本发明是关于螺纹连接，特别是关于气密性螺纹连接。

螺纹是一种普遍使用的连接装置。在一般仅要求单纯连接的情况下，内 螺纹和外螺纹之间存在间隙是无关紧要的。但在某些情况下螺纹之间的间隙 是至关重要的。例如：在使用管道输送流体时，两根管子的螺纹接头中若存 在间隙，就会造成流体的泄漏。特别是输送气体的管道，在相同的螺纹间隙 时，其泄漏是输送液体时的数倍。如果在输送时，还处于高温、高压以及拉 伸、压缩、弯曲等加载的条件下，其泄漏就更为严重。人们知道，螺纹在制 造时，不可避免地存在尺寸误差。也就是说，即使制造公差定得很小，外螺 纹与内螺纹啮合时始终会存在间隙。螺纹连接的泄漏与否，对石油钻探业有 十分重要的意义。油气井使用的油套管和线管普遍采用API螺纹(API STDZB美国石油协会螺纹标准，包含具有一定锥度的圆螺纹和偏梯螺 纹，而圆螺纹又有长、短之分)连接，它具有制造方便、成本低廉的优点。 我国在六、七十年代，井深较浅，通常在1200-2500米范围内，井况相对简 单，使用API螺纹的油套管(包含油管、套管和接箍)和API规范的螺 纹脂，其密封性能大多能满足要求。但八十年代后，石油工业的发展和钻采 技术的进步，出现了许多井深超过3000米、条件复杂、苛刻的深井、油气混 合井、高压油气井、热采井等。使用API螺纹和API规范螺纹脂的油套 管就不能满足密封要求，泄漏事故屡有发生。这一泄漏问题不仅困惑我国石 油业界，同样也是世界石油界进行研究的热点。到目前为止，解决油套管螺 纹连接密封问题的方案有：1．使用非API规范的高级螺纹脂作螺纹间隙中 的填充剂。但是，非API规范的螺纹脂价格远高于API规范的螺纹脂； 且油套管的工厂端和现场端不能保证使用同一种高级螺纹脂，从而使密封性 能不一致。此外，密封脂中的油基脂会受温度影响，逐渐挥发，使螺纹连接 处的密封性能随时间的推移而下降。2．使用非金属密封圈。能对20MPa -50MPa中压气体进密封，但接箍的内螺纹加工复杂、成本高、安装麻 烦；且随使用时间的延伸，在温度和流体介质腐蚀的影响下，密封性下降。 3．提高API螺纹的加工精度、缩小公差。此法成本高，且输送气体时的密 封性还不能合乎要求。4．采用非API标准的特殊螺纹。这种特殊螺纹采用 金属密封面，能密封55-98MPa的高压气体。但是，它的现场操作、 附件加工、螺纹修复、价格等多种因素，在我国大多数油田无法推广应用。

本发明的目的在于提供一种气密性螺纹连接，它具有API螺纹加工方 便、成本低廉、易于现场操作的优点，又具有高而持久的气密性。

本发明的目的是这样实现的：一种包含内螺纹和与其匹配的外螺纹的气 密性螺纹连接，其特征在于所述的螺纹的表面设置有非均匀性密封镀(涂) 层，上述的非均匀性密封镀(涂)层包含设置在螺纹间隙处的厚镀(涂)层 和处于非间隙处的常规镀(涂)层。

