CN201714314U - 一种油管螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油管螺纹接头，包括内螺纹件(1)和外螺纹件(5)，所述内螺纹件(1)上设有内台肩(2)、锥管内螺纹(3)及外端面台肩(4)，所述外螺纹件(5)上设有内端面台肩(6)、锥管外螺纹(7)及外端面(8)，所述锥管内螺纹(3)包括：第一内螺纹，其自所述外端面台肩(4)侧的第一牙起占该锥管内螺纹(3)轴向长度的1/4～1/2，且其内螺距相等；以及第二内螺纹，其内螺距相等且与所述锥管外螺纹(7)的螺距相一致，所述第二内螺纹的螺距比所述第一内螺纹的螺距小0.02～0.04mm。其易于生产制造，能有效实现载荷在各牙螺纹上均匀分布，显著减小应力集中，提高接头承载及抗扭性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油管螺纹接头，尤其涉及一种具有较高抗扭强度的油管螺纹接头，属于油管螺纹连接技术领域。
背景技术
在开采石油和天然气的过程中，几百根石油油管通过螺纹接头被连接起来组成几千米长的油管柱，这些接头需要承受内压、外压、拉伸载荷等，因此接头部位是整个管柱的薄弱环节。目前油田使用的油管多为API不加厚油管，这种油管采用接箍连接，管体不加厚，螺纹则为每英寸(25.4mm)10牙的细牙圆螺纹，其缺点是连接强度低、耐粘扣性能差，因此限制了这种油管的使用。为此，API又推出了API加厚油管，这种油管也采用接箍连接，管体加厚，并在加厚部位加工有连接螺纹，这种螺纹为每英寸(25.4mm)8牙的粗牙圆螺纹，由于管端经过加厚处理，这种接头连接强度大大提高，达到了管体强度，但是耐粘扣性能并未得到改善。
由于油管需要多次重复使用，因此接头必须能够承受多次拆卸。不论是API不加厚油管的螺纹，还是API的加厚油管的螺纹，因其结构设计上的缺陷，接头上扣后应力集中严重，应力水平很高，会经常发生粘扣问题，从而严重影响油管的使用寿命。
经文献检索发现，中国专利公开号CN201013259Y，公开日为2008年1月31日，名称为“高抗扭油管”的实用新型专利公开了一种高抗扭油管，在油管第一端部设有内螺纹以及一个第一密封面，在油管的第二端部设有外螺纹和一个第二密封面，分别与第一端部的内螺纹和第一密封面配合。第一密封面和第二密封面为斜锥面。该实用新型总体上为锥形螺纹连接的油管，每根油管具有一第一端部和一第二端部，油管首尾依次通过螺纹拧接。油管端部拧紧后，内螺纹与外螺纹紧密接触，形成过盈配合，密封可靠性大大提高。同时，由于具有两个扭矩台肩，可以使得抗扭性得到很大增强。但是，这种高抗扭油管的缺点在于：在扭矩台肩附近，由于内螺纹扭矩台肩与外螺纹扭矩台肩之间的巨大反作用力，会使得扭矩台肩附近的啮合螺纹产生很严重的应力集中，尤其针对外扭矩台肩，当主台肩首先产生接触并出现很大的变形后，内扭矩台肩才产生接触，所以位于该处螺纹的应力集中尤为严重。
针对现有技术，如果锥管内、外螺纹的螺距完全相同，其啮合后的螺纹外形如图3所示。迫切需要一种新的螺纹接头，可有效的提高街头的抗扭强度和承载能力。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种油管螺纹接头，以解决现有技术的螺纹接头在经螺纹啮合后，普遍存在的各牙螺纹受力不均匀、应力集中严重、接头抗扭性能差以及易发生粘扣现象的问题。
本实用新型的技术构思如下：由于端面台肩产生的轴向力作用，将使得距离该端面台肩越近的螺纹受力越大，而越远离该端面台肩的螺纹则受力越小，所以导致各牙螺纹受力非常的不均匀。当扭矩较大时，这种问题尤其地突出。与现有技术相比，对锥管内螺纹可以采用分段变螺距的方法，以使得靠近端面台肩的第1牙螺纹承载面的啮合间隙距离最大，而随后的螺纹啮合间距则依次不断减小，即能实现各牙螺纹上的载荷分布更接近于等载荷分布，螺纹连接的应力集中将会大幅减小，从而能够有效地提高接头的抗扭强度，提高接头的承载能力，并减少螺纹粘扣现象发生的可能性。而且，根据现有的数控机床加工技术，这种分段变螺距也易于实现，制造成本不高。
本实用新型的目的是这样实现的：一种油管螺纹接头，包括内螺纹件和外螺纹件，该内螺纹件上设有内台肩、锥管内螺纹及外端面台肩，外螺纹件上设有内端面台肩、锥管外螺纹及外端面，所述锥管内螺纹包括：第一内螺纹，其自所述外端面台肩侧的第1牙起占该锥管内螺纹轴向长度的1/4～1/2，且其内螺距相等；以及第二内螺纹，其内螺距相等且与所述锥管外螺纹的螺距相一致，所述第二内螺纹的螺距比所述第一内螺纹的螺距小0.02～0.04mm。
优选地，所述锥管内螺纹与锥管外螺纹相啮合的轴向间隙自所述外端面台肩一端起沿轴向递减。
优选地，所述第一内螺纹内设有4～7牙。
优选地，所述内台肩与垂直方向的夹角α＝15～25°，所述外端面与垂直方向的夹角β比所述α角小0.5°。
优选地，所述锥管内螺纹与锥管外螺纹均为偏梯形螺纹，且该锥管内螺纹的齿高、锥度及牙型角参数均与所述锥管外螺纹相同。
优选地，所述外端面台肩与所述内端面台肩均呈直角。
优选地，所述第一内螺纹占锥管内螺纹轴向长度的1/4～1/3。
本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
1)通过保持锥管外螺纹的螺距不变，而采用对锥管内螺纹的螺距进行分段变化的方法，有效实现了载荷在各牙螺纹上均匀化分布，显著减小了应力集中程度，提高了接头的承载能力及其抗扭能力；
2)通过上述α夹角与β夹角的角度差，可以促使内台肩与外端面更加均匀地接触受力，从而能进一步提高接头的抗扭性能；
3)本螺纹接头结构简单，易于生产制造；接头的连接强度高于管体，抗扭性能达到普通API不加厚油管的3～5倍，可经15次以上拆卸而不会发生任何损坏。
附图说明
以下结合附图和具体实施例来对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型较佳实施例的结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大图。
