CN1245585C - 用于管子的螺纹接头 - Google Patents
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Abstract
一种经济地提供有效密封性能给金属-金属密封部分、在装配时能阻止磨损的螺纹接头，包括在其顶端有阳螺纹1b和非螺纹密封表面1a的钢管1、和在其内表面有阴螺纹2b和非螺纹密封表面2a的连接器2。管子内表面屈服压力为Py，(1)环形接触部分的平均压力Pm满足Pm/Py≥3，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm(或至少2mm)，两个非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry至多25μm(或至多30μm)，或(2)环形接触部分的平均压力Pm和非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry(μm)之间关系满足Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于管子的螺纹接头，其具有金属-金属密封部分和用于例如石油和天然气的开发、生产和运输的油井管使用。
背景技术
随着油井和气井越来越深，连接石油和天然气的开发和生产中使用的油井管的接头的使用条件变得越来越严峻，对于强度和空气密封性(下面也称为密封性能)需要更高水平的性能。
在这样的井中，传统使用的螺纹管状接头例如扶壁接头(buttress joint)或圆形螺纹接头，其中API标准螺纹的螺纹啮合单独地实施接合，不可能充分地提供强度和密封性能。
因此，特别的管状接头被提出，其具有金属-金属密封部分，具有充分的接合强度和极好的空气密封性，这些已被实际使用。
例如，美国专利第4732416号提出一种用于管子的螺纹接头，以弯曲表面接触弯曲表面的形状形成金属-金属密封部分能避免应力集中。
美国专利第4623173号提出一种用于管子的螺纹接头，其中在金属-金属密封部分的阳螺纹侧的密封表面被指定为曲率半径至少为100mm的凸面，阴螺纹侧的密封表面被指定为圆锥角为1.0-4.7°的斜面(圆锥形表面)，应用到密封表面的金属-金属接触部分(下面简单地称为“接触部分”)的压力P被指定为(应用到螺纹接头的内压力)＜P＜(螺纹接头材料的屈服强度)。
美国专利第5137310号和第5423579号提出用于管子的螺纹接头，其中金属-金属密封部分具有圆锥形表面接触圆锥形表面的形状。
在JP A 61-124792中，提出一种用于管子的螺纹接头，金属-金属密封部分的一个密封表面的表面粗糙度(Ry)被指定为5-25μm Rmax。
JP A 06-10154提出一种用于有金属-金属密封部分的管子的螺纹接头，金属-金属密封部分进行表面处理形成厚度满足与基片的表面粗糙度(Ry)(在5-20μm范围内)的规定关系的表面处理涂层。
JP A 07-217777提出旨在改进耐磨损性的螺纹接头，使在金属-金属密封部分形成的表面处理涂层的厚度大于基片的表面粗糙度Rmax(Ry)。
JP A 08-145248提出含至少10％(质量)Cr的高铬钢螺纹接头，金属-金属密封部分的一个密封表面的表面硬度大于其它密封表面至少10Hv，具有更高硬度的表面的平均粗糙度在0.25-1.00μm范围内。
但是，甚至对上述的具有金属-金属密封部分的特殊螺纹接头，如果密封表面的表面粗糙度大，容易发生泄漏。特别地，当流体为气井的气体，容易发生泄漏。因此，当表面粗糙度大时，为了阻止泄漏需要施加到密封表面的接触部分的压力变高。根据密封表面的接触状态或施加负荷的条件，对密封表面施加足够的压力是不可能的，接头不能表现出需要的密封性能。
对于具有金属-金属密封部分的管状接头，减少密封表面的表面粗糙度和增加施加到接触部分的压力获得良好的密封性能应该是可能的。但是，减少表面粗糙度需要高的工作精确度，工作时间变长，工作效率的损失和成本变大。另一方面，当施加到密封部分的接触力增加，如果接触部分的宽度窄时压力变高，容易发生磨损，导致接头的损伤。
但是，具有金属-金属密封部分的上述螺纹接头都不考虑表面粗糙度和施加压力对密封性能的关系。
例如，美国专利第4732416、4623173、5137310和5423579号提出的用于管子的管状接头没有提及密封表面的表面粗糙度和施加压力。
另一方面，对JP A 61-124792、JP A 06-10154、JP A 07-217777和JP A08-145248中描述的用于管子的每个螺纹接头，表面粗糙度规定在与表面处理的关系中，没有提及表面粗糙度和施加压力以及接触部分宽度之间的关系，以及这些和密封性能之间的关系。
