JPH0972467A - グリス無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手 - Google Patents
グリス無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 グリスなどの液体潤滑剤を一切使用すること
なく、繰り返しの締め緩めに対してゴーリングを起こす
ことのない無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手を
提供すること。 【解決手段】 管のネジ継手においてボックスまたはピ
ンの接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリ
ブデン、または二硫化タングステンを樹脂に分散混合し
た樹脂被膜層を前記凹凸面を覆い、尚かつ平滑な樹脂表
面を形成させるか、それに加え、相対する摺動面の表面
粗さを前記凹凸面の粗さより小さくするか、二硫化モリ
ブデンの含有率を３０〜９０ｗｔ％にし、樹脂をポリア
ミドイミド、エポキシ、フラン、フェノールの中から選
択し、ピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤滑剤な
しの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手。
なく、繰り返しの締め緩めに対してゴーリングを起こす
ことのない無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手を
提供すること。 【解決手段】 管のネジ継手においてボックスまたはピ
ンの接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリ
ブデン、または二硫化タングステンを樹脂に分散混合し
た樹脂被膜層を前記凹凸面を覆い、尚かつ平滑な樹脂表
面を形成させるか、それに加え、相対する摺動面の表面
粗さを前記凹凸面の粗さより小さくするか、二硫化モリ
ブデンの含有率を３０〜９０ｗｔ％にし、樹脂をポリア
ミドイミド、エポキシ、フラン、フェノールの中から選
択し、ピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤滑剤な
しの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は原油採掘に使用する
油井管ネジ継手や、採掘された原油を輸送するラインパ
イプ用ネジ継手において、グリスを塗布しない繰り返し
のメークアップ（締め付け）、ブレークアウト（緩め）
に対しても継手が焼き付くことなく、繰り返し使用でき
るネジ継手に係わる。
油井管ネジ継手や、採掘された原油を輸送するラインパ
イプ用ネジ継手において、グリスを塗布しない繰り返し
のメークアップ（締め付け）、ブレークアウト（緩め）
に対しても継手が焼き付くことなく、繰り返し使用でき
るネジ継手に係わる。
【０００２】
【従来の技術】油井掘削時に使用するチュービングやケ
ーシングには一般にネジ継手が用いられる。ネジ継手に
は使用環境下で内外圧、軸力、曲げ等を複合して被るた
め、これらの複合荷重下においても継手がリークしない
こと、継手が破損しないことが要求される。一方、ケー
シングやチュービングの降下作業時には一度、締め込ん
だ継手を緩めることもあり、一般にチュービングで１０
回、ケーシングで３回の締め緩めに対しても継手が焼き
付くことなく使用できることがＡＰＩ（米国石油協会）
でも望まれている。上記の要求性能を満たすためには
ＡＰＩ ＢＵＬ５Ａ２ に述べられているコンパウンド
グリスを塗布して継手を締め込むことが現在まで常識化
している。ここでコンパウンドグリスの役割は耐焼付き
性の確保とシール性の向上にある。
ーシングには一般にネジ継手が用いられる。ネジ継手に
は使用環境下で内外圧、軸力、曲げ等を複合して被るた
め、これらの複合荷重下においても継手がリークしない
こと、継手が破損しないことが要求される。一方、ケー
シングやチュービングの降下作業時には一度、締め込ん
だ継手を緩めることもあり、一般にチュービングで１０
回、ケーシングで３回の締め緩めに対しても継手が焼き
付くことなく使用できることがＡＰＩ（米国石油協会）
でも望まれている。上記の要求性能を満たすためには
ＡＰＩ ＢＵＬ５Ａ２ に述べられているコンパウンド
グリスを塗布して継手を締め込むことが現在まで常識化
している。ここでコンパウンドグリスの役割は耐焼付き
性の確保とシール性の向上にある。
【０００３】その後、シール性をより向上させる発明と
して金属対金属接触部を有する特殊ネジ継手、即ちプレ
ミアムジョイントの開発が盛んになされ、様々な形状の
シール部を有するプレミアムジョイント（特公昭５９−
４４５５２号公報、特公平５−４１８７６号公報）が発
明された。このような発明により、継手のガスシール性
は管体降伏強度と同等以上にまで向上させるに至った。
しかしながら、より優れたシール性を得るには金属接触
部に母材の降伏点をも越えるようなより高い面圧を付与
しなければならないため焼付きの中でも修復不可能なゴ
ーリングが発生しやすくなり、ゴーリングを防止する研
究が盛んに行われるようになってきた。
して金属対金属接触部を有する特殊ネジ継手、即ちプレ
ミアムジョイントの開発が盛んになされ、様々な形状の
シール部を有するプレミアムジョイント（特公昭５９−
４４５５２号公報、特公平５−４１８７６号公報）が発
