錐度螺紋的檢測(cè)方法和相應(yīng)的檢測(cè)裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及外或內(nèi)錐度管道螺紋（３）的控制，它位于用以密封組裝的金屬管道的端部。該方法包括用平面直徑測(cè)量裝置（５１）控制大致位于包含完整螺紋的區(qū)域中間的測(cè)量面（Ｐ＃－［１］）內(nèi)的螺紋節(jié)徑，然而螺紋節(jié)徑傳統(tǒng)地用規(guī)范ＡＰＩ５Ｂ在末端完整外螺紋的平面（Ｐ＃－［０］）內(nèi)測(cè)量，還包括將被測(cè)螺紋節(jié)徑與估計(jì)值（Ｄ＃－［１ｅ］）比較，估計(jì)值由平面Ｐ＃－［０］內(nèi)節(jié)徑的名義值、Ｐ＃－［０］和Ｐ＃－［１］間的距離和錐度轉(zhuǎn)換值計(jì)算，它自身是所生產(chǎn)錐度比的分布的函數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)允許更好地估計(jì)在密封面（５、６）和／或支撐面（７、８）附近的螺紋過(guò)盈，因而實(shí)現(xiàn)裝配的密閉性能。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種方法，用以檢測(cè)位于金屬管端部的外或內(nèi)管元件圓周上的外或內(nèi)錐度螺紋的尺寸，更具體地涉及一方法，用以在給定橫截面上檢測(cè)此種外或內(nèi)錐度螺紋節(jié)徑的大小，以及施行此方法的檢測(cè)裝置。術(shù)語(yǔ)螺紋的“節(jié)徑”是指取自螺紋半高處外螺紋面的直徑。內(nèi)螺紋參照外螺紋定義。對(duì)于錐度螺紋，節(jié)徑的名義值必須在給定橫截面上定義。
技術(shù)介紹
金屬管的螺紋連接是公知的，它尤其被用于組成油氣井或礦井的鉆井、開(kāi)采管道或油氣抽取導(dǎo)管，該連接形成在位于導(dǎo)管端部且分別設(shè)置有外和內(nèi)錐度螺紋的陽(yáng)元件和陰元件間，該外和內(nèi)錐度螺紋分別位于陽(yáng)元件和陰元件外或內(nèi)圓周上。此處使用的術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)管”是指任意類型的管子，不僅簡(jiǎn)單地是長(zhǎng)導(dǎo)管，還是短的管道元件造型，例如，連接在一起的聯(lián)接且開(kāi)放的兩個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)管。美國(guó)石油協(xié)會(huì)(API)的規(guī)范API 5CT成為了油氣開(kāi)采工業(yè)的世界范圍的標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了用此種螺紋連接而結(jié)合的管子，此種連接包括具有三角形、圓形或梯形的螺紋的錐度螺紋部分。依然是API的規(guī)范API 5B規(guī)定了相應(yīng)的螺紋和檢測(cè)它的方法。規(guī)范API 5B為每根管的尺寸明確提及了在一橫截平面上的螺紋名義節(jié)徑，該橫截平面位于在管子主體邊緣上的完全外螺紋的末端，超過(guò)此平面的外螺紋具有非完全的高度并逐漸消失。在本文的余下部分，此平面被稱作“節(jié)徑的參考平面”，簡(jiǎn)寫(xiě)為“參考平面”。術(shù)語(yǔ)“第一螺紋”涉及朝向相應(yīng)的外或內(nèi)元件自由端的螺紋部分的邊緣；術(shù)語(yǔ)“末尾螺紋”涉及反向于相應(yīng)元件自由端的螺紋部分的邊緣。于是，末尾的完全的外螺紋位于參考平面內(nèi)，而末尾外螺紋相應(yīng)于管子主體邊緣的螺紋部分的末端。根據(jù)API 5B制造的螺紋必須用手工緊縮量規(guī)檢測(cè)，例如在檢查外螺紋情況下的包括內(nèi)螺紋的環(huán)形量規(guī)，或在檢查內(nèi)螺紋情形下的包括外螺紋的插入式量規(guī)。