CN101360945B - 管状螺纹连接部及其阴元件、和确定刮擦能吸收装置效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够在塑性变形范围内经受径向膨胀的管状螺纹连接部的阴元件(2)。该阴元件(2)设置在管状构件的一端，并且在其外周包括用于吸收刮擦主体的刮擦能并能与阴元件(2)在外部接触的装置(10)，以及用于保持所述刮擦能吸收装置(10)的装置(11)。该保持装置(11)被设计为防止碎屑在管状螺纹连接部的膨胀期间从所述刮擦能吸收装置(10)脱落。
Description
本发明涉及一种被安装为在塑性变形范围内经受径向膨胀的管状螺纹连接部(threaded tubular connection)的阴元件(female element)，该阴元件设置有外部保护装置，本发明还涉及一种用于确定所述保护装置的效果的方法。
这样的螺纹连接部或管状连接部可通过使两个大长度管的螺纹端连接或将一个大长度管的螺纹端与接头相连而被制造以特别地构造套管柱(casing string)或管柱(tubing string)用于烃等类似物的井，例如地热井。
定位这样的钻柱通常在管的外周上产生撞击和刮擦(scratch)，例如，该冲击和刮擦可在管未被包封时由管在井壁上产生的摩擦引起，或当打开套管的壁中的窗口用于产生多边接合(multilateral junction)(斜井)时由管在产生的粗糙不平处上的摩擦引起。
当管在塑性变形范围内的径向膨胀在现场中连续进行时，例如通过使窄柱状物下落且然后使其直径膨胀以改善从旧井的恢复，或堵塞管中的由腐蚀或钻柱摩擦而刺穿的任何孔洞，如上所述的刮擦划痕可能敞开，特别是在管状螺纹连接部的薄细部分中并因而导致管壁在那个区域的破裂。
法国专利FR 2811056描述了一种被安装为经受径向膨胀的管状螺纹连接部。该连接部没有公开关于对管的外周表面的保护措施的任何特征，该管的外周表面与能撞击管或在外部刮擦管的主体直接接触。
国际专利申请WO 03/059549描述了一种用于管状螺纹连接部的在塑性范围内径向膨胀的方法，其公开了管状套筒的使用，该套筒在组装(make-up)之前滑动到阴元件的自由端上，且在组装之后连接到阳螺纹元件和阴螺纹元件，以提供：
·在处理和插入钻柱到井中的过程中的对与螺纹相对的外周表面的保护，该保护避免所述表面的退化，这种退化可导致应力集中并导致在后续塑性膨胀期间连接部的灾难性破裂；
·在塑性范围内的径向膨胀之后的防止流体在所述套筒的内周表面部分和与阳螺纹元件和阴螺纹元件处的螺纹相对的周边表面之间的金属-金属密封。
该方法的一个缺点是不得不在现场获得套筒，这导致在定位钻柱时损失时间和生产率。
此外，国际专利申请WO 2004/003416公开了一种用于在塑性范围内膨胀的管状螺纹连接部，该连接部包括第一阳元件(male element)和第二阴元件，这两个元件通过组装(make-up)相互连接，该第一和第二元件中的至少一个包括在所述元件的至少一个元件的自由端和螺纹之间延伸的非螺纹唇缘，且具有能够在膨胀后与另一元件的面对着的表面密封接触的密封表面。所述连接部包括管状套筒，该管状套筒在组装之前滑动到现场的第二阴元件上并被定位，使得其基本上轴向地面对着所述密封表面延伸。所述套筒被设计为改善布置在连接部螺纹元件上的密封表面的性能，并且本质上提供阳元件和阴元件的外部保护，特别是它们的细薄端。该套筒可被制造而无需重叠阴元件，并且可特别地通过粘接(bonding)而仅连接到该元件。
本发明的目的是提供一种用于在外部保护阴元件的另外的装置，该装置不仅能够确保阴元件中的诸如划痕或撞击这样的破裂初始部(ruptureinitiator)不蔓延，还能够保证所述保护装置在膨胀之前、膨胀期间或膨胀之后被整体地保持，例如防止其整个或部分落入井的底部。
