API螺紋中的全頂螺紋、完整螺紋和有效螺紋

1、API 螺紋中的全頂螺紋、完整螺紋和有效螺紋楊力能（中國石油天然氣集團公司管材研究所陜西 西安710065）關鍵詞：全頂螺紋full crested thread 完整螺紋perfect thread、有效螺紋在 API 5B 的中文譯版中，將 full crested thread 和 perfect thread 者8翻 譯成“完整螺紋”。實際上，關于API 錐管螺紋，他們是兩個不同的概念。在API 5B表3、表6、表7、表9、表13、表14、表15中“Lc”對應的是 “full crested thread”，表 9第五列 “L7”對應的是 “perfect thread ”。 專門明顯

2、，他們表示的是不同的概念，如果不加以區(qū)分，將阻礙對標準的明白得和執(zhí)行。全頂螺紋和完整螺紋的含義1.1 全頂螺紋全頂螺紋一full crested thread:在API 5B 4.1.13有如下講明：“所要求的全頂螺紋最小長度由表3、 6、 7、 9、 、 12、 13、 14和 15中的 Lc 確定。非全頂螺紋在過去和現(xiàn)在都被認為是由于原軋制表面未清除而形成的“黑頂螺紋” 。 “黑頂螺紋”是一個慣用的講明性術語，然而必須指出，非全頂螺紋也可能不是黑頂?shù)摹?關于 Lc 范疇內(nèi)的非全頂螺紋及原始管子外徑或加厚表面，不得用機械或手工方式修整而使其看似為全頂螺紋”。 全頂螺紋第一應該牙頂完整。1.2

3、 完整螺紋：GB/T14791 93螺紋術語中的完整螺紋（ complete thead） ）的定義是： “牙頂和牙底都完整的螺紋”。API 5B 中的完整螺紋（ perfect thread） 在 5.1.4節(jié)有關于完整螺紋定位的敘述： “ a） 第一牙完整螺紋的位置：關于外螺紋是最靠近倒角的螺紋， 關于內(nèi)螺紋是最靠近端面的螺紋。其牙底兩側(cè)差不多上完整螺紋。 b） 最后一牙完整螺紋的位置：外螺紋最后一牙完整螺紋的位置，油管和管線管是 在距外螺紋端面（L4-g）處，偏梯型套管是在距外螺紋端面L7處；圓螺紋套管是在管端至最后劃痕（最后螺紋槽）螺紋消逝點長度 0.500in 處。關于套管，管端至最

4、后一牙完整螺紋的距離稱為螺紋參數(shù)操縱長度，即 TECL。 內(nèi)螺紋最后一牙完整螺紋的位置，是在距離接箍的自然中心或整體連接 油管內(nèi)螺紋小端J+lp處”。在那個地點，沒有對完整螺紋有一個明確的定義， 但從其所覆蓋的螺紋范疇來看是大于全頂螺紋最小長度Lc,因此，API 5B中所涉及的完整螺紋一定包含部分非全頂螺紋。按照油管最后一牙在距外螺紋端面（L4-g）處，通過運算（L4-g）處的外螺 紋大徑能夠得出，該處的螺紋大徑和油管外徑D或加厚區(qū)D0相等，因此可得出如此的判定：在 API規(guī)范中，完整螺紋是指在理想狀態(tài)下，外徑為 D （加厚區(qū)為D0）的管子所能加工出的所有全頂螺紋，該范疇為完整螺紋 長度。但由

5、于實際的管加工受管端不圓度、定位偏心等因素的阻礙，在完 整螺紋長度內(nèi)，存在一定數(shù)量的非全頂螺紋，這部分非全頂螺紋也被認為 是完整螺紋。為區(qū)不牙頂完整的那一部分完整螺紋，給出了全頂螺紋這一 術語。全頂螺紋最小長度Lc和完整螺紋長度2.1全頂螺紋最小長度Lc在Lc范疇內(nèi)，一樣不承諾存在非全頂螺紋，但考慮到偏梯形螺紋的牙 頂寬度較大且平行于母線（或軸線），承諾偏梯形螺紋Lc范疇內(nèi)存在一定 程度的非全頂螺紋（見標準規(guī)定）。全頂螺紋最小長度Lc的數(shù)值見表1表1.全頂螺紋最小長度Lc螺紋類型全頂螺紋最小長度L （in）全頂螺紋最小長度 Lc（牙數(shù)）11 1/2牙管線管L4 0.652L4-7.58牙管線管

