CN1193207C - 锥度螺纹的检测方法和相应的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及外或内锥度管道螺纹(3)的控制，它位于用以密封组装的金属管道的端部。该方法包括用平面直径测量装置(51)控制大致位于包含完整螺纹的区域中间的测量平面(P₁)内的螺纹节径，然而螺纹节径传统地用规范API5B在末端完整外螺纹的平面(P₀)内测量，还包括将被测螺纹节径与估计值(D_1e)比较，估计值由平面P₀内节径的名义值、P₀和P₁间的距离和锥度转换值计算，它自身是所生产锥度比的分布的函数。本发明允许更好地估计在密封面(5、6)和/或支撑面(7、8)附近的螺纹过盈，因而实现装配的密闭性能。

Description

锥度螺纹的检测方法和相应的检测装置

                        技术领域

本发明涉及一种方法，用以检测位于金属管端部的外或内管元件圆周上的外或内锥度螺纹的尺寸，更具体地涉及一方法，用以在给定横截面上检测此种外或内锥度螺纹节径的大小，以及施行此方法的检测装置。

术语螺纹的“节径”是指取自螺纹半高处外螺纹面的直径。内螺纹参照外螺纹定义。

对于锥度螺纹，节径的名义值必须在给定横截面上定义。

                        背景技术

金属管的螺纹连接是公知的，它尤其被用于组成油气井或矿井的钻井、开采管道或油气抽取导管，该连接形成在位于导管端部且分别设置有外和内锥度螺纹的阳元件和阴元件间，该外和内锥度螺纹分别位于阳元件和阴元件外或内圆周上。

此处使用的术语“导管”是指任意类型的管子，不仅简单地是长导管，还是短的管道元件造型，例如，连接在一起的联接且开放的两个长导管。

美国石油协会(API)的规范API 5CT成为了油气开采工业的世界范围的标准，它规定了用此种螺纹连接而结合的管子，此种连接包括具有三角形、圆形或梯形的螺纹的锥度螺纹部分。

依然是API的规范API 5B规定了相应的螺纹和检测它的方法。

规范API 5B为每根管的尺寸明确提及了在一横截平面上的螺纹名义节径，该横截平面位于在管子主体边缘上的完全外螺纹的末端，超过此平面的外螺纹具有非完全的高度并逐渐消失。

在本文的余下部分，此平面被称作“节径的参考平面”，简写为“参考平面”。术语“第一螺纹”涉及朝向相应的外或内元件自由端的螺纹部分的边缘；术语“末尾螺纹”涉及反向于相应元件自由端的螺纹部分的边缘。

于是，末尾的完全的外螺纹位于参考平面内，而末尾外螺纹相应于管子主体边缘的螺纹部分的末端。

根据API 5B制造的螺纹必须用手工紧缩量规检测，例如在检查外螺纹情况下的包括内螺纹的环形量规，或在检查内螺纹情形下的包括外螺纹的插入式量规。

当量规被旋上时，相对轴位置参照受检螺纹而得以检查，且规范API 5B为该相对轴位置定义了一个值和一个公差。

API 5B规定的检测方法具有诸多优点，即螺纹的简单和快速全面的检测，但是它也有许多经济上和技术上的缺点。

首先，对每个受检螺纹直径，硬量规检测方法要求用于不同级别的多套量规，即主量规和次或工作量规，该工作量规在其磨损超过一临界值时不得不抛弃。

这意味着不得不制造数量非常庞大的高精度量规，且不得不根据其磨损状态而运用它们；于是成本高。

该螺纹检测方法提供了一个全局结果，该结果依赖于包括节径及锥度和椭圆度的诸多参数，该参数相互作用，于是不利于检测结果的详细解释。

于是，当检测外螺纹时，如果被测外螺纹的锥度小于量规的锥度，则外螺纹的第一根部与量规螺纹接触，而外螺纹的尾端根部具有相对于量规的相应螺纹的径向间距。相对地，如果受检外螺纹的锥度大于量规的锥度，则尾端外螺纹的根部与量规的螺纹接触，而不是第一螺纹的根部。

在两种情况下，在参考平面内，量规上相应平面内的外螺纹的节径小于名义螺纹节径，但是，另外在第二种情况，第一外螺纹的节径是不准确知道的。

相似地，在检测内螺纹的情形中，当受检内螺纹的锥度小于或大于量规的锥度时，在参照平面中，量规上相应平面内的内螺纹的节径大于名义节径，然而，当其更小时，第一外螺纹的节径是不准确知道的。

因为对API规范的国际认可和接受，诸如欧洲专利EP-A-0 488 912所描述的连接的特殊螺纹连接的制造者已被强制使用与API连接规定的方法相似的检测方法，该专利被公认为具有高于API连接的使用性能。

施行这些方法的成本是相当大的；生产者必须为其自己和分承包人准备可用的全套量规。

于是不使用硬量规的螺纹检测方法已有开发，此方法施行对在参考平面或其它设定位置的节径的直接测量。

美国专利US-A-4 524 524描述了直接检测水平设置的外或内螺纹的节径的方法和装置，其中：

·该装置在离垂直支撑面一可调节水平距离处包括位于一垂直平面上的一个上接触面和一个下接触面；

·在上和下接触面之间的垂直距离被调节到一预设值；

·该装置被放置，使得垂直支撑面支撑在螺纹受检的元件的端部，且使得两个接触面与螺纹上在直径上相对的两个点上的螺纹顶接触；

·这两个接触面间距离的差相对于预定值使用诸如对预设值归零的比测器进行测量；

此种情况中的预设值相应于螺纹顶之间的直径名义值，并相应于节径的名义值，根据受检的是外或内螺纹，节径的名义值因螺纹的高度而增加或减少。

专利US-A-4 524 524的所有者出售的装置的说明书定义：

a)在当使用采用节径测量的检测方法时的节径公差(ΔD)与由规范API5B所定义的硬量规的轴位置公差(ΔS)之间建立联系的所需关系式：

ΔD＝ΔS·TT_nom/100

TT_nom是相对于直径的用百分数(％)表示的螺纹名义锥度；

b)对检测装置接触面几何形状对接触面间垂直距离预设值的影响进行的精细修正；

c)确定检测装置接触面间垂直距离预设值以确定参考平面以外的测量平面的位置的方法。于是，等于L·TT_nom/100的量从名义节径上减掉；

L是测量平面和参考平面之间的轴距离，而TT_nom是相对于直径用百分数(％)表示的螺纹锥度的名义值。

然而，该装置的说明书没有附加关于在测量平面而非参考平面上施行节径大小检测的任何特殊的重要性。

于是它与美国专利4 567 670和美国专利4 965 937所描述的装置相同。

美国专利5 360 239叙述了用平面直径测量装置的检测方法，该节径在接近第一完整外螺纹处且在相应内螺纹上被测量。

此种方法使得能够确保在与大直径的螺纹连接情形中第一完整外螺纹和相应内螺纹之间的高的过盈值，且不管有关的压力和努力，没有为获得充分紧密的螺纹连接而设置分立的密封装置。

然而，美国专利5 360 239没有叙述定义测量平面内节径的预期值或所述直径的允许限制的方法，且没有试图参考用硬量规的传统检测所获得的分布来获得所测直径的特定分布。

                          发明内容

在第一方面中，本发明试图开发一种检测外或内锥度螺纹的方法，该螺纹适于高度紧密的连接，其外和内螺纹包括至少一个密封部件，该方法不使用硬量规，却能够产生并且甚至保证与硬量规检测方法一样的性能。

我们于是试图使用一种方法，在此方法中，使用平面直径测量装置在给定测量平面内检测节径。

在本文的后面部分，术语“平面直径测量装置”被简略为“测量装置”，它是指与专利US-A-4 524 524所描述的相似或相同的装置，该装置可以被用于测量待检物体给定横截面内的直径，它包括：

