專利名稱：用于金屬管的帶內(nèi)襯的螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及在管子和用于管子的螺紋接頭上使用襯層或涂層，以保護(hù)它們免受腐蝕或改善流體在其內(nèi)部的循環(huán)狀況；同時(shí)還涉及設(shè)有這種內(nèi)部涂層或襯層的管子和用于金屬管子的螺紋接頭。該相應(yīng)的管子和螺紋接頭用于開(kāi)發(fā)油、氣礦藏，特別是用于其中需進(jìn)行注水的油井。更廣義地說(shuō)，本發(fā)明涉及任何管子和與之相關(guān)聯(lián)的螺紋接頭，由于使用條件，它們因與其內(nèi)部流過(guò)的流體相接觸而承受嚴(yán)重腐蝕。具體地而非限制性地講，這是指下述狀況，鑒于與管子相接觸的水的成份和溫度，管子和接頭比如在上述油井中或地?zé)峋醒h(huán)水。
眾所周知，管子和與這些管子相關(guān)聯(lián)的接頭各部件的內(nèi)壁可由一粘結(jié)襯層來(lái)防止腐蝕，該襯層是一種塑料涂層，如聚環(huán)氧化物之類的樹(shù)脂。這種涂層對(duì)鋼材具有優(yōu)良的粘結(jié)力且有優(yōu)良的抗腐性。除這種腐蝕問(wèn)題之外，這類涂層還用于管子和與這些管子相關(guān)聯(lián)的接頭部件來(lái)減小壓力降，特別是減小管子和接頭部件內(nèi)壁表面的粗糙度及最大程度地消除紊流現(xiàn)象，當(dāng)流體流過(guò)其中時(shí)可能在管子和接頭內(nèi)壁上發(fā)生這種紊流現(xiàn)象。
例如，在管部的被包容端環(huán)狀面和一包容部件的形成頂接的環(huán)狀面之間的接頭位置處，無(wú)論如何，當(dāng)旋緊接頭時(shí)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)旋緊壓力往往使保護(hù)涂層在接觸區(qū)的緊鄰處發(fā)生裂紋或破裂。這造成剝落和由此受到暴露的內(nèi)層金屬的十分嚴(yán)重的局部腐蝕，或在涂層用來(lái)改善與液流接觸的壁面的表面質(zhì)量的情況下，其造成對(duì)流體流動(dòng)的擾亂。
即便所述腐蝕不造成直接滲漏，但在接頭旋開(kāi)后它也會(huì)造成接頭各部件不經(jīng)修復(fù)而無(wú)法再次使用的后果。腐蝕甚至可嚴(yán)重到造成接頭的接靠區(qū)和密封面破壞。
已經(jīng)提出用于防止局部腐蝕的不同解決方案，它們包括使用由彈膠體或某些塑料制成的密封環(huán)。
諸如由聚四氟乙烯(PTFE)制成的密封環(huán)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的抗腐蝕性及與用于金屬管及其聯(lián)接裝置的塑料涂層有良好的相容性等綜合優(yōu)點(diǎn)。所用的密封環(huán)可由玻璃或碳纖維來(lái)增強(qiáng)。
有若干實(shí)例描述了這類密封環(huán)的應(yīng)用。
美國(guó)專利NO.3,100,656描述了一種整體式聯(lián)接組件，其中，一管部的被包容螺紋端旋入另一管部的一包容腔。管子和接頭各部件的內(nèi)壁敷有諸如厚為0.002-0.006英寸(0.05-0.15mm)的酚醛樹(shù)脂的酚醛樹(shù)脂層。
一聚四氟乙烯類的密封環(huán)部分配裝入包容壁中的一環(huán)狀腔之中而頂靠著其一臺(tái)肩。該密封環(huán)呈I型截面，使其加寬的外部區(qū)域嵌進(jìn)腔中，而在完成旋緊操作時(shí)，被包容件的端部把密封環(huán)的側(cè)緣壓緊于臺(tái)肩之上。旋緊的程度由頂肩限定。
美國(guó)專利NO.4,875,713描述了另一種裝配兩管部的方法，其包括一個(gè)允許兩管部的被包容端端對(duì)端裝配的管套。管子的內(nèi)壁由一塑料涂層來(lái)防腐蝕，該涂層可以是一層酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧酚醛樹(shù)脂或環(huán)氧聚酰胺。在此情況下，密封環(huán)安裝在管套中部的一雙槽中。該密封環(huán)是一由5％玻璃纖維和5％碳纖維增強(qiáng)的PTFE密封環(huán)，它呈倒U形，該U形的兩臂嵌在兩個(gè)平行槽之中。被包容件的兩個(gè)前端蓋壓住該U形各臂的頂部，從而在其腔中密封住聯(lián)接。在管套端部的頂肩控制著各件的旋緊程度。
