CN104028858A - 密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片 - Google Patents

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刘强
王建东
宋生印
李德君
武刚
白强
吕能
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Abstract

一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，包括带有切削斜面的本体；切削斜面设置有螺纹切削齿；螺纹切削齿包括齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面；齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面自右向左依次连接形成螺纹切削齿工作曲面；本体包括首先进入工作状态的前端面以及与前端面相对的后端面；齿顶导向过渡圆弧与本体的前端面相连；齿顶切削面与本体的后端面相连。本发明具有能准确加工出该中西部油气田用经济型密封螺纹接头内螺纹的优点。

Description

密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片
技术领域
本发明属于石油以及天然气工业完井生产管柱连接密封螺纹加工技术领域，涉及一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，尤其涉及一种用于我国中西部油气田的经济型密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片。
背景技术
随着石油天然气开发的进一步深入，我国中部和西部许多油气田不断勘探开发，在中西部油气开发中存在着油气资源低丰度、低渗透、低产出的现状，只有采用低成本开发的模式才能取得经济效益。而在在石油天然气工业开发过程中，所采用的油套管是用螺纹拧接连接组成的管柱，螺纹是油套管柱中的最薄弱环节，其结构完整性、密封完整性和可靠性，严重影响油田的安全生产和管柱寿命。普通的API螺纹由于本身结构设计上先天性不足，无法满足油气井环境中的密封完整性，极易发生严重的油气泄漏事故，而目前所广泛使用的特殊螺纹接头由于成本较高，加工检验要求严格，加之各种扣型之间无法转换通用，更无法满足我国中西部“三低”油气田的低成本开发战略。中国石油集团石油管工程技术研究院针对我国中西部油气田环境要求不高，油套管使用成本低、通用性强的特点，开发出了一种经济型密封特殊螺纹接头，在保证管柱的连接强度和密封性能的同时，降低了工厂加工难度节约生产成本，同时具有通用性强、易上/卸扣、便于保养、检测方便的特点。该密封螺纹接头不同于传统API螺纹，采用市面上现有的螺纹加工刀片无法加工出这种螺纹。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了能准确加工出该中西部油气田用经济型密封螺纹接头内螺纹的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片。
本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特殊之处在于：所述密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片包括带有切削斜面的本体；所述切削斜面的斜度角b为9～15°；所述切削斜面设置有至少一个螺纹切削齿；所述螺纹切削齿包括齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面；所述齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面自右向左依次连接形成螺纹切削齿工作曲面；所述本体包括首先进入工作状态的前端面以及与前端面相对的后端面；所述齿顶导向过渡圆弧与本体的前端面相连；所述齿顶切削面与本体的后端面相连。
上述螺纹切削齿是多个时；所述相邻两个螺纹切削齿的前一螺纹切削齿的齿顶切削面通过齿顶导向过渡圆弧与后一螺纹切削齿的螺纹导向切削面相连。
上述切削斜面还包括设置在最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面与本体的后端面之间的斜面；所述最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面通过斜面与本体的后端面相连。
上述螺纹导向切削面与前端面的平行面之间构成的夹角是螺纹导向面夹角α；所述螺纹导向面夹角α的范围是40°～60°；所述承载切削面与前端面的平行面之间构成的夹角为螺纹承载面夹角β，所述螺纹承载面夹角β的范围是-3°～3°。
上述齿底导向过渡圆弧半径是0.68mm～0.78mm；所述齿底承载过渡圆弧的半径是0.13mm～0.23mm；所述齿顶承载过渡圆弧的半径是0.18mm～0.28mm；所述齿顶导向过渡圆弧的半径是0.17mm～0.27mm；所述切削斜面上的螺纹切削齿的高度H是1.555mm～2.225mm；所述切削齿脊宽L1的宽度是2.58mm～2.78mm；所述切削齿槽宽L2的宽度是2.40mm～2.53mm。
上述斜面的斜率是1:5～1:50。
上述螺纹齿底切削面和齿顶切削面相互平行，所述螺纹齿底切削面和齿顶切削面的斜率皆是1:12～1:18。
上述斜面与后端面之间设置倒角。
上述螺纹切削齿的外表面设置有用于增强耐磨性能的复合涂层。
上述螺纹切削齿的数量是1-7个；所述本体上设置有垂直于加工前进方向以及水平面的安装拉杆孔。
本发明的优点是：
