带有凸的圆形螺纹表面的梯形螺纹的螺纹管连接

具体实施方式

图1表示两根长度大的管子101，101′之间的螺纹和管接头连接200。

术语“长度大的管子”表示管长为几米，例如大约10米。

这种管子通常连接起来构成油气井的套管排或管排，或同样油气井的钻管排。

该管子可由任何非合金的、轻合金的或重合金钢，或铁类或非铁类合金制成，以适应不同的工作条件：机械应力大小、管内面或外面的流体腐蚀性质。

还可以使用带有由防止钢与腐蚀性流体接触的合成材料制成的涂层的耐腐蚀性差的钢管。

管101，101′的末端带有相同的阳螺纹件1，1′，并通过管接头202连接；管接头的每一个末端上作出阴螺纹件2，2′。

阳螺纹件1，1′分别与阴螺纹件2，2′连接，形成由几厘米长的突出部分10连接的两个对称的螺纹连接100，100′。

管接头的突出部分10的内径基本上与管子101，101′的内径相同，因此，在管内部的流体流动不受扰动。

由于螺纹连接100，100′对称，下面只说明其中一个连接的功能。

阳螺纹件1包括带有由API 5B技术规格确定的“锯齿”式螺纹派生出来的梯形螺纹的阳螺纹部分3；该阳螺纹部分3作成一定锥度，并位于阳螺纹件的外表面上，与所述阳螺纹件的自由端7隔开一个没有螺纹的唇部11。自由端7基本上为一个横向的环形贴紧表面。

有锥度的支承表面5与唇部11的外表面上的自由端7靠近，该锥度比阳螺纹部分3的锥度大。

阴螺纹件2包括与阳螺纹件1匹配的装置，即，其相应的形状及其配置位置，可与阳螺纹的相应部分配合工作。

阳螺纹件2包括一个带有锥度的阴螺纹部分4和螺纹与突出部分10之间的没有螺纹的部分。

这个没有螺纹的部分包括在该突出部分末端形成一个肩部的、基本上为横向的环形贴紧表面8，和在该肩部后面的带锥度的支承表面6。

在将阳螺纹部分完全装配入阴螺纹部分中以后，横向的贴紧表面7和8互相靠紧，同时支承表面5、6径向有过盈，形成金属对金属的接触压力。支承表面5、6构成密封表面，可使在高的内部或外部液体压力和应力变化作用下(轴向拉伸、轴向压缩、弯曲、扭转等...)使螺纹连接密封。

还可以将由合成材料(例如含氟聚合物)制成的密封圈与螺纹部分作成一个整体，以形成或增加密封性。

图2表示两根长度大的管之间的螺纹连接的另一个例子；这种形式的螺纹连接300只使用一个螺纹连接，称为整体式螺纹连接。

管301的一端带有阳螺纹件1；而第二根管302的相应末端则作出阴螺纹件2。

阳螺纹件1包括(在图2的情况下)由二级直的螺纹303，303′构成的外部阳螺纹；它的梯形螺纹由形成贴紧面的中心肩部的横向环形表面307隔开，直径最小的一级螺纹303′位于阳螺纹件的自由端309′上，所述自由端309′为一个横向的环形表面。

在直径最小的一级螺纹部分303′和自由端表面309′之间为一个有锥度的外部支承表面311′。

另一级螺纹部分303与阳螺纹件相对，它有一段没有螺纹的部分。该螺纹部分303包括有锥度的支承表面311和形成肩部的横向环形表面309。

阴螺纹件2的内部包括与阳螺纹部分匹配的阴螺纹部分。

阴螺纹件2包括由二级直的螺纹304，304′构成的阴螺纹部分，该二级直的螺纹部分由形成贴紧面的中心肩部的横向环形表面308隔开，直径最大的一级螺纹304位于阴螺纹件的横向环形自由端310附近。