美國(guó)專利NO.5,236,230描述了一種類似于美國(guó)專利NO.4,875,713的組件。然而，該組件使用一個(gè)其截面基本上呈距形的PTFE密封環(huán)，其徑向高度是沿平行于軸線寬度的1.5倍。
如圖4A和4B所示，當(dāng)相對(duì)的被包容前端夾住密封環(huán)時(shí)，其初始的距形截面變形為T形，其內(nèi)表面限定一個(gè)等于管子流通截面的流通截面，從而防止干擾流體的流動(dòng)。
夾緊效果由止動(dòng)臺(tái)肩來(lái)控制，圖4B所示直角處或接近直角處的涂層沒(méi)有開(kāi)裂的跡象。
雖然這些不同的防止接頭的聯(lián)接區(qū)受腐蝕的方法具有某些優(yōu)點(diǎn)，它們所處的劣勢(shì)是使用彈性體或塑性體密封環(huán)，這正是其根本缺點(diǎn)之所在。這些密封環(huán)一般必須精確安裝就位以便其準(zhǔn)確貼靠密封表面，在每次旋下再旋上作業(yè)中還必得對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，且在大部分情形下還要因老化或塑性變形而予以更換。就PTFE類的相對(duì)較剛硬的密封環(huán)而言，在定位不良時(shí)它們?nèi)詴?huì)受到嚴(yán)重?fù)p傷，而且它們還會(huì)在軟得多的塑料涂層中造成破裂。在對(duì)管子進(jìn)行檢修時(shí)，這些密封環(huán)還可能從其腔中脫出及在管內(nèi)錯(cuò)位或可能拽開(kāi)或受損。還要注意的是，這些密封環(huán)在現(xiàn)場(chǎng)還需要另外的必須慎微進(jìn)行的儲(chǔ)運(yùn)作業(yè)。
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明旨在改善敷設(shè)于管子內(nèi)壁上的襯層或涂層在管子接頭處的抗力而不必用密封環(huán)，不論這些襯層是用于在管子中提供防腐或減小壓力降或任何其他用途。
總的來(lái)說(shuō)是尋找一種方法來(lái)避免使用如PTFE之類彈性體或塑性體密封環(huán)。還探究下述可能性，即可對(duì)覆有塑性襯層(plastic layer)的管子或金屬管部的接頭進(jìn)行相當(dāng)多次數(shù)的旋開(kāi)和再旋緊作業(yè)而不使用任何密封環(huán)，而不在一管端部和另一接頭之間的密封聯(lián)接區(qū)中造成該襯層的剝落，而剝落會(huì)造成內(nèi)層金屬的快速腐蝕。
另一目的是取消密封環(huán)，不論是在由包括兩個(gè)包容腔的一管套形成的、在兩個(gè)管部的被包容端部之間的聯(lián)接的情況下，還是在一管部的被包容端部與相接管部的包容端部之間的被稱作“整體”的直接聯(lián)接的情況下。
本發(fā)明的金屬管接頭使通過(guò)螺紋裝配在一起的兩管組成的組件具有防腐性。
該接頭包括兩個(gè)各設(shè)有一配接螺紋的管狀部件，這些部件設(shè)置在要配接起來(lái)的管子或管部的端部。
兩部件通過(guò)將至少一個(gè)帶有陽(yáng)螺紋的部件旋緊入一相應(yīng)帶螺紋包容腔之中來(lái)實(shí)現(xiàn)配接。
每一部件包括一個(gè)在聯(lián)接區(qū)附近、對(duì)應(yīng)于所述部件內(nèi)壁的內(nèi)部管狀區(qū)。該內(nèi)部管狀區(qū)的直徑與其端部設(shè)有該部件的管子的流通部分的內(nèi)徑相同，或在如部件制作于其上之前管子端部已預(yù)加工成錐形的情況下，前者直徑與后者內(nèi)徑略有不同。
該內(nèi)部管狀區(qū)在聯(lián)接位置處延伸到一個(gè)相對(duì)于該內(nèi)部管狀區(qū)大體呈徑間取向的環(huán)狀面。
兩部件的環(huán)狀面設(shè)計(jì)成在組裝接頭時(shí)，它們?cè)谄涮幱诔虿考獠康牟糠直砻嫣幭嗷ソ涌?。該公共接靠涉及一條公共接觸母線，其處在一穿過(guò)接頭軸線的截面內(nèi)，且其長(zhǎng)度為這些環(huán)狀面總徑向長(zhǎng)度的幾分之一。
該公共接觸母線最好由一直線段來(lái)形成，該直線既可垂直于接頭軸線，亦可與該軸線相傾斜。它亦可由任何一恒曲率或變曲率的曲線段形成。