因此，对于截止目前提出的具有金属-金属密封部分的特殊螺纹接头，确切地阻止例如磨损或流体的泄漏是困难的。
发明内容
本发明人发现，特殊的螺纹接头的上述问题是由密封表面的表面粗糙度和施加压力以及和密封表面中作用压力的接触部分的轴向宽度的关系引起的，优化这些关系，将有可能将良好的密封性能经济地提供给具有金属-金属密封部分的管状接头。
本发明涉及一种用于具有金属-金属密封部分的管子的螺纹接头，该管子包括在钢管一端形成的阳螺纹和非螺纹密封表面、和在连接器内表面形成的阴螺纹和非螺纹密封表面，阴螺纹螺纹地啮合阳螺纹，连接器的非螺纹密封表面紧靠钢管的密封表面形成环形接触部分。本发明的用于管子的螺纹接头以下列的(1)-(3)之一为特征，管子的内表面的屈服压力为Py：
(1)钢管和连接器的非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry至多25μm，在制造螺纹接头时，形成金属-金属密封部分，环形接触部分的平均压力Pm满足Pm/Py≥3，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm；
(2)在制造螺纹接头时，对于钢管和连接器两者的非螺纹密封表面，环形接触部分的平均压力Pm和密封表面的表面粗糙度Ry(μm)之间的关系满足Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm；和
(3)钢管和连接器的非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry至多为30μm，在制造螺纹接头时，形成金属-金属密封部分，环形接触部分的平均压力Pm满足Pm/Py≥3，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为2mm。
优选地，钢管在其末端表面具有轴肩部分，相应地连接器也有邻接钢管末端表面的轴肩部分的轴肩部分。
在本发明中，非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry表示制造螺纹接头的钢基材料的加工表面粗糙度。因此，在进行表面处理的螺纹接头情况下，Ry不是密封表面上表面处理涂层的粗糙度，而是表面处理进行前的密封表面的表面粗糙度。
施加到环形接触部分的压力Ps是指以垂直于密封表面的方向施加在每单位面积上的力，接受压力的环形接触部分的轴向宽度为沿密封表面测量的长度。即，压力Ps的方向和环形接触部分的轴向方向互相垂直。
通过钢管和连接器的螺纹的螺纹啮合施加压力Ps以制成螺纹接头。在预定范围内和以螺纹的螺纹啮合预定量操作的螺纹和密封表面的尺寸和性状确定压力Ps的值。检测扭矩轴肩或用合适标记方法定位正常地进行螺纹啮合量的设定。
Ps/Py表示接触部分的压力Ps对Von Mises内屈服压力Py的比，为无量纲值。Py被认为是施加到管子的最大内压力，于是如果Ps/Py≥1，压力总是大于或等于内压力。在本发明的用于管子的螺纹接头中，满足Ps/Py≥1的Ps值被指定为有效压力，在形成金属-金属密封部分的环形接触部分中，接受这个有效压力的部分的轴向宽度被指定为至少1mm或至少2mm，如上述。
平均压力Pm为用环形接触部分中沿接触部分(压力分布的长度)的轴向长度的轴向压力分布的积分除以接触长度得到的值。它是假定沿接触部分长度作用的均匀压力的压力。尽管Pm的值能用压力测定确定，但是能使用接头部分的测定尺寸和材料性质的数据用螺纹啮合时接头部分的应力分布状态的有限元素方法(finite element method，简称FEM)分析加以确定。
接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的接触部分的轴向宽度也能用有限元素方法确定。
附图说明
图1是用于具有金属-金属密封部分的管子的螺纹接头的示意装配图。
图2是表示螺纹接头的金属-金属密封部分周围的放大图。
图3是表示用于表面粗糙度Ry约25μm的管子的螺纹接头的平均压力比Pm/Py和密封试验结果的图。
图4是表示用于表面粗糙度Ry约12.5μm的管子的螺纹接头的平均压力比Pm/Py和密封试验结果的图。
图5是表示用于表面粗糙度Ry约30μm的管子的螺纹接头的平均压力比Pm/Py和密封试验结果的图。
图6是表示密封试验中使用的方法的示意解释图。
图7是以平均压力比Pm/Py和表面粗糙度Ry之间的关系表示密封试验结果的图。
具体实施方式
