鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構制造技術

本發明專利技術提供了一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩；管端經墩粗或不墩粗處理，公端端面與母端內對頂臺肩首先對頂起密封作用，母端外端面與公端外后對頂臺肩對頂起到定位作用；公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度同時滿足公式計算值。本發明專利技術的有益效果是：采用先后對頂的內外對頂結構可以有效提高產品的氣密封能力和抗過扭能力；公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度采用公式計算，保證結構完整性的同時達到良好的密封效果。

Special Thread Joint Structure of Gas Seal for Aluminum Alloy Oil Casing

The invention provides a special threaded joint structure for gas sealing of aluminium alloy oil casing, which includes the common end of the pipe end processing and the mother end processing. The common end has a tapered male thread, an inner sealing surface and an outer-to-top shoulder, and the nut end has a tapered nut thread, an inner sealing surface and an inner-to-top shoulder; the pipe end is roughly treated by pier or non-pier, and the common end face and the mother end are roughly treated. Internal to the top shoulder first plays a sealing role on the top, the outer end face of the mother end and the rear end of the common end play a positioning role on the top shoulder; the length of the male end thread structure and the length of the female end thread structure meet the calculation value of the formula at the same time. The beneficial effect of the invention is that the gas sealing ability and the anti-over-torsion ability of the product can be effectively improved by adopting the inner and outer top-to-top structure successively, and the length of the male end thread structure and the nut end thread structure are calculated by formula to ensure the structural integrity and achieve good sealing effect at the same time.

