专利名称：管螺纹接头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种螺纹接头，特别是一种管螺纹接头，其主要是用于油套管螺 纹接头。
背景技术：
目前我国油、气田最常用的油套管螺纹接头按API(美国石油学会)标准生产的油 套管螺纹接头，其优点是技术成熟、易于加工、可互换性强、不受任何专利限制，但由于API 螺纹接头本身结构的原因，存在一些不可避免的缺点。例如连接强度低、密封性能不可靠、 易发生泄漏、上扣难以控制、易发生粘扣等。对此，国内外各油套管加工厂都积极研究性能 比API螺纹接头更为优良的特殊螺纹接头。例如英国专利GB2160609公开了一种管螺纹接 头，该种接头由外螺纹件和内螺纹件两部分组成，外螺纹件除螺纹外在前端增加了径向凸 圆弧部分、内螺纹件在螺纹外增加了圆锥密封面，内外螺纹配合后，凸圆弧面与圆锥密封面 过盈配合构成主密封面结构，同时外螺纹的直角端面与内螺纹的直角台肩过盈配合构成副 密封面，这种接头具有良好的密封性能和连接强度，但在受拉伸、弯曲载荷时、主密封面接 触压力下降、副密封面接触压力下降更快，影响其密封性能。国内也有几种公开的管螺纹接头专利，其基本上都是上述英国专利产品的改进产 品，都是由内外螺纹件组成，都是将球面与锥面密封改为圆球密封面与圆柱密封面密封，使 圆柱密封面与圆球密封面形成过盈配合后在轴向拉力、弯曲载荷等作用下仍保持较高的接 触压力，且接触说明书压力不随外载荷而变化、大大提高了这种接头的密封性能。但依旧 在一些问题，比如1)内螺纹件的主密封面为圆球面，加工难度大，加工螺纹的球面时由于 刀杆较长，在执行直线插补加工时不稳定，且圆球比较容易被挤压的铁屑划伤，使产品合格 率不高；2)副密封面部分由外螺纹件前端面倒成-9°或-15°的回头锥面与内螺纹件倒 成-9°或-15°的台肩过盈配合构成。这种结构具有良好的抗弯曲、内外压等载荷，但由于 主密封面为圆球面与圆柱面过盈配合而成，虽副密封面过盈时也同时增大了主密封面的满 过盈量，容易使主要密封面应力过于集中，上卸扣容易出现粘扣、损坏主密封面。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种管螺纹接头，其在较大 的拉伸、挤压、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不会发生泄漏事故，且不会发生粘扣 和损坏密封面。本实用新型的技术方案是一种管螺纹接头，其包括内螺纹件和外螺纹件；内螺 纹件包括内密封段，内密封段的内壁设有内圆柱密封面、内锥密封面和回头内锥密封面；夕卜 螺纹件包括外密封段，外密封段的外周上设有外凸圆弧密封面、外锥密封面和倒角台肩外 锥面；外螺纹件的外凸圆弧密封面与内螺纹件的内圆柱密封面为过盈配合，其过盈量记为 S D，形成主密封结构；外螺纹件的倒角台肩外锥面与内螺纹件的回头内锥密封面为锥面接 触密封配合，形成第一道副密封结构；外螺纹件的外锥密封面与内螺纹件的内锥密封面为锥面接触密封配合，形成第二道副密封结构。本实用新型进一步的技术方案是内螺纹件还包括内螺纹段，内螺纹段的内螺纹 为锥形螺纹，锥形内螺纹的锥度为1 16，内螺纹的螺纹类型为偏梯形螺纹；外螺纹件还包 括外螺纹段，外螺纹段设有锥形外螺纹，外螺纹段的锥形外螺纹的锥度为1 16，锥形外螺 纹段的外螺纹的螺纹类型为偏梯形螺纹，外螺纹件的外螺纹段的锥形外螺纹与内螺纹件的 内螺纹段的锥形内螺纹为过盈螺纹配合，其过盈量记为δ d。本实用新型更进一步的技术方案是外螺纹件的外凸圆弧密封面与内螺纹件的内 圆柱密封面之间过盈配合的过盈量S D大于外螺纹件的外螺纹段的锥形外螺纹与内螺纹 件的内螺纹段的锥形内螺纹之间过盈配合的过盈量为Sd;并且过盈量δD带来的压力小 于管螺纹接头的材料屈服强度。