本发明人用下面的方法研究了密封表面的表面粗糙度、压力和接受压力的环形接触部分轴向宽度与螺纹接头的金属-金属密封部分的密封性能的关系。
制备公称外直径88.9mm、公称壁厚6.45mm、用于油井管的低碳钢(API标准L-80)制成的钢管作为试验管子。如图1和2所示，试验管子两端的外围表面(在两端的顶点)通过加工形成阳螺纹1b和非螺纹密封表面1a以提供平面-平面接触(象美国专利第5137310号提出的圆锥形非螺纹密封表面)。试验管子在每一端都有轴肩部分1c。
连接到试验管子1的和上述相同材料制成的连接器2在它的两端都具有在其内周围表面形成的和试验管子的阳螺纹1b螺纹啮合的阴螺纹2b和用于紧靠试验管子的密封表面1a的非螺纹密封表面2a。它有紧靠钢管轴肩部分1c的内轴肩部分2c。
这样操作试验管子1和连接器2的非螺纹密封表面1a和2a以使每个的表面粗糙度Ry大约为25μm，其应是施加到通常螺纹接头的表面粗糙度Ry的上限。
如图1所示用螺纹啮合接合试验管子1和连接器2的每一端制备成具有金属-金属密封部分的用于试验的螺纹接头(下面称为“样品”)。在这个研究中，根据环形接触部分的平均压力Pm(下面称为“接触部分”)与内屈服压力Py的比值Pm/Py(Pm/Py比下面称为“平均压力比”)在1.0-4.5范围内以约0.5的增量变化的压力设定密封部分的干扰量，从而制备八个样品A1-A8。这些样品进行密封试验，研究密封性能。使螺纹的干扰为零使得它对密封部分无影响，当轴肩1c邻接(即，通过检测扭矩轴肩设定螺纹的螺纹啮合量)时停止螺纹啮合。
基于螺纹接头部分的每一部分的测量尺寸和材料性质数据用有限元素方法分析确定的平均压力比Pm/Py和密封表面的表面粗糙度、密封试验结果和接触宽度一起表示在表1和图3中。
如图6所示，在试验螺纹接头内保持一定内压力的氮气(封闭端点的屈服压力：Von Mises内屈服压力Py)1小时进行密封试验。在试验期间为了知道螺纹接头的泄漏，如图所示，在连接器2两端螺纹末端部分配置套环3，让泄漏的气体通过套环3和导管4进入水5中，用是否产生气泡确定泄漏是否发生。
在表1的密封试验结果中，标记○表示在1小时试验中没有发生泄漏，标记×表示泄漏发生。类似地，图3中，标记●表示没有泄漏发生，表示×表示泄漏发生。如图1所示，在连接器的每一端都能形成螺纹接头，和，如果从任一端发生泄漏，评价给出×。
表1和图3所示的样品的表面粗糙度Ry是加工成的表面粗糙度Ry为25μm(测定长度：0.5mm，在连接器两端的两个螺纹接头的管子和连接器的总共4个位置的密封表面的平均)的管子和连接器的密封表面的表面粗糙度的测定值。
表1中接触宽度是接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度，它和平均压力Pm用有限元素方法一起确定。
上述评价方法和测定方法也用于表2、3、5和图4-5。
表1
| 样品号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 评均压力比Pm/Py | 密封试验结果 | 接触宽度*(mm) |
| A-1 | 24.3 | 4.0 | ○ | 1.30 |
| A-2 | 25.1 | 3.2 | ○ | 1.17 |
| A-3 | 25.7 | 2.6 | × | 1.05 |
| A-4 | 25.2 | 1.6 | × | 0.84 |
| A-5 | 24.9 | 3.4 | ○ | 1.21 |
| A-6 | 24.1 | 1.3 | × | 0.77 |
| A-7 | 23.5 | 1.9 | ○ | 0.91 |
| A-8 | 25.2 | 4.3 | ○ | 1.32 |
*接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度
从表1和图3，可以看到当螺纹接头的密封表面的表面粗糙度Ry为25μm时，如果平均压力比Pm/Py至少为3时，不产生泄漏。原认为样品A-7不产生泄漏，因为表面粗糙度恰好是最小的。当然假定在平均压力比Pm/Py至少为3和表面粗糙度Ry低于25μm的情况下也不产生泄漏。
因此，可以得到当平均压力比Pm/Py至少为3和密封表面的表面粗糙度Ry至多为25μm时不产生泄漏的结论。类似地，从有限元素方法分析的结果，确定当接触部分中压力Ps至少为内屈服压力Py(例如表1的接触宽度)的部分的轴向宽度一般至少为1.0mm时不产生泄漏，如表1所示。
从上述，根据本发明的第一个方案，使接触部分的平均压力比Pm/Py至少为3、Ps/Py≥1的部分的轴向宽度至少为1mm、两个密封表面的平均表面粗糙度都至多为25μm，肯定能保证金属-金属密封部分的密封性能。
