型密封圈，在上扣過(guò)程中一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7內(nèi)的彈性密封膠與公扣柱面密封段6反 應(yīng)粘接，或者公扣與一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7相應(yīng)部位也表面涂覆易焊接金屬如錫等，在上扣過(guò)程 中公扣上的金屬與一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7內(nèi)的金屬摩擦生熱產(chǎn)生金屬焊接，當(dāng)螺紋經(jīng)過(guò)大膨脹 率變形后，由于巧中密封槽依然結(jié)構(gòu)完整，在一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7內(nèi)存在彈性密封膠密封或者 金屬焊接，在二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8內(nèi)存有抗暴O型密封圈產(chǎn)生的高密封壓力，因此經(jīng)過(guò)大的膨 脹變形后，在2個(gè)密封槽的二級(jí)密封作用下該螺紋結(jié)構(gòu)依然具備高密封能力。
[0042] 本實(shí)用新型中所述公扣與一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7相對(duì)部位可加工為輔助密封弧面7A， 如圖4所示，可W進(jìn)一步提高密封效果。
[0043] 本實(shí)用新型中所述可W去掉端部柱面11和端部臺(tái)肩12不影響本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)和 密封效果。
[0044] 本實(shí)用新型中所述一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7和二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8可根據(jù)使用需求全部加 工或者選取其中一個(gè)進(jìn)行加工。
[0045] 本實(shí)用新型所述在螺紋設(shè)計(jì)上，采用低錐度結(jié)構(gòu)，低錐度單鉤型母螺紋3和公螺紋 4的錐度均遠(yuǎn)小于API螺紋的錐度，錐度為1:18~1:30,運(yùn)種設(shè)計(jì)可W顯著的減小螺紋錐度 帶來(lái)的壁厚減薄，提高螺紋結(jié)構(gòu)的承載能力，在牙型上采用單鉤型螺紋牙型設(shè)計(jì)，如圖5所 示，外螺紋的牙頂13和外螺紋的牙底15,均與螺紋的母線平行，外螺紋的承載面12采用負(fù)角 度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，承載面12與管柱軸線的法線夾角為-3.5~-10%外螺紋的導(dǎo)向面14與管柱軸 線的法線夾角為10~45%運(yùn)種結(jié)構(gòu)可W大大改善螺紋在大膨脹率變形中的扭曲程度，提高 螺紋的承載能力和密封性。
[0046] 本設(shè)計(jì)螺紋接頭上扣后的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖6。
[0047] 螺紋結(jié)構(gòu)組成及尺寸要求參見(jiàn)表1;
[004引 表1
[0049]
[0050] 具體實(shí)施可根據(jù)具體工況的要求，選用不同規(guī)格的實(shí)體膨脹管進(jìn)行螺紋制備。采 用數(shù)控機(jī)床加工，加工時(shí)，首先使用粗車(chē)刀片加工端部臺(tái)肩12和整理螺紋錐度，然后使用精 車(chē)刀片依次加工柱面對(duì)柱面密封段6,一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7、二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8和錐面對(duì)錐面密 封段9,再加工負(fù)角度扭矩臺(tái)肩10,最后使用螺紋成形梳刀加工螺紋，最后倒毛刺并檢驗(yàn)螺 紋參數(shù)。
[0051] 螺紋上扣后使用配置工具將螺紋結(jié)構(gòu)沿直徑方向膨脹10%~35%，使用水壓機(jī)在 膨脹管內(nèi)部打壓并檢測(cè)螺紋部分是否發(fā)生泄漏，使用拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)帶本實(shí)用新型所述螺紋 接頭的實(shí)體膨脹管進(jìn)行整管拉伸試驗(yàn)，檢測(cè)螺紋承載能力。
[0052] 實(shí)施例一:可膨脹28 %的140mm X 8mm實(shí)體膨脹管螺紋接頭
