JPH0112995B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0112995B2 JPH0112995B2 JP56114473A JP11447381A JPH0112995B2 JP H0112995 B2 JPH0112995 B2 JP H0112995B2 JP 56114473 A JP56114473 A JP 56114473A JP 11447381 A JP11447381 A JP 11447381A JP H0112995 B2 JPH0112995 B2 JP H0112995B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- joint
- plating
- seizure
- oil country
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Earth Drilling (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Description
本発明はクロム含有量の油井継手、さらに詳し
くはそのシール部の硬度および融点が特定された
油井管継手に関する。 油井管における継手部のシール性は重要な事項
である。そこで一般的に第１図に示す継手構造を
もつてそのシール性を確保している。すなわち油
井管１相互（他方の油井管は図示省略）をカツプ
リング継手２により連結する場合、ねじ部３が終
りそれより先端が管１側からみて先細のテーパを
なして相互に接触するメタル−メタリシール部４
と、このメタル−メタルシール部の入口部に継手
２側に曲率中心を有す円弧シール部５とを形成し
ておき、継手２の回転締付けにより前記シール部
４，５に圧入代を与えて接触面に高面圧を発生さ
せシールを図つている。 従来、円弧シール部５の曲率半径Ｒとしては、
高気密用（1000〜2000気圧）では１〜４mmが、中
気密用（数百気圧）では200〜300mmが採用されて
いる。ところで、シール性は接触部の面圧ととも
に接触巾とを関係する。これを第２図によつて説
明すれば、曲率半径R1，R2として異なる円弧シ
ール部５に対して同じ荷重Ｗが作用した場合、そ
れぞれ接触巾b1，b2が異なるため、面圧P1，P2も
異なる。そして高気密用としては曲率半径を１〜
４mmとし、面圧を300Kg／mm2程度を与えている。
しかしながら、曲率半径を大きくすれば、第２図
のように最高面圧が低下するからといつて、接触
巾が大きくなるため、シール性がそのまま低下す
るとは限らない。また最高面圧をあまり高くして
おくと、継手の締結時に焼付がムシレを生じるか
ら、焼付防止等の点も曲率半径の値を適切に設定
することが重要になつてくる。 一方、従来油井管の材料としては、普通鋼、あ
るいはクロム（以下Crとする）やモリブテン
（以下Moとする）を数重量％含有するCr−Mo鋼
が用いられていたが、近年、油井の条件が益々厳
しくなるにしたがつて、H2SやCO2を伴う腐食環
境下でも耐食性等の性能を十分発揮する油井管を
との要望のもとに、Crを10％以上含む高クロム
含有鋼からなる油井管が用いられている。 油井管の継手シール部には、上述の焼付やムシ
レの防止の点から何らかの表面処理を行う必要が
ある。そこで従来の一般的な材質の油井管に対し
ては、リン酸亜鉛またはリン酸マンガン等による
化成処理を行つていた。しかし前述の高クロム含
有鋼に対して、この種の化成処理を行わんとして
も、化学反応が十分でなく付着性も悪く、したが
つて焼付やムシレを防止することが実質的に困難
であつた。 本発明は、上述のような高クロム含有鋼に対し
て特有の表面処理の困難性に対処するために、所
期のシール性を図りながら焼付およびムシレを確
実に防止できる油井管継手を提供することを目的
としている。 この目的の達成のために、本発明者が種々検討
したところ、従来の化成処理に代つて、金属また
はその合金メツキを施すことが有効な手段であ
り、かつその金属およびその合金メツキの選択に
際しては、硬度と融点とが選択の重要なフアクタ
ーであることを見出し、本発明の完成に至つた。 すなわち、本発明は、クロムを10％以上含有す
る高クロム含有鋼からなり、鋼管と継手との螺合
面が終りそれより先端が鋼管側からみて先細のテ
ーパをなして相互に接触するメタル−メタルシー
ル部を有する継手であつて、少くとも前記メタル