明された。このような発明により、継手のガスシール性
は管体降伏強度と同等以上にまで向上させるに至った。
しかしながら、より優れたシール性を得るには金属接触
部に母材の降伏点をも越えるようなより高い面圧を付与
しなければならないため焼付きの中でも修復不可能なゴ
ーリングが発生しやすくなり、ゴーリングを防止する研
究が盛んに行われるようになってきた。
【０００４】ゴーリング防止対策としてコンパウンドグ
リスに亜鉛、鉛、銅等の重金属粉、あるいは雲母などの
無機物を適切に含有させるグリスの開発や、シール部形
状に工夫を凝らすことで局部面圧を軽減する研究（特開
昭６２−２０９２９１号公報、特開平４−２７７３９２
号公報）や、シール面の性状を制御した研究（実公平６
−７１３号公報）や、表面処理によりゴーリング性を向
上させる研究（特公平３−７８５１７号公報、特開平５
−１１７８７０号公報、特開昭６２−２５８２８３号公
報、特開昭６０−２６６９５号公報、特開昭５８−３１
０９７号公報、特開昭５８−１７２８５号公報、特開昭
６１−１２４７９２号公報、特開昭６１−１３６０８７
号公報）等がある。係る研究の成果もあり、特に適切な
表面処理とコンパウンドグリスを用いることで耐焼付き
性も実用十分な範囲にまで向上してきた。
リスに亜鉛、鉛、銅等の重金属粉、あるいは雲母などの
無機物を適切に含有させるグリスの開発や、シール部形
状に工夫を凝らすことで局部面圧を軽減する研究（特開
昭６２−２０９２９１号公報、特開平４−２７７３９２
号公報）や、シール面の性状を制御した研究（実公平６
−７１３号公報）や、表面処理によりゴーリング性を向
上させる研究（特公平３−７８５１７号公報、特開平５
−１１７８７０号公報、特開昭６２−２５８２８３号公
報、特開昭６０−２６６９５号公報、特開昭５８−３１
０９７号公報、特開昭５８−１７２８５号公報、特開昭
６１−１２４７９２号公報、特開昭６１−１３６０８７
号公報）等がある。係る研究の成果もあり、特に適切な
表面処理とコンパウンドグリスを用いることで耐焼付き
性も実用十分な範囲にまで向上してきた。
【０００５】特に油井管ネジ継手に二硫化モリブデンを
分散混合させた樹脂被膜を形成させる公知例として特公
平３−７８５１７号公報があるが、係る事例では樹脂被
膜層を金属対金属接触部の表面粗さ以下に形成させてい
る。これはコンパウンドグリス塗布を念頭に置いた発明
であるため、最終表面の凹凸にグリスが封入される効果
を狙ったもので本発明が目的としている無グリス潤滑下
での締め緩めに対しては下地の表面粗さによる選択的接
触により安定した耐焼付き性は得られない。
分散混合させた樹脂被膜を形成させる公知例として特公
平３−７８５１７号公報があるが、係る事例では樹脂被
膜層を金属対金属接触部の表面粗さ以下に形成させてい
る。これはコンパウンドグリス塗布を念頭に置いた発明
であるため、最終表面の凹凸にグリスが封入される効果
を狙ったもので本発明が目的としている無グリス潤滑下
での締め緩めに対しては下地の表面粗さによる選択的接
触により安定した耐焼付き性は得られない。
【０００６】表面処理前の表面最大粗さと表面処理皮膜
厚さの関係を特定した公知例に特開平６−１０１５４号
公報がある。下地表面粗さと皮膜厚さのみ関係を見れば
本特許と共通する点があるが、係る公知例は金属接触部
の隙間を小さくすることでシール性の向上を狙ったもの
であり、尚且つ、コンパウンドグリスの効果については
述べているものの無潤滑下の耐焼付き性については全く
述べられていない。
厚さの関係を特定した公知例に特開平６−１０１５４号
公報がある。下地表面粗さと皮膜厚さのみ関係を見れば
本特許と共通する点があるが、係る公知例は金属接触部
の隙間を小さくすることでシール性の向上を狙ったもの
であり、尚且つ、コンパウンドグリスの効果については
述べているものの無潤滑下の耐焼付き性については全く
述べられていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらを背景に、近年
の研究として塗布したグリスがメークアップ中に高圧に
なり使用性能を劣化させること（特開昭６３−２１０４
８７号公報、特開平６−１１０７８号公報）や、コンパ
ウンドグリスに含有されている重金属分に起因した環境
汚染問題などが取り上げられ、重金属分を含まないコン
パウンドグリスの商品化など、コンパウンドグリスに関
わる問題が生じ始めた。１９９１年に制定された ＡＰ
Ｉ ＲＰ５ Ｃ５ にも継手性能に及ぼすグリス量やグ
リス圧力の問題を評価するプログラムとなっている。そ
れにも増して、コンパウンドグリスの塗布作業は作業環
境を悪化させると同時に作業効率をも低下させている。
したがって、このようなコンパウンドグリスを一切用い
ることなく従来の性能、特にゴーリング性を確保できれ
ば上述した問題点を一掃できる画期的なネジ継手とな
る。それにも拘らず、コンパウンドグリスを用いざるを
得ないのは完全無グリス潤滑下では従来の技術でゴーリ
ング性が数段劣化することにあった。
の研究として塗布したグリスがメークアップ中に高圧に
なり使用性能を劣化させること（特開昭６３−２１０４
８７号公報、特開平６−１１０７８号公報）や、コンパ
ウンドグリスに含有されている重金属分に起因した環境
汚染問題などが取り上げられ、重金属分を含まないコン
パウンドグリスの商品化など、コンパウンドグリスに関
わる問題が生じ始めた。１９９１年に制定された ＡＰ
Ｉ ＲＰ５ Ｃ５ にも継手性能に及ぼすグリス量やグ
リス圧力の問題を評価するプログラムとなっている。そ