本发明涉及一种布置在管状构件的一端处的管状螺纹连接部的阴元件，该管状螺纹连接部被安装为经受在塑性变形范围内的径向膨胀。该管状构件特别地可以是数米长的管或是用于连接两个大长度管的相对短的接头(100至500mm)。
根据主要特征，阴元件在其外周上包括：
·用于吸收来自刮擦主体的刮擦能(scratch energy)的装置，该装置可与该阴元件外部接触；
·用于保持所述刮擦能吸收装置的装置，该装置被设计为防止在管状螺纹连接部膨胀期间，碎屑从所述刮擦能吸收装置脱离。
此后，所述刮擦能吸收装置将称为“吸收装置”。
根据有利的实施例，所述吸收装置和保持装置大致从阴元件的自由端开始布置。
有利地，所述吸收装置和保持装置轴向地延伸不超过阴元件的自由端。
有利地，所述吸收装置和保持装置轴向地延伸至少超过阴元件的长度。
再次有利地，所述吸收装置和保持装置在阴元件的整个周缘上是连续的。
有利地，所述吸收装置和保持装置在阴元件的制造期间在车间中被布置在阴元件上。
在一个实施例中，所述吸收装置是沉积在阴元件的表面上的覆层。
优选地，所述沉积的覆层利用干沉积方法获得。
有利地，所述吸收装置由从延展性金属和合金中选出的金属或金属合金形成。
在有利的实施例中，所述保持装置是在所述吸收装置上制备的涂层。
优选地，所述保持装置与所述吸收装置轴向地重叠，以便至少覆盖阴元件的一部分。
所述保持装置有利地包括优选地选自弹性体的合成塑性材料。
优选地，吸收装置/保持装置组件的总厚度在0.5至5mm的范围内。
所述吸收装置和所述保持装置和/或阴元件的外周之间的附着有利地通过将附着底层涂料应用到所述吸收装置和/或阴元件的所述外周的与所述保持装置接触的部分而得到改善。
本发明还涉及一种管状螺纹连接部，该管状螺纹连接部包括根据本发明的阴元件和被安装为通过组装与所述阴元件协作的阳元件。根据本发明，所述阳元件不与所述吸收装置和保持装置接触。
一种用于确定布置在管状螺纹连接部的阴元件上的吸收装置的效果的方法，该方法通过以可重制方式试图重制在井中典型的刮擦状况而得以实现。
用于确定本发明所述吸收装置的效果的方法包括在划痕测试装置上布置给定长度的管状构件的管部件，该管部件外部设置有吸收装置。
所述划痕测试设备包括：
·用于产生划痕的工具，该工具被安装为与所述管部件在外部接触；
·用于向所述工具施加给定的径向载荷的装置，所述载荷指向为与所述管部件垂直并朝向所述管部件，或者用于向所述管部件施加给定径向载荷的装置，在该情况中所述载荷指向为与所述工具垂直并朝向所述工具；
·用于使所述管部件相对于与所述管部件的轴线平行的所述工具相对地平移移位的装置。
接下来，在所述工具和所述管部件之间施加给定的载荷状态(regime)并持续给定的时间，在此期间，对于所述给定的时间，所述管部件相对于所述工具以给定的相对移位速度进行相对的轴向移位。
在划痕测试的结束时，确定在所述吸收装置下方的所述管部件上是否存在划痕。
有利地，所述相对移位速度状态和/或所述载荷对于测试的大部分持续时间是恒定的。
为了定量地确定吸收装置的刮擦能吸收能力，划痕的最大深度优选地通过确定划痕的横断轮廓被测量。
为了确定可膨胀的螺纹连接部的阴元件的外部保护的整体效果，所述管部件在外部可设置有用于保持所述吸收装置的装置，并且所述管部件在划痕测试之后经受在塑性变形范围内的给定百分比的径向膨胀。
于是可观察管部件是否破裂，且还可确知是否存在所述吸收和/或保持装置的碎屑和/或碎片。
本发明的其它特征和优点将根据以下详细描述和附图变得更加显而易见，其中：
图1示出了可膨胀管状螺纹连接部，其设置有根据本发明的外部保护装置；
图2示出了本发明图1所示类型的管状螺纹连接部的阴元件的实施例；
图3示出了根据本发明的划痕测试设备；
图4a和4b示出了不同形式的划痕产生工具。图4b是本发明的优选形状；
图5示出了利用图4b所示工具的载荷/划痕深度校准曲线；
图6是本发明的划痕测试的图示；
图7示出了根据本发明的膨胀测试设备。
下面的描述和其中参考的附图是本发明实施例的简单实例，并且不将本发明的范围限制于这些实例。
