專利名稱：鋼管用螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接油井管這種鋼管所使用的鋼管用螺 紋接頭，其中的油井管例如使用于從地下(地表下或者海面下) 出產(chǎn)的天然氣、原油的勘探/生產(chǎn)中。特別是，本發(fā)明的鋼管用 螺紋接頭的特征在于形成在錐形外螺紋的切削初始部分上的不 完整螺紋部的螺紋牙形狀。
背景技術(shù)：
使用于天然氣田、油田(以下，總稱為油田)的勘探/生產(chǎn)中
的油井管是長約10米的鋼管，利用螺紋接頭來連接成到達(dá)地下 油田的長度并^f吏用。近年來，油田出現(xiàn)深井化(例如，8000米或 者8000米以上)，另外斜井、水平井也在增多，因此油井管的連 接根數(shù)越來越多。
使用于鋼管連接中的螺紋接頭 一 般采用銷_套盒結(jié)構(gòu)
(pin-box structure),由具有外螺紋的銷部和具有內(nèi)螺紋的 套盒部構(gòu)成。作為螺紋接頭的種類存在以下兩種方式在鋼管 的一端形成銷部，在另一端形成套盒部，在管之間進(jìn)行直接結(jié) 合的整體聯(lián)4妾(integral)方式；以及<吏用兩端形成兩個(gè)套盒部 的接頭，來對(duì)兩端形成銷部的管之間進(jìn)行連接的偶聯(lián)
(coupling )方式。
作為在高壓/高負(fù)荷下需要密封性(氣密性)的油井管用螺 紋接頭，廣泛使用具有金屬密封部的特殊螺紋接頭。圖2是表示 形成在偶聯(lián)方式的特殊螺紋接頭的銷部、即形成在油井管(鋼管) 的端部上的銷部的剖面的說明圖。該銷部具備錐形外螺紋l， 其形成在端部的外周面上；以及唇(lip)部2，其被設(shè)置在比該錐形外螺紋l靠端面一側(cè)的位置上。關(guān)于唇部2，在外周面上
形成有錐形的金屬密封部2 a,在端面上形成有扭矩臺(tái)肩部2 b 。
在利用夾具裝置對(duì)構(gòu)成油井管的鋼管的端部附近進(jìn)行保 持的同時(shí)使鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，并將切削螺紋用的切削刀具抵接到鋼管 端部的周面，由此形成銷部的錐形外螺紋。這才羊形成在銷部上 的錐形夕卜螺紋1中，切削初始部分1 a和切削結(jié)束部分1 b為不完整 螺紋部(螺紋牙形狀不完整的螺紋部、即螺紋牙形狀與完整螺紋 部不同的螺紋部)，而不完整螺紋部的頂部容易產(chǎn)生毛刺。
圖3是示意性地表示螺紋的切削開始部分產(chǎn)生的各種毛刺 的形狀的圖，圖中的附圖標(biāo)記3表示毛刺、附圖標(biāo)記4表示螺紋 牙，雙點(diǎn)劃線表示將產(chǎn)生了毛刺3的切削初始部分的不完整螺紋 部假設(shè)為完整螺紋的情況下的螺紋形狀，虛線表示螺紋牙的加 工方向。如該圖所示，螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部處 產(chǎn)生的毛刺3存在如下幾種毛刺既不倒向螺紋牙4的牙底側(cè)、 也不向越過被假設(shè)出來的完整螺紋部的假設(shè)螺紋牙高點(diǎn)的牙側(cè) 方向突出的毛刺(圖3的(a));倒向螺紋牙4的牙底側(cè)的毛刺(圖3 的(b));越過上述假設(shè)螺紋牙高點(diǎn)而向牙側(cè)突出的毛刺(圖3的 (c))。在這些毛刺中，在作為特殊螺紋接頭的標(biāo)準(zhǔn)的VAM條件 下，在產(chǎn)生圖3的(b)那樣倒向螺紋牙4的牙底側(cè)的毛刺、或者產(chǎn) 生圖3的(c)那樣越過假設(shè)螺紋牙高點(diǎn)而向牙側(cè)突出的毛刺的情 況下，祐j見定為不合格。
在特殊螺紋接頭中的螺紋的切削加工中，為了抑制容易引 起燒傷(galling)故障產(chǎn)生的在切削初始部分的不完整螺紋部所 產(chǎn)生的毛刺3,如圖4所示那樣在利用被稱為螺紋梳刀的螺紋切 削刀具來進(jìn)行螺紋的精加工切削時(shí)，首先實(shí)施將切削初始部分 加工成傘狀(剖面成為三角形的斜角)的加工。由該-陂精加工為 傘狀的部分(圖4的lc)被稱為斜角部。在本說明書中，以下，將該部分稱為斜角部。
如圖4、 5所示，即使在形成這種斜角部的情況下，在完成
