EA042400B1 - THREADED JOINT FOR PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THREADED JOINT FOR PIPE - Google Patents
THREADED JOINT FOR PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THREADED JOINT FOR PIPE Download PDFInfo
- Publication number
- EA042400B1 EA042400B1 EA202090599 EA042400B1 EA 042400 B1 EA042400 B1 EA 042400B1 EA 202090599 EA202090599 EA 202090599 EA 042400 B1 EA042400 B1 EA 042400B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- coating layer
- alloy
- contact surface
- alloy coating
- threaded
- Prior art date
Links
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению для труб и способу изготовления резьбового соединения для труб.The present invention relates to a threaded connection for pipes and a method for manufacturing a threaded connection for pipes.
Уровень техникиState of the art
Трубные изделия нефтяного сортамента используются для бурения нефтяных месторождений и месторождений природного газа. Трубные изделия нефтяного сортамента получают путем соединения множества стальных труб в соответствии с глубиной скважины. Соединение стальных труб выполняют путем свинчивания резьбовых соединений для труб, которые образованы на концах стальных труб. Трубные изделия нефтяного сортамента поднимают и разбирают для осмотра и т.п., а затем снова собирают после осмотра и повторно используют.OCTG tubular products are used for drilling oilfields and natural gas fields. Oil country tubular goods are produced by connecting a plurality of steel pipes according to the depth of the well. The connection of steel pipes is performed by screwing together threaded pipe connections, which are formed at the ends of the steel pipes. OCTG tubular products are lifted and disassembled for inspection and the like, and then reassembled after inspection and reused.
Резьбовое соединение для труб включает в себя ниппель и муфту. Ниппель включает в себя внешний резьбовой участок, который образован на внешней периферийной поверхности на концевом участке стальной трубы. Муфта включает в себя внутренний резьбовой участок, который образован на внутренней периферийной поверхности на концевом участке стальной трубы. В некоторых случаях ниппель и муфта также включают в себя нерезьбовой металлический контактный участок. Нерезьбовой металлический контактный участок включает в себя металлический уплотнительный участок и заплечиковый участок. При свинчивании стальных труб внешний резьбовой участок и внутренний резьбовой участок входят в контакт друг с другом, как и металлические уплотнительные участки, а также заплечиковые участки.Threaded connection for pipes includes a nipple and a coupling. The nipple includes an outer threaded portion which is formed on an outer peripheral surface at an end portion of the steel pipe. The coupling includes an internal threaded portion which is formed on an inner peripheral surface at an end portion of the steel pipe. In some cases, the pin and box also include a non-threaded metal contact area. The non-threaded metal contact section includes a metal sealing section and a shoulder section. When screwing steel pipes, the outer threaded section and the inner threaded section come into contact with each other, as do the metal sealing sections, as well as the shoulder sections.
Резьбовые участки и нерезьбовые металлические контактные участки ниппеля и муфты многократно испытывают сильное трение во время свинчивания и развинчивания стальных труб. Если эти области имеют недостаточное сопротивление трению, во время многократного свинчивания и развинчивания произойдет заедание (неремонтопригодное заедание). В связи с этим необходимо обеспечить резьбовые соединения для труб, которые имеют достаточное сопротивление трению, то есть превосходное сопротивление заеданию.Threaded areas and non-threaded metal contact areas of the nipple and box repeatedly experience strong friction during the make-up and break-out of steel pipes. If these areas have insufficient frictional resistance, seizing (non-repairable seizing) will occur during repeated make-up and break-out. In this regard, it is necessary to provide threaded connections for pipes that have sufficient friction resistance, that is, excellent galling resistance.
До сих пор для улучшения сопротивления заеданию использовались комбинированные консистентные смазки, содержащие тяжелые металлы. Нанесение комбинированной консистентной смазки на поверхность резьбового соединения для труб может повышать сопротивление заеданию резьбового соединения для труб. Однако тяжелые металлы, например, Pb, содержащиеся в комбинированных консистентных смазках, могут оказывать отрицательное влияние на окружающую среду. По этой причине желательно разработать резьбовое соединение для труб без использования комбинированной консистентной смазки.So far, combination greases containing heavy metals have been used to improve galling resistance. Applying a combination grease to the surface of a pipe threaded connection can increase the seizing resistance of a pipe threaded connection. However, heavy metals such as Pb contained in combination greases can have a negative impact on the environment. For this reason, it is desirable to develop a threaded connection for pipes without the use of combined grease.
Были предложены резьбовые соединения для труб, в которых вместо комбинированной консистентной смазки используется консистентная смазка (экологичная смазка), которая не содержит тяжелые металлы. Например, в публикации международной заявки на патент № WO2008/108263 (патентный документ 1) описано резьбовое соединение для труб, которое имеет превосходное сопротивление заеданию даже при использовании консистентной смазки, которая не содержит тяжелые металлы.Threaded connections for pipes have been proposed that use grease (environmental grease) that does not contain heavy metals instead of combination grease. For example, International Patent Application Publication No. WO2008/108263 (Patent Document 1) describes a threaded joint for pipes that has excellent galling resistance even when using a grease that does not contain heavy metals.
Особенность резьбового соединения для труб, описанного в публикации международной заявки на патент № WO2008/108263 (патентный документ 1), заключается в том, что контактная поверхность по меньшей мере одного из ниппеля и муфты имеет первый слой покрытия, состоящий из сплава Cu, выбранного из группы, состоящей из сплава Cu-Zn и сплава Cu-Zn-M1 (где M1 представляет собой один или более типов элемента, выбранного из группы, состоящей из Sn, Bi и In). В патентном документе 1 описано, что в результате при использовании экологичной смазки и даже в случае резьбового соединения без смазки получают резьбовое соединение для труб, которое имеет достаточное сопротивление заеданию.A feature of the threaded pipe connection described in International Patent Application Publication No. WO2008/108263 (Patent Document 1) is that the contact surface of at least one of the pin and the box has a first coating layer consisting of a Cu alloy selected from a group consisting of a Cu-Zn alloy and a Cu-Zn-M1 alloy (wherein M1 is one or more element types selected from the group consisting of Sn, Bi and In). Patent Document 1 describes that as a result of using an environmentally friendly lubricant, and even in the case of a threaded connection without lubrication, a pipe threaded connection is obtained that has sufficient seizing resistance.
Резьбовое соединение для труб, описанное в публикации международной заявки на патент № WO2016/170031 (патентный документ 2), включает в себя резьбовой участок и первую уплотнительную поверхность, и его особенность заключается в том, что резьбовой участок и первая уплотнительная поверхность покрыты антикоррозионным и стойким к заеданию слоем, выполненным из металла, в котором цинк (Zn) является основным компонентом по массе.The threaded pipe connection described in International Patent Publication No. WO2016/170031 (Patent Document 2) includes a threaded portion and a first sealing surface, and it is specific that the threaded portion and the first sealing surface are coated with an anti-corrosion and resistant to seizing by a layer made of a metal in which zinc (Zn) is the main component by weight.
Список цитируемых документовList of cited documents
Патентные документы.Patent Documents.
Патентный документ 1: публикация международной заявки на патент № WO2008/108263.Patent Document 1: International Patent Application Publication No. WO2008/108263.
Патентный документ 2: публикация международной заявки на патент № WO2016/170031.Patent Document 2: International Patent Application Publication No. WO2016/170031.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническая проблема.Technical problem.
В соответствии с технологией, описанной в Патентном документе 1 и Патентном документе 2, сопротивление заеданию может быть улучшено путем образования слоя покрытия на контактной поверхности соответствующего резьбового соединения для труб. Однако даже при использовании вышеуказанной технологии были случаи, когда достаточное сопротивление заеданию не достигалось.According to the technology described in Patent Document 1 and Patent Document 2, galling resistance can be improved by forming a coating layer on the contact surface of the respective threaded pipe connection. However, even with the above technology, there were cases where sufficient galling resistance was not achieved.
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении резьбового соединения для труб, которое имеет превосходное сопротивление заеданию, и способа изготовления резьбового соединения для труб.An object of the present invention is to provide a threaded pipe joint that has excellent galling resistance and a method for manufacturing a threaded pipe joint.
- 1 042400- 1 042400
Решение проблемы.Solution to the problem.
Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя ниппель, муфту и слой покрытия из сплава Zn-Ni. Ниппель имеет контактную поверхность со стороны ниппеля, включающую в себя резьбовой участок со стороны ниппеля. Муфта имеет контактную поверхность со стороны муфты, включающую в себя резьбовой участок со стороны муфты. Слой покрытия из сплава Zn-Ni образован на по меньшей мере одной из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты. Слой покрытия из сплава Zn-Ni состоит из Zn, Ni, следового количества Cr и примесей. Следовое количество Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более в пересчете на интенсивность Cr, измеренную с помощью массспектрометрии вторичных ионов с использованием ионов О2 + в качестве бомбардирующих ионов.The threaded pipe connection according to the present embodiment includes a pin, a box, and a Zn-Ni alloy coating layer. The nipple has a nipple-side contact surface including a nipple-side threaded portion. The sleeve has a sleeve-side contact surface including a threaded section on the sleeve side. The Zn-Ni alloy coating layer is formed on at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface. The Zn-Ni alloy coating layer is composed of Zn, Ni, a trace amount of Cr, and impurities. The trace amount of Cr in the Zn-Ni alloy coating layer is 5.0x10 counts per second or more, based on the intensity of Cr measured by secondary ion mass spectrometry using O 2 + ions as bombarding ions.
Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя этап погружения и этап пропускания тока. На этапе погружения сначала подготавливают ниппель, имеющий контактную поверхность со стороны ниппеля, включающую в себя резьбовой участок со стороны ниппеля, и муфту, имеющую контактную поверхность со стороны муфты, включающую в себя резьбовой участок со стороны муфты. Затем по меньшей мере одну из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты погружают в раствор для нанесения покрытия. Раствор для нанесения покрытия содержит ионы цинка, ионы никеля и ионы хрома. Концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия находится в диапазоне от 30 до 2000 ч/млн. На этапе пропускания тока пропускают ток через по меньшей мере одну из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты, погруженную в раствор для нанесения покрытия. За счет этого на по меньшей мере одной из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты образуется слой покрытия из сплава Zn-Ni.The method for manufacturing a threaded joint for pipes according to the present embodiment includes a dipping step and a current passing step. The dipping step first prepares a pin having a pin-side contact surface including a pin-side threaded portion, and a box having a box-side contact surface including a box-side threaded portion. Then, at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface is dipped into the coating solution. The coating solution contains zinc ions, nickel ions and chromium ions. The concentration of chromium ions in the coating solution is in the range from 30 to 2000 ppm. In the current passing step, current is passed through at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface immersed in the coating solution. As a result, at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface is formed with a Zn-Ni alloy coating layer.
Преимущества изобретения.advantages of the invention.
Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет превосходное сопротивление заеданию. Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления получают, например, в соответствии с вышеуказанным способом изготовления.The threaded pipe connection according to the present embodiment is excellent in galling resistance. The threaded pipe connection according to the present embodiment is obtained, for example, according to the above manufacturing method.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между следовой концентрацией ионов металла в растворе для нанесения покрытия и твердостью слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Fig. 1 is a graph illustrating the relationship between the trace concentration of metal ions in the plating solution and the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer.
Фиг. 2 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между содержанием Ni и твердостью слоя покрытия из сплава Zn-Ni в случае отсутствия Cr.Fig. 2 is a graph illustrating the relationship between the Ni content and the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer in the case of no Cr.
Фиг. 3 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость, полученную при добавлении данных о твердости слоя покрытия из сплава Zn-Ni, содержащего следовое количество Cr, к фиг. 2.Fig. 3 is a graph illustrating the relationship obtained by adding the hardness data of a Zn-Ni alloy plating layer containing a trace amount of Cr to FIG. 2.
Фиг. 4 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между концентрацией Cr в растворе для нанесения покрытия и глянцевитостью поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Fig. 4 is a graph illustrating the relationship between the Cr concentration in the plating solution and the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy plating layer.
Фиг. 5 представляет собой вид, иллюстрирующий конфигурацию резьбового соединения для труб с использованием соединителя в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Fig. 5 is a view illustrating the configuration of a threaded pipe connection using a connector according to the present embodiment.
Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий конфигурацию резьбового соединения для труб, выполненного за одно целое, в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Fig. 6 is a view illustrating the configuration of an integral pipe threaded connection according to the present embodiment.
Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе примера резьбового соединения для труб.Fig. 7 is a sectional view of an example of a threaded connection for pipes.
Фиг. 8 представляет собой вид, иллюстрирующий конфигурацию резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления в случае, когда резьбовое соединение для труб не имеет металлического уплотнительного участка и заплечикового участка.Fig. 8 is a view illustrating the configuration of a pipe threaded joint according to the present embodiment in a case where the pipe threaded joint does not have a metal seal portion and a shoulder portion.
Фиг. 9 представляет собой вид в разрезе примера резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Fig. 9 is a sectional view of an example of a threaded pipe connection according to the present embodiment.
Фиг. 10 представляет собой вид в разрезе примера резьбового соединения для труб в соответствии с другим вариантом осуществления, отличным от примера, показанного на фиг. 9.Fig. 10 is a sectional view of an example of a threaded pipe connection according to another embodiment than the example shown in FIG. 9.
Фиг. 11 представляет собой вид в разрезе примера резьбового соединения для труб в соответствии с другим вариантом осуществления, отличным от примеров, показанных на фиг. 9 и 10.Fig. 11 is a sectional view of an example of a threaded pipe connection according to another embodiment than the examples shown in FIG. 9 and 10.
Фиг. 12 представляет собой вид в разрезе резьбового соединения для труб в случае, когда резьбовое соединение для труб включает в себя твердое смазочное покрытие.Fig. 12 is a sectional view of a pipe thread in a case where the pipe thread includes a solid lubricant coating.
Фиг. 13 представляет собой график, иллюстрирующий результаты измерений масс-спектрометрии вторичных ионов, выполненной в Испытаниях № 2, 6, 10, 14, 18 и 22.Fig. 13 is a graph illustrating the results of secondary ion mass spectrometry measurements performed in Tests Nos. 2, 6, 10, 14, 18, and 22.
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention
Настоящий вариант осуществления подробно описан ниже со ссылкой на чертежи. Одинаковые ссылочные позиции используются на всех чертежах для обозначения одинаковых или подобных частей, и их описание не повторяется.The present embodiment is described in detail below with reference to the drawings. The same reference numbers are used throughout the drawings to refer to the same or like parts, and their description is not repeated.
Авторы настоящего изобретения провели исследования, касающиеся сопротивления заеданию резьбовых соединений для труб. В результате авторы настоящего изобретения получили следующие результаты.The inventors of the present invention have made studies regarding the seizing resistance of threaded connections for pipes. As a result, the inventors of the present invention obtained the following results.
