J55膨胀套管特殊螺纹接头性能
膨胀螺栓规格及性能
膨胀螺栓受力性能（一）表48膨胀螺栓（胀锚螺栓）1.普通膨胀螺栓（1）性能、用途：膨胀螺栓由膨胀螺栓套管及螺栓两件组成，适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。
其受力性能见表48〜49。
膨胀螺栓受力性能（二）表49（2）规格见图26、表50〜51膨胀螺栓规格（一）表50表51膨胀螺栓规格（二）YC型脣胀釀栓的能用絶围及安设颗序图型.Y也型■.迫胀管-Y®型#采用六対型螺栓+畑型.會承受动载荷和曼力较犬的设备部件*成宛一装成當胀性组密妊，宜入孔内^翠蠟栓即可"成孔一现捋蝮栓和联管一起宣于孔中一删臨t一打人锥琴拧紧蠟粉YG型膨胀螺世站孔和深度（tnm）.规格型号螺栓直径2 ]嫦栓息底L站头直径1菠出底度（含■餐浆层）A螺躱长度B埋裸C夕燈扶產YG2MIO10]55]701P521522 5-234560S53351102080 M202G]Q5no23528525.5-30557095145⑷2S100 MU12125…■■11552（51®4560站” L 408Q U40.40 M1616]5537059524522 S-2345旳&5ns即11022刃50 M2020亦21023528528.5-3055'70巧14560⑷n6Q.60 M24242理245270,32032 S-34船芒100M]?□30170328D.6Q：,.；：悶汕30295J20'■142041545■■'110idO ido21（]42100 80 M36363503754254755心901151052151202605010Q.100YG塑螺栓的审成「螺栓、胀管、椎喬”矍罔.蝶母、嬉纹椎孫、调距奁YG型膨胀螺栓的抗拉抗剪力设计值（混凝土构造手册）（锚固于》C15混凝土中）规格型号；净截面（mm2）；抗剪力设计值（KN）抗拉力设计值（KN）7YG1-M10；42.2；7.17 4.94YG1-M12；64.6；10.98 7.56YG1-M16；123.6 ；21.01 14.46YG1-M20；201.2 ；34.20 23.54YG2，3-M16 ；144.1 （201）；24.50 16.86（23.52）YG2，3-M20 ；225.2（314）；38.28 26.35（36.74）YG3-M12 ；76.3 ；12.97 8.93YG3-M24 ；324.3 ；55.13 37.94YG3-M30 ；518.9 ；88.21 60.71YG3-M36 ；759.5 ；129.12 7 88.86注：1.括号内为YG2型3. 主要承重结构、重要管道以及高速运转、承受冲击荷载和振动较大的设备应加大一级规格型号。
APIJ55套管的膨胀性能分析-天然气工业
碬 １１４ ．３ ｍｍ Ａ ＰＩ Ｊ５５ 套管（壁厚 ６ ．３５ ｍｍ）在原始状态和热处理状态下分别进行了径向 ６ ．２％ 及 １６ ．５％ 的膨胀试 验 ，对膨胀前后套管的几何精度 、材料相关性能及套管的实物性能进行了检验 。 发现标准 ＡＰＩ Ｊ５５ 套管在进行幅 度为 １６ ．５％ 的径向膨胀后 ，仍然具有较好的基本性能指标 ，但同时发现该种套管由于材料性能方面的原因 ，存在变 形困难的问题 ，还发现套管在膨胀后抗挤强度下降显著 。 分析结果对于可膨胀套管管材研究具有重要参考价值 。
倡 本文受中国石油天然气集团公司石油科技中青年创新基金（０３Ｅ７０３７）资助 。 作者简介 ：张建兵 ，１９７４ 年生 ；２００３ 年 ７ 月毕业于原西南石油学院油气井工程专业 ，获工学博士学位 ；现在西安交通大学 博士后流动站与长庆局博士后科研工作站从事材料科学与石油工程交叉学科的研究工作 。 地址 ：（７１００２１）陕西省西安市未央 路 １５１ 号 。 电话 ：（０２９）８６５９４６２６ 。 Ｅ‐ｍａｉｌ ：ｚｈｊｂ＠ ｐｅｏｐｌｅ ．ｍａｉｌ ．ｃｏｍ ．ｃｎ
第 ２６ 卷第 ２ 期 天 然 气 工 业 钻 井 工 程
Ａ ＰＩ Ｊ５５ 套管的膨胀性能分析 倡
张建兵１ ，２ 王长宁２ 袁孟嘉２
（１ ．西安交通大学 ２ ．长庆石油勘探局）
表 １ 某企业 Ｊ５５ 套管钢的化学成分
元素
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ Ｓ Ａｌ
Ｗｔ （％ ） ０ ．３５ ～ ０ ．４０ ０ ．２０ ～ ０ ．３５ １ ．２５ ～ １ ．４５ ≤ ０ ．３５ ≤ ０ ．３５ ≤ ０ ．０１
J55石油套管的物理性能检验
J55石油套管的物理性能检验J55石油套管是石油钻探用重要器材，其主要器材还包括钻杆、岩心管和套管、钻铤及小口径钻进用钢管等。
