螺齿中包含槽的用于两个金属管的螺纹连接制造技术

一种两个金属管的螺纹连接，包括在第一管端部的雄元件和在第二管端部的雌元件，雄元件包括外雄螺纹，雌元件包括内雌螺纹，雄和雌螺纹彼此拧合，雄或雌螺纹的至少其一包括槽，产生在接合齿侧面（３３、３４）或在齿顶（３９、３８），或跨在它们之间。槽（６１）被布置在螺齿（３１）中以便增加与相配合的螺齿（３２）一起承受接触压力的螺齿部分（６３、６４）的柔性，和／或减小接触表面。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于两个金属管的螺纹连接。这种连接被公知，尤其是在用于铸造管或机加工管的串列或用于油气井的油管串列。在本说明书的以下部分中，术语“用于两金属管的螺纹连接”将包含在两个长管之间的整体连接以及在第一长管和第二短管，如管接头之间的连接二者。美国石油学会(API)定义在规范API 5CT中，规定了用于油气井生产和构造的金属管和螺纹金属管连接；并且在规范API 5B中，规定了用于这种连接的标准的带锥度的螺纹形式，以及用于三角形、“圆形”和梯形螺纹的标准螺齿形状。在每个雄和雌元件上的API 5B的三角形或圆形螺齿形状包括两个横向的齿侧面-承载齿侧面和穿入齿侧面-每个与垂直于连接轴的平面的每侧为30°。在连接拼合(makeup)结束时，由于螺齿形状的锥度，两个齿侧面的每个在金属-金属接触压力下与相配合的齿侧面相接触，并且在配合的螺齿的齿顶和齿根之间存在间隙，在圆形螺齿的情况下，螺齿的齿顶和齿根被相当大地倒圆。在每个雄和雌元件上，API 5B梯形螺齿形状包括两个齿侧面-承载齿侧面(load flank)和穿入齿侧面(stabbing flank)-相对垂直于连接轴的平面稍微倾斜，齿根和齿顶一般与螺纹锥度平行，雌螺齿的形状与雄螺齿的完全相配。在具有API 5B的梯形螺纹的这种类型连接的拼合结束时，由于螺齿形状的锥度，雄或雌元件的至少其一的齿顶在金属-金属接触压力下与相配合元件的齿根相接触；此外，承载齿侧面也相接触，而在穿入齿侧面间存在间隙，至少在经常发生的情况中，连接的元件例如由串列的重量、或由支撑面的承载的反作用而处于拉力之下。具有轴向间隙的这种连接被称为“具有干涉的螺齿”，由于它们在相配合的螺纹表面之间产生径向过盈，其导致在这些表面之间的金属-金属接触压力，并导致拼合扭矩的增大，该增大是由于要克服的摩擦(增大)。径向过盈的强度由径向过盈的值来衡量。如所公知的，术语“径向过盈”意味着当元件未连接时，在雄元件上的一点和在雌元件上的相配合点之间的直径不同；径向过盈的正值意味着在连接的接触区域内存在接触压力；径向过盈的零值意味着没有压力的简单接触，并且径向过盈的负值意味着径向间隙。在连接的其他型式中，如在欧洲专利申请EP-A-0,454,147中描述的，螺齿形状被设计成两个横向的齿侧面在连接形成的末期正好接触；相反，在齿根和相配合的齿顶之间可以设置间隙。这种连接，在本说明书的剩余部分称为“没有轴向间隙的梯形螺纹”，可以在轴向压缩和轴向拉力或弯曲中工作。其他连接，如在美国专利US-A-2,211,179、US-A-4,161,332或US-A-4,537,428使用具有梯形螺齿的双台阶形直螺纹。这种螺齿形状一般没有径向过盈，在螺齿之间的接触只发生在承载齿侧面，尤其是当连接承受轴向拉力时的承载齿侧面处。US-RE30647描述了另一种螺纹连接，具有公知为楔形螺齿的双台阶形螺纹和梯形螺齿形状，雄和雌螺齿的宽度沿螺纹的每个台阶的长度边缘，以相协调的方式改变，以便随雄螺纹逐渐拧入雌元件，在啮合的元件上的雄和雌齿侧面间的轴向空间减小到零；从而横向齿侧面作为支撑面并且定位独立的密封面。在本说明书的剩余部分，术语“楔形螺纹”或“可变宽度螺纹”将被用于具有如此特征的螺纹。US RE34467描述了在连接上的变宽度螺纹的改进，包括锥形干涉螺纹，目的为避免在螺纹的齿根和齿顶之间的润滑脂受过渡挤压，该过渡挤压可以产生对与US RE30647有关的类型的连接内的拼合扭矩错误测量。国际专利申请WO94/29627描述了在连接上的可变宽度螺齿的改进，包括锥形干涉螺齿，目的为形成极高拼合扭矩的连接。在WO94/29627中，在雄横向齿侧面与雌齿侧面相接触之后，楔形螺纹的拼合被继续，齿侧面的整个表面使极高拼合扭矩能够被施加，而没有塑性变形的危险。