石油开采工业上的螺纹管道接头具有梯形螺纹和放置在靠近螺纹末端的环形密封面（１１），为了密封，其与相应的截头圆锥密封面（１２）啮合，这里环形密封面（１１）半径Ｒｓ值包括在式（Ⅰ）给出的范围内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺纹管道接头，特别是用于连接石油和天然气开采工业用管道。这些管道既能用于泵送天然气或石油，又能作为钻井的井筒使用。
技术介绍
为了形成石油和天然气工业使用的连续管道的管子或管段的装配通常使用螺纹接头实现。美国石油研究所(API)描述和指定的标准连接覆盖了这些应用的大多数。当遭受石油和天然气井中越来越常见的超载荷条件时，这些连接就有局限性，特别是那些消除天然气泄漏的高内压或高外压相关的情况，以及当同时承受张力、压缩、弯曲或扭矩造成的高机械载荷的情况时。改进对石油和天然气密封性的一个解决方案是依选择的接头设计，将金属对金属的密封放置在接头的各点处。在螺纹接头的这种密封对气体或液态压力提供一种阻隔，同时螺纹主要满足机械要求及刺穿、流动特性。这些连接的例子是API流线型管。几种可供选择的金属对金属密封设计在先前技术中被提出。一种金属对金属密封方案是一种包括一个位于接头凸件末端的截头圆锥环形外密封表面，它与位于接头凹件末端的相应的截头圆锥环形内密封表面接触。由于锥形密封表面和一定的最终装配位置，在两表面之间形成了径向干涉，通过引起高接触应力保证了密封。截头圆锥密封表面的一个重要技术特征是通过凸件的截头圆锥密封表面和包括在密封表面和螺纹区之间的圆柱表面的交叉在边缘形成高度集中的接触应力的发展。沿现技术接头的轴截面的应力分布如图6所示。可通过数值分析计算接触应力集中，它是由接头凸件和凹件之间的刚度差别引起的，它激起凸件末端的相对旋转。接触应力沿密封表面的分布还受接头承受的不同载荷条件影响，如张力、压缩、内压力、外压力。在装配过程中引入的高接触应力，通常高于材料的名义屈服强度，对接头处发生严重磨损明显是个危险。当使用环面锥密封组合时，密封面上的接触应力分布可由Hertz型函数描述。最大接触应力和有效接触长度与接触力强度和环面半径有关。接触力强度可与阴阳密封面之间的几何干涉和接头的阴凸件尺寸相关。US4623173专利文献描述了一种环密封面半径大于100mm的螺纹连接。依据特定接头尺寸，如它的直径和壁厚，球半径大的球锥密封在密封处能提供的接触应力不足以确保操作中的密封功能，增大了极端条件下的泄漏危险。另一方面，如果想避免这种缺陷，改进密封接触应力的常用方法是通过增大直径干涉，但这增大了作用在接头内侧的平均应力水平以及装配工艺中凹件和凸件的滑动距离，增大了严重磨损的危险。在另一种极端条件下，从最大密封接触压力角度考虑，使用非常小的球半径是有利的，但增大了接头严重磨损的危险，由于这种特别高的接触应力通常高于材料的屈服强度。这种方案的另一缺点是降低了的密封接触面积，增大了泄漏的危险。非完美的表面条件和粗糙、润滑、固体颗粒等的存在需要一个接触压力在最小值以上的最小接触长度。在这些接头中，较适宜的接头是带梯形剖面的接头以增大自身的承载能力，万一在较深井中和非常重要的水平转换的延伸井型中使用。为了增大螺纹的结构抵抗力，几种接头设计使用了侧面对侧面的接触概念，其中，两部件之一的螺纹刺面和载荷面与另一部件相应的侧面在装配中及装配末端相接触。使用梯形螺纹概念的主要缺点是在装配中刺面和载荷面接触增大了严重磨损的危险以及需要的扭矩，表现为装配操作不稳定，降低了再利用这种接头的可能性。专利技术综述本专利技术的主要目的是通过接头消除上述提到的缺点，允许生产对当今最大范围的操作条件具有优异密封特性的管线，确保最佳性能，甚至在几次装配和拆卸操作之后。本专利技术的另一目的是提供一个具有高耐操作载荷的接头。依据本专利技术通过螺纹管道接头将实现上述目的和其它随后更好阐明的目的，螺纹管道接头包括一个具有凸件螺纹末端部分的管和一个具有凹件螺纹末端部分的管，具有基本的圆柱壁，具有环形密封表面的凸件放置在靠近各自螺纹的末端部分，为密封目的啮合，当凸件和凹件在装配位置时，凹件相应的截头圆锥密封表面放置在各自螺纹部分的邻近处，以环形密封表面半径值(Rs)在公式范围内为特征。E2Vo(b215)2≤Rs≤δ.E2tnn3OD2240πσad2wt2(1-υ2)3/4]]>其中δ＝径向密封干涉；E材料的杨氏模量；tn销前端厚度；OD管外直径；∑ad材料屈服应力；wt管壁厚度；Rn销前端半径；v泊松比(＝0.3)；b＝接触压力的活动长度。