另外，阴螺纹件还包括与阳螺纹件支承表面311，311′相应的两个有锥度的支承表面312，312′；和在与自由端310相对的阴螺纹件的末端上形成肩部的横向环形表面310′。

当装配时，阳螺纹部分303，303′装入阴螺纹部分304，304′中，中心肩部307，308的贴紧表面互相靠紧。横向端面309，309′与相应的肩部表面310，310′接触，并对中心主要贴紧面307，308形成辅助贴紧。

阳螺纹件的支承表面311，311′与阴螺纹件的支承表面312，312′在径向为过盈配合，产生大的金属对金属的接触压力，可保证螺纹连接对外部或内部流体的密封。

在没有示出的变型中，该螺纹和管接头连接可以具有普通的直螺纹部分；而整体螺纹连接可以具有带锥度的螺纹部分。

每一个螺纹可以具有两个带有相同或不同锥度、或连续锥度的有锥度螺纹部分；单一螺纹的螺纹部分可以分级或不分级。

在图1和图2中，螺纹部分示意性地用螺纹牙顶和螺纹根部的母线或包络线表示。

下面的图说明本发明的螺纹连接的螺纹的几种变型。

图3表示图1所示的螺纹连接100中的梯形螺纹径向为过盈配合并且牙顶为凸的圆形的有锥度的螺纹部分。

图3B表示轴向横截面为传统的梯形形状的这种形式的螺纹连接的阳螺纹21。该阳螺纹包括承载螺纹牙齿侧面23，非工作齿侧面25，螺纹牙顶29和螺纹根部27。螺纹高度为h₁，螺纹高度中点处的宽度为2.5mm(每英寸5个螺纹)。

螺纹牙顶和根部在具有相同的锥度的有锥度的表面上形成，该锥度为由用母线37表示的“原始”锥和螺纹连接的轴线方向之间的峰值半角γ确定。

除了与螺纹牙齿侧面的连接处以外，螺纹牙顶29和螺纹根部27为直线形；这些连接处具有约为几分之一mm的半径，以限制螺纹根部的应力集中和边缘的脆性；螺纹牙顶29和螺纹根部27以峰值半角γ在有锥度的表面上形成。

承载螺纹牙齿侧面23和非工作齿侧面25也为直线形，并分别与螺纹连接的轴线的法线形成α和β角。

在这种情况下，α为较小的负角(齿侧面23略微从螺纹根部27向外伸出)，而β角为正角并且倾斜较大。

螺纹牙齿侧面之间形成一个δ角，使梯形螺纹21的牙顶29比其基底处的宽度较小。

图3A表示阴螺纹。

阴螺纹形状基本上为梯形，可与阳螺纹21装配在一起。阴螺纹的高度h₂比阳螺纹21的高度h₁稍高，它们在高度中点的宽度均为2.5mm(每英寸5个螺纹)。

阴螺纹牙顶128和阴螺纹根部30与有锥度的表面相切或在该表面上形成。该有锥度表面的峰值半角γ与阳螺纹的峰值半角相同。

除了与螺纹牙齿侧面的连接处以外，阴螺纹根部30为直线形。该连接处与阳螺纹一样，具有连接半径。

在阴螺纹牙顶128的整个长度上都连续地作出凸的圆形，即在其宽度上没有不连续点。

阴螺纹牙顶的半径R₃等于5mm(除了与齿侧面的连接处以外，该处的连接半径较小，与阳螺纹的连接处半径相适应)。

承载螺纹牙齿侧面24和非工作齿侧面26如同阳螺纹的相应齿侧面23、25一样，与螺纹连接的轴的法线形成相同的α和β角。

如图3C所示，当阴螺纹的凸的圆形螺纹牙顶128和阳螺纹的根部27接触，使阳螺纹部分3装入阴螺纹部分4中时，由于几何尺寸关系(h₂＞h₁)，在都是直线形的阳螺纹牙顶29和阴螺纹根部30之间产生一个间隙。

