JPH06346988A - 油井管継手とその表面処理法 - Google Patents
油井管継手とその表面処理法Info
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- JPH06346988A JPH06346988A JP5134986A JP13498693A JPH06346988A JP H06346988 A JPH06346988 A JP H06346988A JP 5134986 A JP5134986 A JP 5134986A JP 13498693 A JP13498693 A JP 13498693A JP H06346988 A JPH06346988 A JP H06346988A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃｒ含有量１０％以上の高Ｃｒ含有鋼製鋼管
継手部分に、皮膜強度、密着性に優れ、耐ゴーリング性
が向上した表面処理面を有する油井管継手の提供。 【構成】 Ｃｒ含有量が１０％以上の高Ｃｒ含有の合金
鋼からなる油井管の継手の摺動部分に耐焼付き性付与の
ための表面処理を行うに際して、下地処理として窒化処
理を施して、窒化層を形成したのち、通常の化成処理あ
るいは金属めっきを施す。継手部分の表面の不動態化皮
膜は、溶融塩によって溶融除去され、表層には脱Ｃｒ反
応の進行と共に窒化鉄層を主成分とする窒化層を生成す
る。この表面に形成された窒化鉄層は、化成処理、亜
鉛，銅のようなめっき処理に馴染み性が良く、皮膜強
度、密着性に優れた均一な皮膜を形成し、継手部分の耐
ゴーリング性が改善される。
継手部分に、皮膜強度、密着性に優れ、耐ゴーリング性
が向上した表面処理面を有する油井管継手の提供。 【構成】 Ｃｒ含有量が１０％以上の高Ｃｒ含有の合金
鋼からなる油井管の継手の摺動部分に耐焼付き性付与の
ための表面処理を行うに際して、下地処理として窒化処
理を施して、窒化層を形成したのち、通常の化成処理あ
るいは金属めっきを施す。継手部分の表面の不動態化皮
膜は、溶融塩によって溶融除去され、表層には脱Ｃｒ反
応の進行と共に窒化鉄層を主成分とする窒化層を生成す
る。この表面に形成された窒化鉄層は、化成処理、亜
鉛，銅のようなめっき処理に馴染み性が良く、皮膜強
度、密着性に優れた均一な皮膜を形成し、継手部分の耐
ゴーリング性が改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原油または天然ガス採
掘に使用される油井管相互を連結するカップリング継手
に関する。
掘に使用される油井管相互を連結するカップリング継手
に関する。
【０００２】
【従来の技術】油井管の連結に用いられる継手部分は、
油井管の先端に形成されたねじ部とその基部に形成され
たテーパ部分からなる継手部分と、このねじ部と螺合す
るねじ部と先端に先細のテーパ部分を形成した継手部材
を回転締め付けて、両テーパ部の接触面に高面圧を発生
せしめてメタル−メタルシールを形成して完全なシール
性を維持している。
油井管の先端に形成されたねじ部とその基部に形成され
たテーパ部分からなる継手部分と、このねじ部と螺合す
るねじ部と先端に先細のテーパ部分を形成した継手部材
を回転締め付けて、両テーパ部の接触面に高面圧を発生
せしめてメタル−メタルシールを形成して完全なシール
性を維持している。
【０００３】しかし、この継手には、メークアップ、ブ
レークアウトの際に、高い面圧での摺動が繰り返し行な
われるために、管材との間に焼付けとムシレが発生し、
これによってシール性が阻害される。このため、例え
ば、特公平１−１２９９５号公報に記載されているよう
に、通常、ねじ部とメタル−メタルシール部分に、種々
の化成処理による化成皮膜の生成あるいは、Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｐｂなどの軟質金属、あるいはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｐｔなどのめっきを施して焼付けとムシレの発生を防い
でいる。即ち、油井管の継手部分と継手部材間に生じる
ゴーリングを防止している。
レークアウトの際に、高い面圧での摺動が繰り返し行な
われるために、管材との間に焼付けとムシレが発生し、
これによってシール性が阻害される。このため、例え
ば、特公平１−１２９９５号公報に記載されているよう
に、通常、ねじ部とメタル−メタルシール部分に、種々
の化成処理による化成皮膜の生成あるいは、Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｐｂなどの軟質金属、あるいはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｐｔなどのめっきを施して焼付けとムシレの発生を防い
でいる。即ち、油井管の継手部分と継手部材間に生じる
ゴーリングを防止している。
【０００４】一方、近年、耐圧性を増すために１０％以
上の高Ｃｒ含有鋼、さらにこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加
した高合金鋼製の高耐圧鋼油井管が使用されるようにな
った。
上の高Ｃｒ含有鋼、さらにこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加
した高合金鋼製の高耐圧鋼油井管が使用されるようにな
った。
【０００５】このような、高いＣｒ含有量の油井管の継
手部分への化成処理や合金めっきを施すに当たっては、
継手部分の表面にＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜が存
在し、これが、化成処理あるいはめっき処理を阻害して
均一な皮膜が生成されず、充分な耐ゴーリング性が得ら
れない原因となっている。
手部分への化成処理や合金めっきを施すに当たっては、
継手部分の表面にＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜が存
在し、これが、化成処理あるいはめっき処理を阻害して
均一な皮膜が生成されず、充分な耐ゴーリング性が得ら
れない原因となっている。
【０００６】そのため、かかる高Ｃｒ含有合金鋼からな
る油井管継手部分への表面処理層付与に際しては、強酸
洗によるＣｒ鋼表面の酸化物からなる不動態化皮膜除
去、ストライクめっき法などによる活性化処理を施し、
さらにめっき層とＣｒ鋼の密着性を向上せしめるために
Ｎｉめっき層を設け、その上にＣｕめっき、あるいはＺ
ｎめっきなどを行う方法が通常採用されている。
る油井管継手部分への表面処理層付与に際しては、強酸
洗によるＣｒ鋼表面の酸化物からなる不動態化皮膜除
去、ストライクめっき法などによる活性化処理を施し、
さらにめっき層とＣｒ鋼の密着性を向上せしめるために
Ｎｉめっき層を設け、その上にＣｕめっき、あるいはＺ
ｎめっきなどを行う方法が通常採用されている。
【０００７】すなわち、高Ｃｒ含有合金鋼の油井管継手
部分に、メタル同士の接触によるシール部の耐ゴーリン
グ性に優れた表面処理層を設けるには、高Ｃｒ含有鋼継
手部分に対して非常に優れた密着性を有する表面処理皮
膜の形成が必要とされるため、前記のように煩雑な処理
工程が必要とされ、生産性およびコスト面からも極めて
不利である。さらに、従来の処理方法ではＣｒを含有す
る酸化物を除去するための強酸洗およびストライクめっ
きによる活性化処理過程において、水素ガス発生雰囲気
に曝されるため、高Ｃｒ合金鋼中への水素侵入が避けら
れず、そのため鋼管継手部分の脆化が懸念されるなどの
問題点を有している。
部分に、メタル同士の接触によるシール部の耐ゴーリン
グ性に優れた表面処理層を設けるには、高Ｃｒ含有鋼継
手部分に対して非常に優れた密着性を有する表面処理皮
膜の形成が必要とされるため、前記のように煩雑な処理
工程が必要とされ、生産性およびコスト面からも極めて
不利である。さらに、従来の処理方法ではＣｒを含有す
る酸化物を除去するための強酸洗およびストライクめっ
きによる活性化処理過程において、水素ガス発生雰囲気
に曝されるため、高Ｃｒ合金鋼中への水素侵入が避けら
れず、そのため鋼管継手部分の脆化が懸念されるなどの
問題点を有している。
【０００８】また、従来鋼管の継手部分の焼付けとムシ
レ発生の防止のために施されている燐酸マンガンによる
化成処理により、かかる１０％以上の高Ｃｒ含有鋼板に
対して、密着性の良好な皮膜を均一に生成せしめること
は極めて困難であることが知られている。
レ発生の防止のために施されている燐酸マンガンによる
化成処理により、かかる１０％以上の高Ｃｒ含有鋼板に
対して、密着性の良好な皮膜を均一に生成せしめること
は極めて困難であることが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記従来の１０％以上の高Ｃｒ含有鋼さら
にはこれに、Ｎｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ含有鋼製
鋼管継手部分における上記従来手段による問題点を解消
することにあって、皮膜の密着性，皮膜強度および耐ゴ
ーリング性に優れた表面処理皮膜を有する高Ｃｒ含有鋼
製鋼管継手部分とその表面処理法を提供するものであ
る。
する課題は、上記従来の１０％以上の高Ｃｒ含有鋼さら
にはこれに、Ｎｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ含有鋼製
鋼管継手部分における上記従来手段による問題点を解消
することにあって、皮膜の密着性，皮膜強度および耐ゴ
ーリング性に優れた表面処理皮膜を有する高Ｃｒ含有鋼
製鋼管継手部分とその表面処理法を提供するものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｒ含有量が
１０％以上の高Ｃｒ含有の合金鋼からなる油井管の継手
の摺動部分に焼付きとムシレ発生の防止のための皮膜層
を付与するための表面処理を行うに際して、下地処理と
して窒化処理を施して、窒化層を形成したのち、化成処
理あるいは金属めっきを施すことを特徴とする。
１０％以上の高Ｃｒ含有の合金鋼からなる油井管の継手
の摺動部分に焼付きとムシレ発生の防止のための皮膜層
を付与するための表面処理を行うに際して、下地処理と
