JP2002370067A - Screw joint for steel pipe excellent in seizure resistance and method for treating its surface - Google Patents

Screw joint for steel pipe excellent in seizure resistance and method for treating its surface

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JP2002370067A
JP2002370067A JP2002109040A JP2002109040A JP2002370067A JP 2002370067 A JP2002370067 A JP 2002370067A JP 2002109040 A JP2002109040 A JP 2002109040A JP 2002109040 A JP2002109040 A JP 2002109040A JP 2002370067 A JP2002370067 A JP 2002370067A
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threaded joint
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screw joint for a steel pipe capable of preventing seizure caused by repeating clamping and unclamping without applying compound grease even when it is used for crude oil drilling in hot environment. SOLUTION: At least one of the contact surfaces of a pin and a box in the screw joint for a steel pipe, which is composed of the pin and the box each having a contact surface comprising a screw part and a metallic contact part without a screw, is preheated to 50-200 deg.C, then is coated with a coating liquid where a solvent contains a resin and a lubricating powder. The coating film is dried by primary heating within a temperature range of 70 to 150 deg.C and secondary heating of 150 to 380 deg.C, which forms a solid lubricative coating film having a Rockwell M scale hardness of 70-140 and a bond strength of 500 N/m or more measured by the SAICAS method(surface and interfacial cutting analysis system).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、重金属粉を含むコ
ンパウンドグリスを塗布せずに使用できるようにするた
めに、油井管といった鋼管用ねじ継手の表面に、耐焼付
き性、耐摩耗性、密着性に優れた固体潤滑被膜を形成す
るための表面処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel pipe thread joint, such as an oil country tubular good, which has a seizure resistance, an abrasion resistance, and an adhesion property so that compound grease containing heavy metal powder can be used without being applied. The present invention relates to a surface treatment method for forming a solid lubricating film having excellent properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】油井掘削に用いられる鋼管である油井管
は、鋼管用ねじ継手で締結される。このねじ継手は、雄
ねじを備えたピンと、雌ねじを備えたボックスとから構
成される。図1に模式的に示すように、通常は鋼管Aの
両端の外面に雄ねじ3Aを形成してピン1とし、別部材の
スリーブ型の継手部材Bの内面に両側から雌ねじ3Bを形
成してボックス2とする。図1に示す通り、鋼管Aは、
その一方の端部に予め継手部材Bを締付けた状態で出荷
されるのが普通である。
2. Description of the Related Art Oil country tubular goods, which are steel pipes used for oil well drilling, are fastened with threaded steel pipe joints. This threaded joint is composed of a pin with an external thread and a box with an internal thread. As shown schematically in FIG. 1, usually, a male screw 3A is formed on the outer surface of both ends of a steel pipe A to form a pin 1, and a female screw 3B is formed from both sides on the inner surface of a separate sleeve-type joint member B. Let it be 2. As shown in FIG. 1, the steel pipe A is
Usually, it is shipped with the joint member B fastened to one end thereof.

【0003】鋼管用ねじ継手には、鋼管と継手の重量に
起因する軸方向引張力や地中での内外面圧力などの複合
した圧力に加え、地中での熱が作用するので、このよう
な環境下でも破損せずに気密性 (シール性) を保持する
ことが要求される。また、油井管の降下作業時には、一
度締込んだ継手を緩め、再度締直して締結することがあ
る。そのため、API (米国石油協会) では、チュービ
ング継手においては10回の、ケーシング継手においては
3回の締付け (メイクアップ) 、緩め (ブレークアウ
ト) を行っても、ゴーリングと呼ばれる焼付きの発生が
無く、気密性が保持されることを求めている。
[0003] In a threaded joint for steel pipes, heat in the ground acts in addition to combined pressures such as an axial tensile force due to the weight of the steel pipe and the joint and internal and external pressures in the ground. It is required to maintain hermeticity (sealability) without being damaged even in a mild environment. In addition, when lowering the oil country tubular good, the joint once tightened may be loosened and then tightened again to fasten the joint. For this reason, the API (American Petroleum Institute) does not cause seizure called galling even if tightening (make-up) and loosening (breakout) are performed 10 times for tubing joints and 3 times for casing joints. It is required that airtightness be maintained.

【0004】近年では、気密性向上の観点から、金属対
金属接触によるメタルシールが可能な特殊ねじ継手が一
般に使用されるようになっている。この種のねじ継手で
は、ピンとボックスのいずれも、雄ねじまたは雌ねじか
らなるねじ部に加えて、ねじ無し金属接触部を有してお
り、この両部分が接触表面となる。ピンとボックスのね
じ無し金属接触部同士が当接して、金属−金属接触によ
るメタルシール部が形成され、気密性が向上する。
[0004] In recent years, from the viewpoint of improving airtightness, special threaded joints that can perform metal sealing by metal-to-metal contact have been generally used. In this type of threaded joint, both the pin and the box have an unthreaded metal contact in addition to a thread consisting of a male thread or a female thread, both of which are contact surfaces. The threadless metal contact portions of the pin and the box come into contact with each other to form a metal seal portion by metal-metal contact, thereby improving airtightness.