−メタルシール部に、ビツカース硬度で300以下、
かつ融点が400℃以上である金属またはその合金
メツキを施したことを特徴とするものである。 なお、本発明の高クロム含有鋼には、Cr10％
以上とともにNiその他の成分を含む、フエライ
ト系、マルテンサイト系、オーステナイト系或い
はフエライトとオーステナイトの２相系その他油
井管用材料として用いられる全ての鋼が含まれ
る。 前述のように、高クロム含有鋼では化成処理被
膜の付着性が悪い。そこで本発明者は、それに代
る表面処理法について種々の実験を行つた。その
実験の一つは次の通りである。 すなわち、試験片として第３図のような先端が
２mmφの截頭円錐状の試験片Ａと、第４図のよう
な正方形板試験片Ｂとを用意し、試験片Ｂの表面
Boに各種の表面処理を行つた。試験順序は、(1)
試験片Ｂ上に油井管継手のねじ部に一般に塗布さ
れるグリースの一種であるコンパウンドを塗布し
た後、その上から試験片Ａの所定の荷重で押付け
る、(2)その試験片Ａを実際の継手による締結を想
定した回転数で所定時間回転させる、(3)その回転
中のトルクを連続的に測定し、第６図のようにト
ルクが急激に増大した時点で焼付が生じたと判定
する（なお、同時に試験片Ｂ表面の損傷状態をも
観察、その結果も参考にして焼付の有無の判定の
参考とする）、(4)焼付が生じていない場合には、
押付荷重を増大し、焼付が生じるまで(2)〜(3)の操
作を繰返す。ここで、本実験では、第５図に示す
ように押付荷重を接触面圧が20Kgｆ／mm2のステツ
プで増加するようにし、その押付回転時間を各ス
テツプ60秒とした。なお、ステツプロード方式で
なくても、連続増加方式でもよい。 ここで、試験片Ｂの表面Boへの表面処理とし
ては、Cuメツキ、Znメツキ、Ni−Zn合金メツ
キ、Crメツキ、Snメツキ、Niメツキを施した。
これら各種の表面処理についての耐焼付性（80Kg
ｆ／mm2での焼付きの有無で評価）の結果を次表に
示す。
くはそのシール部の硬度および融点が特定された
油井管継手に関する。 油井管における継手部のシール性は重要な事項
である。そこで一般的に第１図に示す継手構造を
もつてそのシール性を確保している。すなわち油
井管１相互（他方の油井管は図示省略）をカツプ
リング継手２により連結する場合、ねじ部３が終
りそれより先端が管１側からみて先細のテーパを
なして相互に接触するメタル−メタリシール部４
と、このメタル−メタルシール部の入口部に継手
２側に曲率中心を有す円弧シール部５とを形成し
ておき、継手２の回転締付けにより前記シール部
４，５に圧入代を与えて接触面に高面圧を発生さ
せシールを図つている。 従来、円弧シール部５の曲率半径Ｒとしては、
高気密用（1000〜2000気圧）では１〜４mmが、中
気密用（数百気圧）では200〜300mmが採用されて
いる。ところで、シール性は接触部の面圧ととも
に接触巾とを関係する。これを第２図によつて説
明すれば、曲率半径R1，R2として異なる円弧シ
ール部５に対して同じ荷重Ｗが作用した場合、そ
れぞれ接触巾b1，b2が異なるため、面圧P1，P2も
異なる。そして高気密用としては曲率半径を１〜
４mmとし、面圧を300Kg／mm2程度を与えている。
しかしながら、曲率半径を大きくすれば、第２図
のように最高面圧が低下するからといつて、接触
巾が大きくなるため、シール性がそのまま低下す
るとは限らない。また最高面圧をあまり高くして
おくと、継手の締結時に焼付がムシレを生じるか
ら、焼付防止等の点も曲率半径の値を適切に設定
することが重要になつてくる。 一方、従来油井管の材料としては、普通鋼、あ
るいはクロム（以下Crとする）やモリブテン
（以下Moとする）を数重量％含有するCr−Mo鋼
が用いられていたが、近年、油井の条件が益々厳
しくなるにしたがつて、H2SやCO2を伴う腐食環
境下でも耐食性等の性能を十分発揮する油井管を
との要望のもとに、Crを10％以上含む高クロム
含有鋼からなる油井管が用いられている。 油井管の継手シール部には、上述の焼付やムシ
レの防止の点から何らかの表面処理を行う必要が
ある。そこで従来の一般的な材質の油井管に対し
ては、リン酸亜鉛またはリン酸マンガン等による
化成処理を行つていた。しかし前述の高クロム含
有鋼に対して、この種の化成処理を行わんとして
も、化学反応が十分でなく付着性も悪く、したが
つて焼付やムシレを防止することが実質的に困難
であつた。 本発明は、上述のような高クロム含有鋼に対し