して窒化処理を施して、窒化層を形成したのち、化成処
理あるいは金属めっきを施すことを特徴とする。
【００１１】この本発明の処理は、油井管の連結に用い
られる継手部分即ち油井管の先端に形成されたねじ部と
その基部に形成されたテーパ部分からなる継手部分、お
よびこのねじ部と螺合するねじ部と先端に先細のテーパ
部分を形成した継手部材の両方に施してもよく、またど
ちらかの片方、特に継手部材にのみ施してもよい。
られる継手部分即ち油井管の先端に形成されたねじ部と
その基部に形成されたテーパ部分からなる継手部分、お
よびこのねじ部と螺合するねじ部と先端に先細のテーパ
部分を形成した継手部材の両方に施してもよく、またど
ちらかの片方、特に継手部材にのみ施してもよい。
【００１２】而して、本発明の骨子である窒化処理は、
継手部分の製作過程で付着する油脂類を除去した後、窒
素化合物を含有する溶融塩浴を用いて行われる。
継手部分の製作過程で付着する油脂類を除去した後、窒
素化合物を含有する溶融塩浴を用いて行われる。
【００１３】即ち、本発明の目的を達成するための窒化
層は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃の条件下での
加熱処理による窒化処理により形成することができる。
この処理において、溶融塩浴の温度が４００℃未満で
は、高Ｃｒ含有合金鋼の表面に均一な窒化層を形成する
のが困難であり、また７００℃を超える処理温度では、
溶融塩浴の蒸発が著しく、安定して窒化処理を行うこと
が工業的に困難である。したがって、本発明における窒
化処理は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６００℃の溶融塩浴中での加熱処理によっ
て行われる。
層は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃の条件下での
加熱処理による窒化処理により形成することができる。
この処理において、溶融塩浴の温度が４００℃未満で
は、高Ｃｒ含有合金鋼の表面に均一な窒化層を形成する
のが困難であり、また７００℃を超える処理温度では、
溶融塩浴の蒸発が著しく、安定して窒化処理を行うこと
が工業的に困難である。したがって、本発明における窒
化処理は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６００℃の溶融塩浴中での加熱処理によっ
て行われる。
【００１４】而して、この窒化層の厚さは、本発明の前
記した目的を達成するためには、１μ以上から３０μ以
下で生成されることが必要である。窒化層の厚さが１μ
未満では、窒化層に欠陥部が多く、密着性の良好な表面
処理層を安定して得るための下地層としての機能を有し
ない。また、この厚さが３０μを超える場合には、下地
層としての作用効果が飽和するとともに、経済的に不利
である。むしろ、この窒化層は硬度が高いため、その厚
さが増加しすぎると高Ｃｒ含有合金鋼の材質が劣化する
ので好ましくない。したがって、本発明における窒化層
の厚さは、１〜３０μ厚さ、好ましくは５〜２０μ厚さ
に限定される。
記した目的を達成するためには、１μ以上から３０μ以
下で生成されることが必要である。窒化層の厚さが１μ
未満では、窒化層に欠陥部が多く、密着性の良好な表面
処理層を安定して得るための下地層としての機能を有し
ない。また、この厚さが３０μを超える場合には、下地
層としての作用効果が飽和するとともに、経済的に不利
である。むしろ、この窒化層は硬度が高いため、その厚
さが増加しすぎると高Ｃｒ含有合金鋼の材質が劣化する
ので好ましくない。したがって、本発明における窒化層
の厚さは、１〜３０μ厚さ、好ましくは５〜２０μ厚さ
に限定される。
【００１５】なお、この窒化層を得るための溶融塩の浴
組成および処理時間などは、特に限定されるものではな
く、例えば処理浴組成としては、 （Ａ） ＮａＣＮ ２５％ ＫＣＮ １０％ ＮａＣＮＯ ２５％ ＫＣＮＯ １０％ Ｎａ2 ＣＯ3 ２０％ Ｋ2 ＣＯ3 １０％ （Ｂ） ＮａＣＮＯ １０％ ＫＣＮＯ ４５％ Ｎａ2 ＣＯ3 １０％ Ｋ2 ＣＯ3 ３５％ のような窒素化合物を含有する溶融塩浴が用いられると
ともに、継手部分の適用される条件あるいはサイズ、処
理温度などに対応してそれぞれ選定された処理時間で処
理される。
組成および処理時間などは、特に限定されるものではな
く、例えば処理浴組成としては、 （Ａ） ＮａＣＮ ２５％ ＫＣＮ １０％ ＮａＣＮＯ ２５％ ＫＣＮＯ １０％ Ｎａ2 ＣＯ3 ２０％ Ｋ2 ＣＯ3 １０％ （Ｂ） ＮａＣＮＯ １０％ ＫＣＮＯ ４５％ Ｎａ2 ＣＯ3 １０％ Ｋ2 ＣＯ3 ３５％ のような窒素化合物を含有する溶融塩浴が用いられると
ともに、継手部分の適用される条件あるいはサイズ、処
理温度などに対応してそれぞれ選定された処理時間で処
理される。
【００１６】また、本発明においては、溶融塩浴中での
窒化処理に先立って、予め高Ｃｒ含有合金鋼の表面をグ
リットブラスト、ガラスビーズショットなどの機械的手
段による清浄化処理を行うことによって、窒化層の形成
時間を短縮することができる。
窒化処理に先立って、予め高Ｃｒ含有合金鋼の表面をグ
リットブラスト、ガラスビーズショットなどの機械的手
段による清浄化処理を行うことによって、窒化層の形成
時間を短縮することができる。
【００１７】次いで、この窒化層からなる下地層を形成
した後の表面処理としては、従来かかる鋼管継手部分の
耐ゴーリング性の向上のために施されている燐酸マンガ
ンによる化成処理、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉなどの金属
めっきが目的とする機能に対応して、それぞれ任意に施
される。即ち、これらの各表面処理層を窒化層からなる
下地層に施す方法については、何ら規定されるものでな
く、既に公知の燐酸マンガン処理法および電気めっき法
などによる金属めっき法が適用される。
した後の表面処理としては、従来かかる鋼管継手部分の
耐ゴーリング性の向上のために施されている燐酸マンガ
ンによる化成処理、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉなどの金属
めっきが目的とする機能に対応して、それぞれ任意に施
される。即ち、これらの各表面処理層を窒化層からなる
下地層に施す方法については、何ら規定されるものでな
く、既に公知の燐酸マンガン処理法および電気めっき法
などによる金属めっき法が適用される。
【００１８】而して、この表面処理層の厚さとしては、
一般的に化成処理皮膜については５μ〜２５μ、また金
属めっき皮膜については７．５μ以上から４０μ以下の
厚さが選定される。また、金属めっき皮膜は常層でな
く、二層皮膜として設けてもよい。
一般的に化成処理皮膜については５μ〜２５μ、また金
属めっき皮膜については７．５μ以上から４０μ以下の
厚さが選定される。また、金属めっき皮膜は常層でな
く、二層皮膜として設けてもよい。
【００１９】なお、本発明の窒化層からなる下地層を施
した後、高Ｃｒ含有合金鋼製の継手部分に対して、従来
から行われている処理方法により、下地層が除去されて
いない処理条件で表面処理皮膜層を付与しても何ら差し
支えない。
した後、高Ｃｒ含有合金鋼製の継手部分に対して、従来
から行われている処理方法により、下地層が除去されて
いない処理条件で表面処理皮膜層を付与しても何ら差し
支えない。
【００２０】以上のように、本発明においては、高Ｃｒ
含有合金鋼の表面に、窒化層からなる下地層が生成され
ている効果により、皮膜の密着性、皮膜の強度に優れる
上記の各種表面処理皮膜が容易に形成されるので、耐ゴ
ーリング性に優れた鋼管の継手を得ることができる。
含有合金鋼の表面に、窒化層からなる下地層が生成され
ている効果により、皮膜の密着性、皮膜の強度に優れる
上記の各種表面処理皮膜が容易に形成されるので、耐ゴ
ーリング性に優れた鋼管の継手を得ることができる。
【００２１】
【作用】１０％以上のＣｒを含有するＣｒ含有鋼、さら
にこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ合金鋼から製
造される鋼管継手は、溶融塩浴中での窒化処理により、
表面のＣｒ酸化物を含有する不動態化皮膜が溶融除去さ
れ、脱Ｃｒ反応が進行するとともに、表層には窒化鉄を
主成分とする窒化層が、また内層には窒化鉄と窒化クロ
ムからなる窒化層が形成される。
にこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ合金鋼から製
造される鋼管継手は、溶融塩浴中での窒化処理により、
表面のＣｒ酸化物を含有する不動態化皮膜が溶融除去さ
れ、脱Ｃｒ反応が進行するとともに、表層には窒化鉄を
主成分とする窒化層が、また内層には窒化鉄と窒化クロ
ムからなる窒化層が形成される。
【００２２】この表面に形成される窒化鉄層は、Ｃｒ酸
化物を含有する不動態皮膜の生成され易い、高Ｃｒ含有
合金鋼の表面に比較して、極く一般的な表面の清浄化お
よび活性化処理により、容易に皮膜の密着性、皮膜強度
に優れた化成処理皮膜あるいはＣｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ
のようなめっき処理皮膜が均一に形成される。その結
果、鋼管継手の耐ゴーリング性が著しく向上する。ま
た、鋼表面に生成される窒化層は、耐磨耗性に優れるた
め、表面処理皮膜の消耗後も、鋼管継手部のメタル同士
の接触によるシール部の耐焼付き性を防止する効果を鋼
管継手部分にさらに付与せしめる。
化物を含有する不動態皮膜の生成され易い、高Ｃｒ含有
合金鋼の表面に比較して、極く一般的な表面の清浄化お
よび活性化処理により、容易に皮膜の密着性、皮膜強度
に優れた化成処理皮膜あるいはＣｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ
のようなめっき処理皮膜が均一に形成される。その結
果、鋼管継手の耐ゴーリング性が著しく向上する。ま
た、鋼表面に生成される窒化層は、耐磨耗性に優れるた
め、表面処理皮膜の消耗後も、鋼管継手部のメタル同士
の接触によるシール部の耐焼付き性を防止する効果を鋼
管継手部分にさらに付与せしめる。
【００２３】
【実施例】表１にそれぞれの組成を示すＣｒ含有量１０
％以上の高Ｃｒ含有鋼から製造された鋼管の継手部分、
