专利名称：钢管用螺纹接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连接油井管这种钢管所使用的钢管用螺 紋接头，其中的油井管例如使用于从地下(地表下或者海面下) 出产的天然气、原油的勘探/生产中。特别是，本发明的钢管用 螺紋接头的特征在于形成在锥形外螺紋的切削初始部分上的不 完整螺紋部的螺紋牙形状。
背景技术：
使用于天然气田、油田(以下，总称为油田)的勘探/生产中
的油井管是长约10米的钢管，利用螺紋接头来连接成到达地下 油田的长度并^f吏用。近年来，油田出现深井化(例如，8000米或 者8000米以上)，另外斜井、水平井也在增多，因此油井管的连 接根数越来越多。
使用于钢管连接中的螺紋接头 一 般采用销_套盒结构
(pin-box structure),由具有外螺紋的销部和具有内螺紋的 套盒部构成。作为螺紋接头的种类存在以下两种方式在钢管 的一端形成销部，在另一端形成套盒部，在管之间进行直接结 合的整体联4妾(integral)方式；以及<吏用两端形成两个套盒部 的接头，来对两端形成销部的管之间进行连接的偶联
(coupling )方式。
作为在高压/高负荷下需要密封性(气密性)的油井管用螺 紋接头，广泛使用具有金属密封部的特殊螺紋接头。图2是表示 形成在偶联方式的特殊螺紋接头的销部、即形成在油井管(钢管) 的端部上的销部的剖面的说明图。该销部具备锥形外螺紋l， 其形成在端部的外周面上；以及唇(lip)部2，其被设置在比该锥形外螺紋l靠端面一侧的位置上。关于唇部2，在外周面上
形成有锥形的金属密封部2 a,在端面上形成有扭矩台肩部2 b 。
在利用夹具装置对构成油井管的钢管的端部附近进行保 持的同时使钢管转动，并将切削螺紋用的切削刀具抵接到钢管 端部的周面，由此形成销部的锥形外螺紋。这才羊形成在销部上 的锥形夕卜螺紋1中，切削初始部分1 a和切削结束部分1 b为不完整 螺紋部(螺紋牙形状不完整的螺紋部、即螺紋牙形状与完整螺紋 部不同的螺紋部)，而不完整螺紋部的顶部容易产生毛刺。
图3是示意性地表示螺紋的切削开始部分产生的各种毛刺 的形状的图，图中的附图标记3表示毛刺、附图标记4表示螺紋 牙，双点划线表示将产生了毛刺3的切削初始部分的不完整螺紋 部假设为完整螺紋的情况下的螺紋形状，虚线表示螺紋牙的加 工方向。如该图所示，螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部处 产生的毛刺3存在如下几种毛刺既不倒向螺紋牙4的牙底侧、 也不向越过被假设出来的完整螺紋部的假设螺紋牙高点的牙侧 方向突出的毛刺(图3的(a));倒向螺紋牙4的牙底侧的毛刺(图3 的(b));越过上述假设螺紋牙高点而向牙侧突出的毛刺(图3的 (c))。在这些毛刺中，在作为特殊螺紋接头的标准的VAM条件 下，在产生图3的(b)那样倒向螺紋牙4的牙底侧的毛刺、或者产 生图3的(c)那样越过假设螺紋牙高点而向牙侧突出的毛刺的情 况下，祐j见定为不合格。
在特殊螺紋接头中的螺紋的切削加工中，为了抑制容易引 起烧伤(galling)故障产生的在切削初始部分的不完整螺紋部所 产生的毛刺3,如图4所示那样在利用被称为螺紋梳刀的螺紋切 削刀具来进行螺紋的精加工切削时，首先实施将切削初始部分 加工成伞状(剖面成为三角形的斜角)的加工。由该-陂精加工为 伞状的部分(图4的lc)被称为斜角部。在本说明书中，以下，将该部分称为斜角部。
