CNG儲氣井套管接頭最佳上扣扭矩研究*

宋利濱 馬 源 傅 偉 蒲 曬 石 坤 段志祥

（大連理工大學） （重慶市特種設備質量安全檢測中心） （中國特種設備檢測研究院)

壓縮天然氣 （compressed natural gas,CNG）儲氣井是一種新型儲氣設備，具有占地面積小、經濟性良好等優點[1]。CNG儲氣井在使用過程中發生失效會帶來巨大的經濟損失。據統計，有80%的失效發生在套管和管箍的螺紋連接處[2]。上扣扭矩值的大小對于失效的產生具有一定的影響，扭矩值過小會產生脫扣和泄漏，扭矩值過大又會產生粘結現象，因此，合理的扭矩值能有效地防止失效的發生。雖然在相應的標準[3]中已經給出推薦的扭矩值，但實際操作很難滿足標準中規定的要求，故需根據實際情況對最佳扭矩值進行研究，以為實際操作提供一個參考數據。由于扭矩和過盈圈數之間存在著一定的單值函數關系，故可通過對過盈圈數的控制來研究最佳扭矩值。本文以?177.8 mm×10.36 mm套管為例，在不考慮內壓作用的情況下，分析在施加不同過盈圈數時套管螺紋上應力分布情況，并計算出不同過盈圈數所對應的扭矩值。

1 套管接頭有限元分析

1.1 基本材料參數

分析中所用的有限元模型材料性能參數如表1所示。接觸面的摩擦因數與所用的螺紋潤滑脂的類型有關，一般為0.015～0.025之間[4]，在本文分析中摩擦因數取0.02。

表1 材料的性能

1.2 有限元模型建立

在建立有限元模型時,考慮到圓螺紋的螺旋升角很小,對模型進行了簡化,將套管接頭視為軸對稱結構[5]。有限元模型結構及幾何尺寸分別如圖1和表2所示。……