れにも増して、コンパウンドグリスの塗布作業は作業環
境を悪化させると同時に作業効率をも低下させている。
したがって、このようなコンパウンドグリスを一切用い
ることなく従来の性能、特にゴーリング性を確保できれ
ば上述した問題点を一掃できる画期的なネジ継手とな
る。それにも拘らず、コンパウンドグリスを用いざるを
得ないのは完全無グリス潤滑下では従来の技術でゴーリ
ング性が数段劣化することにあった。
【０００８】上述した問題を解決すべく、発明者らは研
究を重ねた結果、従来、継手メークアップ前に塗布して
いたコンパウンドグリスなどの液体潤滑剤を一切用いる
ことなく、繰り返しの締め、緩めに対してゴーリングを
起こすことなく、尚且つシール性等の使用性能も満足す
るに至った。その発明の要旨は （１）雄ネジとネジなし金属接触部からなるピンと雌ネ
ジとネジなし接触部からなるボックスから構成される管
のネジ継手において、ボックスまたはピンの接触表面に
５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブデン、または
二硫化タングステン粉末を樹脂に分散混合した樹脂被膜
層を該表面に形成し、前記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化
したことを特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及
び液体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネ
ジ継手。
究を重ねた結果、従来、継手メークアップ前に塗布して
いたコンパウンドグリスなどの液体潤滑剤を一切用いる
ことなく、繰り返しの締め、緩めに対してゴーリングを
起こすことなく、尚且つシール性等の使用性能も満足す
るに至った。その発明の要旨は （１）雄ネジとネジなし金属接触部からなるピンと雌ネ
ジとネジなし接触部からなるボックスから構成される管
のネジ継手において、ボックスまたはピンの接触表面に
５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブデン、または
二硫化タングステン粉末を樹脂に分散混合した樹脂被膜
層を該表面に形成し、前記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化
したことを特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及
び液体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネ
ジ継手。
【０００９】（２）雄ネジとネジなし金属接触部からな
るピンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから
構成される管のネジ継手において、ボックスまたはピン
のいずれか一方の接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設
け、二硫化モリブデン、または二硫化タングステン粉末
を樹脂に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形成し、前
記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化すると同時に、相対する
摺動面の表面粗さを前記凹凸面の面粗さ以下に形成した
ことを特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液
体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継
手。
るピンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから
構成される管のネジ継手において、ボックスまたはピン
のいずれか一方の接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設
け、二硫化モリブデン、または二硫化タングステン粉末
を樹脂に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形成し、前
記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化すると同時に、相対する
摺動面の表面粗さを前記凹凸面の面粗さ以下に形成した
ことを特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液
体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継
手。
【００１０】（３）雄ネジとネジなし金属接触部からな
るピンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから
構成される管のネジ継手において、ボックスまたはピン
の接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブ
デン粉末を樹脂に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形
成し、前記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化したことを形状
的特徴とし、二硫化モリブデンの割合を３０〜９０ｗｔ