て特有の表面処理の困難性に対処するために、所
期のシール性を図りながら焼付およびムシレを確
実に防止できる油井管継手を提供することを目的
としている。 この目的の達成のために、本発明者が種々検討
したところ、従来の化成処理に代つて、金属また
はその合金メツキを施すことが有効な手段であ
り、かつその金属およびその合金メツキの選択に
際しては、硬度と融点とが選択の重要なフアクタ
ーであることを見出し、本発明の完成に至つた。 すなわち、本発明は、クロムを10％以上含有す
る高クロム含有鋼からなり、鋼管と継手との螺合
面が終りそれより先端が鋼管側からみて先細のテ
ーパをなして相互に接触するメタル−メタルシー
ル部を有する継手であつて、少くとも前記メタル
−メタルシール部に、ビツカース硬度で300以下、
かつ融点が400℃以上である金属またはその合金
メツキを施したことを特徴とするものである。 なお、本発明の高クロム含有鋼には、Cr10％
以上とともにNiその他の成分を含む、フエライ
ト系、マルテンサイト系、オーステナイト系或い
はフエライトとオーステナイトの２相系その他油
井管用材料として用いられる全ての鋼が含まれ
る。 前述のように、高クロム含有鋼では化成処理被
膜の付着性が悪い。そこで本発明者は、それに代
る表面処理法について種々の実験を行つた。その
実験の一つは次の通りである。 すなわち、試験片として第３図のような先端が
２mmφの截頭円錐状の試験片Ａと、第４図のよう
な正方形板試験片Ｂとを用意し、試験片Ｂの表面
Boに各種の表面処理を行つた。試験順序は、(1)
試験片Ｂ上に油井管継手のねじ部に一般に塗布さ
れるグリースの一種であるコンパウンドを塗布し
た後、その上から試験片Ａの所定の荷重で押付け
る、(2)その試験片Ａを実際の継手による締結を想
定した回転数で所定時間回転させる、(3)その回転
中のトルクを連続的に測定し、第６図のようにト
ルクが急激に増大した時点で焼付が生じたと判定
する（なお、同時に試験片Ｂ表面の損傷状態をも
観察、その結果も参考にして焼付の有無の判定の
参考とする）、(4)焼付が生じていない場合には、
押付荷重を増大し、焼付が生じるまで(2)〜(3)の操
作を繰返す。ここで、本実験では、第５図に示す
ように押付荷重を接触面圧が20Kgｆ／mm2のステツ
プで増加するようにし、その押付回転時間を各ス
テツプ60秒とした。なお、ステツプロード方式で
なくても、連続増加方式でもよい。 ここで、試験片Ｂの表面Boへの表面処理とし
ては、Cuメツキ、Znメツキ、Ni−Zn合金メツ
キ、Crメツキ、Snメツキ、Niメツキを施した。
これら各種の表面処理についての耐焼付性（80Kg
ｆ／mm2での焼付きの有無で評価）の結果を次表に
示す。
【表】
上表から、Cuメツキ、Znメツキ、Ni−Znメツ
キが好適であることが判明する。これは、融点が
高く、かつ硬度が低いためであることが考えられ
る。すなわち融点が高ければ、継手締結時におけ
る摩擦熱により溶融することがないから、焼付や
ムシレを防止でき、また硬度が低ければ、継手締
結時にメツキ材が接触面で潤滑効果を発揮し、焼
付やムシレ防止に寄与するためであると思料され
る。 そこで、さらに種々の実験（詳細せず）を行
い、所期の目的を達成する融点およびビツカース
硬度の臨界値を考究したところ、融点が400℃以
上であり、ビツカース硬度で300以下のものであ
ればよいことが明らかとなつた。 またこのようなメツキ材をカツプリング継手お
よびまたは油井管のメタル−メタルシール部に施
すと、前記円弧シール部の曲率半径にほぼ関係な
く、従来通常用いられている高気密用で１〜４
mm、中空密用で200〜300mmで足りることも判明し
た。しかしながら、その曲率半径を10〜50mmとし
かつ上記のメツキ処理を施すと、焼付防止性とと
もにシール性をも満足するためには望ましい。 一方、上記実験にも用いられた各メツキが施さ
れた油井管継手について次の試験を行つた。油井
管の鋼種は次表に示す２種のものである。
キが好適であることが判明する。これは、融点が
高く、かつ硬度が低いためであることが考えられ
る。すなわち融点が高ければ、継手締結時におけ
る摩擦熱により溶融することがないから、焼付や
ムシレを防止でき、また硬度が低ければ、継手締
結時にメツキ材が接触面で潤滑効果を発揮し、焼
付やムシレ防止に寄与するためであると思料され
る。 そこで、さらに種々の実験（詳細せず）を行
い、所期の目的を達成する融点およびビツカース