如图4、 5所示，即使在形成这种斜角部的情况下，在完成
锥形外螺紋l的切削之后，就会在斜角部lc产生有毛刺3。其理
由是，油井管用螺紋接头中的螺紋的加工使用具有两个牙或者 三个牙的切削刀头的螺紋梳刀来进行，因此切削负荷较大，如
图5的(a)所示那样斜角部中毛刺3的高度也就较高。
可如图5的(a)所示，使用作为毛刺去除刀具的抛光磨床来 人工去除斜角部lc的向螺紋牙4的牙侧突出的毛刺3。但是，由 于毛刺高度较高，因此在利用抛光磨床进行的作业中难以完全 去除毛刺，多会如图5的(b)所示那样地残留毛刺，效率也较差。 另外，由于是人工作业，因此有可能会给不应研磨的金属密封 部、完整螺紋部处造成研磨损伤。
在日本特开平9-207027号公报中提出了通过对螺紋梳刀 中的边缘部的曲率半径R进行规定来去除斜角部所产生的毛刺 的情况。但是，即使使用该专利文献所提出的螺紋梳刀，在切 削加工螺紋时，也无法完全去除斜角部所产生的毛刺。
发明内容
本发明提供 一 种在以往的油井管用螺紋接头的螺紋加工 中不能实现的、既不会对金属密封部和完整螺紋部造成损伤又 能够高效率地去除斜角部的在螺紋切削加工的切削初始部分所 形成的毛刺的钢管用螺紋接头。
本发明的钢管用螺紋接头防止了在切削初始部分的不完 整螺紋部处产生毛刺，其中毛刺易于给油井管螺紋接头的连接 部分造成烧伤，该钢管用螺紋接头由具有外螺紋的销和具有与 该外螺紋配合的内螺紋的套盒构成。该钢管用螺紋接头的特征 在于，该外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的螺紋牙具有顶面和与完整螺紋部相向侧的牙侧面之间所成的角度为4屯角、 从该牙侧面的牙底起的螺紋牙高度为0.2 m m以上的部分。该部 分优选形成在螺紋一圏的至少大约25%的长度上，更优选形成 在至少50%的长度上。
在图i的(b)中大致示出本发明所涉及的钢管用螺纟丈接头的 外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的形状。附图标记ll为 不完整螺紋部的螺紋牙，该螺紋牙11的顶面11 c和螺紋牙11的与 仅包含完整螺紋牙12的完整螺紋部相向 一 侧的牙侧面11 b之间 所形成角度e为钝角，并且从该牙侧面llb的螺紋牙底起的螺紋 牙高度h为0.2mm以上。该螺紋牙形状是通过切削加工来切掉虚 线示出的斜角部11的上部而形成的。
当外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的不完整螺紋 牙11的顶面11 c和该不完整螺紋牙11的与完整螺紋部相向侧的 牙侧面llb之间所形成角度e为锐角时，有可能在切掉的位置再 次产生毛刺。另外，在从该不完整螺紋牙ll的与完整螺紋部相 向侧的牙侧面1 lb的螺紋牙底起的螺紋牙高度h不足0.2mm的情 况下，例如在通过后述的切削来形成该不完整螺紋牙的形状时， 有可能给完整螺紋部的螺紋牙底造成损伤。
在本发明的钢管用螺紋接头中，外螺紋的切削初始部分的 不完整螺紋部中的尖顶的螺紋牙，较典型地斜角部，被通过切 掉其尖顶的上部而形成为具有带规定高度和角度的顶面的梯形 形状的螺紋牙。该切削优选以与外螺紋的切削相同的进给条件 来进行切削。由此，不会对金属密封部、完整螺紋部造成损伤， 能够高效率地切掉含有毛刺的螺紋牙顶部，能够防止使用螺紋 接头的油井管的旋紧/旋松时产生烧伤故障。