各部件的內(nèi)部管狀區(qū)覆有一層旨在保護(hù)金屬不受在各部件內(nèi)部流動(dòng)的流體的腐蝕或用于比如減少壓降等其它用途的襯層。對(duì)于每一部件，該保護(hù)層從內(nèi)部管狀區(qū)向外延伸而覆蓋至少一部分徑向延伸的環(huán)狀面。
位于內(nèi)部管狀區(qū)一測(cè)、在旋接狀態(tài)下各環(huán)狀面不相接觸的環(huán)狀表面的徑向延伸部分是由確定各環(huán)狀面的各母線形成，該母線處在穿過(guò)接頭軸線的一截面之中，所述徑向延伸部分的形狀使得，在旋接狀態(tài)下，兩母線形成一個(gè)以公共接點(diǎn)為起始點(diǎn)的過(guò)渡開(kāi)口，兩母線間的軸向距離從起始點(diǎn)朝接頭軸線逐漸增大，兩母線再次與其各自部件的內(nèi)部管狀區(qū)相連接。
使至少一個(gè)環(huán)狀面朝向所述部件內(nèi)部偏離公共接靠母線而形成所述過(guò)渡開(kāi)口。
在第一次旋接操作之前，襯層延伸至環(huán)狀面的相當(dāng)大的部分之上，例如，它可超過(guò)起始點(diǎn)而遮蓋各部件接靠區(qū)的一部分，或止于起始點(diǎn)附近。
作為非限定性地舉例，開(kāi)口可呈V形，開(kāi)口的每一側(cè)對(duì)應(yīng)于以接頭軸線為中心的一錐面。
開(kāi)口的尺寸選為，當(dāng)組裝接頭時(shí)，各環(huán)狀面相接靠，開(kāi)口至少部分由兩部件接觸區(qū)的保護(hù)層來(lái)填充。
以其在起始點(diǎn)處的開(kāi)口角度和其長(zhǎng)度來(lái)表征的開(kāi)口最好確定為，兩涂層之間的接觸壓力從起始點(diǎn)向開(kāi)口的端部逐漸減小，襯層在開(kāi)口的至少一部分長(zhǎng)度之上保持接觸。
這樣，通過(guò)適當(dāng)選擇起始點(diǎn)的位置，一方面，這使足夠長(zhǎng)的公共接觸母線良好地吸收在操作中所產(chǎn)生的旋緊和/或壓縮力，另一方面，這使接靠面相接觸所形成的壓力在涂層中形成這樣一種壓力分布，即在開(kāi)口中壓力逐漸減小，該襯層在開(kāi)口中通過(guò)其自身的形狀保持充足的整體粘附力，從而使得任何部分的金屬均不暴露在保護(hù)襯層之外。
更為可取的是，如此確定開(kāi)口的尺寸使其基本上延伸至兩襯層不再相互接觸的位置，這可避免在管子中的流體流場(chǎng)內(nèi)形成凹區(qū)或直徑不連續(xù)，而這些則可能引起紊流或流體的聚集。
開(kāi)口角度取決于母線起自起始點(diǎn)的有效徑向長(zhǎng)度。實(shí)際上，舉一個(gè)非限定性的例子，為了如上述說(shuō)明實(shí)現(xiàn)涂層的壓力逐漸下降，該角度可為5-15°，且最好不超過(guò)30°。
舉例來(lái)說(shuō)，若開(kāi)口呈一V形，則可以看出，對(duì)于一厚度為“e”的襯層及開(kāi)口總體角度為“X”來(lái)說(shuō)，若逐漸減小涂層壓力所需的壁面長(zhǎng)度為“L”，則L＝e/sinX/2。
舉例來(lái)說(shuō)，若“e”＝0.1mm且“X”＝10°，則L＝1.15mm。通過(guò)增加如此獲得的“L”的值可以形成該發(fā)揮一種基本作用的襯層固定區(qū)，隨著由此增加“L”值，可以把兩部件開(kāi)口區(qū)母線之間的開(kāi)口角度分配為如一對(duì)稱形狀，亦可僅在一個(gè)部件上設(shè)置斜角。
在開(kāi)口區(qū)以外，覆有襯層的壁面連接于相應(yīng)部件的內(nèi)部管狀區(qū)。
在該連接區(qū)，也很重要的是最大限度地降低特別是由溫度和幾何變化而造成的應(yīng)力，最好要避免帶尖角的形狀。在該連接區(qū)，若與內(nèi)部管狀區(qū)形成一角度比如90°，最好設(shè)有一例如約45°的斜面，該斜面可由經(jīng)過(guò)例如噴砂處理的圓滑部分或圓滑拐角連接，亦可用任何其他過(guò)渡形狀。
對(duì)在其內(nèi)部管狀區(qū)上覆設(shè)有一環(huán)氧類襯層的兩部件之間形成接頭的可行性進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，在第一次旋接操作之后，其可承受大約10次旋接和旋開(kāi)操作而沒(méi)有明顯的損環(huán)，甚至根本沒(méi)有損壞襯層。
特別是，除了襯套受磨損的環(huán)狀面的接靠區(qū)之外，其他地方有與金屬接觸的足以保護(hù)金屬的粘接膜，環(huán)狀面的接靠區(qū)受到填充開(kāi)口的襯層的保護(hù)。