Vo=δ.Etn36(1-υ2)3/4]]>附图简要说明本专利技术进一步的优点和方面从对优选方案的详细描述中变得明显，随后以非限定性例子以附图形式示出。附图说明图1示出依据本专利技术一接头在装配位置沿纵平面的剖面视图；图2示出图1接头的放大细节；图3示出了图1接头密封部分更大比例的放大细节；图4示出在拆开位置时图1接头密封部分更大比例的放大细节；图5示出根据本专利技术接头在不同载荷条件下密封接触压力的变化图；图6示出沿现有技术接头轴截面在密封部分的应力分布。最佳实施例的详细说明参考附图，作为非限定实施例，描述本专利技术接头。接头包括末端具有外截头圆锥螺纹表面的凸件1和放置在管或管接头末端的具有相应内截头圆锥螺纹表面的凹件2。凸件前末端包括凹的轴向的截头圆锥邻近表面9，它压紧在凸起的截头圆锥支撑面10上在装配操作末端形成凹件的轴肩。外边缘13定义为销鼻前部凹面截头圆锥邻接面9和径向环形密封表面11之间的交叉处。接头在装配位置时，凸件1的环形密封表面11挤向凹件2的相应的径向截头圆锥密封表面12，它与相应的所述部件的凸起截头圆锥支撑面10相连接。参照凸件相应密封表面11和凹件表面12的相对位置确定邻近表面9和支撑表面10的相对位置，这样在两部件装配中，邻近表面9和支撑面10外延接触定义了一个直径正干涉δ，由卸载条件下的凸件起始平均直径DA和凹件平均直径DB确定之差确定，位于凸件表面11和凹件表面12之间，在从凸件边缘13到位于距离C的接头纵向轴X的平面直角内测量。点C与纵向截面和圆切线之间切点相一致，圆切线位于凸件1的环密封面11和凹件2的凹面截头圆锥密封面12之间。凸件1的环形密封表面11和凹件2的截头圆锥密封面12之间的直径干涉δ通过凹件的直径扩展和凸件的直径压缩来补偿。对于一个给定的直径干涉δ，在凸件和凹件之间发展的接触压力与各自的几何构形有关。干涉δ越大，起始于凸件和凹件之间的平均接触压力越高。通常，直径密封干涉为0.2mm~1.0mm，根据接头直径而定，如直径越大，直径密封干涉越高。密封面上特殊的应力分布根据密封面自身特殊的几何构形确定。长度“b”也称为接触长度，是密封面11，12上的轴向测量长度，在那里接触压力发展。“b”值直接与接触处密封面的特殊设计和干涉δ的水平相关。如果“b”太小，将产生高的集中密封接触压力分布，反而，如果“b”太大，将造成较低接触应力的较宽分布。如果圆柱半径Rs和平面与沿接触线作用在垂直平面的压两个部件的力F相接触，两部件之间的接触压力由Hertz系数描述，无非塑性发生。Pmax=1/2]]>这里，Pmax为最大接触压力，E是杨氏模量，Rs是圆柱半径，F是接触力，L是接触线长度。可以看出，对于给定的材料，Pmax直接与圆柱半径和凹凸件之间的接触压力有关。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一个螺纹管道接头，包括凸螺纹管件（１）和具有基本圆柱壁的凹螺纹管件（２），凸件（１）具有环形密封面（１１）放置在其靠近螺纹部分的末端，为密封目的啮合，当凸件和凹件（１，２）在装配位置时，凹螺纹管件（２）的相应的截头圆锥密封面（１２）放置在靠近螺纹部分，环行密封面具有预先确定的半径Ｒｓ值包括在２１～３９８ｍｍ之间，其中所述的Ｒｓ值由管外直径（ＯＤ）根据式的关系确定：Ｅ／２Ｖｏ（ｂ／２．１５）↑［２］≤Ｒｓ≤δＥ↑［２］ｔｎ↓［ｎ］↑［３］ＯＤ↑［２］／２４０πσ↓［ａｄ ］↑［２］ｗｔ↑［２］（１－υ↑［２］）［３（１－υ↑［２］）／Ｒ↓［ｎ］↑［２］ｔｎ↑［２］］↑［３／４］其中，δ＝径向密封干涉；Ｅ：材料的杨氏模量；ｔｎ：销前端厚度；ＯＤ：管外直径；σａｄ：材料屈 服应力；ｗｔ：管壁厚度；Ｒｎ：销前端半径；ｖ：泊松比（＝０．３）；ｂ＝接触压力的活动长度。Ｖｏ＝δ．Ｅｔ↓［ｎ］↑［３］／６（１－υ↑［２］）［３（１－υ↑［２］）／Ｒ↓［ｎ］↑［２］ｔ↓［ｎ］↑［２ ］］↑［３／４］。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔E卡尔卡尼奥，丽塔G托斯卡诺，中村久生，托马索科波拉，大野立夫，
申请(专利权)人：特纳瑞斯连接股份公司，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]
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