專利名稱：用于管子的螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管子的螺紋接頭，其具有金屬—金屬密封部分和用于例如石油和天然氣的開發(fā)、生產(chǎn)和運輸?shù)挠途苁褂谩?br> 背景技術(shù)：
隨著油井和氣井越來越深，連接石油和天然氣的開發(fā)和生產(chǎn)中使用的油井管的接頭的使用條件變得越來越嚴(yán)峻，對于強度和空氣密封性(下面也稱為密封性能)需要更高水平的性能。
在這樣的井中，傳統(tǒng)使用的螺紋管狀接頭例如扶壁接頭(buttress joint)或圓形螺紋接頭，其中API標(biāo)準(zhǔn)螺紋的螺紋嚙合單獨地實施接合，不可能充分地提供強度和密封性能。
因此，特別的管狀接頭被提出，其具有金屬—金屬密封部分，具有充分的接合強度和極好的空氣密封性，這些已被實際使用。
例如，美國專利第4732416號提出一種用于管子的螺紋接頭，以彎曲表面接觸彎曲表面的形狀形成金屬—金屬密封部分能避免應(yīng)力集中。
美國專利第4623173號提出一種用于管子的螺紋接頭，其中在金屬—金屬密封部分的陽螺紋側(cè)的密封表面被指定為曲率半徑至少為100mm的凸面，陰螺紋側(cè)的密封表面被指定為圓錐角為1.0-4.7°的斜面(圓錐形表面)，應(yīng)用到密封表面的金屬—金屬接觸部分(下面簡單地稱為“接觸部分”)的壓力P被指定為(應(yīng)用到螺紋接頭的內(nèi)壓力)＜P＜(螺紋接頭材料的屈服強度)。
美國專利第5137310號和第5423579號提出用于管子的螺紋接頭，其中金屬—金屬密封部分具有圓錐形表面接觸圓錐形表面的形狀。
在JP A 61-124792中，提出一種用于管子的螺紋接頭，金屬—金屬密封部分的一個密封表面的表面粗糙度(Ry)被指定為5-25μm Rmax。
JP A 06-10154提出一種用于有金屬—金屬密封部分的管子的螺紋接頭，金屬—金屬密封部分進行表面處理形成厚度滿足與基片的表面粗糙度(Ry)(在5-20μm范圍內(nèi))的規(guī)定關(guān)系的表面處理涂層。
JP A 07-217777提出旨在改進耐磨損性的螺紋接頭，使在金屬—金屬密封部分形成的表面處理涂層的厚度大于基片的表面粗糙度Rmax(Ry)。
JP A 08-145248提出含至少10％(質(zhì)量)Cr的高鉻鋼螺紋接頭，金屬—金屬密封部分的一個密封表面的表面硬度大于其它密封表面至少10Hv，具有更高硬度的表面的平均粗糙度在0.25-1.00μm范圍內(nèi)。
但是，甚至對上述的具有金屬—金屬密封部分的特殊螺紋接頭，如果密封表面的表面粗糙度大，容易發(fā)生泄漏。特別地，當(dāng)流體為氣井的氣體，容易發(fā)生泄漏。因此，當(dāng)表面粗糙度大時，為了阻止泄漏需要施加到密封表面的接觸部分的壓力變高。根據(jù)密封表面的接觸狀態(tài)或施加負(fù)荷的條件，對密封表面施加足夠的壓力是不可能的，接頭不能表現(xiàn)出需要的密封性能。
對于具有金屬—金屬密封部分的管狀接頭，減少密封表面的表面粗糙度和增加施加到接觸部分的壓力獲得良好的密封性能應(yīng)該是可能的。但是，減少表面粗糙度需要高的工作精確度，工作時間變長，工作效率的損失和成本變大。另一方面，當(dāng)施加到密封部分的接觸力增加，如果接觸部分的寬度窄時壓力變高，容易發(fā)生磨損，導(dǎo)致接頭的損傷。
但是，具有金屬—金屬密封部分的上述螺紋接頭都不考慮表面粗糙度和施加壓力對密封性能的關(guān)系。
例如，美國專利第4732416、4623173、5137310和5423579號提出的用于管子的管狀接頭沒有提及密封表面的表面粗糙度和施加壓力。
另一方面，對JP A 61-124792、JP A 06-10154、JP A 07-217777和JP A08-145248中描述的用于管子的每個螺紋接頭，表面粗糙度規(guī)定在與表面處理的關(guān)系中，沒有提及表面粗糙度和施加壓力以及接觸部分寬度之間的關(guān)系，以及這些和密封性能之間的關(guān)系。
