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管螺纹的失效原因与防范方法

  
评论: 更新日期:2011年02月08日


  
  螺纹牙的剪切强度条件:
  J=F1(πd1bz)≤[J](1)
  
  螺纹牙的弯曲强度条件:
  σw=3Fh/(πd1b2z)≤[σW](2)
  
  式中F──螺纹所受的总轴向力,N
  d1──螺纹小径,mm
  z──实际工作的螺纹牙圈数
  b──螺丝牙根部的宽度,mm
  h──螺纹牙的实际工作高度,mm
  [J]──螺纹材料的许用剪应力,Mpa
  [σW]──螺纹材料的许用弯曲应力,Mpa
  
  又有:[J]≈0.6[σW],[σW]≈σs/(3~5),σs≈(0.52~0.65)σb,σb≈(3.2~3.5)HBS,故有螺纹牙的弯曲强度σW与螺纹材料的布氏硬度HBS之间的关系:
  
  σW=(0.52~0.65)(3.2~3.5)/4HBS(3)
  
  将式(3)代入式(1),可得到螺纹牙需要的强度值。此值可以作为对螺纹表面感应淬火时的参考标准。
  
  (3)螺纹旋紧时,用扭矩监测仪控制旋紧力矩,避免旋紧力矩过大而造成丝扣粘连。
  
  三、预防丝扣渗漏采取的措施
  丝扣渗漏虽然无法从根本上完全避免,但可以考虑从以下几个方面做好预防,尽量降低管道漏渗的流质量。
  
  (1)加工螺纹时,应尽量提高螺纹牙的表面质量,降低其表面粗糙度值(Ra≤1.6μm)。可考虑用加精度高尤其是加工螺纹时适应性强、灵活性好的数控车床来加工。
  (2)旋紧螺纹时,固定上扣的扭矩下限,以防止扭矩过小而使丝扣松脱渗漏。
  (3)螺纹时,采取有效的密封措施,如在螺纹通道中充填密封脂。
  
  四、预防螺纹牙断裂所采取的措施
  根据螺纹牙断裂失效的原因分析,采取以下预防措施可有效降低该类失效形式的发生率:
  
  1、加工螺纹时,要避免在螺纹终端(退刀处)产生不完全螺纹,防止在该处产生应力集中,致使螺纹牙疲劳破坏。
  2、在接箍底部和外螺纹内端部采取合适的密封措施,尽量避免管道内的流质进入螺纹接合处,减少腐性磨损,防止螺纹牙锈蚀而导致其强度不足。
  3、对加工出的螺纹进行射线检测或者磁粉探伤等无损检测,及时发现管道螺纹部位的表面和内部缺陷,避免有缺陷的螺纹扣下井。
  4、选用大小合适的扭矩旋紧螺纹,避免因预紧力过大而超出螺纹材料的强度极限造成螺纹牙折断。
  
  五、结语
  井用管螺纹在使用过程当中,导致其失效的主要原因多与螺纹表面质量和上扣扭矩有关。因此,选择合理的螺纹加工方法、工艺及合适的加工设备以提高其制造精度,作好上扣扭矩数值大小的实验分析和计算以选择合适的上扣扭矩的上、下限,是预防管螺纹各种失效现象发生的基本和有效途径。

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