CN104145153A - 管用螺纹接头的盒保护件 - Google Patents

Abstract

一种用于保护管用螺纹接头的盒(11)的内表面的盒保护件(21)，所述盒具有阴螺纹部和肩表面(14)，该肩表面(14)相对于与管道轴线垂直的方向以角度θ倾斜，盒保护件(21)具有阳螺纹部(22)和肩表面(21b)，阳螺纹部(22)与盒的阴螺纹部的完整螺纹的至少一部分螺纹接合，肩表面(21b)与盒的肩表面(14)密封接触以形成第一密封部，并且肩表面(21b)相对于与管道轴线垂直的方向以角度θP(θP＞θ)倾斜。保护件具有周向槽(30)和弹性密封环(28)，周向槽(30)在肩表面(21b)的附近位于保护件的外周面中，弹性密封环(28)与盒(11)的肩表面(14)接触并形成第二密封部。

Description

管用螺纹接头的盒保护件

技术领域

本发明涉及一种用于保护管用螺纹接头的盒的盒保护件，管用螺纹接头用于连接石油工业用管材(oil country tubular goods，OCTG)，并且在使用管用螺纹接头之前，管用螺纹接头由销和盒组成。根据本发明的盒保护件尤其适用于保护预先由固体润滑涂层润滑的管用螺纹接头的盒，并且该盒在于现场连接石油工业用管材之前不需要将粘性液体润滑剂施加于螺纹接头。

背景技术

用于开采原油或瓦斯油(gas oil)的、诸如油套管(tubing and casing)等的石油工业用管材由管用螺纹接头互相连接。用于连接石油工业用管材的典型管用螺纹接头具有销-盒结构。销为具有阳(外)螺纹的接头部件，并且盒为具有阴(内)螺纹的接头部件。典型地，销形成在用作石油工业用管材的钢管的两端的外周面上，并且盒形成在联接部件的两侧的内周面上，联接部件是独立的构件。在具有良好气密性的特定螺纹接头中，具有密封表面和肩部表面(shoulder surface)(也被称作扭矩肩(torque shoulder))的无螺纹金属接触部形成在销的阳螺纹的端部处以及盒的阴螺纹的基部处。螺纹部和无螺纹金属接触部形成管用螺纹接头的接触表面。利用这种类型的管道用螺纹接头，通过将石油工业用管材的一端插入联接部件中，并且螺纹接合阳螺纹和阴螺纹，直至两个构件的非螺纹金属接触部互相接触，以形成金属-对-金属密封而获得良好的气密性。

图6是示意性地示出典型的管用螺纹接头的装配结构的说明图，并且示出了用于石油工业用管材的钢管和联接部件在运输中的状态。如本图所示，具有阳螺纹部3a的销1形成在钢管A的两端的外周面上，并且具有阴螺纹部3b的盒2形成在联接部件B的两侧的内周上。联接部件B预先连接至钢管A的一端。如图6所示，管用联接型螺纹接头通常在联接部件B与钢管A连接的状态下运输。

因此，在运输时，两个销和两个盒中的一个销和一个盒互相连接。虽然本图中并没有示出，但是在运输前，在不用于彼此连接的另一个销和盒(即，图中的左手销和右手盒)上分别安装有销保护件和盒保护件，以保护销和盒的接触表面免于生锈、刮伤以及被异物渗入。在使用前将这些保护件移除。

销保护件和盒保护件中的每一个通常都包括管体，管体比螺纹接头稍长，并且通常由树脂或金属增强树脂制成。这些保护件通常在一端封闭或者在一端附近封闭，但是也有两端都开放的保护件。

销保护件在其内周面上具有与销的阳螺纹螺纹接合的阴螺纹，并且销保护件通过螺纹接合安装在销上。同样地，盒保护件在其外周面上具有与盒的阴螺纹螺纹接合的阳螺纹，并且盒保护件通过螺纹接合安装在盒上。此时，销保护件被充分地紧固直到销保护件的阴螺纹与销的阳螺纹干涉，因此，即使销保护件在运输或者运输后处理时受到冲击，销保护件也不会脱落。同样地，盒保护件被充分地紧固直到盒保护件的阳螺纹与盒的阴螺纹干涉。包括螺纹的销保护件和包括螺纹的盒保护件通常由注射成型制得，并且销保护件的螺纹部以及盒保护件的螺纹部由与保护件的主体相同的树脂形成。

为了确保在组成石油工业用管材时的耐磨损性和气密性，被称作复合油脂或涂料并且包含重金属粉末的粘性液体润滑剂已经在现场被施加于螺纹接头的接触表面(螺纹部和无螺纹金属接触部)。通过美国石油协会期刊(APIBUL5A2)规定这种复合油脂。复合油脂还具有防止施加有复合油脂的接触表面生锈的防腐蚀功能。

过去，当在销上安装销保护件或者在盒上安装盒保护件时，向接触表面施加复合油脂或其它润滑油脂(诸如被称作绿色涂料的不包含重金属粉末的润滑剂等)。润滑油脂具有流动性，并且可以填充保护件和销或盒之间的间隔。因此，即使保护件并未具体地设置有密封机构，销和盒的接触表面也与外部隔离，并且达到了防腐蚀功能和防异物渗透功能。

然而，近年来，全世界的环境法规变得更严格，并且由于复合油脂包含大量的会对人体和生物体造成不良反应的重金属粉末，所以存在对可以由不使用复合油脂而构成的管用螺纹接头的需求。还期望的是，不必须在现场对管用螺纹接头进行润滑处理，以增加工作效率。

这种管用螺纹接头的典型示例是像专利文献1中公开的那样，例如，其中，销和盒中的一者或销和盒两者的接触表面涂敷有具有分散在树脂中的润滑粉末(诸如二硫化钼或石墨等)的固体润滑涂层。