【0005】このようなねじ継手では、特に金属接触部
の焼付きを防止するため、コンパウンドグリスと呼ばれ
る高潤滑のグリスが使用されてきた。液体潤滑剤である
このグリスを、締付け前にピンとボックスの少なくとも
一方の接触表面に塗布する。しかし、このグリスには有
害な重金属が多量に含まれており、締付けに伴って周囲
にはみ出たグリスを洗浄液で洗浄するが、この作業でコ
ンパウンドグリスやその洗浄液が海洋や土壌に流出して
環境汚染を引き起こすことが問題視されるようになっ
た。また、締付けを繰り返すたびに必要となるグリス塗
布と洗浄が、現場での作業効率を低下させるという問題
もあった。
[0005] In such a threaded joint, a highly lubricating grease called a compound grease has been used, particularly in order to prevent seizure of a metal contact portion. This grease, which is a liquid lubricant, is applied to the contact surface of at least one of the pin and the box before tightening. However, this grease contains a large amount of harmful heavy metals, and grease that has protruded to the surroundings due to tightening is washed with a cleaning solution.In this operation, the compound grease and its cleaning solution flow out to the ocean and soil, causing environmental damage. Contamination has become a problem. Further, there is also a problem that grease application and cleaning, which are required every time the tightening is repeated, lowers work efficiency on site.

【0006】そこで、コンパウンドグリスの塗布が不要
な鋼管用ねじ継手として、特開平8−103724号、特開平
8−233163号、特開平8−233164号、特開平9−72467
号各公報には、ねじ部やねじ無し金属接触部 (即ち、接
触表面) に、表面処理によって、樹脂と固体潤滑剤であ
る二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンとからな
る固体潤滑被膜を形成したねじ継手が開示されている。
Therefore, threaded joints for steel pipes that do not require the application of compound grease are disclosed in JP-A-8-103724, JP-A-8-233163, JP-A-8-233164, and JP-A-9-72467.
In each of the publications, a screw in which a solid lubricating coating composed of a resin and a solid lubricant molybdenum disulfide or tungsten disulfide is formed on a screw portion or a metal contact portion without a screw (that is, a contact surface) by surface treatment. A coupling is disclosed.

【0007】これらの公報には、固体潤滑被膜と基材と
の密着性を高めるために、燐酸マンガン系化成処理被膜
層、窒化層と燐酸マンガン系化成処理被膜層、5〜40μ
mの凹凸を設けることも開示されている。特開平8−10
3724号公報には、固体潤滑被膜を形成する際の加熱ベー
キング処理を 150〜300 ℃の温度範囲で20〜30分の加熱
により実施することが開示されている。
[0007] These publications disclose a manganese phosphate-based chemical conversion coating layer, a nitride layer and a manganese phosphate-based chemical conversion coating layer, 5 to 40 µm in order to enhance the adhesion between the solid lubricating coating and the substrate.
It is also disclosed to provide m irregularities. JP-A-8-10
Japanese Patent No. 3724 discloses that a heating and baking treatment for forming a solid lubricating coating is performed at a temperature in the range of 150 to 300 ° C. by heating for 20 to 30 minutes.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】表面処理により固体潤
滑被膜を形成して接触表面に潤滑性を付与したねじ継手
を使用すると、コンパウンドグリスの塗布が不要とな
り、前述した環境問題や作業効率の問題は解消できるは
ずである。
The use of a threaded joint having a solid lubricating film formed by surface treatment to impart lubricity to the contact surface eliminates the need to apply compound grease, thereby reducing the above-mentioned environmental problems and work efficiency. Can be resolved.

【0009】しかし、上述した従来の表面処理により形
成された固体潤滑被膜では、コンパウンドグリスを塗布
した場合に得られるような高い焼付き防止効果が得られ
ず、依然として締付け・緩めを数回繰り返すだけでゴー
リングと呼ばれる焼付き疵を生じることがあり、焼付き
防止効果が不十分であった。
However, the solid lubricating film formed by the above-described conventional surface treatment does not provide the high seizure prevention effect obtained when compound grease is applied, and the tightening and loosening are still repeated several times. In some cases, seizure flaws called galling may occur, and the effect of preventing seizure was insufficient.