因此，對于截止目前提出的具有金屬—金屬密封部分的特殊螺紋接頭，確切地阻止例如磨損或流體的泄漏是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，特殊的螺紋接頭的上述問題是由密封表面的表面粗糙度和施加壓力以及和密封表面中作用壓力的接觸部分的軸向?qū)挾鹊年P(guān)系引起的，優(yōu)化這些關(guān)系，將有可能將良好的密封性能經(jīng)濟地提供給具有金屬—金屬密封部分的管狀接頭。
本發(fā)明涉及一種用于具有金屬—金屬密封部分的管子的螺紋接頭，該管子包括在鋼管一端形成的陽螺紋和非螺紋密封表面、和在連接器內(nèi)表面形成的陰螺紋和非螺紋密封表面，陰螺紋螺紋地嚙合陽螺紋，連接器的非螺紋密封表面緊靠鋼管的密封表面形成環(huán)形接觸部分。本發(fā)明的用于管子的螺紋接頭以下列的(1)-(3)之一為特征，管子的內(nèi)表面的屈服壓力為Py(1)鋼管和連接器的非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry至多25μm，在制造螺紋接頭時，形成金屬—金屬密封部分，環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm滿足Pm/Py≥3，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm；(2)在制造螺紋接頭時，對于鋼管和連接器兩者的非螺紋密封表面，環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm和密封表面的表面粗糙度Ry(μm)之間的關(guān)系滿足Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm；和(3)鋼管和連接器的非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry至多為30μm，在制造螺紋接頭時，形成金屬—金屬密封部分，環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm滿足Pm/Py≥3，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm。
優(yōu)選地，鋼管在其末端表面具有軸肩部分，相應(yīng)地連接器也有鄰接鋼管末端表面的軸肩部分的軸肩部分。
在本發(fā)明中，非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry表示制造螺紋接頭的鋼基材料的加工表面粗糙度。因此，在進行表面處理的螺紋接頭情況下，Ry不是密封表面上表面處理涂層的粗糙度，而是表面處理進行前的密封表面的表面粗糙度。
施加到環(huán)形接觸部分的壓力Ps是指以垂直于密封表面的方向施加在每單位面積上的力，接受壓力的環(huán)形接觸部分的軸向?qū)挾葹檠孛芊獗砻鏈y量的長度。即，壓力Ps的方向和環(huán)形接觸部分的軸向方向互相垂直。
通過鋼管和連接器的螺紋的螺紋嚙合施加壓力Ps以制成螺紋接頭。在預(yù)定范圍內(nèi)和以螺紋的螺紋嚙合預(yù)定量操作的螺紋和密封表面的尺寸和性狀確定壓力Ps的值。檢測扭矩軸肩或用合適標(biāo)記方法定位正常地進行螺紋嚙合量的設(shè)定。
Ps/Py表示接觸部分的壓力Ps對Von Mises內(nèi)屈服壓力Py的比，為無量綱值。Py被認(rèn)為是施加到管子的最大內(nèi)壓力，于是如果Ps/Py≥1，壓力總是大于或等于內(nèi)壓力。在本發(fā)明的用于管子的螺紋接頭中，滿足Ps/Py≥1的Ps值被指定為有效壓力，在形成金屬—金屬密封部分的環(huán)形接觸部分中，接受這個有效壓力的部分的軸向?qū)挾缺恢付橹辽?mm或至少2mm，如上述。
平均壓力Pm為用環(huán)形接觸部分中沿接觸部分(壓力分布的長度)的軸向長度的軸向壓力分布的積分除以接觸長度得到的值。它是假定沿接觸部分長度作用的均勻壓力的壓力。盡管Pm的值能用壓力測定確定，但是能使用接頭部分的測定尺寸和材料性質(zhì)的數(shù)據(jù)用螺紋嚙合時接頭部分的應(yīng)力分布狀態(tài)的有限元素方法(finite element method，簡稱FEM)分析加以確定。