[0053] 采用HOmmXSmm實(shí)體膨脹管管體加工本實(shí)用新型螺紋接頭，具體參數(shù)見(jiàn)表2,一級(jí) 密封槽結(jié)構(gòu)7內(nèi)填充彈性密封膠密封，二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8內(nèi)裝防爆0型橡膠圈。
[0054] 加工后母扣憐化IOum厚。上扣時(shí)兩端均勻涂抹螺紋脂，工廠端采用最大扭矩上扣， 現(xiàn)場(chǎng)端采用最佳扭矩上扣。實(shí)施例一螺紋加工參數(shù)參見(jiàn)表2:
[0化5] 表2 [0化6]
[0057]對(duì)上好扣的螺紋接頭進(jìn)行28%膨脹率的膨脹作業(yè)，膨脹后二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8內(nèi)防 爆0型橡膠圈沿槽壁的接觸壓力見(jiàn)圖7。
[005引對(duì)膨脹后的螺紋進(jìn)行水壓試驗(yàn)，打壓40MPa保壓30分鐘無(wú)壓力降低，同時(shí)拉伸試驗(yàn) 加載1700kN軸向載荷沒(méi)有泄露發(fā)生，螺紋結(jié)構(gòu)滿足結(jié)構(gòu)完整性、高密封性要求。
[0059] 實(shí)施例二:可膨脹20%的245mmX 12mm實(shí)體膨脹管螺紋接頭
[0060] 采用245mmX 12mm實(shí)體膨脹管管體加工本實(shí)用新型螺紋接頭，具體參數(shù)見(jiàn)表2,一 級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7內(nèi)和公扣與一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)7相對(duì)部位涂覆鋒合金層，二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8內(nèi) 裝防爆0型橡膠圈。
[0061 ]加工后母扣憐化IOum厚。上扣時(shí)兩端均勻涂抹螺紋脂，工廠端采用最大扭矩上扣， 現(xiàn)場(chǎng)端采用最佳扭矩上扣。實(shí)施例二螺紋加工參數(shù)參見(jiàn)表3:
[0062] 表 3
[0063]
[0064] 對(duì)上好扣的螺紋接頭進(jìn)行20%膨脹率的膨脹作業(yè)，膨脹后二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)8內(nèi)防 爆0型橡膠圈沿槽壁的接觸壓力見(jiàn)圖8。
[0065] 對(duì)膨脹后的螺紋進(jìn)行水壓試驗(yàn)，打壓35MPa保壓30分鐘無(wú)壓力降低，同時(shí)拉伸試驗(yàn) 加載3234kN軸向載荷沒(méi)有泄露發(fā)生，螺紋結(jié)構(gòu)滿足結(jié)構(gòu)完整性、高密封性要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，采用直連型螺紋結(jié)構(gòu)，其特征在于： 所述螺紋接頭包括膨脹管母扣（1 )、膨脹管公扣(2); 膨脹管母扣（1)由端部向內(nèi)依次設(shè)置有低錐度單鉤型母螺紋(3)、退刀槽(5)、柱面密封 段(6)、一級(jí)密封槽(7)和/或二級(jí)密封槽(8)、錐面密封段(9)以及負(fù)角度扭矩臺(tái)肩（10);膨 脹管公扣（2)由端部向內(nèi)依次設(shè)置有負(fù)角度扭矩臺(tái)肩（10)、錐面密封段(9)、柱面密封段 (6)、單鉤型公螺紋(4); 所述螺紋接頭采用雙通道多級(jí)密封結(jié)構(gòu)，具體是膨脹前三級(jí)密封結(jié)構(gòu)和膨脹后二級(jí)密 封結(jié)構(gòu)的雙通道密封形式； 所述膨脹前三級(jí)密封結(jié)構(gòu)包括： 所述膨脹管母扣（1)的柱面密封段(6)與膨脹管公扣（2)的柱面密封段(6)在膨脹前構(gòu) 成柱面對(duì)柱面一級(jí)密封結(jié)構(gòu)； 所述膨脹管母扣（1)的錐面密封段(9)與膨脹管公扣（2)的錐面密封段(9)在膨脹前構(gòu) 成錐面對(duì)錐面二級(jí)密封結(jié)構(gòu)； 所述膨脹管母扣（1)的負(fù)角度扭矩臺(tái)肩（10)與膨脹管公扣（2)的負(fù)角度扭矩臺(tái)肩（10) 相配合構(gòu)成膨脹前三級(jí)輔助密封結(jié)構(gòu)； 所述膨脹后二級(jí)密封結(jié)構(gòu)包括： 所述膨脹管母扣（1)的一級(jí)密封槽(7)以及設(shè)置在一級(jí)密封槽(7)內(nèi)的彈性密封膠或者 易焊接金屬與膨脹管公扣(2)的柱面密封段(6)構(gòu)成一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)； 所述膨脹管母扣（1)的二級(jí)密封槽(8)以及設(shè)置在二級(jí)密封槽(8)內(nèi)的抗暴0型密封圈 