【0010】さらに、近年、従来より高温の 250〜300
℃の使用環境下で用いる高温油井や、原油回収効率を高
める目的で臨界温度にも達する高温蒸気(350℃)を注入
する蒸気注入油井に使用するため、耐熱性の鋼管用ねじ
継手が要求されている。従って、鋼管用ねじ継手には、
継手締結後に350 ℃前後の温度で耐熱試験を実施した
後、緩め−再締結の作業を行っても、耐焼付き性や気密
性が保証される性能が要求されるようになってきた。上
述した従来の固体潤滑被膜は、特にこのような耐熱性継
手に要求される性能を確保することが難しかった。
Further, in recent years, 250-300
Threaded joints for heat-resistant steel pipes are required for use in high-temperature oil wells that are used in environments where the temperature is 0 ° C or steam-injected oil wells that inject high-temperature steam (350 ° C) that reaches the critical temperature in order to increase the efficiency of crude oil recovery. ing. Therefore, threaded joints for steel pipes include:
After performing a heat resistance test at a temperature of about 350 ° C. after the joint is fastened, performance that guarantees seizure resistance and airtightness has been required even when loosening and refastening are performed. The above-mentioned conventional solid lubricating coating has been particularly difficult to secure the performance required for such a heat-resistant joint.

【0011】本発明は、耐熱性の鋼管用ねじ継手におい
ても繰り返しの締付け・緩めの際の焼付きの発生を効果
的に抑制することができる、耐焼付き性に優れた固体潤
滑被膜を形成することができる、鋼管用ねじ継手の表面
処理方法を提供することにある。
[0011] The present invention forms a solid lubricating coating having excellent seizure resistance, which can effectively suppress the occurrence of seizure during repeated tightening and loosening even in a heat-resistant threaded joint for steel pipes. It is an object of the present invention to provide a surface treatment method for a threaded joint for steel pipes.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋼管用ねじ
継手の接触表面に形成した従来の固体潤滑被膜の耐焼付
き性が不十分である原因が、被膜の硬度不足にあり、そ
の硬度不足は、塗膜の乾燥が不十分であることに起因す
ることを突き止めた。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventor of the present invention has found that the conventional solid lubricating film formed on the contact surface of a threaded joint for steel pipe has insufficient seizure resistance due to insufficient hardness of the film. The deficiency was determined to be due to insufficient drying of the coating.

【0013】ねじ継手の固体潤滑被膜は、一般に、揮発
性の溶媒中に樹脂と潤滑性粉末 (例、二硫化モリブデ
ン) とを含有させた塗布液をねじ継手の接触表面に塗布
し、加熱して塗膜を乾燥 (ベーキング、焼付け) すると
いう表面処理により形成される。従来技術のように 150
〜300 ℃に加熱して塗膜を乾燥するだけでは、たとえ加
熱時間を延長しても、溶媒を完全に蒸散させることがで
きず、微量の溶媒や水分が被膜内に封じ込められ、これ
が内部欠陥となるため、十分な被膜の硬質化と耐摩耗性
が得られないことがわかった。このような状態の固体潤
滑被膜では、ねじ継手の締付けと緩めを繰り返すうち
に、固体潤滑被膜が摩耗により消耗し、遂には被膜切れ
を起こして、金属−金属間接触を生じるに至り、焼付き
を発生するのである。
[0013] The solid lubricating coating of the threaded joint is generally formed by applying a coating liquid containing a resin and a lubricating powder (eg, molybdenum disulfide) in a volatile solvent to the contact surface of the threaded joint, and heating. It is formed by a surface treatment of drying (baking and baking) the coating film. 150 as in the prior art
Simply drying the coating by heating to ~ 300 ° C does not completely evaporate the solvent, even if the heating time is extended, and a small amount of solvent or moisture is trapped in the coating, causing internal defects. Therefore, it was found that sufficient hardening of the coating and abrasion resistance could not be obtained. With the solid lubricating film in such a state, as the threaded joint is repeatedly tightened and loosened, the solid lubricating film is worn out due to abrasion, eventually causing the film to break, leading to metal-to-metal contact and seizure. Will occur.

【0014】そこで、固体潤滑被膜を完全に乾燥させ、
より硬質で耐摩耗性が改善された被膜を形成する手段に
ついて探求した結果、乾燥を少なくとも2段階で実施
し、まず低温で一次加熱を行った後、それより高温で二
次加熱を行うことにより、従来技術のように一定温度で
加熱する場合より硬度が高く、耐摩耗性と耐焼付き性に
優れた固体潤滑被膜が形成されことを究明し、本発明に
到達した。
Therefore, the solid lubricating coating is completely dried,
As a result of exploring means for forming a harder and improved abrasion-resistant coating, drying was performed in at least two stages, first heating at a low temperature, and then performing secondary heating at a higher temperature. The present inventors have found out that a solid lubricating film having higher hardness and excellent wear resistance and seizure resistance is formed as compared with the case of heating at a constant temperature as in the prior art, and reached the present invention.