當(dāng)量規(guī)被旋上時(shí)，相對(duì)軸位置參照受檢螺紋而得以檢查，且規(guī)范API 5B為該相對(duì)軸位置定義了一個(gè)值和一個(gè)公差。API 5B規(guī)定的檢測(cè)方法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，即螺紋的簡(jiǎn)單和快速全面的檢測(cè)，但是它也有許多經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的缺點(diǎn)。首先，對(duì)每個(gè)受檢螺紋直徑，硬量規(guī)檢測(cè)方法要求用于不同級(jí)別的多套量規(guī)，即主量規(guī)和次或工作量規(guī)，該工作量規(guī)在其磨損超過(guò)一臨界值時(shí)不得不拋棄。這意味著不得不制造數(shù)量非常龐大的高精度量規(guī)，且不得不根據(jù)其磨損狀態(tài)而運(yùn)用它們；于是成本高。該螺紋檢測(cè)方法提供了一個(gè)全局結(jié)果，該結(jié)果依賴于包括節(jié)徑及錐度和橢圓度的諸多參數(shù)，該參數(shù)相互作用，于是不利于檢測(cè)結(jié)果的詳細(xì)解釋。于是，當(dāng)檢測(cè)外螺紋時(shí)，如果被測(cè)外螺紋的錐度小于量規(guī)的錐度，則外螺紋的第一根部與量規(guī)螺紋接觸，而外螺紋的尾端根部具有相對(duì)于量規(guī)的相應(yīng)螺紋的徑向間距。相對(duì)地，如果受檢外螺紋的錐度大于量規(guī)的錐度，則尾端外螺紋的根部與量規(guī)的螺紋接觸，而不是第一螺紋的根部。在兩種情況下，在參考平面內(nèi)，量規(guī)上相應(yīng)平面內(nèi)的外螺紋的節(jié)徑小于名義螺紋節(jié)徑，但是，另外在第二種情況，第一外螺紋的節(jié)徑是不準(zhǔn)確知道的。相似地，在檢測(cè)內(nèi)螺紋的情形中，當(dāng)受檢內(nèi)螺紋的錐度小于或大于量規(guī)的錐度時(shí)，在參照平面中，量規(guī)上相應(yīng)平面內(nèi)的內(nèi)螺紋的節(jié)徑大于名義節(jié)徑，然而，當(dāng)其更小時(shí)，第一外螺紋的節(jié)徑是不準(zhǔn)確知道的。因?yàn)閷?duì)API規(guī)范的國(guó)際認(rèn)可和接受，諸如歐洲專利EP-A-0 488 912所描述的連接的特殊螺紋連接的制造者已被強(qiáng)制使用與API連接規(guī)定的方法相似的檢測(cè)方法，該專利被公認(rèn)為具有高于API連接的使用性能。施行這些方法的成本是相當(dāng)大的；生產(chǎn)者必須為其自己和分承包人準(zhǔn)備可用的全套量規(guī)。于是不使用硬量規(guī)的螺紋檢測(cè)方法已有開(kāi)發(fā)，此方法施行對(duì)在參考面或其它設(shè)定位置的節(jié)徑的直接測(cè)量。美國(guó)專利US-A-4 524 524描述了直接檢測(cè)水平設(shè)置的外或內(nèi)螺紋的節(jié)徑的方法和裝置，其中· 該裝置在離垂直支撐面一可調(diào)節(jié)水平距離處包括位于一垂直平面上的一個(gè)上接觸面和一個(gè)下接觸面；· 在上和下接觸面之間的垂直距離被調(diào)節(jié)到一預(yù)設(shè)值；· 該裝置被放置，使得垂直支撐面支撐在螺紋受檢的元件的端部，且使得兩個(gè)接觸面與螺紋上在直徑上相對(duì)的兩個(gè)點(diǎn)上的螺紋頂接觸；· 這兩個(gè)接觸面間距離的差相對(duì)于預(yù)定值使用諸如對(duì)預(yù)設(shè)值歸零的比測(cè)器進(jìn)行測(cè)量；此種情況中的預(yù)設(shè)值相應(yīng)于螺紋頂之間的直徑名義值，并相應(yīng)于節(jié)徑的名義值，根據(jù)受檢的是外或內(nèi)螺紋，節(jié)徑的名義值因螺紋的高度而增加或減少。