Эффективной мерой для увеличения сопротивления заеданию резьбового соединения для труб во время свинчивания и развинчивания резьбы является образование слоя покрытия, имеющего высокуюAn effective measure for increasing the galling resistance of a threaded joint for pipes during make-up and break-out is the formation of a coating layer having a high
- 2 042400 твердость и высокую температуру плавления контактной поверхности, которая включает в себя резьбовой участок. В случае высокой твердости слоя покрытия повреждение слоя покрытия при выполнении свинчивания и развинчивания резьбового соединения для труб менее вероятно. В дополнение, в случае высокой температуры плавления слоя покрытия при выполнении свинчивания и развинчивания резьбового соединения для труб может быть предотвращено снижение твердости слоя покрытия даже в случае локального возникновения высокой температуры в слое покрытия. В результате сопротивление заеданию резьбового соединения для труб улучшается.- 2 042400 hardness and high melting point of the contact surface, which includes the threaded section. In the case of a high hardness of the coating layer, damage to the coating layer when making and breaking a threaded pipe connection is less likely. In addition, in the case of a high melting point of the coating layer when making and breaking a pipe threaded connection, the decrease in the hardness of the coating layer can be prevented even if high temperature occurs locally in the coating layer. As a result, the galling resistance of the threaded pipe joint is improved.
Сплав Zn-Ni, который представляет собой сплав Zn, имеет достаточно высокую твердость и высокую температуру плавления. Соответственно, при использовании сплава Zn-Ni для образования слоя покрытия сопротивление заеданию резьбового соединения для труб может быть улучшено. В настоящем описании слой покрытия, состоящий из сплава Zn-Ni и примесей, называется слой покрытия из сплава Zn-Ni.The Zn-Ni alloy, which is a Zn alloy, has a sufficiently high hardness and a high melting point. Accordingly, by using the Zn-Ni alloy to form the coating layer, the galling resistance of the pipe thread can be improved. In the present specification, a plating layer composed of a Zn-Ni alloy and impurities is referred to as a Zn-Ni alloy plating layer.
Авторы настоящего изобретения провели исследования, касающиеся способов увеличения твердости слоя покрытия из сплава Zn-Ni.The inventors of the present invention have made studies on methods for increasing the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer.
Традиционно в качестве способов увеличения твердости слоя покрытия известно три вида способов, а именно: (1) добавление органической добавки, (2) легирование и (3) образование композитного покрытия. (1) В способе с добавлением органической добавки органическую добавку, которая увеличивает твердость, добавляют в раствор для нанесения покрытия. За счет этого твердость слоя покрытия увеличивается. Органическая добавка, которая увеличивает твердость, в частности, называется добавка, повышающая твердость. Добавки, повышающие твердость, представлены на рынке. Например, Cosmo G (торговое название), который представляет собой раствор для нанесения на основе сульфата меди, производимый компанией Daiwa Special Chemical Co., Ltd., включает в себя G-1, который представляет собой добавку, повышающую твердость. Примером другой добавки, повышающей твердость, является полиакриламид. (2) В способе легирования легирующие элементы добавляют в количестве от нескольких % до нескольких десятков %, и слой покрытия легируется. За счет этого твердость слоя покрытия увеличивается. Примеры покрытия из сплава включают в себя покрытие из сплава Zn-Ni и покрытие из сплава М-Р. Покрытие из сплава М-Р содержит от 2 до 15 мас.% Р, а остаток состоит из М и примесей. (3) В соответствии со способом образования композитного покрытия твердые частицы, например, карбида кремния, оксида алюминия или алмаза, совместно осаждают в слое покрытия. За счет этого твердость слоя покрытия увеличивается.Conventionally, as methods for increasing the hardness of a coating layer, three kinds of methods are known, namely (1) adding an organic additive, (2) alloying, and (3) forming a composite coating. (1) In the organic additive method, an organic additive that increases hardness is added to the coating solution. This increases the hardness of the coating layer. An organic additive that increases hardness is specifically called a hardness additive. Hardness additives are on the market. For example, Cosmo G (trade name), which is a copper sulfate coating solution manufactured by Daiwa Special Chemical Co., Ltd., includes G-1, which is a hardness additive. An example of another hardness additive is polyacrylamide. (2) In the alloying method, alloying elements are added in an amount of several % to several tens of %, and the coating layer is alloyed. This increases the hardness of the coating layer. Examples of the alloy coating include Zn-Ni alloy coating and M-P alloy coating. The M-P alloy coating contains from 2 to 15 wt.% P, and the remainder consists of M and impurities. (3) According to the method of forming the composite coating, hard particles such as silicon carbide, aluminum oxide or diamond are co-deposited in the coating layer. This increases the hardness of the coating layer.
Однако авторы настоящего изобретения сделали открытие, полностью отличающееся от традиционной технологии, а именно, что твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni может быть увеличена за счет содержания следового количества металлического элемента в слое покрытия из сплава Zn-Ni.However, the inventors of the present invention made a discovery completely different from the conventional technology, namely that the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer can be increased by containing a trace amount of a metal element in the Zn-Ni alloy plating layer.
Традиционно ионы металла, отличные от ионов металлических компонентов (Zn и М) слоя покрытия из сплава Zn-Ni, считались примесями в растворе для нанесения покрытия. Другими словами, следовые количества металлических элементов представляют собой примеси в растворе для нанесения покрытия для образования слоя покрытия из сплава Zn-Ni. В некоторых случаях примеси в растворе для нанесения покрытия вызывают дефекты покрытия. Выражение дефекты покрытия относится, например, к дефектам внешнего вида и дефектам физических свойств. Дефекты внешнего вида включают в себя, например, ямки, грубые покрытия, матовые покрытия, неоднородный внешний вид и оголенные участки. Дефекты физических свойств включают в себя, например, уменьшение твердости слоя покрытия, уменьшение вязкости и уменьшение адгезионной способности. К настоящему времени были предприняты попытки уменьшения примесей в растворах для нанесения покрытий для предотвращения возникновения дефектов покрытия.Traditionally, metal ions other than those of the metal components (Zn and M) of the Zn-Ni alloy coating layer have been considered as impurities in the coating solution. In other words, the trace amounts of metal elements are impurities in the coating solution to form the Zn-Ni alloy coating layer. In some cases, impurities in the coating solution cause defects in the coating. The term coating defects refers to defects in appearance and defects in physical properties, for example. Appearance defects include, for example, pitting, rough coatings, matt coatings, non-uniform appearance, and bare spots. Defects in physical properties include, for example, a decrease in the hardness of the coating layer, a decrease in viscosity, and a decrease in adhesiveness. To date, attempts have been made to reduce impurities in coating solutions to prevent the occurrence of coating defects.
Авторы настоящего изобретения исследовали эффекты в случае, когда в слое покрытия из сплава Zn-Ni содержалось следовое количество металлического элемента, которое до сих пор считалось примесью. В результате авторы настоящего изобретения сделали следующие выводы.The inventors of the present invention investigated the effects in the case where the Zn-Ni alloy plating layer contained a trace amount of a metal element, which was considered to be an impurity until now. As a result, the inventors of the present invention made the following conclusions.
Фиг. 1 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между следовой концентрацией ионов металла в растворе для нанесения покрытия и твердостью слоя покрытия из сплава Zn-Ni. Здесь выражение раствор для нанесения покрытия относится к раствору для нанесения покрытия для образования слоя покрытия из сплава Zn-Ni, который представляет собой раствор для нанесения покрытия, содержащий ионы цинка и ионы никеля. Ось абсцисс на фиг. 1 показывает концентрацию (ч/млн) следового количества ионов металла, содержащихся в растворе для нанесения покрытия. Здесь выражение следовое количество ионов металла относится к ионам металла, отличным от ионов цинка и ионов никеля. Ось ординат на фиг. 1 показывает твердость (HV) по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni. Твердость по Виккерсу измеряется способом в соответствии со стандартом JIS Z 2244 (2009), в котором температура испытания представляет собой нормальную температуру (25°С), а усилие (F) испытания равно 0,01 Н.Fig. 1 is a graph illustrating the relationship between the trace concentration of metal ions in the plating solution and the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer. Here, the plating solution refers to a plating solution for forming a Zn-Ni alloy plating layer, which is a plating solution containing zinc ions and nickel ions. The abscissa axis in Fig. 1 shows the concentration (ppm) of trace metal ions contained in the coating solution. Here, the term trace metal ion refers to metal ions other than zinc ions and nickel ions. The y-axis in Fig. 1 shows the Vickers hardness (HV) of the Zn-Ni alloy coating layer. Vickers hardness is measured by a method according to JIS Z 2244 (2009) in which the test temperature is normal temperature (25°C) and the test force (F) is 0.01 N.
Обратимся к фиг. 1, в случае, когда в растворе для нанесения покрытия содержатся ионы Fe или ионы Cu, твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni существенно не меняется. В дополнение, если концентрация ионов Fe составляет более 900 ч/млн, твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni уменьшается. Однако в случае, когда раствор для нанесения покрытия содержит следовое количество ионов хрома, твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni существенно увеличивается. Другими словами, было обнару- 3 042400 жено, что твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается за счет содержания металлических элементов, которые до сих пор считались примесями, в следовом количестве. Кроме того, было обнаружено, что среди металлических элементов Cr особенно эффективен для увеличения твердости слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Let us turn to Fig. 1, in the case where Fe ions or Cu ions are contained in the plating solution, the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer does not change significantly. In addition, if the Fe ion concentration is more than 900 ppm, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer decreases. However, in the case where the plating solution contains a trace amount of chromium ions, the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer increases significantly. In other words, it has been found that the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer is increased by containing trace amounts of metallic elements, hitherto considered as impurities. In addition, among the metal elements, Cr has been found to be particularly effective in increasing the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer.
Авторы настоящего изобретения подробно изучили слой покрытия из сплава Zn-Ni, который был изготовлен с использованием раствора для нанесения покрытия, содержащего ионы хрома. В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что в слое покрытия из сплава Zn-Ni содержится следовое количество Cr. Другими словами, авторы настоящего изобретения впервые обнаружили, что твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается за счет содержания следового количества Cr. До сих пор Cr считался примесью. В связи с этим выводы авторов настоящего изобретения полностью отличаются от традиционной идеи.The inventors of the present invention studied in detail the Zn-Ni alloy plating layer which was produced using a plating solution containing chromium ions. As a result, the present inventors have found that a trace amount of Cr is contained in the Zn-Ni alloy plating layer. In other words, the present inventors discovered for the first time that the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer is increased by containing a trace amount of Cr. So far, Cr has been considered an impurity. In this regard, the conclusions of the authors of the present invention are completely different from the traditional idea.
Обычно твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni зависит от содержания Ni. Фиг. 2 иллюстрирует твердость слоев покрытия из сплава Zn-Ni, которые были изготовлены с использованием раствора для нанесения покрытия, имеющего концентрацию ионов хрома 0 ч/млн. Другими словами, фиг. 2 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между содержанием Ni и твердостью слоя покрытия из сплава Zn-Ni в случае, когда слой покрытия из сплава Zn-Ni не содержит Cr. Ось абсцисс на фиг. 2 показывает содержание Ni (мас.%) в слое покрытия из сплава Zn-Ni. Ось ординат на фиг. 2 показывает твердость (Hv) по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni. Твердость по Виккерсу была измерена способом в соответствии со стандартом JIS Z 2244 (2009), в котором температура испытания представляла собой нормальную температуру (25°С), а усилие (F) испытания было равно 0,01 Н.Generally, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer depends on the Ni content. Fig. 2 illustrates the hardness of Zn-Ni alloy plating layers that were fabricated using a plating solution having a chromium ion concentration of 0 ppm. In other words, FIG. 2 is a graph illustrating the relationship between the Ni content and the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer in the case where the Zn-Ni alloy plating layer does not contain Cr. The abscissa axis in Fig. 2 shows the Ni content (wt%) in the Zn-Ni alloy coating layer. The y-axis in Fig. 2 shows the Vickers hardness (Hv) of the Zn-Ni alloy coating layer. The Vickers hardness was measured by the method according to JIS Z 2244 (2009) in which the test temperature was normal temperature (25°C) and the test force (F) was 0.01 N.
Обратимся к фиг. 2, обнаружено, что твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni зависит от содержания Ni. Обнаружено, что в диапазоне, показанном на фиг. 2, твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается пропорционально содержанию Ni.Let us turn to Fig. 2, it is found that the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer depends on the Ni content. It has been found that in the range shown in FIG. 2, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer increases in proportion to the Ni content.
Фиг. 3 представляет собой график, полученный при добавлении данных о твердости слоев покрытия из сплава Zn-Ni, содержащих следовое количество Cr, к фиг. 2. Данные, добавленные к фиг. 3, были получены на основе примеров, которые описаны ниже. Интенсивность Cr в слое покрытия из сплава ZnNi показана на фиг. 3. В этом случае выражение интенсивность Cr относится к количеству вторичных ионов Cr, обнаруженных с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов, в которой в качестве бомбардирующих ионов используется О2 +. На фиг. 3 символ (О) в виде белого круга показывает твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni, в котором интенсивность Cr составляет 1,0x100 отсчетов в секунду. На фиг. 3 символ (х) в виде крестика показывает твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni, в котором интенсивность Cr составляет 3,6x101 отсчетов в секунду.Fig. 3 is a graph obtained by adding the hardness data of Zn-Ni alloy coating layers containing a trace amount of Cr to FIG. 2. Data added to FIG. 3 were obtained based on the examples that are described below. The Cr intensity in the ZnNi alloy coating layer is shown in FIG. 3. In this case, the expression Cr intensity refers to the amount of secondary Cr ions detected by secondary ion mass spectrometry, which uses O 2 + as the bombarding ion. In FIG. 3, the symbol (O) in the form of a white circle shows the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer in which the Cr intensity is 1.0x100 counts per second. In FIG. 3, the symbol (x) in the form of a cross shows the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer in which the Cr intensity is 3.6 x 101 counts per second.
На фиг. 3 символ (□) в виде белого квадрата, символ (А ) в виде черного треугольника, символ (△) в виде белого треугольника и символ (·) в виде черного круга показывают твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, в котором интенсивность Cr составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более. Обратимся к фиг. 3, когда интенсивность Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более, твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni существенно увеличивается. В частности, когда интенсивность Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более, твердость по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni в соответствии с настоящим вариантом осуществления представлена формулой (1):In FIG. 3, the symbol (□) as a white square, the symbol (A) as a black triangle, the symbol (△) as a white triangle, and the symbol ( ) as a black circle indicate the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 in which the intensity Cr is 5.0x10 samples per second or more. Let us turn to Fig. 3, when the Cr intensity in the Zn-Ni alloy plating layer is 5.0 x 10 counts per second or more, the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer increases significantly. Specifically, when the Cr intensity in the Zn-Ni alloy plating layer is 5.0 x 10 counts per second or more, the Vickers hardness of the Zn-Ni alloy plating layer according to the present embodiment is represented by formula (1):
Твердость (Hv) по Виккерсу > -300+55 xNi (1) где Ni показывает содержание Ni (мас.%) в слое покрытия из сплава Zn-Ni.Hardness (Hv) Vickers > -300+55 xNi (1) where Ni indicates the content of Ni (wt.%) in the coating layer of the Zn-Ni alloy.