【0015】本発明は、1側面において、ねじ部とねじ
無し金属接触部とを含む接触表面をそれぞれ有するピン
およびボックスから構成される鋼管用ねじ継手の表面処
理方法であって、溶媒中に樹脂と潤滑性粉末とを含む塗
布液を、ピンとボックスの少なくとも一方の接触表面に
塗布する工程、および塗膜を、70℃〜150 ℃の温度範囲
での一次加熱と150 ℃超〜380 ℃の範囲での二次加熱と
から少なくとも構成される多段加熱により乾燥させて、
該表面に固体潤滑被膜を形成する工程を含むことを特徴
とする、鋼管用ねじ継手の表面処理方法である。
The present invention, in one aspect, is a surface treatment method for a threaded joint for steel pipes comprising a pin and a box each having a contact surface including a threaded portion and a threadless metal contact portion, wherein the resin is contained in a solvent. Applying a coating liquid containing at least one of a pin and a box to the contact surface of the pin and the box, and applying a primary heating in a temperature range of 70 ° C to 150 ° C and a range of more than 150 ° C to 380 ° C. And drying by multi-stage heating at least composed of
A surface treatment method for a threaded joint for steel pipes, comprising a step of forming a solid lubricating film on the surface.

【0016】本発明の方法の1態様では、塗布工程の前
に、塗布される接触表面を50〜200℃の温度に加熱する
工程をさらに含む。本発明の方法によれば、形成された
固体潤滑被膜は、硬度がロックウェルMスケールで70〜
140 となり、SAICAS法 (表面−界面切削法) により求め
た付着強度が500 N/m 以上となることができる。
One embodiment of the method of the present invention further comprises the step of heating the contact surface to be applied to a temperature of 50 to 200 ° C. before the applying step. According to the method of the present invention, the formed solid lubricating film has a hardness of 70 to 70 on a Rockwell M scale.
140, indicating that the adhesion strength obtained by the SAICAS method (surface-interface cutting method) can be 500 N / m or more.

【0017】本発明によれば、ねじ部とねじ無し金属接
触部とを含む接触表面をそれぞれ有するピンおよびボッ
クスから構成される鋼管用ねじ継手において、ピンとボ
ックスの少なくとも一方の接触表面に、二硫化モリブデ
ンおよび/または二硫化タングステンからなる固体潤滑
性粉末を樹脂中に含む固体潤滑被膜を備え、この被膜の
硬度がロックウェルMスケールで70〜140 であることを
特徴とする、鋼管用ねじ継手もまた提供される。この固
体潤滑被膜は、SAICAS法により求めた付着強度が500 N/
m 以上であることが好ましい。1態様において、この固
体潤滑被膜は、少なくとも2つの異なる温度での多段加
熱により乾燥されたものである。
According to the present invention, in a threaded joint for steel pipes comprising a pin and a box each having a contact surface including a threaded portion and a threadless metal contact portion, at least one contact surface of the pin and the box is provided with disulfide. A threaded joint for steel pipes, comprising a solid lubricating coating containing a solid lubricating powder of molybdenum and / or tungsten disulfide in a resin, and having a hardness of 70 to 140 on a Rockwell M scale. Also provided. This solid lubricating coating has an adhesion strength determined by the SAICAS method of 500 N /
m or more. In one embodiment, the solid lubricating coating has been dried by multi-stage heating at at least two different temperatures.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図2は、代表的な鋼管用ねじ継手
の構成を模式的に示す概要図である。符号1はピン、2
はボックス、3はねじ部、4はねじ無し金属接触部、5
はショルダー部を示す。以下、ねじ無し金属接触部を単
に金属接触部ともいう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a schematic view schematically showing the configuration of a typical threaded joint for steel pipes. 1 is a pin, 2
Is a box, 3 is a screw part, 4 is a metal contact part without a screw, 5
Indicates a shoulder portion. Hereinafter, the screwless metal contact portion is simply referred to as a metal contact portion.

【0019】図2に示したように、典型的なねじ継手
は、鋼管端部の外面に形成された、ねじ部3(即ち、雄
ねじ部)及びねじ無し金属接触部4を有するピン1と、
ねじ継手部材の内面に形成された、ねじ部3(即ち、雌
ねじ部)およびねじ無し金属接触部4を有するボックス
2とで構成される。ただし、ピンとボックスは図示のも
のに制限されない。例えば、継手部材を使用せず、鋼管
の一端をピン、他端をボックスとしたり、あるいは継手
部材をピン (雄ねじ) として、鋼管の両端をボックスと
することも可能である。
As shown in FIG. 2, a typical threaded joint comprises a pin 1 having a threaded portion 3 (ie, a male threaded portion) and an unthreaded metal contact portion 4 formed on the outer surface of a steel pipe end;
A box 2 having a threaded portion 3 (ie, a female threaded portion) and a threadless metal contact portion 4 formed on the inner surface of the threaded joint member. However, the pins and boxes are not limited to those shown. For example, one end of the steel pipe can be a pin and the other end can be a box without using a joint member, or the joint member can be a pin (male thread) and both ends of the steel pipe can be boxes.

