铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构制造技术

本发明专利技术提供了一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，公端具有带有锥度的公螺纹、内密封面和外对顶台肩，母端具有带锥度的母螺纹、内密封面和内对顶台肩；管端经墩粗或不墩粗处理，公端端面与母端内对顶台肩首先对顶起密封作用，母端外端面与公端外后对顶台肩对顶起到定位作用；公端螺纹结构长度和母端螺纹结构长度同时满足公式计算值。本发明专利技术的有益效果是：采用先后对顶的内外对顶结构可以有效提高产品的气密封能力和抗过扭能力；公端螺纹结构长度和母端螺纹结构长度采用公式计算，保证结构完整性的同时达到良好的密封效果。

Special Thread Joint Structure of Gas Seal for Aluminum Alloy Oil Casing

The invention provides a special threaded joint structure for gas sealing of aluminium alloy oil casing, which includes the common end of the pipe end processing and the mother end processing. The common end has a tapered male thread, an inner sealing surface and an outer-to-top shoulder, and the nut end has a tapered nut thread, an inner sealing surface and an inner-to-top shoulder; the pipe end is roughly treated by pier or non-pier, and the common end face and the mother end are roughly treated. Internal to the top shoulder first plays a sealing role on the top, the outer end face of the mother end and the rear end of the common end play a positioning role on the top shoulder; the length of the male end thread structure and the length of the female end thread structure meet the calculation value of the formula at the same time. The beneficial effect of the invention is that the gas sealing ability and the anti-over-torsion ability of the product can be effectively improved by adopting the inner and outer top-to-top structure successively, and the length of the male end thread structure and the nut end thread structure are calculated by formula to ensure the structural integrity and achieve good sealing effect at the same time.