本發(fā)明的接頭就其基本結(jié)構(gòu)而言可設(shè)計(jì)成若干不同的形式，下面描述了其中的兩個(gè)實(shí)施例，而這在本質(zhì)上不起限定作用。
在該接頭的一個(gè)第一實(shí)施例中，兩個(gè)管狀部件是兩個(gè)被包容件，且各在端部附近具有一個(gè)外螺紋。
各管狀部件在其端部附近具有一個(gè)內(nèi)部管狀區(qū)，其在該管狀部件的端部延伸為一個(gè)大致沿徑向取向的前端環(huán)狀面。
各管狀部件旋接入一個(gè)包括有一陰螺紋的腔中，該陰螺紋對(duì)應(yīng)著接入其中的管狀件的陽(yáng)螺紋，兩個(gè)腔設(shè)置在一聯(lián)接管套的兩端處，該聯(lián)接管套的形狀和長(zhǎng)度在通過(guò)旋接且軸向壓緊而裝配好接頭時(shí)可使兩個(gè)管狀部件的環(huán)狀面在其部分表面上相互接靠，所述部分表面位于所述各部件的徑向外側(cè)上。
設(shè)置在管套內(nèi)部且在帶陰螺紋的兩腔之間的區(qū)域允許接頭各被包容部件的端部穿過(guò)，且此外還可設(shè)計(jì)成發(fā)揮不同功能。這樣，可在該內(nèi)部區(qū)域形成可形成密封效果的形狀，該密封效果是由處在接頭各部件與管套之間的金屬-金屬密封面來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該密封面例如可為錐面，其具有較小的錐度，相對(duì)于接頭軸線例如為2-30°的量級(jí)。
還可在管套和一被包容部件或各被包容部件上設(shè)有頂靠臺(tái)肩，在進(jìn)行接頭的旋接和緊固時(shí)，其可實(shí)現(xiàn)兩部件在管套中的精確對(duì)中。
在一第二實(shí)施例中，接頭包括一帶有一外螺紋的被包容部件，該被包容部件在其端部附近形成有一個(gè)內(nèi)部管狀區(qū)，其在所述被包容部件的端部延伸成一個(gè)大致沿徑向取向的前環(huán)狀面。
另一部件是一包容部，在其端部附近形成一腔且?guī)в幸粌?nèi)螺紋。該螺紋內(nèi)端以里，該部件包括一個(gè)內(nèi)部管狀區(qū)，其在螺紋端延伸成一個(gè)大致沿徑向取向的環(huán)狀面。被包容部件旋入其中的帶陰螺紋的腔由包容部件自身形成，其尺寸、形狀和螺紋設(shè)計(jì)成在各個(gè)方面均對(duì)應(yīng)于被包容部件，且在通過(guò)旋接和組裝時(shí)，允許被包容部件的環(huán)狀面與包容部件的環(huán)狀面在管子的徑向外側(cè)形成局部接靠。
在各部件的環(huán)狀面和螺紋之間，兩個(gè)部件的形狀可實(shí)現(xiàn)不同的功能，例如根據(jù)眾所周知的原理和結(jié)構(gòu)通過(guò)金屬-金屬密封面形成密封完整性。
在剛剛敘述的接頭基本結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例中，被包容部件可設(shè)置在一根長(zhǎng)管的端部，這里指被稱為整體接頭的接頭，用于直接把兩根管子聯(lián)接起來(lái)。為了形成所需的金屬厚度，最好事先利用人所共知的工藝進(jìn)行包容部件的脹徑和被包容部件的縮徑。
在第二實(shí)施例的一替代結(jié)構(gòu)中，包容部件可由一管套的端部形成，該端部也形成一個(gè)用于被包容部件的腔，管套的第二端允許套接另一其端部具有陽(yáng)螺紋的管子，在管套的兩側(cè)在同樣條件下進(jìn)行聯(lián)接，兩腔由一個(gè)其內(nèi)壁構(gòu)成包容部件的內(nèi)部管狀區(qū)的法蘭部隔開(kāi)。
應(yīng)當(dāng)理解，在前面敘述的接頭基本結(jié)構(gòu)的所有實(shí)施例中，內(nèi)部管狀區(qū)和將其延伸的環(huán)狀表面均覆有一襯層，該襯層正如前述例如延伸到起始點(diǎn)附近。
可用于防腐蝕或發(fā)揮其他效能的這些襯層可由用于在金屬上覆設(shè)薄層來(lái)完成所需功能的所有已知材料來(lái)制成，且可用各種已知工藝來(lái)敷設(shè)。這樣，在不構(gòu)成限定的前提下，可用塑料類的材料作為襯層，例如聚環(huán)氧化物，經(jīng)常稱之為環(huán)氧層。為提高其耐磨性，這些襯層還可在使襯層覆設(shè)良好的塑料膠合劑中包含有非金屬顆粒，例如玻璃、碳或陶瓷。