即ち図１に示すカップリング１（継手部材）とピン２
（鋼管先端継手部）について、それぞれの継手部分を構
成するねじ部３およびメタル−メタルシール部４に対し
て、カップリング１のみ、あるいはカップリング１とピ
ン２に本発明の方法による窒化処理による下地層と表面
処理皮膜層を施した鋼管継手を作成し、評価試験に供し
た。
％以上の高Ｃｒ含有鋼から製造された鋼管の継手部分、
即ち図１に示すカップリング１（継手部材）とピン２
（鋼管先端継手部）について、それぞれの継手部分を構
成するねじ部３およびメタル−メタルシール部４に対し
て、カップリング１のみ、あるいはカップリング１とピ
ン２に本発明の方法による窒化処理による下地層と表面
処理皮膜層を施した鋼管継手を作成し、評価試験に供し
た。
【００２４】
【表１】 評価試験は、本発明の処理を施した評価材を図２に示す
ように、カップリング１とピン２を嵌合させる。後に締
め付け機により、１２３０ｋｇ・ｍのトルクにてメーク
アップし、これにより図２のカップリング１およびピン
２のそれぞれのねじ部３およびメタル−メタルシール部
４に高面圧を付与しつつ摺動させる。
ように、カップリング１とピン２を嵌合させる。後に締
め付け機により、１２３０ｋｇ・ｍのトルクにてメーク
アップし、これにより図２のカップリング１およびピン
２のそれぞれのねじ部３およびメタル−メタルシール部
４に高面圧を付与しつつ摺動させる。
【００２５】かかる後に、締め付け機によりカップリン
グ１およびピン２をメークアップ時では逆方向に回転さ
せ、ブレークアウトする。
グ１およびピン２をメークアップ時では逆方向に回転さ
せ、ブレークアウトする。
【００２６】ブレークアウトした後に、カップリング１
およびピン２のねじ部３、シール部４を観察し、表面処
理皮膜の剥離、ゴーリングの有無を調査する。
およびピン２のねじ部３、シール部４を観察し、表面処
理皮膜の剥離、ゴーリングの有無を調査する。
【００２７】剥離、ゴーリングが無いか、または軽度の
場合は再びカップリング１とピン２を嵌合させ、前述の
締め付け機により同一条件でメークアップを行う。
場合は再びカップリング１とピン２を嵌合させ、前述の
締め付け機により同一条件でメークアップを行う。
【００２８】実施例１ 供試鋼Ａを用いて作成した内径４．５インチのカップリ
ング１およびこれに対応するサイズのピン２の先端部を
温度２５０℃で１０分間大気中で加熱して、表面の油脂
分を除去後、２０％ＮａＣＮ−１５％ＫＣＮ−１７．５
％ＮａＣＮＯ−１７．５％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ
3 −２０％Ｋ2 ＣＯ3 からなる溶融塩浴中で、４５０
℃，３０分間の加熱窒化処理を行い、オイルバス中で冷
却した。該窒化処理機を溶剤脱脂による脱脂後、０．０
５％のＴｉコロイドを含有する弱アルカリ水溶液中に室
温で10秒間浸漬処理を行い、Ｆ- を含有する濃度１４０
ｇ／ｌのリン酸Ｍｎ系化成処理浴を用いて９５℃−１０
分間の化成処理を施して、本発明の方法による評価機を
作成した。なお、本発明の処理は、ねじ部３およびメタ
ルシール部４にそれぞれ施した。
ング１およびこれに対応するサイズのピン２の先端部を
温度２５０℃で１０分間大気中で加熱して、表面の油脂
分を除去後、２０％ＮａＣＮ−１５％ＫＣＮ−１７．５
％ＮａＣＮＯ−１７．５％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ
3 −２０％Ｋ2 ＣＯ3 からなる溶融塩浴中で、４５０
℃，３０分間の加熱窒化処理を行い、オイルバス中で冷
却した。該窒化処理機を溶剤脱脂による脱脂後、０．０
５％のＴｉコロイドを含有する弱アルカリ水溶液中に室
温で10秒間浸漬処理を行い、Ｆ- を含有する濃度１４０
ｇ／ｌのリン酸Ｍｎ系化成処理浴を用いて９５℃−１０
分間の化成処理を施して、本発明の方法による評価機を
作成した。なお、本発明の処理は、ねじ部３およびメタ
ルシール部４にそれぞれ施した。
【００２９】窒化処理層７．５μとリン酸Ｍｎ処理皮膜
１４μを得た。
１４μを得た。
【００３０】カップリング１およびピン２のメタルシー
ル部４にコンパウンドグリースを塗布し、シール部４に
２０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を付与しつつ、継手部に対
して、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテスト
を行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、シ
ール部の焼付け、ムシレ発生が極めて少なく、非常に良
好であった。
ル部４にコンパウンドグリースを塗布し、シール部４に
２０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を付与しつつ、継手部に対
して、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテスト
を行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、シ
ール部の焼付け、ムシレ発生が極めて少なく、非常に良
好であった。
【００３１】比較例１ 供試鋼Ａを用いて作成した内径４．５インチのカップリ
ング１とピン２の先端部を水素脱脂剤を用いて脱脂し、
次いで１０％Ｈ2 ＳＯ4 を用いて温度６０℃で６０秒の
酸洗後、比較例１と同一の条件で、リン酸Ｍｎを行い、
比較例１とした。
ング１とピン２の先端部を水素脱脂剤を用いて脱脂し、
次いで１０％Ｈ2 ＳＯ4 を用いて温度６０℃で６０秒の
酸洗後、比較例１と同一の条件で、リン酸Ｍｎを行い、
比較例１とした。
【００３２】リン酸Ｍｎ処理皮膜の生成は不可能であっ
た。
た。
【００３３】実施例２ 供試鋼Ｃを用いて作成した内径５．５インチのカップリ
ング１を水素脱脂剤を用いて脱脂を行い、（１５％Ｎａ
ＣＮＯ−４０％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ3−３５％
Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５９０℃，３０分間の加熱窒化
処理を施し、真空雰囲気下で冷却した。該窒化処理機を
溶剤脱脂、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，２０秒
の酸洗後、硫酸Ｚｎ系めっき浴を用いて、電流密度７．
５Ａ／ｄｍ2 で３８０秒間の電解処理（５０℃）によ
り、Ｚｎめっき層をねじ部３とメタルシール部４に設
け、本発明の方法による評価機を作成した。
ング１を水素脱脂剤を用いて脱脂を行い、（１５％Ｎａ
ＣＮＯ−４０％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ3−３５％
Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５９０℃，３０分間の加熱窒化
処理を施し、真空雰囲気下で冷却した。該窒化処理機を
溶剤脱脂、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，２０秒
の酸洗後、硫酸Ｚｎ系めっき浴を用いて、電流密度７．
５Ａ／ｄｍ2 で３８０秒間の電解処理（５０℃）によ
り、Ｚｎめっき層をねじ部３とメタルシール部４に設
け、本発明の方法による評価機を作成した。
【００３４】窒化処理層２５．５μとＺｎめっき層１２
μを得た。
μを得た。
【００３５】実施例１と同様に、コンパウンドグリース
を塗布し、シール部４に２５００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
を塗布し、シール部４に２５００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
【００３６】なお、メークアップを行うに当たっては、
カップリング１およびピン２のねじ部３およびシール部
４にはＡＰＩ Ｂｕ１ ５Ａ２ Ｓｅｃｔ２相当の潤滑
剤を塗付し、メークアップ、ブレークアウトはカップリ
ングに対しピンを１〜３ｒｐｍの速度にて回転させた。
カップリング１およびピン２のねじ部３およびシール部
４にはＡＰＩ Ｂｕ１ ５Ａ２ Ｓｅｃｔ２相当の潤滑
剤を塗付し、メークアップ、ブレークアウトはカップリ
ングに対しピンを１〜３ｒｐｍの速度にて回転させた。
【００３７】比較例２ 供試鋼Ｃを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂後、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，
６０秒の酸洗処理を行い、実施例２と同一の条件で、Ｚ
ｎめっき層をねじ部３とメタルシール部４に設け、比較
例２とした。
１を溶剤脱脂後、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，
６０秒の酸洗処理を行い、実施例２と同一の条件で、Ｚ
ｎめっき層をねじ部３とメタルシール部４に設け、比較
例２とした。
【００３８】Ｚｎめっき層１２μを得た。
【００３９】実施例２と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト４回目にＺｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、５回目のテストにおいて焼付けとムシレが
著しく発生した。
果、繰り返しテスト４回目にＺｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、５回目のテストにおいて焼付けとムシレが
著しく発生した。
【００４０】実施例３ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂した後、（１５％ＮａＣＮ−２０％ＫＣＮ
−１５％ＮａＣＮＯ−１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５５０℃，２０分
間の加熱窒化処理を施し、オイルバス中で冷却した。該
窒化処理機を溶剤脱脂、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で室