考虑到在形成螺纹连接后，贴紧表面7、8(见图1)互相靠紧，因此阳螺纹件和阴螺纹件受轴向拉伸作用，使承载螺纹牙齿侧面23，24之间产生接触压力。相反，在阳螺纹和阴螺纹的非工作齿侧面25，26之间形成间隙。

阴螺纹的凸的圆形螺纹牙顶128和阳螺纹根部27之间的O点产生过盈接触。O点基本上在圆形螺纹牙顶128和直线形螺纹根部27的中心。

阴螺纹的凸的圆形螺纹牙顶128的曲率可增加本发明的螺纹连接抗脱开或过大扭矩的能力。

图7A示意性地表示现有技术的螺纹连接中，直线形的阴螺纹的螺纹牙顶28和直线形的阳螺纹根部27之间的接触压力的分布。

箭头P_C表示在每一个接触点上局部接触压力的大小。可以看出，在接触部分的每一个末端R、S、T、U上，接触压力P_C的值较大。

为了润滑螺纹部分和防止擦伤而加入的油脂封闭在接触部分内部。

对于现有技术的螺纹连接，用给定扭矩T_f完成装配后，考虑到封闭在接触部分中的润滑剂，为了恢复装配，所加的扭矩T_s的值要比T_f稍大。这会造成阳螺纹件和阴螺纹件相对移动，并使密封装置的位置不适当。

钻偏离的倾斜油井或甚至水平油井的最近的技术，要求管子和连接它们的螺纹连接在油井中下降的过程中转动，因此，螺纹连接受到大的扭矩作用。必需使这种转动不会导致工作中螺纹连接泄漏。

同样，为了脱开螺纹连接，必须在与T_f相反的方向上加一个扭矩T_b。在现有技术的螺纹连接中，这个扭矩的绝对值与装配扭矩T_f相同。

图7B表示阴螺纹的螺纹牙顶128的微小曲率可以消除中间的接触压力空缺现象；从而可通过产生中间接触压力的峰值，而消除将润滑剂封闭在阴螺纹的螺纹牙顶128和过盈配合的阳螺纹的螺纹根部27之间。

这样，为了使螺纹连接的扭矩过大或脱开螺纹连接，必需加一个绝对值比T_f大很多的扭矩T。

在根据图3改进的、和具有下列特性的VAM TOP^式螺纹连接(VallourecOil & Gas公司1994年7月的VAM^目录第940条)上进行装配和脱开试验：

·L80 API等级的经过处理的低合金钢管(屈服强度为552MPa或更大)；

·管子外径-177.8mm(7英寸)；

·管壁厚度-10.36mm(29磅/英尺)；

·每英寸螺纹长度上有5个螺纹；

·螺纹锥度＝6.25％(γ＝1.79°)。

对于4种不同的螺纹连接和不同的装配扭矩大小，测量了相对于扭矩T_f的脱开扭矩T_b的值。

对于所述的11次装配和脱开试验，T_f和T_b的绝对值的相对差别在3％～14％之间变化，平均值为7.5％。

选择太小的曲率半径R₃会导致中间接触压力峰值太尖锐，结果，会导致在使用该螺纹连接几次后，螺纹材料塑化和/或螺纹擦伤；并还可造成承载螺纹牙齿侧面23，24的宽度和最大可承受的轴向拉伸负荷的减小。曲率半径R₃的适宜值为2mm或更大。

选择太大的曲率半径R₃不会得到预期的效果，并可导致润滑剂被封闭的危险；曲率半径R₃的适宜值为60mm或更小，最好为20mm。

通过将阳螺纹或阴螺纹的承载齿侧面作成稍微凸的圆形，以避免油脂封闭在承载螺纹牙齿侧面的中间，可以改善本发明的螺纹使连接抗脱开或过大扭矩的特性。

图4表示图1所示的螺纹连接100的带有轴向过盈配合的梯形螺纹的有锥度的螺纹部分。

术语“轴向过盈的梯形螺纹”表示在WO 00/14441中所述的螺纹在其螺纹高度中点处的螺纹宽度，比在配合螺纹部分的相应螺纹之间的空间的在螺纹高度中点处的宽度大。这样，会使一个螺纹部分的两个螺纹齿侧面与配合螺纹部分的相应齿侧面产生轴向过盈配合，或相反。