【技术实现步骤摘要】
铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构
本专利技术属于石油工业的油套管
涉，特别是涉及一种铝合金油套管气密封特殊螺纹连接结构。
技术介绍
铝合金材料拥有优异的可塑性、超强耐腐蚀性能、超轻的重量低廉的价格，是制作加工油套管并替代现有无缝钢管的首选材质；但是由于铝合金材质弹性模量低、表面硬度低等特点，不适用于现有的无缝钢管特殊扣设计，拧接扭矩过大会造成铝合金特殊扣的粘扣，拧接扭矩过小其密封效果不明显，容易在高内压状态下泄露。本专利技术采用内外两个对顶台肩设计，并控制先后对顶顺序；首先内对顶台肩对顶，保证结构的密封效果，其次外密封台肩再进行对顶，起到定位作用，并且外密封台肩处没有密封面，因此可以承受更高的扭矩。该设计可以保证铝合金材质油套管在使用过程中不发生粘扣现象，并且可以提供更高的扭矩，在保证气密封性的前提下抗过扭能力出众。而且通过观察外对顶台肩是否存在间隙即可判断，上扣是否到位，方便现场使用。中国专利公开号为CN207795082U公开了一种铝合金套管气密封特殊螺纹接头，效果是管端部采用了外加厚的结构设计增加螺纹啮合面积，提高接头承载性能，铝合金套管外螺纹加厚端和铝合金套管内螺纹加厚端采用直联形结构，减少接头加工数量，减少接头上扣数量，提高管柱密封可靠性，适应于铝合金塑性好、易于挤压成形特点，提高螺纹接头机械性能。但是，采用单内台肩对顶设计，上扣拧接操作时，依靠公端端面和母端内对顶台肩对顶实现密封，并未采用具有先后顺序的双对顶台肩设计，也未根据铝合金材质特点给出公端螺纹结构长度与母端螺纹结构长度设计范围，以及公螺纹尖点直径与母螺纹尖点直径插值即密封轴向过盈量的设计范围，导致生产产品合格率较低，质量差。
技术实现思路
针对现有铝合金材质的特点和现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，根据铝合金材质的特点，通过合理控制铝合金结构公、母端螺纹长度插值，达到结构内外先后对顶，保证结构的完整性，通过合理控制公、母端螺纹尖点直径插值，达到在不发生粘扣的前提下，起到良好的密封效果。为实现上述目的，本专利技术提供了一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，管端可以进行墩粗处理，也可不进行墩粗处理。公端具有带有锥度的公螺纹、内密封面和外对顶台肩，母端具有带锥度的母螺纹、内密封面和内对顶台肩。上述结构在上扣使用过程中，首先公端端面与母端内对顶台肩对顶，起密封作用；其次母端外端面与公端外对顶台肩对顶，起到定位作用。该先后对顶的内外对顶结构可以有效提高产品的气密封能力和抗过扭能力。但是由于铝合金材质材料性能与其他金属材质材料性能存在巨大差异，因此公端螺纹结构长度和母端螺纹结构长度必须同时满足如下公式，才能在保证结构完整性的同时达到良好的密封效果。其中：GP:公螺纹尖点直径；GB母端螺纹尖点直径；W：螺纹接头外径；D：螺纹接头内径；P：螺纹螺距；LP:公端螺纹结构长度；LB母端螺纹结构长度；E:铝合金材质的弹性模量；σ:铝合金材质的屈服强度。所述螺纹接头外径为60mm--340mm。所述公母端均为偏梯型齿形，齿形导入侧角度7°--30°，承载侧角度-10°—10°，公母端齿形高度差0.1—0.3mm，齿型的螺距为每英寸3—8牙，锥度为1:12—1：16。所述公母端一端或者两端同时高温固化具有二硫化钼或者聚四氟乙烯的高温固化图层。所述管端经墩粗或不镦粗加厚处理。附图说明图1是本专利技术的铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构示意图；图2是本专利技术铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构齿形配合图；图3是本专利技术铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构公端示意图；图4是本专利技术铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构母端示意图。图中：1、母端2、公端3、公螺纹4、母螺纹5、内密封6、内对顶台肩7、外对顶台肩GP：公端螺纹尖点直径GB：母端螺纹尖点直径W：螺纹接头外径D：螺纹接头内径P：螺纹螺距LP：公端螺纹结构长度LB：母端螺纹结构长度具体实施方式结合附图对本专利技术的铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构加以说明。如图1所示，本专利技术提供了一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，管端可以进行墩粗处理，也可不进行墩粗处理。公端具有带有锥度的公螺纹、内密封面和外对顶台肩，母端具有带锥度的母螺纹、内密封面和内对顶台肩。公端螺纹长度大于母端螺纹长度，公、母螺纹形成的螺纹长度插值使公端端面先接触母端内对顶台肩形成内对顶，母端端面后接触公端外对顶台肩形成外对顶；所述公端螺纹的螺纹尖点直径大于母端螺纹的螺纹尖点直径。上述结构在上扣使用过程中，首先公端端面与母端内对顶台肩对顶起密封作用；其次母端外端面与公端外对顶台肩对顶起到定位作用。该先后对顶的内外对顶结构可以有效提高产品的气密封能力和抗过扭能力。但是由于铝合金材质材料性能与其他金属材质材料性能存在巨大差异，因此公端螺纹结构长度和母端螺纹结构长度必须满足如下公式，才能在保证结构完整性的同时达到良好的密封效果.其中：GP:公螺纹尖点直径；GB母端螺纹尖点直径；W：螺纹接头外径；D：螺纹接头内径；P：螺纹螺距；LP:公端螺纹结构长度；LB母端螺纹结构长度；E:铝合金材质的弹性模量；σ:铝合金材质的屈服强度。所述结构存在内外两个台肩对顶结构，对顶顺序，先进行内螺纹台肩对顶，后进行外螺纹台肩对顶，结构存在内密封结构，公端内密封尖点直径大于母端内螺纹密封尖点直径，螺纹接头外径W范围：60mm—340mm。本专利技术的应用于铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构通过如下两个实例来说明。实例1螺纹接头外径W＝269.9mm，螺纹接头内径D＝217.21mm的铝合金气密封油套管。螺纹螺距P＝5.08mm；铝合金材质的弹性模量E＝70000MPa；铝合金材质的屈服强度σ＝350MPa。根据计算公式(2)计算得到：0mm<GP-GB≤0.508mm因此选取公螺纹尖点直径GP＝235.08，母端螺纹尖点直径GB＝234.58，GP-GB＝0.5,满足设计计算要求。根据公式(1)计算得到：0.65mm≤LP-LB≤1.56mm因此选取公端螺纹结构长度LP＝143.5mm,母端螺纹结构长度LB＝142.5mm。LP-LB＝1.0满足设计计算要求。实例2螺纹接头外径W＝110mm，螺纹接头内径D＝69mm的铝合金气密封油套管。螺纹螺距P＝4.23mm；铝合金材质的弹性模量E＝69000MPa；铝合金材质的屈服强度σ＝400MPa。根据计算公式(2)计算得到：0mm<GP-GB≤0.49mm因此选取公螺纹尖点直径GP＝84；母端螺纹尖点直径GB＝83.6，GP-GB＝0.4，满足设计计算要求。根据公式(1)计算得到：0.26mm≤LP-LB≤0.64mm因此选取公端螺纹结构长度LP＝80.5mm,母端螺纹结构长度LB＝80mm。LP-LB＝0.5满足设计计算要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，所述公端具有带有锥度的公螺纹、内密封面和外对顶台肩，所述母端具有带锥度的母螺纹、内密封面和内对顶台肩，其特征是：所述公端螺纹长度大于母端螺纹长度，公、母螺纹形成的螺纹长度插值使公端端面先接触母端内对顶台肩形成内对顶，母端端面后接触公端外对顶台肩形成外对顶；所述公端螺纹的螺纹尖点直径大于母端螺纹的螺纹尖点直径。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，包括在管端加工的公端部分和在管端加工的母端部分，所述公端具有带有锥度的公螺纹、内密封面和外对顶台肩，所述母端具有带锥度的母螺纹、内密封面和内对顶台肩，其特征是：所述公端螺纹长度大于母端螺纹长度，公、母螺纹形成的螺纹长度插值使公端端面先接触母端内对顶台肩形成内对顶，母端端面后接触公端外对顶台肩形成外对顶；所述公端螺纹的螺纹尖点直径大于母端螺纹的螺纹尖点直径。2.根据权利要求1所述的一种铝合金油套管气密封特殊螺纹接头结构，其特征是：所述公端螺纹结构长度和母端螺纹结构长度同时满足如下公式：其中：GP:公螺纹尖点直径；GB母端螺纹尖点直径；W：螺纹接头外径；D：螺纹接头内径；P：螺纹螺距；LP:公端螺纹结构长度；LB母端螺纹结构长度；E...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永智，谢冠男，刘金海，史彬，梅丽，骆敬辉，闫龙，郭强，柳玉伟，吕春莉，侯振宇，陈玉鹏，
申请(专利权)人：天津钢管集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12