％にし、前記樹脂をポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹
脂、フラン樹脂、フェノール樹脂の中から選択したこと
を特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤
滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手に
ある。
るピンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから
構成される管のネジ継手において、ボックスまたはピン
の接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブ
デン粉末を樹脂に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形
成し、前記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化したことを形状
的特徴とし、二硫化モリブデンの割合を３０〜９０ｗｔ
％にし、前記樹脂をポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹
脂、フラン樹脂、フェノール樹脂の中から選択したこと
を特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤
滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手に
ある。
【００１１】
【作用】以下、本発明について図面に従って詳細に説明
する。図１に本発明に適用した継手部の構成部材の概略
部を示す。図１に示すように継手部材であるボックス１
とピン（鋼管先端継手部）２について、それぞれ継手部
材を構成するネジ部３及び金属対金属接触部４に対し
て、ボックス１のみ、あるいはボックス１とピン２の接
触界面に所定の凹凸を設け、樹脂被膜層でこれを覆い、
継手螺合中に係る表面処理層と相対する母材表面が摺動
する。図２は各継手構成部材の組立構成を示す図であ
る。図２に示すようにボックス１とピン２を嵌合させ、
それぞれネジ部３、金属対金属接触部４に高面圧を付与
しつつ摺動させる。そこで、例えば１０回の締め緩めに
対してゴーリングを起こさないことを要求されるチュー
ビングサイズの最大径、φ１７８ｍｍの金属対金属接触
部を有するプレミアムジョイントに対して対焼付き性の
評価試験を行った。
する。図１に本発明に適用した継手部の構成部材の概略
部を示す。図１に示すように継手部材であるボックス１
とピン（鋼管先端継手部）２について、それぞれ継手部
材を構成するネジ部３及び金属対金属接触部４に対し
て、ボックス１のみ、あるいはボックス１とピン２の接
触界面に所定の凹凸を設け、樹脂被膜層でこれを覆い、
継手螺合中に係る表面処理層と相対する母材表面が摺動
する。図２は各継手構成部材の組立構成を示す図であ
る。図２に示すようにボックス１とピン２を嵌合させ、
それぞれネジ部３、金属対金属接触部４に高面圧を付与
しつつ摺動させる。そこで、例えば１０回の締め緩めに
対してゴーリングを起こさないことを要求されるチュー
ビングサイズの最大径、φ１７８ｍｍの金属対金属接触
部を有するプレミアムジョイントに対して対焼付き性の
評価試験を行った。
【００１２】表１は耐焼付き性に有効な既存の表面処理
の内、亜鉛メッキ、銅メッキ、錫メッキ、燐酸塩処理、
サンドブラストを施したボックスと機械加工ままのピン
を潤滑剤を塗布することなく、締め緩めを行った場合の
焼付き発生回数を示す。最も焼付き性に優れると言われ
る銅メッキでさえも僅か３回目でゴーリングが発生し、
無潤滑下で耐ゴーリング性を確保することがいかに難易
度の高い技術であるかを物語っている。なぜならば、通
常、プレミアムジョイントはガスシールを行うために金
属対金属接触部に６００ＭＰａにも及ぶ母材自身の降伏
点をも越えるような高面圧を発生し、継手のメークアッ
プ、ブレークアウト中には係る高面圧下で金属同士が摺
動するからである。
の内、亜鉛メッキ、銅メッキ、錫メッキ、燐酸塩処理、
サンドブラストを施したボックスと機械加工ままのピン
を潤滑剤を塗布することなく、締め緩めを行った場合の
焼付き発生回数を示す。最も焼付き性に優れると言われ
る銅メッキでさえも僅か３回目でゴーリングが発生し、
無潤滑下で耐ゴーリング性を確保することがいかに難易
度の高い技術であるかを物語っている。なぜならば、通
常、プレミアムジョイントはガスシールを行うために金
属対金属接触部に６００ＭＰａにも及ぶ母材自身の降伏
点をも越えるような高面圧を発生し、継手のメークアッ
プ、ブレークアウト中には係る高面圧下で金属同士が摺
動するからである。
【００１３】
【表１】
【００１４】そこで発明者らは高面圧下での潤滑機能に
優れる二硫化モリブデン、二硫化タングステンに着目
し、油井管ネジ継手に関する固体潤滑皮膜の研究に取り
組んだ。一般に潤滑剤の潤滑効果は使用条件、即ち、面
圧、摺動速度、潤滑剤の種類、及び有無、面性状、温度
等によって大きく異なることも知られている。二硫化モ
リブデンにおいても、その使用方法により極めて優れた
耐焼付き性を発揮したり、通常のグリス潤滑よりも劣る
場合があることが知られている。特に二硫化モリブデン
の場合、その下地処理とバインダー（結合剤）が潤滑性
の良否を左右するといっても過言ではない。
優れる二硫化モリブデン、二硫化タングステンに着目
し、油井管ネジ継手に関する固体潤滑皮膜の研究に取り
