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前言由于特殊螺纹连接的油井管具有密封性能好、连接强度高的特点,在世界范围内已经得到广泛使用。目前我国各油井管生产厂对特殊螺纹的研制尚处于初级阶段,无法满足各油气田的需求,油气田使用的特殊螺纹油井管主要依赖进口。为了满足市场需求,替代进口产品,国内越来越多的油井管生产厂开始致力于开发具有自主知识产权的特殊螺纹接头。无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司*近成功开发了一种WSP-%T特殊螺纹接头,这种接头适用于高压油井、中高压气井和热采井,已经在张亚勤4979-),女,技术员,现从事程序设计、工艺编制及技术管理工作。

  四川油田和南海菲里普斯的天然气井中使用,并取得了很好的效果。特殊螺纹的开发包括结构设计、公差确定、有限元应力分析、加工刀具设计、量规和量具设计、全尺寸评价试验、下井试验等过程,而检测工具即量规、量具的设计制造是其中的重要环节。一套测量准确、使用方便的量规、量具不仅是产品质量的保证,而且也是产品得到油田认可的必要条件。本文详细阐述了用于WSP-%T特殊螺纹测量的量规、量具设计的基本原理和方法。

  1WSP-%T特殊螺纹接头的结构特点WSP-%T特殊螺纹接头的基本结构包括3部分:连接螺纹、金属与金属密封结构和扭矩台肩,如WSP-1T特殊螺纹接头的基本结构1.1螺纹部分WSP-1T特殊螺纹接头采用锥度为1:16的偏梯形螺纹。与API标准偏梯形螺纹相比,该螺纹在某些尺寸和公差上进行了适当调整。调整的参数有螺距、齿高、紧密距等,目的是减少螺纹干涉量,降低峰值应力、改善接头的应力分布。

  1.2密封部分WSP-1T特殊螺纹接头采用连接强度高的偏梯形螺纹,使接头具有良好的连接强度,但是偏梯形螺纹的密封性能差。为了提高此种接头的密封性,采用金属对金属的径向~面对柱面形式)过盈来提高其密封性能。同时采用15"反向台肩,依靠扭力达到端面密封,从而实现了多级密封螺纹、扭矩台阶、金属-金属),弥补了偏梯形螺纹的不足,大大提高了接头的抗泄漏能力,使接头同时具有良好的密封性和高的连接强度。

  1.3扭矩台肩WSP-1T特殊螺纹接头的扭矩台肩为15"反向台肩,见。设计扭矩台肩的主要目的是控制上扣扭矩,弥补API螺纹上扣位置及扭矩范围难以控制的缺点,使接头的耐粘扣及抗过扭矩上扣能力得到提高,并可控制螺纹和密封面之间的干涉量,保证主密封的过盈量能够顺利实现。扭矩台肩还起到辅助密封和提高接头抗压缩能力的作用。

  2检验项目及量规、量具设计根据WSP-1T特殊螺纹接头的结构,结合API标准+3-确定这种接头的主要检验项目有:螺距、齿高、锥度、紧密距、密封面直径、密封面深度等。其中螺距、齿高、锥度、紧密距等常规检验项目是保证螺纹加工精度的参数,而密封面直径、密封面深度等则是保证密封面加工精度的参数。螺距、齿高、锥度的测量工具和测量方法与API偏梯形螺纹基本相同,只是当WSP-1T用于油管时齿高规的标定块有所不同。用于油管时螺纹每25.4mm1in)8牙而不是常规的5牙,齿高为1mm而不是常规的1.575mm,这时齿高规仍采用API齿高规,齿高规的标定块制作成1mm即可以准确测量。而此时锥度规和螺距仍保持不变。由于扭矩台肩的存在,紧密距测量成为检测的难点,同时,如何准确测量内、外螺纹的密封面直径和密封面深度以保证台肩位置)也是测量的难点之一,因此,以下将重点介绍WSP-1T特殊螺纹接头内、外螺纹的紧密距量规和密封面直径量规的设计原理和方法。

  2.1内、外螺纹的紧密距量规设计从WSP-1T特殊螺纹接头的结构)可知,由于WSP-1T特殊螺纹接头的内螺纹是由扭矩台肩、密封面和偏梯形螺纹共同组成的特殊螺纹,运用一般的螺纹量规难以实现紧密距测量。而且,即使根据螺纹形状设计出紧密距量规,也不能实现端面至扭矩台肩的深度控制。笔者利用内、外螺纹配合的相似性,设计出既可以测量紧密距,又可以确定扭矩台肩位置的组合式量规,较好地解决了这一问题。下面根据上卸扣。螺纹塞规4即相似于API标准量规,在量规的尾部设计了一个与内螺纹一致的15.反向扭矩台肩。在螺纹塞规4与内螺纹紧密配合后,推动母扣密封面量规盖1与扭矩台肩紧密配合,测量1与3之间的距离,就可以测得紧密距尺寸,即的尺寸!。同时,接箍端面至扭矩台肩的距离也可以确定。

  同理,外螺纹量规的工作原理与内螺纹量规的工作原理相似,如所示。先通过螺纹环规2测量外螺纹紧密距,使外螺纹与外螺纹环规紧密配合,然后,利用扭矩台肩使公扣密封面附件4进行配合,测量螺纹环规调整块3与公扣密封面附件4之间的距离即得紧密距".根据以上内、外螺纹量规的工作原理,结合WSP-1T特殊螺纹接头的公差要求,可以引用API标准螺纹量规的计算方法来计算紧密距值及确定量规的公差范围,确定方法与APIBTC量规的方法相同,见,此处不再重述。

  利用这套量规测量合格的内、外螺纹接头,在上扣时当螺纹旋合到一定扭矩汰约占总扭矩值的30%)时,台肩开始接触,使螺纹部分和台肩部分各自分担的扭矩值保持在一个合适的范围,从而保证了接头的连接质量。

  2.2内螺纹密封面量规的设计和测量方法由于内螺纹密封面是球面,利用一般的测量工具难以测量其尺寸。例如,一般的游标卡尺,只能精确到0.02 44,而且难以测量内螺纹密封面。另外一般的内径千分尺只有两点接触,虽然能精确到0.01mm,但是,在测量时两点接触容易倾斜。在整个一周的圆球面上,为了保证测量值的准确性,必须多次测量,增加了工作量。所以,根据内径千分尺的测量原理和三点定面原理,初步设计使用三点接触的内径千分尺,如所示。

  三点接触的内径千分尺的优点是:利用三点可定面,在测量时不需要多次测量,而且在测量时不容易倾斜,测量准,其测量精度能保证达到0.01 44,达到了测量准确、简便的目标。同样,与齿高、螺距一样,在测量时应进行矫正,保证量具的准确性。在测量前先进行校零。

  2.3外螺纹密封面直径的测量)量规具的钙外螺纹密封面直径的测量方法有所不同,因为外螺纹密封面为柱面,采用球形测头*适合。只要根据柱面所在位置,严格控制测量点,即可测得该密封柱面的直径。用外径带表卡规测量示意见。

  3结语量规、量具的设计是开发特殊螺纹过程中的一个重要环节,也是保证产品质量的一个重要因素,测量准确、操作方便是特殊螺纹量规、量具设计的根本出发点。现场应用实践证明,本套量规、量具达到了设计的目标,保证了WSP-1T特殊螺纹接头的质量,而且易于现场检测人员掌握,为特殊螺纹接头油井管的开发积累了经验。

来源:中国刀具网  作者:[db:作者]

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