應(yīng)理解，這種襯層也要在由本發(fā)明接頭所裝接的管子的整個(gè)內(nèi)部上敷設(shè)。
當(dāng)?shù)诙考沫h(huán)狀面是形成包容腔的部分表面時(shí)，該包容腔中旋入第一部件的帶螺紋被包容端，該第一部件的環(huán)狀面局部靠接所述表面，通過(guò)在被包容部件前端外壁上設(shè)置的如凸錐臺(tái)型表面和在包容腔壁面上設(shè)置的如凹錐臺(tái)型對(duì)應(yīng)的表面之間形成金屬-金屬密封完整性，可通過(guò)已知方法來(lái)完成本發(fā)明的設(shè)置，該兩個(gè)表面的基本上相平行的母線相對(duì)于接頭軸線的傾斜度例如為2-30°。
該設(shè)置對(duì)于本發(fā)明接頭所承受的內(nèi)部或外部過(guò)壓確保了優(yōu)良的密封完整性。
在第一次旋接操作之前覆設(shè)的襯層可蓋住整個(gè)環(huán)狀面。在環(huán)狀表面相接靠的部分，該襯層有被接觸壓力損環(huán)的傾向。利用環(huán)狀面之間在旋緊狀態(tài)所形成的可控開(kāi)口，這不防礙保護(hù)襯層在部件受腐蝕的部分上保持粘附力。
下面各圖非限定性地說(shuō)明了本發(fā)明接頭實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明接頭中部的示意性剖面圖，其中通過(guò)一套管來(lái)組裝兩個(gè)在旋緊作業(yè)中能形成接靠的被包容部件；圖2是圖1所示兩被包容部件端部在接靠狀態(tài)下的剖面圖；圖3是圖1和圖2所示的接頭的替代實(shí)施例在環(huán)狀區(qū)位置的剖面圖；及圖4是本發(fā)明一接頭示意性剖面圖，其中，被包容部件旋入設(shè)在管套中的包容部件中。
圖1在中部放大示出了接頭5的兩個(gè)被包容部件3、4的無(wú)螺紋端部區(qū)域1和2，接頭5沿軸向剖開(kāi)，其中只示出在接頭軸線X1-X2以上的截面部分，部件3、4設(shè)置在要裝配在一起的管子(圖中未示)的端部。
如圖所示，這兩個(gè)被包容件3、4由一個(gè)管套6配接在一起。在管套的每一側(cè)各有一個(gè)包容腔7、8，其螺紋9、10分別對(duì)應(yīng)于各被包容件3和4的螺紋11、 12。螺紋在此是一種錐形螺紋(tapered thread)，在此未予詳示，其承載側(cè)最好是具有負(fù)傾角的一側(cè)。
在其中間區(qū)13，管套6具有對(duì)稱的回轉(zhuǎn)柱面形狀，其允許也是柱面形狀的各被包容部件的端部1、2在各側(cè)接合于其中。
各被包容件3、4在其端部1、2均包括一內(nèi)部管狀區(qū)14、15，各管狀區(qū)在此對(duì)應(yīng)著形成所述部件的管子的內(nèi)壁。各內(nèi)部管狀區(qū)延伸到一大致沿徑向取向的且設(shè)置于各端部1、2前部的環(huán)狀面16、17。在其靠所述部件外側(cè)的部分，該環(huán)狀面包括一個(gè)由一垂直于軸線X1-X1的直線段所限定的母線所形成的平整面16.1、17.1。
圖2表示圖1所示的接頭處于旋緊狀態(tài)。
此時(shí)，平整面16.1和17.1對(duì)接起來(lái)，這或多或少地具有密封特性。
對(duì)使接頭精確對(duì)中，在中間柱面部分兩側(cè)和螺紋區(qū)起點(diǎn)前面的管套上各設(shè)有一個(gè)對(duì)中臺(tái)肩18、19，其對(duì)應(yīng)著各被包容部件上的一相應(yīng)臺(tái)肩20、21，這些臺(tái)肩設(shè)計(jì)成，當(dāng)環(huán)狀面16.1、17.1相互靠接時(shí)，各被包容部件的臺(tái)肩20、21中的至少一個(gè)不與管套6的相應(yīng)臺(tái)肩18、19相接觸。在圖中，僅有對(duì)中臺(tái)肩19、21處于靠接狀態(tài)。
從點(diǎn)16.2、17.2起始到與其相應(yīng)的內(nèi)部管狀區(qū)14、15相接合之前，環(huán)狀面16、17有一個(gè)與靠接面16.1、17.1的母線的幾何自然延長(zhǎng)線相傾斜的斜面。這樣，表面16.3、17.3在此大致上呈以X1-X1為軸線的錐形，且延伸為一圓角部分16.4、174。
表面16.3、173的母線與垂直于軸線X1-X1的公共面形成一個(gè)角度α1和α2，在此α1等于α2。
