用光弹性法探讨石油套管螺纹连接的强度和密封性能

应用光弹性方法，探讨石油套管螺纹连接部分的应力分布及密封性能。采用两种不同锥度模型模拟轴向拉伸、轴向尺寸过盈和径向尺寸过盈等多种载荷，研究了由此组合成不同工况下的应力分布规律、齿的接触压力以及施加不同尺寸过盈对螺纹连接部分的强度和密封性能的影响，结果表明，增大螺纹锥度，有利于提高强度，但对密封性能不利；从密封效果考虑，施加径向尺寸过盈明显优于施加轴向尺寸过盈。     

球面对锥面特殊螺纹气密封性能影响因素分析

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触力学理论和密封接触能机理,建立了考虑密封面作用扭矩的特殊螺纹气密封压力计算理论模型,研究了球面半径、锥面锥度和密封面作用扭矩对螺纹气密封性能的影响规律,结果表明：随着球面半径增大,螺纹气密封压力呈幂指数规律降低;随锥面锥度增大,螺纹气密封压力逐渐降低,但降幅较小;随密封面附加上扣扭矩增加,螺纹气密封压力呈抛物线型增大。总体来看,球面半径和密封面附加上扣扭矩对特殊螺纹气密封性能影响显著。建议一方面优化球面半径,另一方面合理控制密封面作用扭矩,使得密封接触应力分布既能满足足够的气密封能力,又能保证密封面不发生屈服。     

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩理论分析

油套管特殊螺纹接头上扣扭矩及其构成对于提高接头结构完整性和密封完整性至关重要。在分析典型上扣
扭矩曲线基础上,采用弹性力学厚壁圆筒理论和旋转台肩扭矩公式,建立了特殊螺纹接头上扣扭矩理论计算方法,研
究了不同过盈量和螺纹脂摩擦系数对接头总上扣扭矩及其构成的影响规律。结果表明：过盈量和螺纹脂摩擦系数越
大,总上扣扭矩越大;螺纹径向过盈量、密封面径向过盈量、螺纹脂摩擦系数越小,台肩面轴向过盈量越大,作用到台
肩面扭矩与总扭矩比值越大。总体上,台肩扭矩比值主要受螺纹径向过盈量和台肩轴向过盈量控制,而螺纹脂摩擦系
数主要影响总上扣扭矩。建议加强优化公差配合、提高接头加工精度、严格控制上扣圈数并注重优选螺纹脂。研究结
果对于确定特殊螺纹接头合理上扣扭矩以及强度计算提供了理论依据。     

套管螺纹牙齿面接触应力分布研究

以P-110S圆锥管螺纹联接为计算实例,利用ABAQUS大型有限元分析软件,建立了圆锥管套管接头的弹塑性轴对称接触有限元模型.通过有限元分析得到了套管接头在不同的使用工况（包括过盈、施加轴向拉伸载荷等）下螺纹牙整体的应力分布规律;同时以圆锥管螺纹接触齿面为研究对象,得到了螺纹牙导向面和承载面上从齿顶到齿根的应力分布趋势.     

锥度误差对石油8牙圆螺纹套管接头装配扭矩的影响

本文通过分析锥度误差对接头基面的影响，研究了不同锥度条件下，牙上过盈量的分布，利用弹性理论求解了接触压力的分布，进而得到装配扭矩，从理论上揭示了锥度对扭矩的影响规律，为进一步全面分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础     

填料环过盈组合密封性能研究

为改善填料函密封结构中径向接触应力分布不均匀问题,建立了填料环过盈组合密封结构,以及新密封结构的理论计算模型和有限元分析模型.填料轴向应力和径向接触应力分布的理论和仿真值具有较好的一致性,验证了理论模型的正确性及适用性.将过盈组合密封结构与传统填料密封结构作对比分析可知:当径向接触应力最小值一定时,与传统填料密封结构相比,过盈组合密封结构所需的压盖应力较小,减缓了填料随时间的松弛;过盈组合密封结构径向接触应力最大值与最小值的差值较小,提高了径向应力分布的均匀程度;过盈组合密封结构减小了填料对阀杆的转动摩擦力,提高了阀杆的机动性能.由此验证了过盈组合密封结构的性能,可为实际填料密封设计提供理论基础.     