国产套管以地质钻探用钢经热轧或冷拔制成，钢号用“地质”(DZ)表示，常用的套管钢级有DZ40、DZ55、DZ753种。
用途用于石油井钻探。
种类按SY/T6194-96“石油套管”分短螺纹套管及其接箍和长螺纹套管及其接箍两种。
规格及外观质量(1)国产套管按SY/T6194-96规定，套管长度不定尺，其范围8-13m。
但不短于6m的套管可以提供，其数量不得超过20%。
(2)套管的内外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折和结疤。
这些缺陷应完全清除掉，清除深度不得超过公称壁厚的12.5%。
(3)接箍外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折、结疤等缺陷。
(4)套管及接箍螺纹表面应光滑，不允许有毛刺、撕破及足以使螺纹中断影响强度和紧密连接的其他缺陷。
盐山县鸿凯钢管有限公司是一家集经销批发、商业服务的私营有限责任公司，无缝钢管、焊管、螺旋管、镀锌管、角钢、槽钢、工字钢、扁钢、钢板、合金管、螺旋钢管是盐山鸿凯钢管有限责任公司的主营产品。
公司主营：API5L管线管、Q235B直缝钢管、高频无缝化钢管无缝管无缝管、低中压锅炉管、化肥专用管、石油裂化管、螺旋管、焊接钢管及镀锌管。
兼营：弯头、法兰、各种管道配件、工字钢、角钢、槽钢等各种型号钢材。
下面由盐山县鸿凯钢管有限公司和大家分享下物理性能检验方法以及包装。
物理性能检验(1)按SY/T6194-96规定。
作压扁试验(GB246-97)拉力试验(GB228-87)及水压试验。
(2)按美国石油学会APISPEC5CT1988年第1版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、硬度试验(ASTME18或E10最新版本规定进行)、拉伸试验、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112最新版本或其他方法)。
固定用 膨胀螺栓 选型
90 22 13 4 19
6.42 6.72 10 10.9 11.6 16.9 18.3 19.6 37.2 40.4
13 14.2 15.4 20 23.7 27.4 44 60.5 67
膨胀螺栓规格（二）
表 51
规格 （毫米）
M5×45 M6×55 M8×70 M10×85 M12×105 M14×125
各部尺寸尺寸（毫米）
L L1 φ H
65 35 10 75 35 10 85 35 10 80 45 12
安装后尺寸 （毫米）
ab
38 38 38 39
重量 （公斤/100 件）
2.77 2.93 3.15 6.14
M8×90 90 M8×100 100 M10×95 95 M10×110 110 M10×125 125 M12×110 110 M12×130 130 M12×150 150 M16×150 150 M16×175 175
M12×105 65 440 1325 245 734 1060 2650 345 863
M16×140 90 500 1500 460 1380 1250 3100 650 1625
（2）规格见图 26、表 50～51。
膨胀螺栓规格（一）
表 50
型号
规格 （毫米）
Ⅰ型
M6×65 M6×75 M6×85 M8×80
65 18
4 14.5
65 18
4 14.5
65 18
4 14.5
90 22
4 19
90 22
4 19
55 14 8 3 12
55 14 8 3 12
55 14 8 3 12
65 18 10 4 14.5
JB Z 膨胀螺栓规格及性能
M12×110
M12×130
M12×150
M16×150
M16×175
65
75
85
80
90
100
95
110
125
110
130
150
150
175
35
35
35
45
45
45
55
55
55
65
65
65
90
90
10
10
10
12
12
12
14
14
14
18
18
18
22
22
3
3
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
8
8
膨胀螺栓（胀锚螺栓）
1.普通膨胀螺栓
(1)性能、用途：膨胀螺栓由膨胀螺栓套管及螺栓两件组成,适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。其受力性能见表48～49。
膨胀螺栓受力性能（一）表48
螺栓规格
（毫米）
钻孔尺寸（毫米）
受力性能（公斤）
直径
深度
允许拉力
允许剪力