6、L4 0.937L4-7.58牙圓螺紋套管L4 1.125L4 一 98牙圓螺紋油管L4- 1.00L4 - 910牙圓螺紋油管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完整螺紋長度完整螺紋長度的數(shù)值見表2表2.完整螺紋長度螺紋類型完整螺紋長度完整螺紋長度c（牙數(shù)）11 1/2牙管線管L4gL4-5.478牙管線管L4 gL4-5.478牙圓螺紋套管L40.5in (g=0.625in)L4 一 48牙圓螺紋油管L4 gL4

7、-510牙圓螺紋油管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有效螺紋分析比較GB/T1479193螺紋術語的大多數(shù)術語是按照圓柱螺紋得出來的。在圓柱螺紋中，由于沒有產(chǎn)生黑頂螺紋的錐度緣故，完整螺紋( complete t head)的定義是合適的。但關于錐管螺紋，就顯出一定的局限性。3.1 GB/T14791 93螺紋術語中的部分術語定義完整螺紋(complete thead)： “牙頂和牙底都完整的螺紋”。不完整螺紋(incomplete thead): “牙頂不完整而牙底完整的螺紋”。螺尾(washou

8、t thread / vanish thread): “向光滑表面過渡的牙頂和牙底都不完整的螺紋”。有效螺紋(useful thread): “由完整螺紋和不完整螺紋組成的螺紋，不 包括螺尾”。3.1 API 5B的相應術語全頂螺紋(full crested thread):“牙頂和牙底都完整的螺紋”。完整螺紋(perfect thread): “在管徑為D,錐度為K的條件下，理論上所能加工的所有牙頂和牙底都完整的螺紋”。不完整螺紋(imperfect thread): “非完整的螺紋，不包括螺尾”。不完整螺紋(incomplete thead)： “非完整的螺紋，包括螺尾”。有效螺紋(eff

9、ective thread)： “由完整螺紋和不完整螺紋組成的螺紋，不包括螺尾”。黑頂螺紋(black creast thread)： “由于原軋制表面未清除而形成的非 全頂螺紋”螺尾runout thread / vanish thread): “向光滑表面過渡的牙頂和牙底都 不完整的螺紋”咨詢題n表注中關于的L4注釋的含義在表 2、 表 5、 表 11 螺紋尺寸公差中關于L4 的注釋： “在下述情形下 L4是合格的：若從管端至螺紋消逝點平面（位于管子外徑最大處）的距離在 上述負公差內(nèi)；若從管端至螺紋消逝點平面（位于管子外徑最小處）的距離在上述正公差內(nèi)”。而在表的正文中又有關于L4 的公差，

10、兩者看似矛盾，因為在管徑偏差為 0 的理想狀態(tài)下，管子的螺紋全長L4 的偏差也為 0 ，現(xiàn)在既不符合注釋的也不符合注釋的。事實上，該處的注釋應明白得 為：當管子的外徑為負偏差且存在一定的不圓度和偏心，在加工螺紋時專門有可能造成管子的螺紋全長L4 過短而不合格，這時，承諾制造廠切頭在管子的最大外徑處重新加工螺紋，只要L4 在上述負公差內(nèi)即可。在注釋中只講是管子外徑的最大處，現(xiàn)在管子外徑可能還處在負公差的范疇內(nèi)。因此不能明白得為：在管徑正偏差時，一定要求L4 的處于負公差的范疇。這確實是注釋的含義。同樣的道理，當管子的外徑為正偏差時，加工的螺紋的時專門有可能因 L4 過長而不合格，這時，承諾制造廠

11、切頭在管子的最小外徑處重新加工螺紋，只要L4 在上述正公差內(nèi)即可。在注釋中只講是管子外徑的最小處，現(xiàn)在管子外徑可能還處在正公差的范疇內(nèi)。因此不能明白得為：在管徑負偏差時，一定要求L4的處于正公差的范疇。這確實是注釋的含義。咨詢題出 關于偏梯形的位置對應扭矩（上扣標記咨詢題）PliNE CF CIER 加阻啊JUG_Pl£NECFHDOF呻 WWWH一TK fid Of T> COUPLINE 聊儂 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 FMMiL

12、E FDR M4KIWJN NU*UlPPJLMM PFPr 叫PFU 1F.VSTHJEOTC« C<E.HiMJ-riSHj*- PUN£ QF 以2輔LjPlW Cf f F&T 融*T* Tlf TR AHkE SUMP_ l300few sizes nDsumnZOCfWSZE3口 JPCfR在API 5B的圖5給出了偏梯形套管的上扣三角形標記（見本文圖2)及其圖2. API 5B的原圖5三角形標記部分標注。原先的譯文為“接箍在進入三角形標記底邊后的一牙為最小機 緊”，這次修訂將其譯為“接箍在進入三角形標記底邊前的一牙為最小機 緊”。要緊緣故如下：第