专利文献2公开了一种管用螺纹接头，其中，销和盒中的至少一者的接触表面涂敷有两层涂层，两层涂层具有粘性流体润滑涂层或半固态润滑涂层和在粘性流体润滑涂层或半固态润滑涂层上的干固体涂层。干固体涂层可以为诸如丙烯酸类树脂等的热固性树脂涂层或者紫外线固化树脂涂层。

专利文献3公开一种管用螺纹接头，其中，销和盒的螺纹的表面上形成有薄的非粘性润滑涂层，该非粘性润滑涂层包括分散在表现出塑性或粘塑性流变特性(流动性)的固体基质中的润滑粉末。优选地，基质具有在80-320℃范围内的熔点，并且涂层由热熔喷涂形成，或者利用粉末的火焰喷涂形成，或者喷涂水乳状液形成。

专利文献4公开一种管用螺纹接头，其中，销和盒中的至少一者的接触表面涂敷有双层涂层，双层涂层具有包括润滑粉末和粘结剂的固体润滑涂层和位于固体润滑涂层上的、不包含固体颗粒的固体防腐蚀涂层。

同样地，一种安装在管用螺纹接头上的保护件具有这样的润滑涂层，并且尤其是具有形成在保护件上的固体润滑涂层，并且固体润滑涂层不利用复合油脂形成，优选地，保护件安装在不使用润滑油脂的销和盒上。然而，在这种情况中，密封不由润滑油脂提供，因此销保护件或盒保护件自身必须具有密封性能。在现有技术中已经有了一些这方面的提议。

例如，如图7所示，专利文献5公开一种盒保护件4，盒保护件4用于管用螺纹接头，且盒保护件4具有密封性，其中，盒保护件具有第一密封部4b和第二密封部4c，第一密封部4b和第二密封部4c中的每一个均为由与保护件主体4a相同的材料制成的弹性环状突出体的形式，并且第一密封部4b和第二密封部4c在与盒5的肩部止挡部5a、5b相对的位置。

如图8所示，专利文献6公开了一种管用螺纹接头的盒保护件6，盒保护件6具有增大的密封可靠性，通过利用安装在保护件主体6a的与盒7的端面7a相对的外周面6b上的弹性密封环6c作为第一密封部以及通过利用与盒7的扭矩肩7b相对的端面6d作为第二密封部来增大该密封可靠性。

专利文献1：JP09-72467A1

专利文献2：WO2006/104251

专利文献3：WO2007/04231

专利文献4：WO2006/75774

专利文献5：JP2003-240188A1

专利文献6：WO2011/027433

发明内容

如图7和图8所示，具有固体润滑涂层的管用螺纹接头的传统盒保护件通过以下方式提供理想的密封性能：在与盒的端面相对的位置或在所述位置附近设置第一密封部，并在盒的内后部(扭矩肩)的端面相对的位置或在所述位置附近设置第二密封部，两个密封部与盒的相对表面密封地(紧密地)接触。

然而，在实践中，维持第一密封部和第二密封部都与盒密封地接触的状态并不容易，并且还存在水、油等通过未与盒密封地接触的密封部渗入保护件和盒之间的空间的问题，因此，使覆盖盒的接触表面的固体润滑涂层劣化。

即，专利文献5中公开的并且在图7中所示的盒保护件4的主体4a由诸如尼龙等具有弹性的树脂材料制成。即使由与保护件主体4a相同的材料制成的第一密封部4b和第二密封部4c具有一定的弹性，仍然存在对依赖于第一密封部4b和第二密封部4c的弹性能够获得的密封能力的限制。因此，可靠地防止在盒的内后部(扭矩肩)的端面处或在端面附近产生间隙并不容易。此外，由5c表示的保护件的尖锐的前末端角将容易地碎裂。

在专利文献6中公开的并且在图8中所示的盒保护件6的情况中，如果环境温度升高，那么保护件主体6a膨胀，并且保护件主体6a沿轴向的长度增加。因此，当将盒保护件6安装在盒7上时，在盒保护件6的弹性密封环6c与盒的端面7a紧密地接触之前，保护件的末端6d与盒7的扭矩肩7b紧密地接触，并且弹性密封环6c和端面7a之间形成间隙。即使所述间隙非常小(诸如大约0.03mm等)，水等可以穿过间隙并渗入盒和盒保护件之间的间隙。

通过这种方式，当将盒保护件安装在盒上时，管用螺纹接头的传统盒保护件在盒的端面处或者在盒的后内部(扭矩肩)的端面处形成间隙，并且难以可靠地防止水或油或灰尘通过形成的间隙渗入。

本发明的目的在于提供一种管用螺纹接头的盒保护件，盒保护件能够可靠地与盒的端面以及盒的内后部都紧密地接触，从而防止水、油或灰尘渗入盒和盒保护件之间的空间，并防止形成在盒的接触表面上的固体润滑涂层劣化，并防止接触表面的腐蚀。

本发明是一种管用螺纹接头的盒保护件，所述盒保护件安装在具有销-盒结构的管用螺纹接头的盒上，以保护所述盒的接触表面，所述盒的接触表面具有包括完整螺纹的阴螺纹部和至少包括肩表面的无螺纹金属接触部，所述肩表面为倾斜的，从而相对于与所述螺纹接头的中心轴线垂直的垂直方向以角度θ(θ＞0)朝向所述螺纹接头的中心轴线向后倾斜，或者所述肩表面平行于与所述盒的入口侧的轴向垂直的方向(θ＝0)，其中，所述盒保护件具有由树脂制成的管体，所述管体具有比所述盒的接触表面的轴向长度长的轴向长度，并且所述管体具有能够通过在所述盒的所述接触表面的两侧上与所述盒表面接触而形成第一密封部和第二密封部的结构，所述管体具有在所述管体的外周面上的阳螺纹部，所述阳螺纹部与所述盒的所述阴螺纹部的完整螺纹的至少一部分螺纹接合，所述盒保护件的特征在于：