图1示出了如国际专利申请WO 2003/003416所描述的管状螺纹连接部，其在任何径向膨胀操作之前紧接地处于组装状态。
该管状螺纹连接部包括布置在第一管状元件1’的端部处的阳元件1以及布置在第二管状元件2’的端部处的阴元件2。
阴元件2设置有吸收装置10和用于所述吸收装置10的保持装置11。
所述装置10和11没有轴向地延伸超过阴元件2的自由端，并由此不与阳元件1接触。
阳元件1包括锥形阳螺纹3且通过非螺纹部朝向其自由端延伸并在阳环状自由端表面6中终止，该非螺纹部由凹槽4和唇缘5构成。
阴元件2包括阴螺纹7和非螺纹部，该阴螺纹7与锥形阳螺纹3相应，该非螺纹部形成凹口8以与阳元件1的唇缘5和阳环状自由端表面6相对应并协作，该阳环状自由端表面6轴向地抵接凹口8的肩部表面30。
如国际申请WO 2003/003416所述，在塑性范围内的径向膨胀期间，经由阴元件的凹口8的相应表面30安装阳环状自由端表面6能够径向地保持阳环状自由端表面6，并且在唇缘5的外周表面的一部分和阴元件2的凹口8的内周表面31的一部分之间获得密封的径向干涉配合(interference fit)。
阴元件2经由唇缘5’延伸超过螺纹，该唇缘5’的内周表面32的一部分在组装和/或膨胀之后与位于阳元件1的基部处的相应外周表面的一部分径向地干涉配合。
在未示出的变化例中，还可以具有，例如：
-用于端面的其它形状
-在阴端而不是在阳端的邻接或中心邻接
-在每个元件上没有密封表面或仅一个密封表面
-不同类型的螺纹(一段(stage)或多段是直的，多段是锥形的，等等)。
在所述阴元件的制造期间，吸收装置10和保持装置11在车间中被布置到阴元件2上，这通过避免不得不在钻柱(string)定位期间安装所述吸收装置10和保持装置11，而具有在干净的环境中实施及节省现场时间的优点。
由于在处理管和/或它们的运输期间，所述阴元件2的外周会经受撞击，因此在所述阴元件的制造期间，在车间中布置所述吸收装置10和保持装置11的另一优点是在组装之前给所述阴元件2提供外部保护。
图2单独示出了根据本发明具体实施例的设置有吸收装置10和保持装置11的阴元件。
图2中示出的本发明的这个具体实施例的原理是吸收装置10与所述吸收装置10的保持装置11的叠置。
吸收装置10和保持装置11基本从阴元件的自由端9开始布置，轴向上没有重叠，并且覆盖阴元件2的整个周缘。
有利的是，吸收装置10和保持装置11轴向地延伸，稍微超过阴元件2的长度。
这意味着吸收装置10和保持装置11的轴向长度比在组装期间损耗(组装损耗(make-up loss))的管的长度L稍长。长度L取决于第二管状元件2’的外直径，例如如果第二管状元件2’的外直径在50mm至340mm的范围内，那么长度L是50至200mm。
吸收装置10能够防止在膨胀期间阴元件2中的裂纹的蔓延，并且吸收装置10的保持装置11被安装以在膨胀期间保持在位，而没有剥落或允许碎屑脱离。
因为阴元件2的直径可以膨胀5％到25％，因此在膨胀或在井中持续工作期间不需要吸收装置10的防刮擦特性。因而，吸收装置10在膨胀期间或膨胀之后可能破裂，或从更一般的角度讲可能退化。
吸收装置10和保持装置11的总厚度E由此被选定，以便既不会太脆弱而不能防止划痕横断(traverse)吸收装置10，也不会太坚固而不能避免保持装置11在阴元件2上的附着损失、过大的直径尺寸和相对于管的过多的附加膨胀载荷(additional expansion load)(10％或更少的载荷是理想的)。
吸收装置10和保持装置11的总厚度E优选地在0.5至5mm范围内，例如2.5mm。
这相对于国际申请WO 2003/059549中所述的管状套筒具有优势，该管状套筒具有更大的体积并且在膨胀期间需要附加载荷。
吸收装置10是沉积在阴元件2的表面上的覆层。该覆层可通过诸如热喷涂(thermal spraying)的干法工艺沉积。