13、一，從現(xiàn)場檢驗和下井作作業(yè)層面上講，操作者不可能能夠清晰的判 定接箍的端面是進入到三角形底邊一牙依舊不足一牙（這關系到上扣位置 合格與否）,因為現(xiàn)在的測量參照基準一一三角形底邊差不多埋沒于接箍之 內(nèi)。如果確實要機緊到相應位置，5B標準的制定者應將三角形標記的位置 A1向后延伸一牙，以便于現(xiàn)場作業(yè)。44 jc或A三省歸記民立冷前一*, 冷最小禮空：山到三角柿訕M點牙現(xiàn)火 禮米上市.發(fā)慈中心不面廠1管編機品f E丁 一管瑞子索手而ft千外柱5-完整博蚊單而l消失點手畫晟本機需上扣俅百基粗平常上和住直H舄二角M心的昴-姓觸平而> :虬林 < ”< X * "一 M加口見姑

14、> " 亦為機MU in規(guī)息<4 1/Z2力也8如砧! - 13 J.i年力dn 叱格416#內(nèi) 0. PSin接是瑞詮1 in 4ia 吊"(J. 375in二曲 Hit外珠崎端涂Lin 3 21in 方圖 3. API 5B 的原圖 5 全圖最新中文譯本其二，在API 5B 的圖 5 的下半部分（本文圖3）給出的差不多機緊上扣位置正好處在三角形的底邊處（因為接箍端面和管子端面的位置為A1 ，A1 即為三角形標記有關于管端的位置）。在那個地點機緊扭矩的順序為：最大上扣機緊、差不多上扣機緊、最小上扣機緊，機緊位置的順序也不應該成為差不多上扣機緊位置、最小上扣機緊

15、位置、最大上扣機緊位置。其三， API 標準的印證。API 5A5（ 1997年 16版） 18.13.12節(jié)、 API5B1 （ 1999年 15版） 節(jié)對工廠端接箍上扣位置的驗收公差為5.08（ N A1） 9.52， 測量從接箍外露端向內(nèi)測其與機緊管端的距離，其最小位置（應對應最小扭矩）為（N-A1） +0.2in,即為“接箍在進入三角形標記底邊前的一牙為最小機緊”。其四，現(xiàn)場觀看國外進口偏梯形套管三角形上扣標記位置，顯示接箍端面有在三角形底邊外的，有在底邊內(nèi)的，也有與底邊平齊的。如果原中譯本翻譯的是正確的，那么進口偏梯形套管上扣標記位置就有專門大部分不合格。因此，這種可能

16、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，在那個地點有固定搭配within 20 metres of離某地不出20米遠（見 朗文當代）'，within a/the +n才是在之內(nèi)。綜上所述，正確的位置為“接箍在進入三角形標記底邊前的一牙為最小機緊”。i.Qr;咨詢題IV關于峽嬰蹩圖吟豳杰逅接肅*關于API 5B圖.1988年出版API率蒸呼公第 5B-

17、13 版:二31o. mar. am捱拓圖4. 5B 13版Q圖2三牙型公嗟工. MM CH特點：外螺紋梢至00厚0.100黑3，割區(qū)分規(guī)格大小。.1996年出版API卜5B-14版盤1 二 ICT: 一卜號圖 5. 5B , "14中掛蛾圖6）牙型公差Ji_l一 %_ W 套管 A5/1同特點外螺紋承載面牙頂過渡圓弧半徑這于0.008RI<A o. loo _（； B（）J： LI 規(guī)格> g 專收2巴源998年對API 5B14版的勘誤.規(guī)格f J/S5/8黑2,公差為負值。亶程上伸度為 IM In/ri P 0. 0615 fn/in圖6. 5B

18、14版（1998年圖6）牙型公差.2004年對API 5B14版的修訂特點承載面梢底過渡圓弧0.008R 0.0030.000外螺紋梢寬0.100 S000和牙厚 0.002錯誤。均為and Small'.此次譯文采納1998年對API。.10°0黑，區(qū)分規(guī)格大小的文字敘述5B 14版的勘誤,理由為:梢底的過渡圓弧公差應取負0.0000.002梢寬的公差應取正0.0000.002牙頂?shù)倪^渡圓弧公差應取正牙寬的公差應取負見圖7,牙頂過R2的情形）時向內(nèi)如此N 外螺紋在配合時才可不能干涉而發(fā)生粘扣現(xiàn)象。 渡圓弧步徑去負（R1的情形）時向外凸出，半徑去正（ 收斂。牙梢情形正好相反/

