拉伸载荷下承载面角度对特殊螺纹接头连接强度影响的有限元分析

■叠叠　———————————一拉伸载荷下承载面角度对特殊螺纹接头　一　连接强度影响的有限元分析水　白　鹤１，２，鲁碧为１，２何石磊】，２，周新义１，２杨晓龙１，２　（１．宝鸡石油钢管有限责任公司钢管研究院，陕西宝鸡７２１００８；　２．国家石油天然气管材工程技术研究中心，陕西宝鸡７２１００８）　摘　要：利用有限单元法对拉伸条件下，承栽面角度分别为３Ｏ。，ｌ０。，３。，Ｏ。和一３。时Ｐｌ１０钢　ｌ３９．７　ｍｍｘ９．１７　ｍｍ特殊螺纹接头的连接强度进行了数值模拟。模拟结果显示，＂３承载面角度为　－３０。时　随着拉伸栽荷的增大，接头失效形式表现为滑脱；承栽面角度分别为１０。，３。．０。和一３。时，　随拉仲栽荷的增大，接头失效形式表现为螺纹断裂。研究结果表明，在拉伸栽荷下，当螺纹承栽面　角度越大时，接头滑脱趋势越明显；当螺纹承载面角度越小时，则接头断裂趋势越明显。　关键词：特殊螺纹接头；承载面角度；连接强度；有限元　中图分类号：ＴＥ９３１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００１—３９３８（２０１５）０９—００２６～０６　Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｌｏａｄｉｎｇ　Ｆｌａｎｋ　Ａｎｇｌｅ　ｔｏ　Ｐｒｅｍｉｕｍ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｎｓｉｌｅ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ＢＡＩ　Ｈｅ１，２　ＬＵ　ＢｉｗｅＰ＇２，ＨＥ　Ｓｈｉｌｅｉ１，２　ＺＨＯＵ　Ｘｉｎｙｉ１，２　ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏｌｏｎｇ　，　（１．Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂａｏｊｉ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｓｔｅｅｌ　Ｐｉｐｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｊｉ　７２１００８，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；　２．ＣｈｉｎｅｓｅＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｅｅｒｎｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＰｅｔｒｏｌｅｕｍ　ａｎｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ　ＴｕｂｕｌｒＧｏｏｄｓ，ａＢａｏｊｉ　７２１００８，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ。ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｕｍ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐ１１０　ｓｔｅｅｌ　６１３９．７　ｍｍ￣９．１７　ｍｍ　ｗｉｔｈ　３Ｏ。，１０。，３。，０。ａｎｄ一３。ｌｏａｄｉｎｇ　ｆｌａｎｋ　ａｎｇｌｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｆｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＦＥＡ）ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｕｍ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　３０。ｌｏａｄｉｎｇ　ｌｆａｎｋ　ａｎｇｌｅ　ｉｓ　ｊｕｍｐ－ｏｕｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｌｏａｄ；ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｏｆ　ｐｒｅｍｉｕｍ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　１０。，３。，０。ａｎｄ－３。ｌｏａｄｉｎｇ　ｆｌａｎｋ　ａｎｇｌｅ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｓｏ　ｔｈｅ　ｂｉｇｇｅｒ　ｔｈｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｌｆａｎｋ　ａｎｇｌｅ　ｉｓ，ｔｈｅ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｔｈｅ　ｊｕｍｐ－ｏｕｔ　ｔｒｅｎｄ　ｉｓ；ｔｈｅ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｌｆａｎｋ　ａｎｇｌｅ　ｉｓ，ｔｈｅ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｉｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｍｉｕｍ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｌｏａｄｉｎｇ　ｆｌａｎｋ　ａｎｇｌｅ；ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　随着我国石油勘探水平的不断提高，深井、　超深井、热采井以及高温高压气井逐年增加．对　等）密切相关。特殊螺纹接头凭借其灵活多变的　螺纹形式，为设计者优化螺纹结构、提升接头性　油套管接头的性能提出了越来越高的要求Ⅲ。高　能提供了广阔的空间　目前，考核特殊螺纹接头性能主要采用两种　方法，即实物试验法和有限元分析法。实物试验　作为一种评价油套管特殊螺纹接头综合性能的重　要手段，可以评价在模拟服役条件下接头的使用性　连接强度是螺纹接头最重要的性能指标之一。目　前．油田市场广泛使用的接头有三种，即ＡＰＩ　圆螺纹接头、ＡＰＩ偏梯螺纹接头和特殊螺纹接　头，其连接强度也各不相同。而套管接头的连接　强度与其螺纹结构（螺纹高度、承载面角度、锥度　能，分析参数对其性能的影响。但价格昂贵，费时　％基金项目：中国石油装备制造分公司科研项目“特殊螺纹接头油井管开发”（项目号Ｙ－１０Ｋ８００００１）。