图l是对比表示本发明的钢管用螺紋接头中的锥形外螺紋 的切削初始部分的不完整螺紋部的螺紋牙和完整螺紋部的螺紋
牙的示意性剖视图。图l的(a)表示要切掉尖顶螺紋牙的切削开 始时的状态，图l的(b)表示切削完的切削结束时的状态。
图2是偶联方式的钢管用螺紋4妄头中的在钢管端部形成的 销部的示意性剖视图。
图3是在外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部产生的各 种毛刺的说明图。
图4是在夕卜螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部形成的斜 角部和在斜角部产生的毛刺的说明图。
图5是在外螺紋的切削初始部分的斜角部产生的毛刺的说 明图。图5的(a)表示所产生的毛刺，图5的(b)表示利用抛光研磨 机进行毛刺去除作业之后残留的毛刺。
具体实施例方式
下面，参照图H兌明本发明的优选方式。
图l表示对比表示作为本发明的钢管用螺紋接头中的主要 结构部分，是锥形外螺紋的切削初始部分的不完整螺紋部的螺 紋牙和完整螺紋部的螺紋牙的示意性剖视图。图l的(a)表示要 切掉尖顶的螺紋牙的开始切削时的状态，图1的(b)表示该切削 结束时的状态。此外，销的外螺紋为上述那样的锥形螺紋，因 此螺紋牙的牙顶和牙底的至少一个、通常两者都不是与销的轴 方向平行，而多是朝向销顶端形成直径递减地倾斜(参照图3 、 4)，为了使图简单，图l中省略了锥形。
在图l中，附图标记ll是形成在作为不完整螺紋部的斜角 部lc上的、尖顶、剖面为大致三角形状的螺紋牙(下面称为"斜 角螺紋牙")，附图标记12是形成在完整螺紋部的完整螺紋牙。在外螺紋的初始部分形成斜角部的情况下，所形成的斜角螺紋 牙的高度随着进行螺紋切削而递增，并到达完整螺紋牙的高度。 在螺紋牙达到完整螺紋牙的高度的时刻，开始顶面的切削，使
螺紋牙接近完整螺紋牙的形状。即，最初斜角螺紋牙为图l的(a) 所示那样低，最终成为图i的(b)所示那样的与完整螺紋部相同
的高度。
如图l的(a)的实线、图l的(b)的虚线所示，在斜角螺紋牙ll 的顶部lla上容易形成向牙侧突出的毛刺。特别是，如图l的(b) 所示，当该毛刺超过完整螺紋牙高度而向牙侧突出时容易引起 螺紋接头的旋紧/旋松时的烧伤。在本发明中，以与外螺紋的切 削加工相同的进给条件来切掉毛刺，由此去除毛剌和斜角螺紋 牙的上部，因此防止由毛刺引起的烧伤的产生。
通过切掉该斜角螺紋牙ll的上部，使斜角螺紋牙成为具有 顶面的螺紋牙形状。这样使得通过切掉上部而形成的螺紋牙形 状中，其顶面llc和与完整螺紋部相向侧的其牙侧面llb间所成 角度e为钝角，并且该牙侧面llb的从螺紋牙底起的螺紋牙高度h 为0.2mm以上。将h设定为能够完全去除超过完整螺紋部的螺紋 牙高度的毛刺即可，不特别限定其上限，通常为lmm以下，优 选为0.8mm以下，更优选为0.5mm以下。
在斜角部的斜角螺紋牙11的高度达到0.2 m m以上的规定高 度h的时刻起(参照图l的(a)),开始进行切掉斜角螺紋牙的上部 的切削。切削刀具以使由切削形成的螺紋牙顶面和螺紋牙的朝 向完整螺紋部的牙侧面之间所成角度0为钝角的角度的方式，与 斜角螺紋牙抵接。当使切掉斜角螺紋牙的上部时的切削进给与 切削外螺紋时的切削进给相同时，斜角螺紋牙的切削刀具的前 表面能够 一 边保持与斜角螺紋牙的牙侧面11 b并排的状态 一 边 切掉斜角螺紋牙的上部。由此，能够切实地防止由切掉顶lla为尖形的不完整螺紋部的螺紋牙1 1的上部所造成的金属密封 部、完整螺紋部的损伤。