M6
M8
M10
M12
M16
19
23
40
50
10
13
13
13
3
3
3
4
4
4
4
4
4
12
12
12
19
19
19
13
20
44
67
膨胀螺栓规格（二）
规格
J55油管螺纹工作特性研究
收稿日期:2003211217作者简介:何富君(19702),男,黑龙江铁力人,讲师,在读博士,主要从事机械设计教学和油管疲劳失效分析及螺纹几何尺寸测量方面的研究工作。
文章编号:100123482(2004)0320018204J55油管螺纹工作特性研究何富君1,2,张瑞杰2,兰 爽2,张永弘2(1.哈尔滨工业大学机器人研究所,黑龙江哈尔滨150001;2.大庆石油学院机械科学与工程学院,黑龙江大庆163318)摘要:通过对J55油管螺纹内壁的应变测量和有限元计算,指出正常工作状态下,油管螺纹内部处于弹塑性状态。
螺纹端部和尾部第1啮合齿的根部已进入屈服区。
油管螺纹与接箍螺纹联接后会发生变形协调,有利于提高螺纹联接质量。
油管螺纹联接的失效以螺纹断裂、漏失和螺纹损伤为主,与配合螺纹的几何尺寸、上螺纹扭矩和油管的工作载荷有关。
关键词:油管螺纹;变形协调;损伤;载荷;应变中图分类号:TE9311203 文献标识码:AStudy on w orking feature of J55tube threadHE Fu 2jun 1,2,ZH ANG Rui 2jie 2,LAN Shuang 2,ZH ANG Y ong 2hong 2(1.Robot Research Institute ,Harbin Institute o f Technology ,Harbin 150001,China ;2.College o f Mechanical Science and Engineering ,Daqing Petroleum Institute ,Daqing 163318,China )Abstract :The result of strain measurement on inner wall of tube thread and the finite element calculation show that the internal area of the thread is already in elastic 2plastic state on normal w orking condition.The stress in thread head and the root of first engaged tooth on tail bey ond yield limit.The com patibility of deformation may occur on tube thread ac 2cording to dimension of collar thread ,which is helpful in im proving the connection quality.Thread break ,leak of con 2nection and thread damage are the main failure ,which is directly related with the dimension of mating thread ,make 2up torque and w orking load.K ey w ords :tube thread ;com patibility of deformation ;damage ;load ;strain J55油管是通过螺纹联接下到油井中。
石油工程技术 井下作业 膨胀管关键技术
一、膨胀管关键技术
1）管材难题（化学成分、性能、热处理状态和尺寸公差）
膨胀前：
要求材料延伸率高，易于膨胀变形（软）
膨胀后：
机械性能达到或接近API
套管水平（硬）管材胀后非对称受压⏹膨胀前后力学性能⏹材料成分分析⏹膨胀压力≤35MPa ⏹胀后机械性能超过J55钢级
薄壁管材塑性形变
2）高性能膨胀锥
◆膨胀锥结构，外形的数值模拟优化
◆激光熔覆金属陶瓷处理，增强抗疲劳性能
◆表面硬度高，本体柔韧性强，抗挤压、耐高温
◆强度及耐磨性，长距离、间断可重复膨胀安全可靠
膨胀螺纹的有限元分析
厚壁膨胀螺纹薄壁膨胀螺纹
3）膨胀螺纹
膨胀螺纹是膨胀管的核心技术之一，是实现长段套损井修复的关键技术。
技术创新：
◆采用特殊连接螺纹，解决了抗拉强度问题。
◆设计了新型螺纹结构，解决了螺纹塑性变形后的密封问题。
◆研制了全新的密封组件，解决了膨胀过程中的耐高压问题。
◆采用特殊的锁定机构，解决了公螺纹胀后回缩问题。
4）膨胀管关键技术—密封与悬挂