温，10秒の酸洗処理を行った後、有機酸系Ｓｎめっき浴
（商品名；ロナスタン浴）を用いて、電流密度１０Ａ／
ｄｍ2 で３００秒間の電解処理（室温）によりメタンシ
ール部４にＳｎめっき層を設けて評価機を作成した。
１を溶剤脱脂した後、（１５％ＮａＣＮ−２０％ＫＣＮ
−１５％ＮａＣＮＯ−１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５５０℃，２０分
間の加熱窒化処理を施し、オイルバス中で冷却した。該
窒化処理機を溶剤脱脂、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で室
温，10秒の酸洗処理を行った後、有機酸系Ｓｎめっき浴
（商品名；ロナスタン浴）を用いて、電流密度１０Ａ／
ｄｍ2 で３００秒間の電解処理（室温）によりメタンシ
ール部４にＳｎめっき層を設けて評価機を作成した。
【００４１】窒化処理層１５μとＳｎめっき層１５μを
得た。
得た。
【００４２】実施例１と同様に、コンパウンドグリース
を塗布し、シール部４に３０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
を塗布し、シール部４に３０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
【００４３】比較例３ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂後、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で10秒間の
酸洗処理を行い、実施例３と同一の条件で、Ｓｎめっき
層をメタルシール部４に設け、比較例３とした。
１を溶剤脱脂後、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で10秒間の
酸洗処理を行い、実施例３と同一の条件で、Ｓｎめっき
層をメタルシール部４に設け、比較例３とした。
【００４４】Ｓｎめっき層１５μを得た。
【００４５】比較のために、カップリング１、あるいは
カップリング１とピン２のねじ部３およびメタル−メタ
ルシール部４に対して、本発明の方法における窒化処理
による下地層を設けることなく、実施例と同じ条件で表
面処理皮膜層を設けた鋼管継手を作成し、上記と同じ評
価法により耐ゴーリング性を調査した。
カップリング１とピン２のねじ部３およびメタル−メタ
ルシール部４に対して、本発明の方法における窒化処理
による下地層を設けることなく、実施例と同じ条件で表
面処理皮膜層を設けた鋼管継手を作成し、上記と同じ評
価法により耐ゴーリング性を調査した。
【００４６】実施例３と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト２回目にＳｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、３回目のテストにおいて焼付けとムシレが
シール部４に著しく発生した。
果、繰り返しテスト２回目にＳｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、３回目のテストにおいて焼付けとムシレが
シール部４に著しく発生した。
【００４７】実施例４ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂、ガラスビーズショット（粒子径＃１０
０，圧力５ｈｇｆ／ｃｍ2 ，６０秒）による前処理後、
（２５％ＮａＣＮ−１０％ＫＣＮ−２５％ＮａＣＮＯ−
１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 ＣＯ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ
3 ）系溶融塩浴中で、５７０℃，１５分間の加熱窒化処
理を施し、オイルバス中で冷却した。該窒化処理機を水
素脱脂剤による脱脂、１０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中での酸
洗（室温−３０秒）を行った後、改良ワット浴を用いた
下地Ｎｉめっき層と硫酸Ｃｕ系めっき浴によるＣｕめっ
きをねじ部３およびメタルシール部４にそれぞれ施し
て、本発明の方法による評価機を作成した。なお、Ｎｉ
めっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で６０秒間，Ｃｕめっき
は電流密度５Ａ／ｄｍ2 で９７５秒間、それぞれ室温で
の電解処理を行った。
１を溶剤脱脂、ガラスビーズショット（粒子径＃１０
０，圧力５ｈｇｆ／ｃｍ2 ，６０秒）による前処理後、
（２５％ＮａＣＮ−１０％ＫＣＮ−２５％ＮａＣＮＯ−
１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 ＣＯ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ
3 ）系溶融塩浴中で、５７０℃，１５分間の加熱窒化処
理を施し、オイルバス中で冷却した。該窒化処理機を水
素脱脂剤による脱脂、１０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中での酸
洗（室温−３０秒）を行った後、改良ワット浴を用いた
下地Ｎｉめっき層と硫酸Ｃｕ系めっき浴によるＣｕめっ
きをねじ部３およびメタルシール部４にそれぞれ施し
て、本発明の方法による評価機を作成した。なお、Ｎｉ
めっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で６０秒間，Ｃｕめっき
は電流密度５Ａ／ｄｍ2 で９７５秒間、それぞれ室温で
の電解処理を行った。
【００４８】窒化処理層１０μとＮｉ下地めっき層 1μ
とＣｕめっき層１８μを得た。
とＣｕめっき層１８μを得た。
【００４９】該評価試験により、メタル−メタルシール
部４におけるゴーリング（焼付けおよびムシレ）の発生
状況とメークアップ、ブレークアウトの繰り返し回数に
ついての調査した。
部４におけるゴーリング（焼付けおよびムシレ）の発生
状況とメークアップ、ブレークアウトの繰り返し回数に
ついての調査した。
【００５０】実施例１と同様に、コンパウンドグリース
を塗布し、シール部４に３０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
を塗布し、シール部４に３０００ｋｇ／ｃｍ2 の面圧を
付与しつつ、継手部に対して、メークアップ、ブレーク
アウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰
り返し行った結果は、シール部の焼付け、ムシレの発生
が極めて少なく、非常に良好であった。
【００５１】比較例４ 同じく、供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカッ
プリング１を溶剤脱脂後、１０％Ｈ2 ＳＯ4 による室温
−３０秒の酸洗後、実施例４と同一の条件で、下地Ｎｉ
めっき層とＣｕめっき層をねじ部３とメタルシール部４
にそれぞれ設け、比較例４とした。
プリング１を溶剤脱脂後、１０％Ｈ2 ＳＯ4 による室温
−３０秒の酸洗後、実施例４と同一の条件で、下地Ｎｉ
めっき層とＣｕめっき層をねじ部３とメタルシール部４
にそれぞれ設け、比較例４とした。
【００５２】下地Ｎｉめっき層 1μとＣｕめっき層１８
μを得た。
μを得た。
【００５３】実施例４と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト６回目にＣｕめっき層の剥離が生
じ、７回目に耐焼付けとムシレがシール部に著しく発生
した。
果、繰り返しテスト６回目にＣｕめっき層の剥離が生
じ、７回目に耐焼付けとムシレがシール部に著しく発生
した。
【００５４】この結果から、本発明の方法に基づく窒化
処理による下地層と各種表面層処理層を施した高Ｃｒ含
有鋼管継手部分は、そのメタル−メタルシール部の耐焼
付き性の向上とムシレの発生が起こりにくく、耐ゴーリ
ング性に著しく優れる。
処理による下地層と各種表面層処理層を施した高Ｃｒ含
有鋼管継手部分は、そのメタル−メタルシール部の耐焼
付き性の向上とムシレの発生が起こりにくく、耐ゴーリ
ング性に著しく優れる。
【００５５】
【発明の効果】本発明の高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継手
部分に対する表面処理皮膜の形成方法によって、鋼表面
のＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜の除去と同時に該表
面に生成される窒化鉄層を主成分とする下地層の効果に
より、皮膜の密着性、皮膜強度に優れる均一な化成処理
皮膜あるいは金属めっき皮膜が容易に形成されるため、
鋼管継手部分における耐焼き性を向上させ、またムシレ
の発生防止が可能となる。
部分に対する表面処理皮膜の形成方法によって、鋼表面
のＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜の除去と同時に該表
面に生成される窒化鉄層を主成分とする下地層の効果に
より、皮膜の密着性、皮膜強度に優れる均一な化成処理
皮膜あるいは金属めっき皮膜が容易に形成されるため、
鋼管継手部分における耐焼き性を向上させ、またムシレ
の発生防止が可能となる。
【００５６】即ち、本発明の処理法の適用により、耐ゴ
ーリング性に非常に優れた高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継
手部分の製造が可能となる。
ーリング性に非常に優れた高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継
手部分の製造が可能となる。
【図１】 本発明を適用した継手構成部材を示す。
【図２】 各継手構成部材の組立構成を示す。
１ カップリング ２ 鋼管先端部 ３ ねじ部 ４ メタル−メタル
シール部
シール部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原油または天然ガス採
掘に使用される油井管相互を連結するカップリング継手
に関する。
掘に使用される油井管相互を連結するカップリング継手
に関する。