热喷涂的原理是将期望的涂层材料以粉末的形式或作为线状物(wire)喷射到热源(火焰、等离子体或电弧)中。于是材料熔化成细小液滴的形式，然后液滴在气流的作用下从热源被高速挤压(crush)喷涂到待涂覆的基体上。这些液滴极快地冷却，它们的热能被传递到基体或在先沉积的覆层。因而非常紧密地(intimate)附着到基体。
有利的是，所述覆层通过等离子体或通过HVOF(超音速火焰喷涂)(highvelocity oxy-fuel flame)沉积，其中，超音速火焰喷涂工艺导致更致密、更 具结合力的涂层。
为了促进所述覆层的附着，阴元件2的表面例如通过喷砂或机加工而被机械地准备，并且有利地通过附着诸如Ni-Al类型的底层覆层(primingsub-layer)完成。
吸收装置10可由从延展性金属和合金中选择的金属或金属合金形成，例如纯的Al类型铜、诸如Cu-Al(重量比85％-15％)的铜合金、诸如Zn-Al(重量比80％-20％)的锌合金、诸如Ni-Al(重量比95％-5％)的镍合金或具有奥氏体结构的Fe-Mn-C合金(或锰钢)。
所述延展性金属或合金与诸如硬铬、钼、金属碳化物、陶瓷这样的非延展性金属或非金属材料不同。
在考虑的例子中，例如所述覆层可以是锰钢或Zn-Al合金(重量比85％-15％)并且其厚度E1为2mm，这足以防止形成划痕横断所述覆层，如在下面的测试中可看出。
吸收装置10的保持装置11是在吸收装置10上制备的涂层并且例如通过制备条带获得，该条带被手动应用到吸收装置10上，通过容纳封套临时地保持在位，并且如果需要就通过压热器(autoclave)(取决于所选材料；参见下文)。
为了确保能保持没有吸收装置10的碎屑松脱的膨胀，保持装置11轴向地与吸收装置10重叠，以便覆盖阴元件2的至少部分的外围，从而使在塑性范围内的膨胀之后可能破碎的吸收装置10的任何碎片(piece)固定在位。
在本发明的变化例(未示出)中，保持装置11可完全包围吸收装置10。
在井中，管状螺纹连接部不仅经受在20℃和180℃之间变化的温度，还经受存在的润滑脂、水泥、泥浆、原油或气体和/或经受伴随腐蚀风险的酸性环境，以及经受单独地或联合作用的拉紧-压缩的机械应力、内压力、弯曲或扭曲。在管的储存和/或运输期间，这些管还可能经受从+40℃到-50℃的温度。
因此保持装置11的材料有利地从如下的材料选择，该材料结合有在所考虑的温度范围内的合适性能以及良好耐化学性、高变形能力和对金属的优异附着力。
优选地，保持装置11由合成塑性材料(plastic material)形成。
优选的是，合成塑性材料在根据法国标准NFT46002实施的拉伸测试 (tension test)期间，具有断裂时的30％或更大的延长率(elongation)以在膨胀后保持其整体性，延长率优选地为40％。更优选地，所选的合成塑性材料在断裂时具有50％或更大的延长率。
在考虑的实例中，合成塑性材料是弹性体，例如XHNBR氯丁橡胶，并且其厚度E2例如为0.5mm。
在变化例中，可以使用热塑性族中的合成塑性材料，例如聚丙烯(polypropylene)、聚氨基甲酸酯(polyurethane)或聚脲(polyurea)。
有利的是，选择具有150℃或更高的熔点或软化点(softening point)的热塑性材料，更有利的是180℃或更高。
合成塑性材料还可用硬材料的颗粒或纤维来增强，例如玻璃纤维或粉状氧化硅(powdered silica)。
根据标准NF-A 49-710，对于合成塑性材料，优选的是在23℃时具有附着到阴元件2和吸收装置10的15N/mm的最小附着力。
为了改善吸收装置10与保持装置11和/或阴元件2的与保持装置11接触的外周之间的附着力，可以向吸收装置10和/或阴元件2的与保持装置10接触的外周应用附着底层涂料。
所述附着底层涂料例如是基于溶剂的涂料，该涂料基于由KALKER出售的具有参考号W189和W190的产品。