设计、试验与优选膨胀管密封与悬挂机构，满足不同井况膨胀管补贴要求。
5）减磨技术
有效减少摩擦，降低施工压力。
同时控制残余应力，防止回缩。
J55套管的膨胀性能研究
表 １ 试验用 Ｊ５５ 套管的原始参数平均值表 ｍｍ
编号
内径
外径
长度
１
碬 １００ ．９２
碬 １１５ ．０２
２００ ．１２
２
碬 １００ ．８６
碬 １１５ ．１４
２００ ．９６
１ ．２ 膨胀试验方法 本试验选用模具钢 Ｃｒ１２Ｍ ｏＶ 作为膨胀锥的材 料 ，自主设计并加工膨胀锥用于 Ｊ５５ 套管的膨胀 。 试 验采用自上而下的膨胀方式 ，通过 ＹＱ４１ 单臂液压机 完成 Ｊ５５ 套管的膨胀 ，如图 １ 所示 ，液压机的底座固 定 ，压头向下施加与膨胀套管轴向一致的载荷 ，膨胀锥 在导向区段的引导下缓慢进入套管 ，套管在巨大的接
２ ．４ 拉伸力学性能及断口形貌研究 ２ ．４ ．１ 拉伸力学性能研究 按照国标 ＧＢ ／Ｔ ２２８ — ２００２ ，从膨胀前后的 Ｊ５５ 套 管中各自截取 ３ 个拉伸试样 。 根据金属材料室温拉伸 标准 ＧＢ ／Ｔ ２２８ — ２００２ ，试 样 的 原 始 标 距 根 据 Ｌｏ ＝
传统油气井钻井过程中 ，下入到井眼中的套管层 次会随着井深而增加 ，所以在深井或超深井的钻井过 程中可能出现因井眼直径的不断缩小而导致最终无法 钻达目的层的情况［１］ 。 面对这种状况 ，膨胀管技术针 应运而生 ，其原理是利用膨胀套管的金属冷塑性变形 特性 ，对膨胀套管进行径向膨胀来扩大井眼尺寸 ，这种 技术类似金属塑性冷加工中的管材拉拨原理［２］ 。 膨胀 管在膨胀锥的挤压作用下进入塑性区域 ，发生塑性永 久变形 ，从而使膨胀套管内 、外径扩大 。 膨胀管技术广 泛应用于钻井 、完井 、采油 、修井作业中［３‐４］ ，解决了不 少工程难题 ，被誉为是 ２１ 世纪石油钻采行业的核心技 术之一 。 实体膨胀管的力学性能和材料本身及膨胀工艺等 有密切联系 ，研究套管膨胀过程中力学和变形规律对 于指导实体膨胀管的施工设计和套管选材有重要意 义 。 本试验对 Ａ ＰＩ Ｊ５５ 套管进行径向膨胀 ，分析膨胀 前后 Ｊ５５ 套管在长度 、壁厚 、硬度 、拉伸力学性能等方 面的变化及原因 ，并研究了 Ｊ５５ 套管在膨胀后的不均 匀变形 。 通过以上工作 ，旨在揭示 Ａ ＰＩ Ｊ５５ 套管的膨 胀特性 ，为其膨胀工艺的制定与工程应用提供数据支 持与理论指导 。
膨胀螺栓规格及性能 (2)
膨胀螺栓规格及性能1. 膨胀螺栓的概述膨胀螺栓是一种常用的连接元素，通常用于固定或连接多种材料，如钢结构、混凝土、砖石等。
它具有简单的安装流程和可调节的紧固力，因此在建筑、机械、汽车等领域得到了广泛应用。
本文将介绍膨胀螺栓的规格和性能，帮助读者了解如何正确选择和使用膨胀螺栓。
2. 膨胀螺栓的规格膨胀螺栓的规格包括直径、长度和膨胀体长度。
一般情况下，膨胀螺栓的直径越大，承载能力越高。
常见的膨胀螺栓直径包括M8、M10、M12等，具体选择应根据实际需要和设计要求来确定。
膨胀螺栓的长度通常根据连接的厚度来选择。
一般来说，膨胀螺栓的长度要超过连接材料的厚度至少几个螺母的高度，以确保稳定的固定效果。
同时，考虑到膨胀螺栓与连接件之间的螺母尺寸，选择合适长度的膨胀螺栓也可以简化安装过程。
膨胀体长度指的是膨胀螺栓中心部分的扩张长度，它会影响螺栓的紧固力和承载能力。
膨胀体长度通常与膨胀螺栓的直径成正比。
根据不同工程要求和载荷条件，可以选择不同长度的膨胀体来满足需求。
3. 膨胀螺栓的性能膨胀螺栓的性能主要包括承载能力、抗震性能和防腐能力。
3.1 承载能力膨胀螺栓的承载能力是指螺栓能够承受的最大载荷。
承载能力取决于膨胀螺栓的直径、材料强度和紧固力等因素。
通常来说，直径越大、材料强度越高的膨胀螺栓承载能力越大。
在选用膨胀螺栓时，应根据实际工程要求计算螺栓的承载能力并进行合理选择。
3.2 抗震性能膨胀螺栓的抗震性能是指在地震等强振动环境下，螺栓对连接件的保持能力。
抗震性能与膨胀螺栓的紧固力、固定结构的刚度等因素有关。
为了提高螺栓的抗震性能，可以采取以下措施：•增加螺栓数量，提高连接的稳定性；•选用材料强度高、刚度好的膨胀螺栓；•使用可调节紧固力的螺栓设计。
3.3 防腐能力膨胀螺栓通常用于室外或潮湿环境中，因此具备良好的防腐能力十分重要。
一般情况下，膨胀螺栓的防腐性能主要取决于表面处理和材料选用。
常见的防腐处理方式包括镀锌、电镀和防腐涂层等。
膨胀螺栓规格及性能
膨胀螺栓规格及性能 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
膨胀螺栓（胀锚螺栓）1.普通膨胀螺栓