19、也隊的是王公是；卻取的是揖合矍一咨詢題V外螺紋完整螺紋的位置運算API 5B對完整螺紋的定位在5.1.4b) “最后一牙完整螺紋的位置： 外螺紋最后一牙完整螺紋的,壕,對管和管線簟是蘆距林亭漏面(L4-g)處，偏梯型套背懸在南癇峻半山117處；圓螺紋套管是在管端至最后劃痕 (最遙H包!)螺紋消逝聲長度一0.500in 處。關于套管、管端至最后一牙 完整螺紋的距離稱為螺紋參數(shù)操縱R度，即TECL”。這些位置是能夠運算出來的，具體思路如下：ILi 圖1完整螺紋相對位置標準中給出了中徑E1和其長度L1,而完整螺紋為理想條件下的全頂 螺紋，其最后一牙的螺紋大徑正好等于管子外徑 D (或加厚區(qū)外徑D0)

20、, 假設螺紋錐度為1/16 (其它錐度類似)。有如下關系式：D KE1+2 (1/2H Scs)R + (1全頂11) =1 + 16L 全頂=L1 + 16 D UE1+2 (1/2H Scs)小式中：L1處螺紋的外徑為E1+2 (1/2H Scs)通過運算，可得出圓螺紋油管：L全頂=L4 g關于偏梯形螺紋和管線管螺紋，由于他們的牙頂有一定的寬度，且平行于圓錐母線或軸線，得出來的 L全頂略大于L4-g,考慮到牙頂寬度的 阻礙，完整螺紋長度關于管線管規(guī)定為 L4-g,關于偏梯形套管規(guī)定為L7關于圓螺紋套管，可能是考慮到部分有效螺紋的作用，規(guī)定了完整螺紋長度為 L4 0.500in (定義為 T

21、hread Element Contral Length),但在表 5 套管圓螺紋尺寸公差中規(guī)定螺距的測量范疇為 L4 g,這和5.1.5規(guī)定的測量范疇矛盾(但在5.1.5注中確給出了圓套的g=0.625)咨詢題VI接箍螺紋軸線重合度幾個術語和差不多概念（一）術語同心度：concentricity同軸度：coaxiality直線度：straightness對中、成一直線、準直：alignment不對中、不成一直線： misalignment角度位移：angular misalignment（二）概念同軸度：被測實際軸線有關于基準軸線（或公共基準軸線）的變動程 度。同軸度誤差：是包容實際軸線，且

22、與基準軸線（或公共基準軸線）同 軸的位置最小包容區(qū)域的直徑（即包容圓柱體的直徑）。直線度：被測實際直線有關于理想（基準）直線的變動程度。理想直 線的位置應符合最小條件，實際應用中有給定一個方向、給定相互垂直的 兩個方向和任意方向上的直線度的技術要求。（三）本規(guī)范適用術語本規(guī)范選用了 alignment和misalignment,且定量指標不同于同軸度和 直線度，因而不能翻譯為同軸度或直線度。本文選用“重合度”或“不重 合度”。定義：（見API 5B5.1.34）接箍的兩個相對螺紋圓錐的軸線應呈一直線 貫穿接箍內(nèi)孔“重合度”第卜：不重合度”的定量指標八；角度位"測接箍的二個或兩個螺紋圓

23、錐有關于其軸線中右線的扁度偏走角一威產(chǎn)弱力投影在軸線上不得超過0.75in/20ft,見鬲度偏差示意'（圖'8） -»*J圖9.同心度偏差示意圖測量方法標準規(guī)定了兩種測量方法如圖10所示儀器，先將接箍旋合到一根具有螺紋的試驗用心軸上，該 心軸已與車床的主軸或類似車床的主軸精確對中。然后，在接箍的另一端旋入一根帶螺紋的部件，該部件帶有一根約1英尺長的加長軸和一個圓盤在心軸轉(zhuǎn)動的同時帶動接箍轉(zhuǎn)接箍螺紋的同心度可通過 在緊靠接箍端面的圓盤外圓上 桿表來確定。該杠桿表承擔徑向 力。測量原理示意圖見圖9角度位移可通過固定在加 外圓上（承擔徑向測量力）的杠 測定，測量原理見圖8?；蛲ㄟ^ 在圓盤端面（平行于接箍端面） 杠桿表（該表承擔軸向測量力）動。固定 的杠 測量長軸 桿表 固定 上的 測定。測量原理見圖示意圖12。圖10檢查接箍螺紋軸線重合度的典型儀器2、如圖11所示的