Причина, по которой следовое количество Cr увеличивает твердость слоя покрытия из сплава ZnNi, не установлена. Вероятно, что кристаллическая структура слоя покрытия из сплава Zn-Ni изменяется за счет следового количества совместно осажденного Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni.The reason why a trace amount of Cr increases the hardness of the ZnNi alloy coating layer has not been established. It is likely that the crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer is changed by the trace amount of co-deposited Cr in the Zn-Ni alloy coating layer.
Обычно в раствор для нанесения покрытия не добавляют большое количество Cr. Как отмечено выше, традиционно ионы металла, отличные от ионов цинка и ионов никеля, считались примесями. В связи с этим были приняты меры для того, чтобы в растворе для нанесения покрытия не содержались такие ионы металла. В частности, использовали оборудование для нанесения покрытия с таким качеством материала, которое может предотвращать коррозию и растворение в растворе для нанесения покрытия. Кроме того, в случае большого количества примесей, так называемом загрязнении, раствор для нанесения покрытия заменяли.Typically, a large amount of Cr is not added to the coating solution. As noted above, traditionally, metal ions other than zinc ions and nickel ions have been considered impurities. Therefore, care has been taken to ensure that the coating solution does not contain such metal ions. In particular, coating equipment with a material quality that can prevent corrosion and dissolution in the coating solution was used. In addition, in the case of a large amount of impurities, the so-called contamination, the coating solution was replaced.
Как описано выше, авторам настоящего изобретения удалось увеличить твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni абсолютно другим способом по сравнению с традиционными способами. Если твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается, сопротивление заеданию резьбового соединения для труб также будет увеличиваться.As described above, the present inventors have succeeded in increasing the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer in a completely different manner compared to conventional methods. If the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer increases, the galling resistance of the pipe thread will also increase.
В связи с этим в некоторых случаях резьбовое соединение для труб должно иметь превосходный внешний вид. Является ли внешний вид надлежащим или ненадлежащим определяется на основе количества света (глянцевитости), отражаемого поверхностью резьбового соединения для труб. Если уровень глянцевитости является высоким, внешний вид определяется как надлежащий.In this regard, in some cases, a threaded connection for pipes must have an excellent appearance. Whether the appearance is proper or not is determined based on the amount of light (glossiness) reflected by the surface of the pipe fitting. If the gloss level is high, the appearance is judged to be good.
Фиг. 4 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между концентрацией ионовFig. 4 is a graph illustrating the relationship between ion concentration
- 4 042400 хрома в растворе для нанесения покрытия и глянцевитостью поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni, образованного путем электролитического нанесения покрытия с использованием соответствующего раствора для нанесения покрытия. Глянцевитость поверхности слоя покрытия, которая показана на оси ординат, означает относительную зеркальную глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni в соответствии со стандартом JIS Z 8741 (1997). Концентрация Cr в растворе для нанесения покрытия (ч/млн), которая показана на оси абсцисс, означает концентрацию (ч/млн) ионов хрома, содержащихся в растворе для нанесения покрытия. Информация, проиллюстрированная на фиг. 4, была получена на основе примеров, которые описаны ниже. Фиг. 4 показывает результаты, полученные при образовании слоев покрытия из сплава Zn-Ni, для которых концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия, плотность тока и скорость потока соответствующих растворов для нанесения покрытий варьировались. В случае, когда условия плотности тока и скорости потока были одинаковыми, слои покрытия обозначены одинаковым символом. Например, на фиг. 2 символ (О) в виде белого круга означает, что слой покрытия из сплава Zn-Ni был образован в условиях плотности тока 4 А/дм2 и скорости потока 0,5 м/с.- 4 042400 chromium in the plating solution and the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy plating layer formed by electrolytic plating using an appropriate plating solution. The glossiness of the surface of the plating layer, which is shown on the y-axis, means the relative specular glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy plating layer according to JIS Z 8741 (1997). The concentration of Cr in the coating solution (ppm), which is shown on the abscissa, means the concentration (ppm) of chromium ions contained in the coating solution. The information illustrated in FIG. 4 was obtained based on the examples that are described below. Fig. 4 shows the results obtained when forming Zn-Ni alloy coating layers for which the concentration of chromium ions in the coating solution, the current density and the flow rate of the respective coating solutions were varied. In the case where the current density and flow rate conditions were the same, the coating layers are marked with the same symbol. For example, in FIG. 2, the symbol (O) in the form of a white circle means that the Zn-Ni alloy coating layer was formed under the condition of a current density of 4 A/dm 2 and a flow rate of 0.5 m/s.
Обратимся к фиг. 4, при увеличении концентрации ионов хрома в растворе для нанесения покрытия с 0 до 100 ч/млн глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni также увеличивается независимо от плотности тока и скорости потока. Однако, когда концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия превышает 100 ч/млн, глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni уменьшается по мере увеличения концентрации ионов хрома в растворе для нанесения покрытия. Глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni находится в диапазоне около 20-40 в момент времени, когда концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия достигает 1000 ч/млн. Это мало по сравнению с глянцевитостью поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni в диапазоне около 60-120, когда концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия составляла 0 ч/млн.Let us turn to Fig. 4, as the concentration of chromium ions in the plating solution is increased from 0 to 100 ppm, the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer also increases regardless of the current density and flow rate. However, when the concentration of chromium ions in the plating solution exceeds 100 ppm, the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy plating layer decreases as the concentration of chromium ions in the plating solution increases. The glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy plating layer is in the range of about 20-40 at the point in time when the concentration of chromium ions in the plating solution reaches 1000 ppm. This is small compared to the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer in the range of about 60-120 when the concentration of chromium ions in the coating solution was 0 ppm.
Таким образом было обнаружено, что глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni может быть увеличена путем обеспечения концентрации ионов хрома в растворе для нанесения покрытия, равной или меньшей определенного значения. В этом случае в дополнение к превосходному сопротивлению заеданию резьбовое соединение для труб также имеет превосходный внешний вид.Thus, it has been found that the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer can be increased by making the concentration of chromium ions in the coating solution equal to or less than a certain value. In this case, in addition to excellent galling resistance, the pipe thread also has an excellent appearance.
Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления, выполненное на основе вышеизложенных выводов, включает в себя ниппель, муфту и слой покрытия из сплава ZnNi. Ниппель имеет контактную поверхность со стороны ниппеля, которая включает в себя резьбовой участок со стороны ниппеля. Муфта имеет контактную поверхность со стороны муфты, которая включает в себя резьбовой участок со стороны муфты. Слой покрытия из сплава Zn-Ni образован на по меньшей мере одной из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты. Слой покрытия из сплава Zn-Ni состоит из Zn, Ni, следового количества Cr и примесей. Следовое количество Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более в пересчете на интенсивность Cr, измеренную с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов с использованием О2 + в качестве бомбардирующих ионов.The threaded pipe connection according to the present embodiment, made on the basis of the foregoing findings, includes a pin, a box, and a ZnNi alloy coating layer. The nipple has a nipple-side contact surface that includes a nipple-side threaded portion. The coupling has a coupling-side contact surface which includes a coupling-side threaded portion. The Zn-Ni alloy coating layer is formed on at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface. The Zn-Ni alloy coating layer is composed of Zn, Ni, a trace amount of Cr, and impurities. The trace amount of Cr in the Zn-Ni alloy coating layer is 5.0x10 counts per second or more, based on the intensity of Cr measured by secondary ion mass spectrometry using O 2 + as bombarding ions.
Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя слой покрытия из сплава Zn-Ni. Слой покрытия из сплава Zn-Ni содержит следовое количество Cr. Твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается за счет следового количества Cr. За счет этого увеличивается сопротивление заеданию резьбового соединения для труб.The threaded pipe connection according to the present embodiment includes a Zn-Ni alloy coating layer. The Zn-Ni alloy coating layer contains a trace amount of Cr. The hardness of the Zn-Ni alloy coating layer is increased by a trace amount of Cr. This increases the seizing resistance of the pipe threaded connection.
Глянцевитость вышеуказанной поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni может составлять 100 или более.The glossiness of the above surface of the Zn-Ni alloy coating layer may be 100 or more.
Когда глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni высока, резьбовое соединение для труб имеет превосходный внешний вид в дополнение к превосходному сопротивлению заеданию.When the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer is high, the pipe thread has an excellent appearance in addition to excellent galling resistance.
Толщина вышеуказанного слоя покрытия из сплава Zn-Ni может составлять в диапазоне от 1 до 20 мкм.The thickness of the above Zn-Ni alloy coating layer may be in the range of 1 to 20 µm.
Твердость Hv по Виккерсу вышеуказанного слоя покрытия из сплава Zn-Ni может составлять 600 или более.The Vickers hardness Hv of the above Zn-Ni alloy coating layer may be 600 or more.
Когда твердость Hv по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni составляет 600 или более, увеличивается сопротивление заеданию резьбового соединения для труб.When the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer is 600 or more, the galling resistance of the pipe thread increases.
Вышеуказанный слой покрытия из сплава Zn-Ni может содержать от 6,0 до 16,0 мас.% Ni, может включать в себя γ-фазу, и расстояние между (411) плоскостями γ-фазы может составлять 2,111 А или более.The above Zn-Ni alloy plating layer may contain 6.0 to 16.0 mass% Ni, may include a γ phase, and the distance between (411) planes of the γ phase may be 2.111 A or more.
В этом случае твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni дополнительно увеличивается.In this case, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer is further increased.
Резьбовое соединение для труб может дополнительно включать в себя смазочное покрытие на по меньшей мере одном из контактной поверхности со стороны ниппеля, контактной поверхности со стороны муфты и слоя покрытия из сплава Zn-Ni.The threaded pipe connection may further include a lubricating coating on at least one of the pin-side contact surface, the box-side contact surface, and the Zn-Ni alloy coating layer.
В случае, когда резьбовое соединение для труб включает в себя смазочное покрытие, смазываемость резьбового соединения для труб увеличивается.In the case where the pipe threaded joint includes a lubricating coating, the lubricity of the pipe threaded joint is increased.
В вышеуказанном резьбовом соединении для труб контактная поверхность со стороны ниппеля может дополнительно включать в себя металлический уплотнительный участок со стороны ниппеля и за- 5 042400 плечиковый участок со стороны ниппеля. Контактная поверхность со стороны муфты может дополнительно включать в себя металлический уплотнительный участок со стороны муфты и заплечиковый участок со стороны муфты.In the above threaded pipe connection, the contact surface on the pin side may further include a metal sealing portion on the pin side and a shoulder portion on the pin side. The box-side contact surface may further include a box-side metal seal portion and a box-side shoulder portion.
Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя этап погружения и этап пропускания тока. На этапе погружения сначала подготавливают ниппель, имеющий контактную поверхность со стороны ниппеля, включающую в себя резьбовой участок со стороны ниппеля, и муфту, имеющую контактную поверхность со стороны муфты, включающую в себя резьбовой участок со стороны муфты. Затем по меньшей мере одну из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты погружают в раствор для нанесения покрытия. Раствор для нанесения покрытия содержит ионы цинка, ионы никеля и ионы хрома. Концентрация ионов хрома в растворе для нанесения покрытия находится в диапазоне от 30 до 2000 ч/млн. На этапе пропускания тока пропускают ток через по меньшей мере одну из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты, погруженную в раствор для нанесения покрытия. За счет этого на по меньшей мере одной из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты образуется слой покрытия из сплава Zn-Ni.The method for manufacturing a threaded joint for pipes according to the present embodiment includes a dipping step and a current passing step. The dipping step first prepares a pin having a pin-side contact surface including a pin-side threaded portion, and a box having a box-side contact surface including a box-side threaded portion. Then, at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface is dipped into the coating solution. The coating solution contains zinc ions, nickel ions and chromium ions. The concentration of chromium ions in the coating solution is in the range from 30 to 2000 ppm. In the current passing step, current is passed through at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface immersed in the coating solution. As a result, at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface is formed with a Zn-Ni alloy coating layer.
Резьбовое соединение для труб, имеющее слой покрытия из сплава Zn-Ni, содержащий следовое количество Cr, может быть получено в соответствии с вышеуказанным способом изготовления. Твердость слоя покрытия из сплава Zn-Ni является высокой. В связи с этим сопротивление заеданию резьбовое соединение для труб также является высоким.A pipe threaded joint having a Zn-Ni alloy coating layer containing a trace amount of Cr can be produced according to the above manufacturing method. The hardness of the Zn-Ni alloy coating layer is high. Therefore, the galling resistance of the pipe fitting is also high.
Концентрация ионов хрома в вышеуказанном растворе для нанесения покрытия может составлять в диапазоне от 30 до 800 ч/млн.The concentration of chromium ions in the above coating solution may range from 30 to 800 ppm.
Когда верхний предел концентрации ионов хрома в вышеуказанном растворе для нанесения покрытия составляет 800 ч/млн, в дополнение к превосходному сопротивлению заеданию резьбовое соединение для труб также имеет превосходный внешний вид.When the upper limit of the concentration of chromium ions in the above coating solution is 800 ppm, in addition to excellent galling resistance, the pipe thread also has excellent appearance.
В резьбовом соединении для труб, изготовленном в соответствии с вышеуказанным способом изготовления, контактная поверхность со стороны ниппеля может дополнительно включать в себя металлический уплотнительный участок со стороны ниппеля и заплечиковый участок со стороны ниппеля. Контактная поверхность со стороны муфты может дополнительно включать в себя металлический уплотнительный участок со стороны муфты и заплечиковый участок со стороны муфты.In a threaded pipe joint manufactured according to the above manufacturing method, the pin-side contact surface may further include a pin-side metal seal portion and a pin-side shoulder portion. The box-side contact surface may further include a box-side metal seal portion and a box-side shoulder portion.
Далее будут подробно описаны резьбовое соединение для труб и способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Next, a pipe threaded joint and a method for manufacturing a pipe threaded joint according to the present embodiment will be described in detail.
Резьбовое соединение для труб.Threaded connection for pipes.
Резьбовое соединение для труб включает в себя ниппель и муфту. Фиг. 5 представляет собой вид, иллюстрирующий конфигурацию резьбового соединения 1 для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Обратимся к фиг. 5, резьбовое соединение 1 для труб включает в себя стальную трубу 2 и соединитель 3. На каждом конце стальной трубы 2 образован ниппель 4, и ниппель 4 включает в себя внешний резьбовой участок на внешней поверхности. На каждом конце соединителя 3 образована муфта 5, и муфта 5 включает в себя внутренний резьбовой участок на внутренней поверхности. Соединитель 3 крепится к концу стальной трубы 2 за счет свинчивания ниппеля 4 и муфты 5 друг с другом. Хотя это не проиллюстрировано на чертежах, ниппель 4 стальной трубы 2 и муфта 5 соединителя 3, которые не соединены с соответствующим элементом, могут иметь защитный элемент, прикрепленный к ним для защиты соответствующих резьбовых участков.Threaded connection for pipes includes a nipple and a coupling. Fig. 5 is a view illustrating the configuration of a pipe threaded connection 1 according to the present embodiment. Let us turn to Fig. 5, the pipe threaded connection 1 includes a steel pipe 2 and a connector 3. A pin 4 is formed at each end of the steel pipe 2, and the pin 4 includes an external threaded portion on the outer surface. A sleeve 5 is formed at each end of the connector 3, and the sleeve 5 includes an internal threaded portion on the inner surface. The connector 3 is attached to the end of the steel pipe 2 by screwing the nipple 4 and the sleeve 5 together. Although not illustrated in the drawings, the nipple 4 of the steel pipe 2 and the sleeve 5 of the connector 3, which are not connected to the corresponding element, may have a protective element attached to them to protect the respective threaded portions.
