配合的過盈量S D大于外螺紋件的外螺紋段的錐形外螺紋與內(nèi)螺紋 件的內(nèi)螺紋段的錐形內(nèi)螺紋之間過盈配合的過盈量為Sd;并且過盈量δD帶來的壓力小 于管螺紋接頭的材料屈服強(qiáng)度。本實(shí)用新型再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的內(nèi)錐密封面的錐面母線與軸向線所成 的夾角等于30度，回頭內(nèi)錐密封面的錐面母線與徑向線所成的夾角等于25度，內(nèi)錐密封面 與回頭內(nèi)錐密封面通過圓弧面連接；外錐密封面的錐面母線與軸向線所成的夾角等于30 度，倒角臺肩外錐面的錐面母線與徑向線所成的夾角等于25度，外凸圓弧密封面與外錐密 封面通過圓弧面連接，外錐密封面與倒角臺肩外錐面通過圓弧面連接。本實(shí)用新型還進(jìn)一步的技術(shù)方案是外螺紋件的圓弧面的曲率半徑大于內(nèi)螺紋件 的圓弧面的曲率半徑。本實(shí)用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案是第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)的公差 能滿足如下關(guān)系在內(nèi)螺紋件和外螺紋件的擰緊套接時能使第一道副密封結(jié)構(gòu)比第二道副 密封結(jié)構(gòu)先達(dá)到接觸密封，即外螺紋件的倒角臺肩外錐面與內(nèi)螺紋件的回頭內(nèi)錐密封面比 外螺紋件的外錐密封面與內(nèi)螺紋件的內(nèi)錐密封面要先達(dá)到接觸配合。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)其在較大的拉伸、擠壓、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不會發(fā)生泄漏事 故，且不會發(fā)生粘扣和損壞密封面。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1沿A線范圍內(nèi)的放大圖；圖3為本實(shí)用新型的內(nèi)螺紋件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3沿B線范圍內(nèi)的放大圖；圖5為本實(shí)用新型的外螺紋件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5沿C線范圍內(nèi)的放大圖；圖7為本實(shí)用新型的外螺紋件的螺紋的另一種表示方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7沿D線范圍內(nèi)的放大圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1-8所示一種管螺紋接頭，其包括內(nèi)螺紋件1和外螺紋件2 ；內(nèi)螺紋件1包
5括內(nèi)螺紋段11和與內(nèi)螺紋段11緊鄰的內(nèi)密封段12 ；內(nèi)螺紋段11的內(nèi)螺紋112為錐形螺 紋，即內(nèi)螺紋段11的內(nèi)孔111為錐形，內(nèi)孔111壁上設(shè)有內(nèi)螺紋112，錐形內(nèi)螺紋112的錐 度與API標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭一樣為1 16，即內(nèi)孔111的錐度為1 16，內(nèi)螺紋112的螺紋類型 為偏梯形螺紋(與圖7-8所示的錐形外螺紋段21的外螺紋211相適應(yīng))；內(nèi)密封段12的內(nèi) 壁設(shè)有內(nèi)圓柱密封面121、內(nèi)錐密封面122和回頭內(nèi)錐密封面123，內(nèi)錐密封面122的錐面 母線與軸向線所成的夾角rl = 30度，回頭內(nèi)錐密封面123的錐面母線與徑向線所成的夾 角r2 = 25度，內(nèi)錐密封面122與回頭內(nèi)錐密封面123通過圓弧面124連接。如圖5_8所 示外螺紋件2包括外螺紋段21和與外螺紋段21緊鄰的外密封段22，外螺紋段21設(shè)有錐 形外螺紋211，外螺紋段21的錐形外螺紋211的錐度與API標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭一樣為1 16， 錐形外螺紋段21的外螺紋211的螺紋類型為偏梯形螺紋(如圖7-8所示)，外螺紋件2的 外螺紋段21的錐形外螺紋211與內(nèi)螺紋件1的內(nèi)螺紋段11的錐形內(nèi)螺紋112為過盈螺紋 配合，其過盈量為3d，外密封段22的外周上設(shè)有外凸圓弧密封面221、外錐密封面222和 倒角臺肩外錐面223，外錐密封面222的錐面母線與軸向線所成的夾角r3 = 30度，倒角臺 肩外錐面223的錐面母線與徑向線所成的夾角r4 = 25度，外凸圓弧密封面221與外錐密 封面222通過圓弧面224連接，外錐密封面222與倒角臺肩外錐面223通過圓弧面225連 接，外螺紋件2的外凸圓弧密封面221與內(nèi)螺紋件1的內(nèi)圓柱密封面121為過盈配合，形成 主密封結(jié)構(gòu)，其過盈量為S D，當(dāng)其處于工作狀態(tài)時，受到拉伸、擠壓時，可保持主密封結(jié)構(gòu) 的兩個面的面壓不變，在受到拉伸、擠壓時仍然保持良好的密封效果；外螺紋件2的倒角臺 肩外錐面223與內(nèi)螺紋件1的回頭內(nèi)錐密封面123為錐面接觸密封配合，形成第一道副密 封結(jié)構(gòu)，外螺紋件2的外錐密封面222與內(nèi)螺紋件1的內(nèi)錐密封面122為錐面接觸密封配 合，形成第二道副密封結(jié)構(gòu)，外螺紋件2的圓弧面225的曲率半徑稍大于內(nèi)螺紋件1的圓弧 面124的曲率半徑，使圓弧面225與圓弧面124之間形成一段很少的間隙或者接觸壓力很 小(如圖2所示)，以保證第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)的面壓較大，即可以防止 被圓弧面225頂住而使兩道副密封結(jié)構(gòu)不能很好得到密封，使密封效果更好。