图3是现有技术的锥管内、外螺纹的螺距相同时的螺纹啮合示意图。
图4是本实用新型较佳实施例中锥管内、外螺纹的啮合示意图。
附图标记说明：
1-内螺纹件 2-内台肩 3-锥管内螺纹 4-外端面台肩
5-外螺纹件 6-内端面台肩 7-锥管外螺纹 8-外端面
α-内台肩与垂直方向的夹角
β-外端面与垂直方向的夹角
具体实施方式
如图1所示，它是本实用新型油管螺纹接头的一个较佳实施例的结构示意图。本实施例用于Φ88.9×9.52mm的油管，其钢级为N80，管体部位的外径为88.9mm，内径为68.86mm，壁厚为9.52mm。该油管螺纹接头包括内螺纹件1和外螺纹件5，外径为107.95mm，内径为68.86mm。内螺纹件1上设有内台肩2、锥管内螺纹3及外端面台肩4，外螺纹件5上设有内端面台肩6、锥管外螺纹7及外端面8。其中，锥管内螺纹3与锥管外螺纹7均为偏梯形螺纹并经磷化处理，它们的齿高都是1.2mm，导向面角度都是100，承载面角度都是30，螺纹的螺距均为每英寸(25.4mm)6牙；外端面台肩4与内端面台肩6均呈直角，以有利于引导接头的轴向作用力。
请参阅图1，锥管内螺纹3包括第一内螺纹和第二内螺纹。其中，第一内螺纹自外端面台肩4侧的第一牙起，以占该锥管内螺纹3轴向长度的1/4～1/3为宜，并且其内的螺距均相等，设置有4～7牙；第二内螺纹内的螺距均相等且与锥管外螺纹7的螺距相一致，并应使得第二内螺纹的螺距小于所述第一内螺纹的螺距0.02～0.04mm。如图4所示，通过这种分段变螺距的方法以使得锥管内螺纹3与锥管外螺纹7啮合后的轴向间隙自外端面台肩4一端起沿轴向递减，这样即可有效解决靠近外端面台肩4处螺纹的应力集中问题，从而保证各牙螺纹均匀地承受载荷，提高其承载与抗扭性能。
如图2所示，为能进一步提高接头的抗扭性能，将内台肩2与垂直方向设一15～25°范围的夹角α，外端面8与垂直方向设一比夹角α小0.5°的夹角β，这样即可使内台肩2与外端面8能较均匀地接触，并在外端面台肩4处发生较大的变形时能够分担一部分扭矩。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (7)
1.一种油管螺纹接头，包括内螺纹件(1)和外螺纹件(5)，所述内螺纹件(1)上设有内台肩(2)、锥管内螺纹(3)及外端面台肩(4)，所述外螺纹件(5)上设有内端面台肩(6)、锥管外螺纹(7)及外端面(8)，其特征在于，所述锥管内螺纹(3)包括：
第一内螺纹，其自所述外端面台肩(4)侧的第1牙起占该锥管内螺纹(3)轴向长度的1/4～1/2，且其内螺距相等；以及
第二内螺纹，其内螺距相等且与所述锥管外螺纹(7)的螺距相一致，所述第二内螺纹的螺距比所述第一内螺纹的螺距小0.02～0.04mm。
2.如权利要求1所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述锥管内螺纹(3)与锥管外螺纹(7)相啮合的轴向间隙自所述外端面台肩(4)一端起沿轴向递减。
3.如权利要求1或2所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述第一内螺纹内设有4～7牙。
4.如权利要求1或2所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述内台肩(2)与垂直方向夹角的α＝15～25°，所述外端面(8)与垂直方向的夹角β比所述α角小0.5°。
5.如权利要求1或2所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述锥管内螺纹(3)与锥管外螺纹(7)均为偏梯形螺纹，且该锥管内螺纹(3)的齿高、锥度及牙型角参数均与所述锥管外螺纹(7)相同。
6.如权利要求1或2所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述外端面台肩(4)与内端面台肩(6)均呈直角。
7.如权利要求1或2所述的油管螺纹接头，其特征在于：所述第一内螺纹占锥管内螺纹(3)轴向长度的1/4～1/3。
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| CN (1) | CN201714314U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10260290B2 (en) | 2016-10-18 | 2019-04-16 | Single Buoy Moorings, Inc. | Connector for steel catenary risers |
| CN114320175A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-04-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种抗粘扣的快速上扣螺纹接头 |
| CN114320175B (zh) * | 2020-09-29 | 2024-05-14 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种抗粘扣的快速上扣螺纹接头 |
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2010
- 2010-06-23 CN CN201020235728XU patent/CN201714314U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN114320175A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-04-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种抗粘扣的快速上扣螺纹接头 |
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