【0020】ピン1とボックス2のそれぞれに設けたね
じ部3と (ねじ無し) 金属接触部4がねじ継手の接触表
面である。この接触表面、中でも、より焼付きの起こり
やすい金属接触部には、耐焼付き性が要求される。従来
は、そのために、重金属粉を含有するコンパウンドグリ
スを接触表面に塗布していたが、前述したように、コン
パウンドグリスの使用には環境面と作業効率の面で問題
が多い。
A thread 3 and a (no thread) metal contact 4 provided on each of the pin 1 and the box 2 are the contact surfaces of the threaded joint. Seizure resistance is required for this contact surface, especially for a metal contact portion where seizure is more likely to occur. Conventionally, compound grease containing heavy metal powder has been applied to the contact surface for this purpose. However, as described above, use of compound grease has many problems in terms of environment and work efficiency.

【0021】この問題を解決するため、特開平8−1037
24号公報に開示されるように、溶媒中に樹脂と潤滑性粉
末とを含む塗布液をピンとボックスの少なくとも一方の
接触表面に塗布し、塗膜を 150〜300 ℃の温度に加熱し
て接触表面に固体潤滑被膜を形成した、コンパウンドグ
リスの塗布が不要なねじ継手が開発された。しかし、従
来のこの種のねじ継手では、前述したように、固体潤滑
被膜の耐摩耗性、特に高温での耐摩耗性が十分ではな
く、締付け・緩めを繰り返す間に被膜が消耗してしま
い、焼付き防止効果 (耐焼付き性) が不十分であった。
In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 24, a coating solution containing a resin and a lubricating powder in a solvent is applied to at least one contact surface of a pin and a box, and the coating film is heated to a temperature of 150 to 300 ° C. to make contact. A threaded joint with a solid lubricating film formed on the surface and no application of compound grease was developed. However, in the conventional threaded joint of this type, as described above, the wear resistance of the solid lubricating coating, particularly at high temperatures, is not sufficient, and the coating is worn out during repeated tightening and loosening. The anti-seizure effect (seizure resistance) was insufficient.

【0022】本発明によれば、塗膜の乾燥を少なくとも
二段階で行う。即ち、まず低い温度範囲で一次加熱を行
って、塗膜に流動性がある間に、溶媒や水分を確実に蒸
散させる。その後、一次加熱より高い温度範囲で二次加
熱を行って、溶媒や水分を蒸散させると、高硬度で耐摩
耗性の高い固体潤滑被膜を形成することができる。
According to the invention, the coating is dried in at least two stages. That is, first, primary heating is performed in a low temperature range, and the solvent and moisture are reliably evaporated while the coating film has fluidity. Thereafter, by performing secondary heating in a temperature range higher than the primary heating to evaporate the solvent and moisture, a solid lubricating film having high hardness and high wear resistance can be formed.

【0023】具体的には、塗膜の乾燥を、70〜150 ℃の
温度範囲での一次加熱と、150 ℃超〜380 ℃の温度範囲
での二次加熱、とから少なくとも構成される多段加熱に
より行う。加熱時間(温度保持時間)は、ねじ継手のサ
イズや形状に応じて適宜設定すればよいが、好ましく
は、各段階とも20分以上、より好ましくは30〜60分であ
る。
Specifically, the drying of the coating film is performed by multi-stage heating comprising at least primary heating in a temperature range of 70 to 150 ° C. and secondary heating in a temperature range of more than 150 ° C. to 380 ° C. Performed by The heating time (temperature holding time) may be appropriately set according to the size and shape of the threaded joint, but is preferably 20 minutes or more in each step, and more preferably 30 to 60 minutes.

【0024】一次加熱の温度が70℃未満では、溶媒と水
分を被膜内部から十分に蒸発させる効果が少なく、一
方、150 ℃を超えると、溶媒と水分を被膜内部に残した
まま固化するため、被膜の十分な硬質化と耐摩耗性を得
ることができない。二次加熱の温度が150 ℃以下では、
溶媒と水分を完全に被膜からに追い出すことができず、
一方、380 ℃を超えると、固体潤滑被膜自体の耐熱性の
関係から、逆に十分な硬度が得られなくなる。
When the temperature of the primary heating is lower than 70 ° C., the effect of sufficiently evaporating the solvent and the water from the inside of the coating is small. On the other hand, when the temperature exceeds 150 ° C., the solvent and the water solidify while remaining inside the coating. A sufficient hardening and abrasion resistance of the coating cannot be obtained. If the secondary heating temperature is 150 ° C or less,
Solvent and water cannot be completely removed from the coating,
On the other hand, if the temperature exceeds 380 ° C., on the other hand, sufficient hardness cannot be obtained due to the heat resistance of the solid lubricating coating itself.