(1)性能、用途：膨胀螺栓由膨胀螺栓套管及螺栓两件组成,适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。
其受力性能见表48～49。
膨胀螺栓受力性能（一）表48
注:表列数据系按铺固基体为标号大于150号混凝土。
膨胀螺栓受力性能（二）表49
（2）规格见图26、表50～51。
膨胀螺栓规格（一）表50
膨胀螺栓规格（二）
YG型膨胀螺栓的抗拉抗剪力设计值（混凝土构造手册）（锚固于≥C15混凝土中）
规格型号；净截面（mm2）；抗拉力设计值（KN）；抗剪力设计值（KN）
YG1-M10 ；；；
YG1-M12 ；；；
YG1-M16 ；；；
YG1-M20 ；；；
YG2，3-M16 ；（201）；；（）
YG2，3-M20 ；（314）；；（）
YG3-M12 ；；；
YG3-M24 ；；；
YG3-M30 ；；；
YG3-M36 ；；；
注：
1.括号内为YG2型
2.锚固于C10混凝土中的膨胀螺栓，应按表中值再乘以折减系数
3.主要承重结构、重要管道以及高速运转、承受冲击荷载和振动较大的设备应加大一级规格型号。
型未列入。
用途：
YG1型：锚固承受静荷载的支承件，如安装电缆支架等；
YG2型：锚固承受动荷载和受力较大的设备部件，如用作管道支架和设备基础的地脚螺栓；
YG3型：锚固承受动荷载和受力较大的设备部件，如用作管道支架和设备基础的地脚螺栓；（与YG2型的安装方式不同）分单胀管式和双胀管式。
膨胀螺栓规格性能及设计参考
文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.膨胀螺栓（胀锚螺栓）1.普通膨胀螺栓(1)性能、用途：膨胀螺栓由膨胀螺栓套管及螺栓两件组成 , 适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。
其受力性能见表 48～49。
膨胀螺栓受力性能（一）表 48螺栓规格钻孔尺寸（毫米）受力性能（公斤）（毫米）直径深度允许拉力允许剪力M610.540240180M812.550440330M1014.560700520M1219751030740M162310019401440注 : 表列数据系按铺固基体为标号大于150号混凝土。
膨胀螺栓受力性能（二）表 49不同基（砌）体时的受力性能（公斤）螺栓规格埋深锚固在 75#砖砌体上锚固在 150#混凝土上拉力剪力拉力剪力（毫米）（毫米）允许极限允许极限允许极限允许极限值值值值值值值值M6×55351003057020024561080200 M8×70452256751053195401350150375 M10×855539011751655009402350235588 M12×10565440132524573410602650345863 M16×1409050015004601380125031006501625（ 2）规格见图26、表 50～51。
膨胀螺栓规格（一）表 50各部尺寸尺寸（毫米）安装后尺寸规格（毫米）型号（毫米）重量L L1φH a b（公斤 /100 件）M6×6565351038 2.77Ⅰ型M6×7575351038 2.93 M6×8585351038 3.15 M8×8080451239 6.14文档来源为:从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 .M8×9090451239 6.42M8×100100451239 6.72M10×9595551431210M10×110110551431210.9M10×125125551431211.6M12×1101106518414.516.9M12×1301306518414.518.3M12×1501506518414.519.6M16×150150902241937.2M16×175175902241940.4M10×1501505514831213M10×1751755514831214.2M10×2002005514831215.4M12×150150651810414.520Ⅱ型 M12×200200651810414.523.7 M12×250250651810414.527.4M16×20020090221341944M16×25025090221341960.5M16×30030090221341967膨胀螺栓规格（二）表 51规格埋深钻孔直径规格埋深钻孔直径（毫米）（毫米）（毫米）（毫米）（毫米）（毫米）M5×45258M16×1409022M6×553510M18×15515526M8×704512M20×17012028M10×855514M22×18513532M12×1056516M24×20015035M14×1257518M27×21515538膨胀螺栓设计参考：一、膨胀螺丝之固定原理膨胀螺丝之固定乃是利用挈形斜度来促使膨胀产生摩擦握裹力，达到锚定效果。