所述盒保护件的所述管体具有肩表面，所述肩表面形成与所述盒的所述肩表面密封接触的第一密封部，所述盒保护件的所述肩表面相对于与管道轴向垂直的方向以角度θP朝向所述螺纹接头的中心轴线向所述盒保护件的插入方向上的后方倾斜，并且所述盒保护件的所述肩表面的倾斜角度θP比所述盒的所述肩表面的倾斜角度θ大；

在所述盒保护件的所述肩表面附近，所述盒保护件的所述管体具有在所述管体的外周面中形成的周向槽，并且所述周向槽的位置和截面形状为使得在安装所述盒保护件时施加的扭矩的作用下，所述管体的在所述周向槽附近的部分弹性变形，以减小在所述周向槽的开口处的轴向距离，从而确保所述第一密封部的形成；并且

通过使附着至所述盒保护件的弹性材料与所述盒表面接触而形成所述第二密封部。

在优选的实施方式中，根据本发明的盒保护件满足以下条件中的至少一个：

-所述周向槽的轴向截面形状选自V形、弧形、U形、梯形以及这些形状的组合；

-所述管体的弹性变形导致所述周向槽的开口处的轴向距离减小至少0.2mm；

-通过弹性密封环形成所述第二密封部，所述弹性密封环布置在所述盒保护件的所述管体的所述外周面上，以在所述盒保护件安装在盒上时与盒端面密封接触；

-所述盒的整个接触表面或者所述盒的接触表面的一部分覆盖有固体润滑涂层，所述盒的整个接触表面或者所述盒的接触表面的一部分至少包括所述盒的阴螺纹部；

-所述盒保护件的所述管体的所述阳螺纹部的螺纹高度H1和所述盒的所述阴螺纹部的所述完整螺纹的螺纹高度H2满足H1＞H2，并且H1和H2之间的差值H1-H2比所述盒的阴螺纹部的螺纹牙顶上的所述固体润滑涂层的最大涂层厚度大；

-所述盒保护件的阳螺纹部具有3-5圈螺纹；并且

-所述阳螺纹部布置在与所述盒的所述完整螺纹的与盒入口最接近的阴螺纹相对的位置处。

根据本发明的管用螺纹接头的盒保护件能够与盒的端面和盒的内后部上的肩表面都可靠地密封接触，以在上述两个位置都形成密封部，从而可靠地防止水、油或灰尘渗入盒和盒保护件之间的空间。因此，防止盒的接触表面腐蚀，并且当接触表面被固体润滑涂层覆盖时，能够防止涂层劣化。

附图说明

图1A、图1B和图1C分别是管用螺纹接头的盒(box)、根据本发明的盒保护件以及安装在盒上的保护件的说明图；

图2是示出了根据本发明的盒保护件的周向槽沿管道轴向的各种剖面形状及盒的说明图；

图3是示意性地示出沿形成在盒的阴螺纹上的固体润滑涂层的轴向的剖面的说明图；

图4A是示意性地示出安装有根据本发明的盒保护件的盒的部分的轴向截面图，并且图4B是示意性地示出与根据本发明的盒保护件的阳螺纹部螺纹接合的盒的阴螺纹部的完整螺纹的一部分的轴向截面图；

图5A至图5C为示意性地示出与盒保护件的阳螺纹部螺纹接合的盒的阴螺纹部的完整螺纹的一部分的轴向截面图；

图6是示意性地示出典型的管用螺纹接头的装配结构的说明图，示出了用于石油工业用管材的钢管和联接部件在运输时的状态；

图7是示出专利文献5中公开的盒保护件的说明图；

图8是示出专利文献6中公开的盒保护件的说明图。

具体实施方式

根据本发明的盒保护件不仅可以应用于像图6中所示的管用联接型螺纹接头的盒，而且可以应用于一体式管用螺纹接头的盒，其中，钢管的一端形成销，另一端形成盒。联接型螺纹接头通常使得钢管的一端的外周面形成销，并且使得联接部件(coupling)的内周面形成盒，但是相反的组合也是可以的。

在以下说明中，将参照安装在具有良好气密性的特定螺纹接头上的盒保护件来解释本发明，接头的螺纹为锥形螺纹，并且无螺纹金属接触部具有密封表面。然而，管用螺纹接头的螺纹不必是锥形螺纹。此外，根据本发明的保护件可以应用于如下管用螺纹接头：无螺纹金属接触部不具有密封表面，并且无螺纹金属接触部仅由肩表面构成。此外，对管用螺纹接头的螺纹形状并没有特定的限制。螺纹可以为由API标准规定的偏梯形螺纹(梯形螺纹)，或者螺纹可以为所谓的钩状螺纹(hook thread)，其中，螺纹的负载牙侧角(load flank angle)为负值。

将对在前端稍前方封闭类型的盒保护件的示例进行解释。此处，前端意味着当安装保护件时沿保护件的插入方向位于前侧的端部，并且，前端也被称作引导端。然而，形成保护件的管体的两端可以为开放的，并且在封闭类型的情况中，并不限制管体的封闭位置。此外，保护件也可以为后端由可移除的盖封闭的类型。

优选地，被根据本发明的盒保护件所保护的管用螺纹接头的盒至少在盒的螺纹部上具有下文中所描述的固体润滑涂层，优选地，包括螺纹部和无螺纹金属接触部的整个接触表面上都具有下文中所描述的固体润滑涂层。然而，本发明还可以应用于不具有润滑涂层的管用螺纹接头或者应用于在盒的接触表面上具有粘稠液体润滑涂层的管用螺纹接头。

图1A、图1B和图1C分别为示出用于石油工业用管材的螺纹接头的盒11、根据本发明的盒保护件21以及保护件21安装在盒11上的状态的说明图。图2是示出根据本发明的盒保护件的周向槽沿轴向的各种剖面形状及盒的说明图。

