一种螺纹接头具有位于销的螺纹牙底与套管的螺纹牙顶之间的干涉，干涉值在连接件平均厚度的１％到５％之间，牙底到载荷侧面的半径（Ｒ）在０．２ｍｍ到０．４ｍｍ的范围内并且表面处理包括施加在销的螺纹区域的开始和终止部分的喷丸。在另一实施方式中，干涉可以形成在套管的螺纹牙底与销的螺纹牙顶之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及螺纹接头，其尤其用于预定长度的连接管以形成在特别用于0CTG(石 油工业用管材)领域的碳氢化合物行业中采用的管串以及离岸应用中的管道。
技术介绍
近年来，勘探石油或者更多的是勘探碳氢化合物对软件和装置的要求变得更大， 因为油田和气田或储集层位于更深或难以到达的位置。勘察和开采布置在深海下方的碳氢 化合物田已经成为惯例并且需要更耐环境挑战(例如疲劳和腐蚀)的软件，这一点在过去 不太重要。为了从位于深海下方的油田中开采油或气，采用锚固在海床上的离岸平台并采用 通常被称为立管的管串。这些管串浸入海中并遭受因海流引起的移动以及表面波移动。由于海的这些连续 和周期移动，管柱不能保持稳定，而是遭受会在接头的某些部分产生变形的小量级侧向移 动，并且必须承受在管上尤其是在螺纹接头的区域上引起疲劳应力的载荷。这些应力往往 在螺纹附近的管上导致破裂并且需要提高螺纹接头的疲劳强度。目前，用于油气行业的螺纹连接件的疲劳性能和设计根据其他工程领域进行改编 和推知。仍然没有任何特殊标准或设计/尺寸标注说明。可以在用于钢结构疲劳设计和评 估的英国标准/规范惯例BS7608以及DNV等级B的S-N曲线中找到基本概念。在现有技 术中已经提出增大螺纹接头疲劳寿命的方案。文献EP1726861公开了一种制造油井管所用的螺纹接头的方法，其中施加微量射 出的喷丸以提高其疲劳断裂强度。所述方法通过在特定条件下向螺纹接头施加喷丸(shot peening)来增大疲劳寿 命以实现所述目的喷射压力0.4MPa。喷射距离100-150mm。喷射时间大约lsec/cm2。喷射的颗 粒材料0. 8% -1. 0% C(HRC60或更多)的碳钢。如该文献的表4中所示选择颗粒直径。该 文献还提出可以进一步提高疲劳断裂强度的渗碳和渗氮处理的组合。仍然存在改进螺纹接头疲劳寿命的空间。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种克服上述缺陷的螺纹接头。本专利技术的主要目的是提供一种具有提高的疲劳寿命的接头。根据本专利技术通过这样一种螺纹接头实现上述目的，其包括定义为销的外螺纹管和 定义为套管的内螺纹管，销具有第一邻接肩部，套管具有第二邻接肩部，所述第一和第二邻 接肩部具有互补的形状，销适于组装在套管中，其中在销或套管中任意一个的螺纹牙底与 销或套管中另一个的螺纹牙顶之间设置根据销和套管的标称尺寸设置的干涉，干涉值在接 头平均厚度的到5%之间，设置值为螺纹高度的1/4左右的牙底到载荷侧面的半径，并且接头具有表面处理，所述表面处理包括施加在销的螺纹区域的开始和终止部分的喷丸。本专利技术的另一目的是提供一种本专利技术的螺纹接头的组装方法。根据所要求保护的专利技术，通过组装操作结束时出现在已经得到适当设计的接头上 的几个特征的组合作用实现提高螺纹接头疲劳强度的目的a)设置作为牙底-牙顶干涉的函数的高径向载荷(通常所称的环向载荷)以提高 疲劳强度；b)设置高肩部载荷以提高疲劳强度；c)设置扩大的牙底到侧面的半径R，其降低螺纹牙底上的应力集中；d)另外提供销和套管表面的适当表面制备，包括喷丸处理，以进一步提高接头的 疲劳强度。本专利技术的螺纹接头可以借助于已知涂布油、液体或固体润滑剂、无涂布油系统等 得到组装。借助于本专利技术接头上的上述特征，轴向拉伸载荷通过通常的侧面间接触进行传 递，因为轴向干涉被选定为落入行业内采用的标称标准值内。在另一侧，螺纹部分上的径向 载荷达到比标称更高的值，这样确保了疲劳强度的提高并延长了接头的使用寿命。螺纹上的这些径向载荷主要取决于径向几何干涉，所述径向几何干涉通过控制构 造螺纹管端部的多个直径和公差来获得。在组装两个元件之前根据销和套管的标称尺寸设置的干涉值不小于接头或连接 件的平均厚度的1%，也就是在设计管范围所覆盖的最轻重量的情况下销和套管平均厚度 的增加量；并且不高于接头平均厚度的5%，也就是在设计管范围所覆盖的最大重量的情 况下销和套管的平均厚度的增加量。