在大多数螺纹连接中，尤其是具有锥螺纹的那些，在拼合期间，拼合扭矩逐步增大，且/或在一给定时刻，突然增大，但是在任何情况下，其必需保持在对应金属塑性变形的值以下，由于塑性变形导致金属的永久变形，并且在多个拼合脱开作用后在塑性变形区域存在磨损的危险。如果拼合扭矩相对拧入的圈数的曲线的斜率很大，最大允许扭矩将在一个元件相对另一个相对少的圈数后达到；例如，这是在具有非常大的过盈的螺纹的螺纹连接中或在具有梯形螺纹的连接上的横向的齿侧面没有轴向间隙或具有相接触的可变宽度螺齿中的情况。由于加工公差引起在扭矩曲线内的可变的斜率，这取决于雄/雌螺纹的加工，不可能在这种条件下预测对应最大允许的扭矩值，连接的元件的最终相对位置。当每个雄和雌元件也包括金属-金属密封表面和支撑面如，例如在EP-A-0454147中的，由于螺纹的动作上述的缺点被放大，在螺纹端部的密封表面和支撑面必需在所用的雄-雌元件配合情况下，在连接拼合的末期同步。本专利技术寻求提供一种在两个金属管之间的连接，其利用锥形的、直的或直-锥形的具有不同螺齿形状和连接间隙的螺纹，其可以克服上述的缺点。用在本说明书剩余部分的术语“螺纹”指元件的螺纹部分的整体。从而螺纹可以由一单独的带螺纹部分或由多个带螺纹部分，例如，双台阶形直螺纹部分，或由一锥螺纹部分和一US-A-5437429内描述的型式的圆柱形锥螺纹部分构成，该专利描述的螺纹为直-锥形。根据本专利技术，用于两个金属管的螺纹连接包括在第一管端部的雄元件和在第二管端部的雌元件，雄元件包括一雄外螺纹，而雌元件包括一雌内螺纹，其中每个螺纹齿侧面与相应的在雄螺纹上的齿侧面平行，雄和雌螺纹彼此拧合，该螺纹连接为至少雄或雌螺纹之一包括形成在螺纹中的槽，且其开在穿入齿侧面，或螺纹的齿顶，或跨在穿入齿侧面和螺纹齿顶之上。每个雌螺纹的齿侧面与相应的雄齿侧面平行的事实使元件能够连接成不会只在相配合的齿侧面的一点上承载力。术语“槽”’指具有两个槽壁和一槽底部的空腔，在螺纹内的扩大的长度相对其宽和深为长向，后者尺寸在穿过管轴的横截面内测得。槽的形状与横截面的切面相对应，并且槽的宽度在该形状的给定深度上测得。目前为止，螺齿被认为是整个实心的，并且过去曾尝试增强它。从而，惊人的是我们已经意识到了认为其是一种结构的重要性，该结构的刚度可以通过在其内形成一槽来改变。形成在本专利技术的螺纹中的槽的功能是减小在雄和雌螺齿之间的接触力，尤其是从而减小了与接触力成比例的拼合扭矩。为此目的，槽可以设置于螺纹内，以便增加在相配合的螺纹的压力下接触的螺纹部分的柔性，或减小接触面积，或同时影响这两个方面。将在下面描述用于不同类型螺纹和用于不同形状螺齿的本专利技术的螺纹连接上的满足这些功能的槽的布置的示例。US-A-3882917和法国专利FR-A-2408061描述了螺纹连接，其中螺纹之一具有一种开在齿顶内的槽，但是这种槽与螺纹齿侧面的结构紧密相连以获得自锁连接，即，防脱开。在US-A-3882917的情况中，螺纹齿侧面之一具有一带三个面的伸出的肋，其一个面抵靠着配合螺纹的相应的齿侧面，另两个面确定了能使肋弯曲的槽的型式。在FR-A-2408061中，可用于梯形螺齿中，带槽螺齿的齿侧面的斜度不同于不带槽螺齿的斜度，并且为在拼合期间，在弯曲力之下，槽在其开口的宽度减小，这是由于在相配合的螺齿之间的齿侧面的取向不同造成。那些文献中没有一个公开了根据本专利技术的在连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于两个金属管的螺纹连接，包括在第一管端部的雄元件和在第二管端部的雌元件，雄元件包括雄外螺纹，雌元件包括雌内螺纹，其中每个螺齿齿侧面与相应的雄螺齿的齿侧面平行，雄和雌螺纹彼此拧合，其特征在于，为了减小雄和雌螺纹之间的接触力的目的，至少雄或雌螺纹之一包括槽，该槽包括两个槽壁和一槽底部，其设置于螺齿的体内并且开在穿入齿侧面内或齿顶内或跨在穿入齿侧面和齿顶之上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西里诺埃尔，伊曼纽尔瓦伦尼，
申请(专利权)人：法国瓦罗里克曼尼斯曼油汽公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]