【技術實現步驟摘要】
鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構
本專利技術屬于石油工業的油套管
涉，特別是涉及一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋連接結構。
技術介紹
鋁合金材料擁有優異的可塑性、超強耐腐蝕性能、超輕的重量低廉的價格，是制作加工油套管并替代現有無縫鋼管的首選材質；但是由于鋁合金材質彈性模量低、表面硬度低等特點，不適用于現有的無縫鋼管特殊扣設計，擰接扭矩過大會造成鋁合金特殊扣的粘扣，擰接扭矩過小其密封效果不明顯，容易在高內壓狀態下泄露。本專利技術采用內外兩個對頂臺肩設計，并控制先后對頂順序；首先內對頂臺肩對頂，保證結構的密封效果，其次外密封臺肩再進行對頂，起到定位作用，并且外密封臺肩處沒有密封面，因此可以承受更高的扭矩。該設計可以保證鋁合金材質油套管在使用過程中不發生粘扣現象，并且可以提供更高的扭矩，在保證氣密封性的前提下抗過扭能力出眾。而且通過觀察外對頂臺肩是否存在間隙即可判斷，上扣是否到位，方便現場使用。中國專利公開號為CN207795082U公開了一種鋁合金套管氣密封特殊螺紋接頭，效果是管端部采用了外加厚的結構設計增加螺紋嚙合面積，提高接頭承載性能，鋁合金套管外螺紋加厚端和鋁合金套管內螺紋加厚端采用直聯形結構，減少接頭加工數量，減少接頭上扣數量，提高管柱密封可靠性，適應于鋁合金塑性好、易于擠壓成形特點，提高螺紋接頭機械性能。但是，采用單內臺肩對頂設計，上扣擰接操作時，依靠公端端面和母端內對頂臺肩對頂實現密封，并未采用具有先后順序的雙對頂臺肩設計，也未根據鋁合金材質特點給出公端螺紋結構長度與母端螺紋結構長度設計范圍，以及公螺紋尖點直徑與母螺紋尖點直徑插值即密封軸向過盈量的設計范圍，導致生產產品合格率較低，質量差。
技術實現思路
針對現有鋁合金材質的特點和現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，根據鋁合金材質的特點，通過合理控制鋁合金結構公、母端螺紋長度插值，達到結構內外先后對頂，保證結構的完整性，通過合理控制公、母端螺紋尖點直徑插值，達到在不發生粘扣的前提下，起到良好的密封效果。為實現上述目的，本專利技術提供了一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，管端可以進行墩粗處理，也可不進行墩粗處理。公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩。上述結構在上扣使用過程中，首先公端端面與母端內對頂臺肩對頂，起密封作用；其次母端外端面與公端外對頂臺肩對頂，起到定位作用。該先后對頂的內外對頂結構可以有效提高產品的氣密封能力和抗過扭能力。但是由于鋁合金材質材料性能與其他金屬材質材料性能存在巨大差異，因此公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度必須同時滿足如下公式，才能在保證結構完整性的同時達到良好的密封效果。其中：GP:公螺紋尖點直徑；GB母端螺紋尖點直徑；W：螺紋接頭外徑；D：螺紋接頭內徑；P：螺紋螺距；LP:公端螺紋結構長度；LB母端螺紋結構長度；E:鋁合金材質的彈性模量；σ:鋁合金材質的屈服強度。所述螺紋接頭外徑為60mm--340mm。所述公母端均為偏梯型齒形，齒形導入側角度7°--30°，承載側角度-10°—10°，公母端齒形高度差0.1—0.3mm，齒型的螺距為每英寸3—8牙，錐度為1:12—1：16。所述公母端一端或者兩端同時高溫固化具有二硫化鉬或者聚四氟乙烯的高溫固化圖層。所述管端經墩粗或不鐓粗加厚處理。附圖說明圖1是本專利技術的鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構示意圖；圖2是本專利技術鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構齒形配合圖；圖3是本專利技術鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構公端示意圖；圖4是本專利技術鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構母端示意圖。圖中：1、母端2、公端3、公螺紋4、母螺紋5、內密封6、內對頂臺肩7、外對頂臺肩GP：公端螺紋尖點直徑GB：母端螺紋尖點直徑W：螺紋接頭外徑D：螺紋接頭內徑P：螺紋螺距LP：公端螺紋結構長度LB：母端螺紋結構長度具體實施方式結合附圖對本專利技術的鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構加以說明。如圖1所示，本專利技術提供了一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，管端可以進行墩粗處理，也可不進行墩粗處理。公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩。公端螺紋長度大于母端螺紋長度，公、母螺紋形成的螺紋長度插值使公端端面先接觸母端內對頂臺肩形成內對頂，母端端面后接觸公端外對頂臺肩形成外對頂；所述公端螺紋的螺紋尖點直徑大于母端螺紋的螺紋尖點直徑。上述結構在上扣使用過程中，首先公端端面與母端內對頂臺肩對頂起密封作用；其次母端外端面與公端外對頂臺肩對頂起到定位作用。該先后對頂的內外對頂結構可以有效提高產品的氣密封能力和抗過扭能力。但是由于鋁合金材質材料性能與其他金屬材質材料性能存在巨大差異，因此公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度必須滿足如下公式，才能在保證結構完整性的同時達到良好的密封效果.其中：GP:公螺紋尖點直徑；GB母端螺紋尖點直徑；W：螺紋接頭外徑；D：螺紋接頭內徑；P：螺紋螺距；LP:公端螺紋結構長度；LB母端螺紋結構長度；E:鋁合金材質的彈性模量；σ:鋁合金材質的屈服強度。所述結構存在內外兩個臺肩對頂結構，對頂順序，先進行內螺紋臺肩對頂，后進行外螺紋臺肩對頂，結構存在內密封結構，公端內密封尖點直徑大于母端內螺紋密封尖點直徑，螺紋接頭外徑W范圍：60mm—340mm。本專利技術的應用于鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構通過如下兩個實例來說明。實例1螺紋接頭外徑W＝269.9mm，螺紋接頭內徑D＝217.21mm的鋁合金氣密封油套管。螺紋螺距P＝5.08mm；鋁合金材質的彈性模量E＝70000MPa；鋁合金材質的屈服強度σ＝350MPa。根據計算公式(2)計算得到：0mm<GP-GB≤0.508mm因此選取公螺紋尖點直徑GP＝235.08，母端螺紋尖點直徑GB＝234.58，GP-GB＝0.5,滿足設計計算要求。根據公式(1)計算得到：0.65mm≤LP-LB≤1.56mm因此選取公端螺紋結構長度LP＝143.5mm,母端螺紋結構長度LB＝142.5mm。LP-LB＝1.0滿足設計計算要求。實例2螺紋接頭外徑W＝110mm，螺紋接頭內徑D＝69mm的鋁合金氣密封油套管。螺紋螺距P＝4.23mm；鋁合金材質的彈性模量E＝69000MPa；鋁合金材質的屈服強度σ＝400MPa。根據計算公式(2)計算得到：0mm<GP-GB≤0.49mm因此選取公螺紋尖點直徑GP＝84；母端螺紋尖點直徑GB＝83.6，GP-GB＝0.4，滿足設計計算要求。根據公式(1)計算得到：0.26mm≤LP-LB≤0.64mm因此選取公端螺紋結構長度LP＝80.5mm,母端螺紋結構長度LB＝80mm。LP-LB＝0.5滿足設計計算要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，所述公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，所述母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩，其特征是：所述公端螺紋長度大于母端螺紋長度，公、母螺紋形成的螺紋長度插值使公端端面先接觸母端內對頂臺肩形成內對頂，母端端面后接觸公端外對頂臺肩形成外對頂；所述公端螺紋的螺紋尖點直徑大于母端螺紋的螺紋尖點直徑。

【技術特征摘要】
1.一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，所述公端具有帶有錐度的公螺紋、內密封面和外對頂臺肩，所述母端具有帶錐度的母螺紋、內密封面和內對頂臺肩，其特征是：所述公端螺紋長度大于母端螺紋長度，公、母螺紋形成的螺紋長度插值使公端端面先接觸母端內對頂臺肩形成內對頂，母端端面后接觸公端外對頂臺肩形成外對頂；所述公端螺紋的螺紋尖點直徑大于母端螺紋的螺紋尖點直徑。2.根據權利要求1所述的一種鋁合金油套管氣密封特殊螺紋接頭結構，其特征是：所述公端螺紋結構長度和母端螺紋結構長度同時滿足如下公式：其中：GP:公螺紋尖點直徑；GB母端螺紋尖點直徑；W：螺紋接頭外徑；D：螺紋接頭內徑；P：螺紋螺距；LP:公端螺紋結構長度；LB母端螺紋結構長度；E...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃永智，謝冠男，劉金海，史彬，梅麗，駱敬輝，閆龍，郭強，柳玉偉，呂春莉，侯振宇，陳玉鵬，
申請(專利權)人：天津鋼管集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：天津,12