这些干涉值确保了接头上的应力级保持在控制之下，从而以这种方式避免了高应 力集中。在以下表中示出了在具有不同直径和重量的两个管的情况下适当干涉值的实例管直径(英寸) 重量(lb/ft) 干涉(％ ) 干涉(P m)95/8363%370133/8982%360然而，其他参数还有助于获得所需的径向载荷。这些参数是管的直径和厚度，螺纹 类型、材料属性(例如杨氏模量)、连接件的每个元件的表面特性等。附图说明参照以下详细说明和附图将会更清楚地了解到上述和其他目的，图中图1表示根据本专利技术的接头沿纵轴向平面的剖视图；图2a和2b表示图1所示的接头的细节的放大图；图3表示施加在本专利技术的接头上的组装转矩趋势的曲线图。图4表示具有对比的疲劳测试结果的曲线图。具体实施例方式具体参照附图，示出了总体由附图标记1表示的螺纹接头，其连接两个管，具有标 称外径D的外螺纹管或销2，和具有标称外径D1的内螺纹管或套管3。销2具有螺纹部分4，其具有适当轮廓(例如梯形)的外螺纹，并且套管3具有带 相应形状的内螺纹的内螺纹部分5。销和套管的共用轴线由A表示。接头螺纹的设计根据采用正交矩阵理论的Taguchi方法。Taguchi博士基于“正交阵列”实验开发了一种方法，该方法利用控制参数的最佳 设定对实验提供小得多的方差。该方法利用产品/过程的先前知识。“正交阵列”提供一组 良好平衡(最小值)的实验并且Taguchi博士的信噪比(S/N)作为最佳结果优化和判断的 目标函数。信噪比需要最大化以降低噪声的影响；噪声级被看作是应该保持较低的误差，否 则参数的选择没有完成并且部分噪声实际上是在测试开始无法准确识别的信号。采用所述方法进行估计的参数在下文被示出具有两个可能的状态-螺纹牙形半径(0.2mm, 0. 3mm)-螺纹干涉(连接件平均厚度的0.9%，4% ) -表面处理(喷丸(peened)，裸露(bare))-相对于因组装钳的惯性的值，肩部上的转矩(小于12000ft-lbs，大于 18000ft-lbs)。上述参数按照Taguchi用于采用L8正交矩阵-八次实验性试验的实验设计的方 法提出的要求得到组合。实验在具有244mm外径和13. 84mm厚度的管上以两个应力级进行 实施。表1总结了这些参数。<table>table see original document page 5</column></row><table>表l-L8Taguchi矩阵和测试结果图4的曲线表示标准连接件与根据上表制造的连接件的结果之间的差异，采用更高的干涉、更高的肩部上的能量、更大的半径和喷丸表面是最有效的组合。在超过材料的疲 劳极限_90MPa的区域看到了主要效果。在这一特定的设计方法之后，尽管在轴向拉伸载荷通过有效的侧面间的接触得到 传递，从而在现有技术的接头上采用的数值范围内限定出轴向干涉，但在本专利技术接头的螺 纹上的径向载荷被限定为达到比现有技术更高的值，这样确保了疲劳强度的提高。这些径向载荷的大小主要取决于通过适当设计销和套管的多种直径和公差来获 得的径向几何干涉。优选地，扩大牙底到载荷侧面的半径R对接头的疲劳强度是有利的。对于销和套管的螺纹，为了适当承受通过径向干涉引起的更高应力，载荷侧面与 牙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺纹接头，包括定义为销的外螺纹管（２）和定义为套管的内螺纹管（３），销具有第一邻接肩部（６），套管具有第二邻接肩部（７），所述第一和第二邻接肩部具有互补的形状，销（２）适于组装在套管（３）中，其中在销或套管中任意一个的螺纹牙底与销或套管中另一个的螺纹牙顶之间设置根据销和套管的标称尺寸设置的干涉，干涉值在接头平均厚度的１％到５％之间，设置值为螺纹高度的１／４左右的牙底到载荷侧面的半径（Ｒ），并且接头具有表面处理，所述表面处理包括施加在销（２）的螺纹区域的开始和终止部分的喷丸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：内斯托尔J桑蒂，
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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