組んだ。一般に潤滑剤の潤滑効果は使用条件、即ち、面
圧、摺動速度、潤滑剤の種類、及び有無、面性状、温度
等によって大きく異なることも知られている。二硫化モ
リブデンにおいても、その使用方法により極めて優れた
耐焼付き性を発揮したり、通常のグリス潤滑よりも劣る
場合があることが知られている。特に二硫化モリブデン
の場合、その下地処理とバインダー（結合剤）が潤滑性
の良否を左右するといっても過言ではない。
【００１５】表２はφ１７８ｍｍのプレミアムジョイン
トに樹脂コーティングを施した場合のゴーリングが発生
したときの締め緩め回数を示す。樹脂にはポリアミドイ
ミドを用い、二硫化モリブデンはフィッシャー法による
平均粒径５μｍ以上のものを用いた。二硫化モリブデン
の含有率は８０ｗｔ％とした。接触面にはいかなるグリ
ス、液体潤滑剤も用いなかった。表面の凹凸は例えばサ
ンドブラストにより形成した。膜厚は電磁膜厚計で測定
した参考値てサンドブラスト面を基準としている。これ
より、樹脂膜厚がサンドブラスト面の粗さより著しく薄
い場合は１０回以前にゴーリングを起こしている。そこ
で発明者らはグリス無潤滑下でのゴーリングメカニズム
を解明するために試験前後のコーティング断面をＣＭＡ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ａｎａ
ｌｙｚｅｒ）により観察した。
トに樹脂コーティングを施した場合のゴーリングが発生
したときの締め緩め回数を示す。樹脂にはポリアミドイ
ミドを用い、二硫化モリブデンはフィッシャー法による
平均粒径５μｍ以上のものを用いた。二硫化モリブデン
の含有率は８０ｗｔ％とした。接触面にはいかなるグリ
ス、液体潤滑剤も用いなかった。表面の凹凸は例えばサ
ンドブラストにより形成した。膜厚は電磁膜厚計で測定
した参考値てサンドブラスト面を基準としている。これ
より、樹脂膜厚がサンドブラスト面の粗さより著しく薄
い場合は１０回以前にゴーリングを起こしている。そこ
で発明者らはグリス無潤滑下でのゴーリングメカニズム
を解明するために試験前後のコーティング断面をＣＭＡ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ａｎａ
ｌｙｚｅｒ）により観察した。
【００１６】
【表２】
【００１７】図３はサンプルＮｏ．２の試験後断面と同
一構成の試験前断面、図４はサンプルＮｏ．４の試験後
断面と同一構成の試験前断面、図５はサンプルＮｏ．６
の試験後断面と同一構成の試験前断面のそれぞれ模式図
である。図３は本発明例で母材５の表面に凹凸を設け、
樹脂系バインダー６に固体潤滑剤である二硫化モリブデ
ン、または二硫化タングステン７を分散混合し、凹凸面
を完全に覆い、尚かつ樹脂コーティング表面が平滑にな
るように構成したものである。図３では１０回の締め緩
め後、全体的に膜厚は減少しているものの、母材表面は
著しく露出することなく、ゴーリングは発生していな
い。
一構成の試験前断面、図４はサンプルＮｏ．４の試験後
断面と同一構成の試験前断面、図５はサンプルＮｏ．６
の試験後断面と同一構成の試験前断面のそれぞれ模式図
である。図３は本発明例で母材５の表面に凹凸を設け、
樹脂系バインダー６に固体潤滑剤である二硫化モリブデ
ン、または二硫化タングステン７を分散混合し、凹凸面
を完全に覆い、尚かつ樹脂コーティング表面が平滑にな
るように構成したものである。図３では１０回の締め緩
め後、全体的に膜厚は減少しているものの、母材表面は
著しく露出することなく、ゴーリングは発生していな
い。
【００１８】これに対して同じ面粗さでも図４に示すよ
うに母材面粗さに比べ、コーティング厚さが著しく薄い
ような場合の試験前断面は凹面でコーティング膜厚が厚
く、凸面で薄く尚かつ、母材表面の凹凸を反映する形で
コーティング表面にも凹凸が残存している。該表面の試
験結果、凸部が選択的に接触、摺動するため、固体潤滑
剤が十分に行き渡らずにゴーリングに至っているメカニ
ズムが想定できる。サンプルＮｏ．７，８，９でも同様
の結果を呈している。これは特公平３−７８５１７号公
報に述べられている技術と同等であるが、グリスを用い
ない場合、十分な耐焼付き性を示さないことが判った。
うに母材面粗さに比べ、コーティング厚さが著しく薄い
ような場合の試験前断面は凹面でコーティング膜厚が厚
く、凸面で薄く尚かつ、母材表面の凹凸を反映する形で
コーティング表面にも凹凸が残存している。該表面の試
験結果、凸部が選択的に接触、摺動するため、固体潤滑
剤が十分に行き渡らずにゴーリングに至っているメカニ
ズムが想定できる。サンプルＮｏ．７，８，９でも同様
の結果を呈している。これは特公平３−７８５１７号公
報に述べられている技術と同等であるが、グリスを用い
ない場合、十分な耐焼付き性を示さないことが判った。
【００１９】コーティング膜表面が比較的平滑な場合で
も図５に示すように母材表面の粗さが不十分だとやはり
ゴーリングは発生している。この場合は前記メカニズム
とは異なり、樹脂と母材表面との密着性が不十分とな
り、摺動により樹脂ごと剥離するため、ゴーリングに至
るものと推定される。サンプルＮｏ．１１に示すように
母材表面の粗さが３μｍと小さい場合はコーティング膜
厚を厚く付けてコーティング表面を平滑にしても樹脂と
母材表面の密着性が不十分なため、ゴーリングを起こ
す。
も図５に示すように母材表面の粗さが不十分だとやはり
ゴーリングは発生している。この場合は前記メカニズム
とは異なり、樹脂と母材表面との密着性が不十分とな