膨胀螺栓规格表和受力性能之欧阳法创编
180
M0
M10
14.5
60
700
520
M12
19
75
1030
740
M16
23
100
1940
1440
注：表列数据系按锚固基体为标号大于150号混凝土。
表2 膨胀螺栓受力性能（二）
螺栓规格
（mm）
埋深（mm）
不同基（砌）体时的受力性能（公斤）
锚固在75#砖砌体上
锚固在150#砖砌体上
膨胀螺栓规格表（普通膨胀螺栓）
时间：2021.03.09
创作：欧阳法
1、性能、用途：膨胀螺栓由螺栓套管及螺栓两件组成，适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。其受力性能见表1、表2。
表1 膨胀螺栓受力性能（一）
螺栓规格
（mm）
钻孔尺寸（mm）
受力性能（公斤）
直径
深度
允许拉力
允许剪力
M6
10.5
40
2650
345
863
M16×140
90
500
1500
460
1380
1250
3100
650
1625
时间：2021.03.09
创作：欧阳法
拉力
剪力
拉力
剪力
允许值
极限值
允许值
极限值
允许值
极限值
允许值
极限值
M6×55
35
100
305
70
200
245
610
80
200
M8×70
45
225
675
105
319
540
膨胀螺栓（胀锚螺栓）_GAOQS
膨胀螺栓（胀锚螺栓）1.普通膨胀螺栓(1)性能、用途：膨胀螺栓由膨胀螺栓套管及螺栓两件组成,适用于在混凝土及砖砌体墙、地基上作锚固体。
其受力性能见表48～49。
膨胀螺栓受力性能（一） 表48 钻孔尺寸（毫米） 受力性能（公斤） 螺栓规格 （毫米） 直径 深度 允许拉力 允许剪力 M6 M8 M10 M12 M16 10.5 12.5 14.5 19 23 40 50 60 75 100 240 440 700 1030 1940 180 330 520 740 1440 注:表列数据系按铺固基体为标号大于150号混凝土。
膨胀螺栓受力性能（二） 表49 不同基（砌）体时的受力性能（公斤）锚固在75#砖砌体上 锚固在150#混凝土上 拉力 剪力 拉力 剪力螺栓规格 （毫米） 埋深 （毫米） 允许值 极限值 允许值 极限值 允许值 极限值 允许值 极限值M6×55 M8×70 M10×85 M12×105 M16×140 35 45 55 65 90 100 225 390 440 500 305 675 11751325150070 105 165 245 460 200 319 500 734 1380245 540 940 10601250610 135023502650310080 150 235 345 650 200 375 588 863 1625（2）规格见图26、表50～51。
膨胀螺栓规格（一） 表50各部尺寸尺寸（毫米） 安装后尺寸（毫米）型号 规格 （毫米） L L1 φ H a b 重量（公斤/100件）Ⅰ型 M6×65 M6×75 M6×85 M8×80 65 75 85 80 35 35 35 45 10 10 10 12 33338 8 8 9 2.772.933.156.14^_^---M8×90 M8×100 M10×95 M10×110 M10×125 M12×110 M12×130 M12×150 M16×150 M16×1759010095110125110130150150175454555555565656590901212141414181818222233333444449912121214.514.514.519196.426.721010.911.616.918.319.637.240.4Ⅱ型 M10×150M10×175M10×200M12×150M12×200M12×250M16×200M16×250M16×30015017520015020025020025030055555565656590909014141418181822222288810101013131333344444412121214.514.514.51919191314.215.42023.727.44460.567膨胀螺栓规格（二）表51规格 （毫米）埋深（毫米）钻孔直径（毫米）规格（毫米）埋深（毫米）钻孔直径（毫米）M5×45 M6×55 M8×70 M10×85 M12×105 M14×125 25354555657581012141618M16×140M18×155M20×170M22×185M24×200M27×21590155120135150155222628323538^_^---。