硬度の臨界値を考究したところ、融点が400℃以
上であり、ビツカース硬度で300以下のものであ
ればよいことが明らかとなつた。 またこのようなメツキ材をカツプリング継手お
よびまたは油井管のメタル−メタルシール部に施
すと、前記円弧シール部の曲率半径にほぼ関係な
く、従来通常用いられている高気密用で１〜４
mm、中空密用で200〜300mmで足りることも判明し
た。しかしながら、その曲率半径を10〜50mmとし
かつ上記のメツキ処理を施すと、焼付防止性とと
もにシール性をも満足するためには望ましい。 一方、上記実験にも用いられた各メツキが施さ
れた油井管継手について次の試験を行つた。油井
管の鋼種は次表に示す２種のものである。
【表】
それぞれの継手について、20回にわたつて締
付、締戻しを行い、メタル−メタルシール部にお
ける焼付状態を観察したが、Cuメツキ、Znメツ
キ、Ni−Znメツキを施したものでは、焼付けが
みられなかつたが、Snメツキ、Crメツキおよび
Niメツキでは焼付がみられた。ここで与えた圧
力は、パイプの内面が降伏する圧力の80％で、
API（米国石油協会）の規定値にも準じている。 なお、本発明において、メツキ処理部位は、メ
タル−メタルシール部のほか、ねじ部に施しても
よい。 以上の通り、本発明は、少くともメタル−メタ
ルシール部に、ビツカース硬度で300以下、かつ
融点が400℃以上である金属またはその合金メツ
キを施したので、高クロム含有鋼に対して強固に
密着させることができるとともに、焼付やムシレ
を確実に防止できる。
付、締戻しを行い、メタル−メタルシール部にお
ける焼付状態を観察したが、Cuメツキ、Znメツ
キ、Ni−Znメツキを施したものでは、焼付けが
みられなかつたが、Snメツキ、Crメツキおよび
Niメツキでは焼付がみられた。ここで与えた圧
力は、パイプの内面が降伏する圧力の80％で、
API（米国石油協会）の規定値にも準じている。 なお、本発明において、メツキ処理部位は、メ
タル−メタルシール部のほか、ねじ部に施しても
よい。 以上の通り、本発明は、少くともメタル−メタ
ルシール部に、ビツカース硬度で300以下、かつ
融点が400℃以上である金属またはその合金メツ
キを施したので、高クロム含有鋼に対して強固に
密着させることができるとともに、焼付やムシレ
を確実に防止できる。
第１図は継手部を示す要部断面図、第２図は曲
率半径と面圧との関係を示す模式図、第３図およ
び第４図は試験片の正面図および斜視図、第５図
は荷重作用方式を示す説明図、第６図は焼付発生
判断時についての説明図である。 １……油井管、２……継手、３……ねじ部、４
……メタル−メタルシール部、５……円弧シール
部。
率半径と面圧との関係を示す模式図、第３図およ
び第４図は試験片の正面図および斜視図、第５図
は荷重作用方式を示す説明図、第６図は焼付発生
判断時についての説明図である。 １……油井管、２……継手、３……ねじ部、４
……メタル−メタルシール部、５……円弧シール
部。
Claims (1)
- １ クロムを10％以上含有する高クロム含有鋼か
らなり、鋼管と継手との螺合面が終りそれより先
端が鋼管側からみて先細のテーパをなして相互に
接触するメタル−メタルシール部を有する継手で
あつて、少くとも前記メタル−メタルシール部
に、ビツカース硬度で300以下、かつ融点が400℃
以上である金属またはその合金メツキを施したこ
とを特徴とする油井管継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11447381A JPS5817285A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 油井管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11447381A JPS5817285A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 油井管継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817285A JPS5817285A (ja) | 1983-02-01 |
| JPH0112995B2 true JPH0112995B2 (ja) | 1989-03-02 |
Family