·横向支撑面；

·至少两个接触面，它们参照测量平面和相互之间的横向距离定义，且距支撑面一个可调的轴向距离；

·以及一装置，用于测量位于横向测量平面内的圆环的直径，该圆环在距支撑面一给定轴向距离处与接触面相切。

我们还试图在横截面内测量节径，其中最重要的是考虑到待检连接的预期密封特性进行测量。

使用平面直径检测装置的一个缺点是，待检节径仅在接近测量平面处被准确知道；在相对远离测量平面的平面内的节径值因为待检螺纹锥度的制造公差而非常地不确定。

本发明的方法用于检测位于外或内管道元件的外或内圆周的外或内锥度螺纹，管道元件位于金属管端部，并包括至少一个密封装置，此方法是这样一种方法，其中螺纹节径在位于距所绘参考平面一距离L的给定测量平面内，使用设置有直径测量装置的平面直径测量装置进行检测。

本文使用的术语“密封装置”定义了一种装置，例如密封面、横向支撑面或等同的装置。

外密封装置接近外元件自由端，而内密封装置在内元件上，使之与接近将与内元件结合的外元件自由端的密封装置协同。

该方法包括下述步骤：

a)一步骤，以在所述平面直径测量装置上调整支撑面和测量平面之间的距离，该距离是测量平面和参考平面间距离的函数；

b)一步骤，使用调整块，调整所述测量装置至接触面之间的横向距离的一个值，此值的特征大小根据测量平面内节径的估计值来确定。

根据测量的是外还是内螺纹，该特征大小分别大于或小于测量平面内节径估计值一个量h；此量h等于螺纹高度和已知几何修正因子之和；

c)一步骤，用以测量选定测量平面内螺纹的螺纹顶之间的直径，所述测量装置以其支撑面与元件的自由端上的支撑面贴合；

d)一步骤，用以将螺纹顶之间的被测直径与容许的限度进行比较。

外螺纹节径的测量平面是位于参考平面和第一完整外螺纹之间的一平面。当然，测量平面的选择必须允许测量装置的接触面能在完整螺纹顶的足够长度上都存在。

外螺纹节径的测量平面优选地是这样的平面，它位于参考平面和与第一完整外螺纹相应的平面之间的大致轴向半程处。

锥度内螺纹节径的测量平面是这样的图绘平面，当两个外或内螺纹在图中连接时，此平面与外螺纹节径的测量平面重合。

在一变体中，如果与外螺纹节径的测量平面重合的图绘平面不在完整内螺纹区中，那么内锥度螺纹的节径的测量平面是位于完整内螺纹区中离所述重合面最近的横截面。

测量平面中外螺纹节径的估计值D_1e用以下公式得到，本文后续部分中所有的锥度值参照直径并表示为百分数(％)：

$D_{1e}=D_{\mathrm{nom}}-L1\·{\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}1}/100$

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}1}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K1\·\mathrm{\ΔTT}1+\frac{K1\·\mathrm{\σ}1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{(\mathrm{\ΔTT}1/\mathrm{\σ}1)}^2]$

$-K1\·\mathrm{\ΔTT}1\·g(-\mathrm{\ΔTT}1/\mathrm{\σ}1)$

测量平面中内螺纹节径的估计值D_2e用以下公式得到：

$D_{2e}=D_{\mathrm{nom}}-L2\·{\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}2}/100$

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}2}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K2\·\mathrm{\ΔTT}2-\frac{K2\·\mathrm{\σ}2}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{(\mathrm{\ΔTT}2/\mathrm{\σ}2)}^2]$

$-K2\·\mathrm{\ΔTT}2\·g(-\mathrm{\ΔTT}2/\mathrm{\σ}2)$

等式中的标记1和2分别对应外和内螺纹。

D_nom是参考平面内节径的名义值；

TT_rep是锥度的图示值；

L是测量平面与参考平面间的距离，且当测量平面相对参考平面位于小直径侧时为正；

TT_nom是螺纹锥度的名义值；

ΔTT是差(TT_av-TT_nom)的代数值；

TT_min、TT_max和TT_av分别是所生产螺纹的锥度的最小、最大和平均值；

σ是所生产锥度值分布的标准误差；

K₁是外螺纹长度与参考平面(P₀)和第一完整外螺纹之间的距离的比，而K₂是内螺纹长度与参考平面(P₀)和末端完整内螺纹之间的距离的比；

g(x)是变量值x的简化中心正态分布的值。

由其等式定义的锥度TT_rep的图示值相应于假想圆锥的锥度，其等于节径名义值的最大直径位于参考平面内，而其等于用硬量规检测的螺纹节径平均值的最小直径位于这样的平面内，该平面位于在至少一个密封装置侧面的受检螺纹的螺纹末端。

本发明解决了关于位置的问题，其中最重要的是测量待检螺纹的节径以优化螺纹连接的密封特性。

发明人在开发本发明时意识到，在第一完整外螺纹区中过大的直径螺纹过盈对连接的密封有不利影响，尤其是当金属密封表面设置在外螺纹和外元件末端之间以与位于内元件上的金属密封表面径向过盈配合时。

在两个径向过盈的旋转表面上的配合点之间的直径过盈通常被定义为这些点处该表面的横截面直径上的差额，该直径过盈在连接之前测量，且当在连接时两个表面在配合点间施加接触压力时为正。该定义既对过盈螺纹也对密封表面适用。

为了估计接近第一完整外螺纹的直径螺纹过盈值，为了不引入由锥度的可变性导致的大的不确定性，必须测量更接近该区的节径，而不是接近末端完整外螺纹：这样的目的在本发明中得以考虑。

当用本发明的方法或用如API 5B所规定的硬量规进行检测时，本发明也能确保由本发明的方法在接近至少一个密封装置的螺纹平面内检测的螺纹节径的平均值将会是相同的，即使测量平面不完全位于螺纹的末端。

该内螺纹锥度的平均值优选地小于与之联系的外螺纹锥度的平均值。

这种差别促进了连接的生产，其中，在接近至少一个密封部件处螺纹过盈被降低，在此水平上的螺纹直径过盈值被本发明的检测方法所优选地得到。

外螺纹锥度的平均值优选地高于名义值。

在一变体中，内螺纹锥度的平均值小于名义值。

在螺纹顶部之间的被测直径容许的最小和最大值可以直接地从所考虑测量平面内的节径的容许最小和最大值定义，根据被测的是外或内螺纹，该值随螺纹的高度增加或降低。

节径的容许最小和最大值可以从节径D_1e或D_2e的估计值的公差直接定义，或通过用公式中参考平面与测量平面间距离的容许最小和最大值代替该距离值，该公式给出了测量平面内节径的估计值。

在调整测量装置的步骤中，该测量装置优选地被调零，然后在测量步骤中，差额参照零点被测量，最后，在比较步骤中，该差额与公差范围比较。

优选地，当测量装置有两个接触面时，通过在每次测量之间绕连接轴旋转测量装置或被检测螺纹八分之一转而在同一个测量平面上将该检测方法执行四次，在所考虑的测量平面内的螺纹顶之间的直径等于四次测量的平均值。

在一变体中，当测量装置有三个互成120°的接触面时，该检测方法被执行三次，在每次测量之间绕连接轴旋转测量装置或螺纹40°，也即九分之一转。

在本发明的第二方面，发明者提供了一种平面直径测量装置，它允许本发明的方法迅速而经济地执行。

当该测量装置有两个接触面时，该装置必须绕两个接触面中的一个转动以探测受检螺纹的点，该点在直径上与枢轴接触面施加的点相对，螺纹顶之间的直径相应于在转动动作过程中进行的测量中的最大值。该测量装置于是包括一自动获取该最大值的装置。

