CN85105405A - 钢管接头(尤其是石油工业中应用的钢管接头)的加工方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种钢管接头的加工方法。钢管接头包括一锥面和至少一个螺旋止挡。首先对接头(1)上的锥面(2)进行精加工，而对该接头的螺旋止挡进行预加工。在上述锥面(2)上装一个有同样锥度的锥面的挡环(11)，该挡环(11)能相对于装有加工螺旋止挡的刀具(5)的芯轴(3)进行旋转和作轴向移动。接头(1)相对于上述芯轴(3)旋转，并能与芯轴(3)作相对的轴向移动。这样就可对接头螺旋止挡进行精加工，直至装在上述锥面(2)上的锥形挡环(11)阻止装有刀具的芯轴相对于被加工接头作进一步的轴向移动时为止。

Description

本发明是关于一种钢管接头部分尤其是用于石油工业中那种钢管接头部分的加工方法以及实施这种方法的装置。这种钢管接头包括至少一处螺纹、一个截锥面和至少一个螺旋止挡。

在石油工业中经常使用这样一类钢管接头，其中管件是借助于内、外锥形螺纹组装在一起的，并且至少有一对止挡，它们设在内、外螺纹接头上，以确保防止螺纹拧得太紧。

同样已知一些接头，其中用锥形螺纹将钢管连在一起，以及外螺纹

端头将顶到位于内螺纹件内部的台肩上。

也存在一些这种类型的接头，其中在外螺纹件上有一螺纹止挡台肩，在拧紧时，内螺纹件的端头将顶住该台肩。

根据目前已知的加工工艺，其加工公差一方面很难使螺纹止挡相对于锥形螺纹精确定位，另一方面也很难使其本身之间精确定位。

这样实际上将会出现，在一批认为是同样的管接头另件中，某一些内、外螺纹件组在螺纹处将产生较大的箍紧力，而另一些管件组只产生较小的箍紧力。

其结果是很难确定管接头的最佳拧紧力矩区，在该力矩区内一方面可获得较佳的接头密封性，另一方面可避免止挡面的损坏。

对于有几组螺旋止挡的管接头，要获得足够小的加工公差，以便使每一组止挡在接头的最终拧紧力矩中承担其该承担的那部分拧紧力矩，则更为困难。实际上，到目前为止，在实践中都尽量避免同时使用几组螺旋止挡。一般只有一组主要的螺旋止挡，如果再有一组止挡的话，则只是在接头出现过分拧紧的情况下才附加地起安全保护作用。而且这种安全保护作用是不完善的，它不一定能阻止在第一组止挡上出现塑形变形。

按照本发明的加工工艺可确保螺旋止挡一方面相对于截锥形螺纹精确定位，另一方面在其本身之间进行精确定位。

本发明的目的是提供一种主要用于石油工业的钢管接头部分的加工方法。这种接头部分包括一个截锥形面，至少一个螺旋止挡，这种加工方法的特征是：首先对接头部分上的截锥形面进行精加工，而对该接头的螺旋止挡进行预加工。在上述锥面上装一个有同样锥度的锥面的挡环，此挡环可相对于装有加工一个或几个螺旋止挡的一个或几个工具的芯轴进行旋转和轴向移动。使管接头件相对于上述芯轴作旋转运动，再使装有刀具的芯轴与已旋转的接头之间作相对的轴向移动，就可对接头管件的一个或几个螺旋止挡进行最终机械加工，直至装在上述锥面上的锥形挡环限位部分阻止装有刀具的芯轴相对于被加工管件作进一步的轴向移动时为止。

可以看出，借助这种工艺，可在距离螺纹相当精确的位置处，停止对螺纹止挡的最终加工，（即确定螺旋止挡的位置），这就可以确保，当接头拧紧至与螺旋止挡接触时，在内、外螺纹件螺纹处的箍紧力几乎是相等的。

还应指出：当在同一接头上存在几个螺旋止挡时，由于这些止挡是借助于固定在同一芯轴上的刀具同时进行加工的，因此止挡的距离是预先确定好的。

本发明的目的同样也包括提供一种实施上述工艺的装置。该装置的特征是：它包括一个使得待加工接头旋转的卡爪，一个装有刀具的芯轴，刀具用来对接头的一个或几个螺旋止挡表面进行最终加工。此芯轴还包括一个有锥形支承面的挡环，其锥度与接头螺纹的锥度相同。上述挡环可以围绕其轴线和相对于装有刀具的芯轴旋转，并可相对于该芯轴作轴向移动。该挡环最好能灵活地从刀具的芯轴沿待加工接头方向退出。分别与上述挡环和上述装刀具的芯轴连在一起的挡块，在进行管件接头的一个或几个螺旋止挡表面的最终加工时，能阻止装有刀具的芯轴向前移动。