上述的气密性螺纹连接，其特征在于所述的厚镀(涂)层是沿螺纹的整 个连接长度连续不断的镀(涂覆)在螺纹表面。

上述的气密性螺纹连接，其特征在于所述的厚镀(涂)层是沿螺纹的整 个连接长度断续的镀(涂覆)在螺纹表面。

上述的气密性螺纹连接，其特征在于所述的非均匀性镀(涂)层的材料 是熔点大于200℃的金属。

上述的气密性螺纹连接，其特征在于所述的非均匀性镀(涂)层的材料 是熔点大于70℃的塑料。

上述的气密性螺纹连接，其特征在于所述的厚镀(涂)层与常规镀(涂 )层使用的是同一种的材料、或两种不同的材料。

以下结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是API STD 5B圆螺纹泄漏通道示意图。

图2是本发明用于API STD 5B圆螺纹非均匀性密封涂层示意图。

图3是API STD 5B偏梯螺纹泄漏通道示意图。

图4是本发明用于API STD 5B偏梯螺纹非均匀性密封涂层示意图。

图5是60°螺纹泄漏通道示意图。

图6是本发明用于60°螺纹非均匀性密封涂层示意图。

实施例1．图1显示了API STD 5B圆螺纹(包含长圆螺纹和短圆螺纹) 啮合时的情况。按照API STD 5B标准规定应对螺纹表面进行镀锌、锡或磷 化处理，在整个螺纹表面形成一层均匀而薄的常规镀(涂)层。由于该圆螺 纹具有一定的锥度，在螺纹的啮合的过程中，外螺纹和内螺纹的齿侧彼此紧 贴，容易产生粘合，而这一常规镀(涂)层改善了螺纹的啮合状况，防止粘 扣。但在内螺纹1的齿顶和外螺纹2的齿底以及内螺纹1的齿底与外螺纹2 的齿顶之间存在间隙，所以在整个螺纹连接长度内就形成了二个螺旋状的泄 漏通道3和4。被输送的流体就沿着上述的泄漏通道3和4从输送管道中向 外泄漏。本发明针对上述APISTD 5B圆螺纹存在泄满通道3和4的实际， 采取在螺纹表面镀以金属的非均匀性密封镀层。上述的非均匀性镀层包含位 于齿侧的常规镀层5(图2)和分别位于齿顶和齿底的厚镀层6和7。上述 的非均匀性镀层既可镀在内螺纹1的螺纹表面上，也可以镀在外螺纹2的螺 纹表面上。上述的非均匀性镀层的材料是熔点大于200℃的金属，如锡、 锌、铅、铜等。上述的厚镀层6的7与常规镀层5可以是同一种金属，也可 以是两种不同的金属。上述的厚镀层6和7在整个螺纹连接的长度内，可以 是连续不断的、或者是断续的。由于非API STD 5B标准的管螺纹也具有一 定的锥度和采用圆弧形的齿顶和齿底，其泄漏通道形成的机理和位置与上述 的API STD 5B圆螺纹是完全一致的。所以本实施例所述的非均匀性密封镀 层同样适用于非API STD 5B标准管螺纹。

实施例2。图1显示了API STD 5B圆螺纹(包含长圆螺纹和短圆螺纹) 啮合时的情况。按照API STD 5B标准规定应对螺纹表面进行镀锌、锡或磷 化处理，在整个螺纹表面形成一层均匀而薄的常规镀(涂)层。由于该圆螺 纹具有一定的锥度，在螺纹的啮合的过程中，外螺纹和内螺纹的齿侧彼此紧 贴，容易产生粘合，而这一常规镀(涂)层改善了螺纹的啮合状况，防止粘 扣。但在内螺纹1的齿顶和外螺纹2的齿底以及内螺纹1的齿底与外螺纹2 的齿顶之间却存在间隙，所以在整个螺纹连接长度内就形成了二个螺旋状的 泄漏通道3和4。被输送的流体就沿着上述的泄漏通道3和4从输送管道中 向外泄漏。本发明针对上述API STD 5B圆螺纹存在泄漏通道3和4的实际， 采取在螺纹表面涂覆塑料的非均匀性密封涂层。上述的非均匀性涂层包含位 于齿侧的常规涂层5’(图2)和分别位于齿顶和齿底的厚涂层6’和7’。 上述的非均匀性涂层既可综覆在内螺纹1的螺纹表面上，也可以涂覆在外螺 纹2的螺纹表面上。上述的非均匀性涂层的材料是熔点大于70℃的各种塑 料。上述的厚涂层6’和7’与常规涂层5’可以是同一种塑料，也可以是 两种不同的塑料。上述的厚涂层6’和7’在整个螺纹的连接长度内，可以 是连续不断的、或者是断续的。由于非API STD 5B标准的管螺纹也具有一 定的锥度和采用圆弧形的齿顶和齿底，其泄漏通道形成的机理和位置与上述 的API STD 5B圆螺纹是完全一致的。所以本实施例所述的非均匀性密封涂 层同样适用于非API STD 5B标准的管螺纹。