图4B表示带有轴向横截面基本上为梯形的几个阳螺纹21。该阳螺纹包括承载齿侧面23，非工作齿侧面125，螺纹牙顶29和螺纹根部27。

螺纹牙顶和根部为直线形的(除了与螺纹牙齿侧面连接处以外，该处具有大约为几分之一mm的半径，以限制螺纹根部的应力集中和边缘的脆性)，并在带有同样锥度的有锥度表面上形成，该锥度由用螺纹连接的母线37表示的“原始”锥和螺纹连接轴线的方向之间形成的峰值半角γ确定的。

螺纹在其全长上具有一条螺旋槽31，该槽的轮廓是在其宽度的大约中间，向着螺纹牙顶开放，并且其轴线基本上与螺纹连接的轴线垂直。

槽31的轮廓为有圆形底部的V字形，V字二个分支之间的角度大约为35°，槽61的底部的半径为0.4mm。

槽在其开口处的宽度约为螺纹牙顶29的宽度的35％，而其深度约为螺纹21的高度的60％。

承载螺纹牙齿侧面23为直线形(如上所述，除了与螺纹牙顶和根部的连接处以外)，并从螺纹根部稍微向外伸出。承载螺纹牙齿侧面相对于螺纹连接轴线的法线的角α，为等于-3°的很小的负角。

靠近螺纹牙顶29的非工作齿侧面125，在其全部宽度MP上作成凸的圆形；除了与螺纹牙顶和螺纹根部的连接处以外，其均匀的曲率半径R₁为几mm；而该与螺纹牙顶和根部连接处的曲率半径较小，约为几分之一mm。

在螺纹高度中点所作的非工作齿侧面的切线39与螺纹连接轴线的法线形成一个A角。

在螺纹高度中点所取的螺纹宽度为l₁，而l₃表示在螺纹高度中点的螺纹齿之间的空间宽度，(l₁+l₃)的和等于螺纹螺距。

图4A表示其形状与阳螺纹21的形状适应的几个梯形阴螺纹22。

阴螺纹22具有4个直线形表面(除了与螺纹牙顶和根部的连接处以外，该连接处具有大约为几分之一mm的半径，以限制在螺纹根部的应力集中和边缘的脆性)；即：

·承载齿侧面24；它从螺纹根部30向外伸出，并与螺纹连接轴线的法线倾斜一个α角，该α角与阳螺纹承载齿侧面的角度相同；

·非工作齿侧面26；它与螺纹连接的轴线的法线倾斜一个B角，该B角比图4A的A角略大一些；

·螺纹牙顶28；它作在峰值半角γ与阳螺纹部分上的相应的有锥度表面的峰值半角相同的有锥度的表面上；

·螺纹根部30；它也作在具有峰值半角γ的有锥度的表面上。

角α和β不同，其差值δ使得在螺纹牙顶28处的螺纹22比在其基底处窄。

l₂表示在螺纹高度中点处的阴螺纹宽度，而l₄表示在螺纹高度中点处的阴螺纹齿之间的空间宽度；(l₂+l₄)的和表示阴螺纹的螺距，它与阳螺纹的螺距相同。

在图4所示的螺纹连接的结构中，l₁比l₄大，l₂比l₃大。结果，在装配过程中，根据螺纹部分锥度的不同，在给定时刻，阳螺纹的两个齿侧面23、125与阴螺纹的两个齿侧面24、26接触；在继续装配时，如对这种形式的螺纹中的“轴向过盈螺纹”所述那样，螺纹21、22轴向过盈配合。