本发明还试图使得本发明的检测方法在根据标准规范的加工偏差的事件中迅速作出反应。

为此，该检测装置包括对获得的值执行统计计算的装置。

在第三方面中，本发明提供了一个调节块，它被用于在本发明第一方面的检测方法中调节接触面间距离的预设值。

当检测外锥度螺纹时，根据此第三方面，与具有两个接触面的测量装置一起使用的调节块呈平头楔形的形式，它包括：

·横向端面；以及

·两个具有大致纵向取向的平面，相对于该横向端面对称地倾斜并向它会聚；

·在所述平面之间的角度，它等于2·tg^-1(TT_av1/2)；以及

·所述倾斜平面间的横向距离，它在距端面纵向距离L_A处等于(D_1e+h)，其中h是先前定义的量。

在一变体中，与具有三个接触面的测量装置一起使用的调整块呈截锥体的形式，并且包括在锥顶侧的横向端面和具有锥度TT_av1的圆周锥度表面，在距横向端面距离L_A处的锥平面的直径等于(D_1e+h)。

在端表面边缘的其倾斜平面或其锥度圆周表面的端部，该调整块还可以包括一具有不同锥度或斜度的部分，它重现了外元件密封装置的外形。特别地，此种调整块允许第二平面直径测量装置被调整以检测密封表面的直径。

当检测内锥度螺纹时，与第三方面中具有两个接触面的测量装置一起使用的调整块具有一横向端面和一内部空间，该空间由调整块的两个平面界定，此两个平面具有大致纵向的取向，并相对于所述端面对称倾斜且向内部空间的背面会聚，所述倾斜平面间的角度等于2·tg^-1(TT_av2/2)，且所述倾斜平面间的横向距离在距端面一纵向距离L_B处等于(D_2e-h)，其中h是上文定义的量。

在一变体中，为了检测内锥度螺纹，与具有三个接触面的测量装置一起使用的调整块包括一横向端面和一内部空间，此空间由具有纵向轴和锥度TT_av2的锥度圆周表面界定，其顶部朝向与横向端面相对的一侧，且其中在距横向端面距离L_B处的直径等于(D_2e-h)。

在相对其横向端面的一侧在其倾斜平面或其锥度圆周表面的端部，用于检测内锥度螺纹的调整块也可以包括一具有不同锥度或斜度的部分，它重现了内元件上至少一个密封装置的外形。此种调整块使得第二平面直径测量装置被调节以检测密封表面的直径。

                        附图说明

附图显示了本发明实施例的非限定性例子。

图1显示了在管子端部的内螺纹元件；

图2显示了在管子端部的外螺纹元件；

图3显示了被连接的图1和图2的元件；

图4简略显示了用插入式量规根据规范API 5B对内元件的测量；

图5简略显示了用环式量规根据规范API 5B对外元件的测量；

图6显示了用本发明的平面直径测量装置对图2所示类型的外元件的检测。

图7显示了在平面直径测量装置接触平面处的图6的详细情况；

图8显示了在平面直径测量装置另一接触平面处的图6的详细情况；

图9显示了使用本发明的平面直径测量装置对图1所示类型内元件的检测；

图10至图13显示了用于检测根据图6的外螺纹的实心调整块的变体，而图14至图17涉及当检测图9的内螺纹时使用的空心调整块；

图18是在具有多种可能锥度的外螺纹一端的节径位置与图5所示类型环形量规节径的位置之间的关系的简略的图示；以及

图19显示了内螺纹情形下相对于图4所示类型硬量规节径位置的同样类型的关系。

在图18和图19中，锥度上的不同已经被充分放大以更清晰地显示值的分布。

                    具体实施方式

图3显示了第一金属管101端部的外元件1与第二金属管102端部的内元件2之间的螺纹连接100，金属管可以是一根长管，也可以是一接合的管。例如，这种螺纹连接可以构造用于油气井的油气抽管或管道串。

图2显示的外元件1在其外圆周表面上包括一具有梯形螺纹的锥度外螺纹部分3，其端部具有一圆环横向外端面7，该端部也是第一管101的端部。

平面P₀显示在图2中，根据规范API 5B，该平面是位于对应于末端完整外螺纹的完整外螺纹区端部的横截面。

图1中显示的内元件2在其内圆周表面上包括一具有梯形螺纹的与外螺纹3配合的锥度内螺纹部分4，内元件2的端部具有一圆环横向内端面10，该端部也是第二管102的端部。

管101、102通过将外元件1的外螺纹3拧入内元件2的内螺纹而连接。

优选地，对于施行本发明，锥度螺纹部分3、4是单程螺纹。

图3的连接在每个元件上包括附加装置，它使连接特别紧，即：

a)在外元件上：

·一外向锥度外密封表面5，其锥度一般大于外螺纹3的锥度；例如，外密封表面的锥度相对于直径为20％；

·一由外端面构成的圆环横向支撑面7；

b)在内元件上：

·一内向锥度内密封表面6，其锥度大致等于外密封表面5的锥度；

·一具有圆环横向支撑面8的内肩。

众所周知，外端表面7可以以非常大的例如为75°的半顶角内凹地逐渐减小，此情形中的内支撑面8以相同的半顶角外凸。

附加装置5、6、7、8以下述方式在连接100中工作。

外密封面5与内密封面6径向过盈，也即，其在参考点的直径在连接前大于内密封面6的配合点处的直径，该直径也在连接前测量。

在拧入时，一旦密封面间获得接触，继续拧入导致增加密封面的直径过盈。

当连接完成后，准确位置由外端面7在内部内肩的支撑面8上的邻接来确定，该位置定义了密封面5、6之间的准确过盈值。

支撑面(7、8)也可以充当密封装置，虽然它们的横向位置致使它们在此方面比密封面(5、6)工作得更差。

当连接完成后，该位置尤其可以涉及一连接扭矩的给定值。

支撑面7、8的有利凹凸锥的形式防止了支撑面被移动，并增加了密封面5、6的接触压力。

图4是使用外插入式量规21根据规范API 5B测量内元件2上的内锥度螺纹4的简略的图示，量规设置有外锥度螺纹23，它是以比受检螺纹4充分小的公差制造的，例如小十倍。于是，其末端完整螺纹平面上量规的节径可以认为等于名义节径，且量规的锥度等于图绘锥度(taper of thedrawing)。

简单起见，图4和图5只是显示了螺纹的节圆锥，而不是螺纹顶和底的圆锥。

规范API 5B说明，为了检测螺纹4，插入式量规21用手来拧直到不动为止，然后，在插入式量规21端部25、27中的一个处的螺纹23节径等于其给定平面上被检内螺纹4的节径。

内元件10端部和插入式量规的圆环横向面29之间的距离A被与用于一套环形量规/插入式量规对的此距离的标准值S进行比较。当相对于标准值的距离的不同在给定公差范围内时，内螺纹4被认为是可接受的。

当插入式量规21的螺纹与被检测的内螺纹4的螺纹在插入式量规21的螺纹端边缘25接触时，这在当被检测螺纹4的锥度小于名义值时发生，位于相对其入口的端部处的平面内的螺纹4的节径比在相应平面上插入式量规21的螺纹的节径大一个值Δd₂。

于是可以认为，对于小于名义值的内螺纹4的所有锥度值，螺纹4的节圆锥绕位于在插入式量规螺纹端部25的平面内的点转动。

当螺纹4的锥度大于名义值时，发生相反的情况；螺纹4的节圆锥绕插入式量规螺纹端27的平面内的点转动。

以相同的方式，图5显示了用环形量规22根据规范API 5B对外元件的外锥度螺纹3的检测，量规上设置有用非常小的公差生产的内圆锥螺纹24。

此处，环形量规22被拧到被检测的外螺纹3上，直到不动为止，它允许距离P被限定在外元件7的端部和位于环形量规22螺纹端部28的平面之间。

当环形量规22的螺纹在环形量规的螺纹末端边缘26与被检测外螺纹3的螺纹接触时，这发生在当被检测螺纹3的锥度大于名义值时，位于所述螺纹起始处的平面内的螺纹3的节径小于相应平面内环形量规22的螺纹24的节径。