與膨脹管公扣(2)的錐面密封段(9)構(gòu)成二級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)； 所述一級(jí)密封槽(7)和二級(jí)密封槽(8)由端部向內(nèi)依次設(shè)置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于： 所述膨脹管母扣（1)還包括由端部向內(nèi)依次設(shè)置且位于低錐度單鉤型母螺紋(3)外側(cè) 的端部臺(tái)肩（12)、端部柱面(11); 膨脹管公扣（2)還包括由端部向內(nèi)依次設(shè)置且位于單鉤型公螺紋(4)內(nèi)側(cè)的端部柱面 (11) 、2而部臺(tái)肩（12); 所述膨脹管母扣（1)的端部臺(tái)肩（12)、端部柱面（11)分別與膨脹管公扣(2)的端部臺(tái)肩 (12) 、端部柱面(11)相匹配。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在 于:所述錐面密封段(9)上增加輔助密封弧面(7A)，所述膨脹管母扣（1)的一級(jí)密封槽(7)以 及設(shè)置在一級(jí)密封槽(7)內(nèi)的彈性密封膠或者易焊接金屬與膨脹管公扣（2)的輔助密封弧 面(7A)構(gòu)成一級(jí)密封槽結(jié)構(gòu)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述單鉤型母螺紋(3)和單鉤型公螺紋(4)的錐度為1:18~1:30。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述單鉤型母螺紋(3)和單鉤型公螺紋(4)的錐度為1:20。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述錐面對(duì)錐面密封段中膨脹管母扣（1)的錐面密封段(9)與膨脹管公扣（2)的錐面密封段 (9)采用相同或不同的錐度。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述錐面對(duì)錐面密封段中膨脹管母扣（1)的錐面密封段(9)的錐度為1:12; 所述膨脹管公扣(2)的錐面密封段(9)的錐面錐度為1:16。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述單鉤型公螺紋(4)包括外螺紋，外螺紋的牙頂（13)和外螺紋的牙底（15)均與螺紋的母線 平行，外螺紋的承載面(12)采用負(fù)角度結(jié)構(gòu)，承載面(12)與管柱軸線的法線夾角為-3.5~-10°，外螺紋的導(dǎo)向面（14)與管柱軸線的法線夾角為10~45° ;所述單鉤型母螺紋與單鉤型 公螺紋相匹配。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，其特征在于:所 述負(fù)角度扭矩臺(tái)肩的負(fù)角為15°;所述柱面對(duì)柱面密封段的過(guò)盈量為0.07mm;所述外螺紋的 承載面（12)與管柱軸線的法線夾角為-9°，外螺紋的導(dǎo)向面（14)與管柱軸線的法線夾角為 35。。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型大膨脹率下實(shí)體膨脹管用高密封性螺紋接頭，采用直連型螺紋結(jié)構(gòu)，螺紋接頭包括膨脹管母扣、膨脹管公扣；膨脹管母扣由端部向內(nèi)依次設(shè)置有低錐度單鉤型母螺紋、退刀槽、柱面密封段、一級(jí)密封槽和/或二級(jí)密封槽、錐面密封段以及負(fù)角度扭矩臺(tái)肩；膨脹管公扣由端部向內(nèi)依次設(shè)置有負(fù)角度扭矩臺(tái)肩、錐面密封段、柱面密封段、單鉤型公螺紋；螺紋接頭采用雙通道多級(jí)密封結(jié)構(gòu)，具體是膨脹前三級(jí)密封結(jié)構(gòu)和膨脹后二級(jí)密封結(jié)構(gòu)的雙通道密封形式；本實(shí)用新型采用單鉤型螺紋牙型和低錐度螺紋設(shè)計(jì)降低大膨脹率下螺紋變形程度，通過(guò)大量計(jì)算試驗(yàn)后優(yōu)化的雙通道多級(jí)密封結(jié)構(gòu)滿足螺紋接頭大膨脹率變形后的高密封性能，同時(shí)易于加工檢測(cè)。
【IPC分類(lèi)】E21B17/042
【公開(kāi)號(hào)】CN205259964
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521018090
【發(fā)明人】劉強(qiáng), 宋生印, 白強(qiáng), 田峰, 王遠(yuǎn), 武剛, 李德君
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院, 西安三環(huán)科技開(kāi)發(fā)總公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日