图4C表示在装配过程中，第一次接触时，阳螺纹21和阴螺纹22的位置。

在共同宽度上分布的、带有α角的直线形承载螺纹牙齿侧面23、24接触。

螺纹牙顶29、28还与相应的螺纹根部30、27隔开一段距离。

非工作齿侧面128、26在点O处接触。点O在弧MP上的位置距离M点比距离阳螺纹齿侧面125上的P点更近；并且距离Q点，比距离阴螺纹齿侧面26上的N点更近。因此，在作出槽31的阳螺纹牙顶侧面上进行接触。

接触向M点偏移是由于在螺纹高度中点处，凸的圆形齿侧面125的切线39的角度A比直线形的阴螺纹齿侧面26的固定角度B小造成的，点O相应于凸的圆形齿侧面125的切线与螺纹连接的轴线的法线形成B角的点。

当由于有锥度的螺纹部分的关系，装配继续在图4C所示的位置以外进行时，阳螺纹本身楔入阴螺纹之间的空挡中；或相反，阴螺纹本身楔入阳螺纹之间的空档中，使相应的螺纹牙齿侧面之间产生过盈的接触压力。当由于螺纹的梯形形状和螺纹部分的锥度装配继续进行时，这个接触压力增大。

在没有槽的传统的梯形阳螺纹和阳螺纹中，因为螺纹由弹性模量大的钢材制成，两个螺纹牙齿侧面迅速地、刚性很强地紧密贴紧，装配不能再继续进行。

如果螺纹的几何形状可以完美地再现，则这不是一个严重的缺点，但情况并非如此。

阳螺纹和阴螺纹宽度的正常加工公差±0.01mm容易产生0.02mm的轴向过盈差或等于(l₁-l₄)或(l₂-l₃)的轴向配合松紧差。

因为螺纹部分的锥度，这个轴向过盈差会造成阳螺纹件/阴螺纹件的位置不同，特别是密封表面5、6的径向过盈不同，从而有引起工作中泄漏的危险。

向靠近凸的圆形非工作齿侧面125的螺纹牙顶29开放的槽31，受由在第一个接触点以外的继续装配引起的过盈接触压力作用下的弯曲的作用，使阳螺纹21的两个部分33，35变形。这样，槽31可使阳螺纹21的结构更有挠性，并可降低非工作齿侧面125的刚度。

当阳螺纹21的材料在其弹性区域内工作时，阳螺纹的两个部分33，35的变形与接触压力成比例；近似地也可以认为实心的阴螺纹22是刚性的。由槽31和挠性的非工作齿侧面之间的螺纹部分35所构成的弹簧刚度，由该螺纹部分35的几何形状和制造螺纹的材料(例如钢)的弹性确定。

阳螺纹的凸的圆形的非工作齿侧面125的曲率可使槽最优地工作：在没有这种曲率(即，如果非工作齿侧面为带有B角的直线形)的情况下，阳螺纹的齿的两个部分33，35会因移动而更接近，这可使槽底部的半径R₂大大减小，使螺纹部分33，35的根部有剪断的危险。

相反，阳螺纹非工作齿侧面125的曲率可使凸的圆形的非工作齿侧面125逐渐回转，这样，在继续装配过程中使该阳螺纹非工作齿侧面有挠性，和使接触压力按Hertz理论分布。

挠性的非工作齿侧面125的回转中心基本上位于挠性非工作齿侧面125的根部的P点处。

图4D表示在装配完成时螺纹的位置。

槽31和挠性非工作齿侧面125之间的螺纹部分35转动一定角度，以适应阳螺纹和阴螺纹齿侧面之间的容积。

开始接触点O沿着弧MP在点P的方向上移动至O′。

这个位移OO′是有利的，因为它表示在装配过程中不是总是利用非工作齿侧面上的同一个点，这样，可限制擦伤的危险发生。

因此，可以看出，最好使第一个接触点O在与P相对的弧MP的宽度的一半上，并且如果可能，则靠近与P相对的末端M，即，在作出槽31的螺纹牙顶29上。

对于给定角度A和B，凸的圆形齿侧面125的曲率半径R₁确定位移OO′。

图8～图10中的图形是从研究根据图4改进的、具有下列特性的VAMTOP^式螺纹连接(来自于Vallourec Oil & Gas公司1994年7月的VAM^目录940项)得出的：