于是，对高于名义值的所有外螺纹3的锥度值，螺纹3的节圆锥可以被认为绕位于环形量规螺纹的端部26的点转动。

当外螺纹3的锥度小于名义值时相反情况发生；螺纹3的节圆锥绕位于环形量规螺纹的末端28的点转动。

图6简略显示了使用US-A-4 524 524所述类型的平面直径检测装置51对外锥度螺纹3节径的检测。

装置51包括：

·一端部横梁57，包括由边缘54、54’形成的横向支撑表面；

·横向相距的两个纵向臂52、53，它们被安装在横梁57上使其可根据被检测螺纹的类型和直径而调整；

·两个纵向安装的刃58、59，彼此横向相距且构成接触面60、61，刃的边缘被转动到相互面对，刃58安装在纵向臂52上以使其仅能在其平面上转动，而刃59以相同的转动方式安装在横向设置的移动杆56上；

·一测量装置，其上一比较器55位于纵向臂上且被移动杆56驱动。

刃的旋转轴定义了一测量平面，它横穿测量装置51而平行于支撑面54、54’；横梁57可以被滑动，于是测量平面P1位于距支撑面54、54’一给定距离L_A。

比较器55测量接触面61和接触面60之间的距离与相应于比较器零点的预设值之差。于是，通过把由比较器55测量的差的代数值加到预设值之上，螺纹顶D_1s之间的直径被测量。

比较器55可以方便地被电子位移传感器代替，它自动获取并记录测量值。

外螺纹3被测量如下。

支撑面54、54’和测量平面P1间的距离L_A被调节到一个值，此值在图2的图样中相应于平面P1和外元件1的端表面7之间的距离。距离L_A等于到端7的距离P₀和平面P₀与P₁间的距离L₁之间的差。

测量平面P1的位置被选择，使得接触面60、61靠在完整螺纹顶上，接触面60、61足够长以接触至少两个螺纹顶13。

如图2所示，测量平面P₁的位置优选地被选择参考平面P₀和相应于第一完整外螺纹的平面之间的半程。

此位置使得被测节径更靠近外螺纹的起始处，于是在此水平上，直径过盈值可以更好地测得，同时，即使完整螺纹区相对短，也能确保接触面60、61的正确定位。

通过在接触面60、61之间放入图10中调整块70的两个平面，比较器55的零点于是被调节或预设值于是被直接加载，该平面被相互分开一距离(D_1e+h)，此距离为调整块的特征大小；D_1e是在测量平面内被检测螺纹节径的估计值；h等于螺纹高度与测量装置51的生产者所给的几何修正因子之和；此修正因子考虑了刃58、59不绕接触面60、61旋转的情况。

此调整块70比诸如22的螺纹量规更便宜地生产，因为它不包括螺纹，且因为它不经历诸多的拧上和拧下的操作，所以磨损也不那么快。

D_1e用下述关系式确定：

D_1e＝D_nom-L₁.TT_rep1/100

D_nom是节径的名义值，因而是参考平面P₀内的节径值；

L₁是平面P₀和P₁之间的距离，当P₁相对于P₀而在小直径侧时为正；

TT_rep1是外锥度的图样值(plot value)，它将在后面得以定义；它大于锥度的名义值。

在一变体中，为了校准比较器55的零点，取代使用具有两个平坦平行表面的调整块，可以使用具有图12的截楔形的形状的调整块70。

块70包括一横向端表面72和两个大致纵向取向的平坦面，它们相对于横向端表面对称地倾斜并向其会聚；倾斜平坦面间的角C等于2·tg^-1(TT_av1/2)，且在距端面72纵向距离L_A处倾斜平坦面之间的横向距离等于(D_1e+h)。调整块70被插入，以将其端面72加载到测量装置51的支撑面54、54’上，且其倾斜平坦表面在测量装置51的接触面60、61之间。于是仅需要一单独的调整块70，而不管距离L₁。

在图12的变体中，倾斜平面间的角度C等于2·tg^-1(TT_rep1/2)，且在距端面72纵向距离(L_A+L₁)处倾斜平坦面间的横向距离等于(D_nom+h)。

调整块70在端面72侧部的平坦表面端部也可以包括一部分，它没有在图12中显示，它具有不同的斜面，该斜面重现了外元件1的密封装置的外形，尤其是密封面5和外端部表面7。这样的调整块可以使得一第二平面直径测量装置51被调整以检测密封表面5的直径。

放置测量装置51以使其支撑面54、54’放在外元件1的端部表面上，或当此端部表面不是平的，而是例如以75°的半顶角略为凹地收缩时，则放在此端部表面的最外部点上，通过此方法测量被执行，并且接触面60、61被放置成在外部与外螺纹在直径上相对的顶13接触。

在测量中，当测量装置51被转动时，接触面60保持固定在其接触的螺纹的顶部，接触面61在转动中保持与相对的螺纹顶接触。

测量平面P₁中螺纹顶间的直径D_1s的测量值相应于转动中接触面60、61间横向距离的最大值，该最大值可通过读取比较器55获得，或更好地，如果电子传感器代替比较器55安装，且在平面直径测量装置绕接触面60旋转时探测和存储最大值的电子线路被采用，则可以自动地确定。

外螺纹3的检测方法中的最后步骤是在为螺纹顶间的直径而测量的值D_1s和由约D_1e的间隔定义的容限间的比较。

测量平面P₁上外节径的值D₁通过从相同面P₁内螺纹顶间直径的测量值D_1s中减去上文定义的量h而获得，螺纹顶D_1s间测量的直径的容许间隔的限度值可以从增加了量h的节径D₁的限度直接定义。

它们也可以通过在给出测量平面内节径估计值的公式D_1e＝D_nom-L₁。TT_rep1/100中用包含具有±ΔL₁的距离L₁的值L_1min、L_1max代替参考平面和测量平面间的距离L₁的值间接定义。

获得TT_rep1的方法是通过在图18中解释的下述计算定义的。

通常，根据本方法进行测量的外螺纹3的节径的平均值被设置为等于用环形量规22根据规范API 5B测量的螺纹3的节径的平均值，在此环形量规22端部28的平面上测量，其被设置在第一完整外螺纹的平均值上。

图18中点G₁标记了环形量规端平面28中螺纹3的节径平均值，在环形量规上，此点距参考平面P₀远离L_s1，而距位于环形量规螺纹另一端上的平面26远离L_f1。

假设：

a)如上所述，生产的螺纹的节圆锥绕一点旋转，根据受检螺纹3的锥度TT₁是大于还是小于环形量规的锥度，该点位于拧在受检外螺纹3上的环形量规22的螺纹的一端或另一端，环形量规螺纹锥度值被假设为等于锥度的名义值。

b)所生产的螺纹锥度的分布符合以锥度平均值TT_av1为中心的正态分布，在锥度最大值和最小值间的间隔(TT_max1-T_Tmin1)等于该分布的标准偏差σ₁的6倍。

接着，如果受检螺纹的锥度大于名义值TT_nom，在环形量规端面28中受检螺纹的点位于间隔O’₁A₁内，点O’₁相应于环形量规的锥度TT_nom，而点A₁相应于受检螺纹锥度的最大值TT_max1。在间隔O’₁A₁内任意点处的几率密度服从以O₁为中心的高斯法则，此法则在图18中用实线显示的钟形曲线的一部分显示，点O₁相应于受检螺纹3的锥度的平均值TT_av1。

如果受检螺纹的锥度TT₁小于名义值TT_nom，在环形量规端面28内的受检螺纹的端部为轴点O’₁。与点O’₁位置相关的几率等于用虚线表示的图18的钟形曲线部分的面积。