錐形外螺紋l的切削之后，就會(huì)在斜角部lc產(chǎn)生有毛刺3。其理
由是，油井管用螺紋接頭中的螺紋的加工使用具有兩個(gè)牙或者 三個(gè)牙的切削刀頭的螺紋梳刀來進(jìn)行，因此切削負(fù)荷較大，如
圖5的(a)所示那樣斜角部中毛刺3的高度也就較高。
可如圖5的(a)所示，使用作為毛刺去除刀具的拋光磨床來 人工去除斜角部lc的向螺紋牙4的牙側(cè)突出的毛刺3。但是，由 于毛刺高度較高，因此在利用拋光磨床進(jìn)行的作業(yè)中難以完全 去除毛刺，多會(huì)如圖5的(b)所示那樣地殘留毛刺，效率也較差。 另外，由于是人工作業(yè)，因此有可能會(huì)給不應(yīng)研磨的金屬密封 部、完整螺紋部處造成研磨損傷。
在日本特開平9-207027號(hào)公報(bào)中提出了通過對(duì)螺紋梳刀 中的邊緣部的曲率半徑R進(jìn)行規(guī)定來去除斜角部所產(chǎn)生的毛刺 的情況。但是，即使使用該專利文獻(xiàn)所提出的螺紋梳刀，在切 削加工螺紋時(shí)，也無法完全去除斜角部所產(chǎn)生的毛刺。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供 一 種在以往的油井管用螺紋接頭的螺紋加工 中不能實(shí)現(xiàn)的、既不會(huì)對(duì)金屬密封部和完整螺紋部造成損傷又 能夠高效率地去除斜角部的在螺紋切削加工的切削初始部分所 形成的毛刺的鋼管用螺紋接頭。
本發(fā)明的鋼管用螺紋接頭防止了在切削初始部分的不完 整螺紋部處產(chǎn)生毛刺，其中毛刺易于給油井管螺紋接頭的連接 部分造成燒傷，該鋼管用螺紋接頭由具有外螺紋的銷和具有與 該外螺紋配合的內(nèi)螺紋的套盒構(gòu)成。該鋼管用螺紋接頭的特征 在于，該外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的螺紋牙具有頂面和與完整螺紋部相向側(cè)的牙側(cè)面之間所成的角度為4屯角、 從該牙側(cè)面的牙底起的螺紋牙高度為0.2 m m以上的部分。該部 分優(yōu)選形成在螺紋一圏的至少大約25%的長度上，更優(yōu)選形成 在至少50%的長度上。
在圖i的(b)中大致示出本發(fā)明所涉及的鋼管用螺纟丈接頭的 外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的形狀。附圖標(biāo)記ll為 不完整螺紋部的螺紋牙，該螺紋牙11的頂面11 c和螺紋牙11的與 僅包含完整螺紋牙12的完整螺紋部相向 一 側(cè)的牙側(cè)面11 b之間 所形成角度e為鈍角，并且從該牙側(cè)面llb的螺紋牙底起的螺紋 牙高度h為0.2mm以上。該螺紋牙形狀是通過切削加工來切掉虛 線示出的斜角部11的上部而形成的。
當(dāng)外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的不完整螺紋 牙11的頂面11 c和該不完整螺紋牙11的與完整螺紋部相向側(cè)的 牙側(cè)面llb之間所形成角度e為銳角時(shí)，有可能在切掉的位置再 次產(chǎn)生毛刺。另外，在從該不完整螺紋牙ll的與完整螺紋部相 向側(cè)的牙側(cè)面1 lb的螺紋牙底起的螺紋牙高度h不足0.2mm的情 況下，例如在通過后述的切削來形成該不完整螺紋牙的形狀時(shí)， 有可能給完整螺紋部的螺紋牙底造成損傷。
在本發(fā)明的鋼管用螺紋接頭中，外螺紋的切削初始部分的 不完整螺紋部中的尖頂?shù)穆菁y牙，較典型地斜角部，被通過切 掉其尖頂?shù)纳喜慷纬蔀榫哂袔б?guī)定高度和角度的頂面的梯形 形狀的螺紋牙。該切削優(yōu)選以與外螺紋的切削相同的進(jìn)給條件 來進(jìn)行切削。由此，不會(huì)對(duì)金屬密封部、完整螺紋部造成損傷， 能夠高效率地切掉含有毛刺的螺紋牙頂部，能夠防止使用螺紋 接頭的油井管的旋緊/旋松時(shí)產(chǎn)生燒傷故障。
圖l是對(duì)比表示本發(fā)明的鋼管用螺紋接頭中的錐形外螺紋 的切削初始部分的不完整螺紋部的螺紋牙和完整螺紋部的螺紋
牙的示意性剖視圖。圖l的(a)表示要切掉尖頂螺紋牙的切削開 始時(shí)的狀態(tài)，圖l的(b)表示切削完的切削結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。