本实用新型再进一步的技术方案是所述的内锥密封面的锥面母线与轴向线所成 的夹角等于30度，回头内锥密封面的锥面母线与径向线所成的夹角等于25度，内锥密封面 与回头内锥密封面通过圆弧面连接；外锥密封面的锥面母线与轴向线所成的夹角等于30 度，倒角台肩外锥面的锥面母线与径向线所成的夹角等于25度，外凸圆弧密封面与外锥密 封面通过圆弧面连接，外锥密封面与倒角台肩外锥面通过圆弧面连接。本实用新型还进一步的技术方案是外螺纹件的圆弧面的曲率半径大于内螺纹件 的圆弧面的曲率半径。本实用新型进一步的技术方案是第一道副密封结构和第二道副密封结构的公差 能满足如下关系在内螺纹件和外螺纹件的拧紧套接时能使第一道副密封结构比第二道副 密封结构先达到接触密封，即外螺纹件的倒角台肩外锥面与内螺纹件的回头内锥密封面比 外螺纹件的外锥密封面与内螺纹件的内锥密封面要先达到接触配合。本实用新型与现有技术相比具有如下特点其在较大的拉伸、挤压、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不会发生泄漏事 故，且不会发生粘扣和损坏密封面。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的详细结构作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1沿A线范围内的放大图；图3为本实用新型的内螺纹件的结构示意图；图4为图3沿B线范围内的放大图；图5为本实用新型的外螺纹件的结构示意图；图6为图5沿C线范围内的放大图；图7为本实用新型的外螺纹件的螺纹的另一种表示方式的结构示意图；图8为图7沿D线范围内的放大图。
具体实施方式
实施例如图1-8所示一种管螺纹接头，其包括内螺纹件1和外螺纹件2 ；内螺纹件1包
5括内螺纹段11和与内螺纹段11紧邻的内密封段12 ；内螺纹段11的内螺纹112为锥形螺 纹，即内螺纹段11的内孔111为锥形，内孔111壁上设有内螺纹112，锥形内螺纹112的锥 度与API标准螺纹接头一样为1 16，即内孔111的锥度为1 16，内螺纹112的螺纹类型 为偏梯形螺纹(与图7-8所示的锥形外螺纹段21的外螺纹211相适应)；内密封段12的内 壁设有内圆柱密封面121、内锥密封面122和回头内锥密封面123，内锥密封面122的锥面 母线与轴向线所成的夹角rl = 30度，回头内锥密封面123的锥面母线与径向线所成的夹 角r2 = 25度，内锥密封面122与回头内锥密封面123通过圆弧面124连接。如图5_8所 示外螺纹件2包括外螺纹段21和与外螺纹段21紧邻的外密封段22，外螺纹段21设有锥 形外螺纹211，外螺纹段21的锥形外螺纹211的锥度与API标准螺纹接头一样为1 16， 锥形外螺纹段21的外螺纹211的螺纹类型为偏梯形螺纹(如图7-8所示)，外螺纹件2的 外螺纹段21的锥形外螺纹211与内螺纹件1的内螺纹段11的锥形内螺纹112为过盈螺纹 配合，其过盈量为3d，外密封段22的外周上设有外凸圆弧密封面221、外锥密封面222和 倒角台肩外锥面223，外锥密封面222的锥面母线与轴向线所成的夹角r3 = 30度，倒角台 肩外锥面223的锥面母线与径向线所成的夹角r4 = 25度，外凸圆弧密封面221与外锥密 封面222通过圆弧面224连接，外锥密封面222与倒角台肩外锥面223通过圆弧面225连 接，外螺纹件2的外凸圆弧密封面221与内螺纹件1的内圆柱密封面121为过盈配合，形成 主密封结构，其过盈量为S D，当其处于工作状态时，受到拉伸、挤压时，可保持主密封结构 