平面28内螺纹端位置的平均结果值是从TT_min1到TT_max1的所有锥度值的位置的权重G₁的中心，并且对于锥度，允许图样值(plot value)TT_rep1通过直线Q₁G₁的斜率得以定义，点Q₁相应于节径的名义值。

在从O’₁指向A₁的轴上：

TT_rep1＝TT_nom+O′₁G₁/L_s1＝TT_nom+O′₁O₁/L_s1+O₁G₁/L_s1

$\frac{{O^{\′}}_1{O}_1}{L_{s1}}=\frac{L_{f1}}{L_{s1}}\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{TT}}_1$

比率L_f1/L_s1还等于外螺纹长度与参考平面P₀和第一完整外螺纹间距离之比K₁。

$\frac{O_1{G}_1}{L_{f1}\·{\mathrm{\σ}}_1}=\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}f\left(x\right)\·\mathrm{\ρ}\left(x\right)\·\mathrm{dx}$

x是一简化的中心变量，它等于(TT₁-TT_av1)/σ₁，可从-∞到+∞变化，TT₁相应于锥度变量。

其中

ρ(x)＝x             对x＞-ΔTT₁/σ1，也即，对TT₁＞TT_nom

ρ(x)＝-ΔTT₁/σ₁    对x≤-ΔTT₁/σ₁，也即，对TT₁≤TT_nom

$\frac{O_1{G}_1}{L_{f1}\·{\mathrm{\σ}}_1}=\underset{-\∞}{\overset{{-\mathrm{\ΔTT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1}{\∫}}\frac{{-\mathrm{\ΔTT}}_1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\·{\mathrm{\σ}}_1}\exp ({-x}^2/2)\·\mathrm{dx}+\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\underset{{-\mathrm{\ΔTT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1}{\overset{+\∞}{\∫}}x\·\exp ({-x}^2/2)\·\mathrm{dx}$

下述公式可以很容易地推导：

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}1}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K_1\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{TT}}_1+\frac{K_1\·{\mathrm{\σ}}_1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{(\mathrm{\Δ}{\mathrm{TT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1)}^2]$

${-K}_1\·{\mathrm{\ΔTT}}_1\·g(-{\mathrm{\ΔTT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1)$

数据例：

TT_nom＝6.25％     K₁＝2.22

TT_min1＝6.10％    TT_max1＝6.60％    TT_av1＝6.35％

ΔTT₁＝(TT_av1-TT_nom)＝0.10％    σ₁＝(6.60-6.10)/6＝0.08％

我们得到：TT_rep1＝6.48％。

优选地，相应于本数据例的情况，值TT_rep1倾向于在TT_nom和TT_max1之间的范围内。由螺纹顶13形成的圆锥可以有几何非完整性，例如椭圆、空洞和横截面上的周期性凸起。

为了获得测量平面P₁内节径的典型尺寸，于是对直径的多次测量是有利的。

发明人确认，在装置51这种类型的具有两个接触面60、61的测量装置的情形中，没有必要进行多于四次的测量以获得平面P₁内节径的典型值。

于是提出，通过在每次测量间将测量装置51或受检螺纹3绕螺纹轴转动45°，也即八分之一转，对节径进行四次连续的测定或测量，D₁被设置成等于这四次测量的平均值。

在一变体中(未示出)，平面直径测量装置包括，以已知的方式，互相间隔120°的三个接触面，它们同测量平面P₁一起可直接定义由螺纹顶的圆锥的横截面形成的圆环，并且，作为结果，螺纹顶间的直径D_1s没有必要在测量中绕接触面转动装置。

于是，如图11所示的，调整块70呈直径D_1s的圆柱形。

在图13所示的变体中，它呈截顶圆锥形，直径为：在距截顶圆锥小直径的横向面纵向距离L_A的横截面上为(D_1e+h)；其锥度等于值TT_av1，锥度调整块70被插入以加载其具有小直径的端面72在测量装置54、54’的支撑面和测量装置51的接触面间的圆锥外表面上。于是，只有一个调整块是需要的，而不管长度L_A，如图12中的情形。

在图13的变体中，调整块70直径等于：在距截顶圆锥小直径端72的横向表面纵向距离(L_A+L₁)的横截面上为(D_nom+h)；其锥度等于值TT_rep1。

在变体中，图13中未显示，在端面72侧部的圆锥外表面的端部，调整块70也可以包括一在图12中未显示且具不同锥度的部分，它重现了外元件1的端部的外形，尤其是密封面5，也可能还有外端部表面7的外形。这种调整块使得一第二平面直径检测装置51被调整以检测密封面5的直径。

通过具有三个接触面的测量装置，发明人确定，通过在每次测量间将测量装置或被测量螺纹3绕螺纹轴旋转40°，也即九分之一转，节径的三次测量是足够的，求得这三次测量的平均值以获得测量平面P₁内的代表值D₁。

图9和图19是图6和图18的对应图，并显示和解释了使用平面直径测量装置51对内锥度螺纹4在测量平面P₂内的节径D₂的测量。

图9的测量装置51大致等同于图6的装置，不同之处是当被用以检测内螺纹时，纵向臂52、53旋转180°，使得接触面60、61相互间以相反的方向取向。

该检测方法包括与涉及外螺纹的步骤一样的步骤，其中的一些不同现在将得以阐述。

首先，支撑面54、54’和测量平面P₂间的距离L_B在测量装置51上得以调节。测量平面P₂的位置在图3中被选择，使得它位于具完整内螺纹的区域中，且最接近图中的当外和内螺纹在图中连接时与外螺纹的测量平面P₁重合的平面。

图3显示了当连接图中平面P₂与平面P₁重合的情况。图3中距离L_B于是相应于平面P₂和内元件2的端面10之间的距离。

比较器55的零点通过将接触面60、61放置在图14的U形调整块80分支上的相互面对的两个平行平面上而得以调整，两个平面划出了一个具有宽度(D_2e-h)的内部间隔81。在此公式中，D_2e是测量平面P₂上节径的估计值，而h代表螺纹高度和测量装置51的几何修正因子之和，修正因子是本身就知道的，如上所述。

为了确定D_2e，相似于外螺纹的关系被使用：

D_2e＝D_nom-L₂.TT_rep2/100

D_nom是节径的名义值；

L₂是平面P₀和P₂之间的距离，因为P₂相对于P₀在小直径侧，所以该距离被认为为正；

TT_rep2是内锥度的图样值(plot value)，将在下面定义；它小于锥度的名义值。

在一变体中，取代使用包括由两个平行平面界定的一内部间隔的图14的调整块，图16的U形调整块80可以被采用，它具有一横向端面82，且其中，内部间隔81由大致纵向取向的两个楔形倾斜平面界定，该平面相对于端面82对称地倾斜并向内部间隔81的后部，也即向U的底部，会聚。倾斜平面间的角度D等于2.tg^-1(TT_av2/2)，且距端面82纵向距离L_B处倾斜平面间的横向距离等于(D_2e-h)。测量装置51被插入，以将其支撑面54、54’加载到调整块80的端面82上，且将其接触面60、61加载到块80的倾斜平面上。于是，只有一个调整块80是需要的，而不管距离L_B。

在图16的一变体中，倾斜平坦表面之间的角度D等于2.tg^-1(TT_rep2/2)，且距端面82纵向距离(L_B-L₂)处倾斜平面间的横向距离等于(D_nom-h)。

在图16未显示的变体中，在端面82侧部的圆锥外表面的端部，调整块80也可以包括一在图16中未显示且具不同锥度的部分，它重现了内元件2的端部的外形，尤其是密封面6，也可能还有内支撑表面8的外形。这种调整块使得一第二平面直径检测装置51被调整以检测密封面6的直径。