本发明还涉及用于确定吸收装置10的效果(efficiency)的方法，该方法采用了特别的划痕测试，如果需要该划痕测试通过膨胀测试完善。
本发明的划痕测试利用特别的划痕测试设备进行。
划痕测试设备的实例如图3所示，该设备能够在管状元件上重制(reproduce)诸如在井中发生的划痕。具有与阴元件2的尺寸相应的给定长度的第二管状元件2’(相同的外径和相同的厚度)称为管部件12，如果需要，该管部件在外部涂覆有吸收装置10，该管部件被定位在支架13上，该支架在固定到设备的框架15上的轨道14上滚动且连接到水平移位柱体16的与所述管部件12的轴线平行的可移动杆。管部件12的上方是在工具保持器18中的被布置为大致与管部件12垂直的划痕产生工具17，该工具保持器连接到垂直移位柱体19的可移动杆，该垂直移位柱体19能够在管部件12以测试的轴向速度移位期间，向划痕产生工具17施加径向载荷FR并持续给定时间。
施加到划痕产生工具17的径向载荷FR被指向为与管部件12垂直并朝向管部件12。
在变化例(未示出)中，垂直移位柱体19可以连接到管部件12，以便向管部件12施加朝向划痕产生工具17的径向载荷FR，并且水平移位柱体16可使划痕产生工具17沿管部件12的轴线平移移位。
划痕产生工具17被布置为大体垂直于管部件12并具有破坏(attack)区域ZA和退出(exit)区域ZS，其中，划痕产生工具17经由该破坏区域刺入到管部件12中，而该退出区域与破坏区域ZA相对。
图4a示出了用于划痕产生工具17的多个可行的几何形状。
优选地，选择具有破坏角为45°的大致锥形形状，如图4b所示，并且材料的硬度为60HRC或更高(高速钢或碳素钢(carbide steel))。
划痕PR的最大深度可在划痕测试之后利用微几何表面使用轮廓测定仪(profilometer)通过划痕传感而进行测量。该传感可在沿划痕的不同位置处进行，以提供对划痕的最大深度PR的非常精确的测定。
为了重制井中的刮擦状况，利用所述测试设备在没有涂覆吸收装置10的管部件12上测定最大划痕深度PR。获得的校准曲线给出了最大划痕深度PR，该深度作为施加到无涂覆管部件12的径向载荷FR的函数。这种测定可以例如用具有图4b所示的大致锥形形状的划痕产生工具17以管部件12的400mm/s的移位速度获得。
图5示出了所述校准曲线，该校准曲线能够使径向载荷FR与在没有吸收装置10的管部件12上获得的最大划痕深度PR相关联。
施加到在外部设置有吸收装置10的管部件12的合适的径向载荷FRA可以被从该校准曲线推导，以便获得在与无涂覆管部件12相同的条件下的划痕，其中该无涂覆管部件12具有测试的给定轴向速度。
因此，用于确定本发明吸收装置10的效果的方法包括，在如上所述的测试设备上，向在外部设置有吸收装置10的管部件12施加合适的径向载荷FRA，以进行划痕测试。
合适的径向载荷FRA例如为80DaN，在由屈服强度大于550MPa的低合金钢制成的且未设置所述吸收装置10的管部件12中，在所述轴向测试速度为400mm/s的情况下获得600μm的最大划痕深度PR，与在井中通常遭遇的相比，这表示极其严重的刮擦状况。
清楚的是，可以选择与在井中实际遭遇的状况相类似的不太严重的刮擦状况。
图6示出了在外部设置有吸收装置10的管部件12的相对轴向移位期间，施加的合适的径向载荷FRA的变化。在大部分划痕测试期间，至少50％(例如90％)的持续时间中该合适的径向载荷FRA是恒定的。
图6还示出了外部设置有吸收装置的管部件12的相对轴向移位期间，测试的轴向速度VA的变化。在大部分划痕测试期间(至少50％)，例如90％的持续时间中，该测试的轴向速度VA是恒定的。
在如本发明所述的划痕测试结束时，在外部设置有吸收装置10的管部件12上获得的划痕的最大深度PR被测定，以便确定在吸收装置10下的所述划痕是否具有横断式特性。
下面的表1示出了在本发明的具有不同被测材料且采取2.5mm层厚的吸收装置10上进行划痕测试的结果。