的两个面的面压不变，在受到拉伸、挤压时仍然保持良好的密封效果；外螺纹件2的倒角台 肩外锥面223与内螺纹件1的回头内锥密封面123为锥面接触密封配合，形成第一道副密 封结构，外螺纹件2的外锥密封面222与内螺纹件1的内锥密封面122为锥面接触密封配 合，形成第二道副密封结构，外螺纹件2的圆弧面225的曲率半径稍大于内螺纹件1的圆弧 面124的曲率半径，使圆弧面225与圆弧面124之间形成一段很少的间隙或者接触压力很 小(如图2所示)，以保证第一道副密封结构和第二道副密封结构的面压较大，即可以防止 被圆弧面225顶住而使两道副密封结构不能很好得到密封，使密封效果更好。上紧时，在受 到轴向拉力时可保持第一道副密封结构和第二道副密封结构的密封面部分面压不变，密封 面不容易损伤，具有优良的密封性能，其还具有抗扭的作用，即第一道副密封结构和第二道 副密封结构具有抗拉伸、抗挤压、抗扭的作用，结合主密封结构，本实用新型在较大的拉伸、 挤压、扭矩作用下，仍然具有良好的密封效果，不会发生泄漏事故。由于主密结构的凸圆弧密封面221的凸圆弧结构致使不会发生粘扣现象；第一道 副密封结构和第二道副密封结构事实上构成了一个楔形密封结构增强了抗扭力，与主密封 面的凸圆弧密封面221的凸圆弧结构相结构致使不会损坏密封面。形成主密封结构的过盈量δ D的满足如下关系式螺纹接头所承受的内压力<主 密封面的接触压力<螺纹接头的材料屈服强度。外螺纹件2的外螺纹段21的锥形外螺纹211与内螺纹件1的内螺纹段11的锥形 内螺纹112之间的过盈量为δ d<主密封结构的过盈量SD。第一道副密封结构和第二道副密封结构的公差能满足如下关系在内螺纹件1和 外螺纹件2的拧紧套接时能使第一道副密封结构比第二道副密封结构先接触达到密封，即 外螺纹件2的倒角台肩外锥面223与内螺纹件1的回头内锥密封面123比外螺纹件2的外 锥密封面222与内螺纹件1的内锥密封面122要先达到接触配合。[0028] 本实用新型不局限于上述的具体结构，只要是具有与本实用新型相同或者等同的 主密封结构、第一道副密封结构和第二道副密封结构的管螺纹接头就落在本实用新型的保 护范围之内。
权利要求一种管螺纹接头，其包括内螺纹件(1)和外螺纹件(2)；其特征是内螺纹件(1)包括内密封段(12)，内密封段(12)的内壁设有内圆柱密封面(121)、内锥密封面(122)和回头内锥密封面(123)；外螺纹件(2)包括外密封段(22)，外密封段(22)的外周上设有外凸圆弧密封面(221)、外锥密封面(222)和倒角台肩外锥面(223)；外螺纹件(2)的外凸圆弧密封面(221)与内螺纹件(1)的内圆柱密封面(121)为过盈配合，其过盈量记为δD，形成主密封结构；外螺纹件(2)的倒角台肩外锥面(223)与内螺纹件(1)的回头内锥密封面(123)为锥面接触密封配合，形成第一道副密封结构；外螺纹件(2)的外锥密封面(222)与内螺纹件(1)的内锥密封面(122)为锥面接触密封配合，形成第二道副密封结构。
2.根据权利要求1所述的管螺纹接头，其特征是所述的内螺纹件(1)还包括内螺纹 段(11)，内螺纹段(11)的内螺纹(112)为锥形螺纹，锥形内螺纹(112)的锥度为1 16，内 螺纹(112)的螺纹类型为偏梯形螺纹；外螺纹件(2)还包括外螺纹段(21)，外螺纹段(21) 设有锥形外螺纹(211)，外螺纹段(21)的锥形外螺纹(211)的锥度为1 16，锥形外螺纹 段(21)的外螺纹(211)的螺纹类型为偏梯形螺纹，外螺纹件(2)的外螺纹段(21)的锥形 外螺纹(211)与内螺纹件(1)的内螺纹段(11)的锥形内螺纹(112)为过盈螺纹配合，其过 盈量记为Sd。