·L80 API等级、经过处理的低合金钢管(屈服强度为552MPa或更大)；

·管外径：177.8mm(7英寸)；

·管壁厚度：10.36mm(29磅/英尺)；

·螺纹螺距为6mm，锥度＝6.25％(γ＝1.79°)；

·螺纹高度1.8mm，螺纹宽度3.5mm；

·α＝-3°；B(阴螺纹非工作齿侧面角)＝13°；δ＝10°；

·A(螺纹高度中点处的阳螺纹非工作齿侧面的角度)＝9°～14°；

·阳螺纹凸的圆形非工作齿侧面的半径R₁＝5～20mm；

·夹紧度(或轴向过盈)FA＝0～0.14mm(目标值为0.04mm)；

·槽深＝1mm，开口处槽宽＝1.4mm；

·槽底部半径R2＝0.4mm；

·槽底部中心离开承载螺纹牙齿侧面2.3mm。

图8的图形表示对于角A在9°至14°范围的不同值，沿着图4所示的挠性齿侧面125的弧MP，接触点O的位移DC与非工作齿侧面的夹紧度FA的函数关系。

图8表示，角度A越大，齿侧面125的移动DC越快。

当A角小于B角时，可以看出，开始接触点O位于与回转中心P相对一侧的弧MP的一半宽度上。

因为点O有在M点以外的弧MP外面的危险，因此A角不能小于9°。

因为对一些配合不好的阳螺纹件和阴螺纹件副，最后的接触点O′可能超出P点以外，因此角度A的值不大于12°。

另外，如同在两个直线形的螺纹牙齿侧面之间接触的情况一样，会在螺纹根部造成应力集中，因此使接触点O′靠近P点并不是最优的方法。

在目前情况下，角A的值为10°是较合适的，因为最后的接触点O′在最坏情况下，使应力的峰值出现在P点一侧的齿侧面宽度中点以外。

图9表示对于同样的螺纹连接，挠性齿侧面125的回转角RFE与夹紧度FA的函数关系。

这里，当角A增大时，齿侧面125的转动更快。

为了用夹紧度限制转动幅度，选择较小的A角(10°)是重要的。

这样，随着真正轴向过盈的变化，接触压力变化小。

图10的曲线表示，对相同形式的螺纹连接，以及对于齿侧面125的各种曲率半径R₁，在角A为常数以及等于10°的条件下，夹紧度FA对接触点位移DC的影响。

对于曲率半径R₁＝20mm，当轴向过盈增大时，开始在M处接触，并且接触点迅速沿着弧MP移动。

曲率半径R₁越小，接触点O越向着P点移动，位移随轴向过盈变化而变化的速率较低。

如果希望将开始接触点O保持在与P点相对的弧MP的宽度的中点上，则半径R比5mm小很多是有害的。

凸的圆形非工作齿侧面125的曲率半径R₁应在3～30mm之间选择。

在图4的螺纹情况下，与图3所示的带有凸的圆形螺纹牙顶的螺纹连接情况一样，在脱开或扭矩过大的过程中，螺纹连接的强度增加；但在带有凸的圆形非工作齿侧面和轴向过盈的螺纹情况下，强度的增加比在图3的螺纹情况下大；然而，强度增大的机理与图7所示的机理相同。