从图l的(a)的位置开始的斜角螺紋牙的上部的切削优选在 刀尖与外螺紋的牙底位置抵接之前结束，例如优选从上述切削 开始位置,起在外螺紋螺距的大约3M的位置(参照图l的(b))处结 束。但是，也可以在斜角部的全长上切掉斜角部的螺紋牙的上部。
例如，能够使用用于形成具有金属密封部和扭矩台肩部的 唇部的通用棱形刀头13 ,来进行该斜角螺紋牙的上部的切削。
并且，以往，为了防止毛刺的倒下，要么分开加工斜角部 和唇部，要么低速加工斜角部。但是，如果按照本发明的加工 方式，使切削初始部分的不完整螺紋部的斜角螺紋牙为切掉其 上部的形状，则在加工斜角部时，不需要处理毛刺，因此不担 心毛刺产生，能够以相同的高速加工斜角部和唇部。
在本发明中，与以往技术相比，切掉切削初始部分的不完 整螺紋部的斜角螺紋牙的上部的切削加工是增加的工序。但是， 如上所述，以与唇部加工相同高速来进行斜角部的加工，因此 作业周期时间与以往情况大致相同。
本发明并不限于上述示例，只要在各权利要求中记载的技 术思想的范畴内，当然也可以适当地变更实施方式。
例如，在图l的示例中，说明了在切削初始部分的不完整螺 紋部上形成有尖顶的斜角部的情况，但是不一定非要形成这样 的斜角部。也可以使用斜角加工以外的方法形成尖顶的不完整 螺紋牙。
以上，以偶联方式的钢管用螺紋接头为例说明了本发明， 但是也可以是整体联接方式的钢管用螺紋接头，只要是有可能 产生由毛刺产生烧伤故障的螺紋接头，不管什么样的钢管用螺紋接头，本发明都能适用。另外，虽例示的是本发明应用于钢 管用螺紋接头的销部的锥形外螺紋，但是本发明同样也能够应 用于套盒部的锥形内螺紋。
权利要求
1.一种钢管用螺纹接头，由具有外螺纹的销和具有与外螺纹配合的内螺纹的套盒构成，其特征在于，该外螺纹的切削初始部分的不完整螺纹部的螺纹牙具有顶面和与完整螺纹部相向侧的牙侧面之间所成的角度θ为钝角、从该牙侧面的牙底起的螺纹牙高度h为0.2mm以上的部分。
2. 根据权利要求l所述的钢管用螺紋接头，其特征在于， 上述顶面和与完整螺紋部相向侧的牙侧面之间所成的角度e为钝角的不完整螺紋部中的螺紋牙，是通过将截面大致呈三角 形的尖顶的螺紋牙切掉一部分而形成的。
3. 根据权利要求2所述的钢管用螺紋接头，其特征在于， 上述螺紋牙的切掉是通过从外螺紋的切削初始,泉侧起以与外螺紋的切削相同的进给条件来进行切削的。
4. 根据权利要求2或3所述的钢管用螺紋接头，其特征在于， 在上述切削初始部分的不完整螺紋部上形成有斜角部。
全文摘要
本发明提供一种钢管用螺纹接头。消除会在油井管的连接中引起烧伤故障的、在螺纹接头的外螺纹(1)的切削初始部分的不完整螺纹部处产生的毛刺。切掉该不完整螺纹部中的、剖面大致呈三角径的尖顶的螺纹牙(11)(较典型的是斜角部(1)的螺纹牙)的上部(11a)，使之成为具有顶面(11c)的剖面呈梯形形状的螺纹牙。优选与外螺纹的切削相同的进给条件来切掉上部(11)，使顶面(11c)为该顶面和外螺纹的与完整螺纹部的螺纹牙(12)相向侧的牙侧面之间所形成角度θ为钝角，从该牙侧面的牙底起的螺纹牙高度h为0.2mm以上。
文档编号F16L15/04GK101680579SQ20088001806
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者藤井贵志 申请人:住友金属工业株式会社