特殊螺纹油管接头密封性能评价及上扣扭矩控制技术研究

摘要

不合适的上扣扭矩及苛刻的服役环境是造成特殊螺纹接头失效的主要原因。过扭会使台肩或密封面塑性变形过量，导致密封失效，欠扭会使密封面接触应力不足，造成泄漏或脱扣。因此，本文考虑到轴对称模型不能加载上扣扭矩、无法分析上扣扭矩对特殊螺纹接头影响的局限性，建立了考虑螺纹升角影响的VAM特殊螺纹油管接头三维模型，通过Abaqus有限元软件模拟了接头的上扣过程，深入了解了上扣扭矩、轴向力、内压及弯曲载荷对特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度的影响。
　　本研究表明：⑴80MPa内压下，当轴向拉力大于800KN时，台肩处出现间隙，管体内压会进入间隙从而影响特殊螺纹油管接头的密封性，当轴向压力大于600KN时，小端各圈螺纹承担了较大比例轴向载荷，螺纹处最大等效应力大于材料屈服强度，螺纹易粘扣；⑵弯曲载荷与轴向压力共同作用下，特殊螺纹油管接头应力分布不均匀，密封面处接触应力降低，受拉端台肩处接触应力为零，密封性能降低；⑶有限元扭矩加载曲线与实验扭矩加载曲线基本相符，有限元较完整地模拟了特殊螺纹油管接头的上扣过程，最小、最佳、最大上扣扭矩作用下，密封面与台肩环向路径上均保持了较高的接触应力且分布均匀，螺纹处虽有应力集中现象，但最大等效应力远小于材料屈服强度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 油管接头密封性与连接强度国内外研究现状

1．2．1 基于有限元法油管接头密封性与连接强度国内外研究现状

1．2．2 基于解析法与全尺寸实验法密封性与连接强度国内外研究现状

1．3 特殊螺纹油管接头结构与影响因素分析

1．3．1 特殊螺纹油管接头的结构特点介绍

1．3．2 特殊螺纹油管接头加载工况分析

1．3．3 特殊螺纹油管接头的失效形式分析

1．4 本文主要研究内容

1．5 本文创新点

第二章 特殊螺纹油管接头上扣扭矩分析方法研究

2．1 特殊螺纹油管接头上扣扭矩解析法研究

2．2 特殊螺纹油管接头上扣扭矩有限元法研究

2．2．1 特殊螺纹油管接头三维有限元建模

2．2．2 分析模块选择与接触对定义

2．2．3 材料属性设置与网格划分

2．3 本章小结

第三章 轴向力与内压作用下特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度评价

3．1 轴向拉力作用下特殊螺纹油管接头密封性能评价

3．2 轴向压力作用下特殊螺纹油管接头密封性能评价

3．3 内压作用下特殊螺纹油管接头密封性能评价

3．4 轴向力与内压共同作用下特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度评价

3．4．1 轴向拉力与内压共同作用下特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度评价

3．4．2 轴向压力与内压共同作用下特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度评价

3．5 本章小结

第四章 弯曲载荷与轴向压力作用下特殊螺纹油管接头密封性能与连接强度评价

4．1 弯曲载荷作用下特殊螺纹油管接头密封性能评价

4．2 弯曲载荷作用下特殊螺纹油管接头连接强度评价

4．3 弯曲载荷与轴向压力共同作用下特殊螺纹油管接头密封性能评价

4．4 弯曲载荷与轴向压力共同作用下特殊螺纹油管接头连接强度评价

4．5 本章小结

第五章 特殊螺纹油管接头上扣扭矩控制技术研究

5．1 不同上扣扭矩下特殊螺纹接头密封性能评价

5．1．1 特殊螺纹油管接头上扣扭矩三维有限元分析

5．1．2 最小上扣扭矩下特殊螺纹油管接头上扣性能分析

5．1．3 最佳上扣扭矩下特殊螺纹油管接头上扣性能分析

5．1．4 最大上扣扭矩下特殊螺纹油管接头上扣性能分析

5．1．5 不同上扣扭矩下特殊螺纹油管接头上扣性能对比分析

5．2 轴向力与内压下不同上扣扭矩对特殊螺纹油管接头密封性能影响分析

5．2．1 轴向拉力与内压下上扣扭矩对特殊螺纹油管接头密封性能影响分析

5．2．2 轴向压力与内压下上扣扭矩对特殊螺纹油管接头密封性能影响分析

5．3 特殊螺纹油管接头扭矩加载与测量实验

5．3．1 实验步骤

5．3．2 实验结果

5．4 特殊螺纹油管接头上扣扭矩大小推荐

5．5 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

硕士学位期间发表的论文