使用与图8～10的试验所用相同的、但几何特性不同，而是与图4的几何特性相反的两个螺纹连接进行的装配和脱开试验发现，强度大大改善。即：阳螺纹件为传统的带有直线形表面的阳螺纹，而阴螺纹件包括带有凸的圆形非工作齿侧面的阴螺纹和向阴螺纹牙顶开放的槽。

对于凸的圆形的阴螺纹非工作齿侧面的切线和螺纹连接轴线的法线(在螺纹高度的中点取)之间的角度为11°，阴螺纹的凸的圆形非工作齿侧面的半径R₁为10mm，和轴向过盈为0.02mm的情况，一个螺纹连接的脱开扭矩T_b提高至装配扭矩T_f的130％，而另一个螺纹连接则提高至装配扭矩T_f的123％。

图5为图4的变型。在图5中，阳螺纹21也具有齿侧面宽度中点处的角A的凸的圆形非工作齿侧面125，但没有槽。

然而，阴螺纹22上有槽32，该槽可使阴螺纹的直线形非工作齿侧面26弯曲，在装配过程中，与在过盈接触状态下的凸的圆形非工作齿侧面125相适应。

在图5的结构中，角A比角B大。从图5C和5D可看出，这种结构使第一个接触点O在作有槽32的阴螺纹牙顶28一侧的挠性非工作齿侧面26的一半宽度上。这种结构也可使接触点的位移OO′向着回转中心Q偏移。

另外，图5所示的螺纹连接的功能与图4所示的螺纹连接功能相同。

图6表示带有在称为楔形螺纹或宽度可变的螺纹的梯形螺纹的直的螺纹部分上的槽和凸的圆形非工作齿侧面的螺纹，在图2所示的螺纹连接300中的应用。这种带有楔形螺纹的螺纹部分在专利US Re 30647中已作了说明。

图6B的阳螺纹部分303′包括宽度可变的燕尾式梯形螺纹。

梯形阳螺纹包括：

·与螺纹连接的轴线平行的直线形螺纹牙顶329；

·直线形和与螺纹连接的轴线平行的螺纹根部327；

·从螺纹根部327向外伸出的直线形非工作齿侧面325；非工作齿侧面和螺纹连接轴线的法线之间的角度β为负角；

·半径为R₁的凸的圆形承载齿侧面323(在与螺纹牙顶和根部的连接处外面)。

齿侧面323使在螺纹高度中点处的切线329与螺纹连接轴线的法线形成A角。

β角和A角使螺纹在其牙顶329处比在其基底(燕尾螺纹)处宽。

当离开螺纹件的自由端的螺纹宽度增加(结果使螺纹齿之间的空间减小)即在图7B中l_3.1比l_3.2大时，这些螺纹的螺距不变且具有变化的宽度。

图6A表示相应的阴螺纹部分304′。

阴螺纹322为宽度变化的已知的燕尾式螺纹，并与阳螺纹321匹配。

螺纹牙顶328和螺纹根部330为直线形，并与螺纹连接的轴线平行。

承载齿侧面324和非工作齿侧面326也为直线形；它们都从螺纹根部330向外伸出，使相应的与螺纹连接轴线的法线所夹的B角和β角为负角。

螺纹的高度一半处的宽度l₂向着螺纹件的自由端逐渐减小，使图6A中的l_2.1比l_2.2大。

另外，阴螺纹322在其全长上包括一条螺旋槽332。槽的轮廓为其轴线基本上与螺纹连接的轴线垂直，并向着螺纹牙顶328开放。

该槽的V字形轮廓，其圆形底部的半径R₂＝0.4mm。

如图6C所示，当将螺纹部分303′，304′一个装在另一个中时，开始时宽度小的螺纹的空档部分较宽；但在装配过程中，这个间隙减小，直至在给定时刻变为零为止。即：阳螺纹和阴螺纹承载齿侧面323、324在O点处成点接触，而阳螺纹和阴螺纹的非工作齿侧面325、326成分布接触。