圖2是偶聯(lián)方式的鋼管用螺紋4妄頭中的在鋼管端部形成的 銷部的示意性剖視圖。
圖3是在外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部產(chǎn)生的各 種毛刺的說明圖。
圖4是在夕卜螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部形成的斜 角部和在斜角部產(chǎn)生的毛刺的說明圖。
圖5是在外螺紋的切削初始部分的斜角部產(chǎn)生的毛刺的說 明圖。圖5的(a)表示所產(chǎn)生的毛刺，圖5的(b)表示利用拋光研磨 機(jī)進(jìn)行毛刺去除作業(yè)之后殘留的毛刺。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)DH兌明本發(fā)明的優(yōu)選方式。
圖l表示對(duì)比表示作為本發(fā)明的鋼管用螺紋接頭中的主要 結(jié)構(gòu)部分，是錐形外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的螺 紋牙和完整螺紋部的螺紋牙的示意性剖視圖。圖l的(a)表示要 切掉尖頂?shù)穆菁y牙的開始切削時(shí)的狀態(tài)，圖1的(b)表示該切削 結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。此外，銷的外螺紋為上述那樣的錐形螺紋，因 此螺紋牙的牙頂和牙底的至少一個(gè)、通常兩者都不是與銷的軸 方向平行，而多是朝向銷頂端形成直徑遞減地傾斜(參照?qǐng)D3 、 4)，為了使圖簡單，圖l中省略了錐形。
在圖l中，附圖標(biāo)記ll是形成在作為不完整螺紋部的斜角 部lc上的、尖頂、剖面為大致三角形狀的螺紋牙(下面稱為"斜 角螺紋牙")，附圖標(biāo)記12是形成在完整螺紋部的完整螺紋牙。在外螺紋的初始部分形成斜角部的情況下，所形成的斜角螺紋 牙的高度隨著進(jìn)行螺紋切削而遞增，并到達(dá)完整螺紋牙的高度。 在螺紋牙達(dá)到完整螺紋牙的高度的時(shí)刻，開始頂面的切削，使
螺紋牙接近完整螺紋牙的形狀。即，最初斜角螺紋牙為圖l的(a) 所示那樣低，最終成為圖i的(b)所示那樣的與完整螺紋部相同
的高度。
如圖l的(a)的實(shí)線、圖l的(b)的虛線所示，在斜角螺紋牙ll 的頂部lla上容易形成向牙側(cè)突出的毛刺。特別是，如圖l的(b) 所示，當(dāng)該毛刺超過完整螺紋牙高度而向牙側(cè)突出時(shí)容易引起 螺紋接頭的旋緊/旋松時(shí)的燒傷。在本發(fā)明中，以與外螺紋的切 削加工相同的進(jìn)給條件來切掉毛刺，由此去除毛剌和斜角螺紋 牙的上部，因此防止由毛刺引起的燒傷的產(chǎn)生。
通過切掉該斜角螺紋牙ll的上部，使斜角螺紋牙成為具有 頂面的螺紋牙形狀。這樣使得通過切掉上部而形成的螺紋牙形 狀中，其頂面llc和與完整螺紋部相向側(cè)的其牙側(cè)面llb間所成 角度e為鈍角，并且該牙側(cè)面llb的從螺紋牙底起的螺紋牙高度h 為0.2mm以上。將h設(shè)定為能夠完全去除超過完整螺紋部的螺紋 牙高度的毛刺即可，不特別限定其上限，通常為lmm以下，優(yōu) 選為0.8mm以下，更優(yōu)選為0.5mm以下。
在斜角部的斜角螺紋牙11的高度達(dá)到0.2 m m以上的規(guī)定高 度h的時(shí)刻起(參照?qǐng)Dl的(a)),開始進(jìn)行切掉斜角螺紋牙的上部 的切削。切削刀具以使由切削形成的螺紋牙頂面和螺紋牙的朝 向完整螺紋部的牙側(cè)面之間所成角度0為鈍角的角度的方式，與 斜角螺紋牙抵接。當(dāng)使切掉斜角螺紋牙的上部時(shí)的切削進(jìn)給與 切削外螺紋時(shí)的切削進(jìn)給相同時(shí)，斜角螺紋牙的切削刀具的前 表面能夠 一 邊保持與斜角螺紋牙的牙側(cè)面11 b并排的狀態(tài) 一 邊 切掉斜角螺紋牙的上部。由此，能夠切實(shí)地防止由切掉頂lla為尖形的不完整螺紋部的螺紋牙1 1的上部所造成的金屬密封 部、完整螺紋部的損傷。