| 吸收装置 | 吸收装置类型 | 划痕深 度(mm) | 横断式 划痕 |
| Zn-Al(重量比85％-15％) | 金属 | 1.9 | 否 |
| Cu-Al(重量比90％-10％) | 金属 | 1.1 | 否 |
| Ni-Al(重量比95％-5％) | 金属 | ＜1 | 否 |
| 锰钢 | 金属 | 1.1 | 否 |
| 碳化钨 | 陶瓷 | 1 | 否 |
| Endoprene 8500 | 热塑性材料(聚氨基甲酸 酯) | ＞2.5 | 是 |
| Eurokote 4820 | 可交联(cross-linkable)(环 氧树脂) | ＞2.5 | 是 |
| K8161 | 弹性体(XHNBR) | ＞2.5 | 是 |
| 参照(无涂覆管部件12) | 低合金钢 | 0.6 | - |
表1：以80DaN的合适的径向载荷FRA及400mm/s的轴向速度，对用于吸收装置10的不同材料的划痕测试结果。
可以看出，合成塑性材料是不适合的(横断式划痕)，并且对于其它材料，2mm厚的所述层足够吸收刮擦能。
本发明的划痕测试有利地通过膨胀测试完善，该膨胀测试提供了关于外部保护对膨胀应力适合性的信息(拆卸、破裂、碎片等)及关于被提供以用 于使管状螺纹连接部膨胀的附加载荷的信息，其中该管状螺纹连接部的阴元件在外部受到保护。
图7描述了实施的膨胀测试，以确定应用于本发明管部件12的外部保护装置22的效果。该测试包括使有利地设置有载荷传感器20的膨胀锥21通入到外部涂覆有保护装置22的管部件12中，以增大管部件12的内径直到给定的塑性变形。膨胀锥21例如固定到具有150公吨容量的垂直挤压撞击器(a ram of a vertical press)上，其中载荷传感器20布置在膨胀锥21的基部以便相对于无保护管部件12的膨胀测量需被用于使设置有外部保护装置22的管部件12膨胀的附加力。
膨胀测试例如以15％的比率、用长度为200mm且顶点半角为10°的膨胀锥21实施。
膨胀率(expansion rate)通过管部件12内径的相对变化测量。
膨胀率可适用于井的膨胀率(通常在5％和25％之间)。
表2示出了对应用于2.5mm厚的覆层的不同保护材料进行的膨胀测试结果。
在考虑的实例中，在Cu-Al覆层(重量比90％-10％)和Ni-Al覆层(重量比95％-5％)的情况下，膨胀导致所有测试金属覆层的脱离并有碎屑散发(emission)。Zn-Al金属覆层(重量比85％-15％)和锰钢覆层在膨胀测试后没有显现出任何碎屑。只有XHNBR(K8161)弹性体覆层保持完全附着到管部件12且没有碎屑散发。
测试的载荷与无涂覆管部件12的测试载荷近似。
在设置有所述保护装置的管部件12膨胀期间，其中所述保护装置用于相对于无涂覆管部件12的膨胀不产生附加载荷，利用上述方法在管部件12上测试的保护装置的各种材料是合适的，但是它们不同时满足期望的抗刮擦标准和附着标准。根据表1和2的结果，看起来需要使保持装置11和吸收装置10结合起来，以避免管部件12中的裂纹在膨胀期间蔓延。
| 材料 | 保护装置的类型 | 膨胀后的外观 | 测量的载 荷(kDaN) |
| Zn-Al(重量比85％-15％) | 金属 | 脱离，无碎片 | 80-85 |
| Cu-Al(重量比90％-10％) | 金属 | 脱离，有碎片 | 80-85 |
| Ni-Al(重量比95％-5％) | 金属 | 脱离，有碎片 | 80-85 |
| 锰钢 | 金属 | 脱离，无碎片 | 80-85 |
| K8161 | 弹性体(XHNBR) | 未脱离，无碎片 | 80-85 |
| 参照(无涂覆管部件12) | 低合金钢 | - | 80-85 |
表2：对用于外部保护装置的不同材料以15％的膨胀度(degree ofexpansion)进行测试的膨胀测试结果。