り、摺動により樹脂ごと剥離するため、ゴーリングに至
るものと推定される。サンプルＮｏ．１１に示すように
母材表面の粗さが３μｍと小さい場合はコーティング膜
厚を厚く付けてコーティング表面を平滑にしても樹脂と
母材表面の密着性が不十分なため、ゴーリングを起こ
す。
【００２０】母材表面の粗さを５０μｍにした場合、次
の２点から問題が生じた。一つはコーティング膜厚を平
滑に仕上げたにもかかわらず、耐焼付き性が１０回に満
たないこと。もう一つはネジ部においても５０μｍ近く
のコーティングが付着するため、ネジの嵌合がきつくな
り、メークアップに要するトルクが必要以上に大きくな
ることである。以上の理由から母材表面の膜厚をＲmax
で５〜４０μｍとし、二硫化モリブデンを分散させた樹
脂で前記凹凸を平滑化するように構成することでグリス
と塗布しない場合でも優れた潤滑性が得られる。
の２点から問題が生じた。一つはコーティング膜厚を平
滑に仕上げたにもかかわらず、耐焼付き性が１０回に満
たないこと。もう一つはネジ部においても５０μｍ近く
のコーティングが付着するため、ネジの嵌合がきつくな
り、メークアップに要するトルクが必要以上に大きくな
ることである。以上の理由から母材表面の膜厚をＲmax
で５〜４０μｍとし、二硫化モリブデンを分散させた樹
脂で前記凹凸を平滑化するように構成することでグリス
と塗布しない場合でも優れた潤滑性が得られる。
【００２１】表３はφ１７８ｍｍのプレミアムジョイン
トにポリアミドイミドをバインダーに二硫化タングステ
ンを分散混合した樹脂コーティングを施した場合のゴー
リングが発生したときの締め緩め回数を示す。二硫化タ
ングステンはフィッシャー法による平均粒径５μｍ以上
のものを用いた。二硫化タングステンの含有率は８０ｗ
ｔ％とした。接触面にはいかなるグリス、液体潤滑剤も
用いなかった。表面の凹凸はサンドブラストにより形成
した。固体潤滑剤を二硫化タングステンにした場合も二
硫化モリブデン同様、母材表面の膜厚をＲmax で５〜４
０μｍとし、当該凹凸を樹脂コーティングで平滑化する
ように構成することでグリスと塗布しない場合でも優れ
た潤滑性が得られる。
トにポリアミドイミドをバインダーに二硫化タングステ
ンを分散混合した樹脂コーティングを施した場合のゴー
リングが発生したときの締め緩め回数を示す。二硫化タ
ングステンはフィッシャー法による平均粒径５μｍ以上
のものを用いた。二硫化タングステンの含有率は８０ｗ
ｔ％とした。接触面にはいかなるグリス、液体潤滑剤も
用いなかった。表面の凹凸はサンドブラストにより形成
した。固体潤滑剤を二硫化タングステンにした場合も二
硫化モリブデン同様、母材表面の膜厚をＲmax で５〜４
０μｍとし、当該凹凸を樹脂コーティングで平滑化する
ように構成することでグリスと塗布しない場合でも優れ
た潤滑性が得られる。
【００２２】
【表３】
【００２３】次に相対する摺動面の粗さをコーティング
下地に施した凹凸面の粗さよりも小さくする必要性につ
いて述べる。表４に呼び外径φ１７８ｍｍのプレミアム
ジョイントの試験結果を示す。ここではボックスに耐焼
付き処理をし、相対する摺動面に相当するものはピンシ
ール部で樹脂コーティングを施していない。サンプルＮ
ｏ．２１，２４に見られるように相対する摺動面の粗さ
が下地処理の粗さを越えるとゴーリングを起こしてい
る。この理由として相対する摺動面の粗さが下地処理に
凹面に介在している固体潤滑剤を掃き出す効果が生じ、
よりゴーリングを起こしやすいものと推測される。した
がって、相対する摺動面の粗さはこの場合、ボックスの
下地処理粗さよりも小さいことがより耐焼付き寿命を延
ばすことに有効である。
下地に施した凹凸面の粗さよりも小さくする必要性につ
いて述べる。表４に呼び外径φ１７８ｍｍのプレミアム
ジョイントの試験結果を示す。ここではボックスに耐焼
付き処理をし、相対する摺動面に相当するものはピンシ
ール部で樹脂コーティングを施していない。サンプルＮ
ｏ．２１，２４に見られるように相対する摺動面の粗さ
が下地処理の粗さを越えるとゴーリングを起こしてい
る。この理由として相対する摺動面の粗さが下地処理に
凹面に介在している固体潤滑剤を掃き出す効果が生じ、
よりゴーリングを起こしやすいものと推測される。した
がって、相対する摺動面の粗さはこの場合、ボックスの
下地処理粗さよりも小さいことがより耐焼付き寿命を延
ばすことに有効である。
【００２４】
【表４】
【００２５】次に二硫化モリブデンの含有量を３０〜９
０ｗｔ％に特定した理由について述べる。表５に呼び外
径φ１７８ｍｍのプレミアムジョイントに二硫化モリブ
デンの含有量を変えた樹脂コーティングを施したときの
試験結果を示す。これより二硫化モリブデンの含有量が
３０％を下回るとゴーリングを発生させることが判っ
た。上限を９０％とした理由としてこれ以上になると樹
脂による二硫化モリブデンの結合力が低下することが予
想されるためである。
０ｗｔ％に特定した理由について述べる。表５に呼び外
径φ１７８ｍｍのプレミアムジョイントに二硫化モリブ
デンの含有量を変えた樹脂コーティングを施したときの
試験結果を示す。これより二硫化モリブデンの含有量が
３０％を下回るとゴーリングを発生させることが判っ
た。上限を９０％とした理由としてこれ以上になると樹
脂による二硫化モリブデンの結合力が低下することが予
想されるためである。
【００２６】
【表５】
【００２７】次に樹脂バインダーをポリアミドイミド、
エポキシ、フラン、フェノールに特定した理由として引
張強度、衝撃値が比較的高く、二硫化モリブデンとの結