接着，以上述相同方式，不同的是加工进行的方式使得管子和连接器的非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry为12.5μm，根据平均压力比Pm/Py在0.5-3范围内以约0.5的增量变化的压力设定密封部分的干扰量，制备八个样品B-1至B-8。这些进行上述相同的密封试验。基于测定尺寸和每个接头部分的材料性质数据用有限元素方法分析确定的平均压力比Pm/Py的值和密封试验的结果、表面粗糙度和接触宽度一起表示在表2和图4中。
表2
| 样品号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 平均压力比Pm/Py | 密封试验结果 | 接触宽度*(mm) |
| B-1 | 12.6 | 0.4 | × | 0.76 |
| B-2 | 12.2 | 0.9 | × | 1.01 |
| B-3 | 12.4 | 1.6 | ○ | 1.29 |
| B-4 | 12.9 | 2.2 | ○ | 1.48 |
| B-5 | 12.0 | 2.5 | ○ | 1.57 |
| B-6 | 12.1 | 3.1 | ○ | 1.74 |
| B-7 | 12.8 | 0.6 | × | 0.86 |
| B-8 | 13.0 | 1.2 | × | 1.15 |
*接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度
从表2和图4，可以看到当螺纹接头的密封表面的表面粗糙度Ry约为12.5μm时，如果平均压力比Pm/Py超过1.5，不产生泄漏。当然假定如果平均压力比Pm/Py大于1.5，当表面粗糙度Ry低于12.5μm时，不产生泄漏。
如果表面粗糙度Ry接近零极限，例如，如果它变为镜表面，密封表面被完全密封，因此只要保证极小的压力，就不产生泄漏。即，当表面粗糙度Ry接近零极限，阻止密封部分的泄漏所需的平均压力比Pm/Py的值接近极限1。
从表1和表2所示的试验结果得到的三个边界点(Pm/Py＝3，Ry＝25μm)、(Pm/Py＝1.5，Ry＝12.5μm)和(Pm/Py＝1.0，Ry＝0)和Ry的极限出发，使用平均压力Pm/Py和表面粗糙度Ry(μm)和描述出现或不出现泄漏的边界的二级等式为Pm/Py＝0.0032×Ry2+1.0。
在本发明的第二方案中，如果Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，能保证密封性能。但是，同样在这个方案中，使接触宽度(接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度)至少为1.0mm。
在描述条件的上式中，用平均压力比Pm/Py作为指数，因为平均压力Pm表示单位长度或单位面积的密封表面的压力，当加压到相互紧靠有表面粗糙度的表面的力大时，表面粗糙度产生的接触表面之间的空隙被挤压降低，认为密封表面的密封性能得到改进。
接着，以上述相同的方式，不同的是操作的进行方式使得非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry为较大的值(约30μm)，根据平均压力比Pm/Py在1.0-4.5范围内以约0.5的增量变化的压力设定密封部分的干扰量制备八个样品C-1至C-8，这些进行上述的密封试验。基于测定尺寸和每个接头部分的材料性质数据用有限元素方法分析确定的平均压力比Pm/Py的值和密封试验结果、表面粗糙度和接触宽度一起表示在表3和图5中。
表3
| 样品号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 平均压力比Pm/Py | 密封试验结果 | 接触宽度*(mm) |
| C-1 | 30.2 | 1.1 | × | 1.63 |
| C-2 | 29.7 | 1.7 | × | 1.80 |
| C-3 | 29.9 | 2.1 | × | 1.91 |
| C-4 | 30.5 | 2.4 | × | 2.07 |
| C-5 | 30.1 | 2.9 | ○ | 2.11 |
| C-6 | 29.6 | 3.6 | ○ | 2.13 |
| C-7 | 30.7 | 3.8 | × | 1.27 |
| C-8 | 29.5 | 4.2 | ○ | 2.21 |
*接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度