本发明可适用于这样一些接头的加工，其接头的螺纹和一个或几个止挡是在管道端头经镦粗或锻造后的管壁厚度上得到的。

本发明也适应于一些组合接头，其中止挡可通过连在一起的零件〔例如螺纹接套和（或）紧配合套筒〕来实现。

在本发明的一种较好的实施方案中，事先在接头上加工的锥形面是由构成接头锥形螺纹的齿顶面组成的，或者由构成总体上是园柱螺纹的锥形面的某些齿顶面（尤其是在端头）组成。

由此，螺旋止挡可以相对于螺纹精确地定位。

在本发明的另一种实施方案中，可以利用一个锥形挡环，它不装在螺纹上，而是装在一个锥形密封面上，该锥形密封面是在所需的接头上预先加工确定好了的。

这样，也可以获得止挡相对于锥形密封面的精确定位。

尤其是在园柱螺纹情况下，可采用这种实施方案，特别是在园柱螺纹呈阶梯状，并由锥形密封面将其隔开时。

为了更好地理解本发明，现在将通过图示，无保留地叙述本发明的一些实施方案，这些实施方案见附图。

在图中：

-图1示出本发明的一种装置的局部剖视示意图。该装置用来加工在其端头只有一个止挡的接头外螺纹件。

-图2示出本发明的一种装置的局部剖视示意图。该装置用来在含有内锥形螺纹的接头上同时加工出两个止挡。

在图1的局部剖视图中示出了外螺纹接头〔1〕的端头，其上已经精确地加工了外锥形螺纹〔2〕。

装有刀具的芯轴〔3〕有一卡盘〔4〕，其上固定一刀具〔5〕，刀具〔5〕的形状与预定在外螺纹接头〔1〕端头得到的形状一致，该端头已经过预先的粗加工，现在应进行精加工。

在卡盘〔4〕上固定着一园柱套筒〔4a〕，其位置是事先确定好的。上述固定是通过螺纹〔6〕来实现的。而一部分卡盘〔4〕则套配在套筒〔4a〕的园孔〔7〕中。

作为挡块的紧固环〔8〕拧入套筒〔4a〕的螺纹〔6〕中，以便使套筒〔4a〕能对于卡盘〔4〕进行调节并固定在一个预先确定好的位置上。

套筒〔4a〕有一内部止挡〔9〕，在加工时该止挡用来限制刀具〔5〕的前进（下面将详细说明）。

套筒〔4a〕在其止挡〔9〕的前面，有一园孔〔10〕，在该园孔内部装有一挡环〔11〕，在挡环〔11〕的外周面及后面设有一抗磨擦复盖层〔12〕;挡环〔11〕可围绕其轴线旋转和轴向移动。由卡板〔14〕支撑的止挡〔13〕防止挡环〔11〕脱出套筒〔4a）外。

借助于紧固环〔8〕，可相对于卡盘〔4〕将套筒〔4a〕固定在某一位置上，使得当挡环〔11〕刚刚顶着套筒〔4a〕的限止前进的止挡〔9〕时，接头〔1〕的端头刚好精确定在所希望的相对于螺纹〔2〕的位置上进行加工。

挡环〔11〕的内表面〔15〕为锥形，其锥度与螺纹〔2〕的相同，这样在进行加工时截锥面〔15〕将贴在螺纹〔2〕和齿顶上。

根据本发明，最好有一个弹性件（未示出）经常沿刀具〔5〕的反方向推开挡环〔11〕。

在另一种实施方案中，挡环〔11〕的锥面〔15〕可以支承在螺〔2〕的齿顶面的锥形部分上，这些齿顶面将位于钢管〔1〕端头的邻近处。因而螺纹〔2〕可以是圆柱形的，但在螺纹端头有一段被截去的顶面。

图2示出本发明的另一种装置的局部剖面示意图，这种装置可对具有内螺纹〔2a〕的接头〔1a〕上的止挡〔17〕和〔18〕的表面进行最终加工。

转动卡爪〔16〕沿装有刀具的芯轴〔3〕的轴线的方向将内螺纹〔1a〕固定支撑住。装有刀具的芯轴〔3〕有一圆柱部分〔10〕，具有抗磨擦复盖层〔12〕的挡环〔11〕在该园柱部分上滑动，挡环〔11〕的外表面呈截锥形，其锥度等于内螺纹件螺纹〔2a〕的锥度。装有刀具〔5〕的卡盘〔4〕通过园形支承面〔7〕和螺纹〔6〕安装在装有刀具的芯轴〔3〕上，而锁紧螺母〔8〕确保使卡盘〔4〕固定在某一位置上，该位置使内螺纹件止挡〔17〕和〔18〕表面之间的距离为所希望得到的距离，这些止挡〔17〕和〔18〕表面通过工具〔5〕和〔5a〕精确地进行加工。

