在由均具有接触面的销(1)和箱(2)组成的管状螺纹接头中，接触面包括螺纹部和无螺纹金属接触部，无螺纹金属接触部包括密封部和肩部，具有相对高的努氏硬度的固体润滑覆膜(10)形成在销和箱中的至少一方的接触面的包括肩部的部分(诸如包括肩部和密封部的无螺纹金属接触部)，而具有相对低的努氏硬度的固体润滑覆膜(11)至少形成在接触面的剩余部分(诸如螺纹部)。管状螺纹接头具有优异的耐磨损性、气密性和防锈特性，且由于该管状螺纹接头具有大的△T，因此即使在以高扭矩组装该管状螺纹接头的情况下肩部也不容易产生屈服，由此可以以稳定的方式进行组装。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的高扭矩组装特性的管状螺纹接头
本专利技术涉及一种在连接钢管、特别是在连接石油工业管状物时使用的管状螺纹接 头。根据本专利技术的管状螺纹接头可以可靠地具有优异的耐磨损性，而不用涂布以前在组装 石油工业管状物时涂布到螺纹接头的诸如合成油脂等的润滑油脂。结果，根据本专利技术的管 状螺纹接头能够避免合成油脂对全球环境和人类的有害影响。另外，即使当以高扭矩组装 接头的情况下接头也不容易屈服（yielding),使得能够在具有足够余量（margin)的情况 下实现稳定的金属与金属的密封。
技术介绍
利用管状螺纹接头使得用于挖掘原油或柴油的油井的诸如管道和套管等的石油 工业管状物被典型地彼此连接。过去，油井的深度为至多2000米-3000米，但是诸如在近 海油田等的近来的深井中有时达到8000米-10000米。石油工业管状物的长度典型地在10 几米，并且供诸如原油等流体流经的管道的周围由多个套管包围。因此，由螺纹接头连接的 石油工业管状物的数量达到了巨大的数量。 用于石油工业管状物的管状螺纹接头在它们使用的环境中承受由石油工业管状 物和接头本身的质量产生的呈现轴向张力形式的负荷、承受诸如内压和外压等的复合压力 且承受地热。因此，必须使螺纹接头即使在这种严酷的环境中也维持气密性而不会受到损 坏。 用于连接石油工业管状物的典型的管状螺纹接头（还被称为专用螺纹接头）具有 销-箱结构。作为具有公螺纹的接头部件的销典型地形成在石油工业管状物的两端，作为 具有与公螺纹进行螺纹接合的母螺纹的、配合接头部件的箱典型地形成在作为单独构件的 联接件的两侧的内表面。如图1所示，密封部在比公螺纹更靠近销的端部侧设置在端面附 近的外周面上，并且密封部设置在箱的母螺纹的基部的内周面上，而肩部（也称为扭矩肩 部）设置在销的端部的端面上且在箱的对应的最远部上。销和箱的密封部和肩部构成管状 螺纹接头的无螺纹金属接触部，而销和箱的无螺纹金属接触部和螺纹部构成管状螺纹接头 的接触面。以下列出的专利文献1示出了这种专用螺纹接头的示例。 当对这种管状螺纹接头进行组装时，将石油工业管状物（销）的一端插入联接件 (箱）中，使公螺纹和母螺纹拧紧直到销和箱的肩部彼此接触且以适当的扭矩干涉。结果， 销和箱的密封部彼此紧密地接触并形成金属与金属的密封，由此确保了螺纹接头的气密 性。 由于在将管道或套管降入油井中时的各种问题，之前组装的管接头有时会脱离， 将接头从油井升起，重新组装该接头，然后将接头再次降入井中。API (美国石油协会）要求 即使在对管道的接头进行10次组装和拆开和对套管的接头进行3次组装和拆开的情况下 也维持耐磨损性和气密性，使得不会发生被称作磨损的不可再维修的严重的咬合问题。 为了提高耐磨损性和气密性，每次进行组装之前事先将包含重金属粉末的且被称 为合成油脂的粘性液体润滑剂（润滑油脂）涂布到螺纹接头的接触面。由API BUL 5A2规 定这种合成油脂。 为了提高合成油脂的保持性且改善其滑动特性的目的，已经提出了使螺纹接头的 接触面经受诸如氮化处理、诸如锌镀或复合镀等的各种镀覆、以及磷酸盐化学转化处理等 的各种表面处理以在接触面上形成一个或多个层。然而，如下所述，合成油脂的使用增加了 对环境和人类的有害影响的关心。 合成油脂包含诸如锌粉末、铅粉末或铜粉末等的大量重金属粉末。在螺纹接头组 装时，涂布的油脂被洗掉或挤出到外表面，尤其是由于诸如铅等的有害重金属，存在对环境 的有害影响、特别是对海洋生命的有害影响的可能性。另外，涂布合成油脂的过程使得操作 环境和操作效率恶化，可能导致对人类的危害。 作为1998年制定的以防止东北大西洋的海洋污染为目标的OSPAR公约（奥斯 陆-巴黎公约）的结果，近年来，在全球范围内制定了严格的环境限制，并且在一些区域中， 已经控制合成油脂的使用。因此，为了避免在挖掘气井和油井过程中对环境和人类的有害 影响，发展出对不使用合成油脂就能够具有优异的耐磨损性的螺纹接头的需要。 作为不涂布合成油脂的能够用于连接石油工业管状物的螺纹接头，本 申请人:在以 下列出的专利文献2中提出了其上形成有粘性液体或半固体润滑覆膜的用于钢管的螺纹 接头，并且在以下列出的专利文献3中，提出了其上形成有固体润滑覆膜的用于钢管的螺 纹接头。 