ID=14638608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11447381A Granted JPS5817285A (ja) | 1981-07-23 | 1981-07-23 | 油井管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817285A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3317461B2 (ja) * | 1993-06-04 | 2002-08-26 | 新日本製鐵株式会社 | 油井管継手とその表面処理法 |
| US6027145A (en) * | 1994-10-04 | 2000-02-22 | Nippon Steel Corporation | Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof |
| JP2002130552A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 環境保全性に優れた油井管用ネジ継手 |
| JP4680446B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2011-05-11 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 油井鋼管用継手 |
| JP4275656B2 (ja) | 2005-09-02 | 2009-06-10 | 住友金属工業株式会社 | 鋼管用ねじ継手 |
| CA3028938C (en) * | 2016-06-30 | 2020-06-09 | Nippon Steel Corporation | Threaded connection for pipe and method for producing threaded connection for pipe |
| WO2018074212A1 (ja) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 新日鐵住金株式会社 | 管用ねじ継手及び管用ねじ継手の製造方法 |
| EP3633256B1 (en) * | 2017-05-22 | 2021-09-29 | Nippon Steel Corporation | Threaded connection for pipes or tubes and method for producing the threaded connection for pipes or tubes |
| CN111051757B (zh) * | 2017-09-04 | 2022-04-19 | 日本制铁株式会社 | 管用螺纹接头及管用螺纹接头的制造方法 |
| AU2023291917B2 (en) * | 2022-06-15 | 2026-03-26 | Nippon Steel Corporation | Oil-well metal pipe |
-
1981
- 1981-07-23 JP JP11447381A patent/JPS5817285A/ja active Granted
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| API SPECIFICATION FOR THREADING GAGING AND THREAD INSPECTION OF CASING TURBING AND LINE PIPE THREADS=1979 * |
| API SPECIFICATION=1979 * |
| CONTROL OF CO2 CORROSION BY SPECIAL PRODUCTION TUBULARS IN OFFSHORE OPERATION =1980 * |
| JOURNAL OF PETROLEUM TECHNOLOGY=1967 * |
| MANUFACTURING AND QUALITY ASSURANCE SYSTEM FOR WELD ON DRILL PIPE * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5817285A (ja) | 1983-02-01 |
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