С другой стороны, также может быть использовано резьбовое соединение 1 для труб, выполненное за одно целое, в котором не используется соединитель 3, и вместо этого один из концов стальной трубы 2 используется в качестве ниппеля 4, а другой конец стальной трубы 2 используется в качестве муфты 5. Фиг. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий конфигурацию резьбового соединения 1 для труб, выполненного за одно целое, в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Обратимся к фиг. 6, резьбовое соединение 1 для труб включает в себя стальную трубу 2. Ниппель 4, имеющий внешний резьбовой участок на его внешней поверхности, образован на одном конце стальной трубы 2. Муфта 5, имеющая внутренний резьбовой участок на ее внутренней поверхности, образована на другом конце стальной трубы 2. Две стальные трубы 2 могут быть соединены путем свинчивания ниппеля 4 и муфты 5 друг с другом. Резьбовое соединение 1 для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления может использоваться как в качестве резьбового соединения 1 для труб с использованием соединителя, так и в качестве резьбового соединения 1 для труб, выполненного за одно целое.On the other hand, an integral pipe threaded connection 1 can also be used, which does not use a connector 3, and instead one end of the steel pipe 2 is used as a nipple 4 and the other end of the steel pipe 2 is used as coupling 5. FIG. 6 is a view illustrating the configuration of an integral pipe threaded connection 1 according to the present embodiment. Let us turn to Fig. 6, a threaded pipe connection 1 includes a steel pipe 2. A nipple 4 having an external threaded portion on its outer surface is formed at one end of the steel pipe 2. A sleeve 5 having an internal threaded portion on its inner surface is formed at the other end. steel pipe 2. Two steel pipes 2 can be connected by screwing a pin 4 and a socket 5 together. The threaded pipe connection 1 according to the present embodiment can be used both as a pipe threaded connection 1 using a connector and as a pipe threaded connection 1 integrally made.
Фиг. 7 представляет собой вид в разрезе резьбового соединения 1 для труб. На фиг. 7 ниппель 4 включает в себя резьбовой участок 41 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля. На фиг. 7 муфта 5 включает в себя резьбовой участок 51 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты и заплечиковый участок 53 со стороны муфты. Участки, на которых ниппель 4 и муфта 5 входят в контакт друг с другом при свинчивании, называются контактные поверхности 40 и 50. В частности, при свинчивании ниппеля 4 и муфты 5 друг с другом два резьбовых участка (резьбовой участок 41 со стороны ниппеля и резьбовой участок 51 со стороны муфты) входят в контакт друг с другом, также как дваFig. 7 is a sectional view of a threaded connection 1 for pipes. In FIG. 7, the pin 4 includes a threaded pin-side portion 41, a pin-side metal seal portion 42, and a pin-side shoulder portion 43. In FIG. 7, the sleeve 5 includes a threaded section 51 on the sleeve side, a metal sealing section 52 on the sleeve side, and a shoulder section 53 on the sleeve side. The areas where pin 4 and box 5 come into contact with each other during make-up are referred to as contact surfaces 40 and 50. section 51 on the coupling side) come into contact with each other, as well as two
- 6 042400 металлических уплотнительных участка (металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты) и два заплечиковых участка (заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 53 со стороны муфты). На фиг. 7 контактная поверхность 40 со стороны ниппеля включает в себя резьбовой участок 41 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля. На фиг. 7 контактная поверхность 50 со стороны муфты включает в себя резьбовой участок 51 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты и заплечиковый участок 53 со стороны муфты.- 6 042400 metal sealing sections (metal sealing section 42 on the side of the nipple and metal sealing section 52 on the side of the box) and two shoulder sections (shoulder section 43 on the side of the nipple and shoulder section 53 on the box side). In FIG. 7, the pin-side contact surface 40 includes a threaded pin-side portion 41, a pin-side metal seal portion 42, and a pin-side shoulder portion 43. In FIG. 7, the box-side contact surface 50 includes a box-side threaded portion 51, a box-side metal seal portion 52, and a box-side shoulder portion 53.
На фиг. 7 в ниппеле 4 заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и резьбовой участок 41 со стороны ниппеля расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 2. Кроме того, в муфте 5 резьбовой участок 51 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты и заплечиковый участок 53 со стороны муфты расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 2 или соединителя 3. Однако расположение резьбового участка 41 со стороны ниппеля и резьбового участка 51 со стороны муфты, металлического уплотнительного участка 42 со стороны ниппеля и металлического уплотнительного участка 52 со стороны муфты, а также заплечикового участка 43 со стороны ниппеля и заплечикового участка 53 со стороны муфты не ограничивается расположением, проиллюстрированным на фиг. 7, и расположение может быть изменено соответствующим образом. Например, в ниппеле 4 вышеуказанные участки могут быть расположены от конца стальной трубы 2 в следующем порядке: заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля, резьбовой участок 41 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля, заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля, металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и резьбовой участок 41 со стороны ниппеля. В муфте 5 вышеуказанные участки могут быть расположены от конца стальной трубы 2 или соединителя 3 в следующем порядке: резьбовой участок 51 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты, заплечиковый участок 53 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты, резьбовой участок 51 со стороны муфты, металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты и заплечиковый участок 53 со стороны муфты.In FIG. 7 in the nipple 4, the shoulder portion 43 on the nipple side, the metal sealing portion 42 on the nipple side, and the threaded portion 41 on the nipple side are located in this order from the end of the steel pipe 2. section 52 on the side of the coupling and the shoulder section 53 on the side of the coupling are located in this order from the end of the steel pipe 2 or connector 3. the sealing portion 52 on the box side, as well as the shoulder portion 43 on the pin side, and the shoulder portion 53 on the box side is not limited to the arrangement illustrated in FIG. 7 and the arrangement can be changed accordingly. For example, in the pin 4, the above sections can be located from the end of the steel pipe 2 in the following order: shoulder section 43 on the side of the pin, metal sealing section 42 on the side of the pin, threaded section 41 on the side of the pin, metal sealing section 42 on the side of the pin, shoulder a pin-side section 43, a metal sealing section 42 on the pin side, and a threaded section 41 on the pin side. In the coupling 5, the above sections can be located from the end of the steel pipe 2 or connector 3 in the following order: the threaded section 51 on the coupling side, the metal sealing section 52 on the coupling side, the shoulder section 53 on the coupling side, the metal sealing section 52 on the coupling side, a threaded section 51 on the sleeve side, a metal sealing section 52 on the sleeve side, and a shoulder section 53 on the sleeve side.
На фиг. 5 и 6 проиллюстрированы так называемые первоочередные соединения, которые включают в себя металлические уплотнительные участки (металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты) и заплечиковые участки (заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 53 со стороны муфты). Однако металлические уплотнительные участки (металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты) и заплечиковые участки (заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 53 со стороны муфты) не обязательно должны быть включены. Пример резьбового соединения 1 для труб, которое не имеет металлических уплотнительных участков 42 и 52 и заплечиковых участков 43 и 53, проиллюстрирован на фиг. 8. Резьбовое соединение 1 для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления также предпочтительно применимо в качестве резьбового соединения 1 для труб, которое не имеет металлических уплотнительных участков 42, 52 и заплечиковых участков 43, 53. Когда металлические уплотнительные участки 42, 52 и заплечиковые участки 43, 53 не обеспечены, контактная поверхность 40 со стороны ниппеля включает в себя резьбовой участок 41 со стороны ниппеля, а контактная поверхность 50 со стороны муфты включает в себя резьбовой участок 51 со стороны муфты.In FIG. 5 and 6 illustrate the so-called first-line connections, which include metal sealing sections (metal sealing section 42 on the pin side and metal sealing section 52 on the box side) and shoulder sections (shoulder section 43 on the side of the pin and shoulder section 53 on the box side ). However, the metal seal portions (the pin side metal seal portion 42 and the box side metal seal portion 52) and the shoulder portions (the pin side shoulder portion 43 and the box side shoulder portion 53) need not be included. An example of a threaded pipe connection 1 which does not have metal sealing portions 42 and 52 and shoulder portions 43 and 53 is illustrated in FIG. 8. The threaded pipe connection 1 according to the present embodiment is also preferably applicable as a threaded pipe connection 1 which does not have the metal seal portions 42, 52 and the shoulder portions 43, 53. When the metal seal portions 42, 52 and the shoulder portions 43, 53 are not provided, the pin-side contact surface 40 includes a pin-side threaded portion 41, and the box-side contact surface 50 includes a box-side threaded portion 51.
Фиг. 9 представляет собой вид в разрезе резьбового соединения 1 для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Обратимся к фиг. 9, резьбовое соединение 1 для труб включает в себя слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni на по меньшей мере одной из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты. На фиг. 9 резьбовое соединение 1 для труб включает в себя слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni на каждой из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты. Однако, как проиллюстрировано на фиг. 10, резьбовое соединение 1 для труб также может включать в себя слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni только на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 11, резьбовое соединение 1 для труб также может включать в себя слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni только на контактной поверхности 50 со стороны муфты.Fig. 9 is a sectional view of a threaded pipe connection 1 according to the present embodiment. Let us turn to Fig. 9, the threaded pipe connection 1 includes a Zn-Ni alloy coating layer 6 on at least one of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50. In FIG. 9, the pipe threaded connection 1 includes a Zn-Ni alloy coating layer 6 on each of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50. However, as illustrated in FIG. 10, the threaded pipe connection 1 may also include a Zn-Ni alloy coating layer 6 only on the contact surface 40 on the pin side. In addition, as illustrated in FIG. 11, the threaded pipe connection 1 may also include a Zn-Ni alloy coating layer 6 only on the coupling side contact surface 50 .
Кроме того, слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni может быть образован на всей контактной поверхности 40 со стороны ниппеля или контактной поверхности 50 со стороны муфты или может быть образован лишь на части контактной поверхности 40 со стороны ниппеля или контактной поверхности 50 со стороны муфты. Слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni также может быть образован только на резьбовом участке 41 со стороны ниппеля. Слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni также может быть образован только на резьбовом участке 51 со стороны муфты. В случае, когда контактная поверхность 40 со стороны ниппеля имеет металлический уплотнительный участок 42 со стороны ниппеля и заплечиковый участок 43 со стороны ниппеля, слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni может быть образован только на металлическом уплотнительном участке 42 со стороны ниппеля или может быть образован только на заплечиковом участке 43 соIn addition, the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be formed on the entire contact surface 40 on the pin side or the contact surface 50 on the box side, or may be formed on only part of the contact surface 40 on the pin side or the contact surface 50 on the box side. The Zn-Ni alloy coating layer 6 can also be formed only on the threaded section 41 on the pin side. The Zn-Ni alloy coating layer 6 can also be formed only on the threaded section 51 on the sleeve side. In the case where the pin-side contact surface 40 has a pin-side metal seal portion 42 and a pin-side shoulder portion 43, the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be formed only on the pin-side metal seal portion 42, or may be formed only on the shoulder section 43 with
- 7 042400 стороны ниппеля. В случае, когда контактная поверхность 50 со стороны муфты имеет металлический уплотнительный участок 52 со стороны муфты и заплечиковый участок 53 со стороны муфты, слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni может быть образован только на металлическом уплотнительном участке 52 со стороны муфты или может быть образован только на заплечиковом участке 53 со стороны муфты.- 7 042400 side of the nipple. In the case where the box-side contact surface 50 has the box-side metal seal portion 52 and the box-side shoulder portion 53, the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be formed only on the box-side metal seal portion 52, or may be formed only on the shoulder section 53 on the side of the clutch.
Слой покрытия из сплава Zn-Ni.Zn-Ni alloy coating layer.
Слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni образован на по меньшей мере одной из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты. Слой 6 покрытия из сплава ZnNi состоит из сплава Zn-Ni и примесей. Сплав Zn-Ni состоит из цинка (Zn), никеля (Ni), следового количества хрома (Cr) и примесей. Здесь примеси слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni и примеси сплава Zn-Ni включают в себя вещества, отличные от Zn, Ni и Cr и содержащиеся в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni во время изготовления резьбового соединения для труб, содержания которых находятся в пределах диапазона, который не оказывает влияния на эффекты настоящего изобретения. Примесями являются, например, Fe и Cu.The Zn-Ni alloy coating layer 6 is formed on at least one of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50. The ZnNi alloy coating layer 6 is composed of a Zn-Ni alloy and impurities. The Zn-Ni alloy consists of zinc (Zn), nickel (Ni), a trace amount of chromium (Cr), and impurities. Here, the impurities of the Zn-Ni alloy plating layer 6 and the impurities of the Zn-Ni alloy include substances other than Zn, Ni and Cr contained in the Zn-Ni alloy plating layer 6 at the time of manufacturing a pipe threaded joint, the contents of which are within a range that does not affect the effects of the present invention. Impurities are, for example, Fe and Cu.
Композиция слоя покрытия из сплава Zn-Ni.The composition of the coating layer of Zn-Ni alloy.
Если принять общую химическую композицию слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni за 100 мас.%, содержание Ni находится в диапазон от 6,0 до 20,0 мас.%. В этом случае сплав Zn-Ni иногда может превращаться в смешанную фазу η-фазы и γ-фазы. Если нижний предел содержания Ni в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 10,0 мас.%, сплав Zn-Ni превращается в γ-монофазу. В этом случае твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni дополнительно увеличивается. В связи с этим предпочтительно нижний предел содержания Ni в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 10,0 мас.%, более предпочтительно 12,0 мас.% и еще более предпочтительно 14,0 мас.%. Предпочтительно верхний предел содержания Ni в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 18,0 мас.%, более предпочтительно 17,0 мас.% и еще более предпочтительно 16,0 мас.%.Assuming the total chemical composition of the Zn-Ni alloy coating layer 6 to be 100% by mass, the content of Ni is in the range of 6.0 to 20.0% by mass. In this case, the Zn-Ni alloy may sometimes turn into a mixed phase of η-phase and γ-phase. If the lower limit of the Ni content in the Zn-Ni alloy plating layer 6 is 10.0 wt%, the Zn-Ni alloy turns into a γ-monophase. In this case, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is further increased. In this regard, preferably the lower limit of the content of Ni in the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 10.0 wt.%, more preferably 12.0 wt.%, and even more preferably 14.0 wt.%. Preferably, the upper limit of the Ni content in the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 18.0 mass%, more preferably 17.0 mass%, and even more preferably 16.0 mass%.