專利US-A-4 524 524的所有者出售的裝置的說(shuō)明書(shū)定義a)在當(dāng)使用采用節(jié)徑測(cè)量的檢測(cè)方法時(shí)的節(jié)徑公差(ΔD)與由規(guī)范API5B所定義的硬量規(guī)的軸位置公差(ΔS)之間建立聯(lián)系的所需關(guān)系式ΔD＝ΔS·TTnom/100TTnom是相對(duì)于直徑的用百分?jǐn)?shù)(％)表示的螺紋名義錐度；b)對(duì)檢測(cè)裝置接觸面幾何形狀對(duì)接觸面間垂直距離預(yù)設(shè)值的影響進(jìn)行的精細(xì)修正；c)確定檢測(cè)裝置接觸面間垂直距離預(yù)設(shè)值以確定參考平面以外的測(cè)量平面的位置的方法。于是，等于L·TTnom/100的量從名義節(jié)徑上減掉；L是測(cè)量平面和參考平面之間的軸距離，而TTnom是相對(duì)于直徑用百分?jǐn)?shù)(％)表示的螺紋錐度的名義值。然而，該裝置的說(shuō)明書(shū)沒(méi)有附加關(guān)于在測(cè)量平面而非參考平面上施行節(jié)徑大小檢測(cè)的任何特殊的重要性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在第一方面中，本專利技術(shù)試圖開(kāi)發(fā)一種檢測(cè)外或內(nèi)錐度螺紋的方法，該螺紋適于高度緊密的連接，其外和內(nèi)螺紋包括至少一個(gè)密封部件，該方法不使用硬量規(guī)，卻能夠產(chǎn)生并且甚至保證與硬量規(guī)檢測(cè)方法一樣的性能。我們于是試圖使用一種方法，在此方法中，使用平面直徑測(cè)量裝置在給定測(cè)量平面內(nèi)檢測(cè)節(jié)徑。在本文的后面部分，術(shù)語(yǔ)“平面直徑測(cè)量裝置”被簡(jiǎn)略為“測(cè)量裝置”，它是指與專利US-A-4 524 524所描述的相似或相同的裝置，該裝置可以被用于測(cè)量待檢物體給定橫截面內(nèi)的直徑，它包括· 橫向支撐面；· 至少兩個(gè)接觸面，它們參照測(cè)量平面和相互之間的橫向距離定義，且距支撐面一個(gè)可調(diào)的軸向距離；· 以及一裝置，用于測(cè)量位于橫向測(cè)量平面內(nèi)的圓環(huán)的直徑，該圓環(huán)在距支撐面一給定軸向距離處與接觸面相切。我們還試圖在橫截面內(nèi)測(cè)量節(jié)徑，其中最重要的是考慮到待檢連接的預(yù)期密封特性進(jìn)行測(cè)量。使用平面直徑檢測(cè)裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是，待檢節(jié)徑僅在接近測(cè)量平面處被準(zhǔn)確知道；在相對(duì)遠(yuǎn)離測(cè)量平面的平面內(nèi)的節(jié)徑值因?yàn)榇龣z螺紋錐度的制造公差而非常地不確定。本專利技術(shù)的方法用于檢測(cè)位于外或內(nèi)管道元件的外或內(nèi)圓周的外或內(nèi)錐度螺紋，管道元件位于金屬管端部，并包括至少一個(gè)密封裝置，此方法是這樣一種方法，其中螺紋節(jié)徑在位于距所繪參考平面一距離L的給定測(cè)量平面內(nèi)，使用設(shè)置有直徑測(cè)量裝置的平面直徑測(cè)量裝置進(jìn)行檢測(cè)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“密封裝置”定義了一種裝置，例如密封面、橫向支撐面或等同的裝置。