实施例3．图3显示了API STD 5B偏梯螺纹啮合时的情况。虽然按照 API STD 5B标准规定应在螺纹表面镀锌、锡或磷化处理，使整个螺纹表面 镀(涂覆)上一层均匀而薄的常规镀(涂)层。由于偏梯内螺纹8的齿顶和 偏梯外螺纹11的齿底以及它们的承载面12在螺纹的啮合中永处于紧密贴 合状态中,容易产生粘合，而这一常规镀(涂)层则改善了上述的啮合状况， 防止粘扣。但在偏梯内螺纹8的齿底14和偏梯外螺纹11的齿顶13以及 它们的引导面10之间的始终存在一个相连通的间隙；上述的间隙在整个螺 纹连接长度内就形成了一个螺旋状的泄漏通道9。被输送的流体就沿着上述 的泄漏通道9从输送管道中向外泄漏。本发明针对上述API STD 5B偏梯螺 纹存在泄漏通道9的实际，采取在螺纹表面镀以金属的非均匀性密封镀层。 上述的非均匀性镀层包含位于齿的承载面12处的常规镀层15(图4)和 位于齿底和引导面处的厚镀层16。上述的非均匀性镀层既可镀在偏梯内螺 纹8的螺纹表面上，也可以镀在偏梯外螺纹11的螺纹表面上(此时厚镀层 位于齿顶和引导面处)。上述的非均匀性镀层的材料是熔点大于200℃的 金属，如锡、锌、铅、铜等。上述的常规镀层15和厚镀层16可以是同一 种金属；也可以是不同的金属。上述的厚镀层16在整个螺纹的连接长度内， 可以是连续不断的、或者是断续的。对于具有锥度的非API STD 5B标准的 偏梯螺纹和梯形螺纹连接时，其间隙形成的机理和位置与上述的API STD 5B偏梯螺纹是一致的，所以本实施例同样适用于它们。

实施例4．图3显示了API STD 5B偏梯螺纹啮合时的情况。虽然按照 API STD 5B标准规定应在螺纹表面镀锌、锡或磷化处理，使整个螺纹表面 镀(涂覆)上一层均匀而薄的常规镀(涂)层。由于偏梯内螺纹8的齿顶和 偏梯外螺纹11的齿底以及它们的承载面12在螺纹啮合中永处于紧密贴合 状态中，容易产生粘合，而这一常规镀(涂)层改善了啮合状况，防止粘扣。 但在偏梯内螺纹8的齿底14和偏梯外螺纹11的齿顶13以及它们的引导 面10之间始终存在一个相连通的间隙；所以在整个螺纹连接长度内就形成 了一个螺旋状的泄漏通道9。被输送的流体就沿着上述的泄漏通道9从输送 管道中向外泄漏。本发明针对上述API STD 5B偏梯螺纹存在泄漏通道9的 实际，采取在螺纹表面涂覆塑料的非均匀性密封涂层。上述的非均匀性涂层 包含位于齿的承载面12处的常规涂层15’(图4)和位于齿底和引导面 处的厚涂层16’。上述的非均匀性涂层既可涂覆在偏梯内螺纹8的螺纹表 面上，也可以涂覆在偏梯外螺纹11的螺纹表面上(此时厚涂层位于齿顶和 引导面处)。上述的非均匀性涂层的材料是熔点大于70℃的塑料。上述的 厚涂层16’与常规涂层15’可以是同一种塑料，也可以是两种不同的塑 料。上述的厚涂层16’在整个螺纹的连接长度内，可以是连续不断的、或 者是断续的。对于具有锥度的非API STD 5B标准的偏梯螺纹和梯形螺纹连 接时，其间隙形成的机理和位置与上述的API STD 5B偏梯螺纹是一致的， 所以本实施例同样适用于它们。

实施例5．对无锥度的偏梯螺纹或梯形螺纹连接时，由于只有它们的承 载面处于紧密贴合状态，所以在梯(偏梯)内螺纹的齿底、引导面、齿顶和 对应的梯(偏梯)外螺纹的齿顶、引导面、齿底之间出现一个相连通的间隙。 上述的间隙在整个螺纹连接长度内形成了一个螺旋状的泄漏通道。本发明针 对上述的无锥度的梯形螺纹或偏梯螺纹存在泄漏通道的实际，采取在螺纹表 面镀以金属的非均匀性密封镀层。上述的非均匀性镀层包含位于承载面处的 常规镀层和位于齿底、引导面和齿顶的厚镀层。上述的非均匀性镀层既可镀 在梯(偏梯)内螺纹的螺纹表面上，也可以镀在梯(偏梯)外螺纹的螺纹表 面上。上述的非均匀性镀层的材料是熔点大于200℃的金属，如锡、锌、 铅、铜等。上述的常规镀层和厚镀层可以是同一种金属；也可以是不同的金 属。上述的厚镀层在整个螺纹的连接长度内，可以是连续不断的、或者是断 续的。

实施例6．对无锥度的偏梯螺纹或梯形螺纹连接时，由于只有它们的承 载面处于紧密贴合状态，所以在梯(偏梯)内螺纹的齿底、引导面、齿顶和 对应的梯(偏梯)外螺纹的齿顶、引导面、齿底之间出现一个相连通的间隙。 上述的间隙在整个螺纹连接长度内形成了一个螺旋状的泄漏通道。本发明针 对上述的无锥度的梯形螺纹或偏梯螺纹存在泄漏通道的实际，采取在螺纹表 面镀以塑料的非均匀性密封涂层。上述的非均匀性涂层包含位于承载面处的 常规涂层和位于齿底、引导面和齿顶的厚涂层。上述的非均匀性涂层既可涂 覆在梯(偏梯)内螺纹的螺纹表面上，也可以涂覆在梯(偏梯)外螺纹的螺 纹表面上。上述的非均匀性涂层的材料是熔点大于70℃的各种塑料。上述 的常规涂层和厚涂层可以是同一种塑料；也可以是不同的塑料。上述的厚涂 层在整个螺纹的连接长度内，可以是连续不断的、或者是断续的。

