密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片的制作方法
【專利摘要】一種密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，包括帶有切削斜面的本體，切削斜面的斜度角是9～15°；切削斜面設置有螺紋切削齒；螺紋切削齒包括螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面；螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面依次連接形成螺紋切削齒工作曲面；本體包括首先進入工作狀態(tài)的前端面以及與前端面相對的后端面；螺紋導向切削面與本體的前端面相連；齒頂切削面與本體的后端面相連。本實用新型具有準確加工密封螺紋接頭外螺紋且質(zhì)量穩(wěn)定以及成品率高的優(yōu)點。
【專利說明】密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油及天然氣工業(yè)完井生產(chǎn)管柱連接密封螺紋的加工【技術領域】，涉及一種密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，尤其涉及一種用于我國中西部油氣田的經(jīng)濟型密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片。

【背景技術】
[0002]隨著石油天然氣開發(fā)的進一步深入，我國中部和西部的許多油氣田被不斷勘探開發(fā)，在其開發(fā)中存在著油氣資源低豐度、低滲透、低產(chǎn)出的現(xiàn)狀，只有采用低成本開發(fā)的模式才能取得經(jīng)濟效益。而在在石油天然氣工業(yè)開發(fā)過程中，所采用的油套管是用螺紋擰接連接組成的管柱，螺紋是油套管柱中的最薄弱環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)完整性、密封完整性和可靠性，嚴重影響油田的安全生產(chǎn)和管柱壽命。普通的API螺紋由于本身結(jié)構(gòu)設計上先天性不足，無法滿足油氣井環(huán)境中的密封完整性，極易發(fā)生嚴重的油氣泄漏事故，而目前所廣泛使用的特殊螺紋接頭由于成本較高，加工檢驗要求嚴格，加之各種扣型之間無法轉(zhuǎn)換通用，更無法滿足我國中西部“三低”油氣田的低沉本開發(fā)戰(zhàn)略。中國石油集團石油管工程技術研究院針對我國中西部油氣田環(huán)境要求不高，油套管使用成本低、通用性強的特點，開發(fā)出了一種經(jīng)濟型密封特殊螺紋接頭，在保證管柱的連接強度和密封性能的同時，降低了工廠加工難度節(jié)約生產(chǎn)成本，同時具有通用性強、易上/卸扣、便于保養(yǎng)、檢測方便的特點。該密封螺紋接頭不同于傳統(tǒng)API螺紋，采用市面上現(xiàn)有的螺紋加工刀片無法加工出這種螺紋。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決【背景技術】中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種能準確加工密封螺紋接頭外螺紋且質(zhì)量穩(wěn)定以及成品率高的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片。
[0004]本實用新型的技術解決方案是:本實用新型提供了一種密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特殊之處在于:所述密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片包括帶有切削斜面的本體，所述切削斜面的斜度角是9?15° ;所述切削斜面設置有至少一個螺紋切削齒；所述螺紋切削齒包括螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面；所述螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面依次連接形成螺紋切削齒工作曲面；所述本體包括首先進入工作狀態(tài)的前端面以及與前端面相對的后端面；所述螺紋導向切削面與本體的前端面相連；所述齒頂切削面與本體的后端面相連。
[0005]上述螺紋切削齒是多個時；相鄰螺紋切削齒之間通過齒頂導向過渡圓弧相連。
[0006]上述相鄰兩個螺紋切削齒的前一螺紋切削齒的齒頂切削面通過齒頂導向過渡圓弧與后一螺紋切削齒的螺紋導向切削面相連。
[0007]上述切削斜面還包括設置在最后一個螺紋切削齒的齒頂切削面與本體的后端面之間的斜面；所述最后一個螺紋切削齒的齒頂切削面通過斜面與本體的后端面相連。
[0008]上述螺紋導向切削面與前端面構(gòu)成的夾角構(gòu)成螺紋導向面夾角α，所述螺紋導向面夾角α的范圍是40°?60° ;所述承載切削面與前端面的平行面構(gòu)成的夾角是螺紋承載面夾角β，所述螺紋承載面夾角β的范圍是-3°?3°。
[0009]上述齒底導向過渡圓弧半徑是0.1Omm?0.22mm ;所述齒底承載過渡圓弧的半徑是0.13mm?0.25mm ;所述齒頂承載過渡圓弧的半徑是0.17mm?0.30mm ;所述齒頂導向過渡圓弧的半徑是0.73mm?0.88mm ;所述切削斜面上的螺紋切削齒的高度H是1.455mm?