接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的接觸部分的軸向?qū)挾纫材苡糜邢拊胤椒ù_定。
附圖簡要說明

圖1是用于具有金屬—金屬密封部分的管子的螺紋接頭的示意裝配圖。
圖2是表示螺紋接頭的金屬—金屬密封部分周圍的放大圖。
圖3是表示用于表面粗糙度Ry約25μm的管子的螺紋接頭的平均壓力比Pm/Py和密封試驗結(jié)果的圖。
圖4是表示用于表面粗糙度Ry約12.5μm的管子的螺紋接頭的平均壓力比Pm/Py和密封試驗結(jié)果的圖。
圖5是表示用于表面粗糙度Ry約30μm的管子的螺紋接頭的平均壓力比Pm/Py和密封試驗結(jié)果的圖。
圖6是表示密封試驗中使用的方法的示意解釋圖。
圖7是以平均壓力比Pm/Py和表面粗糙度Ry之間的關(guān)系表示密封試驗結(jié)果的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明人用下面的方法研究了密封表面的表面粗糙度、壓力和接受壓力的環(huán)形接觸部分軸向?qū)挾扰c螺紋接頭的金屬—金屬密封部分的密封性能的關(guān)系。
制備公稱外直徑88.9mm、公稱壁厚6.45mm、用于油井管的低碳鋼(API標(biāo)準(zhǔn)L-80)制成的鋼管作為試驗管子。如圖1和2所示，試驗管子兩端的外圍表面(在兩端的頂點)通過加工形成陽螺紋1b和非螺紋密封表面1a以提供平面—平面接觸(象美國專利第5137310號提出的圓錐形非螺紋密封表面)。試驗管子在每一端都有軸肩部分1c。
連接到試驗管子1的和上述相同材料制成的連接器2在它的兩端都具有在其內(nèi)周圍表面形成的和試驗管子的陽螺紋1b螺紋嚙合的陰螺紋2b和用于緊靠試驗管子的密封表面1a的非螺紋密封表面2a。它有緊靠鋼管軸肩部分1c的內(nèi)軸肩部分2c。
這樣操作試驗管子1和連接器2的非螺紋密封表面1a和2a以使每個的表面粗糙度Ry大約為25μm，其應(yīng)是施加到通常螺紋接頭的表面粗糙度Ry的上限。
如圖1所示用螺紋嚙合接合試驗管子1和連接器2的每一端制備成具有金屬—金屬密封部分的用于試驗的螺紋接頭(下面稱為“樣品”)。在這個研究中，根據(jù)環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm(下面稱為“接觸部分”)與內(nèi)屈服壓力Py的比值Pm/Py(Pm/Py比下面稱為“平均壓力比”)在1.0-4.5范圍內(nèi)以約0.5的增量變化的壓力設(shè)定密封部分的干擾量，從而制備八個樣品A1-A8。這些樣品進行密封試驗，研究密封性能。使螺紋的干擾為零使得它對密封部分無影響，當(dāng)軸肩1c鄰接(即，通過檢測扭矩軸肩設(shè)定螺紋的螺紋嚙合量)時停止螺紋嚙合。
基于螺紋接頭部分的每一部分的測量尺寸和材料性質(zhì)數(shù)據(jù)用有限元素方法分析確定的平均壓力比Pm/Py和密封表面的表面粗糙度、密封試驗結(jié)果和接觸寬度一起表示在表1和圖3中。
如圖6所示，在試驗螺紋接頭內(nèi)保持一定內(nèi)壓力的氮氣(封閉端點的屈服壓力Von Mises內(nèi)屈服壓力Py)1小時進行密封試驗。在試驗期間為了知道螺紋接頭的泄漏，如圖所示，在連接器2兩端螺紋末端部分配置套環(huán)3，讓泄漏的氣體通過套環(huán)3和導(dǎo)管4進入水5中，用是否產(chǎn)生氣泡確定泄漏是否發(fā)生。
在表1的密封試驗結(jié)果中，標(biāo)記○表示在1小時試驗中沒有發(fā)生泄漏，標(biāo)記×表示泄漏發(fā)生。類似地，圖3中，標(biāo)記●表示沒有泄漏發(fā)生，表示×表示泄漏發(fā)生。如圖1所示，在連接器的每一端都能形成螺紋接頭，和，如果從任一端發(fā)生泄漏，評價給出×。
表1和圖3所示的樣品的表面粗糙度Ry是加工成的表面粗糙度Ry為25μm(測定長度0.5mm，在連接器兩端的兩個螺紋接頭的管子和連接器的總共4個位置的密封表面的平均)的管子和連接器的密封表面的表面粗糙度的測定值。
表1中接觸寬度是接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾龋推骄鶋毫m用有限元素方法一起確定。
上述評價方法和測定方法也用于表2、3、5和圖4-5。
表1