上緊時，在受 到軸向拉力時可保持第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)的密封面部分面壓不變，密封 面不容易損傷，具有優(yōu)良的密封性能，其還具有抗扭的作用，即第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道 副密封結(jié)構(gòu)具有抗拉伸、抗擠壓、抗扭的作用，結(jié)合主密封結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型在較大的拉伸、 擠壓、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不會發(fā)生泄漏事故。由于主密結(jié)構(gòu)的凸圓弧密封面221的凸圓弧結(jié)構(gòu)致使不會發(fā)生粘扣現(xiàn)象；第一道 副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)事實(shí)上構(gòu)成了一個楔形密封結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了抗扭力，與主密封 面的凸圓弧密封面221的凸圓弧結(jié)構(gòu)相結(jié)構(gòu)致使不會損壞密封面。形成主密封結(jié)構(gòu)的過盈量δ D的滿足如下關(guān)系式螺紋接頭所承受的內(nèi)壓力<主 密封面的接觸壓力<螺紋接頭的材料屈服強(qiáng)度。外螺紋件2的外螺紋段21的錐形外螺紋211與內(nèi)螺紋件1的內(nèi)螺紋段11的錐形 內(nèi)螺紋112之間的過盈量為δ d<主密封結(jié)構(gòu)的過盈量SD。第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)的公差能滿足如下關(guān)系在內(nèi)螺紋件1和 外螺紋件2的擰緊套接時能使第一道副密封結(jié)構(gòu)比第二道副密封結(jié)構(gòu)先接觸達(dá)到密封，即 外螺紋件2的倒角臺肩外錐面223與內(nèi)螺紋件1的回頭內(nèi)錐密封面123比外螺紋件2的外 錐密封面222與內(nèi)螺紋件1的內(nèi)錐密封面122要先達(dá)到接觸配合。[0028] 本實(shí)用新型不局限于上述的具體結(jié)構(gòu)，只要是具有與本實(shí)用新型相同或者等同的 主密封結(jié)構(gòu)、第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道副密封結(jié)構(gòu)的管螺紋接頭就落在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種管螺紋接頭，其包括內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2)；其特征是內(nèi)螺紋件(1)包括內(nèi)密封段(12)，內(nèi)密封段(12)的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)圓柱密封面(121)、內(nèi)錐密封面(122)和回頭內(nèi)錐密封面(123)；外螺紋件(2)包括外密封段(22)，外密封段(22)的外周上設(shè)有外凸圓弧密封面(221)、外錐密封面(222)和倒角臺肩外錐面(223)；外螺紋件(2)的外凸圓弧密封面(221)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)圓柱密封面(121)為過盈配合，其過盈量記為δD，形成主密封結(jié)構(gòu)；外螺紋件(2)的倒角臺肩外錐面(223)與內(nèi)螺紋件(1)的回頭內(nèi)錐密封面(123)為錐面接觸密封配合，形成第一道副密封結(jié)構(gòu)；外螺紋件(2)的外錐密封面(222)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)錐密封面(122)為錐面接觸密封配合，形成第二道副密封結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管螺紋接頭，其特征是所述的內(nèi)螺紋件(1)還包括內(nèi)螺紋 段(11)，內(nèi)螺紋段(11)的內(nèi)螺紋(112)為錐形螺紋，錐形內(nèi)螺紋(112)的錐度為1 16，內(nèi) 螺紋(112)的螺紋類型為偏梯形螺紋；外螺紋件(2)還包括外螺紋段(21)，外螺紋段(21) 設(shè)有錐形外螺紋(211)，外螺紋段(21)的錐形外螺紋(211)的錐度為1 16，錐形外螺紋 段(21)的外螺紋(211)的螺紋類型為偏梯形螺紋，外螺紋件(2)的外螺紋段(21)的錐形 外螺紋(211)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)螺紋段(11)的錐形內(nèi)螺紋(112)為過盈螺紋配合，其過 盈量記為Sd。