以下将依次说明这些部件。管用螺纹接头由螺纹地彼此接合的销和盒组成，但是本发明涉及一种盒保护件，所以将不对销进行说明。

盒11

典型地，盒11具有筒状外周面11a。在盒11的内周面11b上，盒11具有带有锥形螺纹的阴螺纹部12、密封表面13和位于盒11的最后面部分的肩表面(扭矩肩)14。如图中所示，密封表面13通常形成在螺纹部12和肩表面14之间。盒的密封表面13与布置在未示出的销的外周面上的环形密封表面以预定干涉量接触，并形成金属-对-金属密封。此外，盒的肩表面14与形成在未示出的销的端面上的肩表面以规定干涉量接触。盒的阴螺纹部12与销的阳螺纹部螺纹接合。

在这种方式中，盒11的阴螺纹部12、密封表面13和肩表面14形成在组装螺纹接头时与销的对应部分接触的接触表面。形成在阴螺纹部12上的阴螺纹均可以是完整螺纹，但是也存在在阴螺纹部12的一端或两端附近的螺纹为非完整螺纹的情况。

在示出的示例中，盒11的肩表面14设置在盒11的内周面11b的最后面部分的位置(在销的前端的位置)，以接触设置在销的前端的肩表面。然而，肩表面14可以设置在盒11的开放端11c上，或者设置在销的前端和盒的前端两者上，本发明也可以应用于这些情况中。

盒11的肩表面14可以由与接头的轴向(管道的轴向)垂直的表面构成，但是，优选地，盒11的肩表面14由沿盒的开放端(入口)11c的方向(即，朝向保护件21的插入方向上的后方)从内周面11b朝向接头的中部突出的斜面构成。具体地，肩表面14相对于与管道轴向垂直的方向(为图1中的上下方向的接头的径向)以角度θ向插入方向上的后方倾斜，但是如上，肩表面14还可以为竖直表面，即θ＝0°。

如图3和图4的轴向截面图中所示意性地示出的，盒的阴螺纹部12可以被固体润滑涂层15覆盖。优选地，盒的整个接触表面(即，阴螺纹部12、密封表面13和肩表面14)具有固体润滑涂层15。为了防止锈蚀，盒的除接触表面之外的内周面以及开放端的端面11c也可以被固体润滑涂层覆盖。

通常，固体润滑涂层为包含分散在适当的粘结剂中的润滑粉末(固体润滑剂)的涂层。从过去开始已经有很多关于管用螺纹接头的固体润滑涂层的建议，并且可以适当地采用这些涂层。在典型的固体润滑涂层中，粘结剂为具有相对良好的耐热性的有机树脂，诸如环氧树脂、聚丙烯酸酯类树脂、聚酰亚胺树脂或者聚酰胺-酰亚胺树脂等，但是利用诸如硅溶胶、可水解硅烷化合物、烷氧基钛(titanium alkoxide)、碱金属硅酸盐或者磷酸盐(phosphate)等的无机成膜组份(film-forming component)的固体润滑涂层也是已知的。

已经提出固体润滑涂层形成为两层或多层，或者在固体润滑涂层上层叠液体润滑涂层或固体防腐蚀涂层，并且可以采用这种层叠的涂层结构。

尤其适用于本发明中的盒的至少螺纹部的固体润滑涂层是像专利文献3中公开的那种涂层，该涂层包含在基质中的润滑粉末，基质呈现出塑性或者粘塑性流变特性，优选地，通过喷涂基质处于熔融状态的组合物(即，热熔涂敷)形成涂层。由于盒通常形成在短联接部件(short coupling)上，因此在盒的表面上进行热熔涂敷比在销的表面上进行热熔涂敷容易，其中，销通常形成在长钢管的端部上。

优选地，这种类型的固体润滑涂层包括70-95质量％的基质和5-30质量％的润滑粉末。由于润滑粉末的比例小，所以整个涂层可以呈现出塑性或粘塑性流变特性，这些特性都是基质的性能。优选地，呈现出塑性或粘塑性流变特性的基质具有在80-320℃范围内的熔点。

优选地，这种基质包括热塑性聚合物、蜡和金属皂。更优选地，基质还包含缓蚀剂和非水溶性液体树脂。

固体润滑涂层的涂层厚度(平均厚度)通常在10-100μm的范围内，优选地，在25-60μm的范围内。

盒11的除上述部件外的部分的结构可以与这种类型的常见盒的结构相同。这种结构对于本领域来说是已知的，因此将省略关于盒11的进一步说明。

盒保护件21

盒保护件21是用于保护盒11的保护件，并且盒保护件设计为通过螺纹安装在盒11的内部。在所示的示例中，盒保护件21包括管体21a，管体21a在沿保护件的插入方向的前端21b的后部位置处封闭，并且在另一端(后端21c)处开放。管体21a具有比管体所保护的盒11的接触表面的长度长的轴向长度，并且在管体21a的外周面上，管体21a具有带有阳螺纹的阳螺纹部22，阳螺纹与盒11的阴螺纹部12的阴螺纹螺纹接合。

保护件21的管体21a由树脂制成。通常，管体21a通过树脂的注射成型制成，包括在其外周面上的螺纹部。可以使用过去用于制造管用螺纹接头的保护件的树脂。这种树脂的具体示例包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。

两端开放的管状金属构件24通常安装在由树脂制成的管体21a内。因此，保护件的管体21a由金属增强树脂制成，或者仅由树脂制成。通过利用比金属软的树脂形成保护件的、与盒接触的部分，可以防止当将保护件安装在盒上时盒的表面损伤。

管状金属主体24的外形可以为能够装配在保护件的管体21a的内周面上的任意形状。在所示的示例中，凹槽21d形成在保护件21的后端面21c中，管状金属主体24的后端部形成有通过压力加工弯曲成圆形的弯曲部，并且管状金属主体24通过插入凹槽21d中的端部弯曲部的弹力作用固定于保护件21。也可以采用其它的固定方法。当这样的管状金属主体未安装在保护件中时，保护件的封闭部25可以位于后端面21c处或者位于后端面21c的附近。