【0025】溶媒や水分の蒸散性の観点から、一次加熱
の温度範囲は80〜140 ℃であることが好ましい。被膜硬
度の観点から、二次加熱の温度範囲は 180〜350 ℃であ
ることが好ましい。
The temperature range of the primary heating is preferably from 80 to 140 ° C. from the viewpoint of the transpiration of the solvent and water. From the viewpoint of coating hardness, the temperature range of the secondary heating is preferably 180 to 350 ° C.

【0026】塗膜乾燥のための加熱は、少なくとも一次
加熱と二次加熱から構成する。図3に、一次加熱と二次
加熱とから構成される2段加熱の温度プロファイル (ヒ
ートパターン) の例を示すが、図示のように、一次加熱
の後、一旦冷却してから、二次加熱しても良いし、一次
加熱の後、引き続き二次加熱を行っても良い。
Heating for drying the coating film comprises at least primary heating and secondary heating. FIG. 3 shows an example of a temperature profile (heat pattern) of the two-stage heating composed of the primary heating and the secondary heating. Alternatively, secondary heating may be performed after primary heating.

【0027】さらに、一次加熱および/または二次加熱
をそれ自体多段加熱とすることにより、3段階以上の温
度で加熱を行うことも可能である。しかし、経済性の観
点からは一次加熱と二次加熱から構成される2段加熱が
望ましい。
Furthermore, by making the primary heating and / or the secondary heating itself a multi-stage heating, it is possible to carry out heating at three or more stages. However, from the viewpoint of economy, two-stage heating composed of primary heating and secondary heating is desirable.

【0028】また、一次加熱と二次加熱の両方、特に一
次加熱については、図示のように、一定温度に温度保持
するのではなく、温度をゆっくり上昇させながら加熱を
実施してもよい。この場合、一次加熱については、70℃
から150 ℃までの昇温に要した時間が20分以上であれ
ば、本発明による一次加熱であると判定される。例え
ば、従来技術のように 150〜300 ℃の温度で加熱する場
合、70℃から150 ℃への昇温に要する時間は一般に5分
以内であり、本発明との相違は明らかである。
As shown in the figure, both the primary heating and the secondary heating, particularly the primary heating, may be carried out while the temperature is slowly increased, instead of being maintained at a constant temperature. In this case, for primary heating, 70 ° C
If the time required to raise the temperature from to 150 ° C. is 20 minutes or more, it is determined that the primary heating is the primary heating according to the present invention. For example, when heating at a temperature of 150 to 300 ° C. as in the prior art, the time required for raising the temperature from 70 ° C. to 150 ° C. is generally within 5 minutes, and the difference from the present invention is clear.

【0029】本発明に係る方法で固体潤滑被膜を形成す
るのに用いる塗布液は、溶媒中に結合剤となる樹脂と潤
滑性粉末とを含有させた分散液である。樹脂は、使用す
る溶媒中に溶解するものが好ましいが、分散するもので
もよい。
The coating liquid used to form the solid lubricating film by the method according to the present invention is a dispersion liquid containing a resin serving as a binder and a lubricating powder in a solvent. The resin is preferably soluble in the solvent used, but may be dispersed.

【0030】樹脂は、結合剤としての役割を果たすもの
であれば特に限定されない。耐熱性と適度な硬さと耐摩
耗性を有するものが好適である。そのような樹脂として
は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカルボジイミ
ド樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、尿素(ウレ
ア)樹脂、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、ならびに
ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン
樹脂、ポリスチレン樹脂などの熱可塑性樹脂を例示でき
る。
The resin is not particularly limited as long as it functions as a binder. Those having heat resistance, moderate hardness and abrasion resistance are preferred. Examples of such resins include epoxy resins, polyimide resins, polycarbodiimide resins, polyethersulfone, polyetheretherketone resins, phenol resins, furan resins, urea (urea) resins, thermosetting resins such as acrylic resins, and the like. Examples thereof include thermoplastic resins such as polyamide imide resin, polyethylene resin, silicone resin, and polystyrene resin.

【0031】本発明で用いる潤滑性粉末は、潤滑性を有
する粉末であれば特に限定されないが、高負荷が加わる
ことを考慮すると、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、黒鉛、窒化硼素、PTFE(ポリテトラフルオロエチ
レン)から選ばれた1種または2種以上の粉末を使用す
ることが望ましい。これらのうち、特に好ましいのは、
減摩効果の高い二硫化モリブデンおよび/または二硫化
タングステンの粉末、あるいはこれに他の潤滑性粉末を
混合した混合粉末である。
The lubricating powder used in the present invention is not particularly limited as long as it has lubricating properties. However, considering that a high load is applied, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, boron nitride, PTFE (polyethylene) It is desirable to use one or more powders selected from tetrafluoroethylene). Of these, particularly preferred are
It is a powder of molybdenum disulfide and / or tungsten disulfide having a high antifriction effect, or a mixed powder obtained by mixing other lubricating powder with the powder.