本发明提供了一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，该内螺纹加工刀片采用与中西部油气田用经济型密封螺纹接头内螺纹设计参数相匹配的螺纹牙型参数，能准确的加工出中西部油气田用经济型密封螺纹接头的内螺纹。本发明所提供的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片包括带有切削斜面的本体，所述切削斜面从左至右有1～7个相同的螺纹切削齿，每个螺纹切削齿从右至左依次为齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面。本发明设计的螺纹切削齿的高度为正公差，可以保证加工出的内螺纹牙型偏向负公差，有利于接头拧接配合。优化了齿顶齿底过度圆弧的尺寸，可有效地防止加工和上卸扣过程中的应力集中，便于排屑，有效地提高产品的成品率；刀片本体上的切削斜面可设置多个相同的螺纹切削齿，以减轻切削时的应力，单个刀片使用寿命长，精确度高。本发明的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片安装简单，单片强度大，使用寿命长，加工产品的质量稳定，成品率高，能较好的适用于中西部油气田用经济型密封螺纹接头的内螺纹加工。本发明解决了现有螺纹刀片无法准确加工出一种我国中西部油气田经济型可通用密封螺纹接头的技术问题。
附图说明
图1是本发明所提供的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片的俯视结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是图1中螺纹切削齿的放大结构示意图；
图4是使用本发明所提供的刀片加工得到的中西部油气田用经济型密封内螺纹接头结构图；
其中：
1-本体；2-齿顶导向过渡圆弧；3-螺纹导向切削面；4-齿底导向过渡圆弧；5-齿底切削面；6-齿底承载过渡圆弧；7-承载切削面；8-齿顶承载过渡圆弧；9-齿顶切削面；10-斜面；11-后端面；12-前端面；13-安装拉杆孔；14-本体底端；15-刀片本体下平面；16-刀片本体上平面；17-单个螺纹切削齿；α-导向面夹角；β-承载面夹角；H-螺纹切削齿高度；L1-切削齿脊宽；L2-切削齿槽宽。
具体实施方式
参见图1、图2、图3以及图4，本发明提供了一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，该密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片包括带有切削斜面的本体；切削斜面的斜度角b为9～15°；切削斜面设置有至少一个螺纹切削齿；螺纹切削齿包括齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面；齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面自右向左依次连接形成螺纹切削齿工作曲面；本体包括首先进入工作状态的前端面以及与前端面相对的后端面；齿顶导向过渡圆弧与本体的前端面相连；齿顶切削面与本体的后端面相连。
螺纹切削齿是多个时；相邻两个螺纹切削齿的前一螺纹切削齿的齿顶切削面通过齿顶导向过渡圆弧与后一螺纹切削齿的螺纹导向切削面相连。
切削斜面还包括设置在最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面与本体的后端面之间的斜面；最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面通过斜面与本体的后端面相连。
螺纹导向切削面与前端面的平行面之间构成的夹角是螺纹导向面夹角α；螺纹导向面夹角α的范围是40°～60°；承载切削面与前端面的平行面之间构成的夹角为螺纹承载面夹角β，螺纹承载面夹角β的范围是-3°～3°。
齿底导向过渡圆弧半径是0.68mm～0.78mm；齿底承载过渡圆弧的半径是0.13mm～0.23mm；齿顶承载过渡圆弧的半径是0.18mm～0.28mm；齿顶导向过渡圆弧的半径是0.17mm～0.27mm；切削斜面上的螺纹切削齿的高度H是1.555mm～2.225mm；切削齿脊宽L1的宽度是2.58mm～2.78mm；切削齿槽宽L2的宽度是2.40mm～2.53mm。
斜面的斜率是1:5～1:50。
螺纹齿底切削面和齿顶切削面相互平行，螺纹齿底切削面和齿顶切削面的斜率皆是1:12～1:18。
斜面与后端面之间设置倒角。
螺纹切削齿的外表面设置有用于增强耐磨性能的复合涂层。
螺纹切削齿的数量是1-7个；本体上设置有垂直于加工前进方向以及水平面的安装拉杆孔。
实施例1：
导向面夹角α为45°，具有对扣容易上扣导向稳定的优点，承载面夹角β的范围是-3°，提高了上扣后的抗拉能力。齿底导向过渡圆弧4半径为0.74mm，齿底承载过渡圆弧6的半径为0.18mm，齿顶承载过渡圆弧8的半径为0.23mm，齿顶导向过渡圆弧2的半径为0.22mm；圆弧的半径设计保证效地防止加工和上卸扣过程中的应力集中，抗粘扣并具有辅助密封作用；螺纹齿高度H为1.8mm，提高了螺纹抗拉强度；齿槽宽L2为2.43mm～2.50mm，保证上扣时易对扣不发生错扣，齿脊宽L1为2.55mm～2.65mm，保证上扣后承载面与导向面有间隙，螺距为每英寸5牙。
加工此密封内螺纹接头，使用的内螺纹加工合金刀片为包括带有切削斜面的本体1，在本体1上设置有垂直于加工前进方向和水平面的安装拉杆孔13；切削斜面的斜度角b为9°；切削斜面从左至右有2个相同的螺纹切削齿17以减轻切削时单个切削齿的应力延长刀片寿命，每个螺纹切削齿17从右至左依次为齿顶导向过渡圆弧2、螺纹导向切削面3、齿底导向过渡圆弧4、齿底切削面5、齿底承载过渡圆弧6、承载切削面7、齿顶承载过渡圆弧8、齿顶切削面9构成，见图1；切削斜面最左边的一个齿顶切削面9通过斜面10与本体1的后端面11相连接，切削斜面最右边的齿顶导向过渡圆弧2与本体1的前端面12相连接，本体1的下部为本体底端14；16为刀片本体上平面，15为刀片本体下平面。
螺纹导向切削面3与前端面12的平行线构成的夹角为螺纹导向面夹角α，导向面夹角α的范围是45°；承载切削面7与前端面12的平行线构成的夹角为螺纹承载面夹角β，承载面夹角β的范围是-3°；齿底导向过渡圆弧4半径为0.74mm，齿底承载过渡圆弧6的半径为0.18mm，齿顶承载过渡圆弧8的半径为0.23mm，齿顶导向过渡圆弧2的半径为0.22mm；切削斜面上的螺纹切削齿的高度H为1.81mm；切削齿脊宽L1为2.45mm，切削齿槽宽L2为2.52mm。
本体1上斜面10的斜率为1:8，螺纹齿底切削面5和齿顶切削面9平行，且斜率皆为1:16，螺纹刀片外表面设置有复合涂层以保证刀片不被划伤损坏。
用此内螺纹刀片加工出来的中西部油气田用经济型密封内螺纹接头经检测各项参数均合格，刀片安装简单，单片强度大，使用寿命长，加工产品的质量稳定，成品率高。