Содержание Zn находится в диапазоне от 80,0 до 94,0 мас.%. В слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni содержится следовое количество Cr. Однако, поскольку содержание Cr представляет собой следовое количество, композиция слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni главным образом состоит из Zn и Ni. Нижний предел содержания Zn предпочтительно составляет 82,0 мас.%, более предпочтительно 83,0 мас.% и еще более предпочтительно 84,0 мас.%. Верхний предел содержания Zn предпочтительно составляет 90,0 мас.%, более предпочтительно 88,0 мас.% и еще более предпочтительно 86,0 мас.%.The content of Zn is in the range from 80.0 to 94.0 wt.%. The Zn-Ni alloy coating layer 6 contains a trace amount of Cr. However, since the Cr content is a trace amount, the composition of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is mainly composed of Zn and Ni. The lower limit of the Zn content is preferably 82.0 mass%, more preferably 83.0 mass%, and even more preferably 84.0 mass%. The upper limit of the Zn content is preferably 90.0 wt.%, more preferably 88.0 wt.%, and even more preferably 86.0 wt.%.
Способ измерения композиции слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.Method for measuring composition of layer 6 of Zn-Ni alloy coating.
Содержание Ni в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют следующим способом. Содержание Ni измеряют с использованием ручного флуоресцентного рентгеновского анализатора (DP2000 (торговое название: DELTA Premium)), производимого компанией JEOL Ltd.). При измерении анализируют композицию в четырех местах на поверхности (четыре места под углом 0, 90, 180 и 270° в окружном направлении резьбового соединения для труб) слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Измеренные содержания Zn и Ni определяют с использованием режима Alloy Plus. Величину, полученную путем деления измеренного содержания Ni на общее измеренное содержание Zn и Ni, которое было определено, принимают в качестве содержания Ni (мас.%). Среднее арифметическое результатов измерений в четырех местах, в которых была проанализирована композиция, принимают в качестве содержания Ni (мас.%). Содержание Zn измеряют таким же образом.The Ni content in the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured by the following method. The Ni content was measured using a handheld X-ray fluorescence analyzer (DP2000 (trade name: DELTA Premium)) manufactured by JEOL Ltd.). The measurement analyzes the composition at four locations on the surface (four locations at 0°, 90°, 180° and 270° in the circumferential direction of the pipe thread) of the Zn-Ni alloy coating layer 6 . The measured Zn and Ni contents are determined using the Alloy Plus mode. The value obtained by dividing the measured Ni content by the total measured content of Zn and Ni, which was determined, is taken as the Ni content (wt %). The arithmetic mean of the measurement results at the four locations where the composition was analyzed is taken as the Ni content (wt %). The Zn content is measured in the same way.
Содержание Cr.Cr content.
В слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni содержится следовое количество Cr. В частности, содержание Cr составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более в пересчете на интенсивность Cr, измеренную с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов с использованием О2 + в качестве бомбардирующих ионов. Здесь количество вторичных ионов Cr, определенное с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов с использованием О2 + в качестве бомбардирующих ионов, называется интенсивность Cr (отсчетов в секунду). Если интенсивность Cr составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более, твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается.The Zn-Ni alloy coating layer 6 contains a trace amount of Cr. In particular, the content of Cr is 5.0×10 counts per second or more in terms of the intensity of Cr measured by secondary ion mass spectrometry using O 2 + as bombarding ions. Here, the amount of secondary Cr ions determined by secondary ion mass spectrometry using O 2 + as the bombarding ions is referred to as the Cr intensity (counts per second). If the intensity of Cr is 5.0x10 counts per second or more, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 increases.
Содержание Cr в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni представляет собой очень малое количество. В некоторых случаях Cr в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni не может быть обнаружен обычным способом измерения. Cr в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni не может быть обнаружен флуоресцентным рентгеновским анализом. В связи с этим содержание Cr измеряют с помощью масс-спектрометрии вторичных ионов (SIMS) и выражают в виде интенсивности Cr (отсчетов в секунду). Нижний предел интенсивности Cr составляет 5,0x10 отсчетов в секунду, более предпочтительно 1,0x102 отсчетов в секунду и еще более предпочтительно 1,0x103 отсчетов в секунду. Хотя верхний предел интенсивности Cr особо не ограничен, например, верхний предел составляет 1,0x1010 отсчетов в секунду.The content of Cr in the Zn-Ni alloy coating layer 6 is a very small amount. In some cases, Cr in the Zn-Ni alloy coating layer 6 cannot be detected by a conventional measurement method. Cr in the Zn-Ni alloy coating layer 6 cannot be detected by fluorescent X-ray analysis. In this regard, the content of Cr is measured using secondary ion mass spectrometry (SIMS) and expressed as the intensity of Cr (counts per second). The lower limit of the Cr intensity is 5.0x10 samples per second, more preferably 1.0x10 2 samples per second, and even more preferably 1.0x103 samples per second. Although the upper limit of the Cr intensity is not particularly limited, for example, the upper limit is 1.0x1010 samples per second.
Способ измерения интенсивности Cr.Method for measuring the intensity of Cr.
Интенсивность Cr в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют следующим способом. Измерение выполняют с использованием квадрупольного масс-спектрометра вторичных ионов PHI ADEPT-1010 (ТМ), производимого компанией ULVAC-PHI, Inc. Условия измерения описаны ниже. Анализ в направлении глубины выполняют от поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Интенсивность Cr пред- 8 042400 ставляет собой среднее арифметическое значений измерений на глубине от 1,5 до 2,0 мкм от поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The Cr intensity in the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured by the following method. The measurement is performed using a PHI ADEPT-1010 Quadrupole Secondary Ion Mass Spectrometer (TM) manufactured by ULVAC-PHI, Inc. The measurement conditions are described below. Analysis in the depth direction is performed from the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 . The Cr intensity is the arithmetic mean of the measurements at a depth of 1.5 to 2.0 µm from the surface of the layer 6 of the Zn-Ni alloy coating.
Степень вакуумирования: 5х10-7 Па или менее.Degree of evacuation: 5x10 -7 Pa or less.
Бомбардирующие ионы: О2 +.Bombing ions: O 2 + .
Ускоряющее напряжение: 6,0 кВ.Accelerating voltage: 6.0 kV.
Диапазон измерения: квадрат 64 мкм (64 мкмх64 мкм).Measuring range: 64 µm square (64 µm x 64 µm).
Частота измерения: каждые 20 нм в направлении глубины.Measurement frequency: every 20 nm in the depth direction.
Глубина представляет собой числовое значение, полученное путем преобразования времени измерения, то есть времени распыления, в глубину. Преобразование времени измерения в глубину выполняют следующим образом. После измерения измеряют глубину кратера, произведенного в ходе измерения. Глубину кратера измеряют с использованием стилусного профилометра под торговым названием Р-17 Stylus Profiler, производимого компанией KLA-Tencor Corporation. Определяют форму поверхности, включающей в себя кратер, определяют разность в высоте поверхности из-за кратера, она и является глубиной кратера. Создают реляционное выражение между глубиной кратера и временем измерения. Выполняют преобразование глубины (мкм) в месте измерения на основе времени измерения и вышеуказанного реляционного выражения.The depth is a numerical value obtained by converting the measurement time, i.e. spray time, into depth. The conversion of measurement time to depth is performed as follows. After the measurement, the depth of the crater produced during the measurement is measured. Crater depth is measured using a P-17 Stylus Profiler manufactured by KLA-Tencor Corporation. Determine the shape of the surface, including the crater, determine the difference in the height of the surface due to the crater, it is the depth of the crater. Create a relational expression between the depth of the crater and the measurement time. A depth conversion (µm) is performed at the measurement location based on the measurement time and the above relational expression.
В случае, когда слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni имеет другое покрытие толщиной 1 мкм или более, масс-спектрометрию вторичных ионов выполняют после удаления покрытия. В этом случае выражение поверхность слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni означает поверхность слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni после удаления покрытия. Покрытие представляет собой, например, фосфатное покрытие или смазочное покрытие. В случае, когда слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni имеет фосфатное покрытие, фосфатное покрытие растворяют и удаляют. Растворение фосфатного покрытия выполняют с использованием представленного на рынке раствора для удаления покрытия. Представленный на рынке раствор для удаления покрытия представляет собой, например, раствор хромовой кислоты. Раствор хромовой кислоты содержит ингибитор. При использовании раствора для удаления покрытия растворяется только фосфатное покрытие. В случае, когда слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni имеет смазочное покрытие, смазочное покрытие удаляют. Удаление смазочного покрытия может быть выполнено хорошо известным способом, например, растворением с использованием растворителя, вытиранием и мытьем под высоким давлением или чисткой сухим льдом. В случае, когда слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni имеет хроматное покрытие, масс-спектрометрию вторичных ионов выполняют без удаления хроматного покрытия. В этом случае выражение поверхность слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni означает поверхность хроматного покрытия.In the case where the Zn-Ni alloy coating layer 6 has another coating with a thickness of 1 μm or more, secondary ion mass spectrometry is performed after the coating is removed. In this case, the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 means the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 after the coating is removed. The coating is, for example, a phosphate coating or a lubricant coating. In the case where the Zn-Ni alloy coating layer 6 has a phosphate coating, the phosphate coating is dissolved and removed. The dissolution of the phosphate coating is carried out using a commercially available stripping solution. A commercially available stripping solution is, for example, a chromic acid solution. The chromic acid solution contains an inhibitor. When using a stripping solution, only the phosphate coating is dissolved. In the case where the Zn-Ni alloy coating layer 6 has a lubricant coating, the lubricant coating is removed. Removal of the lubricating coating can be carried out in a well known manner, for example by dissolving with a solvent, by wiping and high pressure washing or by dry ice cleaning. In the case where the Zn-Ni alloy coating layer 6 has a chromate coating, secondary ion mass spectrometry is performed without removing the chromate coating. In this case, the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 means the surface of the chromate coating.
Твердость по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Vickers hardness of the Zn-Ni alloy coating layer.
В слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni в соответствии с настоящим вариантом осуществления интенсивность Cr составляет 5,0x10 отсчетов в секунду или более. В связи с этим твердость по Виккерсу существенно увеличивается. Твердость по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni в соответствии с настоящим вариантом осуществления представлена формулой (1):In the Zn-Ni alloy coating layer 6 according to the present embodiment, the Cr intensity is 5.0 x 10 counts per second or more. As a result, the Vickers hardness increases significantly. The Vickers hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 according to the present embodiment is represented by formula (1):
Твердость (Hv) по Виккерсу > -300+55*Ni (1) где Ni показывает содержание Ni (мас.%) в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni.Hardness (Hv) Vickers>-300+55*Ni (1) where Ni indicates the content of Ni (wt.%) in the layer 6 of the coating of the Zn-Ni alloy.
Нижний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni предпочтительно составляет -250+55xNi и более предпочтительно -200+55xNi. Чем выше верхний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, тем более предпочтительно. Верхний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет, например, 300+55xNi.The lower limit of Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is preferably -250+55xNi, and more preferably -200+55xNi. The higher the upper limit of the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6, the more preferable. The upper limit of the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is, for example, 300+55xNi.
В частности, нижний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni предпочтительно составляет 400, более предпочтительно 500, еще более предпочтительно 600, еще более предпочтительно 650 и еще более предпочтительно 700. Чем выше верхний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, тем более предпочтительно. Верхний предел твердости Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет, например, 1200.In particular, the lower Vickers hardness limit Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is preferably 400, more preferably 500, even more preferably 600, even more preferably 650, and even more preferably 700. The higher the upper Vickers hardness limit Hv of the layer 6 Zn-Ni alloy coatings are even more preferred. The upper limit of the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is, for example, 1200.
Способ измерения твердости по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Method for measuring the Vickers hardness of a Zn-Ni alloy coating layer.
Твердость по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют следующим способом. Подготавливают ниппель 4 или муфту 5 со слоем 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Ниппель 4 или муфту 5 со слоем 6 покрытия из сплава Zn-Ni разрезают перпендикулярно осевому направлению. Измеряют твердость по Виккерсу с использованием способа в соответствии со стандартом JIS Z 2244 (2009) в пяти произвольных точках разреза слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, который появился при разрезании. Для измерения используют устройство для определения микротвердости под торговым названием Fischerscope НМ2000, производимое компанией Fischer Instruments K. K. Температура испытания представляет собой нормальную температуру (25°С), а усилие (F) испытания равно 0,01 Н. Из пяти полученных результатов измерений среднее арифметическое результатов измерений, полученных в трех точках за исключением наибольшего значения и наименьшего значения, принимают в качестве твердости Hv по Виккерсу (Hv 0,001) слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The Vickers hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured by the following method. A nipple 4 or box 5 is prepared with a coating layer 6 of Zn-Ni alloy. The pin 4 or box 5 with the Zn-Ni alloy coating layer 6 is cut perpendicular to the axial direction. The Vickers hardness was measured using the method according to JIS Z 2244 (2009) at five random cut points of the Zn-Ni alloy coating layer 6 that appeared when cut. For measurement, a microhardness tester under the trade name Fischerscope HM2000 manufactured by Fischer Instruments K.K. is used. The test temperature is normal temperature (25°C) and the test force (F) is 0.01 N. the measurements taken at the three points except for the highest value and the lowest value are taken as the Vickers hardness Hv (Hv 0.001) of the Zn-Ni alloy coating layer 6 .
- 9 042400- 9 042400
Глянцевитость поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Surface glossiness of the Zn-Ni alloy coating layer.
Предпочтительно глянцевитость поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 100 или более. Здесь выражение глянцевитость относится к относительной зеркальной глянцевитости в случае, когда относительная зеркальная глянцевитость при угле падения 60° (зеркальное отражение ρ0(θ)=0, 1001) на стеклянной поверхности, коэффициент преломления которой является постоянным значением 1,567 во всем видимом диапазоне длин волн, как определено в соответствии со стандартом JIS Z 8741 (1997), принята за 100%. Если глянцевитость поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 100 или более, резьбовое соединение для труб будет иметь превосходный внешний вид. Предпочтительно нижний предел глянцевитости поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 105 и еще более предпочтительно 110. Чем выше верхний предел глянцевитости поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, тем более предпочтительно. Глянцевитость поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет, например, 200.Preferably, the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 100 or more. Here, glossiness refers to the relative specular glossiness in the case where the relative specular glossiness at an angle of incidence of 60° (specular reflection ρ 0 (θ)=0.1001) on a glass surface whose refractive index is a constant value of 1.567 over the entire visible wavelength range , as determined in accordance with JIS Z 8741 (1997), is taken as 100%. If the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 100 or more, the pipe thread will have an excellent appearance. Preferably, the lower gloss limit of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 105, and even more preferably 110. The higher the upper gloss limit of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6, the more preferable. The surface glossiness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is, for example, 200.
Способ измерения глянцевитости поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Method for measuring the surface glossiness of a Zn-Ni alloy coating layer.
Глянцевитость поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют следующим способом. Относительную зеркальную глянцевитость измеряют в двух произвольных точках на поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni способом в соответствии со стандартом JIS Z 8741 (1997) с использованием устройства micro-TRI-gloss (портативный блескомер), производимого компанией BYK-Gardner GmbH. Среднее арифметическое полученных значений измерений принимают за глянцевитость поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The surface glossiness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured by the following method. The relative specular gloss is measured at two arbitrary points on the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 by the method according to JIS Z 8741 (1997) using a micro-TRI-gloss device (portable gloss meter) manufactured by BYK-Gardner GmbH. The arithmetic mean of the measurement values obtained is taken as the glossiness of the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 .
Слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni получают на этапе образования слоя покрытия, который описан ниже. В это время предпочтительно слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni получают путем нанесения покрытия с использованием раствора для нанесения покрытия, содержащего ионы цинка, ионы никеля и ионы хрома, причем концентрация ионов хрома находится в диапазоне от 30 до 800 ч/млн. В этом случае глянцевитость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается, и резьбовое соединение для труб имеет превосходный внешний вид в дополнение к превосходному сопротивлению заеданию.The Zn-Ni alloy plating layer 6 is obtained in the plating layer forming step, which is described below. At this time, preferably, the Zn-Ni alloy plating layer 6 is obtained by plating using a plating solution containing zinc ions, nickel ions, and chromium ions, wherein the concentration of chromium ions is in the range of 30 to 800 ppm. In this case, the glossiness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is increased, and the pipe thread has an excellent appearance in addition to excellent galling resistance.
Толщина слоя покрытия из сплава Zn-Ni.The thickness of the Zn-Ni alloy coating layer.
Толщина слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni особо не ограничена. Толщина слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni находится, например, в диапазоне от 1 до 20 мкм. Если толщина слоя 6 покрытия из сплава ZnNi составляет 1 мкм или более, может стабильно обеспечиваться достаточное сопротивление заеданию. Даже если толщина слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет более 20 мкм, будет выражен вышеуказанный эффект.The thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is not particularly limited. The thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is, for example, in the range of 1 to 20 µm. If the thickness of the ZnNi alloy coating layer 6 is 1 µm or more, sufficient galling resistance can be stably provided. Even if the thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is more than 20 µm, the above effect will be expressed.
Способ измерения толщины слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Method for measuring the thickness of the coating layer of Zn-Ni alloy.
Толщину слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют следующим способом. Толщину слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni измеряют в четырех местах на контактных поверхностях 34 и 44, на которых был образован слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni, с использованием вихретокового фазового измерителя толщины покрытия PHASCOPE РМР910, производимого компанией Helmut Fischer GmbH. Измерение выполняют способом, соответствующим ISO (Международная организация по стандартизации) 21968 (2005). Местами измерения являются четыре места (четыре места под углом 0, 90, 180 и 270°) в окружном направлении резьбового соединения для труб. Среднее арифметическое результатов измерений принимают в качестве толщины слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured by the following method. The thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is measured at four locations on the contact surfaces 34 and 44 on which the Zn-Ni alloy coating layer 6 has been formed using a PHASCOPE PMP910 eddy current phase coating thickness gauge manufactured by Helmut Fischer GmbH. The measurement is performed in a manner consistent with ISO (International Organization for Standardization) 21968 (2005). The measurement points are four points (four points at 0, 90, 180 and 270°) in the circumferential direction of the pipe fitting. The arithmetic mean of the measurement results is taken as the thickness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 .
Кристаллическая структура слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer.
Сплав Zn-Ni, образующий покрытие, включает в себя η-фазу, γ-фазу и α-фазу. η-фаза представляет собой фазу с химической формулой Zn, которая имеет гексагональную кристаллическую структуру с постоянными решетки а=0,267 нм и с=0,495 нм. γ-Фаза представляет собой фазу с химической формулой Ni5Zn21, которая имеет кубическую кристаллическую структуру с постоянной решетки а=0,890 нм. α-Фаза представляет собой фазу с химической формулой Ni, которая имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру с постоянной решетки а=0,352 нм. Кристаллическая структура слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni может представлять собой смешанную фазу этих фаз. Однако, если кристаллическая структура слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni представляет собой γ-монофазу, твердость дополнительно увеличивается. В связи с этим кристаллическая структура слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni предпочтительно представляет собой γ-монофазу.The Zn-Ni alloy forming the coating includes a η phase, a γ phase, and an α phase. The η phase is a phase with the chemical formula Zn, which has a hexagonal crystal structure with lattice constants a=0.267 nm and c=0.495 nm. The γ-phase is a phase with the chemical formula Ni 5 Zn 21 that has a cubic crystal structure with a lattice constant a=0.890 nm. The α-phase is a phase with the chemical formula Ni, which has a face-centered cubic crystal structure with a lattice constant a=0.352 nm. The crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be a mixed phase of these phases. However, if the crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is γ monophase, the hardness is further increased. Therefore, the crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is preferably γ-monophase.
Способ определения кристаллической структуры слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Method for determining the crystal structure of the coating layer of the Zn-Ni alloy.
Кристаллическую структуру слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni определяют следующим способом. Рентгенодифракционное измерение выполняют при следующих условиях измерения в отношении поверхности слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Полученные измеренные профили и значения, описанные в картах ASTM, сравнивают для определения фаз.The crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is determined by the following method. The X-ray diffraction measurement is performed under the following measurement conditions with respect to the surface of the Zn-Ni alloy coating layer 6 . The measured profiles obtained and the values described in the ASTM cards are compared to determine the phases.
Устройство: RINT-2500, производимое компанией Rigaku Corporation.Device: RINT-2500 manufactured by Rigaku Corporation.
Рентгеновская трубка: Со-Ka излучение.X-ray tube: Co-Ka radiation.
Диапазон сканирования: 2θ=10-110°.Scan range: 2θ=10-110°.
Шаг сканирования: 0,02°.Scan step: 0.02°.
- 10 042400- 10 042400
В зависимости от композиции слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni содержит γ-фазу, ε-фазу и η-фазу. Далее расстояние между (411) плоскостями γ-фазы, входящей в слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni, называется межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Предполагается, что, если межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni является большим, слою 6 покрытия из сплава Zn-Ni придается напряжение, и твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается. В связи с этим межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni может составлять 2,111 А или более.Depending on the composition, the Zn-Ni alloy coating layer 6 contains a γ-phase, an ε-phase and an η-phase. Further, the distance between the (411) planes of the γ-phase included in the Zn-Ni alloy coating layer 6 is called the interplanar distance of the Zn-Ni alloy coating layer 6 . It is assumed that if the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy plating layer 6 is large, the Zn-Ni alloy plating layer 6 is stressed and the hardness of the Zn-Ni alloy plating layer 6 is increased. Therefore, the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be 2.111 A or more.
Как описано выше, кристаллическая структура слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni зависит от композиции. В связи с этим на межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni существенно влияет содержание Ni. На межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni также влияет следовое количество Cr. В случае, когда химическая композиция содержит от 6,0 до 16,0 мас.% Ni и следовое количество Cr, межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 2,111 А или более.As described above, the crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 depends on the composition. In this regard, the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is significantly affected by the Ni content. The interplanar spacing of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is also affected by the trace amount of Cr. In the case where the chemical composition contains 6.0 to 16.0 wt% Ni and a trace amount of Cr, the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 2.111 A or more.
Если межплоскостное расстояние слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 2,111 А или более, твердость Hv по Виккерсу слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni будет равна 600 или более. В этом случае сопротивление заеданию резьбового соединения для труб дополнительно улучшается. Предпочтительно нижний предел межплоскостного расстояния слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni составляет 2,112 А и более предпочтительно 2,113 А. Верхний предел межплоскостного расстояния слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni особо не ограничен. Однако верхний предел межплоскостного расстояния слоя 6 покрытия из сплава ZnNi составляет, например, 2,116 А.If the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy coating layer 6 is 2.111 A or more, the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer 6 will be 600 or more. In this case, the galling resistance of the threaded pipe connection is further improved. Preferably, the lower limit of the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy plating layer 6 is 2.112 A, and more preferably 2.113 A. The upper limit of the interplanar spacing of the Zn-Ni alloy plating layer 6 is not particularly limited. However, the upper limit of the interplanar spacing of the ZnNi alloy coating layer 6 is, for example, 2.116 A.
Способ измерения расстояния между (411) плоскостями γ-фазы в слое покрытия из сплава Zn-Ni.Method for measuring the distance between (411) planes of the γ-phase in the coating layer of the Zn-Ni alloy.
Расстояние между (411) плоскостями γ-фазы, входящей в слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni, измеряют следующим способом. Рентгенодифракционное измерение выполняют в тех же условиях, как в способе определения кристаллической структуры слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, описанном выше. Из полученных измеренных профилей выполняют подбор дифракционных данных для 2θ=49,0-52,0°, соответствующих (411) плоскости, с использованием функции Лоренца. Функция Лоренца представлена формулой (2):The distance between (411) planes of the γ phase included in the Zn-Ni alloy coating layer 6 was measured in the following way. The X-ray diffraction measurement is performed under the same conditions as in the method for determining the crystal structure of the Zn-Ni alloy coating layer 6 described above. From the measured profiles obtained, the selection of diffraction data for 2θ=49.0-52.0° corresponding to the (411) plane is performed using the Lorentz function. The Lorentz function is represented by formula (2):
Интенсивность дифракции (отсчетов в секунду) = PH/(l+(26-PP)2/FH2)+BG (2) где РН показывает пиковую высоту (отсчетов в секунду), РР показывает пиковое положение (градусов), FH показывает полуширину (градусов), BG показывает фон (отсчетов в секунду), и 2Θ показывает угол дифракции.Diffraction intensity (samples per second) = PH/(l+(26-PP) 2 /FH 2 )+BG (2) where PH indicates the peak height (samples per second), PP indicates the peak position (degrees), FH indicates the half-width ( degrees), BG shows the background (samples per second), and 2Θ shows the diffraction angle.
Квадрат разности между интенсивностью дифракции измеренного профиля и интенсивностью, вычисленной с использованием функция Лоренца, интегрируют по диапазону 2θ=49,0-52,0°, и соответствующие переменные РН, РР, FH и BG оптимизируют так, что их общая сумма становится минимальным значением. Для оптимизации переменных используют функцию Поиск решения программного обеспечения Excel. Расстояние между (411) плоскостями вычисляют в соответствии с законом Брэгга на основе оптимизированного пикового положения РР (градусов). Полученное значение принимают за расстояние (А) между (411) плоскостями γ-фазы, содержащейся в слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The square of the difference between the diffraction intensity of the measured profile and the intensity calculated using the Lorentz function is integrated over the range 2θ=49.0-52.0°, and the corresponding variables PH, PP, FH and BG are optimized so that their total sum becomes the minimum value . To optimize the variables, use the Solve function of the Excel software. The distance between (411) planes is calculated according to Bragg's law based on the optimized peak position of the PP (degrees). The obtained value is taken as the distance (A) between the (411) planes of the γ phase contained in the Zn-Ni alloy coating layer 6 .
Смазочное покрытие.Lubricant coating.
Вышеуказанное резьбовое соединение для труб может дополнительно включать в себя смазочное покрытие 7 на по меньшей мере одном из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля, контактной поверхности 50 со стороны муфты и слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni. В этом случае смазываемость резьбового соединения для труб увеличивается. Смазочное покрытие 7 может быть образовано как на слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля, так и на слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni на контактной поверхности 50 со стороны муфты, например, как проиллюстрировано на фиг. 12. Смазочное покрытие 7 может быть образовано только на слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля. Смазочное покрытие 7 может быть образовано только на слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni на контактной поверхности 50 со стороны муфты. Смазочное покрытие 7 может быть образовано непосредственно на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля или контактной поверхности 50 со стороны муфты. Например, в случае, когда слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni не образован на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля или контактной поверхности 50 со стороны муфты, смазочное покрытие 7 может быть образовано непосредственно на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля или контактной поверхности 50 со стороны муфты.The above threaded pipe connection may further include a lubricating coating 7 on at least one of the pin side contact surface 40, the box side contact surface 50, and the Zn-Ni alloy coating layer 6 . In this case, the lubricity of the threaded pipe connection is increased. The lubricating coating 7 can be formed both on the Zn-Ni alloy coating layer 6 on the pin side contact surface 40 and on the Zn-Ni alloy coating layer 6 on the box side contact surface 50, for example, as illustrated in FIG. 12. The lubricant coating 7 can only be formed on the Zn-Ni alloy coating layer 6 on the contact surface 40 on the pin side. The lubricating coating 7 can only be formed on the Zn-Ni alloy coating layer 6 on the coupling side contact surface 50 . The lubricating coating 7 can be formed directly on the contact surface 40 on the pin side or on the contact surface 50 on the box side. For example, in the case where the Zn-Ni alloy coating layer 6 is not formed on the pin side contact surface 40 or the box side contact surface 50, the lubricating coating 7 can be formed directly on the pin side contact surface 40 or the male side contact surface 50. side of the clutch.
Смазочное покрытие 7 может быть в твердом состоянии или может быть в полутвердом состоянии или жидком состоянии. В качестве смазочного покрытия 7 может использоваться хорошо известный смазочный материал. Смазочное покрытие 7 содержит, например, смазочные частицы и связующее вещество. При необходимости смазочное покрытие 7 может содержать растворитель и другие компоненты.The lubricating coating 7 may be in a solid state or may be in a semi-solid state or a liquid state. As the lubricating coating 7, a well-known lubricant can be used. The lubricating coating 7 contains, for example, lubricating particles and a binder. If necessary, the lubricating coating 7 may contain a solvent and other components.
В отношении смазочных частиц нет особого ограничения при условии, что эти частицы обладают смазывающей способностью. Смазочные частицы представляют собой, например, один или более типов, выбранных из группы, состоящей из частиц графита, MoS2 (дисульфида молибдена), WS2 (дисульфида вольфрама), BN (нитрида бора), PTFE (политетрафторэтилена), CFx (фторида графита) и СаСО3 (карбоната кальция). Если общее содержание компонентов, отличных от растворителя, принято за 100 мас.%,The lubricating particles are not particularly limited as long as the particles have lubricity. Lubricating particles are, for example, one or more types selected from the group consisting of particles of graphite, MoS 2 (molybdenum disulfide), WS2 (tungsten disulfide), BN (boron nitride), PTFE (polytetrafluoroethylene), CFx (graphite fluoride) and CaCO 3 (calcium carbonate). If the total content of components other than the solvent is taken as 100% by weight,
- 11 042400 содержание смазочных частиц находится, например, в диапазоне от 1 до 50 мас.% и предпочтительно находится в диапазоне от 5 до 30 мас.%.- 11 042400 the content of lubricant particles is, for example, in the range from 1 to 50 wt.% and preferably is in the range from 5 to 30 wt.%.
