API螺纹中的全顶螺纹、完整螺纹和有效螺纹.docx

API 螺纹中的全顶螺纹、完整螺纹和有效螺纹杨力能（中国石油天然气集团公司管材研究所陕西 西安710065）关键词：全顶螺纹full crested thread 完整螺纹perfect thread、有效螺纹在 API 5B 的中文译版中，将 full crested thread 和 perfect thread 者8翻 译成“完整螺纹”。实际上，关于API 锥管螺纹，他们是两个不同的概念。在API 5B表3、表6、表7、表9、表13、表14、表15中“Lc”对应的是 “full crested thread”，表 9第五列 “L7”对应的是 “perfect thread ”。 专门明显，他们表示的是不同的概念，如果不加以区分，将阻碍对标准的明白得和执行。全顶螺纹和完整螺纹的含义1.1 全顶螺纹全顶螺纹一full crested thread:在API 5B 4.1.13有如下讲明：“所要求的全顶螺纹最小长度由表3、 6、 7、 9、 、 12、 13、 14和 15中的 Lc 确定。非全顶螺纹在过去和现在都被认为是由于原轧制表面未清除而形成的“黑顶螺纹” 。 “黑顶螺纹”是一个惯用的讲明性术语，然而必须指出，非全顶螺纹也可能不是黑顶的。 关于 Lc 范畴内的非全顶螺纹及原始管子外径或加厚表面，不得用机械或手工方式修整而使其看似为全顶螺纹”。 全顶螺纹第一应该牙顶完整。1.2 完整螺纹：GB/T14791 93螺纹术语中的完整螺纹（ complete thead） ）的定义是： “牙顶和牙底都完整的螺纹”。API 5B 中的完整螺纹（ perfect thread） 在 5.1.4节有关于完整螺纹定位的叙述： “ a） 第一牙完整螺纹的位置：关于外螺纹是最靠近倒角的螺纹， 关于内螺纹是最靠近端面的螺纹。其牙底两侧差不多上完整螺纹。 b） 最后一牙完整螺纹的位置：外螺纹最后一牙完整螺纹的位置，油管和管线管是 在距外螺纹端面（L4-g）处，偏梯型套管是在距外螺纹端面L7处；圆螺纹套管是在管端至最后划痕（最后螺纹槽）螺纹消逝点长度 0.500in 处。关于套管，管端至最后一牙完整螺纹的距离称为螺纹参数操纵长度，即 TECL。 内螺纹最后一牙完整螺纹的位置，是在距离接箍的自然中心或整体连接 油管内螺纹小端J+lp处”。在那个地点，没有对完整螺纹有一个明确的定义， 但从其所覆盖的螺纹范畴来看是大于全顶螺纹最小长度Lc,因此，API 5B中所涉及的完整螺纹一定包含部分非全顶螺纹。按照油管最后一牙在距外螺纹端面（L4-g）处，通过运算（L4-g）处的外螺 纹大径能够得出，该处的螺纹大径和油管外径D或加厚区D0相等，因此可得出如此的判定：在 API规范中，完整螺纹是指在理想状态下，外径为 D （加厚区为D0）的管子所能加工出的所有全顶螺纹，该范畴为完整螺纹 长度。但由于实际的管加工受管端不圆度、定位偏心等因素的阻碍，在完 整螺纹长度内，存在一定数量的非全顶螺纹，这部分非全顶螺纹也被认为 是完整螺纹。为区不牙顶完整的那一部分完整螺纹，给出了全顶螺纹这一 术语。全顶螺纹最小长度Lc和完整螺纹长度2.1全顶螺纹最小长度Lc在Lc范畴内，一样不承诺存在非全顶螺纹，但考虑到偏梯形螺纹的牙 顶宽度较大且平行于母线（或轴线），承诺偏梯形螺纹Lc范畴内存在一定 程度的非全顶螺纹（见标准规定）。全顶螺纹最小长度Lc的数值见表1表1.全顶螺纹最小长度Lc螺纹类型全顶螺纹最小长度L （in）全顶螺纹最小长度 Lc（牙数）11 1/2牙管线管L4 0.652L4-7.58牙管线管L4 0.937L4-7.58牙圆螺纹套管L4 1.125L4 一 98牙圆螺纹油管L4- 1.00L4 - 910牙圆螺纹油管L4 0.901.4 - 8< 13 3/8偏梯形套管L7 0.4(L42.384 )L7-2(L4c 11.9)>16偏梯形套管L7 0.4(L4 1.888 )L4 一 2(L4- 9.4 )2.2完整螺纹长度完整螺纹长度的数值见表2表2.完整螺纹长度螺纹类型完整螺纹长度完整螺纹长度c（牙数）11 1/2牙管线管L4gL4-5.478牙管线管L4 gL4-5.478牙圆螺纹套管L40.5in (g=0.625in)L4 一 48牙圆螺纹油管L4 gL4-510牙圆螺纹油管L4 一 gL4-5<13 3/8偏梯形套管L4 g=L7L4-9.92>16偏梯形套管L4 g=L7L4-9.92有效螺纹分析比较GB/T1479193螺纹术语的大多数术语是按照圆柱螺纹得出来的。