合力も強いためである。さらに膨潤性を考慮した場合は
ポリアミドイミドが最も優れ、コンパウンドグリスとの
混合使用を考えた場合はポリアミドイミドが最も好適で
ある。ポリアミドイミドを使用した場合、グリス塗布い
かんにかかわらず、優れた耐焼付き性を呈した。
エポキシ、フラン、フェノールに特定した理由として引
張強度、衝撃値が比較的高く、二硫化モリブデンとの結
合力も強いためである。さらに膨潤性を考慮した場合は
ポリアミドイミドが最も優れ、コンパウンドグリスとの
混合使用を考えた場合はポリアミドイミドが最も好適で
ある。ポリアミドイミドを使用した場合、グリス塗布い
かんにかかわらず、優れた耐焼付き性を呈した。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明により、グリス
などの液体潤滑を一切使用することなく、繰り返しの締
め緩めに対してゴーリングを起こすことのない無潤滑下
での耐焼付き性に優れたネジ継手にある。
などの液体潤滑を一切使用することなく、繰り返しの締
め緩めに対してゴーリングを起こすことのない無潤滑下
での耐焼付き性に優れたネジ継手にある。
【図１】本発明を適用した継手構成部材の概略図、
【図２】各継手構成部材の組立構成を示す図、
【図３】本発明に係る樹脂被膜と表面粗さの関係、及び
試験後の被膜断面、
試験後の被膜断面、
【図４】公知例の樹脂被膜断面の試験前と試験後の模式
図、
図、
【図５】表面粗さが不十分な場合の試験前と試験後の模
式図である。
式図である。
１ ボックス ２ ピン ３ ネジ部 ４ 金属接触部 ５ 母材表面 ６ 樹脂 ７ 固体潤滑剤
Claims (3)
- 【請求項１】 雄ネジとネジなし金属接触部からなるピ
ンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから構成
される管のネジ継手において、ボックスまたはピンの接
触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブデ
ン、または二硫化タングステン粉末を樹脂に分散混合し
た樹脂被膜層を該表面に形成し、前記凹凸面を樹脂被膜
層で平滑化したことを特徴としたピン、ボックス螺合時
にグリス及び液体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性
に優れたネジ継手。 - 【請求項２】 雄ネジとネジなし金属接触部からなるピ
ンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから構成
される管のネジ継手において、ボックスまたはピンのい
ずれか一方の接触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二
硫化モリブデン、または二硫化タングステン粉末を樹脂
に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形成し、前記凹凸
面を樹脂被膜層で平滑化すると同時に、相対する摺動面
の表面粗さを前記凹凸面の面粗さ以下に形成したことを
特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤滑
剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手。 - 【請求項３】 雄ネジとネジなし金属接触部からなるピ
ンと雌ネジとネジなし接触部からなるボックスから構成
される管のネジ継手において、ボックスまたはピンの接
触表面に５〜４０μｍの凹凸を設け、二硫化モリブデン
粉末を樹脂に分散混合した樹脂被膜層を該表面に形成
し、前記凹凸面を樹脂被膜層で平滑化したことを形状的
特徴とし、二硫化モリブデンの割合を３０〜９０ｗｔ％
にし、前記樹脂をポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹
脂、フラン樹脂、フェノール樹脂の中から選択したこと
を特徴としたピン、ボックス螺合時にグリス及び液体潤
滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228357A JPH0972467A (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | グリス無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228357A JPH0972467A (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | グリス無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972467A true JPH0972467A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16875199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228357A Pending JPH0972467A (ja) | 1995-09-05 | 1995-09-05 | グリス無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972467A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003006867A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Pipe thread joint |