实施例7．对于60°螺纹，虽然没有锥度，在啮合中齿侧也有间隙存 在，但由于齿顶和齿底均为直线，它们之间的间隙远大于齿侧的间隙。所以 其泄漏通道主要还是存在于内螺纹17(图5)的齿顶和外螺纹19的齿底 以及内螺纹17的齿底和外螺纹19的齿顶之间,在整个螺纹连接长度内就 形成了二条螺旋状的泄漏通道是18和20。被输送的流体就沿着上述的泄 漏通道18和20从输送管道中向外泄漏。本发明针对上述60°螺纹连接 存在泄漏通道18和20的实际，采取在螺纹表面镀以金属的非均匀性密封 镀层。上述的非均匀性密封镀层包含位于齿侧处的常规镀层21(图6)和 分别位于齿顶和齿底之间的厚镀层22和23。常规镀层21一方面消除了 齿侧的间隙，另一方面则改善了它们的啮合状况，防止粘扣。上述的非均匀 性镀层既可镀在内螺纹17的螺纹表面上，也可以镀在外螺纹19的螺纹表 面上。上述的非均匀性镀层的材料是熔点大于200℃的金属，如锡、锌、 铜等。上述的厚镀层22和23与常规镀层21可以是同一种金属，也可以 是两种不同的金属。上述的厚镀层22和23在整个连接螺纹的长度内，可 以是连续不断的、或者是断续的。

实施例8．对于60°螺纹，虽然没有锥度，在啮合中齿侧也有间隙存 在，但由于齿顶和齿底均为直线，它们之间的间隙远大于齿侧的间隙。所以 其泄漏通道主要还是存在于内螺纹17(图5)的齿顶和外螺纹19的齿底 以及内螺纹17的齿底和外螺纹19的齿顶之间，在整个螺纹连接长度内就 形成了二条螺旋状的泄漏通道是18和20。被输送的流体就沿着上述的泄 漏通道18和20从输送管道中向外泄漏。本发明针对上述60°螺纹连接 存在泄漏通道18和20的实际，采取在螺纹表面涂覆塑料的非均匀性密封 涂层。上述的非均匀性密封涂层包含位于齿侧处的常规涂层21’(图6) 和分别位于齿顶和齿底之间的厚涂层22’和23’。常规涂层21’一方 面消除了齿侧的间隙，另一方面则改善了它们的啮合状况，防止粘扣。上述 的非均匀性涂层既可涂在内螺纹17的螺纹表面上，也可以涂在外螺纹19 的螺纹表面上。上述的非均匀性涂层的材料是熔点大于70℃的各种塑料。 上述的厚涂层22’和23’与常规涂层21’可以是同一种塑料，也可以 是两种不同的塑料。上述的厚涂层22’和23’在整个连接螺纹的长度内， 可以是连续不断的、或者是断续的。

本发明所述的非均匀性镀(涂)层所使用的材料，除上述实施例所述的 为纯金属(包含常规镀层和厚镀层分别使用两种不同的金属)或者为纯塑料 (包含常规涂层和厚涂层使用两种不同的塑料)外，还可以使用金属和塑料 的混合镀(涂)层，即采用金属的常规镀层和塑料的厚涂层；或者塑料的常 规涂层和金属的厚镀层。

本发明根据管道输送中的螺纹连接泄漏形成的机理，针对泄漏通道存在 的位置和形状，设置不同的非均匀性密封镀(涂)层。由于上述的非均匀性 密封镀(涂)层所使用的材料比螺纹基体材料软得多，可以在螺纹啮合的过 程中变形，从而将泄漏通道完全阻塞，实现气密性螺纹连接。它是一种固体 的密封，不挥发，具有持久的气密性。这种非均匀性密封镀(涂)层不仅加 工方便，与螺纹的结合牢固，又对螺纹本身加工无特殊要求，所以适于大量 生产，且生产成本低，易于控制镀(涂)层的厚度，保证螺纹连接的气密性 要求。其气密性大于20MPa，最高可达80MPa，耐温可达350℃。 此外，它便于螺纹连接的现场端的施工和螺纹的修复，适于油田大量推广使 用。