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特殊螺纹接头的关键技术

  国外油套管失效事故中64%发生在螺纹连接处,国内更高,比例约为86%。当前油套管的螺纹连接方式有3种:圆螺纹接头连接、偏梯形螺纹接头连接、特殊螺纹接头连接。前两种属于API螺纹,后者特殊螺纹连接是针对API接头的不足,以独特的机械结构、良好的密封性和精密的加工工艺,实现了API接头难以达到的性能。其关键技术有:
 
  1、密封结构确定及金属过盈量控制
  特殊螺纹接头一般多采用金属对金属的过盈密封为主密封,扭矩台肩作为辅助密封结构。对特殊螺纹来说,由于承压和密封由不同部位完成,螺纹部分不再承担密封作用,因此,可以减小过盈量,从而降低螺纹发生粘扣的可能性。
  特殊螺纹接头多为锥面/锥面、锥面/球面、柱面/球面相互过盈配合,同时采用直角、负角或多级台肩作为辅助密封结构。
 
  2、螺纹受力分布优化
  特殊螺纹接头的各个螺纹受力很不均匀,在啮合的第一齿和最后一齿出现应力集中现象。所以,适当对螺纹总体布局结构、牙形、牙高等做改进,研究其受力分布规律是特殊螺纹接头的设计要求。

  3、螺纹抗粘扣能力
  粘扣是油套管最常见的损伤失效形式。油套管螺纹粘扣不仅会导致油套管损坏,有时还会导致油套管滑脱掉井,造成事故。API对油套管的粘扣要求为:套管接头和油管接头至少分别能承受3次重复上卸扣试验而无任何损坏。
  解决粘扣的方法是对螺纹接头的密封结构和螺纹受力进行优化或者对其表面进行特殊处理,如磷化、镀铜、喷砂与镀铜等工艺。
 
  4、配套刀量具的设计
  特殊螺纹接头产品,与配套的加工刀具和量具设计的合理型密不可分。刀具的设计不仅要顾及加工车床的兼容性,还要顾及刀具的加工效率、合理性、稳定性、易操作性以及耐磨性。通常刀杆要经过相关的热处理制成,而刀片则需要进行镀层来保证其耐磨性。量具是测定特殊螺纹接头合格与都的重要工具,特别是密封面等特殊部分的量具,需要专门的设计。特殊螺纹接头专用量具对材料有严格的要求,其应具有耐磨性和不易变形性。
 
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