盒保护件21通过在由保护件保护的盒11的接触表面的两侧上与盒11接触而形成密封部。这些密封部分别被称作第一密封部和第二密封部。优选地，第一密封部与盒11的肩表面14接触，同时第二密封部与盒的开放端面11c接触。优选地，保护件21的外表面具有除了第一密封部、第二密封部和阳螺纹部22之外不与盒11的表面(联接部件的内表面)接触的形状。为了确保保护件不与盒11的密封表面13接触，优选地，盒的密封表面13和盒保护件21的相对部之间的间隙设置为大的值。当在盒11的内周面上的阴螺纹部12具有图中所示的锥形螺纹时，优选地，保护件21的管体21a的外周面具有斜度大致相同的锥形。保护件21的内周面的形状并不受限制，并且可以为图中所示的大致筒状或锥形。

盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹的数量可以设置为与盒11的完整螺纹的数量相同，以与盒11的阴螺纹部12的所有完整螺纹螺纹接合。在这种情况中，盒保护件21的阳螺纹部22在保护件的与盒11的阴螺纹部12的完整螺纹相对的部分的整个轴向长度上延伸。

然而，盒保护件21的阳螺纹部22的目的为将保护件21固定在盒11上的预定位置中，并且当用于石油工业用管材的钢管在运输或处理过程中受到冲击时防止保护件21从盒11脱落。因此，没必要在管用螺纹接头的阳螺纹部或者阴螺纹部施加高螺纹组装力，阳螺纹部或者阴螺纹部总是受到极高的内压力和外压力。因此，在优选实施方式中，优选地，盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹的数量保持为用于固定保护件并防止保护件脱落的必要的最小量。数量为3-5圈螺纹，优选地为3-4圈螺纹，并且最优选地为3圈螺纹。在两圈螺纹的情况下，不能形成紧固的螺纹连接，并且不能固定保护件并且不能防止保护件脱落。

在这种情况中，如图4A所示，优选地，保护件21的阳螺纹部22位于盒11的阴螺纹部12的完整螺纹中最靠近盒的入口(开放端)11c的螺纹的相对位置。在这种方式中，由于与保护件21的阳螺纹部22的螺纹干涉的盒11的完整螺纹被限制为最靠近入口的几圈螺纹，因此可以将由于与保护件21的阳螺纹部22的螺纹干涉而对盒11的阴螺纹部造成的损伤最小化，并且可以将当阴螺纹部12涂敷有固体润滑涂层15时的涂层的损坏最小化。

盒保护件21具有肩表面21b，肩表面21b通过密封地接触盒的肩表面而形成第一密封部。在图1中所示的实施方式中，保护件21在沿插入方向的前端处具有肩表面21b(在这种情况中，肩表面21b以下也被称作前端面)，并且肩表面21b通过在盒11的最远的部分处接触肩表面14而形成第一密封表面。

形成第一密封部的盒保护件21的前端面21b为倾斜表面，该倾斜表面沿与盒11的肩表面14相同的方向倾斜，即，盒保护件21的该倾斜表面相对于与管道轴线垂直的方向朝向接头的中部向盒保护件的插入方向上的后方倾斜，以接触盒11的肩表面14，并且保护件21的前端面21b的倾斜角度θP被设置为比与前端面21b接触的盒11的肩表面14的倾斜角度θ大(即，θP＞θ)。因此，即使盒11的肩表面14是竖直的，保护件的肩表面21b也被设置为倾斜表面。以下将解释原因。

盒保护件21的管体21a具有在其外周面上的周向槽30，周向槽30环绕在管体21a的前端面21b的附近的管体21a的外周面的整周延伸。周向槽30沿轴向的截面形状并不限于图1中所示的V形。如图2所示，周向槽30可以具有弧形、U形、梯形或者这些形状的组合的截面形状，或者周向槽30可以具有这些形状之外的截面形状。U形包括U的开口变窄的马蹄铁形(horseshoeshape)。

周向槽30的位置和截面形状为使得可以通过在安装保护件时施加的扭矩使保护件主体21的周向槽30附近的部分的弹性变形而形成第一密封部。即，在安装保护件时，当保护件21的前端面21b与盒11的肩表面14接触时，由于保护件主体21a在周向槽30的周缘的弹性变形，保护件主体21a在周向槽30的前方的部分26(周向槽30与前端面21b之间的部分)可以向后弯曲，以减小周向槽沿轴向的宽度。结果，减小保护件21的前端面21b的倾斜角度。因此，通过将保护件(通过螺纹地接合螺纹)插入盒中，直至比盒11的肩表面14的倾斜角度θ大的保护件21的倾斜角度θP减小至与盒的倾斜角度θ相同的倾斜角度为止，保护件21的前端面21b变得与盒11的肩表面14以面接触而非线接触的形式紧密地接触，并且可以改进第一密封部的密封性能。

如图1A所示，对于具有相同的外径的管用螺纹接头，盒11的内径D1随壁厚的改变而改变。此外，有时，盒的肩表面的倾斜角度θ在盒与盒之间不同。通过使得保护件的前端面的倾斜角度θP大于θ，使得具有相同形状的盒保护件21能够容易地应用于具有不同壁厚或不同倾斜角度θ的多种类型的盒11。优选地，θP和θ之间的差值在5°至20°的范围内。

第二密封部设置在盒保护件21的与第一密封部(前端面21b)相反的端部附近，从而当将保护件21安装在盒上时，盒11的接触表面与外部隔离。通过这种方式，防止盒的接触表面与水、油、灰尘、异物等接触。结果，当接触表面被固体润滑涂层覆盖时，防止灰尘或异物粘附在涂层上，并且抑制了涂层的劣化。当接触表面不被固体润滑涂层覆盖时，也抑制了接触表面的腐蚀。这些现象均是耐磨损性降低的理由，因此，本发明可以提高盒的耐磨损性。

