螺紋牙的剪切強度條件:
J=F1(πd1bz)≤[J](1)
螺紋牙的彎曲強度條件:
σw=3Fh/(πd1b2z)≤[σW](2)
式中F──螺紋所受的總軸向力,N
d1──螺紋小徑,mm
z──實際工作的螺紋牙圈數(shù)
b──螺絲牙根部的寬度,mm
h──螺紋牙的實際工作高度,mm
[J]──螺紋材料的許用剪應力,Mpa
[σW]──螺紋材料的許用彎曲應力,Mpa
又有:[J]≈0.6[σW],[σW]≈σs/(3~5),σs≈(0.52~0.65)σb,σb≈(3.2~3.5)HBS,故有螺紋牙的彎曲強度σW與螺紋材料的布氏硬度HBS之間的關(guān)系:
σW=(0.52~0.65)(3.2~3.5)/4HBS(3)
將式(3)代入式(1),可得到螺紋牙需要的強度值。此值可以作為對螺紋表面感應淬火時的參考標準。
?。?)螺紋旋緊時,用扭矩監(jiān)測儀控制旋緊力矩,避免旋緊力矩過大而造成絲扣粘連。
三、預防絲扣滲漏采取的措施
絲扣滲漏雖然無法從根本上完全避免,但可以考慮從以下幾個方面做好預防,盡量降低管道漏滲的流質(zhì)量。
?。?)加工螺紋時,應盡量提高螺紋牙的表面質(zhì)量,降低其表面粗糙度值(Ra≤1.6μm)??煽紤]用加精度高尤其是加工螺紋時適應性強、靈活性好的數(shù)控車床來加工。
?。?)旋緊螺紋時,固定上扣的扭矩下限,以防止扭矩過小而使絲扣松脫滲漏。
?。?)螺紋時,采取有效的密封措施,如在螺紋通道中充填密封脂。
四、預防螺紋牙斷裂所采取的措施
根據(jù)螺紋牙斷裂失效的原因分析,采取以下預防措施可有效降低該類失效形式的發(fā)生率:
1、加工螺紋時,要避免在螺紋終端(退刀處)產(chǎn)生不完全螺紋,防止在該處產(chǎn)生應力集中,致使螺紋牙疲勞破壞。
2、在接箍底部和外螺紋內(nèi)端部采取合適的密封措施,盡量避免管道內(nèi)的流質(zhì)進入螺紋接合處,減少腐性磨損,防止螺紋牙銹蝕而導致其強度不足。
3、對加工出的螺紋進行射線檢測或者磁粉探傷等無損檢測,及時發(fā)現(xiàn)管道螺紋部位的表面和內(nèi)部缺陷,避免有缺陷的螺紋扣下井。
4、選用大小合適的扭矩旋緊螺紋,避免因預緊力過大而超出螺紋材料的強度極限造成螺紋牙折斷。
五、結(jié)語
井用管螺紋在使用過程當中,導致其失效的主要原因多與螺紋表面質(zhì)量和上扣扭矩有關(guān)。因此,選擇合理的螺紋加工方法、工藝及合適的加工設(shè)備以提高其制造精度,作好上扣扭矩數(shù)值大小的實驗分析和計算以選擇合適的上扣扭矩的上、下限,是預防管螺紋各種失效現(xiàn)象發(fā)生的基本和有效途徑。