【０００２】
【従来の技術】油井管の連結に用いられる継手部分は、
油井管の先端に形成されたねじ部とその基部に形成され
たテーパ部分からなる継手部分と、このねじ部と螺合す
るねじ部と先端に先細のテーパ部分を形成した継手部材
を回転締め付けて、両テーパ部の接触面に高面圧を発生
せしめてメタル−メタルシール部を形成して完全なシー
ル性を維持している。
油井管の先端に形成されたねじ部とその基部に形成され
たテーパ部分からなる継手部分と、このねじ部と螺合す
るねじ部と先端に先細のテーパ部分を形成した継手部材
を回転締め付けて、両テーパ部の接触面に高面圧を発生
せしめてメタル−メタルシール部を形成して完全なシー
ル性を維持している。
【０００３】しかし、この継手には、メークアップ、ブ
レークアウトの際に、高い面圧での摺動が繰り返し行な
われるために、管材との間に焼付きとムシレが発生し、
これによってシール性が阻害される。このため、例え
ば、特公平１−１２９９５号公報に記載されているよう
に、通常、ねじ部とメタル−メタルシール部分に、種々
の化成処理による化成皮膜の生成あるいは、Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｐｂなどの軟質金属、あるいはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｐｔなどのめっきを施して焼付きとムシレの発生を防い
でいる。即ち、油井管の継手部分と継手部材間に生じる
ゴーリングを防止している。
レークアウトの際に、高い面圧での摺動が繰り返し行な
われるために、管材との間に焼付きとムシレが発生し、
これによってシール性が阻害される。このため、例え
ば、特公平１−１２９９５号公報に記載されているよう
に、通常、ねじ部とメタル−メタルシール部分に、種々
の化成処理による化成皮膜の生成あるいは、Ｃｕ，Ｚ
ｎ，Ｐｂなどの軟質金属、あるいはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｐｔなどのめっきを施して焼付きとムシレの発生を防い
でいる。即ち、油井管の継手部分と継手部材間に生じる
ゴーリングを防止している。
【０００４】一方、近年、耐圧性を増すために１０％以
上の高Ｃｒ含有鋼、さらにこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加
した高合金鋼製の高耐圧鋼油井管が使用されるようにな
った。
上の高Ｃｒ含有鋼、さらにこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加
した高合金鋼製の高耐圧鋼油井管が使用されるようにな
った。
【０００５】このような、高いＣｒ含有量の油井管の継
手部分への化成処理や合金めっきを施すに当たっては、
継手部分の表面にＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜が存
在し、これが、化成処理あるいはめっき処理を阻害して
均一な皮膜が生成されず、充分な耐ゴーリング性が得ら
れない原因となっている。
手部分への化成処理や合金めっきを施すに当たっては、
継手部分の表面にＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜が存
在し、これが、化成処理あるいはめっき処理を阻害して
均一な皮膜が生成されず、充分な耐ゴーリング性が得ら
れない原因となっている。
【０００６】そのため、かかる高Ｃｒ含有合金鋼からな
る油井管継手部分への表面処理層付与に際しては、強酸
洗によるＣｒ鋼表面の酸化物からなる不動態化皮膜除
去、ストライクめっき法などによる活性化処理を施し、
さらにめっき層とＣｒ鋼の密着性を向上せしめるために
Ｎｉめっき層を設け、その上にＣｕめっき、あるいはＺ
ｎめっきなどを行う方法が通常採用されている。
る油井管継手部分への表面処理層付与に際しては、強酸
洗によるＣｒ鋼表面の酸化物からなる不動態化皮膜除
去、ストライクめっき法などによる活性化処理を施し、
さらにめっき層とＣｒ鋼の密着性を向上せしめるために
Ｎｉめっき層を設け、その上にＣｕめっき、あるいはＺ
ｎめっきなどを行う方法が通常採用されている。
【０００７】すなわち、高Ｃｒ含有合金鋼の油井管継手
部分に、メタル同士の接触によるシール部の耐ゴーリン
グ性に優れた表面処理層を設けるには、高Ｃｒ含有鋼継
手部分に対して非常に優れた密着性を有する表面処理皮
膜の形成が必要とされるため、前記のように煩雑な処理
工程が必要とされ、生産性およびコスト面からも極めて
不利である。さらに、従来の処理方法ではＣｒを含有す
る酸化物を除去するための強酸洗およびストライクめっ
きによる活性化処理過程において、水素ガス発生雰囲気
に曝されるため、高Ｃｒ合金鋼中への水素侵入が避けら
れず、そのため鋼管継手部分の脆化が懸念されるなどの
問題点を有している。
部分に、メタル同士の接触によるシール部の耐ゴーリン
グ性に優れた表面処理層を設けるには、高Ｃｒ含有鋼継
手部分に対して非常に優れた密着性を有する表面処理皮
膜の形成が必要とされるため、前記のように煩雑な処理
工程が必要とされ、生産性およびコスト面からも極めて
不利である。さらに、従来の処理方法ではＣｒを含有す
る酸化物を除去するための強酸洗およびストライクめっ
きによる活性化処理過程において、水素ガス発生雰囲気
に曝されるため、高Ｃｒ合金鋼中への水素侵入が避けら
れず、そのため鋼管継手部分の脆化が懸念されるなどの
問題点を有している。
【０００８】また、従来鋼管の継手部分の焼付きとムシ
レ発生の防止のために施されている燐酸マンガンによる
化成処理により、かかる１０％以上の高Ｃｒ含有鋼板に
対して、密着性の良好な皮膜を均一に生成せしめること
は極めて困難であることが知られている。
レ発生の防止のために施されている燐酸マンガンによる
化成処理により、かかる１０％以上の高Ｃｒ含有鋼板に
対して、密着性の良好な皮膜を均一に生成せしめること
は極めて困難であることが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記従来の１０％以上の高Ｃｒ含有鋼さら
にはこれに、Ｎｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ含有鋼製
鋼管継手部分における上記従来手段による問題点を解消
することにあって、皮膜の密着性，皮膜強度および耐ゴ
ーリング性に優れた表面処理皮膜を有する高Ｃｒ含有鋼
製鋼管継手部分とその表面処理法を提供するものであ
る。
する課題は、上記従来の１０％以上の高Ｃｒ含有鋼さら
にはこれに、Ｎｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ含有鋼製
鋼管継手部分における上記従来手段による問題点を解消
することにあって、皮膜の密着性，皮膜強度および耐ゴ
ーリング性に優れた表面処理皮膜を有する高Ｃｒ含有鋼
製鋼管継手部分とその表面処理法を提供するものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｒ含有量が
１０％以上の高Ｃｒ含有の合金鋼からなる油井管の継手
の摺動部分に焼付きとムシレ発生の防止のための皮膜層
を付与するための表面処理を行うに際して、下地処理と
して窒化処理を施して、窒化層を形成したのち、化成処
理あるいは金属めっきを施すことを特徴とする。
１０％以上の高Ｃｒ含有の合金鋼からなる油井管の継手
の摺動部分に焼付きとムシレ発生の防止のための皮膜層
を付与するための表面処理を行うに際して、下地処理と
して窒化処理を施して、窒化層を形成したのち、化成処
理あるいは金属めっきを施すことを特徴とする。
【００１１】この本発明の処理は、油井管の連結に用い
られる継手部分即ち油井管の先端に形成されたねじ部と
その基部に形成されたテーパ部分からなる継手部分、お
よびこのねじ部と螺合するねじ部と先端に先細のテーパ
部分を形成した継手部材の両方に施してもよく、またど
ちらかの片方、特に継手部材にのみ施してもよい。
られる継手部分即ち油井管の先端に形成されたねじ部と
その基部に形成されたテーパ部分からなる継手部分、お
よびこのねじ部と螺合するねじ部と先端に先細のテーパ
部分を形成した継手部材の両方に施してもよく、またど
ちらかの片方、特に継手部材にのみ施してもよい。
【００１２】而して、本発明の骨子である窒化処理は、
継手部分の製作過程で付着する油脂類を除去した後、窒
素化合物を含有する溶融塩浴を用いて行われる。
継手部分の製作過程で付着する油脂類を除去した後、窒
素化合物を含有する溶融塩浴を用いて行われる。
【００１３】即ち、本発明の目的を達成するための窒化
層は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃の条件下での
加熱処理による窒化処理により形成することができる。
この処理において、溶融塩浴の温度が４００℃未満で
は、高Ｃｒ含有合金鋼の表面に均一な窒化層を形成する
のが困難であり、また７００℃を超える処理温度では、
溶融塩浴の蒸発が著しく、安定して窒化処理を行うこと
が工業的に困難である。したがって、本発明における窒
化処理は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６００℃の溶融塩浴中での加熱処理によっ
て行われる。
層は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃の条件下での
加熱処理による窒化処理により形成することができる。
この処理において、溶融塩浴の温度が４００℃未満で
は、高Ｃｒ含有合金鋼の表面に均一な窒化層を形成する
のが困難であり、また７００℃を超える処理温度では、
溶融塩浴の蒸発が著しく、安定して窒化処理を行うこと
が工業的に困難である。したがって、本発明における窒
化処理は、溶融塩浴の浴温が４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６００℃の溶融塩浴中での加熱処理によっ
て行われる。
【００１４】而して、この窒化層の厚さは、本発明の前
記した目的を達成するためには、１μ以上から３０μ以
下で生成されることが必要である。窒化層の厚さが１μ
未満では、窒化層に欠陥部が多く、密着性の良好な表面
処理層を安定して得るための下地層としての機能を有し