在圆柱螺纹中，由于没有产生黑顶螺纹的锥度缘故，完整螺纹( complete t head)的定义是合适的。但关于锥管螺纹，就显出一定的局限性。3.1 GB/T14791 93螺纹术语中的部分术语定义完整螺纹(complete thead)： “牙顶和牙底都完整的螺纹”。不完整螺纹(incomplete thead): “牙顶不完整而牙底完整的螺纹”。螺尾(washout thread / vanish thread): “向光滑表面过渡的牙顶和牙底都不完整的螺纹”。有效螺纹(useful thread): “由完整螺纹和不完整螺纹组成的螺纹，不 包括螺尾”。3.1 API 5B的相应术语全顶螺纹(full crested thread):“牙顶和牙底都完整的螺纹”。完整螺纹(perfect thread): “在管径为D,锥度为K的条件下，理论上所能加工的所有牙顶和牙底都完整的螺纹”。不完整螺纹(imperfect thread): “非完整的螺纹，不包括螺尾”。不完整螺纹(incomplete thead)： “非完整的螺纹，包括螺尾”。有效螺纹(effective thread)： “由完整螺纹和不完整螺纹组成的螺纹，不包括螺尾”。黑顶螺纹(black creast thread)： “由于原轧制表面未清除而形成的非 全顶螺纹”螺尾runout thread / vanish thread): “向光滑表面过渡的牙顶和牙底都 不完整的螺纹”咨询题n表注中关于的L4注释的含义在表 2、 表 5、 表 11 螺纹尺寸公差中关于L4 的注释： “在下述情形下 L4是合格的：若从管端至螺纹消逝点平面（位于管子外径最大处）的距离在 上述负公差内；若从管端至螺纹消逝点平面（位于管子外径最小处）的距离在上述正公差内”。而在表的正文中又有关于L4 的公差，两者看似矛盾，因为在管径偏差为 0 的理想状态下，管子的螺纹全长L4 的偏差也为 0 ，现在既不符合注释的也不符合注释的。事实上，该处的注释应明白得 为：当管子的外径为负偏差且存在一定的不圆度和偏心，在加工螺纹时专门有可能造成管子的螺纹全长L4 过短而不合格，这时，承诺制造厂切头在管子的最大外径处重新加工螺纹，只要L4 在上述负公差内即可。在注释中只讲是管子外径的最大处，现在管子外径可能还处在负公差的范畴内。因此不能明白得为：在管径正偏差时，一定要求L4 的处于负公差的范畴。这确实是注释的含义。同样的道理，当管子的外径为正偏差时，加工的螺纹的时专门有可能因 L4 过长而不合格，这时，承诺制造厂切头在管子的最小外径处重新加工螺纹，只要L4 在上述正公差内即可。在注释中只讲是管子外径的最小处，现在管子外径可能还处在正公差的范畴内。因此不能明白得为：在管径负偏差时，一定要求L4的处于正公差的范畴。这确实是注释的含义。咨询题出 关于偏梯形的位置对应扭矩（上扣标记咨询题）PliNE CF CIER 加阻啊JUG_Pl£NECFHDOF呻 WWWH一TK fid Of T> COUPLINE 聊侬 g MltB IN m- n旺州t1刖3f me use o the tr am JUMP FQftUltINUll 叫叫斯 幽硒，ANQ TG THE AFEMCFTH FMMiLE FDR M4KIWJN NU*UlPPJLMM PFPr 叫PFU 1F.VSTHJEOTC« C<E.HiMJ-riSHj*- PUN£ QF 以2辅LjPlW Cf f F&T 融*T* Tlf TR AHkE SUMP_ l300few sizes nDsumnZOCfWSZE3口 JPCfR在API 5B的图5给出了偏梯形套管的上扣三角形标记（见本文图2)及其图2. API 5B的原图5三角形标记部分标注。原先的译文为“接箍在进入三角形标记底边后的一牙为最小机 紧”，这次修订将其译为“接箍在进入三角形标记底边前的一牙为最小机 紧”。要紧缘故如下：第一，从现场检验和下井作作业层面上讲，操作者不可能能够清晰的判 定接箍的端面是进入到三角形底边一牙依旧不足一牙（这关系到上扣位置 合格与否）,因为现在的测量参照基准一一三角形底边差不多埋没于接箍之 内。如果确实要机紧到相应位置，5B标准的制定者应将三角形标记的位置 A1向后延伸一牙，以便于现场作业。44 jc或A三省归记民立冷前一*, 冷最小礼空：山到三角柿讪M点牙现火 礼米上市.