通过将支撑面54、54’放置在受检内螺纹4的端表面10上，且使接触面60、61与直径上相对的内螺纹的顶部进行内部接触，测量以与外螺纹的情况相同的方式进行。

装置被绕接触面61转动，它转动同时保持与螺纹顶接触。

螺纹顶间的直径D_2s被测量，并相应于接触面60、61间横向距离的最大值。

如同外螺纹的情况，此值可以在比较器55上读取，或者，如果上述适当的电路被采用，则直接记录。

如同外螺纹的情况，可能使用平面直径测量装置，它包括三个接触面，并给出值D_2s而无需将装置绕其接触面中的一个转动。

在此情况中，图15的调整块80被使用，它包括一圆柱状空腔。

在一变体中，图17的调整块80被采用，它包括一横向端面82和一由具锥度TT_av2的圆锥外表面界定的内部间隔81，间隔的顶部指向与横向端面相反的一侧，且其直径在距横向端面82距离L_B处等于(D_2e-h)。测量装置51被插入，以将其支撑面54、54’加载到调整块80的端面82上，且将其接触面加载到调整块80的圆锥外表面上。于是，如图16中的情况，只有一个调整块是需要的，而不管长度L_B。

在图17所示的变体中，圆锥外表面具有TT_rep2的锥度，且其直径在距横向端面82距离(L_B-L₂)处等于(D_nom-h)。在图17未显示的变体中，在端面82侧部上其圆锥外表面的端部，调整块80也可以包括一部分，它未在图17中显示，具有不同的锥度，它重现了内元件2的密封装置的外形，尤其是密封面6，可能还有内支撑面8。这种调整块允许第二平面直径测量装置51被调整以检测密封面6的直径。

在测量平面P₂中螺纹顶之间的直径D_2s的测量以与外螺纹上直径D_1s的测量相同的方式进行。

内螺纹4检测方法的最后步骤是在螺纹顶间测量的值D_2s和由大约D_2e的范围定义的容限之间的比较。

在测量平面P₂中内螺纹4节径的值D₂是通过将上述定义的量h加在测量值D_2s上得到的。

在螺纹顶D_2s间测量的直径的容许范围的限度可以直接从节径D₂的限度中减去量h定义。

在给出测量平面内节径估计值的公式D_2e＝D_nom-L₂.TT_rep2/100中，通过用涵盖具有±ΔL₂的距离L₂的值L_2min、L_2max代替平面P₀和P₂之间的距离L₂的值，它们也可以间接获得。

使用与确定D_1e相同类型的计算，D_2e从下面由图19显示的关系式确定。

通常，根据本方法的受检内螺纹4的节径的平均值倾向于等于在插入式量规21端部27的平面上根据规范API 5B用插入式量规21检测的螺纹4的节径的平均值，该平面位于末端完整螺纹的平均值上。

图19上的点G₂标出了插入式量规端平面27内螺纹4的节径的平均值，该平面距离参考平面P₀有L_s2远，而距离位于插入式量规另一端的平面25有L_f2远。

假设：

a)如上所述，生产的螺纹的节圆锥绕一点旋转，根据受检螺纹4的锥度TT₂是小于还是大于插入式量规的锥度，该点位于拧在受检内螺纹4上的插入式量规21的螺纹的一端或另一端，后一锥度被假设为等于锥度的名义值。

b)所生产的螺纹锥度的分布符合以锥度平均值TT_av2为中心的正态分布，在锥度最大值和最小值间的间隔(TT_max2-TT_min2)等于该分布的标准偏差σ₂的6倍。

因此，如果受检螺纹的锥度小于名义值TT_nom，在插入式量规端面27中受检螺纹的点位于间隔O’₂A₂内，点O’₂相应于插入式量规的锥度TT_nom，而点A₂相应于受检螺纹锥度的最小值TT_min2。在间隔O’₂A₂内任意点处的几率密度服从以O₁为中心的高斯法则，此法则在图19中用实线显示的钟形曲线的一部分显示，点O₁相应于受检螺纹4的锥度的平均值TT_av2。

如果受检螺纹的锥度TT₂小于名义值TT_nom，在插入式量规端面27内的受检螺纹的端部为轴点O’₂。与点O’₂位置相关的几率等于用虚线表示的图19的钟形曲线部分的面积。

平面27内螺纹端位置的平均结果值是从TT_min2到TT_max2的所有锥度值的位置的权重G₂的中心，并且对于锥度，允许图样值TT_rep2通过直线Q₂G₂的斜率得以定义，点Q₂相应于节径的名义值。

在从O’₂指向A₂的轴上：

TT_rep2＝TT_nom+O′₂G₂/L_s2＝TT_nom+O′₂O₂/L_s2+O₂G₂/L_s2

$\frac{{O^{\′}}_2{O}_2}{L_{s2}}=\frac{L_{f2}}{L_{s2}}\·{\mathrm{\ΔTT}}_2$

比率L_f2/L_s2等于外螺纹长度与参考平面P₀和末端完整外螺纹间距离之比K₂。

$\frac{O_2{G}_2}{L_{f2}\·{\mathrm{\σ}}_2}=\underset{-\∞}{\overset{+\∞}{\∫}}f\left(x\right)\·\mathrm{\ρ}\left(x\right)\·\mathrm{dx}$

x是一简化的中心变量，它等于(TT₂-TT_av2)/σ₂，可从-∞到+∞变化，TT₂相应于锥度变量。

其中

ρ(x)＝x             对x＜-ΔTT₂/σ₂，也即，对TT₂＜TT_nom

ρ(x)＝-ΔTT₂/σ₂    对x≥-ΔTT₂/σ₂，也即，对TT₂≥TT_nom

$\frac{O_2{G}_2}{L_{f2}\·{\mathrm{\σ}}_2}=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\underset{-\∞}{\overset{{-\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2}{\∫}}\mathrm{xexp}({-x}^2/2)\·\mathrm{dx}-\frac{{\mathrm{\ΔTT}}_2}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\·{\mathrm{\σ}}_2}\underset{{-\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2}{\overset{+\∞}{\∫}}\exp ({-x}^2/2)\·\mathrm{dx}$

下述公式可以很容易地推导：

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}2}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K_2\·\mathrm{\Δ}{\mathrm{TT}}_2-\frac{K_2\·{\mathrm{\σ}}_2}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{({\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2)}^2]$

${-K}_2\·{\mathrm{\ΔTT}}_2\·g(-{\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2)$

数据例：

TT_nom＝6.25％         K₁＝2.22

TT_min2＝6.05％        TT_max2＝6.45％        TT_av2＝6.25％

ΔTT₂＝0％            σ₂＝0.07％

TT_rep2＝6.19％，且在TT_min2和TT_nom间的期望区间内。

对于本发明的方法中受检的外或内螺纹的特性，有利的是内螺纹4的锥度的平均值TT_av2小于外螺纹3的锥度的平均值TT_av1，每个外和内元件包括诸如密封面5、6的与接头100上相配的元件的密封部件径向过盈的密封装置，和/或与接头100上相配的元件的支撑面邻接的支撑面7、8，外密封装置5、7设置为接近外元件1的自由端。

当锥度平均值如此截然不同时，在接近密封装置处螺纹趋向难以过盈。发明人已经指出，关于密封装置的接触压力，接近密封装置(5、6、7、8)处低的螺纹过盈是优选的。

外螺纹的锥度平均值TT_av1可以大于名义值TT_nom。

内螺纹的锥度平均值TT_av2可以小于名义值TT_nom。

下面的表1得自管子接头的数据计算，管子的直径为177.8mm(7”)，厚度为8.05mm(23lb/ft使用工业中采用的英制单位)，其最小屈服强度为(SMYS)551Mpa，接头与图3中的相似。它给出了密封面5、6上的接触压力，连接扭矩的计算值为9.8KN·m。