Claims (10)

1.一种密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片包括带有切削斜面的本体；所述切削斜面的斜度角b为9～15°；所述切削斜面设置有至少一个螺纹切削齿；所述螺纹切削齿包括齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面；所述齿顶导向过渡圆弧、螺纹导向切削面、齿底导向过渡圆弧、齿底切削面、齿底承载过渡圆弧、承载切削面、齿顶承载过渡圆弧以及齿顶切削面自右向左依次连接形成螺纹切削齿工作曲面；所述本体包括首先进入工作状态的前端面以及与前端面相对的后端面；所述齿顶导向过渡圆弧与本体的前端面相连；所述齿顶切削面与本体的后端面相连。
2.根据权利要求1所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述螺纹切削齿是多个时；所述相邻两个螺纹切削齿的前一螺纹切削齿的齿顶切削面通过齿顶导向过渡圆弧与后一螺纹切削齿的螺纹导向切削面相连。
3.根据权利要求2所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述切削斜面还包括设置在最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面与本体的后端面之间的斜面；所述最后一个螺纹切削齿的齿顶切削面通过斜面与本体的后端面相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述螺纹导向切削面与前端面的平行面之间构成的夹角是螺纹导向面夹角α；所述螺纹导向面夹角α的范围是40°～60°；所述承载切削面与前端面的平行面之间构成的夹角为螺纹承载面夹角β，所述螺纹承载面夹角β的范围是-3°～3°。
5.根据权利要求4所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述齿底导向过渡圆弧半径是0.68mm～0.78mm；所述齿底承载过渡圆弧的半径是0.13mm～0.23mm；所述齿顶承载过渡圆弧的半径是0.18mm～0.28mm；所述齿顶导向过渡圆弧的半径是0.17mm～0.27mm；所述切削斜面上的螺纹切削齿的高度H是1.555mm～2.225mm；所述切削齿脊宽L1的宽度是2.58mm～2.78mm；所述切削齿槽宽L2的宽度是2.40mm～2.53mm。
6.根据权利要求5所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述斜面的斜率是1:5～1:50。
7.根据权利要求6所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述螺纹齿底切削面和齿顶切削面相互平行，所述螺纹齿底切削面和齿顶切削面的斜率皆是1:12～1:18。
8.根据权利要求7所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述斜面与后端面之间设置倒角。
9.根据权利要求8所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述螺纹切削齿的外表面设置有用于增强耐磨性能的复合涂层。
10.根据权利要求9所述的密封螺纹接头内螺纹加工用合金刀片，其特征在于：所述螺纹切削齿的数量是1-7个；所述本体上设置有垂直于加工前进方向以及水平面的安装拉杆孔。
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