2.225mm ;所述切削齒脊寬LI的寬度是2.55mm?2.65mm ;所述切削齒槽寬L2的寬度是
2.45mm ?2.60mmo
[0010]上述斜面的斜率是1:20?1:50。
[0011]上述螺紋齒底切削面以及齒頂切削面相互平行，所述螺紋齒底切削面以及齒頂切削面的斜率皆是1:12?1:18。
[0012]上述斜面與后端面之間設置有倒角。
[0013]上述螺紋切削齒的外表面設置有用于增強耐磨性能的復合涂層；所述本體上設置有垂直于加工前進方向以及水平面的安裝拉桿孔；所述螺紋切削齒的數(shù)量是1-7個。
[0014]本實用新型的優(yōu)點是:
[0015]本實用新型的外螺紋加工刀片采用與中西部油氣田用經(jīng)濟型密封螺紋接頭外螺紋設計參數(shù)相匹配的螺紋牙型參數(shù)，能準確的加工出中西部油氣田用經(jīng)濟型密封螺紋接頭的外螺紋。本實用新型提供的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片包括帶有切削斜面的本體，切削斜面從左至右有I?7個相同的螺紋切削齒，每個螺紋切削齒從左至右依次為螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧、齒頂切削面、齒頂導向過渡圓弧。設計的螺紋切削齒的高度為正公差，可以保證加工出的外螺紋牙型偏向負公差，有利于接頭擰接配合。同時本實用新型優(yōu)化了齒頂齒底過度圓弧的尺寸，可有效地防止加工和上卸扣過程中的應力集中，便于排屑，有效地提高產(chǎn)品的成品率；刀片本體上的切削斜面可設置多個相同的螺紋切削齒，以減輕切削時的應力，單個刀片使用壽命長，精確度高。本實用新型的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片安裝簡單，單片強度大，使用壽命長，加工產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高，能較好的適用于中西部油氣田用經(jīng)濟型密封螺紋接頭的外螺紋加工。本實用新型能準確加工出該中西部油氣田用經(jīng)濟型密封螺紋接頭外螺紋，解決了現(xiàn)有螺紋刀片無法準確加工出一種我國中西部油氣田經(jīng)濟型可通用密封螺紋接頭的技術問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型所提供的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的右視圖；
[0018]圖3是圖1中螺紋切削齒的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是使用刀片加工得到的中西部油氣田用經(jīng)濟型密封外螺紋接頭結(jié)構(gòu)圖。
[0020]其中:
[0021]1-本體；2_齒頂導向過渡圓?。?_齒頂切削面；4_齒頂承載過渡圓?。?_承載切削面；6_齒底承載過渡圓??；7_齒底切削面；8_齒底導向過渡圓弧；9_螺紋導向切削面；10-如端面；11-本體底端；12_斜面；13_后端面；14_刀片本體上平面；15_刀片本體下平面；16_安裝拉桿孔；α -導向面夾角；β -承載面夾角；Η-螺紋切削齒高度；L1_切削齒脊寬；L2-切削齒槽寬；b-切削斜面的斜度角。

【具體實施方式】
[0022]參見圖1、圖2、圖3以及圖4，本實用新型提供了一種密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，該密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片包括帶有切削斜面的本體1，在本體I上設置有垂直于加工前進方向和水平面的安裝拉桿孔16 ;切削斜面的斜度角b為9?15° ;切削斜面從左至右有I?7個相同的螺紋切削齒，每個螺紋切削齒從左至右依次為螺紋導向切削面9、齒底導向過渡圓弧8、齒底切削面7、齒底承載過渡圓弧6、承載切削面5、齒頂承載過渡圓弧4、齒頂切削面3、齒頂導向過渡圓弧2構(gòu)成，切削斜面最左邊的導向切削面9與本體I的前端面10相連接，切削斜面最右邊的一個切削齒通過斜面12與本體I的后端面13相連接，本體I的下部為本體底端11。