发慈中心不面厂1管编机品f E丁 一管瑞子索手而ft千外柱5-完整博蚊单而l消失点手画晟本机需上扣俅百基粗平常上和住直H舄二角M心的昴-姓触平而> :虬林 < ”< X * "一 M加口见姑> " 亦为机MU in规息<4 1/Z2力也8如砧! - 13 J.i年力dn 叱格416#内 0. PSin接是瑞诠1 in 4ia 吊"(J. 375in二曲 Hit外珠崎端涂Lin 3 21in 方图 3. API 5B 的原图 5 全图最新中文译本其二，在API 5B 的图 5 的下半部分（本文图3）给出的差不多机紧上扣位置正好处在三角形的底边处（因为接箍端面和管子端面的位置为A1 ，A1 即为三角形标记有关于管端的位置）。在那个地点机紧扭矩的顺序为：最大上扣机紧、差不多上扣机紧、最小上扣机紧，机紧位置的顺序也不应该成为差不多上扣机紧位置、最小上扣机紧位置、最大上扣机紧位置。其三， API 标准的印证。API 5A5（ 1997年 16版） 18.13.12节、 API5B1 （ 1999年 15版） 5.3.1.2节对工厂端接箍上扣位置的验收公差为5.08（ N A1） 9.52， 测量从接箍外露端向内测其与机紧管端的距离，其最小位置（应对应最小扭矩）为（N-A1） +0.2in,即为“接箍在进入三角形标记底边前的一牙为最小机紧”。其四，现场观看国外进口偏梯形套管三角形上扣标记位置，显示接箍端面有在三角形底边外的，有在底边内的，也有与底边平齐的。如果原中译本翻译的是正确的，那么进口偏梯形套管上扣标记位置就有专门大部分不合格。因此，这种可能性微乎其微。其五， API 5B 原文 The face of the coupling advances to within on e thread turn of the base of the triangle stamp for minimum power tigh t，在那个地点有固定搭配within 20 metres of离某地不出20米远（见 朗文当代）'，within a/the +n才是在之内。综上所述，正确的位置为“接箍在进入三角形标记底边前的一牙为最小机紧”。i.Qr;咨询题IV关于峡婴蹩图吟豳杰逅接肃*关于API 5B图.1988年出版API率蒸呼公第 5B-13 版:二31o. mar. am捱拓图4. 5B 13版Q图2三牙型公嗟工. MM CH特点：外螺纹梢至0.100.0.000厚0.100黑3，割区分规格大小。.1996年出版API卜5B-14版盘1 二 ICT: 一卜号图 5. 5B , "14中挂蛾图6）牙型公差Ji_l一 %_ W 套管 A5/1同特点外螺纹承载面牙顶过渡圆弧半径这于0.008RI<A o. loo _（； B（）J： LI 规格> g 专收2巴源998年对API 5B14版的勘误.规格f J/S5/8黑2,公差为负值。亶程上伸度为 IM In/ri P 0. 0615 fn/in图6. 5B 14版（1998年图6）牙型公差.2004年对API 5B14版的修订特点承载面梢底过渡圆弧0.008R 0.0030.000外螺纹梢宽0.100 S000和牙厚 0.002错误。均为and Small'.此次译文采纳1998年对API。.10°0黑，区分规格大小的文字叙述5B 14版的勘误,理由为:梢底的过渡圆弧公差应取负0.0000.002梢宽的公差应取正0.0000.002牙顶的过渡圆弧公差应取正牙宽的公差应取负见图7,牙顶过R2的情形）时向内如此N 外螺纹在配合时才可不能干涉而发生粘扣现象。 渡圆弧步径去负（R1的情形）时向外凸出，半径去正（ 收敛。牙梢情形正好相反/也队的是王公是；却取的是揖合矍一咨询题V外螺纹完整螺纹的位置运算API 5B对完整螺纹的定位在5.1.4b) “最后一牙完整螺纹的位置： 外螺纹最后一牙完整螺纹的,壕,对管和管线簟是芦距林亭漏面(L4-g)处，偏梯型套背悬在南痫峻半山117处；圆螺纹套管是在管端至最后划痕 (最遥H包!)螺纹消逝声长度一0.500in 处。关于套管、管端至最后一牙 完整螺纹的距离称为螺纹参数操纵R度，即TECL”。这些位置是能够运算出来的，具体思路如下：ILi 图1完整螺纹相对位置标准中给出了中径E1和其长度L1,而完整螺纹为理想条件下的全顶 螺纹，其最后一牙的螺纹大径正好等于管子外径 D (或加厚区外径D0), 假设螺纹锥度为1/16 (其它锥度类似)。