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《装备制造技术》2012年第12期
膨胀套管接头与常规套管的接头有较大的区
别：常规套管接头是管端外螺纹与接箍内螺纹联接
的接头，可以用API 螺纹联接；
而膨胀套管的接头不能采用接箍辅助联接，其外径尺寸不能超过套管本体尺寸。
因此，要在较薄的壁厚内设计螺纹，必须采用专门设计的特殊螺纹，其设计条件必须在较薄的壁厚空间内设计螺纹，要保证螺纹联接的密封性能，同时保证螺纹的联接强度[1]。
1非API 螺纹接头
图1为一种专门为膨胀套管设计的非API 负角楔形螺纹结构，我们亦称特殊螺纹。
用膨胀幅度<20％的J55钢级管材作为膨胀套管管材。
该套管螺纹接头设计为每英寸5牙、负3度楔形螺纹。
螺纹导向面为20°的结构，螺纹齿高为1.46mm 。
整个螺纹接头(包括密封面长度)有效长度为90mm 。
由于套管壁厚较薄，因此螺纹锥度设计为1:24。
金属自密封面的锥度为1:10，有效密封面长度为3~5mm 。
2螺纹接头有限元分析
2.1螺纹接头理想配合有限元分析
J55套管尺寸：Φ114.3×7.37mm ；材料力学性
能：屈服极限379M Pa ，
强度极限530M Pa ，弹性模量2.1×105M Pa ，泊松比为0.3。
非API 负角螺纹接头机紧后理想配合，其有限元模型如图2所示。
按有限元网格划分的原则，特殊螺纹联接部分网格划分较密，通过计算满足设计计算精度要求，图2可以模拟膨胀前的抗拉强度，抗内压强度和抗外挤强度，螺纹联接接触面部分用高度非线性的接触单元模型。
2.2复合加载下有限元分析
（1）轴向载荷作用下分析分别模拟轴向载荷200kN 、500kN 和700kN 三种载荷，其结果分别见图3
（a ）、（b ）、（c ）所示。
图3（a ）中特殊螺纹联接最大Von M ises 应力均小于379MPa ，
即没有超过屈服极限379M Pa 。
当逐渐增加轴向载荷并达到500kN 时，公母螺纹根部应力超过379M Pa ，
最大应力为400M Pa ，
如图3（b ）深色部分，即塑性应力区，即此螺纹联接的最大轴向拉力极限为500kN 。
当
轴向拉力为700kN 时，如图3（c ）所示，塑性区（深色部分）扩大到整个螺纹根部，且最大应力为609M Pa ，已超过其强度极限530M Pa ，超过此值的部分材料已断裂。
J55膨胀套管特殊螺纹接头性能分析
张炜1，2
，聂翠平1，上官丰收2，刘
强2
（1.西安石油大学，陕西西安710065；2.中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安710065）
摘要：膨胀套管螺纹接头联接的性能关系到膨胀套管应用过程中的可靠性。
以J55钢级膨胀套管为研究对象，采用有限元法，分析了J55钢级膨胀套管采用一种负角特殊螺纹结构的接头，在几种加载情况下的力学性能和套管膨胀后机械性能发生的显著变化。
关键词：膨胀管；特殊螺纹接头；力学性能中图分类号：TE931
文献标识码：B
文章编号：1672-545X （2012）12-0123-02
收稿日期：2012-09-08作者简介：张炜(1984—)，男，在职硕士，工程师，主要从事石油专用管开发及检测研究工作。
图1非API 负角螺纹结构
a 2a 1
图2J55螺纹接头理想配合有限元分析
特殊螺纹连接
局部放大
123
Equipment Manufacturing Technology No.12，2012
Performance Analysis of Premium Connections for J55Expansion Casing
ZHANG Wei 1，2
，NIE Cui-ping 1，SHANGGUAN Feng-shou 2LIU Qiang 2
(1.Xi'an Shiyou University ，Xi'an 710065，China ；PC Tubular Goods Research Institute ，Xi'an 710065，China )