API圆螺纹套管接头螺纹脂密封性能分析

应用流体力学理论，通过手紧位置螺纹通道流体能量损失的求解和手紧位置处的密封实验，研究了螺纹脂的密封能力。计算和实验结果表明，螺纹脂不仅能满足流体密封性能的要求，而且与机紧相配合，能消除几何参数误差对密封性能的影响。     

基于两种预压缩模型的格莱圈静密封性能

基于ANSYS软件建立了液压格莱圈密封二维轴对称几何模型,对模拟密封圈安装过程中采用的轴向推进和径向压缩两种预压缩有限元模型及相关模拟结果进行了对比研究.首先,给出了两种模型下格莱圈密封应力分布的差异.其次,对比分析了两种模型下不同压缩率和介质压力对静密封性能的影响.结果表明:两种模型下获得的静密封性能影响规律基本相同,且应力分布基本相似,但对密封圈应力集中部位预测结果存在偏差,表现为径向压缩模型下的应力集中部位更靠近空气侧;此外,轴向推进预压缩模型的模拟结果揭示出聚四氟乙烯滑环靠介质侧的倒角处易发生磨损,这一结果与工程实际比较符合.     

高压高产气井油管柱特殊螺纹密封动力学研究

针对高产气井中油管柱振动问题建立特殊螺纹接头密封面在动载荷作用下接触应力的力学模型。分析密封面接触应力、密封球面半径、密封面表面摩擦系数对特殊螺纹密封性能的影响。针对油管柱的高频振动,提出特殊螺纹密封面之间将会产生微振磨损,并基于能量耗散模型,分析不同螺纹锥度情况下,振荡载荷对油管柱接头能量耗散的影响。结果表明:公接头密封球面半径越小,接触应力越集中,接触应力也就越大,密封接触宽度也越小;同时,螺纹密封面锥度越小,密封面能量耗散值也越小,而当密封面锥度小于11°时能量耗散几乎与锥度无关;建议在高压高产气井中,应适当减小特殊螺纹密封面锥度,且密封面结构优先采用锥面对锥面密封结构形式,其次采用球面对锥面结构。     

轴向载荷对套管螺纹连接应力的影响分析

针对深井和大位移井中套管存在很大的轴向拉伸和压缩载荷的情况,采用有限元方法对套管柱中最薄弱的螺纹接头部分进行了分析计算,研究了API长圆螺纹套管在轴向拉、压载荷作用下,螺牙面的接触压力和应力分布规律,结果表明:API长圆螺纹套管接头最大接触压力出现在公扣的根部,并且前4扣的接触压力和应力较大,最有可能发生粘扣和屈服破坏。对在深井、大位移井中正确选用API长圆螺纹套管,减少套管连接部位失效事故的发生具有重要意义。     

特殊扣石油套管接头上扣扭矩计算方法

研究了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的构成,利用厚壁圆筒理论,推导了特殊扣石油套管接头上扣扭矩的计算方法,确定了螺纹牙径向过盈量,分析了螺纹脂摩擦因子对上扣扭矩的影响。结果表明,在螺纹过盈量一定的情况下,所用螺纹脂的摩擦因子越大,螺纹牙径向过盈扭矩所占总扭矩的比值越大,并逐渐趋于一定值。在进行特殊扣接头加工时,应优化公差配合,优先保证密封结构的加工精度和表面粗糙度,并注重螺纹脂的选择。利用本文给出的计算方法,可以较好地估算特殊扣接头的上扣扭矩。     

两种油管气密封螺纹接头性能仿真

采用三维有限元仿真方法对VAM TOP、NK3SB两种气密封螺纹接头在上扣、拉伸载荷及弯曲载荷3种工况下的联接及密封性能进行研究,并对两种扣型的性能进行对比分析。结果表明:两种扣型台肩与密封面过渡区域有较为严重的应力集中,是气密扣结构最薄弱环节;上扣工况密封面接触应力沿周向表现出一定的螺旋特性,NK3SB扣型主密封受螺纹影响较小,VAM TOP副密封受螺纹影响较小;拉伸工况NK3SB螺纹应力分布更为均匀,弯曲工况VAM TOP螺纹应力波动较小;拉伸及弯曲工况下,NK3SB扣型球面/锥面主密封性能更为优异,VAM TOP反向台肩副密封性能更优异。     

船舶轴系有键锥度连接联轴器修后装复方法探究

文章分析、探讨了有键锥度连接联轴器修后装复时推入量、轴向载荷、联轴器径向膨胀量等参数的确定及相互关系,并介绍了通过精确测量径向膨胀量准确确定过盈量的方法。该方法具有操作简单、联接可靠、装复方便的特点,对其它锥面连接装置同样适用,具有广泛的应用前景。     