3.根据权利要求2所述的管螺纹接头，其特征是所述的外螺纹件(2)的外凸圆弧密 封面(221)与内螺纹件(1)的内圆柱密封面(121)之间过盈配合的过盈量SD大于外螺纹 件⑵的外螺纹段(21)的锥形外螺纹(211)与内螺纹件⑴的内螺纹段(11)的锥形内螺 纹(112)之间过盈配合的过盈量Sd;并且，过盈量δ D带来的压力小于管螺纹接头的材料 屈服强度。
4.根据权利要求1或2或3所述的管螺纹接头，其特征是所述的内螺纹件(1)的内锥 密封面(122)的锥面母线与轴向线所成的夹角等于30度，回头内锥密封面(123)的锥面母 线与径向线所成的夹角等于25度，内锥密封面(122)与回头内锥密封面(123)通过圆弧面(124)连接；外螺纹件(2)的外锥密封面(222)的锥面母线与轴向线所成的夹角等于30度， 倒角台肩外锥面(223)的锥面母线与径向线所成的夹角等于25度，外凸圆弧密封面(221) 与外锥密封面(222)通过圆弧面(224)连接，外锥密封面(222)与倒角台肩外锥面(223) 通过圆弧面(225)连接。
5.根据权利要求4所述的管螺纹接头，其特征是所述的外螺纹件(2)的圆弧面(225) 的曲率半径大于内螺纹件⑴的圆弧面(124)的曲率半径。
6.根据权利要求1或2或3所述的管螺纹接头，其特征是所述的第一道副密封结构 和第二道副密封结构的公差能满足如下关系在内螺纹件(1)和外螺纹件(2)的拧紧套接 时能使第一道副密封结构比第二道副密封结构先达到接触密封，即在内螺纹件(1)和外螺 纹件(2)的拧紧套接时外螺纹件(2)的倒角台肩外锥面(223)与内螺纹件(1)的回头内锥 密封面(123)比外螺纹件(2)的外锥密封面(222)与内螺纹件(1)的内锥密封面(122)要 先达到接触配合。
7.根据权利要求4所述的管螺纹接头，其特征是所述的第一道副密封结构和第二道 副密封结构的公差能满足如下关系在内螺纹件(1)和外螺纹件(2)的拧紧套接时能使第 一道副密封结构比第二道副密封结构先达到接触密封，即在内螺纹件(1)和外螺纹件(2) 的拧紧套接时外螺纹件(2)的倒角台肩外锥面(223)与内螺纹件(1)的回头内锥密封面(123)比外螺纹件(2)的外锥密封面(222)与内螺纹件(1)的内锥密封面(122)要先达到 接触配合。
8.根据权利要求5所述的管螺纹接头，其特征是所述的第一道副密封结构和第二道 副密封结构的公差能满足如下关系在内螺纹件(1)和外螺纹件(2)的拧紧套接时能使第 一道副密封结构比第二道副密封结构先达到接触密封，即在内螺纹件(1)和外螺纹件(2) 的拧紧套接时外螺纹件(2)的倒角台肩外锥面(223)与内螺纹件(1)的回头内锥密封面 (123)比外螺纹件(2)的外锥密封面(222)与内螺纹件(1)的内锥密封面(122)要先达到 接触配合。
专利摘要本实用新型公开了一种管螺纹接头，其包括内螺纹件(1)和外螺纹件(2)；内螺纹件(1)的内壁设有内圆柱密封面(121)、内锥密封面(122)和25度的回头内锥密封面(123)；外螺纹件(2)的外周上设有外凸圆弧密封面(221)、外锥密封面(222)和25度的倒角台肩外锥面(223)；外凸圆弧密封面(221)与内圆柱密封面(121)为过盈配合；25度的倒角台肩外锥面(223)与25度的回头内锥密封面(123)为密封配合；外锥密封面(222)与内锥密封面(122)为密封配合。其在较大的拉伸、挤压、扭矩作用下仍然具有良好的密封效果，不会发生粘扣，其特别适合用作油套管螺纹接头。
文档编号F16L15/06GK201738836SQ20102022570
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者屈治国, 张扩军, 彭路贵, 李宝进, 武国平, 谭曙光 申请人:衡阳鸿菱石油管材有限责任公司