	锥度(％)		螺纹过盈(mm)		接触压力/SMSY之比
						外	内	第一外螺纹侧	末端螺纹侧
	第一情形	6.00％	6.60％	-0.48mm						0.19mm	0.74
第二情形					6.50％	6.10％	0.30mm	-0.15mm	0.59

表1：作为螺纹过盈的函数的密封面上的接触压力

第一外螺纹侧部上的正直径过盈对密封面5、6上接触压力的不利影响可得以看出。于是，显得明智的是能估计外螺纹起始侧上的，尤其是在相应于与第一完整外螺纹相互作用的末端完整内螺纹的平面内的直径过盈。此区域内螺纹节径的测量将显现为一有利的结果。

然而，对于本发明的检测方法所认可的确定的外/内元件对，即使当用本发明的方法，用锥度的平均差值且通过控制相对接近密封面的节径来形成连接，接近支撑面5、6的螺纹过盈值也可能大于用API 5B规范通过硬量规检测的螺纹的相同区域中螺纹过盈的最大值。

这点可通过几何计算验证。

在上述例子给出的管子的情形中，考虑到该管道的容许公差，发现在本发明检测方法的情况下，靠近密封面的螺纹过盈的最大值小于用规范API5B测量的螺纹在相同位置的螺纹过盈的最大值0.07mm。

这种结果是满意的。如果不是这种情形，此处为了严格等同该方法，例如，减少用本发明的方法生产和检测的螺纹锥度的公差范围是适宜的。

考虑到检测与规范API 5B的等效而施行的最终验证是连接扭矩的等效。

支撑面7、8接触时刻的连接扭矩大致上是所有螺纹上的总过盈的函数。

当接近密封面5、6的螺纹过盈值通过使用本发明的方法而充分处于控制中时，在螺纹另一端，也即在非完整外螺纹的范围的过盈值相反地被更差地控制。

于是，发明人已确认，当螺纹过盈区的值对用本发明的方法检测的螺纹和用规范API 5B检测的螺纹几乎没有不同时，连接扭矩不必被改变，该过盈区的值为由外/内元件1、2的平均尺寸而计算，且整合了所有沿螺纹的过盈值。

在前述例子所给的管子的情形中，对本发明的方法，该螺纹过盈区的值相对于用规范API 5B的检测小2％；这种差额是完全可接受的。

如果大的差别被发现，例如在一个或另一个方向上超过30％，例如，减少螺纹锥度公差范围的边界此处将再次是适宜的。

本发明不局限于图中或例子中所述的实施例。

本发明可用于检测整体接头的锥度螺纹，每根管都是长管，且在一端设置有外元件1，在另一端有内元件2，第一管101的外元件被连接到第二管102的内元件2上。

它还可用于检测在每一端设置有外元件1的长管间的成对连接的锥度螺纹，接头的连接每端设置有内元件2。

它还可用于检测具有任意螺纹形式的锥度螺纹：圆的、三角形的、具有正或负角度侧面的梯形的，等等。

Claims (28)

1.一种检测外锥度螺纹(3)的方法，该螺纹位于金属管(101)端部的外元件(1)的外圆周上，且包括至少一个位于此端部处的密封装置(5、7)，其中，螺纹的节径(D₁)在距图中参考平面(P₀)距离L₁处的给定测量平面(P₁)内用平面直径测量装置(51)进行测量，该装置包括一支撑面(54、54’)、至少两个相互间隔一横向距离且距该支撑面一可调整轴距的接触面(60、61)、以及一个用于测量位于横向测量平面(P₁)内与该至少两个接触面相切的圆的直径的装置(55)，所述方法包括下述步骤：

a)在平面直径测量装置(51)上，调整作为所选距离L₁的函数的支撑面(54、54’)与测量平面(P₁)间的距离L_A；

b)使用调整块(70)将所述测量装置调整到接触面间横向距离的一预设值，调整块的特征大小参考测量平面(P₁)内节径的估计值(D_1e)定义；

c)在测量平面(P₁)内测量螺纹顶之间螺纹的直径，测量装置(51)的支撑面(54、54’)与外元件的自由端相贴合；

d)将螺纹顶之间的所测直径(D_1s)与该直径的容限进行比较；其中，外螺纹(3)节径的测量平面(P₁)是位于图中参考平面(P₀)和第一完整外螺纹之间的平面，测量平面(P₁)内节径的估计值(D_1e)满足下述等式：

D_1e＝D_nom-L₁·TT_rep1/100

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}1}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K_1\·{\mathrm{\ΔTT}}_1+\frac{K_1\·{\mathrm{\σ}}_1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{({\mathrm{\ΔTT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1)}^2]$

$-K_1\·{\mathrm{\ΔTT}}_1\·g(-{\mathrm{\ΔTT}}_1/{\mathrm{\σ}}_1)$

D_nom是参考平面内节径的名义值；

TT_rep1是外锥度的图示值；

TT_nom是螺纹锥度的名义值；

TT_min1、TT_max1和TT_av1分别是所生产螺纹的锥度的最小、最大和平均值；

ΔTT₁是差(TT_av1-TT_nom)的代数值；

σ₁是所生产锥度分布的标准差；

K₁是外螺纹长度与参考平面(P₀)和第一完整外螺纹之间的距离之比；

g(u)是变量的值u的简化中心正态分布的值。

2.根据权利要求1的方法，其中，测量平面(P₁)位于参考平面(P₀)和与第一完整外螺纹相应的平面之间的半程位置。

3.根据权利要求1至2中的任何一个的方法，其中，至少一个密封装置包括一个密封面(5)。

4.根据权利要求1至2中的任何一个的方法，其中，至少一个密封装置包括一个横向支撑表面(7)。

5.根据权利要求1或权利要求2的方法，其中，外螺纹(3)锥度的平均值(TT_av1)大于名义值(TT_nom)。

6.根据权利要求1至2中任何一个的方法，其中，螺纹顶之间直径的界限通过在给出测量平面中节径估计值的公式中用涵盖参考平面(P₀)和测量平面(P₁)之间的距离值(L₁)的界限值(L_1min、L_1max)代替参考平面(P₀)和测量平面(P₁)之间的距离值(L₁)获得。

7.根据权利要求1至2中任何一个的方法，其中，使用包括两个接触面(60、61)的平面直径测量装置(51)，将检测在相同测量平面(P₁)内进行四次，在每次检测之间绕螺纹的轴(XX)将测量装置(51)或螺纹(3)转动八分之一转，其中，这四次测量的平均值被用以表征测量平面内螺纹顶之间的直径。

8.根据权利要求1至2中任何一个的方法，其中，使用包括三个接触面的平面直径测量装置(51)，将检测在相同测量平面(P₁)内进行三次，在每次检测之间绕螺纹的轴(XX)将测量装置(51)或螺纹(3)转动40°，其中，这三次测量的平均值被用以表征测量平面内螺纹顶之间的直径。

9.在测量平面(P₁)内的平面直径测量装置(51)，以施行根据权利要求1至2中任何一个的方法，该平面直径测量装置包括支撑面(54、54’)、两个相互间隔一横向距离且距该支撑面一可调整轴距的接触面(60、61)、以及一个用于测量位于横向测量平面(P₁)内与所述接触面(60、61)相切的圆的直径的装置(55)，其中，它包括一用于自动采集测量中获得的最大值的装置。

10.根据权利要求9的平面直径测量装置(51)，其中，它包括一装置以施行对所获得的螺纹顶间直径值的统计计算。

11.用于调整根据权利要求1或权利要求2的方法中接触面(60、61)之间距离的预设值的调整块(70)，使用具有两个接触面的平面直径测量装置，其中，该块(70)呈截顶楔形的形式，且包括横向端面(72)和两个纵向取向的平坦面，所述平坦面相对于该横向端面对称地倾斜且向后者会聚，所述平坦面间的角度C等于2·tg^-1(TT_av1/2)且所述倾斜平坦面间的横向距离在距端面(72)纵向距离L_A处等于(D_1e+h)，h等于受检螺纹(3)的一个齿(13)的高度与其自身的几何修正因子之和。