例如，利用上述膨胀测试设备，选择已经用上述公开的划痕设备刮擦的管部件12进行测试，该管部件12在外部设置有作为吸收装置10的2mm厚的Zn-Al覆层(重量比85％-15％)和作为保护装置11的0.5mm厚的弹性体XHNBR(K8161)涂层，该涂层在Zn-Al覆层上且在管部件上轴向地重叠。
在膨胀之后并且相对于裸管部件没有附加膨胀载荷，管部件不表现出任何裂纹，并且在考虑的例子中的涂层组件保持在位且没有碎片散发。
Claims (30)
1.一种被安装为在塑性变形范围内经受径向膨胀的管状螺纹连接部的阴元件(2)，该阴元件布置在管状构件(2’)的一端，其特征在于，所述阴元件在其外周上设置有包括用于吸收来自刮擦主体的刮擦能并与所述阴元件(2)外部接触的刮擦能吸收装置(10)和用于保持所述刮擦能吸收装置(10)的保持装置(11)，该保持装置(11)被设计为防止在所述管状螺纹连接部膨胀期间碎屑从所述刮擦能吸收装置(10)脱离。
2.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)从所述阴元件的自由端(9)开始布置。
3.如权利要求1或2所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)沿轴向延伸不超过所述阴元件(2)的自由端。
4.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)轴向地延伸至少超过所述阴元件(2)的长度。
5.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)在所述阴元件(2)的整个周缘上是连续的。
6.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)在所述阴元件的制造期间在车间中被布置在所述阴元件(2)上。
7.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)是沉积在所述阴元件(2)的表面上的覆层。
8.如权利要求7所述的阴元件，其特征在于，所述沉积的覆层以紧密的方式附着到基体。
9.如权利要求7或8中的一项所述的阴元件，其特征在于，所述覆层通过热喷涂获得。
10.如权利要求9所述的阴元件，其特征在于，所述热喷涂包括等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
11.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)由从延展性金属和合金选出的金属或金属合金形成。
12.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述保持装置(11)是至少在所述刮擦能吸收装置(10)上制备的涂层。
13.如权利要求12所述的阴元件，其特征在于，所述保持装置(11)与所述刮擦能吸收装置(10)轴向地重叠，以便至少覆盖所述阴元件(2)的一部分。
14.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述保持装置(11)包围所述刮擦能吸收装置(10)。
15.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述保持装置(11)包括合成塑性材料。
16.如权利要求15所述的阴元件，其特征在于，所述保持装置(11)由合成塑性材料形成。
17.如权利要求15所述的阴元件，其特征在于，所述合成塑性材料用硬材料的颗粒或纤维增强。
18.如权利要求15至17中的一项所述的阴元件，其特征在于，所述合成塑性材料具有150℃或更高的熔点或软化点。
19.如权利要求15至17中的一项所述的阴元件，其特征在于，所述合成塑性材料在拉伸试验中在破裂时具有大于30％的伸长率。
