接箍螺纹轴线重合度的概念和测量方法

兰!Q一璺!望里旦!竺里鱼!里!呈巴堕!望al Workshop for OCTG Technology and Standardization接箍螺纹轴线重合度的概念和测量方法杨力能卫遵义何小东(中国石油天然气集团公司管材研究所陕西西安710065)摘要 接箍螺纹轴线重合度对油井管的下井操作和油井的质量及寿命有重要影响。本文 介绍了几个与接箍螺纹轴线相关的术语，澄清了API 5B中接箍螺纹轴线重合度的概念及其定 量指标，详细分析了接箍螺纹轴线重合度的测量方法和测量原理，为其测量和控制提供了有效 的依据。关键词接箍螺纹轴线重合度角度位移同心度0引言油井管的工作环境较复杂，它通常服役于具有一定腐蚀性的介质中。同时，油管螺纹除承受自重、 接箍二紧时的附加载荷、井液内压形成的轴向载荷外，还承受抽油系统往复运动过程中产生的附加交变 载荷 。通常认为，油管本身的质量是造成油管失效的主要原因，其中接箍螺纹轴线重合度又是重要的 影响因素之一。在油管下井时，由于现场作业相对恶劣，很难保证接箍与管体能保持精确的同轴度。如 果在生产和检验过程中对接箍轴线重合度测量控制不严，就会严重影响油井管的下井操作及油井的质量 和寿命。然而，目前现有标准2，31中对接箍螺纹同轴度和螺纹轴线重合度的概念表述不清，导致了接箍螺 纹参数测量的困难。本文澄清了API 5B中接箍螺纹轴线重合度的概念及其定量指标，详细分析了接箍 螺纹轴线重合度的测量方法和测量原理，从而为其测量和控制提供了有效的依据。l几个术语和基本概念11术语同心度：concentricity同轴度：coaxiality。直线度：straightness对中、成一直线、准直：alignment角度位移：angular misalignmentl。2概念 (1)同轴度：被测实际轴线相对于基准轴线(或公共基准轴线)的变动程度。 (2)同轴度误差：是包容实际轴线，且与基准轴线(或公共基准轴线)同轴的位置最小包容区域的直径(即包容圆柱体的直径)。 (3)直线度：被测实际直线相对于理想(基准)直线的变动程度。理想直线的位置应符合最小条件，实际应用中有给定一个方向、给定相互垂直的两个方向和任意方向上的直线度的技术要求。13API 5B规范适用术语作者简介：杨力能，男，生于1968年，学士，高级工程师，主要从事精密测量研究和石油管材质量监督检验工作。油井管技术及标准化国际研讨会论文集281API 5B规范选用了alignment和misalignment，且定量指标不同于同轴度和直线度，因而不能翻译 为同轴度或直线度。本文选用“重合度”和“不重合度”来表述这两个概念。重合度的定义：(见API 5B 5134)接箍的两个相对螺纹圆锥的轴线应呈一直线贯穿接箍内孔的程度。2“重合度”或“不重合度"的定量指标API Spec 5B第5134节对接箍螺纹轴线重合度给出了两个定量指标来衡量，分别为：角度位移和 同心度偏差。21角度位移被测接箍的一个或两个螺纹圆锥相对于其轴线中心线的角度偏差。API Spec 5B第4110节对角度 位移有如下规定：角度偏差在轴线上的投影不得超过1905mm610m(075in20ft)。角度位移在轴线上 的投影示意见图1。22同心度被测接箍的一个或两个螺纹圆 锥的轴线相对于其中心线的同心度 偏差。API Spec 5B第4110节规定 轴线中心偏移不得超过0。79mm (003lin)。接箍同心度偏差测量示 意见图2。当接箍跟随其一端螺纹圆锥的轴线旋转时，另一端螺纹圆锥轴图1角度偏差示意图线在该端面的径向跳动量即为接箍Fig1 Sketch map of angular misalignment螺纹圆锥轴线的同心度偏差。3测量方法：1API 5B规范规定了两种测量方法： (1)第一种方法如图3所示仪器，先将接箍旋合到一根具有螺纹的试验用心轴上，该心轴已与车床的主轴或类似车床的主轴精确对中。然后，在接箍的另一端旋入一根带螺纹的部件，该部件带有一根 约1ft长的加长轴和一个圆盘。在心轴转动的同时带动接箍转动。接箍螺纹的同心度可通过固定在紧靠接箍端面的圆盘外圆上的杠杆表来确定。该杠杆表承受径向测 量力。测量原理示意图见图2。图2同心度偏差示意图 图3接箍螺纹重合度检测典型仪器Fig2 Sketch map of concentricity misalignmentFig3 Typical measuring apparatus for alignment of coupling thread282 Symposium for International Workshop for OCTG Technology and Standardization角度位移可通过固定在加长轴外圆上(承 受径向测量力)的杠杆表测定，测量原理见图1。或通过固定在圆盘端面(该端面平行于接箍 端面)上的杠杆表(该表承受轴向测量力)测 定。测量原理见示意图4。杠杆表在圆盘端面 最大位置和最小位置读数的差即为R，尺应小 于等于公式(1)所确定的尺，此时的E为接 箍端面处的中径。