在第一次旋接操作之前，一環(huán)氧樹(shù)脂層22、23覆于各被包容部件3、4的內(nèi)表面上并將其仔細(xì)地遮蓋住以防其受腐蝕。該襯層覆展于內(nèi)部管狀區(qū)14、15之上且越過(guò)前述點(diǎn)16.2、17.2而蓋住一部分接靠面16.1、17.1。
應(yīng)理解，襯層在圖中未按比例繪示，以便更好地就此進(jìn)行描述。
從圖2中可見(jiàn)，當(dāng)旋緊接頭時(shí)，由錐面16.3、17.3形成的過(guò)渡開(kāi)口區(qū)24由保護(hù)層22、23至少局部填充，所述保護(hù)層在恢復(fù)其V形下部的原始結(jié)構(gòu)之前在V形開(kāi)口上部相互擠壓。
襯層22、23在接靠區(qū)16.1、17.1也被擠壓且部分?jǐn)D入V形開(kāi)口。
舉例來(lái)說(shuō)，襯層的厚度大致為1.5mm的量級(jí)。
若角α 1和α2是10°，則從起始點(diǎn)1.62、17.2的總開(kāi)口角X4是20°。
對(duì)于兩部件的襯層相互接觸或壓縮并填充開(kāi)口24的長(zhǎng)度L來(lái)說(shuō)，其最小值為0.15mm(厚度)/0.174(sin10°)，即為0.86mm。
實(shí)際上，一部分保護(hù)襯層已壓縮于開(kāi)口24之內(nèi)，L的數(shù)值實(shí)際上大于0.86mm，例如，可達(dá)1mm。
這樣，在內(nèi)部管狀區(qū)14、15和表面16、17的拐點(diǎn)16.2、17.2之間的厚度H1可設(shè)置為1.5mm的量級(jí)，從而可以確保管狀區(qū)14、15的聯(lián)接達(dá)到良好狀態(tài)且在實(shí)際上就對(duì)接面16.1、17.1而言保持住厚度H2，在進(jìn)行旋接時(shí)這足以確保令人滿意的聯(lián)接操作而接靠面無(wú)需塑化。
請(qǐng)注意，這種聯(lián)接結(jié)構(gòu)可旋接和旋開(kāi)一定次數(shù)而又能保證良好地防腐蝕。
在第一次旋接操作之前覆設(shè)的保護(hù)襯層22、23可以不象上述那樣遮蓋整個(gè)錐形面16.3、17.3或超過(guò)點(diǎn)16.2、17.2。這是著重考慮到，在接頭旋接在一起時(shí)，襯層22、23在開(kāi)口區(qū)24中要達(dá)到接觸、最好是受壓狀態(tài)，從而借助于流動(dòng)性使金屬不致暴露而受腐蝕。
應(yīng)理解，在錐面16.3、17.3到內(nèi)部管狀區(qū)14、15的連接處要避免尖角表面，尖角表面會(huì)引起襯層22、23破裂。例如，可采用圖1或2中16.4、17.4處所示的一圓角結(jié)構(gòu)或圖4中44、45處所示的其連接角經(jīng)噴砂打光過(guò)的斜面(chamfer)。
圖3示出了圖1和2的一種替代實(shí)施例。
圖3中示出其中部的接頭與圖1的接頭具有相同的基本結(jié)構(gòu)，但此處過(guò)渡開(kāi)口區(qū)24是不對(duì)稱的。
該開(kāi)口僅設(shè)置在一端部上，此處是在端部1上，而不是把開(kāi)口以V形分配于兩被包容部件1、2的端部上，相應(yīng)表面16.3與垂直于軸線X1-X1的平面呈一角α3，該角度約等于α1+α2。
在這種情況下，端部2的環(huán)狀面17是平整的且垂直于軸線X1-X1，應(yīng)當(dāng)理解，要仔細(xì)檢查連接著環(huán)狀面16和17與內(nèi)部管狀區(qū)14、15的連接區(qū)，以避免尖角。
如圖3所示的這類實(shí)施例其優(yōu)點(diǎn)在于，簡(jiǎn)化了一個(gè)接頭部件的制造，在此情況下是部件4，部件4相對(duì)于其通常的形狀不改變。
當(dāng)接靠區(qū)16.1環(huán)狀面的傾斜面是錐形且具有如圖4所示的被包容件角度時(shí)，這類結(jié)構(gòu)有一定的吸引力。
圖4放大地示出了在裝配狀態(tài)下一接頭30的實(shí)施例，其包括一個(gè)被包容件31，其旋進(jìn)由包容件33所形成的一包容腔32之中；相互對(duì)應(yīng)的陽(yáng)螺紋34和陰螺紋35，這里僅以剖面圖的形式示出表示兩個(gè)部件組裝狀態(tài)的部分，且僅示出接頭軸線X2-X2之上的部分。
例如，接頭30的基本結(jié)構(gòu)相應(yīng)于歐洲專利NO.0,488,912B2所述的一種接頭，但其細(xì)節(jié)絕非是限定性的。