如图5所示，点O位于作出槽332的螺纹牙顶328侧的部分NQ上。

如上所述，这是因为A角的绝对值比B角的绝对值小造成的。

如果在螺纹牙齿侧面简单接触后继续进行装配，则较宽的螺纹进入较窄的空档部分中，就会在齿侧面之间产生楔子作用的轴向过盈。如图4和图5所示，当这种形式的螺纹部分的“楔”继续装入时，齿侧面会产生弹性变形。

优选承载齿侧面323作成凸的圆形形状，使槽332能让齿侧面进行这种弹性变形。

槽332和凸的圆形齿侧面323的作用与图4和图5所示的槽31、32与凸的圆形齿侧面125的作用相同。但在图5中，挠性齿侧面324为直线形。

根据与图7所示相同的机理，选择阳螺纹的承载齿侧面323的曲率半径R₁，可增加螺纹连接抗脱开或扭矩过大的能力。

应当注意，图4～6所示的螺纹连接也可适用于WO 94/29627所述的宽度可变的楔形螺纹式的有锥度的螺纹部分。参考到上面的说明，技术熟练的人可以容易地实现这种用途。

本发明的范围还包括其他的螺纹管连接。

这样，本发明的范围包括图4所示的具有轴向过盈和在装配结束时在阳螺纹或阴螺纹中的一个螺纹的牙顶与匹配的螺纹根部之间有径向过盈的螺纹管连接。

本发明的范围还包括带有过盈的有锥度的螺纹部分的螺纹管连接；其中，阳螺纹承载齿侧面或阴螺纹承载齿侧面为凸的圆形，和阳螺纹或阴螺纹具有向螺纹牙顶开放的槽，以便适应由于工作中拉抻、压缩或弯曲应力的变化引起的承载齿侧面之间的接触的变化。

在具有直线形承载齿侧面的实心螺纹(没有槽的)中，这种接触的变化会在所述承载侧面上产生疲劳裂纹。

本发明的所述或没有说明的不同实施例适用于整体的螺纹连接和螺纹与管接头的连接。

还可以制造如图11所示的螺纹管连接。这种螺纹管连接中的梯形阴螺纹(图11A)具有直线形表面，而相应的阳螺纹(图11B)具有一般的梯形形状，而承载齿侧面123为凸的圆形，如图6B所示那样。

如同在图3A、图3B一样，阳螺纹的高度h₁比阴螺纹的高度h₂略小，并且阳螺纹或阴螺纹的宽度比相应螺纹之间的间隙宽度略小。这样，在装配后(图11C)，阴螺纹28的牙顶径向与阳螺纹27的根部有过盈；而在阳螺纹29的牙顶和阴螺纹30的根部之间有径向间隙。另外，阳螺纹承载齿侧面123和阴螺纹承载齿侧面24紧贴接触，而在阳螺纹的非工作齿侧面25和阴螺纹的非工作齿侧面26之间有轴向间隙。

阴螺纹齿侧面22为实心的，而阳螺纹21有一条与图4中的槽相同的槽31。该槽可以适应工作时接触压力的变化。

如上所述，当非工作齿侧面为凸的圆形表面(见图4和图5)时，除了对扭矩过大和脱开过程中的强度有影响外，阳螺纹承载齿侧面123的曲率可以控制承载齿侧面123，24之间的接触宽度和接触位置。

当阴螺纹承载齿侧面作成凸的圆形和阳螺纹承载齿侧面为直线形时，也可得到同样的效果。

带有有锥度的螺纹部分和称为“粗糙螺纹”(例如在EP 454147或JP08281061中所述的螺纹)的螺纹的螺纹连接，也可以得到相同的效果。这时，在装配结束时，阳螺纹和阴螺纹的承载齿侧面紧贴接触，而阳螺纹和阴螺纹的非工作齿侧面接触。至少一个螺纹部分的螺纹包括一个承载齿侧面或非工作齿侧面；或凸的圆形承载与非工作齿侧面。