CN109253914A - 一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置 - Google Patents

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毕宗岳
刘云
苑清英
唐家睿
赵勇
杨晓龙
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王岑
王一岑
周新义
符利兵
徐凯
晁利宁
梁航
程逞
李周波
何石磊
李远征
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Abstract

本发明公开了一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，包括连接设备螺母、端塞、过度螺母、高压导管、试验管体和芯棒，所述端塞的一端与连接设备螺母螺纹连接，端塞的另一端通过过度螺母与试验管体连接；芯棒通过焊接方式固定在试验管体的管端内部，所述芯棒的中心设有贯穿的小孔，所述高压导管的一端与所述小孔螺纹连接，高压导管的另一端与打压设备或传感器相连。端塞、过度螺母和试验管体之间采用螺纹连接，通过螺纹连接承受试验载荷，通过芯棒实现管材端部密封，这样不仅解决了管材在全尺寸评价试验过程中试验管体端部的连接和密封问题，而且避免了试验管材因端部失效导致评价失败，扩大管材评价材质范围。

Description

一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置
技术领域：
本发明涉及一种螺纹连接承载密封装置，具体涉及一种用于管材全尺寸性能评价试验的螺纹连接承载密封装置。
背景技术：
随着我国石油工业的发展，深井、超深井、高气压井、酸性介质井等苛刻工况条件的油气井越来越多，这些井对石油管材的性能要求越来越高，迫切需要开发更多适用不同井况的新型管材。在新型管材研发中，为了准确反映管材服役条件和失效工况，科学地评价出管材在复合载荷作用下的运行状况，需要使用一套石油管材全尺寸性能评价试验装置。
用来评价石油管材全尺寸性能试验装置的工作原理是：试验管材两端封堵并与复合加载设备系统连接，复合加载设备系统提供轴向力、弯曲、内压/外压、温度等载荷。试验管材根据试验条件及要求，在复合力的作用下拉伸、压缩、弯曲、膨胀，从而评价试验管材的螺纹连接性能及耐压性能。其中，试验管材通常以焊接的方式与端塞连接，将端塞安装在复合加载设备系统上，这种通过焊接连接的方式能够满足大部分可焊管材的全尺寸性能评价试验，但当载荷达到一定程度时，往往会出现焊缝断裂失效，致使评价试验终止，试验结果不能真实反映管材性能。此外，当遇到高合金钢或有色金属等难焊材质时，全尺寸性能评价试验便无法进行。
另外，标准ISO 13679和GB/T 21267改版后，提高了A系试验要求。Ⅱ级以上试验均要进行A系试验，但现有的焊接连接方式，在做完A系试验后，需切断管端两端的端塞，才能取下A系试验装置(即外压密封检漏装置)进行后续B系和C系试验。后续试验进行前还要再次焊接端塞。此过程：焊接端塞——切断端塞——再次焊接端塞，不仅耗时耗力，而且费用高昂。
综上所述，需要设计一种适应性强、方便快捷，能够循环使用，且承载能力强不易造成试验失效的连接承载密封装置。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，该装置不仅可以避免因试验管材端部失效导致试验失败，而且可以提高评价试验效率，降低设备损耗，扩大管材评价材质范围。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，包括连接设备螺母、端塞、过度螺母、高压导管、试验管体和芯棒，所述端塞的一端与连接设备螺母螺纹连接，端塞的另一端通过过度螺母与试验管体连接；芯棒通过焊接方式固定在试验管体的管端内部，所述芯棒的中心设有贯穿的小孔，所述高压导管的一端与所述小孔螺纹连接，高压导管的另一端与打压设备或传感器相连。
本发明的有益效果：
1、本发明端塞、过度螺母和试验管体之间采用螺纹连接，通过螺纹连接承受试验载荷，通过芯棒实现管材端部密封，这样不仅解决了管材在全尺寸评价试验过程中试验管体端部的连接和密封问题，避免了管材因端部失效导致评价失败以及常用焊接方式的局限性，而且能够有效降低设备损耗，延长试验装置的使用寿命，提高评价试验的效率，扩大试验评价范围，能够评价更多材质的管材。
2、本发明在过度螺母与端塞和试验管体连接时采用锥螺纹与直螺纹结合的方式，承载能力强，不易失效，可循环交叉使用，拆卸方便。过度螺母的外螺纹形式和尺寸与端塞统一，针对不同的试验管体尺寸，仅需调整过度螺母，端塞通用，大大提高了接头安装效率，从而缩短了管材全尺寸评价试验周期，节约试验成本。
附图说明：
图1为本发明螺纹连接承载密封装置的主视图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明工作状态示意图。
其中：1连接设备螺母、2端塞、3过度螺母、4高压导管、5高强度螺栓、6试验管体、7芯棒、8复合加载设备。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1和图2，一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，包括连接设备螺母1、端塞2、过度螺母3、高压导管4、试验管体6和芯棒7，所述端塞2的一端与连接设备螺母1螺纹连接，端塞2的另一端通过过度螺母3与试验管体6连接，芯棒7通过焊接方式固定在试验管体6的管端内部，所述芯棒7的中心设有贯穿的小孔，所述高压导管4的一端与所述小孔螺纹连接，高压导管4的另一端与打压设备或传感器相连。本发明通过端塞2的一端与连接设备螺母1螺纹连接，另一端通过过度螺母3与试验管体6连接，从而实现将试验过程中的复合载荷传递给试验管体；芯棒7的材质与试验管体6相同，芯棒7通过焊接方式固定在试验管体6管端内部，实现管体两端密封，并承接管体内部的气压载荷。
本发明的端塞2的另一端沿轴线分为两半，并通过高强度螺栓5固定在一起，这样可以适用于不同管径的试验管体。
本发明芯棒7的轴向长度为60mm-180mm，直径略小于试验管体6的内径，这样可防止拉伸时试验管体6的管端螺纹颈缩断裂。
本发明芯棒7的小孔的孔径根据高压导管4的直径确定，孔径为5mm-30mm。
本发明端塞2的另一端通过过度螺母3与试验管体6连接时，端塞2的另一端和过度螺母3的外部采用偏梯形直螺纹连接，过度螺母3的内部与试验管体6采用偏梯形锥螺纹连接。过度螺母3的外螺纹形式和尺寸与端塞的另一端统一，针对不同的试验管体尺寸，仅需调整过度螺母3，端塞2通用，大大提高了接头安装效率，从而缩短了管材全尺寸评价试验周期，节约试验成本。进一步，本发明端塞2的一端和连接设备螺母1采用偏梯形直螺纹连接。
本发明的工作原理：参见图2，试验管体6准备好之后，在管端内部焊接芯棒7，过度螺母3的内部采用偏梯形锥螺纹连接在试验管体6上，芯棒7外侧连接好高压导管4后，依靠高强螺栓5将分成两半的端塞2采用偏梯形直螺纹与过度螺母3的外部连接，连接好后将其作为整体，通过端塞2的一端与连接设备螺母1采用偏梯形直螺纹连接，使其安装在复合加载试验设备8上。如图3所述，右侧高压导管4的另一端与打压设备连接，左侧高压导管4的另一端与传感器相连，通过右侧高压导管4向试验管体6内注入气体或液体，使试验管体6内达到试验压力，与左侧高压导管4连接的高压传感器用于检测压力。在复合加载设备8的液压缸带动下，复合载荷传通过连接设备螺母1、端塞2和过度螺母3传递给试验管体6，使试验管体6拉伸或者压缩，从而完成整个管材全尺寸评价试验。