12.根据权利要求11的调整块(70)，其中，该调整块在端面(72)侧面的其倾斜平坦面的端部上包括一部分，此部分具有再现外元件(1)的至少一个密封装置(5、7)的外形的不同斜率。

13.一调整块(70)，用于调整根据权利要求1或权利要求2的方法中接触面之间距离的预设值，使用具有三个接触面的平面直径测量装置，其中，该块(70)呈截顶圆锥的形式，且包括在圆锥的顶部一侧的横向端面(72)和具有等于TT_av1的锥度的锥形圆周表面，锥形圆周表面的直径在距横向端面距离L_A处等于(D_1e+h)，h等于受检螺纹(3)的一个齿(13)的高度与其自身的几何修正因子之和。

14.根据权利要求13的调整块(70)，其中，该调整块在端面(72)侧面的其锥形圆周表面的端部上包括一部分，此部分具有再现外元件(1)的至少一个密封装置(5、7)的外形的不同锥度。

15.一种检测内锥度螺纹(4)的方法，该螺纹位于金属管(102)端部的内元件(2)的内圆周上，且包括至少一个密封装置(6、8)，它被定位以便与外元件自由端处的密封装置(5、7)中的一个或多个相配合，其中，螺纹的节径(D₂)在距图中参考平面(P₀)距离L₂处的给定测量平面(P₂)内用平面直径测量装置(51)进行测量，该装置包括一支撑面(54、54’)、至少两个相互间隔一横向距离且距该支撑面一可调整轴距的接触面(60、61)、以及一个用于测量位于横向测量平面(P₂)内与该至少两个接触面相切的圆的直径的装置，所述方法包括下述步骤：

a)在平面直径测量装置(51)上，调整作为所选距离L₂的函数的支撑面(54、54’)与测量平面(P₂)间的距离L_B；

b)使用调整块(80)将所述测量装置调整到接触面间横向距离的一预设值，调整块的特征大小参考测量平面(P₂)内节径的估计值(D_2e)定义；

c)在测量平面(P₂)内测量螺纹顶之间螺纹的直径(D_2s)，测量装置(51)的支撑面(54、54’)与内元件的自由端相贴合；

d)将螺纹顶之间的所测直径(D_2s)与该直径的容限进行比较；其中，内螺纹(4)节径的测量平面(P₂)位于完整内螺纹区中，且在该完整内螺纹区内最接近于特定平面，在图中，当两个外和内螺纹(3、4)被连接时，此特定平面与权利要求1或权利要求2所述的外螺纹节径的测量平面(P₁)重合，内螺纹(4)节径的测量平面(P₂)内节径的估计值(D_2e)满足下述等式：

D_2e＝D_nom-L₂·TT_rep2/100

${\mathrm{TT}}_{\mathrm{rep}2}={\mathrm{TT}}_{\mathrm{nom}}+K_2\·{\mathrm{\ΔTT}}_2-\frac{K_2\·{\mathrm{\σ}}_2}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}\·\exp [-\frac{1}{2}\·{({\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2)}^2]$

$-K_2\·{\mathrm{\ΔTT}}_2\·g({-\mathrm{\ΔTT}}_2/{\mathrm{\σ}}_2)$

D_nom是参考平面内节径的名义值；

TT_rep2是内锥度的图示值；

TT_nom是内螺纹锥度的名义值；

TT_min2、TT_max2和TT_av2分别是所生产内螺纹的锥度的最小、最大和平均值；

ΔTT₂是差(TT_av2-TT_nom)的代数值；

σ₂是所生产内锥度分布的标准差；

K₂是内螺纹长度与参考平面(P₀)和末端完整内螺纹之间的距离之比；

g(u)是变量的值u的简化中心正态分布的值。

16.根据权利要求15的方法，其中，至少一个密封装置包括一个密封面(6)。

17.根据权利要求15至16中的任何一个的方法，其中，至少一个密封装置包括一个横向支撑表面(8)。

18.根据权利要求15的方法，其中，内螺纹(4)锥度的平均值(TT_av2)小于其相关的外螺纹(3)锥度的平均值(TT_av1)。

19.根据权利要求15的检测内锥度螺纹(4)的方法，其中，内螺纹(4)的锥度的平均值(TT_av2)小于名义值(TT_nom)。

20.根据权利要求15至16中任何一个的方法，其中，螺纹顶之间直径的界限通过在给出测量平面中节径估计值的公式中用涵盖参考平面(P₀)和测量平面(P₂)之间的距离值(L₂)的界限值(L_2min、L_2max)代替参考平面(P₀)和测量平面(P₂)之间的距离值(L₂)获得。

21.根据权利要求15至16中任何一个的方法，其中，使用包括两个接触面(60、61)的平面直径测量装置(51)，将检测在相同测量平面(P₂)内进行四次，在每次检测之间绕螺纹的轴(XX)将测量装置(51)或螺纹(4)转动八分之一转，其中，这四次测量的平均值被用以表征测量平面内螺纹顶之间的直径。

22.根据权利要求15至16中任何一个的方法，其中，使用包括三个接触面的平面直径测量装置(51)，将检测在相同测量平面(P₂)内进行三次，在每次检测之间绕螺纹的轴(XX)将测量装置(51)或螺纹(4)转动40°，其中，这三次测量的平均值被用以表征测量平面内螺纹顶之间的直径。

23.在测量平面(P₂)内的平面直径测量装置(51)，以施行根据权利要求15至16中任何一个方法，所述装置包括支撑面(54、54’)、两个相互间隔一横向距离且距该支撑面一可调整轴距的接触面(60、61)、以及一个用于测量位于横向测量平面(P₂)内与所述接触面(60、61)相切的圆的直径的装置(55)，其中，它包括一用于自动采集测量中获得的最大值的装置。

24.根据权利要求23的平面直径测量装置(51)，其中，它包括一装置以施行对所获得的螺纹顶间直径值的统计计算。

25.一调整块(80)，用于调整根据权利要求15的方法中两个接触面(60、61)之间距离的预设值，使用具有两个接触面的平面直径测量装置，其中，该块(80)具有横向端面(82)和由该块的两个纵向取向的平坦面界定的内部间隔(81)，所述平坦面相对于所述端面(82)对称地倾斜且向内部间隔(81)的后部会聚，所述倾斜平坦面间的角度D等于2·tg^-1(TT_av2/2)且所述倾斜平坦面间的横向距离在距端面(82)纵向距离L_B处等于(D_2e-h)，h等于受检螺纹(4)的一个齿的高度与其自身的几何修正因子之和。

26.根据权利要求25的调整块(80)，其中，该调整块(80)在横向端面(82)相反侧的其倾斜平坦面的端部上包括一部分，此部分具有再现内元件(2)的至少一个密封装置(6、8)的外形的不同斜率。

27.一调整块(80)，用于调整根据权利要求15的方法中接触面之间距离的预设值，使用具有三个接触面的平面直径测量装置，其中，该块(80)具有横向端面(82)和由具有纵轴且具有等于TT_av2的锥度的锥形圆周表面界定的内部间隔(81)，该内部间隔(81)顶部朝向与该横向端面相对侧，且锥形圆周表面的直径在距横向端面(82)距离L_B处等于(D_2e-h)，h等于受检螺纹(4)的一个齿的高度与其自身的几何修正因子之和。

28.根据权利要求27的调整块(80)，其中，该调整块(80)在横向端面(82)相反侧的其锥形圆周表面的端部上包括一部分，此部分具有再现内元件(2)的至少一个密封装置(6、8)的外形的不同锥度。

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