*接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾葟谋?和圖3，可以看到當(dāng)螺紋接頭的密封表面的表面粗糙度Ry為25μm時，如果平均壓力比Pm/Py至少為3時，不產(chǎn)生泄漏。原認(rèn)為樣品A-7不產(chǎn)生泄漏，因為表面粗糙度恰好是最小的。當(dāng)然假定在平均壓力比Pm/Py至少為3和表面粗糙度Ry低于25μm的情況下也不產(chǎn)生泄漏。
因此，可以得到當(dāng)平均壓力比Pm/Py至少為3和密封表面的表面粗糙度Ry至多為25μm時不產(chǎn)生泄漏的結(jié)論。類似地，從有限元素方法分析的結(jié)果，確定當(dāng)接觸部分中壓力Ps至少為內(nèi)屈服壓力Py(例如表1的接觸寬度)的部分的軸向?qū)挾纫话阒辽贋?.0mm時不產(chǎn)生泄漏，如表1所示。
從上述，根據(jù)本發(fā)明的第一個方案，使接觸部分的平均壓力比Pm/Py至少為3、Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm、兩個密封表面的平均表面粗糙度都至多為25μm，肯定能保證金屬—金屬密封部分的密封性能。
接著，以上述相同方式，不同的是加工進行的方式使得管子和連接器的非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry為12.5μm，根據(jù)平均壓力比Pm/Py在0.5-3范圍內(nèi)以約0.5的增量變化的壓力設(shè)定密封部分的干擾量，制備八個樣品B-1至B-8。這些進行上述相同的密封試驗?；跍y定尺寸和每個接頭部分的材料性質(zhì)數(shù)據(jù)用有限元素方法分析確定的平均壓力比Pm/Py的值和密封試驗的結(jié)果、表面粗糙度和接觸寬度一起表示在表2和圖4中。
表2

*接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾葟谋?和圖4，可以看到當(dāng)螺紋接頭的密封表面的表面粗糙度Ry約為12.5μm時，如果平均壓力比Pm/Py超過1.5，不產(chǎn)生泄漏。當(dāng)然假定如果平均壓力比Pm/Py大于1.5，當(dāng)表面粗糙度Ry低于12.5μm時，不產(chǎn)生泄漏。
如果表面粗糙度Ry接近零極限，例如，如果它變?yōu)殓R表面，密封表面被完全密封，因此只要保證極小的壓力，就不產(chǎn)生泄漏。即，當(dāng)表面粗糙度Ry接近零極限，阻止密封部分的泄漏所需的平均壓力比Pm/Py的值接近極限1。
從表1和表2所示的試驗結(jié)果得到的三個邊界點(Pm/Py＝3，Ry＝25μm)、(Pm/Py＝1.5，Ry＝12.5μm)和(Pm/Py＝1.0，Ry＝0)和Ry的極限出發(fā)，使用平均壓力Pm/Py和表面粗糙度Ry(μm)和描述出現(xiàn)或不出現(xiàn)泄漏的邊界的二級等式為Pm/Py＝0.0032×Ry2+1.0。
在本發(fā)明的第二方案中，如果Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，能保證密封性能。但是，同樣在這個方案中，使接觸寬度(接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾?至少為1.0mm。
在描述條件的上式中，用平均壓力比Pm/Py作為指數(shù)，因為平均壓力Pm表示單位長度或單位面積的密封表面的壓力，當(dāng)加壓到相互緊靠有表面粗糙度的表面的力大時，表面粗糙度產(chǎn)生的接觸表面之間的空隙被擠壓降低，認(rèn)為密封表面的密封性能得到改進。
接著，以上述相同的方式，不同的是操作的進行方式使得非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry為較大的值(約30μm)，根據(jù)平均壓力比Pm/Py在1.0-4.5范圍內(nèi)以約0.5的增量變化的壓力設(shè)定密封部分的干擾量制備八個樣品C-1至C-8，這些進行上述的密封試驗?；跍y定尺寸和每個接頭部分的材料性質(zhì)數(shù)據(jù)用有限元素方法分析確定的平均壓力比Pm/Py的值和密封試驗結(jié)果、表面粗糙度和接觸寬度一起表示在表3和圖5中。