【0032】潤滑性粉末の平均粒径は、特に限定するも
のではないが、 0.5〜60μmの範囲が好ましい。0.5 μ
m未満では、粉末同士が凝集し易くなり、塗布液中での
均一分散が難くなり、潤滑性粉末が均一に分散した固体
潤滑被膜が形成されず、耐焼付き性が不足することがあ
る。一方、60μmを超えると、固体潤滑被膜の強度が低
下するため、焼付きの発生を抑制できないことがある。
The average particle size of the lubricating powder is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.5 to 60 μm. 0.5 μ
If it is less than m, the powders are likely to agglomerate, difficult to uniformly disperse in the coating solution, and a solid lubricating film in which the lubricating powder is uniformly dispersed is not formed, and the seizure resistance may be insufficient. On the other hand, when the thickness exceeds 60 μm, the strength of the solid lubricating coating is reduced, so that occurrence of seizure may not be suppressed.

【0033】樹脂と潤滑性粉末との配合比も特に制限さ
れないが、通常は、樹脂と潤滑粉末の合計量に基づく質
量%で、樹脂が10〜80%、潤滑性粉末が20〜90%の範囲
内である。
The mixing ratio of the resin and the lubricating powder is not particularly limited, but is usually 10 to 80% of the resin and 20 to 90% of the lubricating powder in mass% based on the total amount of the resin and the lubricating powder. Within range.

【0034】塗布液の形成に用いる溶媒としては、炭化
水素系(例、トルエン)、アルコール系(例、イソプロ
ピルアルコール)をはじめとする、各種の低沸点溶媒を
単独あるいは混合して用いることができる。本発明で用
いる溶媒の沸点は150 ℃以下であることが好ましい。
As the solvent used for forming the coating solution, various low-boiling solvents such as hydrocarbons (eg, toluene) and alcohols (eg, isopropyl alcohol) can be used alone or in combination. . The solvent used in the present invention preferably has a boiling point of 150 ° C. or lower.

【0035】固体潤滑被膜を形成するための塗布液は、
溶媒、樹脂、および潤滑性粉末以外の成分を含有するこ
とができる。例えば、防錆剤その他として、亜鉛粉、ク
ロム顔料、シリカ、アルミナ顔料の1種もしくは2種以
上を添加することができる。また、着色剤を含有させ
て、形成された固体潤滑被膜を着色してもよい。また、
分散剤、消泡剤、増粘剤等の1種または2種以上の添加
剤を適宜含有させることができる。
The coating liquid for forming the solid lubricating film is:
Components other than the solvent, the resin, and the lubricating powder can be contained. For example, one or more of zinc powder, chromium pigment, silica, and alumina pigment can be added as a rust preventive or the like. Further, a colorant may be contained to color the formed solid lubricating film. Also,
One or two or more additives such as a dispersant, an antifoaming agent, and a thickener can be appropriately contained.

【0036】上記の塗布液をピンとボックスの少なくと
も一方の接触表面 (ねじ部とねじ無し金属接触部) に塗
布する。塗布方法は、刷毛塗り、浸漬処理、エアースプ
レー法等の公知の適当な方法でよい。
The above-mentioned coating solution is applied to at least one contact surface of the pin and the box (the threaded portion and the threadless metal contact portion). The application method may be a known appropriate method such as brushing, dipping, or air spraying.

【0037】塗布は、乾燥後の厚み (即ち、形成された
固体潤滑被膜の膜厚) が5μm以上、50μm以下となる
ように行うことが望ましい。固体潤滑被膜に含まれる潤
滑性粉末は、高い摺動面圧を受けて摩耗粉として接触面
全体に広がり、優れた耐焼付き性を発揮するものである
が、その膜厚が5μm未満では、潤滑性粉末の含有量が
少なくなり、潤滑性向上の効果が少ないことがある。一
方、膜厚が50μmより大きくなると、締付け量が不十分
となり、気密性が不足したり、気密性を確保するために
面圧を高めると焼付きが発生し易くなったり、潤滑被膜
が剥離し易くなることがある。
The coating is desirably performed so that the thickness after drying (that is, the thickness of the formed solid lubricating film) is 5 μm or more and 50 μm or less. The lubricating powder contained in the solid lubricating coating spreads over the entire contact surface as abrasion powder under high sliding surface pressure and exhibits excellent seizure resistance. However, if the film thickness is less than 5 μm, the lubricating powder is lubricated. In some cases, the content of the lubricating powder is reduced, and the effect of improving the lubricity is reduced. On the other hand, if the film thickness is larger than 50 μm, the tightening amount becomes insufficient, the airtightness becomes insufficient, or if the surface pressure is increased to secure the airtightness, seizure is likely to occur, and the lubricating film is peeled off. May be easier.