外密封裝置接近外元件自由端，而內(nèi)密封裝置在內(nèi)元件上，使之與接近將與內(nèi)元件結(jié)合的外元件自由端的密封裝置協(xié)同。該方法包括下述步驟a)一步驟，以在所述平面直徑測(cè)量裝置上調(diào)整支撐面和測(cè)量平面之間的距離，該距離是測(cè)量平面和參考平面間距離的函數(shù)；b)一步驟，使用調(diào)整塊，調(diào)整所述測(cè)量裝置至接觸表面之間的橫向距離的一個(gè)值，此值的特征大小根據(jù)測(cè)量平面內(nèi)節(jié)徑的估計(jì)值來(lái)確定。根據(jù)測(cè)量的是外還是內(nèi)螺紋，該特征大小分別大于或小于測(cè)量面內(nèi)節(jié)徑估計(jì)值一個(gè)量h；此量h等于螺紋高度和已知幾何修正因子之和；c)一步驟，用以測(cè)量選定測(cè)量面內(nèi)螺紋的螺紋頂之間的直徑，所述測(cè)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種檢測(cè)外錐度螺紋的方法（３），該螺紋位于金屬管（１０１）端部的外元件（１）的外圓周上，且包括至少一個(gè)位于此端部附近的密封裝置（５、７），其中，螺紋的節(jié)徑（Ｄ↓［１］）在距圖中參考平面（Ｐ↓［０］）距離Ｌ↓［１］處的給定測(cè)量平面（Ｐ↓［１］）內(nèi)用平面直徑測(cè)量裝置（５１）進(jìn)行測(cè)量，該裝置包括一支撐面（５４、５４’）、至少兩個(gè)相互間隔一橫向距離且距該支撐面一可調(diào)整軸距的接觸表面（６０、６１）、以及一個(gè)用于測(cè)量位于橫向測(cè)量面（Ｐ↓［１］）內(nèi)與該接觸表面相切的圓的直徑的裝置（５５），所述方法包括下述步驟： ａ）在平面直徑測(cè)量裝置（５１）上，調(diào)整作為所選距離Ｌ↓［１］的函數(shù)的支撐面（５４、５４’）與測(cè)量面（Ｐ↓［１］）間的距離Ｌ↓［Ａ］； ｂ）使用調(diào)整塊（７０）將所述測(cè)量裝置調(diào)整到接觸表面間橫向距離的一預(yù)設(shè)值，調(diào)整塊的特征大小參考測(cè)量面（Ｐ↓［１］）內(nèi)節(jié)徑的估計(jì)值（Ｄ↓［１ｅ］）定義； ｃ）在測(cè)量面（Ｐ↓［１］）內(nèi)測(cè)量螺紋頂之間螺紋的直徑，測(cè)量裝置（５１）的支撐面（５４、５４’）與外元件的自由端相鄰接； ｄ）將螺紋頂之間的所測(cè)直徑（Ｄ↓［１ｓ］）與該范圍的容限進(jìn)行比較； 其中，外螺紋（３）節(jié)徑的測(cè)量面（Ｐ↓［１］）是位于圖中參考面（Ｐ↓［０］）和第一完整外螺紋之間的平面，測(cè)量面（Ｐ↓［１］）內(nèi)節(jié)徑的估計(jì)值（Ｄ↓［１ｅ］）滿足下述等式： Ｄ↓［１ｅ］＝Ｄ↓［ｎｏｍ］－Ｌ↓［１］.ＴＴ↓［ｒｅｐ１］／１００ ＊＊＊ Ｄ↓［ｎｏｍ］是參考面內(nèi)節(jié)徑的名義值； ＴＴ↓［ｒｅｐ］是外錐度的圖示值； ＴＴ↓［ｎｏｍ］是螺紋錐度的名義值； ＴＴ↓［ｍｉｎ１］、ＴＴ↓［ｍａｘ１］和ＴＴ↓［ａｖ１］分別是所生產(chǎn)螺紋的錐度的最小、最大和平均值； ΔＴＴ↓［１］是差（ＴＴ↓［ａｖ１］－ＴＴ↓［ｎｏｍ］）的代數(shù)值； σ↓［１］是所生產(chǎn)錐度分布的標(biāo)準(zhǔn)差； Ｋ↓［１］是外螺紋長(zhǎng)度與參考平面（Ｐ↓［０］）和第一完整外螺紋之間的距離之比； ｇ（ｕ）是變量的值ｕ的簡(jiǎn)化中心正態(tài)分布的值。...

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒂里諾埃爾，吉勒斯阿森斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：法國(guó)瓦羅里克曼尼斯曼油汽公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：FR[法國(guó)]