从表3和图5可以看到，在密封表面的表面粗糙度Ry高达30μm的情况下，根据本发明的第三方案，如果接受至少为内屈服压力Py(其中Ps/Py≥1)的压力Ps的部分中的接触部分的轴向宽度至少为2mm和平均压力比Pm/Py至少为3，肯定能保证密封性能。
但是，甚至对本发明的上面方案的任一个的用于管子的螺纹接头，如果平均压力比Pm/Py太大，容易发生磨损。不发生磨损的Pm/Py上限依赖于材料和是否进行预处理，但是，通常Pm/Py的值优选至多5，更优选至多4.5。为了阻止磨损，设定平均压力比Pm/Py接近本发明规定的下限是有利的。这样做，甚至在使用容易发生磨损的材料或条件的情况下，也肯定存在阻止磨损的良好可能性。
在任何情况下，对于压力Ps，从耐磨损性角度看，优选压力Ps不超过材料的屈服点Ys(Ps/Ys＜1)。
根据形成螺纹接头的材料和装配条件，为了提供耐磨损性在螺纹和非螺纹密封表面都进行合适的表面处理。这样的表面处理的一些例子为磷酸盐处理、固体润滑油处理、电镀和爆破锌基电镀。在钢管和连接器的任一或两者的螺纹和非螺纹密封表面上进行表面处理。在装配前通常将合适的油脂或油应用到螺纹接头上，但是取决于表面处理，这样的应用也许不是必需的。
本发明的用于管子的螺纹接头的金属-金属密封部分的形状可以是这样的形状，即在钢管的末端部分和连接器上形成的密封表面都是圆锥表面的形状、或其中一个为曲表面和另一个为圆锥表面的形状、其中两个都是曲表面的形状等等。但是，考虑到由于密封部分的螺纹啮合管子的末端或连接器的变形，需要满足接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度的上述条件。
实施例
使用前述相同尺寸和相同材料的试验管子和连接器，制备各种试验(样品)用的螺纹接头，用前述相同密封试验研究密封性能。
制备每个样品使得平均压力比Pm/Py和试验管子和连接器的非螺纹密封表面1a和2a的表面粗糙度Ry分别具有表4所示的值。使螺纹的干扰量为零，因此它对密封部分没有影响，当轴肩1c邻接时停止紧固。
如图1所示，样品有两个试验管子1，每个都有其放置在连接器2两端的端点的外围表面上形成的阳螺纹1b和非螺纹密封表面1a，连接器2具有在两端内围表面形成的阴螺纹2b和非螺纹密封表面2a。因此，每个样品都有两个螺纹接头部分，识别数字例如为1-A和1-B(对于第1号样品在A侧和B侧的螺纹接头)。
如表4所示，对于一些样品，同一样品的两个螺纹接头A和B的密封表面的表面粗糙度Ry相互不同。但是，在单一螺纹接头中管子和连接器的密封表面的表面粗糙度Ry的工作值是相同的。每个接头的管子和连接器的表面粗糙度的测定值的平均值表示在表5中。
在制备的每个样品上，保持内压力(封帽末端屈服压力：Von Mises内屈服压力Py)1小时的密封试验以上述方式进行以保证密封性能。结果和试验管子的工作结果一起表示在表5和图7中。
在表5和图7中，附带*的密封试验结果表示当密封试验后松开接头时发生磨损。表5中的“相应方案数”意思是本发明上述方案之一的编号。
图7是纵坐标为平均压力比Pm/Py和横坐标为密封表面的表面粗糙度Ry的描绘图。图中虚线表示的曲线表示Pm/Py＝0.0032×Ry2+1.0。
表4
| 样品识别号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 平均压力比Pm/Py | 样品识别号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 平均压力比Pm/Py |
| 1-A | 15 | 3 | 5-B | 5 | 0.5 |
| 1-B | 20 | 3 | 6-A | 30 | 4 |
| 2-A | 25 | 3 | 6-B | 30 | 5 |
| 2-B | 30 | 3 | 7-A | 25 | 2.5 |
| 3-A | 15 | 2 | 7-B | 25 | 1.5 |
| 3-B | 15 | 1 | 8-A | 20 | 2 |
| 4-A | 10 | 2 | 8-B | 12.5 | 1.5 |
| 4-B | 10 | 1 | 9-A | 7.5 | 1 |
| 5-A | 5 | 2 | 9-B | 3 | 1.5 |
表5
| 样品识别号 | 表面粗糙度Ry(μm) | 平均压力比Pm/Py | 0.0032×Ry2+1.0 | 密封试验结果 | 接触宽度1(mm) | 相应方案号 |
| 1-A | 14 | 2.9 | 1.63 | ○ | 1.68 | (2) |