如同以前在图1中所述的那样，最好有一个弹性件（未示出）沿刀具〔5〕的方向将滑动挡环〔11〕推开。

当装有刀具的芯轴朝待加工的螺旋止挡支承面移动时，挡环〔11〕的外表面就支承在已加工的螺纹〔2a〕的齿顶面上。

刀具〔5〕和〔5a〕向左移动，对止挡〔17〕和〔18〕进行加工，而且，可用刀具〔5〕对位于止挡〔18〕邻近的密封面进行加工，这里显然是指精加工，因为预先已进行了初步加工。

如上所述，挡环〔11〕相对于装有刀具的芯轴〔3〕旋转，芯轴〔3〕向左移动，以确保对止挡〔17〕和〔18〕进行精加工，当卡盘〔4〕的止挡〔9〕顶着挡环〔11〕相应的面上时，这种加工就自动地停止在所需的位置上。

在上述实施方案中，止挡加工向前运动的限制是通过挡环〔11〕和与芯轴〔3〕成一体的止挡〔9〕之间的实体接触来保证的。

显然，这种向前运动的限制可用任何其它适当的方式来达到，例如：可考虑一机械挡块，最初它由一弹簧来定位，加工时该弹簧处于压缩状态，一个带滚珠轴承（或滚针轴承，滚柱轴承）的挡块放在机械挡块和挡环之间。最好考虑一个带有电触头的，可调节的挡块，并将它调节到位于机械挡块前几十个微米处。在加工过程中可以利用电触头的接触来停止整个装置向前进，而不停止接头管件的旋转。

可以看出，根据本发明，有可能用简单的方式来对螺旋止挡进行加工，使得这些止挡既能相对于锥形螺纹精确地定位，又能在其本身之间精确地定位。

根据本发明，还可加工出加工公差很小的接头，这就可以较容易地确定最佳拧紧力矩区，并使该拧紧力距区更为扩大，这就很便于在工地上拧紧接头。

最后，很明显，装有刀具的芯轴，锥形挡环和管件的运动均为相对运动，哪些是转动件，哪些是固定件均是可以转换的，且这均不超出本发明的范围。

Claims (7)

1、一种加工钢管接头特别是用在石油工业中那种钢管接头的方法，该接头包括一个锥形面(2，2a)和至少一个螺旋止挡(17、18)。该加工方法特征是：首先对接头(1，1a)上的锥面(2，2a)进行精加工，而对该接头的螺旋止挡(17；18)进行预加工；在上述锥面(2，2a)上装有一个挡环[11]，其锥面的锥度与上述锥面(2，2a)的相同，并使得该挡环(11)能相对于芯轴(3)进行旋转和轴向移动，该芯轴[3]装有加工一个或几个螺旋止挡(17、18)的1个或几个刀具(5，5a)；同时，使接头(1，1a)相对于上述芯轴(3)旋转，再使装有刀具的芯轴(3)与接头做相对的轴向移动，就可以对接头的一个或几个螺旋止挡进行最终机械加工，直至装在上述锥面(2，2a)上的锥形挡环(11)阻止装有刀具的芯轴相对于被加工接头作进一步的轴向移动时为止。

2、根据权利要求1，该加工方法的特征是：锥面（2，2a）由锥形螺纹的齿顶面组成。

3、根据权利要求1，该加工方法的特征是：锥面（2，2a）是由一部分园柱螺纹被截成锥形的齿顶面组成。

4、根据权利要求1，该加工方法特征是：锥面（2，2a）是由锥形密封面组成。

5、根据权利要求1，该加工方法的特征是：锥形密封面位于园柱形螺纹附近，或在台阶形园柱螺纹之间。

6、根据权利要求1至5，实施上述加工方法的装置的特征是：它包括可使得待加工接头旋转的转动卡爪（16），一个装有对接头的一个或几个螺旋止挡（17、18）表面进行最终加工的刀具（5，5a）的芯轴（3），上述装有刀具的芯轴（3）也包括一个有锥形支承面的挡环（11），其锥度与已在接头（1，1a）上预先加工的锥面（2，2a）锥度相同。上述挡环（11）可以围绕其轴线和相对于装有刀具的芯轴旋转并相对于该芯轴做轴向滑动，相应地与上述锥形挡环和上述装刀具的芯轴连在一起的一对挡块，在对接头的一个或几个螺旋止挡（17、18）表面进行最终加工时，能阻止装有刀具的芯轴向前移动。

7、根据权利要求6，该装置的特征是：具有锥形支承面的挡环（11）可通过一弹性件而沿待加工接头的螺纹方向退去。

Images