Связующее вещество представляет собой, например, один тип или два типа, выбранных из группы, состоящей из органического связующего вещества и неорганического связующего вещества. Органическое связующее вещество представляет собой, например, один тип или два типа, выбранных из группы, состоящей из термореактивной смолы и термопластичной смолы. Термореактивная смола представляет собой, например, один или более типов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленовой смолы, полиимидной смолы и полиамидимидной смолы. Неорганическое связующее вещество представляет собой, например, один тип или два типа, выбранных из группы, состоящей из соединений, содержащих алкоксисилановые и силоксановые связи. Если общее содержание компонентов, отличных от растворителя, принято за 100 мас.%, содержание связующего вещества находится, например, в диапазоне от 10 до 80 мас.% и предпочтительно находится в диапазоне от 20 до 70 мас.%.The binder is, for example, one type or two types selected from the group consisting of an organic binder and an inorganic binder. The organic binder is, for example, one type or two types selected from the group consisting of a thermosetting resin and a thermoplastic resin. The thermosetting resin is, for example, one or more types selected from the group consisting of polyethylene resin, polyimide resin, and polyamideimide resin. The inorganic binder is, for example, one type or two types selected from the group consisting of compounds containing alkoxysilane and siloxane bonds. If the total content of components other than the solvent is taken as 100 wt.%, the content of the binder is, for example, in the range from 10 to 80 wt.% and preferably is in the range from 20 to 70 wt.%.
При необходимости смазочное покрытие 7 может содержать другие компоненты. Примеры других компонентов включают в себя антикоррозионное средство, ингибитор коррозии, поверхностно-активное вещество, воск, модификатор трения и пигмент. Если общее содержание компонентов, отличных от растворителя, принято за 100 мас.%, содержание других компонентов находится, например, в диапазоне от 3 до 45 мас.% и предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 40 мас.%. Соответствующие содержания смазочных частиц, связующего вещества, растворителя и других компонентов заданы соответствующим образом.If necessary, the lubricating coating 7 may contain other components. Examples of other components include an anti-corrosion agent, a corrosion inhibitor, a surfactant, a wax, a friction modifier, and a pigment. If the total content of components other than the solvent is taken as 100 wt.%, the content of other components is, for example, in the range from 3 to 45 wt.% and preferably is in the range from 10 to 40 wt.%. The respective contents of lubricating particles, binder, solvent and other components are set accordingly.
Смазочный материал представляет собой, например, Seal-Guard™ ECF™, производимый компанией Jet-Lube LLC. Другие примеры смазочного материала включают в себя смазочные материалы, содержащие канифоль, металлсодержащее мыло, воск или смазочный порошок. Химическая композиция смазочного покрытия 7, образованного на контактной поверхности 40 со стороны ниппеля, химическая композиция смазочного покрытия 7, образованного на контактной поверхности 50 со стороны муфты, и химическая композиция смазочного покрытия 7, образованного на слое 6 покрытия из сплава Zn-Ni, могут быть одинаковыми или могут отличаться.The lubricant is, for example, Seal-Guard™ ECF™ manufactured by Jet-Lube LLC. Other examples of lubricant include lubricants containing rosin, metal soap, wax, or lubricating powder. The chemical composition of the lubricating coating 7 formed on the pin-side contact surface 40, the chemical composition of the lubricating coating 7 formed on the box-side contact surface 50, and the chemical composition of the lubricating coating 7 formed on the Zn-Ni alloy coating layer 6 may be the same or may differ.
Толщина смазочного покрытия 7 особо не ограничена. Толщина смазочного покрытия 7 находится, например, в диапазоне от 30 до 300 мкм. Если толщина смазочного покрытия 7 составляет 30 мкм или более, при свинчивании резьбового соединения для труб возрастает эффект, который снижает значение крутящего момента при контакте заплечиковых участков 43 и 53. В связи с этим регулировка значения крутящего момента во время свинчивания упрощается. Даже если толщина смазочного покрытия 7 составляет более 300 мкм, вышеуказанный эффект будет выражен, так как избыточное количество смазочного покрытия 7 будет удалено с верхней части контактных поверхностей 40 и 50 во время свинчивания.The thickness of the lubricating coating 7 is not particularly limited. The thickness of the lubricating coating 7 is, for example, in the range of 30 to 300 µm. If the thickness of the lubricating coating 7 is 30 µm or more, when making up the pipe threaded connection, an effect increases that reduces the torque value at the contact of the shoulder portions 43 and 53. Therefore, adjusting the torque value at the time of make-up becomes easier. Even if the thickness of the lubricating coating 7 is more than 300 μm, the above effect will be pronounced because the excess amount of the lubricating coating 7 will be removed from the top of the contact surfaces 40 and 50 during make-up.
Толщину смазочного покрытие 7 измеряют следующим способом. Подготавливают ниппель 4 или муфту 5 со смазочным покрытием 7. Разрезают ниппель 4 или муфту 5 перпендикулярно осевому направлению трубы. Рассматривают разрез, включающий в себя смазочное покрытие 7, под микроскопом. Увеличение при рассмотрении разреза под микроскопом составляет х500. За счет этого определяют толщину смазочного покрытия 7.The thickness of the lubricating coating 7 is measured in the following way. A nipple 4 or socket 5 with a lubricating coating 7 is prepared. The nipple 4 or socket 5 is cut perpendicular to the axial direction of the pipe. The cut including the lubricating coating 7 is examined under a microscope. The magnification when considering the incision under a microscope is x500. Due to this, the thickness of the lubricating coating 7 is determined.
Основной металл резьбового соединения для труб.The base metal of a threaded connection for pipes.
Химическая композиция основного металла резьбового соединения для труб особо не ограничена. Примеры основного металла включают в себя углеродистые стали, нержавеющие стали и легированные стали. Легированная сталь представляет собой, например, сплав Ni и дуплексную нержавеющую сталь, содержащую легирующий компонент, например, Cr, Ni или Мо.The chemical composition of the base metal of the threaded connection for pipes is not particularly limited. Examples of the base metal include carbon steels, stainless steels, and alloy steels. An alloy steel is, for example, a Ni alloy and a duplex stainless steel containing an alloying component such as Cr, Ni or Mo.
Способ изготовления.Preparation method.
Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой способ изготовления резьбового соединения для труб, описанный выше. Способ изготовления резьбового соединения для труб включает в себя этап подготовки и этап образования слоя покрытия.The method for manufacturing a pipe threaded joint according to the present embodiment is the method for manufacturing a pipe threaded joint described above. A method for manufacturing a threaded connection for pipes includes a preparation step and a coating layer formation step.
Этап погружения.Immersion stage.
На этапе погружения сначала подготавливают ниппель 4, муфту 5 и раствор для нанесения покрытия. Затем по меньшей мере одну из контактной поверхности со стороны ниппеля и контактной поверхности со стороны муфты погружают в раствор для нанесения покрытия. Ниппель 4 имеет контактную поверхность 40 со стороны ниппеля, которая включает в себя резьбовой участок 41 со стороны ниппеля. Муфта 5 имеет контактную поверхность 50 со стороны муфты, которая включает в себя резьбовой участок 51 со стороны муфты. Раствор для нанесения покрытия содержит ионы цинка, ионы никеля и ионы хрома. Концентрация ионов хрома находится в диапазоне от 30 до 2000 ч/млн. Так как раствор для нанесения покрытия содержит ионы хрома, следовое количество Cr входит в слой 6 покрытия из сплава ZnNi. В этом случае твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni увеличивается, и, таким образом, сопротивление заеданию резьбового соединения для труб также увеличивается. Предпочтительно раствор для нанесения покрытия содержит ионы цинка в диапазоне от 1 до 100 г/л и ионы никеля в диапазоне от 1 до 100 г/л.In the dipping step, the nipple 4, the sleeve 5 and the coating solution are first prepared. Then, at least one of the pin-side contact surface and the box-side contact surface is dipped into the coating solution. The pin 4 has a pin-side contact surface 40 which includes a threaded portion 41 on the pin side. The sleeve 5 has a sleeve-side contact surface 50 which includes a threaded portion 51 on the sleeve side. The coating solution contains zinc ions, nickel ions and chromium ions. The concentration of chromium ions is in the range from 30 to 2000 ppm. Since the coating solution contains chromium ions, a trace amount of Cr enters the ZnNi alloy coating layer 6 . In this case, the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 increases, and thus the galling resistance of the pipe thread also increases. Preferably, the coating solution contains zinc ions in the range of 1 to 100 g/l and nickel ions in the range of 1 to 100 g/l.
- 12 042400- 12 042400
Виды ионов металла и концентрацию ионов хрома в растворе для нанесения покрытия определяют с использованием высокочастотного эмиссионного спектрофотометра (iCAP6300) с индуктивносвязанной плазмой (ICP), производимого компанией Thermo Fisher Scientific Inc.The metal ion species and the concentration of chromium ions in the coating solution were determined using an inductively coupled plasma (ICP) high frequency emission spectrophotometer (iCAP6300) manufactured by Thermo Fisher Scientific Inc.
Этап пропускания тока.Stage of passing current.
На этапе пропускания тока пропускают ток через по меньшей мере одну из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты, погруженную в раствор для нанесения покрытия. За счет этого на по меньшей мере одной из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты образуется слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni. Другими словами, слой 6 покрытия из сплава Zn-Ni получают путем электролитического нанесения покрытия. Условия электролитического нанесения покрытия могут быть заданы соответствующим образом. Условия электролитического нанесения покрытия, например, следующие: рН раствора для нанесения покрытия: от 1 до 10, температура раствора для нанесения покрытия: от 10 до 60°С, плотность тока: от 1 до 100 А/дм2, и время обработки: от 0,1 до 30 минут.In the current passing step, current is passed through at least one of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50 immersed in the coating solution. As a result, at least one of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50 is formed with a Zn-Ni alloy coating layer 6 . In other words, the Zn-Ni alloy plating layer 6 is obtained by electroplating. The electroplating conditions can be set accordingly. Electrolytic plating conditions, for example, are as follows: pH of the plating solution: 1 to 10, temperature of the plating solution: 10 to 60°C, current density: 1 to 100 A/dm 2 , and treatment time: from 0.1 to 30 minutes.
Концентрация ионов хрома в вышеуказанном растворе для нанесения покрытия может составлять в диапазоне от 30 до 800 ч/млн. В этом случае не только увеличивается твердость слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, но и глянцевитость поверхности составляет 100 или более. В связи с этим в дополнение к превосходному сопротивлению заеданию резьбовое соединение для труб имеет превосходный внешний вид.The concentration of chromium ions in the above coating solution may range from 30 to 800 ppm. In this case, not only does the hardness of the Zn-Ni alloy coating layer 6 increase, but also the surface glossiness is 100 or more. Therefore, in addition to excellent galling resistance, the pipe threaded connection has an excellent appearance.
Этап образования пленки.film formation stage.
Этап образования пленки может быть выполнен после образования вышеуказанного слоя покрытия из сплава Zn-Ni на по меньшей мере одной из контактной поверхности 40 со стороны ниппеля и контактной поверхности 50 со стороны муфты. На этапе образования пленки смазочное покрытие 7 образуют на по меньшей мере одном месте, выбранном из группы, состоящей из верхней части контактной поверхности 40 со стороны ниппеля, верхней части контактной поверхности 50 со стороны муфты и верхней части слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni.The film forming step may be performed after forming the above Zn-Ni alloy plating layer on at least one of the pin-side contact surface 40 and the box-side contact surface 50. In the film formation step, a lubricating coating 7 is formed on at least one location selected from the group consisting of the top of the pin side contact surface 40, the top of the box side contact surface 50, and the top of the Zn-Ni alloy coating layer 6.
Смазочное покрытие 7 может быть образовано на по меньшей мере одном месте, выбранном из вышеуказанной группы, состоящей из верхней части контактной поверхности 40 со стороны ниппеля, верхней части контактной поверхности 50 со стороны муфты и верхней части слоя 6 покрытия из сплава Zn-Ni, путем нанесения композиции, содержащей вышеуказанные смазочные частицы и связующее вещество. Способ нанесения особо не ограничен. Примеры способа нанесения включают в себя нанесение покрытия путем распыления, нанесение покрытия кистью и нанесение покрытия путем погружения. В случае применения нанесения покрытия путем распыления в качестве способа нанесения композицию могут нагревать, а затем распылять в состоянии повышенной текучести. Хотя смазочное покрытие 7 может быть образовано на одной части контактной поверхности, предпочтительно равномерное образование смазочного покрытия 7 на всей контактной поверхности. Этап образования пленки может быть выполнен как в отношении ниппеля 4, так и в отношении муфты 5, или может быть выполнен только в отношении одного из ниппеля 4 и муфты 5.The lubrication coating 7 can be formed at at least one location selected from the above group consisting of the top of the pin side contact surface 40, the top of the box side contact surface 50, and the top of the Zn-Ni alloy coating layer 6 by applying a composition containing the above lubricant particles and a binder. The application method is not particularly limited. Examples of the application method include spray coating, brush coating, and dip coating. In the case of using spray coating as the application method, the composition can be heated and then sprayed in a state of increased fluidity. Although the lubricating coating 7 may be formed on one part of the contact surface, uniform formation of the lubricating coating 7 on the entire contact surface is preferable. The film forming step can be performed on both the pin 4 and the box 5, or it can be performed on only one of the pin 4 and the box 5.
Этап предварительной обработки.pre-processing step.
При необходимости вышеуказанный способ изготовления может включать в себя этап предварительной обработки перед этапом погружения. Этап предварительной обработки включает в себя, например, травление и щелочное обезжиривание. На этапе предварительной обработки удаляют масло или т.п., прилипшее к контактной поверхности. Этап предварительной обработки может дополнительно включать в себя этап шлифовки, например, пескоструйной обработки или окончательной обработки путем машинной шлифовки. Может быть выполнен только один вид предварительной обработки, или множество видов предварительной обработки может быть выполнено в сочетании.If necessary, the above manufacturing method may include a pretreatment step prior to the dipping step. The pretreatment step includes, for example, pickling and alkaline degreasing. The pretreatment step removes oil or the like adhering to the contact surface. The pretreatment step may further include a grinding step, such as sandblasting or finishing by machine grinding. Only one kind of pre-treatment may be performed, or a plurality of pre-treatments may be performed in combination.
ПримерыExamples
Ниже описаны примеры. В примерах контактная поверхность ниппеля называется поверхность ниппеля, а контактная поверхность муфты называется поверхность муфты. Кроме того, в примерах символ % означает массовый процент.Examples are described below. In the examples, the contact surface of the pin is referred to as the pin surface and the contact surface of the box is referred to as the box surface. In addition, in the examples, the symbol % means mass percent.
Этап подготовки.Preparation stage.
В настоящих примерах в качестве основного металла для резьбового соединения использовали представленные на рынке холоднокатаные стальные пластины. Каждая холоднокатаная стальная пластина имела следующие размеры: длина 150 мм, ширина 100 мм и толщина 0,8 мм. Область длиной 100 мм и шириной 100 мм на поверхности каждой холоднокатаной стальной пластины подвергли нанесению покрытия. Сталь представляла собой сталь с ультранизким содержанием углерода.In the present examples, commercially available cold rolled steel plates were used as the base metal for the threaded connection. Each cold rolled steel plate had the following dimensions: 150 mm long, 100 mm wide, and 0.8 mm thick. An area 100 mm long and 100 mm wide on the surface of each cold rolled steel plate was coated. The steel was ultra-low carbon steel.