| 1-B | 19.5 | 3.1 | 2.22 | ○ | 1.11 | (1) |
| 2-A | 24 | 3.0 | 2.84 | ○ | 1.13 | (1) |
| 2-B | 28.5 | 3.1 | 3.60 | ○ | 2.10 | (3) |
| 3-A | 15.5 | 1.9 | 1.77 | ○ | 1.35 | (2) |
| 3-B | 16 | 1.1 | 1.82 | × | 1.10 | 对比 |
| 4-A | 9 | 1.9 | 1.26 | ○ | 1.40 | (2) |
| 4-B | 11 | 0.9 | 1.39 | × | 1.00 | 对比 |
| 5-A | 6 | 2.1 | 1.12 | ○ | 1.51 | (2) |
| 5-B | 4 | 0.5 | 1.05 | ×* | 0.80 | 对比 |
| 6-A | 30 | 4.0 | 3.88 | ○ | 2.20 | (3)、(2) |
| 6-B | 32 | 5.2 | 4.28 | ○* | 2.31 | (2) |
| 7-A | 26 | 2.6 | 3.16 | × | 1.04 | 对比 |
| 7-B | 24 | 1.7 | 2.84 | × | 0.86 | 对比 |
| 8-A | 19.5 | 1.8 | 2.22 | × | 0.89 | 对比 |
| 8-B | 12.5 | 1.5 | 1.50 | ○ | 1.24 | (2) |
| 9-A | 8 | 1.0 | 1.20 | × | 1.06 | 对比 |
| 9-B | 3 | 1.6 | 1.03 | ○* | 1.30 | (2) |
*：松开期间发生咬合
1：接触部分中Ps/Py≥1的部分的轴向宽度
从图7和表5可以证实，满足本发明任一条件的螺纹接头样品(例如表5中除对比例外的样品)，都能保证良好的密封性能。另一方面，不满足本发明任一条件的对比例的螺纹接头样品都产生泄漏。
尽管1.6的小平均压力比Pm/Py，样品第9-B号仍然发生了磨损，因为表面粗糙度很小(3μm)。
根据本发明，无须在不使密封表面的表面粗糙度不合理地小和这样延长车床加工时间或增加工作成本或费事地重复试误在成本和密封性能之间找到折中点，对于考虑耐磨损性而施加的压力，可以确定最小的必需的表面粗糙度，并且能获得有金属-金属密封的更加合理和经济的螺纹接头。
Claims (4)
1.一种管子的螺纹接头，其具有金属—金属密封部分并包括在钢管末端上形成的阳螺纹和非螺纹密封表面，和在连接器内表面上形成的阴螺纹和非螺纹密封表面，所述阴螺纹啮合所述阳螺纹，连接器的非螺纹密封表面紧靠钢管密封表面并形成环形接触部分，
其特征在于钢管和连接器的非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry至多为25μm，
和在装配螺纹接头时，能形成金属—金属密封部分，其中环形接触部分的平均压力Pm满足Pm/Py≥3，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm，管子内表面的屈服压力为Py。
2.一种管子的螺纹接头，其具有金属—金属密封部分并包括在钢管末端上形成的阳螺纹和非螺纹密封表面，和在连接器内表面上形成的阴螺纹和非螺纹密封表面，所述阴螺纹螺纹啮合所述阳螺纹，连接器的非螺纹密封表面紧靠钢管密封表面并形成环形接触部分，
其特征在于在装配螺纹接头时，对于钢管和连接器二者的非螺纹密封表面，环形接触部分的平均压力Pm和表面粗糙度Ry之间的关系满足Pm/Py≥0.0032×Ry2+1.0，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为1mm，管子内表面的屈服压力为Py。
3.一种管子的螺纹接头，其具有金属—金属密封部分并包括在钢管末端上形成的阳螺纹和非螺纹密封表面，和在连接器内表面上形成的阴螺纹和非螺纹密封表面，所述阴螺纹螺纹啮合所述阳螺纹，连接器的非螺纹密封表面紧靠钢管密封表面并形成环形接触部分，
其特征在于钢管和连接器的非螺纹密封表面的表面粗糙度Ry至多为30μm，
和在装配螺纹接头时，环形接触部分的平均压力Pm满足Pm/Py≥3，环形接触部分中接受满足Ps/Py≥1的压力Ps的部分的轴向宽度至少为2mm，管子内表面的屈服压力为Py。
4.权利要求1-3中任一项的管子的螺纹接头，其中钢管的末端表面具有轴肩部分，相应地连接器也具有能紧靠钢管的末端轴肩部分的轴肩部分。
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