以下列出的专利文献4公开了在销和箱的整个接触面上形成高摩擦润滑层并且 在销和箱的接触面的特定部分上形成低摩擦润滑层（当低摩擦层和高摩擦层被布置成一 个在另一个上方的情况下，低摩擦层为上层）。形成低摩擦润滑层的特定部分具体是金属与 金属的密封部以及螺纹冠部和螺纹根部，在该文献中说明了仅高摩擦润滑层优选地保留在 肩部和螺纹承载面（thread load flank)上。然而，非常难以仅在螺纹部的螺纹冠部、螺纹 根部和螺纹牙面（stab flank)上形成低摩擦润滑层而不在螺纹承载面上形成该层。 现有技术文献 专利文献 专利文献 I :EP 0488912 A2 专利文献 2 :EP 1350834 Al 专利文献 3 :EP 2216576 Al 专利文献 4 :W0 2007/063079
技术实现思路
利用类似在图1中示出的具有密封部和肩部的螺纹接头的专用螺纹接头，通过在 组装时在销和箱的密封部之间形成金属与金属密封来确保气密性。 图2示出了组装时这种螺纹接头的扭矩图表（纵坐标：扭矩，横坐标：转数）。如 该图所示，随着发生转动，销和箱的螺纹部开始接触并且扭矩逐渐增大。随后，销和箱的密 封部彼此接触，扭矩的增大的比率增大。最终，在销的端部的肩部和箱的肩部彼此接触并且 开始干涉时（在这种干涉开始时的扭矩被称为台肩扭矩并被表示为Ts)，扭矩急剧增大。在 扭矩达到预定的组装扭矩时完成组装。在图2中的最优扭矩表示用于完成组装以实现足够 确保销和箱之间密封部中的气密性的接触压力的最优扭矩。基于接头的内径和种类事先设 定了最优扭矩的适当的规定值。 当在施加了压缩应力和弯折应力的非常深的井中使用专用螺纹接头的情况下， 有时可以以比通常的最优扭矩高的扭矩来进行组装使得确保不会发生松动。在这种情况 下，可能发生在销的端面上的肩部和与销的肩部接触的箱的肩部中的任一方或两方的屈服 (当屈服发生时的扭矩被称为屈服扭矩Ty)，并且如图2所示，肩部（在示出的情况下销的 肩部）塑性变形。当这种屈服发生时，扭矩的增大的比率大幅降低了。 在是待以高扭矩组装的螺纹接头的情况下，有利地使Ty和Ts之间的差或[Ty-Ts] (=Λ T :肩部抵抗扭矩）大。然而，利用在专利文献2或专利文献3中说明的具有粘性液 体或半固体润滑覆膜或固体润滑覆膜的管状螺纹接头，与涂布传统的合成油脂的情况相比 Ty减小了。结果，Λ T变小，在低组装扭矩状态下肩部最终发生屈服，由此有时不可以以高 扭矩进行组装。 本专利技术的目的在于提供一种即使以高扭矩进行组装其肩部也不容易发生屈服且 具有不包含有害的重金属的润滑覆膜的管状螺纹接头，其具有优异的耐磨损性、气密性和 防锈特性，并且其可以确保大的Λ Τ。 已知，即使使润滑覆膜的组分变化以改变润滑覆膜的摩擦系数，但本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种管状螺纹接头，其由均具有接触面的销和箱构成，所述接触面包括螺纹部和无螺纹金属接触部，所述无螺纹金属接触部包括密封部和肩部，其特征在于，第一固体润滑覆膜存在于所述销和所述箱中的至少一方的接触面的包括所述肩部的部分，第二固体润滑覆膜存在于所述销和所述箱中的所述至少一方的所述接触面的至少不具有所述第一固体润滑覆膜的部分，所述第一固体润滑覆膜的努氏硬度高于所述第二固体润滑覆膜的努氏硬度，当存在所述第一固体润滑覆膜和所述第二固体润滑覆膜两者均存在的部分的情况下，将所述第二固体润滑覆膜定位在所述第一固体润滑覆膜的下方。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.23 JP 2012-1175501. 一种管状螺纹接头，其由均具有接触面的销和箱构成，所述接触面包括螺纹部和无 螺纹金属接触部，所述无螺纹金属接触部包括密封部和肩部，其特征在于，第一固体润滑覆 膜存在于所述销和所述箱中的至少一方的接触面的包括所述肩部的部分，第二固体润滑覆 膜存在于所述销和所述箱中的所述至少一方的所述接触面的至少不具有所述第一固体润 滑覆膜的部分，所述第一固体润滑覆膜的努氏硬度高于所述第二固体润滑覆膜的努氏硬 度，当存在所述第一固体润滑覆膜和所述第二固体润滑覆膜两者均存在的部分的情况下， 将所述第二固体润滑覆膜定位在所述第一固体润滑覆膜的下方。2. 根据权利要求1所述的管状螺纹接头，其特征在于，所述接触面的包括所述肩部的 部分为所述接触面的所述无螺纹金属接触部。3. 根据权利要求2所述的管状螺纹接头，其特征在于，所述销和所述箱中的至少一方 的所述无螺纹金属接触部具有所述第一固体润滑覆膜，并且所述销和所述箱中的所述至少 一方的所述螺纹部具有所述第二固体润滑覆膜。4. 根据权利要求1所述的管状螺纹接头，其特征在于，所述销和所述箱中的一方的所 述...
【专利技术属性】
技术研发人员：后藤邦夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。