ない。また、この厚さが３０μを超える場合には、下地
層としての作用効果が飽和するとともに、経済的に不利
である。むしろ、この窒化層は硬度が高いため、その厚
さが増加しすぎると高Ｃｒ含有合金鋼の材質が劣化する
ので好ましくない。したがって、本発明における窒化層
の厚さは、ｌ〜３０μ厚さ、好ましくは５〜２０μ厚さ
に限定される。
記した目的を達成するためには、１μ以上から３０μ以
下で生成されることが必要である。窒化層の厚さが１μ
未満では、窒化層に欠陥部が多く、密着性の良好な表面
処理層を安定して得るための下地層としての機能を有し
ない。また、この厚さが３０μを超える場合には、下地
層としての作用効果が飽和するとともに、経済的に不利
である。むしろ、この窒化層は硬度が高いため、その厚
さが増加しすぎると高Ｃｒ含有合金鋼の材質が劣化する
ので好ましくない。したがって、本発明における窒化層
の厚さは、ｌ〜３０μ厚さ、好ましくは５〜２０μ厚さ
に限定される。
【００１５】なお、この窒化層を得るための溶融塩の浴
組成および処理時間などは、特に限定されるものではな
く、例えば処理浴組成としては、 （Ａ） ＮａＣＮ ２５％ ＫＣＮ １０％ ＮａＣＮＯ ２５％ ＫＣＮＯ １０％ Ｎａ2 ＣＯ3 ２０％ Ｋ2 ＣＯ3 １０％ （Ｂ） ＮａＣＮＯ １０％ ＫＣＮＯ ４５％ Ｎａ2 ＣＯ3 １０％ Ｋ2 ＣＯ3 ３５％ のような窒素化合物を含有する溶融塩浴が用いられると
ともに、継手部分の適用される条件あるいはサイズ、処
理温度などに対応してそれぞれ選定された処理時間で処
理される。
組成および処理時間などは、特に限定されるものではな
く、例えば処理浴組成としては、 （Ａ） ＮａＣＮ ２５％ ＫＣＮ １０％ ＮａＣＮＯ ２５％ ＫＣＮＯ １０％ Ｎａ2 ＣＯ3 ２０％ Ｋ2 ＣＯ3 １０％ （Ｂ） ＮａＣＮＯ １０％ ＫＣＮＯ ４５％ Ｎａ2 ＣＯ3 １０％ Ｋ2 ＣＯ3 ３５％ のような窒素化合物を含有する溶融塩浴が用いられると
ともに、継手部分の適用される条件あるいはサイズ、処
理温度などに対応してそれぞれ選定された処理時間で処
理される。
【００１６】また、本発明においては、溶融塩浴中での
窒化処理に先立って、予め高Ｃｒ含有合金鋼の表面をグ
リットブラスト、ガラスビーズショットなどの機械的手
段による清浄化処理を行うことによって、窒化層の形成
時間を短縮することができる。
窒化処理に先立って、予め高Ｃｒ含有合金鋼の表面をグ
リットブラスト、ガラスビーズショットなどの機械的手
段による清浄化処理を行うことによって、窒化層の形成
時間を短縮することができる。
【００１７】次いで、この窒化層からなる下地層を形成
した後の表面処理としては、従来かかる鋼管継手部分の
耐ゴーリング性の向上のために施されている燐酸マンガ
ンによる化成処理、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉなどの金属
めっきが目的とする機能に対応して、それぞれ任意に施
される。即ち、これらの各表面処理層を窒化層からなる
下地層に施す方法については、何ら規定されるものでな
く、既に公知の燐酸マンガン処理法および電気めっき法
などによる金属めっき法が適用される。
した後の表面処理としては、従来かかる鋼管継手部分の
耐ゴーリング性の向上のために施されている燐酸マンガ
ンによる化成処理、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉなどの金属
めっきが目的とする機能に対応して、それぞれ任意に施
される。即ち、これらの各表面処理層を窒化層からなる
下地層に施す方法については、何ら規定されるものでな
く、既に公知の燐酸マンガン処理法および電気めっき法
などによる金属めっき法が適用される。
【００１８】而して、この表面処理層の厚さとしては、
一般的に化成処理皮膜については５μ〜２５μ、また金
属めっき皮膜については７．５μ以上から４０μ以下の
厚さが選定される。また、金属めっき皮膜は単層でな
く、二層皮膜として設けてもよい。
一般的に化成処理皮膜については５μ〜２５μ、また金
属めっき皮膜については７．５μ以上から４０μ以下の
厚さが選定される。また、金属めっき皮膜は単層でな
く、二層皮膜として設けてもよい。
【００１９】なお、本発明の窒化層からなる下地層を施
した後、高Ｃｒ含有合金鋼製の継手部分に対して、従来
から行われている処理方法により、下地層が除去されて
いない処理条件で表面処理皮膜層を付与しても何ら差し
支えない。
した後、高Ｃｒ含有合金鋼製の継手部分に対して、従来
から行われている処理方法により、下地層が除去されて
いない処理条件で表面処理皮膜層を付与しても何ら差し
支えない。
【００２０】以上のように、本発明においては、高Ｃｒ
含有合金鋼の表面に、窒化層からなる下地層が生成され
ている効果により、皮膜の密着性、皮膜の強度に優れる
上記の各種表面処理皮膜が容易に形成されるので、耐ゴ
ーリング性に優れた鋼管の継手を得ることができる。
含有合金鋼の表面に、窒化層からなる下地層が生成され
ている効果により、皮膜の密着性、皮膜の強度に優れる
上記の各種表面処理皮膜が容易に形成されるので、耐ゴ
ーリング性に優れた鋼管の継手を得ることができる。
【００２１】
【作用】１０％以上のＣｒを含有するＣｒ含有鋼、さら
にこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ合金鋼から製
造される鋼管継手は、溶融塩浴中での窒化処理により、
表面のＣｒ酸化物を含有する不動態化皮膜が溶融除去さ
れ、脱Ｃｒ反応が進行するとともに、表層には窒化鉄を
主成分とする窒化層が、また内層には窒化鉄と窒化クロ
ムからなる窒化層が形成される。
にこれにＮｉ，Ｍｏなどを添加した高Ｃｒ合金鋼から製
造される鋼管継手は、溶融塩浴中での窒化処理により、
表面のＣｒ酸化物を含有する不動態化皮膜が溶融除去さ
れ、脱Ｃｒ反応が進行するとともに、表層には窒化鉄を
主成分とする窒化層が、また内層には窒化鉄と窒化クロ
ムからなる窒化層が形成される。
【００２２】この表面に形成される窒化鉄層は、Ｃｒ酸
化物を含有する不動態皮膜の生成され易い高Ｃｒ含有合
金鋼の表面に比較して、極く一般的な表面の清浄化およ
び活性化処理により、容易に皮膜の密着性、皮膜強度に
優れた化成処理皮膜あるいはＣｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉの
ようなめっき処理皮膜が均一に形成される。その結果、
鋼管継手の耐ゴーリング性が著しく向上する。また、鋼
表面に生成される窒化層は、耐磨耗性に優れるため、表
面処理皮膜の消耗後も、鋼管継手部のメタル同士の接触
によるシール部の焼付きを防止する効果を鋼管継手部分
にさらに付与せしめる。
化物を含有する不動態皮膜の生成され易い高Ｃｒ含有合
金鋼の表面に比較して、極く一般的な表面の清浄化およ
び活性化処理により、容易に皮膜の密着性、皮膜強度に
優れた化成処理皮膜あるいはＣｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉの
ようなめっき処理皮膜が均一に形成される。その結果、
鋼管継手の耐ゴーリング性が著しく向上する。また、鋼
表面に生成される窒化層は、耐磨耗性に優れるため、表
面処理皮膜の消耗後も、鋼管継手部のメタル同士の接触
によるシール部の焼付きを防止する効果を鋼管継手部分
にさらに付与せしめる。
【００２３】
【実施例】表１にそれぞれの組成を示すＣｒ含有量１０
％以上の高Ｃｒ含有鋼から製造された鋼管の継手部分、
即ち図１に示すカップリングｌ（継手部材）とピン２
（鋼管先端継手部）について、それぞれの継手部分を構
成するねじ部３およびメタル−メタルシール部４に対し
て、カップリング１のみ、あるいはカップリング１とピ
ン２に本発明の方法による窒化処理による下地層と表面
処理皮膜層を施した鋼管継手を作成し、評価試験に供し
た。
％以上の高Ｃｒ含有鋼から製造された鋼管の継手部分、
即ち図１に示すカップリングｌ（継手部材）とピン２
（鋼管先端継手部）について、それぞれの継手部分を構
成するねじ部３およびメタル−メタルシール部４に対し
て、カップリング１のみ、あるいはカップリング１とピ
ン２に本発明の方法による窒化処理による下地層と表面
処理皮膜層を施した鋼管継手を作成し、評価試験に供し
た。
【００２４】
【表ｌ】 評価試験は、本発明の処理を施した評価材を図２に示す
ように、カップリング１とピン２を嵌合させる。後に締
め付け機により、カップリング径に応じて所定のトルク
値でメークアップし、これにより図２のカップリング１
およびピン２のそれぞれのねじ部３およびメタル−メタ
ルシール部４に高面圧を付与しつつ摺動させる。
ように、カップリング１とピン２を嵌合させる。後に締
め付け機により、カップリング径に応じて所定のトルク
値でメークアップし、これにより図２のカップリング１
およびピン２のそれぞれのねじ部３およびメタル−メタ
ルシール部４に高面圧を付与しつつ摺動させる。
【００２５】かかる後に、締め付け機によりカップリン
グｌおよびピン２をメークアップ時とは逆方向に回転さ
せ、ブレークアウトする。
グｌおよびピン２をメークアップ時とは逆方向に回転さ
せ、ブレークアウトする。
【００２６】ブレークアウトした後に、カップリング１
およびピン２のねじ部３、シール部４を観察し、表面処
理皮膜の剥離状況、ゴーリングの発生状況を調査する。
およびピン２のねじ部３、シール部４を観察し、表面処
理皮膜の剥離状況、ゴーリングの発生状況を調査する。
【００２７】皮膜の剥離、ゴーリングの発生が無いか、
または軽度の場合は再びカップリング１とピン２を嵌合
させ、前述の締め付け機により同一条件でメークアップ
を行う。
または軽度の場合は再びカップリング１とピン２を嵌合
させ、前述の締め付け機により同一条件でメークアップ
を行う。
【００２８】以上のように、本発明の方法による評価材
について、皮膜の剥離あるいはゴーリングが発生するま
で上記の試験を最大１０回まで繰り返し、評価を行っ
た。
について、皮膜の剥離あるいはゴーリングが発生するま
で上記の試験を最大１０回まで繰り返し、評価を行っ
た。
【００２９】なお、メークアップを行うに当たっては、
カップリング１およびピン２のねじ部３とシール部４に
は、ＡＰＩ Ｂｕｌ ５Ａ２ Ｓｅｃｔ２ 相当の潤滑
剤（コンパウンドグリース）を塗布し、メークアップ，