第二密封部布置在当保护件21安装在盒11上时朝向盒的接触表面向外的位置。因此，保护件21的轴向长度变得比安装有保护件的盒的接触表面的轴向长度长。

对于形成保护件21的第二密封部的方式并没有特别限制，只要在盒的接触表面的外部(在所示的示例中的后方)在保护件21和盒之间可以形成可靠的密封部即可。考虑到容易地形成密封，优选地，通过接触盒11的开放端面形成第二密封部。优选地，第二密封部具有利用具有良好密封效果的弹性材料的密封结构。

如图1B和图1C所示，在优选的实施方式中，弹性密封环28布置在保护件21的管体21a的外周面上，以在保护件21安装在盒11上时接触(抵接)盒的入口的开放端面11c。结果，盒的整个内周面以及盒的开放端面可以与外部隔离。优选地，弹性密封环28具有弹性，使得弹性密封环28能够沿轴向移位(收缩)至少0.5mm。优选地，密封环沿轴向的厚度至少为5mm。用于弹性密封环的优选材料的示例包括丁腈橡胶和硅橡胶。

如图所示，具有比密封环28的厚度稍微窄的轴向宽度的周向槽31可以设置在保护件21的外周面中，以固定密封环28。优选地，当保护件21安装在盒11上时，在周向槽31的前侧上的侧壁定位在盒11的开放端面11c的位置的稍微前方(比上述移位小的距离)的位置，从而弹性密封环28被盒11的开放端面11c压缩，使得密封环28的厚度收缩。在所示的示例中，密封环的厚度收缩大约1.0mm。结果，提高了由弹性密封环提供的第二密封部的密封性能。

如上所述，构成第二密封部的弹性密封环28与盒11的开放端面11c紧密地接触。在所示的示例中，因为盒的开放端面11c为与轴向垂直的表面，所以弹性密封环28的侧表面也形成为垂直表面。

在图1A和图1B中，符号PCL是从保护件的保护件端面21b和外周面之间的交点到第二密封部(在所示的示例中，在周向槽31的前侧上的侧壁)沿轴向的距离(mm)，符号HL是从保护件的前端面21b与保护件的外周面相交的角到在周向槽30的前侧上的开口的边缘沿轴向的距离(mm)，符号H是周向槽30沿与管道轴向垂直的方向的深度(mm)，符号PA是保护件的外周面在保护件的端面21b处的直径(mm)，符号MUL是从盒11的开放端面11c到密封部13与盒的肩表面14相交的角沿轴向的距离(mm)，并且符号DA是在盒11的密封部13和肩表面14相交的角处的直径(mm)(肩表面14的外径)。

优选地，PCL等于MUL±0.5(mm)，并且更优选地，PCL等于MUL。即使PCL等于MUL，当保护件21安装在盒11上时，由于保护件21的轴向长度通过周向槽30的收缩减小，所以可以压缩密封环28。

优选地，周向槽30和保护件端面21b之间沿轴向的间隔HL为0.5-2.0mm，并且更优选地，间隔HL为1.0-1.5mm。由于槽30从保护件的末端21b的这种间隔的存在，可以避免图7中所示的在现有技术的盒保护件中观察到的在槽的角处容易碎裂的问题。

选择周向槽30的深度H为：当将保护件21安装在盒11上时，使得槽的周缘能够弹性地变形，并且使得当通过盒11的肩表面向保护件21的前端面21b施加挤压扭矩时，在槽内不会发生槽的破裂。由于这种弹性变形，优选地，在槽30的顶部处的槽宽(槽开口的轴向长度)减小至少0.2mm，并且更优选地，槽宽减小至少0.3mm。在图1C所示的示例中，当安装保护件时，在槽的顶部处的槽宽减小大约0.5mm。对于这种弹性变形必要的槽的深度H随保护件的结构以及树脂的类型而改变，但是当HL为1.0-1.5mm时，优选地，槽的深度H为3.0-6.0mm，并且更优选地，槽的深度H为4.0-5.0mm。在前端面21b处，优选地，保护件的壁厚为至少4.5mm。

当保护件21安装在盒上时，为了在盒11和保护件21之间形成间隙，优选地，PA设置为比DA小，该间隙防止盒的内周面与保护件的除了保护件的螺纹部22之外的外周面接触。结果，当盒11的接触表面覆盖有固体润滑涂层时，可以最小化安装保护件对涂层的损伤。优选地，PA和DA之间的差值为至少1.0mm。

如上文中关于专利文献5和专利文献6中所描述的，在端面11c处或在盒11的位于最后的部分处的肩表面14处，通过保护件21提供的密封变得不足的原因在于通过树脂的注射成型制造的保护件21的尺寸的不可避免的变化。考虑到材料的收缩和膨胀，由于由树脂制成的保护件主体21a的制造精度，1mm左右的误差是不可避免的。

由于微小误差(minute tolerance)，盒11的主体的尺寸也有变化。因此，为了同时使盒11的端面11c和后肩表面14与盒保护件21接触，有利的是，盒保护件21的密封部具有能够吸收尺寸变化的弹性结构。

即使具有专利文献6中公开的形状的盒保护件可以通过在保护件安装在盒上时将紧固扭矩增加至传统水平以上来增加盒的入口处的端面11c以及盒的另一端处的肩表面14两者的密封性能。但是，当在施工现场将保护件从盒上移除时，也必须需要同样高的扭矩，然而这并不是理想的。因此，从实用的角度考虑，理想的是利用固定保护件用的传统扭矩能够容易地接触盒的两端。

考虑到密封性能，弹性密封环提供了比利用构成保护件的树脂的弹性变形的密封部更大的弹性效果并且有利于形成密封。因此，可以想象的是在保护件的两个密封部中的每一个都使用弹性密封环。然而，必要的是将布置两个弹性密封环所需的成本以及密封环落入井内的增大的可能性考虑在内。