從圖l的(a)的位置開始的斜角螺紋牙的上部的切削優(yōu)選在 刀尖與外螺紋的牙底位置抵接之前結(jié)束，例如優(yōu)選從上述切削 開始位置,起在外螺紋螺距的大約3M的位置(參照?qǐng)Dl的(b))處結(jié) 束。但是，也可以在斜角部的全長上切掉斜角部的螺紋牙的上部。
例如，能夠使用用于形成具有金屬密封部和扭矩臺(tái)肩部的 唇部的通用棱形刀頭13 ,來進(jìn)行該斜角螺紋牙的上部的切削。
并且，以往，為了防止毛刺的倒下，要么分開加工斜角部 和唇部，要么低速加工斜角部。但是，如果按照本發(fā)明的加工 方式，使切削初始部分的不完整螺紋部的斜角螺紋牙為切掉其 上部的形狀，則在加工斜角部時(shí)，不需要處理毛刺，因此不擔(dān) 心毛刺產(chǎn)生，能夠以相同的高速加工斜角部和唇部。
在本發(fā)明中，與以往技術(shù)相比，切掉切削初始部分的不完 整螺紋部的斜角螺紋牙的上部的切削加工是增加的工序。但是， 如上所述，以與唇部加工相同高速來進(jìn)行斜角部的加工，因此 作業(yè)周期時(shí)間與以往情況大致相同。
本發(fā)明并不限于上述示例，只要在各權(quán)利要求中記載的技 術(shù)思想的范疇內(nèi)，當(dāng)然也可以適當(dāng)?shù)刈兏鼘?shí)施方式。
例如，在圖l的示例中，說明了在切削初始部分的不完整螺 紋部上形成有尖頂?shù)男苯遣康那闆r，但是不一定非要形成這樣 的斜角部。也可以使用斜角加工以外的方法形成尖頂?shù)牟煌暾?螺紋牙。
以上，以偶聯(lián)方式的鋼管用螺紋接頭為例說明了本發(fā)明， 但是也可以是整體聯(lián)接方式的鋼管用螺紋接頭，只要是有可能 產(chǎn)生由毛刺產(chǎn)生燒傷故障的螺紋接頭，不管什么樣的鋼管用螺紋接頭，本發(fā)明都能適用。另外，雖例示的是本發(fā)明應(yīng)用于鋼 管用螺紋接頭的銷部的錐形外螺紋，但是本發(fā)明同樣也能夠應(yīng) 用于套盒部的錐形內(nèi)螺紋。
權(quán)利要求
1.一種鋼管用螺紋接頭，由具有外螺紋的銷和具有與外螺紋配合的內(nèi)螺紋的套盒構(gòu)成，其特征在于，該外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的螺紋牙具有頂面和與完整螺紋部相向側(cè)的牙側(cè)面之間所成的角度θ為鈍角、從該牙側(cè)面的牙底起的螺紋牙高度h為0.2mm以上的部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋼管用螺紋接頭，其特征在于， 上述頂面和與完整螺紋部相向側(cè)的牙側(cè)面之間所成的角度e為鈍角的不完整螺紋部中的螺紋牙，是通過將截面大致呈三角 形的尖頂?shù)穆菁y牙切掉一部分而形成的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管用螺紋接頭，其特征在于， 上述螺紋牙的切掉是通過從外螺紋的切削初始,泉側(cè)起以與外螺紋的切削相同的進(jìn)給條件來進(jìn)行切削的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋼管用螺紋接頭，其特征在于， 在上述切削初始部分的不完整螺紋部上形成有斜角部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼管用螺紋接頭。消除會(huì)在油井管的連接中引起燒傷故障的、在螺紋接頭的外螺紋(1)的切削初始部分的不完整螺紋部處產(chǎn)生的毛刺。切掉該不完整螺紋部中的、剖面大致呈三角徑的尖頂?shù)穆菁y牙(11)(較典型的是斜角部(1)的螺紋牙)的上部(11a)，使之成為具有頂面(11c)的剖面呈梯形形狀的螺紋牙。優(yōu)選與外螺紋的切削相同的進(jìn)給條件來切掉上部(11)，使頂面(11c)為該頂面和外螺紋的與完整螺紋部的螺紋牙(12)相向側(cè)的牙側(cè)面之間所形成角度θ為鈍角，從該牙側(cè)面的牙底起的螺紋牙高度h為0.2mm以上。
文檔編號(hào)F16L15/04GK101680579SQ20088001806
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者藤井貴志 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社