圖4可適用于下述場(chǎng)合，帶有腔32的包容件33代表具有一法蘭或凸緣部的套管的一側(cè)，其中僅示出套管一側(cè)，而未示出的另一側(cè)處于圖的右邊。圖4也可應(yīng)用于接頭是整體形式的場(chǎng)合，其中部件33是設(shè)于一管子端部的包容件，該管子通常具有很長(zhǎng)的長(zhǎng)度，在此未予示出，它位于本圖的右側(cè)。
如圖4所示意，該結(jié)構(gòu)也具有延長(zhǎng)內(nèi)部管狀區(qū)38、39的環(huán)狀面36、37，一保護(hù)襯層40、41參照?qǐng)D1-3所述覆設(shè)。被包容件31的端部包括一被包容接觸面36.1，它通過(guò)旋緊而靠接于一組裝管套的包容腔32或一管部包容端的一腔的一相應(yīng)包容接觸面37.1上。該兩個(gè)接靠面具有一根相對(duì)于垂直于接頭軸線的平面傾斜5-35°的接觸母線。開(kāi)口區(qū)42具有一大約為10°的整個(gè)開(kāi)口角，而保護(hù)襯層40、41的厚度為，在旋緊狀態(tài)，V形開(kāi)口在其遠(yuǎn)達(dá)標(biāo)號(hào)43所示位置處的主要部分均由部分壓縮的襯層來(lái)填充。在這些條件下，考慮到實(shí)現(xiàn)管狀區(qū)38、39的連接所需的厚度，H3之值例如為2.5mm的量級(jí)。與前述實(shí)施例一樣，把環(huán)狀面36、37連接到內(nèi)部管狀區(qū)38、39的連接部分由具有足夠大半徑的曲線形成或如圖所示，最好由約為45°的斜面形成。
在這些條件下，即使在若干次旋接-旋開(kāi)作業(yè)之后，保護(hù)襯層仍有優(yōu)良的粘附力。在此特別需要指出的是，盡管在襯層經(jīng)受由開(kāi)口區(qū)金屬壁產(chǎn)生的擠壓作用時(shí)，一部分襯層被擠出，在開(kāi)口區(qū)42，甚至在靠接面36.1、37.1附近仍保留有粘附于金屬的襯層。
可以看出，在上述本發(fā)明的接頭的不同實(shí)施例中，保護(hù)襯層與靠近接靠區(qū)的過(guò)渡開(kāi)口區(qū)的基本結(jié)合可防止腐蝕性流體到達(dá)下層的金屬并保持保護(hù)襯層的完整性。
參照前述實(shí)施例和描述可采取許多其他形狀結(jié)構(gòu)，這仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。特別是在制作螺紋接頭時(shí)，可使用已知各種螺紋，如普通螺紋、梯形螺紋、錐螺紋或圓柱螺紋。
權(quán)利要求
1.一種用于管子的帶螺紋接頭(5)，包括兩個(gè)管狀部件(3，4)，各部件形成有一螺紋(11，12)且包括一個(gè)內(nèi)部管狀區(qū)(14，15)，管狀區(qū)延伸至一個(gè)環(huán)狀面(16，17)；一覆蓋各部件(3，4)的內(nèi)部管狀區(qū)(14，15)和環(huán)狀面(16，17)的至少一部分徑向長(zhǎng)度的襯層(22，23)，通過(guò)把至少一個(gè)帶陽(yáng)螺紋的部件(3)旋進(jìn)一帶陰螺紋的腔(7)中來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件的裝接，其特征在于，在旋接狀態(tài)下，兩環(huán)狀面(16，17)沿一條公共母線在其靠外表面部分(16.1，17.1)上相接靠，各環(huán)狀面(16.3，17.3)的母線從一起始點(diǎn)(16.2，17.2)朝向接頭的內(nèi)部形成一個(gè)過(guò)渡開(kāi)口(24)而后又交接于其各自部件(3，4)的內(nèi)部管狀區(qū)(14，15)，該開(kāi)口(24)至少由兩部件接靠區(qū)的保護(hù)襯層(22，23)部分填充。
2.如權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，在開(kāi)口區(qū)(24)中，兩母線(16.3，17.3)之間的軸向距離從起始點(diǎn)(16.2，17.2)開(kāi)始逐漸增大，至少一個(gè)部件的母線(16.3)偏離公共母線(16.1，17.1)的幾何自然延長(zhǎng)線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接頭，其特征在于，在第一次旋接之前，保護(hù)襯層(22，23)覆蓋各部件的起始點(diǎn)(16.2，17.2)之外的一部分接靠區(qū)(16.1，17.1)