Page 66 - 理化检验-化学分册2017第八期
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李玲霞, 等: １３９．７mm×７．７２mmJ５５ 低压气密封螺纹套管接头性能
ϕ
１ 试验试样与试验方法
１．１ 试验试样
１．１．１ 试样规格及接头参数
用于低压气密封螺纹接头试样的公称外径为
图 １ 低压气密封螺纹连接示意图
Fi g ．１ Schematicdia g ramoflowp ressure g asＧti g ht １３９．７ mm , 壁 厚 为 ７．７２ mm , 实 测 最 小 壁 厚 为
threadconnection ７．４４mm ; 套管接箍公称外径为 １５４．０mm , 名义壁
纹的基础上通过内螺纹变锥方式提高接头的连接 厚为 １４．０ mm , 实 测 最 小 壁 厚 为 １３．７ mm .试 样
强度, 增强其密封性能, 该螺纹接头在上扣时只需 内、 外螺纹接头按设计标准加工, 接头螺纹尺寸测量
要采用普 通 密 封 脂, 不 设 置 密 封 面 和 台 肩. 有 限 按照 APISPEC５B－２００８ « 套管、 油管和管线管螺
元分析发现 [ ８ ] , 内螺纹的变锥, 减小了螺纹两端的 纹的加工、 测量和检验规范» 要求进行, 在企业加工
应力集中, 使每个螺牙受力均匀, 达到了增大连接 能力范围内进行试样配对, 每个试样由两个一端带
强度的目的, 而部分内螺纹锥度的增大, 也减小了 螺纹的管体和与之配对的两端带( A 端和 B 端) 螺
内、 外螺纹齿顶与齿底之间的间隙, 从而增强了其 纹的接箍组成, 配对原则和实测螺纹参数见表 １ , 其
密封性能.不 设 置 密 封 面 和 台 肩, 采 用 普 通 密 封 中实测锥度和实测中径值为 A 端和 B 端测得值范
脂, 可实现该螺纹与 API圆螺纹的互换, 减小现场 围.如表 １ 所示: １ 号内螺纹中径偏小, 外螺纹中径
操作难度, 提 高 其 利 用 率.笔 者 主 要 对 该 低 压 气 偏大, 同时内螺纹锥度偏小, 外螺纹锥度偏大, 测试
密封螺纹 套 管 接 头 的 抗 粘 扣 能 力、 气 密 封 性 能 和 其中径低过盈情况下的气密封性能; ２ 号为螺纹过
连接强度 进 行 了 评 价 试 验, 为 其 应 用 于 气 井 开 采 盈量中值工况; ３ 号则与 １ 号试样相反, 主要目的为
提供参考. 测试其抗粘扣性能的同时测试其气密封性能.
表 １ 接头试样螺纹参数
Tab．１ Thethreadp arametersofthe j ointsam p les
试样编号 １ ２ ３
试验目的 气密封性能 气密封性能及抗粘扣性能 气密封性能及抗粘扣性能
上扣条件 最小密封干涉 最小密封干涉 最大螺纹干涉
螺纹过盈量 低 公称值 高
螺纹 接箍内螺纹 管体外螺纹 接箍内螺纹 管体外螺纹 接箍内螺纹 管体外螺纹
螺纹锥度 小 大 大 小 大 小
－１ )
实测锥度 /( mm m －１．０~－０．５ ＋１．５~＋２．５ ＋１．５~＋２．５ －１．０~－０．５ ＋１．５~＋２．５ －１．０~－０．５
实测中径 / mm ＋０．０５~＋０．０７５ －０．０５~－０．０８ －０．０２５~＋０．０２５ －０．０１~ ＋０．０３ －０．０５~－０．０８ ＋０．０５~＋０．０７
１．１．２ 试样材料 表 ３ J５５ 石油套管的力学性能
采用J５５ 钢级套管, 在套管管体和接箍上分别 Tab．３ Mechanical p ro p ertiesofJ５５oilcasin g
取样进行化学成分分析和拉伸试验, 结果见表 ２ 和 屈服强度 抗拉强度 断后伸长率
试样 取样方向
表 ３ , 可见管体和接箍的化学成分和力学性能均符 R t０．５ / MPa Rm / MPa A / ％
合 APISPEC５CT－２０１１ « 套 管 和 油 管 规 范» 技 术 管体 纵向 ４２１ ７０４ ２５
要求. 接箍 纵向 ３９５ ６９６ ２６
表 ２ J５５ 石油套管的化学成分( 质量分数) 标准值 纵向 ３７９~５５２ ≥５１７ ≥２０
１．２ 试验方法
Tab．２ Chemicalcom p ositionsofJ５５oilcasin g ( massfraction ) ％
试样 C Si Mn P S Cr Ni Cu 加工套 管 实 物 短 节 作 为 评 价 试 样, 参 照 ISO
管体 ０．３４ ０．２０ １．３５ ０．０１８ ０．０１０ ０．１３０ ０．０５０ ０．０１９ １３６７９－２００２ « 石油和天然气套管和管连接的测试程
序» 设计试验程序, 为模拟套管服役条件, ３ 组试样
接箍 ０．３３ ０．２１ １．２８ ０．０２０ ０．００７ ０．１３４ ０．０７７ ０．０１２
在不同极限条件下失效, 评价项目包括: 接头的抗粘
标准值 － － － ≤０．０３０ ≤０．０３０ － － －
扣性能、 热循环气密封性能、 复合载荷气密封性能、
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