因此，在根据本发明的盒保护件中，仅在保护件21的与盒11的开放端面11c接触的部分内设置作为密封件的弹性材料(具体地为弹性密封环28)。与盒的最后的部分中的肩表面14接触的其它密封件由弹性地可变形部构成，弹性可变形部沿轴向是柔性的，并且通过位于保护件21的管体21a的前端面21b附近的周向槽30设置。这两个密封部使得可以吸收盒保护件21的不可避免的尺寸变化，并且可以在盒的开放端面11c处以及在盒的最后的部分的肩表面14处可靠地产生密封接触。结果，可以确定无疑地防止盒的接触表面(以及当形成有固体润滑涂层时，固体润滑涂层)的腐蚀和劣化以及因异物渗入而导致的盒的污染和损伤。

(固体润滑涂层和保护件的螺纹部之间的关系)

优选地，至少包括阴螺纹部的盒的接触表面被上述固体润滑涂层覆盖。结果，实现了不必每次组装螺纹接头时都向盒的接触表面上施加诸如复合油脂等的粘性液体润滑剂，并且增大了组装螺纹接头的操作效率。

覆盖螺纹的固体润滑涂层的厚度在螺纹的轴向截面中是不均匀的。通常，固体润滑涂层通过将液体涂层组合物施加于螺纹接头的表面、然后通过干燥、加热、冷却、紫外线辐射等对施加的涂层进行固化而形成。因此，如图3所示，对于具有螺纹牙顶(thread crest)51、螺纹牙底(thread root)52、插入侧面(stabbing flank)53和负载侧面(load flank)54的螺纹，形成在螺纹部上的固体润滑涂层15在螺纹牙顶51的中部51a处是厚的，并且涂层厚度沿轴向改变，从而朝向两端变薄，并且涂层厚度在螺纹牙顶51的角51b处变得极其薄。这种涂层厚度分布的原因被认为是液体涂层组合物本来就难以粘附在角51b上并且通常涂层在涂层固化时收缩。与此相反，在液体积聚的螺纹牙底52上，涂层厚度在角内变得最大，但是沿轴向在螺纹牙底52上的涂层厚度的变化比螺纹牙顶51上的涂层厚度的变化小。

当将盒保护件21安装在盒11上时，固体润滑涂层15容易从盒11的阴螺纹部12剥落，尤其是从螺纹牙顶51处剥落。原因被认为是固体润滑涂层15在螺纹牙顶51的角51b上极其薄。由于与盒保护件21的阳螺纹部22接触，固体润滑涂层15首先从角51b剥落。然后，当与盒保护件21的阳螺纹部22干涉时，固体润滑涂层15从整个螺纹牙顶51上剥落。

因此，通过将盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹的形状制造为以下形状：避免与盒11的阴螺纹部12的螺纹牙顶51接触，并且主要在盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底52上发生接触，可以防止覆盖盒11的阴螺纹部12的固体润滑涂层15因安装盒保护件21而剥落，引起移除盒保护件21之后盒11的耐磨损性的显著提高。

为了这一目的，保护件21的阳螺纹部22的螺纹高度H1以及盒11的阴螺纹部12的完整螺纹的螺纹高度H2满足关系式H1＞H2，并且优选地，H1和H2之间的差值(H1-H2)大于覆盖盒11的阴螺纹部12的固体润滑涂层15的螺纹牙顶51上的最大涂层厚度t(当具有两层或更多层时的总厚度)。优选地，H1和H2之间的差值在10-1,000μm的范围内。更优选地，上述差值为最大涂层厚度t的大约1.5-3倍。

通过使得螺纹高度H1和H2满足上述关系和条件，如图4B所示，当盒保护件21安装在盒11上且使得两个构件的螺纹部12和螺纹部22干涉时，盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹牙顶22A与盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底12B干涉，但是覆盖盒11的阴螺纹部12的螺纹牙顶12A的固体润滑涂层15与盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹牙底22B之间仍然存在间隙。因此，防止覆盖盒11的阴螺纹部12的螺纹牙顶12A的固体润滑涂层15与盒保护件21的阳螺纹部22接触，并防止该固体润滑涂层15被损伤。

如果H1＝H2或者H1＜H2，盒11的阴螺纹部12的螺纹牙顶与盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹牙底干涉。由于此时螺纹受到沿轴向的相对移动，所以固体润滑涂层15开始剥落，尤其是从涂层厚度极其小的螺纹牙顶的角剥落，并且产生固体润滑涂层15最终从螺纹牙顶完全剥落的可能性。

因为盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹牙顶与盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底干涉，所以不可避免对盒11的螺纹牙底上的固体润滑涂层15的损伤。然而，如上所述，螺纹牙底上的固体润滑涂层15的涂层厚度比螺纹牙顶上的涂层厚度大，并且在螺纹牙底的角处涂层厚度特别大。因此，即使盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底与盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹干涉，也不容易发生固体润滑涂层15的完全剥落，并且固体润滑涂层15部分地保留在盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底上。此外，通过干涉推离的固体润滑涂层15有时移动至盒11的阴螺纹部12的螺纹的侧面(flank)。因此，即使在组装螺纹接头时没有施加润滑油脂，由于保留在螺纹牙底上的固体润滑涂层15以及从侧面附近移动的固体润滑涂层15，因此给予了盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底充分的润滑性能。当然，良好的固体润滑涂层15呈现在盒11的阴螺纹部12的螺纹牙顶上。因此，即使螺纹接头的销没有受到任何特定的润滑处理(诸如形成固体润滑涂层等)，在盒保护件21移除之后，仅通过盒11上的固体润滑涂层15就可以有效地防止管用螺纹接头在组装时发生磨损。

为了将盒保护件21引起的盒11的阴螺纹部12的螺纹侧面上的固体润滑涂层15的损伤最小化，优选地，盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹宽度L2为盒11的阴螺纹部12的完整螺纹的螺纹牙底宽度L1的0.5-0.75倍。因此，如图4B所示，即使盒11的阴螺纹部12受到盒保护件21的压力或者张力，盒的螺纹的两个侧面中的一个上的固体润滑涂层15避免与盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹接触并且不容易受损。如果螺纹宽度L2变得太小，螺纹的紧固力会变得不足。