20.如权利要求15至17中的一项所述的阴元件，其特征在于，所述合成塑性材料选自弹性体。
21.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)的总厚度E在0.5至5mm的范围内。
22.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，所述刮擦能吸收装置(10)和所述保持装置(11)通过将附着底层涂料应用到所述刮擦能吸收装置(10)而得到改善；或所述阴元件(2)的外周之间的附着通过将附着底层涂料应用到所述阴元件(2)的所述外周的与所述保持装置(11)接触的部分而得到改善。
23.如权利要求1所述的阴元件，其特征在于，除了内螺纹(7)之外，所述阴元件还包括至少一个非螺纹部，该非螺纹部包括密封表面(31、32)，该密封表面被装配为与匹配阳元件(1)的相应表面协作。
24.如权利要求23所述的阴元件，其特征在于，所述密封表面(32)被布置在位于所述阴元件(2)的自由端(9)处的唇缘(5’)上，或大致布置在与所述阴元件(2)的所述自由端(9)相对的端部(31)处。
25.一种管状螺纹连接部，其包括如权利要求1至24中的一项所述的阴元件(2)以及被安装为通过组装与所述阴元件(2)协作的阳元件(1)，其特征在于，在所述阳元件(1)与所述吸收装置(10)和所述保持装置(11)之间没有接触。
26.一种用于确定刮擦能吸收装置(10)的效果的方法，所述刮擦能吸收装置防止在如权利要求1至24中的一项所述的管状螺纹连接部的阴元件(2)上划痕，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
a)提供与所述阴元件(2)的尺寸相应的给定长度的管状构件的管部件(12)，所述管部件(12)在外部设置有所述刮擦能吸收装置(10)和用于所述刮擦能吸收装置(10)的保持装置(11)；
b)将所述管部件(12)布置在测试设备上，所述测试设备包括：i)被安装为与所述管部件(12)外部接触的划痕产生工具(17)，ii)用于向所述划痕产生工具(17)施加给定的径向载荷(FR)的装置，所述载荷指向为与所述管部件(12)垂直并朝向所述管部件(12)，或者用于向所述管部件(12)施加给定的径向载荷(FR)的装置，在此情况下，所述载荷指向为与所述划痕产生工具(17)垂直并朝向所述划痕产生工具(17)，和iii)用于使所述管部件(12)相对于与所述管部件(12)的轴线平行的所述划痕产生工具(17)相对地平移移位的装置；
c)提供所述划痕产生工具(17)相对于所述管部件(12)的相对的径向移位，以便在所述划痕产生工具(17)和所述管部件(12)之间施加给定的载荷状态并持续给定的时间，在此期间，对于所述给定的时间，所述管部件(12)相对于所述划痕产生工具(17)以给定的相对移位速度状态相对地轴向移位；
d)确定在所述刮擦能吸收装置(10)下方的所述管部件(12)上是否存在划痕。
27.如权利要求26所述的确定方法，其特征在于，所述相对移位速度状态的速度在所述测试的大部分持续时间中是恒定的。
28.如权利要求26至27中的一项所述的确定方法，其特征在于，所述径向载荷对所述测试的大部分持续时间是恒定的。
29.如权利要求26至27中的一项所述的确定方法，其特征在于，所述划痕的最大深度通过确定该划痕的横断轮廓被测量。
30.如权利要求26至27中的一项所述的确定方法，其特征在于，在步骤d)之后，使设置有所述刮擦能吸收装置(10)和用于保持所述刮擦能吸收装置(10)的装置(11)的所述管部件(12)在塑性变形范围内经受给定百分比的径向膨胀，并且，观察所述管部件(12)是否破裂以及所述刮擦能吸收装置(10)和保持装置(11)的碎屑和/或碎片是否存在。
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