Claims (5)

1.一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，其特征在于：包括连接设备螺母(1)、端塞(2)、过度螺母(3)、高压导管(4)、试验管体(6)和芯棒(7)，所述端塞(2)的一端与连接设备螺母(1)螺纹连接，端塞(2)的另一端通过过度螺母(3)与试验管体(6)连接，芯棒(7)通过焊接方式固定在试验管体(6)的管端内部，所述芯棒(7)的中心设有贯穿的小孔，所述高压导管(4)的一端与所述小孔螺纹连接，高压导管(4)的另一端与打压设备或传感器相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，其特征在于：所述端塞(2)的另一端沿轴线分为两半，并通过高强度螺栓(5)固定在一起。
3.根据权利要求1所述的一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，其特征在于：所述芯棒(7)的轴向长度为60mm-180mm，直径略小于试验管体(6)的内径。
4.根据权利要求1所述的一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，其特征在于：所述小孔的孔径根据高压导管(4)的直径确定，孔径为5mm-30mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于管材全尺寸评价试验的螺纹连接承载密封装置，其特征在于：所述端塞(2)的另一端通过过度螺母(3)与试验管体(6)连接，端塞(2)的另一端和过度螺母(3)的外部采用偏梯形直螺纹连接，过度螺母(3)的内部与试验管体(6)采用偏梯形锥螺纹连接；所述端塞(2)的一端和连接设备螺母(1)采用偏梯形直螺纹连接。
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