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的接頭，其特征在于，在第一次旋接之前，保護(hù)襯層(22，23)覆蓋終止于起始點(diǎn)(16.2，17.2)附近的一個(gè)區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，開(kāi)口(24)在起始點(diǎn)(16.2，17.2)處具有一個(gè)介于5-30°之間的角度(X)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，開(kāi)中(24)呈V形，開(kāi)口角(X)在兩部件的母線(16.3，17.3)之間等分(α1，α2)或不等分(α3)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，保護(hù)襯層(22，23)是基于聚環(huán)氧化物的塑料層。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，其兩個(gè)部件是配有外螺紋的被包容部件，并旋入配有對(duì)應(yīng)于各外螺紋的陰螺紋的腔中，腔設(shè)置在一聯(lián)接管套的兩端，在旋接狀態(tài)可使環(huán)狀面(16，17)在其表面的一部分(16.1，17.1)上相接靠。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，它包括一個(gè)帶有外螺紋的被包容件和一個(gè)帶有內(nèi)螺紋的包容件，該內(nèi)螺紋與所述外螺紋相對(duì)應(yīng)，包容件起一個(gè)裝配腔的作用，環(huán)狀面(36，37)在包容件(33)的內(nèi)部在其表面的一部分(36.1，37.1)上形成接靠。
10.如權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述接頭是一種整體式接頭，包容件設(shè)置在一條長(zhǎng)管的端部。
11.如權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，形成有所述腔的包容部件設(shè)在一管套的一端，套管的設(shè)有一個(gè)與第一端的所述腔相同的腔的第二端允許裝接上在其端部設(shè)有一與所述被包容件相同的部件的一根管子，該兩腔由一法蘭部分隔開(kāi)，該法蘭部的內(nèi)壁構(gòu)成內(nèi)部管狀區(qū)。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，在被包容部件和包容腔之間包括至少一個(gè)金屬-金屬密封面。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，開(kāi)口區(qū)(24)通過(guò)一斜面或一圓角部分連接著各部件的內(nèi)部管狀區(qū)(14，15；38，39)。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，襯層(22，23)是一種用于保護(hù)接頭免受腐蝕的襯層。
15.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的接頭，其特征在于，襯層(22，23)是一種用于減小流動(dòng)流體壓力降的襯層。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于管子的帶螺紋接頭，設(shè)有一種特別用于防止管子和接頭受腐蝕或用以改善流體的流動(dòng)條件的襯層。該接頭包括兩個(gè)各形成有一徑向環(huán)狀面的管狀帶螺紋部件。各部件的內(nèi)壁和環(huán)狀面均覆蓋著一襯層。各環(huán)狀面的形狀為，在旋接狀態(tài)，這些環(huán)狀面在其外部部分地相互接靠，其內(nèi)部形成一個(gè)至少部分(L)由兩部件的襯層來(lái)填充的過(guò)渡開(kāi)口區(qū)。該接頭特別用于存在腐蝕流體的情況下開(kāi)發(fā)油、氣田。
文檔編號(hào)F16L58/02GK1159526SQ9612328
公開(kāi)日1997年9月17日 申請(qǐng)日期1996年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者諾埃爾·西瑞 申請(qǐng)人:瓦羅里克油汽公司