套管连接螺纹的受力分析与改善措施

套管在轴向拉力作用下，连接螺纹的各牙受力很不均匀，从而严重制约了套管接头的承载能力．针对套管螺纹的结构特点，建立了连接螺纹在轴向拉力作用下的力学模型，分析了各牙螺纹的受力和变形特点．在此基础上，给出了改善套管螺纹受力分布的具体方法，并从便于进行螺纹加工的角度出发，提出了外螺纹螺距不变，内螺纹变螺距的近似方案，最后用有限元法验证了这种方案的可行性．为改进套管螺纹设计，提高套管螺纹连接质量提供了依据．     

拉伸载荷作用下套管接头的特性分析

利用有限单元法轴对称模型，分析了8牙圆螺纹套管接头在拉伸载荷作用下的应力和变形，给出了负荷和各应力沿轴向的分布规律．     

涡轮泵端面密封贮存仿真及可靠性分析

为分析长期贮存条件下涡轮泵端面密封变形问题,采用有限元分析软件对涡轮泵端面密封静环组件过盈配合及长期贮存中的蠕变变形进行了分析计算.使用应变率硬化材料模型描述蠕变特性,得到了不同年限下密封组件应力-应变和石墨环变形结果.随后利用无失效数据的多层Bayes方法和广义强度应力模型两种方法对端面密封静环组件可靠性进行了评估.广义强度应力模型将仿真结果引入,联合现场试验信息评估组件长期贮存后密封性能可靠性,有效提高了小子样条件下可靠性评定的精度,而且更加可信.     

新型双向硬密封旋球阀密封性能的有限元分析

为了提高新型双向硬密封旋球阀的密封性能,基于ANSYS软件平台,采用对称罚函数的数值计算方法和新型双向硬密封旋球阀密封性能评价模型对新型双向硬密封旋球阀密封性能进行有限元分析。研究结果表明:新型双向硬密封旋球阀密封环面上沿轴向和径向密封比压呈抛物线型分布,其最小极值点比压分别为5.496 MPa和4.617 MPa;在密封环面的周向面上,密封面中心部分的密封比压最小,且密封比压分布曲线变化很小,其最小密封比压为5.252 MPa,新型双向硬密封旋球阀最小密封比压均大于最小密封临界比压1.920 MPa,表明新型双向硬密封旋球阀具备良好的密封性能,具有零泄漏的优点。     

铝合金油管特殊螺纹接头设计及密封性能

以应用于油井特殊环境下的铝合金油管为研究对象,对其接头螺纹及密封进行了设计研究。首先根据应用环境,确定了接头的结构及密封形式,然后采用理论设计方法,对偏梯形螺纹进行等强度设计,通过建立二维轴对称有限元模型,对螺纹面、密封锥面、密封环的密封特性进行了设计研究,结果表明:螺纹面和锥面的接触应力都随着其自身过盈量的增加而增加,但内外锥面的接触应力随着螺纹面过盈量的增加而减少,螺纹面的接触应力随锥面的过盈量变化不大。端面密封环过盈量的设计要综合考虑油管及自身受力的变形,以确保在密封环的变形量在其弹性范围内,提供较好的密封性能。最后以设计的结构参数为例,分析了接头在不同工况下的强度及密封性能,结果满足应用要求,验证了设计的合理性。     

螺距误差与 API8 牙圆螺纹套管接头上扣扭矩的关系

本文研究了螺距误差对螺纹牙过盈分布的影响，求出了由于过盈产生的接触压力，进而得到装配扭矩，从理论上揭示了螺距误差对扭矩的影响规律，为进一步深入分析螺纹几何参数对扭矩的影响奠定了基础。     

形状记忆合金管道接头连接性能研究

目的研究在轴向荷载作用下形状记忆合金(SMA)管道接头的连接性能,为SMA管道连接件的设计提供依据.方法对SMA管道接头连接性能进行轴向拉伸试验,基于AURICCHIO提出SMA本构方程,采用ABAQUS有限元软件对SMA管道接头连接性能进行数值模拟研究.结果在SMA管道连接件两端与被连接钢管相接触的部位,发生应力集中现象.随着过盈量的增加或者管道连接件壁厚的增加,SMA管道连接件与被连接钢管之间的径向应力、管道接头的极限轴向拉伸荷载均随之增大.结论在SMA管道连接件的实际设计过程中,建议管道连接件与钢管的设计壁厚相等,过盈量控制在0.055 mm以内,并通过增加管道连接件轴向长度的方式来提高SMA管道接头的轴向拉伸强度.