表3

*接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾葟谋?和圖5可以看到，在密封表面的表面粗糙度Ry高達(dá)30μm的情況下，根據(jù)本發(fā)明的第三方案，如果接受至少為內(nèi)屈服壓力Py(其中Ps/Py≥1)的壓力Ps的部分中的接觸部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm和平均壓力比Pm/Py至少為3，肯定能保證密封性能。
但是，甚至對本發(fā)明的上面方案的任一個的用于管子的螺紋接頭，如果平均壓力比Pm/Py太大，容易發(fā)生磨損。不發(fā)生磨損的Pm/Py上限依賴于材料和是否進行預(yù)處理，但是，通常Pm/Py的值優(yōu)選至多5，更優(yōu)選至多4.5。為了阻止磨損，設(shè)定平均壓力比Pm/Py接近本發(fā)明規(guī)定的下限是有利的。這樣做，甚至在使用容易發(fā)生磨損的材料或條件的情況下，也肯定存在阻止磨損的良好可能性。
在任何情況下，對于壓力Ps，從耐磨損性角度看，優(yōu)選壓力Ps不超過材料的屈服點Ys(Ps/Ys＜1)。
根據(jù)形成螺紋接頭的材料和裝配條件，為了提供耐磨損性在螺紋和非螺紋密封表面都進行合適的表面處理。這樣的表面處理的一些例子為磷酸鹽處理、固體潤滑油處理、電鍍和爆破鋅基電鍍。在鋼管和連接器的任一或兩者的螺紋和非螺紋密封表面上進行表面處理。在裝配前通常將合適的油脂或油應(yīng)用到螺紋接頭上，但是取決于表面處理，這樣的應(yīng)用也許不是必需的。
本發(fā)明的用于管子的螺紋接頭的金屬—金屬密封部分的形狀可以是這樣的形狀，即在鋼管的末端部分和連接器上形成的密封表面都是圓錐表面的形狀、或其中一個為曲表面和另一個為圓錐表面的形狀、其中兩個都是曲表面的形狀等等。但是，考慮到由于密封部分的螺紋嚙合管子的末端或連接器的變形，需要滿足接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾鹊纳鲜鰲l件。
實施例使用前述相同尺寸和相同材料的試驗管子和連接器，制備各種試驗(樣品)用的螺紋接頭，用前述相同密封試驗研究密封性能。
制備每個樣品使得平均壓力比Pm/Py和試驗管子和連接器的非螺紋密封表面1a和2a的表面粗糙度Ry分別具有表4所示的值。使螺紋的干擾量為零，因此它對密封部分沒有影響，當(dāng)軸肩1c鄰接時停止緊固。
如圖1所示，樣品有兩個試驗管子1，每個都有其放置在連接器2兩端的端點的外圍表面上形成的陽螺紋1b和非螺紋密封表面1a，連接器2具有在兩端內(nèi)圍表面形成的陰螺紋2b和非螺紋密封表面2a。因此，每個樣品都有兩個螺紋接頭部分，識別數(shù)字例如為1-A和1-B(對于第1號樣品在A側(cè)和B側(cè)的螺紋接頭)。
如表4所示，對于一些樣品，同一樣品的兩個螺紋接頭A和B的密封表面的表面粗糙度Ry相互不同。但是，在單一螺紋接頭中管子和連接器的密封表面的表面粗糙度Ry的工作值是相同的。每個接頭的管子和連接器的表面粗糙度的測定值的平均值表示在表5中。
在制備的每個樣品上，保持內(nèi)壓力(封帽末端屈服壓力Von Mises內(nèi)屈服壓力Py)1小時的密封試驗以上述方式進行以保證密封性能。結(jié)果和試驗管子的工作結(jié)果一起表示在表5和圖7中。
在表5和圖7中，附帶*的密封試驗結(jié)果表示當(dāng)密封試驗后松開接頭時發(fā)生磨損。表5中的“相應(yīng)方案數(shù)”意思是本發(fā)明上述方案之一的編號。
圖7是縱坐標(biāo)為平均壓力比Pm/Py和橫坐標(biāo)為密封表面的表面粗糙度Ry的描繪圖。圖中虛線表示的曲線表示Pm/Py＝0.0032×Ry2+1.0。
表4

表5

*松開期間發(fā)生咬合
1接觸部分中Ps/Py≥1的部分的軸向?qū)挾葟膱D7和表5可以證實，滿足本發(fā)明任一條件的螺紋接頭樣品(例如表5中除對比例外的樣品)，都能保證良好的密封性能。另一方面，不滿足本發(fā)明任一條件的對比例的螺紋接頭樣品都產(chǎn)生泄漏。
盡管1.6的小平均壓力比Pm/Py，樣品第9-B號仍然發(fā)生了磨損，因為表面粗糙度很小(3μm)。