Затем подготовили раствор для нанесения покрытия. Используемый раствор для нанесения покрытия представлял собой DAIN Zinalloy N2 (торговое название), производимый компанией Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd. Концентрацию ионов хрома в растворе для нанесения покрытия для каждого испытания отрегулировали путем растворения гексагидрата хлорида хрома (III) (СгС13-6Н2О) в растворе для нанесения покрытия. Следует отметить, что выражение концентрация Cr в растворе для нанесения покрытия (ч/млн) в таблице относится к концентрации (ч/млн) ионов хрома в растворе для нанесения покрытия, и ее числовое значение является целевым значением. Значение 0 для концентрации Cr в раствореThe coating solution was then prepared. The coating solution used was DAIN Zinalloy N2 (trade name) manufactured by Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd. The concentration of chromium ions in the coating solution for each test was adjusted by dissolving chromium (III) chloride hexahydrate (CrCl 3 -6H 2 O) in the coating solution. It should be noted that the expression concentration of Cr in the coating solution (ppm) in the table refers to the concentration (ppm) of chromium ions in the coating solution, and its numerical value is the target value. 0 value for Cr concentration in solution
- 13 042400 для нанесения покрытия (ч/млн) означает, что в раствор для нанесения покрытия не добавили вышеуказанный гексагидрат хлорида хрома.- 13 042400 for coating (ppm) means that the above chromium chloride hexahydrate was not added to the coating solution.
Этап образования слоя покрытия.The stage of formation of the coating layer.
Подготовленный раствор для нанесения покрытия использовали для образования слоя покрытия из сплава Zn-Ni на холоднокатаной стальной пластине для каждого испытания. Образование слоя покрытия из сплава Zn-Ni выполняли путем электролитического нанесения покрытия. Электролитическое нанесение покрытия выполняли в условиях рН раствора для нанесения покрытия в диапазоне от 3 до 6, температуры раствора для нанесения покрытия в диапазоне от 30 до 40°С и времени обработки в диапазоне от 5 до 20 минут. Другие условия соответствующих испытаний указаны в таблице. В таблице выражение скорость потока раствора для нанесения покрытия (м/с) относится к скорости перемешивания раствора для нанесения покрытия и представляет собой значение, которое показывает в пересчете на линейную скорость раствора для нанесения покрытия циркулирующий объем в случае, когда циркуляция раствора для нанесения покрытия обеспечивалась насосом.The prepared coating solution was used to form a Zn-Ni alloy coating layer on a cold rolled steel plate for each test. The formation of the coating layer of the Zn-Ni alloy was performed by electroplating. The electroplating was carried out under conditions of a pH of the coating solution ranging from 3 to 6, a temperature of the coating solution ranging from 30 to 40° C., and a treatment time ranging from 5 to 20 minutes. Other relevant test conditions are shown in the table. In the table, the expression flow rate of the coating solution (m/s) refers to the stirring speed of the coating solution, and is a value that indicates, in terms of the linear speed of the coating solution, the circulating volume in the case where the circulation of the coating solution was provided pump.
Испытание для измерения композиции слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Test for measuring the composition of the Zn-Ni alloy coating layer.
Композицию слоя покрытия из сплава Zn-Ni измерили следующим способом. Измерение выполняли с использованием ручного флуоресцентного рентгеновского анализатора (DP2000 (торговое название: DELTA Premium), производимого компанией JEOL Ltd.). При измерении проанализировали композицию в четырех произвольных местах на поверхности холоднокатаной стальной пластины, на которой был образованThe composition of the Zn-Ni alloy coating layer was measured by the following method. The measurement was performed using a handheld X-ray fluorescence analyzer (DP2000 (trade name: DELTA Premium) manufactured by JEOL Ltd.). In the measurement, the composition was analyzed at four random locations on the surface of the cold-rolled steel plate on which the
- 14 042400 слой покрытия из сплава Zn-Ni. Измеренные содержания Zn и Ni определили с использованием режима- 14 042400 Zn-Ni alloy coating layer. The measured contents of Zn and Ni were determined using the mode
Alloy Plus. Величину, полученную путем деления измеренного содержания Ni на общее измеренное содержание Zn и Ni, которое было определено, приняли в качестве содержания Ni (мас.%). Результаты приведены в таблице. Содержание Cr измерили подобным образом. Однако при анализе, выполненном посредством рентгеновской флуоресценции, во всех примерах содержание Cr было ниже предела обнаружения.Alloy Plus. The value obtained by dividing the measured Ni content by the total measured content of Zn and Ni, which was determined, was taken as the Ni content (wt %). The results are shown in the table. The Cr content was measured in a similar manner. However, in the analysis performed by X-ray fluorescence, in all examples, the content of Cr was below the detection limit.
Испытание для измерения интенсивности Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni.Test for measuring the intensity of Cr in a coating layer of Zn-Ni alloy.
Интенсивность Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni измерили следующим способом в испытании № 2, испытании № 6, испытании № 10, испытании № 14, испытании № 18 и испытании № 22. Измерение выполняли с использованием квадрупольного масс-спектрометра вторичных ионов PHI ADEPT-1010 (ТМ), производимого компанией ULVAC-PHI, Inc. Условия измерения описаны ниже. Анализ выполняли в направлении глубины от поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni. Среднее арифметическое значений измерений интенсивности Cr на глубине от 1,5 до 2,0 мкм от поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni указано в таблице.The Cr intensity in the Zn-Ni alloy coating layer was measured by the following method in Test No. 2, Test No. 6, Test No. 10, Test No. 14, Test No. 18, and Test No. 22. The measurement was performed using a PHI ADEPT secondary ion quadrupole mass spectrometer -1010 (TM) manufactured by ULVAC-PHI, Inc. The measurement conditions are described below. The analysis was performed in the depth direction from the surface of the Zn-Ni alloy coating layer. The arithmetic mean of the Cr intensity measurements at a depth of 1.5 to 2.0 µm from the surface of the Zn-Ni alloy coating layer is shown in the table.
Бомбардирующие ионы: О2 +.Bombing ions: O 2 + .
Ускоряющее напряжение: 6,0 кВ.Accelerating voltage: 6.0 kV.
Диапазон измерения: 64 мкм.Measuring range: 64 µm.
Частота измерения: каждые 20 нм в направлении глубины.Measurement frequency: every 20 nm in the depth direction.
Элементы измерения: Zn, Ni, Cr.Measurement elements: Zn, Ni, Cr.
Результаты масс-спектрометрии вторичных ионов показаны на фиг. 13. На фиг. 13 ось абсцисс показывает глубину. Здесь выражение глубина относится к глубине (мкм), полученной путем преобразования времени измерения способом, описанным выше. Ось ординат показывает интенсивность вторичных ионов. Данные на фиг. 13 показывают результаты, полученные путем измерения после дополнительного образования хроматного покрытия на соответствующих слоях покрытия из сплава Zn-Ni в испытании № 2, испытании № 6, испытании № 10, испытании № 14, испытании № 18 и испытании № 22. В связи с этим вблизи внешнего слоя (глубина от 0 мкм до приблизительно 0,4 мкм) для каждого элемента данных был обнаружен Cr хроматного покрытия, и интенсивность Cr была высокой.The results of secondary ion mass spectrometry are shown in FIG. 13. In FIG. The 13th abscissa shows the depth. Here, the expression depth refers to the depth (µm) obtained by converting the measurement time in the manner described above. The y-axis shows the intensity of secondary ions. The data in FIG. 13 shows the results obtained by measurement after further chromate coating on the respective Zn-Ni alloy coating layers in Test No. 2, Test No. 6, Test No. 10, Test No. 14, Test No. 18, and Test No. 22. In this regard, near the outer layer (depth from 0 µm to about 0.4 µm), Cr of the chromate coating was detected for each data element, and the intensity of Cr was high.
Испытание для измерения твердости по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Test for measuring the Vickers hardness of a Zn-Ni alloy coating layer.
Каждую холоднокатаную стальную пластину, на которой был образован слой покрытия из сплава Zn-Ni, разрезали перпендикулярно поверхности и измерили твердость (Hv) по Виккерсу вышеуказанным способом на разрезе слоя покрытия из сплава Zn-Ni, который появился после разрезания. Результаты приведены в столбце Твердость (Hv) в таблице. Кроме того, твердость (Hv) по Виккерсу, которая была вычислена на основе вышеуказанной формулы (1) и содержания Ni, приведена в столбце Формула (1).Each cold-rolled steel plate on which the Zn-Ni alloy plating layer was formed was cut perpendicular to the surface, and the Vickers hardness (Hv) was measured by the above method on the section of the Zn-Ni alloy plating layer that appeared after cutting. The results are shown in the Hardness (Hv) column in the table. In addition, the Vickers hardness (Hv), which was calculated based on the above formula (1) and the Ni content, is listed in the Formula (1) column.
Испытание для измерения глянцевитости поверхности слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Test for measuring the surface glossiness of a Zn-Ni alloy coating layer.
Глянцевитость поверхности каждой холоднокатаной стальной пластины, на который был образован слой покрытия из сплава Zn-Ni, измерили описанным выше способом. Результаты приведены в таблице.The surface glossiness of each cold-rolled steel plate on which the Zn-Ni alloy plating layer was formed was measured by the method described above. The results are shown in the table.
Испытание для измерения толщины слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Test for measuring the thickness of a Zn-Ni alloy coating layer.
Для выполнения испытания для измерения толщины слоя покрытия из сплава Zn-Ni в четырех произвольных местах на поверхности каждой холоднокатаной стальной пластины, на которой был образован слой покрытия из сплава Zn-Ni, использовали описанный выше способ. Результаты приведены в таблице.The method described above was used to perform a test to measure the thickness of the Zn-Ni alloy plating layer at four random locations on the surface of each cold-rolled steel plate on which the Zn-Ni alloy plating layer was formed. The results are shown in the table.
Испытание для рентгенодифракционного измерения слоя покрытия из сплава Zn-Ni.Test for X-ray Diffraction Measurement of Zn-Ni Alloy Coating Layer.
Рентгенодифракционное измерение выполняли в вышеописанных условиях измерения в отношении поверхности каждой холоднокатаной стальной пластины, на который был образован слой покрытия из сплава Zn-Ni. Полученные измеренные профили сравнили со значениями, описанными в картах ASTM, для определения фаз. Результаты показали, что все примеры представляли собой γ-монофазные структуры. Кроме того, на основе полученных измеренных профилей вычислили пиковое положение РР (градусов), соответствующее (411) плоскостям, описанным выше способом. Затем определили расстояние (А) между (411) плоскостями γ-фазы, входящей в слой покрытия из сплава Zn-Ni. Результаты приведены в столбце Межплоскостное расстояние (А) в таблице.An X-ray diffraction measurement was performed under the above-described measurement conditions on the surface of each cold-rolled steel plate on which the Zn-Ni alloy coating layer was formed. The measured profiles obtained were compared with the values described in the ASTM cards to determine the phases. The results showed that all examples were γ-monophasic structures. In addition, based on the obtained measured profiles, the peak position of the PP (degrees) corresponding to the (411) planes as described above was calculated. Then, the distance (A) between the (411) planes of the γ phase included in the Zn-Ni alloy coating layer was determined. The results are shown in the Spacing (A) column of the table.
Результаты оценки.Evaluation results.
Существует корреляция между твердостью и сопротивлением заеданию слоя покрытия из сплава Zn-Ni. В связи с этим, если твердость Hv по Виккерсу слоя покрытия из сплава Zn-Ni является высокой, сопротивление заеданию будет превосходным. Обратимся к таблице, в случае холоднокатаных стальных пластин в Испытаниях № 1-16 слой покрытия из сплава Zn-Ni был образован с использованием раствора для нанесения покрытия, содержащего ионы хрома в концентрации 30 ч/млн или более. В связи с этим интенсивность Cr в слое покрытия из сплава Zn-Ni составляла 5,0x10 отсчетов в секунду или более, и твердость Hv по Виккерсу увеличилась. В частности, твердость по Виккерсу была выше, чем твердость по Виккерсу, вычисленная на основе формулы (1) и содержания Ni. Другими словами, холоднокатаные стальные пластины в Испытаниях № 1-16 имели превосходное сопротивление заеданию.There is a correlation between hardness and galling resistance of the Zn-Ni alloy coating layer. In this regard, if the Vickers hardness Hv of the Zn-Ni alloy coating layer is high, the galling resistance will be excellent. Referring to the table, in the case of cold-rolled steel plates in Test Nos. 1-16, a Zn-Ni alloy plating layer was formed using a plating solution containing chromium ions at a concentration of 30 ppm or more. Accordingly, the Cr intensity in the Zn-Ni alloy coating layer was 5.0x10 counts per second or more, and the Vickers hardness Hv increased. In particular, the Vickers hardness was higher than the Vickers hardness calculated based on the formula (1) and the Ni content. In other words, the cold rolled steel plates in Test Nos. 1-16 had excellent galling resistance.
В дополнение, на холоднокатаных стальных пластинах в Испытаниях № 1-12 слой покрытия из сплава Zn-Ni был образован с использованием раствора для нанесения покрытия с концентрацией ионов хрома 800 ч/млн или менее. В результате глянцевитость составила 100,0 или более, и в связи с этим вIn addition, on the cold-rolled steel plates in Test Nos. 1-12, a Zn-Ni alloy plating layer was formed using a plating solution with a chromium ion concentration of 800 ppm or less. As a result, the glossiness was 100.0 or more, and therefore, in
--
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017-169097 | 2017-09-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042400B1 true EA042400B1 (en) | 2023-02-09 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3009607C (en) | Threaded connection for pipe or tube and method of producing the threaded connection for pipe or tube | |
| CA3073176C (en) | Threaded connection for pipes and method for producing threaded connection for pipes | |
| WO2018003455A1 (en) | Screw joint for pipe and manufacturing method for screw joint for pipe | |
| AU2023266308A1 (en) | Threaded connection for oil country tubular goods and method for producing threaded connection for oil country tubular goods | |
| AU2017346799B2 (en) | Threaded connection for pipe and method for producing threaded connection for pipe | |
| EA042400B1 (en) | THREADED JOINT FOR PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THREADED JOINT FOR PIPE | |
| JP2019044235A (en) | Sliding member and method for manufacturing the same | |
| OA20066A (en) | Pipe threaded joint, and method for producing pipe threaded joint. | |
| WO2020021691A1 (en) | Screw joint for pipe and method for manufacturing screw joint for pipe | |
| JP2018123349A (en) | Screw joint for tube and manufacturing method of screw joint for tube | |
| JP2018123831A (en) | Screw joint for pipe and manufacturing method of screw joint for pipe | |
| RU2802489C1 (en) | Threaded connection for pipe and method for manufacturing threaded connection for pipe | |
| EA040447B1 (en) | THREADED JOINT FOR PIPE PRODUCTS USED IN OIL INDUSTRY AND METHOD FOR PRODUCING THREADED JOINT FOR PIPE PRODUCTS USED IN OIL INDUSTRY | |
| WO2020021710A1 (en) | Screw joint for pipe and method for manufacturing screw joint for pipe | |
| OA18803A (en) | Threaded joint for pipe, and manufacturing method of threaded joint for pipe. | |
| OA19359A (en) | Oil-well-pipe screw joint and method for manufacturing oil-well-pipe screw joint |