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管螺紋接頭，其特征是所述的外螺紋件(2)的外凸圓弧密 封面(221)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)圓柱密封面(121)之間過盈配合的過盈量SD大于外螺紋 件⑵的外螺紋段(21)的錐形外螺紋(211)與內(nèi)螺紋件⑴的內(nèi)螺紋段(11)的錐形內(nèi)螺 紋(112)之間過盈配合的過盈量Sd;并且，過盈量δ D帶來的壓力小于管螺紋接頭的材料 屈服強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的管螺紋接頭，其特征是所述的內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)錐 密封面(122)的錐面母線與軸向線所成的夾角等于30度，回頭內(nèi)錐密封面(123)的錐面母 線與徑向線所成的夾角等于25度，內(nèi)錐密封面(122)與回頭內(nèi)錐密封面(123)通過圓弧面(124)連接；外螺紋件(2)的外錐密封面(222)的錐面母線與軸向線所成的夾角等于30度， 倒角臺肩外錐面(223)的錐面母線與徑向線所成的夾角等于25度，外凸圓弧密封面(221) 與外錐密封面(222)通過圓弧面(224)連接，外錐密封面(222)與倒角臺肩外錐面(223) 通過圓弧面(225)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管螺紋接頭，其特征是所述的外螺紋件(2)的圓弧面(225) 的曲率半徑大于內(nèi)螺紋件⑴的圓弧面(124)的曲率半徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的管螺紋接頭，其特征是所述的第一道副密封結(jié)構(gòu) 和第二道副密封結(jié)構(gòu)的公差能滿足如下關(guān)系在內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2)的擰緊套接 時能使第一道副密封結(jié)構(gòu)比第二道副密封結(jié)構(gòu)先達(dá)到接觸密封，即在內(nèi)螺紋件(1)和外螺 紋件(2)的擰緊套接時外螺紋件(2)的倒角臺肩外錐面(223)與內(nèi)螺紋件(1)的回頭內(nèi)錐 密封面(123)比外螺紋件(2)的外錐密封面(222)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)錐密封面(122)要 先達(dá)到接觸配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管螺紋接頭，其特征是所述的第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道 副密封結(jié)構(gòu)的公差能滿足如下關(guān)系在內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2)的擰緊套接時能使第 一道副密封結(jié)構(gòu)比第二道副密封結(jié)構(gòu)先達(dá)到接觸密封，即在內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2) 的擰緊套接時外螺紋件(2)的倒角臺肩外錐面(223)與內(nèi)螺紋件(1)的回頭內(nèi)錐密封面(123)比外螺紋件(2)的外錐密封面(222)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)錐密封面(122)要先達(dá)到 接觸配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管螺紋接頭，其特征是所述的第一道副密封結(jié)構(gòu)和第二道 副密封結(jié)構(gòu)的公差能滿足如下關(guān)系在內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2)的擰緊套接時能使第 一道副密封結(jié)構(gòu)比第二道副密封結(jié)構(gòu)先達(dá)到接觸密封，即在內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2) 的擰緊套接時外螺紋件(2)的倒角臺肩外錐面(223)與內(nèi)螺紋件(1)的回頭內(nèi)錐密封面 (123)比外螺紋件(2)的外錐密封面(222)與內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)錐密封面(122)要先達(dá)到 接觸配合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種管螺紋接頭，其包括內(nèi)螺紋件(1)和外螺紋件(2)；內(nèi)螺紋件(1)的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)圓柱密封面(121)、內(nèi)錐密封面(122)和25度的回頭內(nèi)錐密封面(123)；外螺紋件(2)的外周上設(shè)有外凸圓弧密封面(221)、外錐密封面(222)和25度的倒角臺肩外錐面(223)；外凸圓弧密封面(221)與內(nèi)圓柱密封面(121)為過盈配合；25度的倒角臺肩外錐面(223)與25度的回頭內(nèi)錐密封面(123)為密封配合；外錐密封面(222)與內(nèi)錐密封面(122)為密封配合。其在較大的拉伸、擠壓、扭矩作用下仍然具有良好的密封效果，不會發(fā)生粘扣，其特別適合用作油套管螺紋接頭。
文檔編號F16L15/06GK201738836SQ20102022570
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者屈治國, 張擴(kuò)軍, 彭路貴, 李寶進(jìn), 武國平, 譚曙光 申請人:衡陽鴻菱石油管材有限責(zé)任公司