根據(jù)本發(fā)明，無須在不使密封表面的表面粗糙度不合理地小和這樣延長車床加工時間或增加工作成本或費事地重復(fù)試誤在成本和密封性能之間找到折中點，對于考慮耐磨損性而施加的壓力，可以確定最小的必需的表面粗糙度，并且能獲得有金屬—金屬密封的更加合理和經(jīng)濟的螺紋接頭。
權(quán)利要求
1.一種管子的螺紋接頭，其具有金屬—金屬密封部分并包括在鋼管末端上形成的陽螺紋和非螺紋密封表面，和在連接器內(nèi)表面上形成的陰螺紋和非螺紋密封表面，所述陰螺紋螺紋嚙合所述陽螺紋，連接器的非螺紋密封表面緊靠鋼管密封表面并形成環(huán)形接觸部分，其特征在于鋼管和連接器的非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry至多為25μm，和在裝配螺紋接頭時，能形成金屬—金屬密封部分，其中環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm滿足Pm/Py≥3，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm，管子內(nèi)表面的屈服壓力為Py。
2.一種管子的螺紋接頭，其具有金屬—金屬密封部分并包括在鋼管末端上形成的陽螺紋和非螺紋密封表面，和在連接器內(nèi)表面上形成的陰螺紋和非螺紋密封表面，所述陰螺紋螺紋嚙合所述陽螺紋，連接器的非螺紋密封表面緊靠鋼管密封表面并形成環(huán)形接觸部分，其特征在于在裝配螺紋接頭時，對于鋼管和連接器二者的非螺紋密封表面，環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm和表面粗糙度Ry(μm)之間的關(guān)系滿足Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm，管子內(nèi)表面的屈服壓力為Py。
3.一種管子的螺紋接頭，其具有金屬—金屬密封部分并包括在鋼管末端上形成的陽螺紋和非螺紋密封表面，和在連接器內(nèi)表面上形成的陰螺紋和非螺紋密封表面，所述陰螺紋螺紋嚙合所述陽螺紋，連接器的非螺紋密封表面緊靠鋼管密封表面并形成環(huán)形接觸部分，其特征在于鋼管和連接器的非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry至多為30μm，和在裝配螺紋接頭時，環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm滿足Pm/Py≥3，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm，管子內(nèi)表面的屈服壓力為Py。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的管子的螺紋接頭，其中鋼管的末端表面具有軸肩部分，相應(yīng)地連接器也具有能緊靠鋼管的末端軸肩部分的軸肩部分。
全文摘要
一種經(jīng)濟地提供有效密封性能給金屬－金屬密封部分、在裝配時能阻止磨損的螺紋接頭，包括在其頂端有陽螺紋1b和非螺紋密封表面1a的鋼管1、和在其內(nèi)表面有陰螺紋2b和非螺紋密封表面2a的連接器2。管子內(nèi)表面屈服壓力為Py，(1)環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm滿足Pm/Py≥3，環(huán)形接觸部分中接受滿足Ps/Py≥1的壓力Ps的部分的軸向?qū)挾戎辽贋?mm(或至少2mm)，兩個非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry至多25μm(或至多30μm)，或(2)環(huán)形接觸部分的平均壓力Pm和非螺紋密封表面的表面粗糙度Ry(μm)之間關(guān)系滿足Pm/Py≥0.0032×Ry
文檔編號F16L15/04GK1527917SQ02814088
公開日2004年9月8日 申請日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者前田 , 前田惇 申請人:住友金屬工業(yè)株式會社