Abstract ：The expansion casing threads joint performance is related to the application of the reliability in the process of expansion casing.With J55grade steel expansion casing as the research object,using the finite element method,analysis of J55grade steel expansion casing using a negative angle Premium Connections,under several loading conditions on the mechanical propert ies and mechanical properties of casing expansion after the obvious changes.Key words ：expansion pipe ；premium connections ；mechanics performance
（2）内压、外压作用分析
图4（a ）、（b ）、（c ）、（d ）是内压分别为30MPa 、40
MPa 、50M Pa 和60MPa 作用下的模拟分析结果，当螺纹联接刚好出现塑性应力时的内压约为40M Pa 。
当内压为50M Pa 时，如图4（c ）所示，公螺纹内壁出
现大片的塑性变形区，最大应力为393M Pa ，继续增加内压到60MPa 时，见图4（d ）所示，此时整个螺纹联接全部进入塑性区，且最大应力为606MPa ，已超
过530MPa ，说明某些部位已破裂。
图5（a ）、（b ）、（c ）是外压力分别是在40M Pa ，50MPa 和60MPa 的作用结果，同理，其抗外挤强度也为40M Pa 。
3膨胀前后螺纹接头力学性能变化分析
表1是Φ114.3×7.37mm J55套管API 力学性
能和负角楔形螺纹联接膨胀前和膨胀后的力学性能
模拟分析结果。
在膨胀前该特殊螺纹联接的抗拉强度为587MPa ，抗内压强度和抗外挤强度均为40M Pa ，与套管原始API 力学性能相比较，其抗拉强度降低了46.8%，而其抗内压强度和抗外挤强度分别降低了6.54%和9.7%，也就是说特殊螺纹联接使套管抗拉强度下降最严重，抗内压强度和抗外挤强度降低影响不大(在9.7%以内)。
当特殊螺纹联接套管膨胀后(膨胀幅度15%)，从表1可见，其抗拉强度与API 抗拉强度的力学性能相比降低了43.6%，
而抗内压强度降低了21.0%，抗拉强度降低了34.5%，表1中给出了其定量的模拟
分析结果，为非API 螺纹联接的强度性能比较、
设计提供了理论数据。
4
结束语
石油膨胀套管联接工艺中科学的扣型和选材是关键技术。
保证套管在膨胀前、膨胀过程中以及膨胀后接头联接的力学性能结构完整性和密封完整性是膨胀套管应用成功的重要一面[2]。
从结构完整性来讲，材料应该具有良好的塑性变形能力，以及一定的抗腐蚀性能，管材机械性能均一，几何尺寸精度高，膨胀后的套管应具有足够的屈服强度和抗外挤强度，材料的延伸率要求大于20％[3]；从密封完整性来讲，膨胀套管螺纹联接的密封机理不同于API 套管，膨胀变形会削弱密封效果。
为了保证联接的密封完整性，在设计公接头和母接头的螺纹时要使其能够尽量紧密配合，减少潜在密封失效的可能性。
参考文献：[1]练章华，杨龙，冯耀荣，杨斌，刘永刚，林凯，宋生印.J55膨胀套管实物实验研究[J].石油管工程，2007，13(4):14-19.[2]杨斌，练章华，王强，姚辉前，陈勇.新一代旋转可膨胀管系统力学特性研究[J].石油机械，2007，35(9)：16-18.[3]刘永刚，兰芳，练章华，冯耀荣，易浩.膨胀套管关键技术的分析[J].石油矿场机械,2005,34(6):19-22.
图3螺纹联结Von Mises 应力等值线分布模型
（a ）（b ）（c
）
图4不同内压作用下，螺纹联结Von Mises
应力等值线分布
（a ）内压30M Pa ，
S m ax =360M Pa
（b ）内压40M Pa ，S m ax =380M Pa （c ）内压50M Pa ，
S m ax =393M Pa
（a ）内压60M Pa ，
S m ax =606M Pa
图5不同外压作用下，螺纹联结Von Mises
应力等值线分布
（a ）外压40M Pa ，
S m ax =386M Pa （b ）外压50M Pa ，S m ax =381M Pa
（c
）外压60M Pa ，S m ax =384M Pa 表1Φ114.3×7.37mm J55膨胀套管特殊螺纹联接力学参数比较
抗拉强度M Pa 587312331强度降低%/46.843.6抗内压强度M Pa 42.840.033.8强度
降低%/
6.5421.0
抗外挤强度M Pa 44.340.029.0强度降低%
/9.7034.5力学性能膨胀管管体膨胀前15％膨胀后带螺纹膨胀管124。