有如下关系式：D KE1+2 (1/2H Scs)R + (1全顶11) =1 + 16L 全顶=L1 + 16 D UE1+2 (1/2H Scs)小式中：L1处螺纹的外径为E1+2 (1/2H Scs)通过运算，可得出圆螺纹油管：L全顶=L4 g关于偏梯形螺纹和管线管螺纹，由于他们的牙顶有一定的宽度，且平行于圆锥母线或轴线，得出来的 L全顶略大于L4-g,考虑到牙顶宽度的 阻碍，完整螺纹长度关于管线管规定为 L4-g,关于偏梯形套管规定为L7关于圆螺纹套管，可能是考虑到部分有效螺纹的作用，规定了完整螺纹长度为 L4 0.500in (定义为 Thread Element Contral Length),但在表 5 套管圆螺纹尺寸公差中规定螺距的测量范畴为 L4 g,这和5.1.5规定的测量范畴矛盾(但在5.1.5注中确给出了圆套的g=0.625)咨询题VI接箍螺纹轴线重合度几个术语和差不多概念（一）术语同心度：concentricity同轴度：coaxiality直线度：straightness对中、成一直线、准直：alignment不对中、不成一直线： misalignment角度位移：angular misalignment（二）概念同轴度：被测实际轴线有关于基准轴线（或公共基准轴线）的变动程 度。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）。直线度：被测实际直线有关于理想（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。（三）本规范适用术语本规范选用了 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”或“不重 合度”。定义：（见API 5B5.1.34）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“重合度”第卜：不重合度”的定量指标八；角度位"测接箍的二个或两个螺纹圆锥有关于其轴线中右线的扁度偏走角一威产弱力投影在轴线上不得超过0.75in/20ft,见鬲度偏差示意'（图'8） -»*J图9.同心度偏差示意图测量方法标准规定了两种测量方法如图10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1英尺长的加长轴和一个圆盘在心轴转动的同时带动接箍转接箍螺纹的同心度可通过 在紧靠接箍端面的圆盘外圆上 杆表来确定。该杠杆表承担径向 力。测量原理示意图见图9角度位移可通过固定在加 外圆上（承担径向测量力）的杠 测定，测量原理见图8。或通过 在圆盘端面（平行于接箍端面） 杠杆表（该表承担轴向测量力）动。固定 的杠 测量长轴 杆表 固定 上的 测定。测量原理见图示意图12。图10检查接箍螺纹轴线重合度的典型仪器2、如图11所示的接箍螺纹轴线重合度量规及其操作示意图，要紧用 于测量角度位移，测量原理示意图见图12。关于管线管、圆螺纹套管和油管，建议采纳与5.1.17所述的螺距量规相同的测头。对偏梯形套管螺纹， 建议采纳直径0.100in截去0.030in的截顶球形测头。将两测头平行于螺纹 轴线置于螺纹梢内，如图27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2J+2p。然后沿着螺纹梢旋转一周。指示表指针的最大摆动 范畴（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：-At诺接线R EA240式中：R指示表指针的最大承 摆动范畴；E量规测头检测位置的 箍螺纹中径；A不重合量每20ft的最大承诺轴(APl5B4.j1.10带规定为 出可E一 口图12.测量原理示意图咨询题即接箍螺纹轴线重合度W IXXAPI 5B 6.1.3节规定合格的校对塞规为基准，以合格的核对环期 /X3*l W,aTx. *'W1j 7 j ， j 0 ns、W'f为传递基准。校对量规的配对紧密距值- g S；是校对塞规上消逝点平面到校对环规端面的距离_ IF逝点平面至校对坏规从端的施离之看换）紧密距值01校对塞规用以确定工作眺规的（工P落7之纭1,"么N算P1值时，应计入校对环规和工作环规两者环规长度 RL4-S）的爰II'I /jF I I rr r 1堇1, ff r* /# r fr r。日,校对环规用以硕定工作塞规的气%（互换）紧密距值 Ph运阻碍P1值的运算I a_.图13 API 5B的图37这一规定显示，环规的紧密距是运算出来的而非直截了当测得的。单 从测量的角度看，那个地点规定是符合差不多测量原理的，因为：该测 量传递图中，测量基准是塞规盘内缘一一消逝点平面；校对塞规的长度 和小端面与消逝点平面的平行度存在偏差。