api圆螺纹属圆锥螺纹，其锥度和中径是两个重要的参数，二者关系为
t=（d大-d小）/l
式中t——螺纹锥度，m/m；
d大——螺纹大端中径，mm；
d小——螺纹小端中径，mm；
l——大端与小端之间的螺纹长度，mm。
螺纹锥度表示单位长度内螺纹中径的增加量。一方面，螺纹中径直接决定螺纹锥度的大小，另一方面，当锥度确定时，它又影响螺纹中径的变化。所以，对api圆螺纹而言，螺纹锥度公差和中径公差的选取是相互影响和相互制约的。
api标准的规定
有关api圆螺纹生产、制造和检验方法在api std 5b标准［1］中给出。这个标准规定，所有圆螺纹套管锥度在名义尺寸下为1/16，即0.0625m/m（0.0625英寸/英寸），在全长螺纹范围内，公差取-0.0026～+0.0052m/m，因此，api圆螺纹套管锥度实际范围为0.0599～0.0677m/m。
api圆螺纹中径名义值在基准面e1平面给出，不同规格套管中径的名义值在api std 5b中列表给出。api并未直接给出中径公差值，而是通过量规（环规和塞规）检验的紧密距公差间接给出，在其它参数为名义值时，紧密距公差折算的中径公差为±0.1984375mm（0.0078125英寸），故api圆螺纹中径变化为e1±0.1984375mm。
从api std 5b的规定来看，api圆螺纹锥度和中径公差的选择并无直接关系，即锥度和中径公差的确定并未充分考虑其相关性。这种规定产生的不良后果是：当锥度和基准面处中径合格时，在大端或小端处的中径却有可能不合格；当全长螺纹内中径均合格，锥度却可能不合格，而且这种不合格，按目前的检验方式有可能检验不出来。
锥度公差对中径公差的影响
如图1所示，位于大端和小端处的中径可由下面的关系式确定。
图1 中径计算示意图
对于外螺纹d小=e-l1t
d大=e+(l-l1)t
对于内螺纹d小=e-ltd大=e
式中e——螺纹基准面处的中径，mm；
l1——管端至基准面长度，mm。
若分别取基准面处中径及锥度的极限公差，其它参数取名义值，则可计算出锥度公差对中径公差的影响程度。图2所示为锥度公差对中径公差的影响示意图，其中δt上=+0.0052m/m、δt下=-0.0026m/m，δe=0.1984375mm。
图2 锥度公差对中径公差的影响
可以看出，当取api锥度公差的极限值时，虽然基准面处中径均在api公差范围内，但在大端和小端处中径却可能超出api中径公差范围，如图中阴影面积所示部分中径均超出api公差范围。而且这种影响程度按紧密距或目前的中径检验方式（仅测量基准面处中径）并不能有效控制，如阴影面积2、3、4按紧密距检验、阴影面积1、2、3、4按目前中径检验（仅测量基准面处中径）均无法检测出来，这对螺纹连接质量会产生不良影响。
中径公差对锥度的影响
假设螺纹在长度l范围内锥度是恒定的，则中径公差δe对锥度的影响可由下式来确定
t=0.0625±2δe/l
可以看出锥度不仅与中径公差有关，还与螺纹长度有关。中径取api规定的范围e=e1±0.1984375mm，表1所列为由api长圆螺纹套管中径公差确定的锥度公差。对于api长圆螺纹除正偏差低于api规定的正偏差外，负偏差高出api范围，这说明即使中径满足api公差范围，其锥度却可能超出api公差范围，这种影响随着螺纹长度和套管外径的增大而减小。
表1 中径公差确定的锥度公差
| 外径（mm） | 114.30 | 127.00 | 139.70 | 168.28 | 177.80 | 193.68 | 219.08 | api标准 |
| 正偏差(mm/m) | 5.21 | 4.63 | 4.46 | 4.03 | 3.91 | 3.79 | 3.47 | 5.21 |
| 负偏差(mm/m) | 5.21 | 4.63 | 4.46 | 4.03 | 3.91 | 3.79 | 3.47 | 2.60 |
锥度公差和中径公差的合理选择
从上述分析可知，锥度公差和中径公差是相互影响的，目前api std 5b标准中对二者的公差规定未能显示出这种相关性，因此出现中径公差合格而锥度公差却可能不合格，以及锥度公差合格而中径公差却超出范围的情况。而且这种不合格按常规检验，如用环规或塞规检验紧密距和测量基准面中径等方法均无法检验出来，这对螺纹公差控制及套管的使用性能带来不良影响。
为了更好地控制螺纹公差，提高套管的使用性能，笔者认为，应将锥度公差和中径公差控制有效地结合起来。假设螺纹长度l范围锥度恒定，从锥度的定义可得出二者之间的关系为
δt=±2δe/l或 δe=±δtl/2
利用上述关系确定二者的公差范围，主要优点是将两个重要参数的控制变为一个参数的控制，如图3所示，只要有效地控制中径公差，则锥度公差一定满足要求。因此，可以把锥度公差和中径公差的控制统一为只控制中径公差。当然，要控制中径仅检验基准面是不够的，还须检验基准面外的任意一点中径。 根据有关文献［2］，中径对螺纹连接性能的影响程度较大，故应先确定它的公差，至于如何取值，还需进一步研究。当然，也可以先确定锥度公差，然后反推出中径公差的大小，表2所示为锥度公差δt=±0.0026m/m（保证在api公差范围内）时求得的中径公差，可以看出不同规格套管中径公差是不一样的，与紧密距折算的中径公差相比，精度明显提高。
图3 中径公差和锥度公差的相关性
表2 计算的中径公差（δt=±0.0026m/m）
| 外径（mm） | 114.30 | 127.00 | 139.70 | 168.28 | 177.80 | 193.68 | 219.08 |
| 正偏差（mm） | 0.0991 | 0.1114 | 0.1156 | 0.1280 | 0.1321 | 0.1362 | 0.1486 |
| 负偏差(mm) | 0.0991 | 0.1114 | 0.1156 | 0.1280 | 0.1321 | 0.1362 | 0.1486 |
中径控制的可行性
api圆螺纹传统的控制方式是控制螺纹单参数（如齿高、锥度和螺距等）和紧密距的精度。控制螺纹单参数的目的是控制螺纹牙形的尺寸和形位误差；控制紧密距的主要目的之一便是控制螺纹中径。由于紧密距不仅受中径的影响，而且受螺纹单参数和不圆度等多种因素的影响，通过控制紧密距的办法并不能达到控制中径的目的。而且，当管径较大时，紧密距量规的尺寸和重量会很大，测量时非常困难。
人们已越来越意识到控制中径的重要性，国外许多公司相继对螺纹中径测量技术进行了研究，已开发出了相当成熟的产品，如美国的gage maker公司生产的mrp系列中径规。这种中径规已在我国开始使用，具有操作精度高、可重复性好和操作方便等优点，比测紧密距具有更好的可操作性，在工厂检测不会给生产带来任何不便。
从国外套管生产情况来看，许多厂家目前均开始控制螺纹中径公差，将中径测量作为螺纹检验的主要项目，并证实这对提高api圆螺纹套管的质量有较大的作用。而国内套管生产厂对螺纹中径公差的控制仍采用传统的控制方式，这也是国产套管质量之所以低于进口套管质量的一个重要原因。可见，将锥度公差和中径公差控制统一为只控制中径公差，并进行中径检验，对提高国产套管的质量有着重要的意义。