[0023]螺紋導向切削面9與前端面10構(gòu)成的夾角為螺紋導向面夾角α，導向面夾角α的范圍是40°?60° ;承載切削面5與前端面10構(gòu)成的夾角為螺紋承載面夾角β，承載面夾角β的范圍是-3°?3° ;齒底導向過渡圓弧8半徑為0.1Omm?0.22mm，齒底承載過渡圓弧6的半徑為0.13mm?0.25mm,齒頂承載過渡圓弧4的半徑為0.17mm?0.30mm,齒頂導向過渡圓弧2的半徑為0.73mm?0.88mm ;切削斜面上的螺紋切削齒的高度H為1.455mm?
2.225mm ;切削齒脊寬LI為2.55mm?2.65mm,切削齒槽寬L2為2.45mm?2.60mm。
[0024]本體I上的切削斜面從左至右可設置為I?7個相同的螺紋切削齒，以減輕切削時的應力延長刀片壽命，具體的設置的切削齒數(shù)可根據(jù)設備和加工工藝來確定。
[0025]本體I上斜面12的斜率為1:20?1: 50，斜面12與后端面13之間可設置倒角。
[0026]螺紋齒底切削面7和齒頂切削面3平行，且斜率皆為1:12?1:18。
[0027]螺紋刀片外表面可設置復合涂層以增加耐磨性。
[0028]實施例1:
[0029]導向面夾角α為40°，具有對扣容易上扣導向穩(wěn)定的優(yōu)點，承載面夾角β的范圍是-2°，提高了上扣后的抗拉能力。齒底導向過渡圓弧8半徑為0.195mm，齒底承載過渡圓弧6的半徑為0.20mm,齒頂承載過渡圓弧4的半徑為0.20mm,齒頂導向過渡圓弧2的半徑為0.75mm,圓弧的半徑設計保證效地防止加工和上卸扣過程中的應力集中，抗粘扣并具有輔助密封作用；螺紋齒高度H為1.8mm，提高了螺紋抗拉強度；齒槽寬L2為2.5mm?
2.60mm，保證上扣時易對扣不發(fā)生錯扣，齒脊寬LI為2.45mm?2.55mm，保證上扣后承載面與導向面有間隙，螺距為每英寸5牙。
[0030]加工此密封外螺紋接頭，使用的外螺紋加工合金刀片為包括帶有切削斜面的本體1，在所述本體I上設置有垂直于加工前進方向和水平面的安裝拉桿孔；所述切削斜面的斜度角b為9° ;切削斜面從左至右有3個相同的螺紋切削齒，每個螺紋切削齒從左至右依次為螺紋導向切削面9、齒底導向過渡圓弧8、齒底切削面7、齒底承載過渡圓弧6、承載切削面
5、齒頂承載過渡圓弧4、齒頂切削面3、齒頂導向過渡圓弧2構(gòu)成；切削斜面最左邊的導向切削面9與本體I的前端面10相連接，切削斜面最右邊的一個切削齒通過斜面12與本體I的后端面13相連接，本體I的下部為本體底端11 ;14為刀片本體上平面，15為刀片本體下平面。
[0031]螺紋導向切削面9與前端面10的平行線構(gòu)成的夾角為螺紋導向面夾角α為40° ;承載切削面5與前端面10的平行線構(gòu)成的夾角為螺紋承載面夾角β為-2° ;齒底導向過渡圓弧8半徑為0.193，齒底承載過渡圓弧6的半徑為0.198mm,齒頂承載過渡圓弧4的半徑為0.203mm，齒頂導向過渡圓弧2的半徑為0.77mm ;所述切削斜面上的螺紋切削齒的高度H為1.81mm ;切削齒脊寬LI為2.58mm,切削齒槽寬L2為2.55mm。
[0032]本體I上斜面12的斜率為1:40，螺紋齒底切削面7和齒頂切削面3平行，且斜率皆為1:16，螺紋刀片外表面設置有復合涂層以保證刀片不被劃傷損壞。
[0033]用此外螺紋刀片加工出來的中西部油氣田用經(jīng)濟型密封外螺紋接頭經(jīng)檢測各項參數(shù)均合格，刀片安裝簡單，單片強度大，使用壽命長，加工產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高。