图5A至图5C为示意性地示出与盒保护件21的阳螺纹部22螺纹接合的盒11的阴螺纹部12的完整螺纹的一部分的轴向截面图。

在图5A至图5C中，在所有这些图中，盒11的阴螺纹部12都相同，螺纹的负载侧面角α为负角。相反地，盒保护件21的阳螺纹部22的螺纹的负载侧面角β在这些图中不同，在图5A中为负角，在图5B中为竖直的(0°)，并且在图5C中为正角(positive angle)。保护件21的阳螺纹部22的螺纹的插入侧面角是竖直的(0°)。

盒11的阴螺纹部12的螺纹的负载侧面角α通常为接近竖直角，即，在-3°到+3°的范围内。在这种情况中，如图5B所示，优选地，保护件21的阳螺纹部22的螺纹的负载侧面角β也大致为竖直角(-2°至+2°)。因此，将保护件21安装在盒11上之后，可以稳定盒11的阴螺纹部12的负载侧面和保护件21的阳螺纹部22之间的接触。因此，即使当保护件21的阳螺纹部22的螺纹数量为3-5圈的小值时，保护件21仍能稳定地安装在盒11上。

另一方面，当盒11的阴螺纹部12的螺纹为使得负载侧面角α为负角的钩形时，优选地，保护件21的阳螺纹部22的螺纹的负载侧面角β与盒11的阴螺纹部12的螺纹的负载侧面角α基本相等(在α±2°的范围内)或者比盒11的阴螺纹部12的螺纹的负载侧面角α小。例如，当盒11的阴螺纹部12的螺纹的负载侧面角α为-3°时，当β为-1°至-5°时，保护件21的阳螺纹部22的螺纹的负载侧面角β与负载侧面角α基本相等。因此，如上所述，保护件21稳定地安装在盒11上。

当保护件21的负载侧面角β比盒11的负载侧面角α小时(当α为-3°时，β小于-5°，例如，β为-8°)，盒的负载侧面和保护件的负载侧面之间的接触可以集中在盒11的阴螺纹部12的螺纹牙底的角中，或者可以仅被限制在螺纹牙底的角中。因此，保护件21的阳螺纹部22的螺纹与盒11的阳螺纹部12的接触区域更有限，并且盒的螺纹牙顶上的固体润滑涂层15能够被有效地保护。

Claims (8)

1.一种管用螺纹接头的盒保护件，所述盒保护件安装在具有销-盒结构的管用螺纹接头的盒上，以保护所述盒的接触表面，所述盒的所述接触表面具有包括完整螺纹的阴螺纹部和至少包括肩表面的无螺纹金属接触部，所述肩表面为倾斜的，从而相对于与所述螺纹接头的中心轴线垂直的垂直方向以角度θ朝向所述螺纹接头的中心轴线向后倾斜，或者所述肩表面与所述垂直方向平行，其中，所述盒保护件具有由树脂制成的管体，所述管体具有比所述盒的所述接触表面的轴向长度长的轴向长度，并且所述管体具有能够通过在所述盒的所述接触表面的两侧上与所述盒表面接触而形成第一密封部和第二密封部的结构，其中，所述管体具有在所述管体的外周面上的阳螺纹部，所述阳螺纹部与所述盒的所述阴螺纹部的完整螺纹的至少一部分螺纹接合，

所述盒保护件的特征在于：

所述盒保护件的所述管体具有肩表面，所述肩表面形成与所述盒的所述肩表面密封接触的第一密封部，所述盒保护件的所述肩表面沿相对于与管道轴向垂直的方向以角度θP朝向所述螺纹接头的中心轴线向所述盒保护件的插入方向上的后方倾斜，并且所述盒保护件的所述肩表面的倾斜角度θP比所述盒的所述肩表面的倾斜角度θ大；

在所述盒保护件的所述肩表面附近，所述盒保护件的所述管体具有在所述管体的外周面中形成的周向槽，并且所述周向槽的位置和截面形状为使得在将所述盒保护件安装在所述盒上时施加的扭矩的作用下，所述管体的在所述周向槽附近的部分弹性变形，以减小在所述周向槽的开口处的轴向距离，从而确保所述第一密封部的形成；并且

通过使附着至所述盒保护件的弹性材料与所述盒表面接触而形成所述第二密封部。

2.根据权利要求1所述的盒保护件，其特征在于，所述周向槽的轴向截面形状选自V形、弧形、U形、梯形以及这些形状的组合。

3.根据权利要求1或2所述的盒保护件，其特征在于，由于所述弹性变形，所述周向槽在开放端面处的轴向距离减小至少0.2mm。

4.根据权利要求1或2所述的盒保护件，其特征在于，通过弹性密封环形成所述第二密封部，所述弹性密封环布置在所述盒保护件的所述管体的所述外周面上，以在所述盒保护件安装在盒上时与盒端面密封接触。

5.根据权利要求1或2所述的盒保护件，其特征在于，所述盒的所述接触表面的全部或一部分覆盖有固体润滑涂层，所述全部或一部分至少包括所述盒的所述阴螺纹部。

6.根据权利要求5所述的盒保护件，其特征在于，所述盒保护件的所述管体的所述阳螺纹部的螺纹高度H1和所述盒的所述阴螺纹部的所述完整螺纹的螺纹高度H2满足H1＞H2，并且H1和H2之间的差值H1-H2比所述盒的所述完整螺纹的牙顶上的所述固体润滑涂层的最大涂层厚度大。

7.根据权利要求1或2所述的盒保护件，其特征在于，所述盒保护件的所述阳螺纹部具有3-5圈螺纹。

8.根据权利要求7所述的盒保护件，其特征在于，所述阳螺纹部布置在与所述盒的所述完整螺纹的与盒入口最接近的阴螺纹相对的位置处。