(2)第二种方法如图5所示的接箍螺纹轴图4角度位移测壁原理示意图线重合度量规及其操作示意图，主要用于测量Fig4 Sketch map of measure principle for angular Mignment角度位移，测量原理示意图见图4。对于管线管、圆螺纹套管和油管，建议采用与5117所述的螺距量规相同的测头。对偏梯形套管螺纹，建议采用 直径254mm(0100in)截去076mm(0030in)的截顶球形测头。将两测头平行于螺纹轴线置于螺纹槽 内，如图5所示，两侧的测头距接箍中心的距离应相等，且该距离不小于2几印。然后沿着螺纹槽旋转 一周。指示表指针的最大摆动范围(即最大与最小读数之间的间隔)不得超过下列公式确定的数值：R：竺(1)6096式中：尺指示表指针的最大允许摆动范围；k量规测头检测位置的接箍螺纹中径；A每6096mm(20ft)的最大允许轴线不重合量API Spec 5B规定为1905mm。公式(1)采用的是公制单位。若采用英制，则该公式应为：R：坠(2)240而等同采用API Spec 5B的GBT 925321999标准所述的公式 (2)有误，应为接箍螺纹轴线重合度计算公式(1)，这样代入E、图5接箍螺纹重合度量规的使用A的数值才不会产生错误。Fig5 usage ofgauge for a】【es alignment4结论 of coupling thread(1)接箍螺纹同轴度与轴线重合度不是同一个概念，应对GBT 925321999标准中箍螺纹同轴度 和轴线重合度概念的表述进行修订。(2)在接箍螺纹测量时，不能直接使用GBT 925321999标准中提供的公式计算，应使用本文推 导的公式计算，建议修订GBT 925321999标准中相应公式，从而有利于产品质量控制和检验。参考文献1 李发成，宋振坤，魏淑杰等油管联接性能的影响因素浅析【J】石油矿场机械，2003，32(5)：76782 GBT 925321999石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验【S】3 API Spec 5B套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范【S】1996，第14版油井管技术及标准化国际研讨会论文集283The Concept of Alignment of Coupling Thread and Its MeasurementYANG Lineng WEI Zunyi HE Xiao-dongAbstract The alignment of coupling thread is an important parameter effecting the operation of OCTG and the quality and life of oil wellThe concepts of the coaxiality of the coupling thread and the alignment of the axes of coupling thread are not clearly specified in the standards now available which leads to the difficultyof measuring the parameters of the threadSeveral terms about the axes of coupling thread are introduced，the concept and quantitative index of alignment in API 5B are clarified and furthermore the principle and methodof measuring the alignment of axes of coupling thread are analyzed in this paperThis will provide an effective theoretical foundation for controlling and measuring the axes alignment of coupling threadThe coaxiality and alignment of coupling thread are not the same concept，about which the standard GBT 925321999 should berevisedThe formula in GBfr 925321999 can not be used to calculating while measuring the coupling thread，but should uSe the formula referenced by this paperKey wordsaxes alignment of coupling thread：angular misalignment：concentricity