【權(quán)利要求】
1.一種密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片包括帶有切削斜面的本體，所述切削斜面的斜度角是9?15° ;所述切削斜面設置有至少一個螺紋切削齒；所述螺紋切削齒包括螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面；所述螺紋導向切削面、齒底導向過渡圓弧、齒底切削面、齒底承載過渡圓弧、承載切削面、齒頂承載過渡圓弧以及齒頂切削面依次連接形成螺紋切削齒工作曲面；所述本體包括首先進入工作狀態(tài)的前端面以及與前端面相對的后端面；所述螺紋導向切削面與本體的前端面相連；所述齒頂切削面與本體的后端面相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述螺紋切削齒是多個時；相鄰螺紋切削齒之間通過齒頂導向過渡圓弧相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述相鄰兩個螺紋切削齒的前一螺紋切削齒的齒頂切削面通過齒頂導向過渡圓弧與后一螺紋切削齒的螺紋導向切削面相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述切削斜面還包括設置在最后一個螺紋切削齒的齒頂切削面與本體的后端面之間的斜面；所述最后一個螺紋切削齒的齒頂切削面通過斜面與本體的后端面相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述螺紋導向切削面與前端面構(gòu)成的夾角構(gòu)成螺紋導向面夾角α，所述螺紋導向面夾角α的范圍是40°?60° ;所述承載切削面與前端面的平行面構(gòu)成的夾角是螺紋承載面夾角β，所述螺紋承載面夾角β的范圍是-3°?3°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述齒底導向過渡圓弧半徑是0.1Omm?0.22mm ;所述齒底承載過渡圓弧的半徑是0.13mm?0.25mm ;所述齒頂承載過渡圓弧的半徑是0.17mm?0.30mm ;所述齒頂導向過渡圓弧的半徑是0.73mm?0.88mm ;所述切削斜面上的螺紋切削齒的高度H是1.455mm?2.225mm ;所述切削齒脊寬LI的寬度是2.55mm?2.65mm ;所述切削齒槽寬L2的寬度是2.45mm?2.60mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述斜面的斜率是1:20?1:50。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述螺紋齒底切削面以及齒頂切削面相互平行，所述螺紋齒底切削面以及齒頂切削面的斜率皆是1:12 ?1:18。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述斜面與后端面之間設置有倒角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封螺紋接頭外螺紋加工用合金刀片，其特征在于:所述螺紋切削齒的外表面設置有用于增強耐磨性能的復合涂層；所述本體上設置有垂直于加工前進方向以及水平面的安裝拉桿孔；所述螺紋切削齒的數(shù)量是1-7個。
【文檔編號】B23G5/00GK203992692SQ201420265997
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】劉強, 王建東, 宋生印, 白強, 李德君, 武剛, 賈鵬軍 申請人:中國石油集團石油管工程技術研究院, 西安三環(huán)科技開發(fā)總公司