ブレークアウトはカップリングに対してピンを１〜３ｒ
ｐｍの速度で回転させた。
カップリング１およびピン２のねじ部３とシール部４に
は、ＡＰＩ Ｂｕｌ ５Ａ２ Ｓｅｃｔ２ 相当の潤滑
剤（コンパウンドグリース）を塗布し、メークアップ，
ブレークアウトはカップリングに対してピンを１〜３ｒ
ｐｍの速度で回転させた。
【００３０】また、比較のために、カップリング１、あ
るいはカップリング１とピン２のねじ部３およびメタル
シール部４に対して、本発明の方法における窒化処理に
よる下地処理層を設けることなく、実施例と同じ条件で
表面処理皮膜層を設けた鋼管継手を比較材として作成
し、上記と同じ評価試験に供した。
るいはカップリング１とピン２のねじ部３およびメタル
シール部４に対して、本発明の方法における窒化処理に
よる下地処理層を設けることなく、実施例と同じ条件で
表面処理皮膜層を設けた鋼管継手を比較材として作成
し、上記と同じ評価試験に供した。
【００３１】実施例１ 供試鋼Ａを用いて作成した内径４．５インチのカップリ
ング１およびこれに対応するサイズのピン２の先端部を
温度２５０℃で１０分間大気中で加熱して、表面の油脂
分を除去後、２０％ＮａＣＮ−１５％ＫＣＮ−１７．５
％ＮａＣＮＯー１７．５％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ
3 −２０％Ｋ2 ＣＯ3 からなる溶融塩浴中で、４５０
℃，３０分間の加熱窒化処理を行い、オイルバス中で冷
却した。該窒化処理材を溶剤脱脂による脱脂後、０．０
５％のＴｉコロイドを含有する弱アルカリ水溶液中に室
温で１０秒間浸漬処理を行い、Ｆ- を含有する濃度１４
０ｇ／ｌのリン酸Ｍｎ系化成処理浴を用いて９５℃−１
０分間の化成処理を施して、本発明の方法による評価材
を作成した。なお、本発明の処理は、カップリング１と
ピン２の先端部のねじ部３およびメタルシール部４にそ
れぞれ施し、これらに窒化処理層７．５μとリン酸Ｍｎ
処理皮膜層１４μからなる二層皮膜を形成した。
ング１およびこれに対応するサイズのピン２の先端部を
温度２５０℃で１０分間大気中で加熱して、表面の油脂
分を除去後、２０％ＮａＣＮ−１５％ＫＣＮ−１７．５
％ＮａＣＮＯー１７．５％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ
3 −２０％Ｋ2 ＣＯ3 からなる溶融塩浴中で、４５０
℃，３０分間の加熱窒化処理を行い、オイルバス中で冷
却した。該窒化処理材を溶剤脱脂による脱脂後、０．０
５％のＴｉコロイドを含有する弱アルカリ水溶液中に室
温で１０秒間浸漬処理を行い、Ｆ- を含有する濃度１４
０ｇ／ｌのリン酸Ｍｎ系化成処理浴を用いて９５℃−１
０分間の化成処理を施して、本発明の方法による評価材
を作成した。なお、本発明の処理は、カップリング１と
ピン２の先端部のねじ部３およびメタルシール部４にそ
れぞれ施し、これらに窒化処理層７．５μとリン酸Ｍｎ
処理皮膜層１４μからなる二層皮膜を形成した。
【００３２】カップリング１およびピン２のメタルシー
ル部４にコンパウンドグリースを塗布し、トルク値６４
０ｋｇ・ｍの条件でメークアップを行い、継手部に対し
て、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテストを
行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、リン
酸Ｍｎ皮膜層の表面が少し剥離したものの、ゴーリング
の発生（シール部の焼付け、ムシレの発生）が極めて少
なく、非常に良好であった。
ル部４にコンパウンドグリースを塗布し、トルク値６４
０ｋｇ・ｍの条件でメークアップを行い、継手部に対し
て、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテストを
行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、リン
酸Ｍｎ皮膜層の表面が少し剥離したものの、ゴーリング
の発生（シール部の焼付け、ムシレの発生）が極めて少
なく、非常に良好であった。
【００３３】比較例１ 供試鋼Ａを用いて作成した内径４．５インチのカップリ
ング１とピン２の先端部を水系脱脂剤を用いて脱脂し、
次いで１０％Ｈ2 ＳＯ4 を用いて温度６０℃で６０秒の
酸洗後、比較例ｌと同一の条件で、リン酸Ｍｎ処理を行
い、比較例ｌとした。
ング１とピン２の先端部を水系脱脂剤を用いて脱脂し、
次いで１０％Ｈ2 ＳＯ4 を用いて温度６０℃で６０秒の
酸洗後、比較例ｌと同一の条件で、リン酸Ｍｎ処理を行
い、比較例ｌとした。
【００３４】しかし、リン酸Ｍｎ処理皮膜は殆んど生成
されず、また実施例１と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト２回目で焼付きとムシレの発生、即
ちゴーリングが著しく発生した。
されず、また実施例１と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト２回目で焼付きとムシレの発生、即
ちゴーリングが著しく発生した。
【００３５】実施例２ 供試鋼Ｃを用いて作成した内径５．５インチのカップリ
ング１を水系脱脂剤を用いて脱脂を行い、（１５％Ｎａ
ＣＮＯ−４０％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ3−３５％
Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５９０℃，３０分問の加熱窒化
処理を施し、真空雰囲気下で冷却した。該窒化処理材を
溶剤脱脂、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，２０秒
の酸洗後、硫酸Ｚｎ系めっき浴を用いて、電流密度７．
５Ａ／ｄｍ2 で３８０秒間の電解処理（５０℃）によ
り、Ｚｎめっき層をカップリング１のねじ部３とメタル
シール部４に設け、本発明の方法による窒化処理層２
５．５μとＺｎめっき層１２μが形成された評価材を作
成した。
ング１を水系脱脂剤を用いて脱脂を行い、（１５％Ｎａ
ＣＮＯ−４０％ＫＣＮＯ−１０％Ｎａ2 ＣＯ3−３５％
Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５９０℃，３０分問の加熱窒化
処理を施し、真空雰囲気下で冷却した。該窒化処理材を
溶剤脱脂、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，２０秒
の酸洗後、硫酸Ｚｎ系めっき浴を用いて、電流密度７．
５Ａ／ｄｍ2 で３８０秒間の電解処理（５０℃）によ
り、Ｚｎめっき層をカップリング１のねじ部３とメタル
シール部４に設け、本発明の方法による窒化処理層２
５．５μとＺｎめっき層１２μが形成された評価材を作
成した。
【００３６】実施例ｌと同様に、コンパウンドグリース
を塗布し、トルク値７７０ｋｇ・ｍの条件でメークアッ
プを行い、継手部に対して、メークアップ、ブレークア
ウ卜の繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰り
返し行った結果は、Ｚｎめっき層の表面が極く少量剥離
するのみで、シール部の焼付き、ムシレの発生が極めて
少なく、耐ゴーリング性は非常に良好であった。
を塗布し、トルク値７７０ｋｇ・ｍの条件でメークアッ
プを行い、継手部に対して、メークアップ、ブレークア
ウ卜の繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰り
返し行った結果は、Ｚｎめっき層の表面が極く少量剥離
するのみで、シール部の焼付き、ムシレの発生が極めて
少なく、耐ゴーリング性は非常に良好であった。
【００３７】比較例２ 供試鋼Ｃを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂後、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，
６０秒の酸洗処理を行い、実施例２と同一の条件で、め
っき厚さ１２μのＺｎめっき層をカップリング１のねじ
部３とメタルシール部４に設け、比較例２とした。
１を溶剤脱脂後、２０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で５０℃，
６０秒の酸洗処理を行い、実施例２と同一の条件で、め
っき厚さ１２μのＺｎめっき層をカップリング１のねじ
部３とメタルシール部４に設け、比較例２とした。
【００３８】実施例２と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト４回目にＺｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、５回目のテストにおいて焼付きとムシレの
発生、即ちゴーリングが著しく発生した。
果、繰り返しテスト４回目にＺｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、５回目のテストにおいて焼付きとムシレの
発生、即ちゴーリングが著しく発生した。
【００３９】実施例３ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂した後、（１５％ＮａＣＮ−２０％ＫＣＮ
−１５％ＮａＣＮＯ−１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５５０℃，２０分
間の加熱窒化処理を施し、オイルバス中で冷却した。該
窒化処理材を溶剤脱脂、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で室
温，１０秒の酸洗処理を行った後、有機酸系Ｓｎめっき
浴（商品名；ロナスタン浴）を用いて、電流密度Ｉ０Ａ
／ｄｍ2 で３００秒間の電解処理（室温）により、カッ
プリング１のねじ部３とメタルシール部４にＳｎめっき
層を設け、窒化処理層１５μとＳｎめっき層１５μの二
層皮膜が形成された評価材を作成した。，実施例１と同
様に、コンパウンドグリースを塗布し、トルク値１２６
０ｋｇ・ｍの条件でメークアップを行い、継手部に対し
て、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテストを
行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、Ｓｎ
めっき層の表面が少量剥離するのみで、シール部の焼付
き，ムシレの発生が極めて少なく、即ちゴーリングの発
生は極めて少なく良好であった。
１を溶剤脱脂した後、（１５％ＮａＣＮ−２０％ＫＣＮ
−１５％ＮａＣＮＯ−１０％ＫＣＮＯ−２０％Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ3 ）系浴中で、５５０℃，２０分
間の加熱窒化処理を施し、オイルバス中で冷却した。該
窒化処理材を溶剤脱脂、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で室
温，１０秒の酸洗処理を行った後、有機酸系Ｓｎめっき
浴（商品名；ロナスタン浴）を用いて、電流密度Ｉ０Ａ
／ｄｍ2 で３００秒間の電解処理（室温）により、カッ
プリング１のねじ部３とメタルシール部４にＳｎめっき
層を設け、窒化処理層１５μとＳｎめっき層１５μの二
層皮膜が形成された評価材を作成した。，実施例１と同
様に、コンパウンドグリースを塗布し、トルク値１２６
０ｋｇ・ｍの条件でメークアップを行い、継手部に対し
て、メークアップ、ブレークアウトの繰り返しテストを
行った。該テストを１０回繰り返し行った結果は、Ｓｎ
めっき層の表面が少量剥離するのみで、シール部の焼付
き，ムシレの発生が極めて少なく、即ちゴーリングの発
生は極めて少なく良好であった。
【００４０】比較例３ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂後、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で１０秒間
の酸洗処理を行い、実施例３と同一の条件で、めっき厚
さ１５μのＳｎめっき層をカップリング１のメタルシー
ル部４に設け、比較例３とした。
１を溶剤脱脂後、１５％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中で１０秒間
の酸洗処理を行い、実施例３と同一の条件で、めっき厚
さ１５μのＳｎめっき層をカップリング１のメタルシー
ル部４に設け、比較例３とした。
【００４１】実施例３と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト２回目にＳｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、３回目のテストにおいてゴーリング（焼付
きとムシレ）がシール部４に著しく発生した。
果、繰り返しテスト２回目にＳｎめっき層の剥離が生じ
るとともに、３回目のテストにおいてゴーリング（焼付
きとムシレ）がシール部４に著しく発生した。
【００４２】実施例４ 供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカップリング
１を溶剤脱脂、ガラスビーズショット（粒子径＃１０
０，圧力５ｈｇｆ／ｃｍ2 ，６０秒）による前処理後、
（２５％ＮａＣＮ−１０％ＫＣＮ−２５％ＮａＣＮＯ−
１０％ＫＣＮＯー２０％Ｎａ2 ＣＯ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ
3 ）系溶融塩浴中で、５７０℃，１５分間の加熱窒化処
理を施し、オイルバス中で冷却した。該窒化処理材を水
系脱脂剤による脱脂、１０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中での酸
洗（室温−３０秒）を行った後、改良ワット浴を用いた
下地Ｎｉめっき層と硫酸Ｃｕ系めっき浴によるＣｕめっ
きをカップリング１のねじ部３およびメタルシール部４
にそれぞれ施して、本発明の方法による評価材を作成し
た。なお、Ｎｉめっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で６０秒
間，Ｃｕめっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で９７５秒間、
それぞれ室温での電解処理を行った。
１を溶剤脱脂、ガラスビーズショット（粒子径＃１０
０，圧力５ｈｇｆ／ｃｍ2 ，６０秒）による前処理後、
（２５％ＮａＣＮ−１０％ＫＣＮ−２５％ＮａＣＮＯ−
１０％ＫＣＮＯー２０％Ｎａ2 ＣＯ3 −１０％Ｋ2 ＣＯ
3 ）系溶融塩浴中で、５７０℃，１５分間の加熱窒化処
理を施し、オイルバス中で冷却した。該窒化処理材を水
系脱脂剤による脱脂、１０％Ｈ2 ＳＯ4 水溶液中での酸
洗（室温−３０秒）を行った後、改良ワット浴を用いた
下地Ｎｉめっき層と硫酸Ｃｕ系めっき浴によるＣｕめっ
きをカップリング１のねじ部３およびメタルシール部４
にそれぞれ施して、本発明の方法による評価材を作成し
た。なお、Ｎｉめっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で６０秒
間，Ｃｕめっきは電流密度５Ａ／ｄｍ2 で９７５秒間、
それぞれ室温での電解処理を行った。
【００４３】該処理により、窒化処理層１０μとＮｉ下
地めっき層１μ、Ｃｕめっき層１８μからなる評価材を
作成した。
地めっき層１μ、Ｃｕめっき層１８μからなる評価材を
作成した。
【００４４】実施例１と同様にコンパウンドグリースを
塗布し、トルク値１２６０ｋｇ・ｍの条件でメークアッ
プを行い、継手部に対して、メークアップ、ブレークア
ウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰り
返し行った結果は、Ｃｕめっき層の表面が少量剥離する
のみで、焼付き，ムシレの発生が極めて少なく、即ち、
ゴーリングの発生は認められなかった。
塗布し、トルク値１２６０ｋｇ・ｍの条件でメークアッ
プを行い、継手部に対して、メークアップ、ブレークア
ウトの繰り返しテストを行った。該テストを１０回繰り
返し行った結果は、Ｃｕめっき層の表面が少量剥離する
のみで、焼付き，ムシレの発生が極めて少なく、即ち、
ゴーリングの発生は認められなかった。
【００４５】比較例４ 同じく、供試鋼Ｂを用いて作成した内径７インチのカッ
プリング１を溶剤脱脂後、１０％Ｈ2 ＳＯ4 による室温
−３０秒の酸洗後、実施例４と同一の条件で、下地Ｎｉ
めっき層１μとＣｕめっき層１８μをカップリング１の
ねじ部３とメタルシール部４にそれぞれ設け、比較例４
とした。
プリング１を溶剤脱脂後、１０％Ｈ2 ＳＯ4 による室温
−３０秒の酸洗後、実施例４と同一の条件で、下地Ｎｉ
めっき層１μとＣｕめっき層１８μをカップリング１の
ねじ部３とメタルシール部４にそれぞれ設け、比較例４
とした。
【００４６】実施例４と同一条件で評価試験を行った結
果、繰り返しテスト６回目にＣｕめっき層の剥離が生
じ、７回目に焼付けとムシレがシール部に著しく発生
し、耐ゴーリング性が劣化した。
果、繰り返しテスト６回目にＣｕめっき層の剥離が生
じ、７回目に焼付けとムシレがシール部に著しく発生
し、耐ゴーリング性が劣化した。
【００４７】この結果から、本発明の方法に基づく窒化
処理による下地層と各種表面層処理層を施した高Ｃｒ含
有鋼管継手部分は、そのメタル−メタルシール部の耐焼
付き性の向上とムシレの発生が起こりにくく、耐ゴーリ
ング性に著しく優れる。
処理による下地層と各種表面層処理層を施した高Ｃｒ含
有鋼管継手部分は、そのメタル−メタルシール部の耐焼
付き性の向上とムシレの発生が起こりにくく、耐ゴーリ
ング性に著しく優れる。
【００４８】
【発明の効果】本発明の高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継手
部分に対する表面処理皮膜の形成方法によって、鋼表面
のＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜の除去と同時に該表
面に生成される窒化鉄層を主成分とする下地層の効果に
より、皮膜の密着性、皮膜強度に優れる均一な化成処理
皮膜あるいは金属めっき皮膜が容易に形成されるため、
鋼管継手部分における耐焼付き性を向上させ、またムシ
レの発生防止が可能となる。
部分に対する表面処理皮膜の形成方法によって、鋼表面
のＣｒ酸化物を含有する不動態皮膜の除去と同時に該表
面に生成される窒化鉄層を主成分とする下地層の効果に
より、皮膜の密着性、皮膜強度に優れる均一な化成処理
皮膜あるいは金属めっき皮膜が容易に形成されるため、
鋼管継手部分における耐焼付き性を向上させ、またムシ
レの発生防止が可能となる。
【００４９】即ち、本発明の処理法の適用により、耐ゴ
ーリング性に非常に優れた高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継
手部分の製造が可能となる。
ーリング性に非常に優れた高Ｃｒ含有合金鋼製の鋼管継
手部分の製造が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永吉 治之 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 坂本 俊治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 樋口 征順 東京都中央区日本橋一丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 井上 隆介 東京都中央区日本橋一丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 中泉 恒男 東京都中央区日本橋一丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃｒ含有量が１０％以上の高Ｃｒ含有合
金鋼からなる油井管の継手構造であって、少なくともね
じ部を含むメタル−シール部に窒化鉄の下地層を有し、
同下地層の上に焼付き防止皮膜を形成してなる油井管継
手。 - 【請求項２】 Ｃｒ含有量が１０％以上の高Ｃｒ含有量
の合金鋼からなる油井管の継手部分を、窒化処理溶融浴
中に浸漬したのち、焼付き防止のための表面処理を行う
油井管継手とその表面処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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