| WO2003010460A1 (en) * | 2001-07-25 | 2003-02-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel tube |
| US6659509B2 (en) | 2001-04-11 | 2003-12-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipes |
| US6746057B2 (en) | 2001-01-25 | 2004-06-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipes having improved galling resistance and rust-preventing properties |
| US6827996B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-12-07 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipes and process for the surface treatment thereof |
| US6869111B2 (en) | 2000-12-04 | 2005-03-22 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Lubricating coating composition suitable for lubrication of a threaded joint |
| US7066209B2 (en) | 2004-04-27 | 2006-06-27 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Thread protector |
| WO2007091054A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Thomas John Oliver Thornton | Improvements in and relating to downhole tools |
| US7469721B2 (en) | 2004-08-25 | 2008-12-30 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Thread protector for a pipe |
| US7770935B2 (en) | 2005-01-13 | 2010-08-10 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipes |
| US7866706B2 (en) | 2004-04-06 | 2011-01-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipe |
| WO2011027433A1 (ja) | 2009-09-02 | 2011-03-10 | 住友金属工業株式会社 | 管ねじ継手用プロテクタ |
| WO2013108932A1 (en) | 2012-01-19 | 2013-07-25 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Box protector for a threaded joint for pipes |
| US8622091B2 (en) | 2008-08-14 | 2014-01-07 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Protector for tubular threaded joint |
| JP2014046638A (ja) * | 2012-09-03 | 2014-03-17 | Nissei Plastics Ind Co | 射出装置及び射出装置におけるねじ結合方法 |
| CN104264105A (zh) * | 2014-09-12 | 2015-01-07 | 奥展实业有限公司 | 一种精密螺丝的表面处理方法 |
-
1995
- 1995-09-05 JP JP7228357A patent/JPH0972467A/ja active Pending
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| EP2154406A1 (en) | 2001-04-11 | 2010-02-17 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipes and process for the surface treatment thereof |
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| WO2003006867A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Pipe thread joint |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020514 |