【0038】塗布液が塗布されるピンおよび/またはボ
ックスの接触表面は、本発明の効果を一層高めるため、
表面粗さRmax が、機械切削後の粗さ(3〜5μm)より
大きな5〜40μmとなるように粗面化しておくことが望
ましい。塗布表面のRmax が5μm未満では、固体潤滑
被膜の密着性が低下し、一方、40μmを超えると、摩擦
が高くなり、固体潤滑被膜の摩耗を早め、繰り返しの締
付け・緩めに耐えられないことがある。しかし、上記範
囲でなくとも本発明の効果は得られることは言うまでも
ない。
The contact surface of the pin and / or the box to which the coating liquid is applied is used to further enhance the effect of the present invention.
It is desirable to roughen the surface so that the surface roughness Rmax is 5 to 40 μm, which is larger than the roughness after machine cutting (3 to 5 μm). If the Rmax of the coating surface is less than 5 μm, the adhesion of the solid lubricating film is reduced, while if it exceeds 40 μm, the friction increases, the wear of the solid lubricating film is accelerated, and the solid lubricating film may not withstand repeated tightening and loosening. is there. However, it is needless to say that the effects of the present invention can be obtained even outside the above range.

【0039】粗面化の方法としては、サンドまたはグリ
ッドを投射する方法、硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸などの
強酸液に浸漬して肌を荒らす方法といった、鋼表面それ
自体を粗面化する方法に加え、鋼表面より粗面の下地処
理層を形成して、塗布面を粗面化する方法も可能であ
る。
As a method of roughening, the steel surface itself is roughened, such as a method of projecting a sand or a grid, a method of immersing in a strong acid solution such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or hydrofluoric acid to roughen the skin. In addition to the method, a method is also possible in which an undercoating layer having a rougher surface than the steel surface is formed to roughen the coated surface.

【0040】このような下地処理の例としては、リン酸
塩、蓚酸塩、硼酸塩等の化成処理被膜(生成する結晶の
成長に伴い、結晶表面の粗さが増す)を形成する方法、
銅めっきまたは鉄めっきのような金属の電気めっき (凸
部が優先してめっきされるため、僅かであるが表面が粗
くなる)を施す方法、鉄芯に亜鉛または亜鉛−鉄合金等
を被覆した粒子を遠心力またはエアー圧を利用して投射
し、亜鉛または亜鉛−鉄合金を被膜を形成させる投射め
っき法、窒化層を形成する軟窒化法(例えば、タフトラ
イド)、金属中に固体微粒子を分散させた多孔質被膜を
形成する複合金属被覆法などが挙げられる。
As an example of such a base treatment, a method of forming a chemical conversion coating film of phosphate, oxalate, borate, or the like (the roughness of the crystal surface increases as the generated crystal grows),
A method of electroplating a metal such as copper plating or iron plating (the surface is slightly roughened because the projections are preferentially plated, and the iron core is coated with zinc or a zinc-iron alloy, etc.) The particles are projected using centrifugal force or air pressure to form a coating of zinc or a zinc-iron alloy, a projection plating method, a nitriding method for forming a nitride layer (for example, tuftride), and solid fine particles dispersed in a metal. And a composite metal coating method for forming a porous film.

【0041】固体潤滑被膜の密着性の観点からは、多孔
質被膜、特にリン酸塩化成処理(リン酸マンガン、リン
酸亜鉛、リン酸鉄マンガン、リン酸亜鉛カルシウム)
や、投射めっきによる亜鉛または亜鉛−鉄合金の被膜が
好ましい。密着性の観点からリン酸マンガン被膜、防錆
性の観点から亜鉛または亜鉛−鉄合金の被膜がより好ま
しい。リン酸塩系化成処理被膜や投射めっきによって形
成された亜鉛または亜鉛−鉄合金の被膜は、いずれも多
孔質な被膜であるため、その上に固体潤滑被膜を形成す
ると、固体潤滑被膜の密着性が高まる。
From the viewpoint of the adhesion of the solid lubricating coating, a porous coating, particularly a phosphate conversion treatment (manganese phosphate, zinc phosphate, iron manganese phosphate, zinc calcium phosphate)
Also, a coating of zinc or a zinc-iron alloy by projection plating is preferable. A manganese phosphate film is more preferable from the viewpoint of adhesion, and a film of zinc or a zinc-iron alloy is more preferable from the viewpoint of rust prevention. Since both phosphate-based chemical conversion coatings and zinc or zinc-iron alloy coatings formed by projection plating are porous coatings, if a solid lubricating coating is formed thereon, the adhesion of the solid lubricating coating will increase. Increase.

【0042】下地処理層を形成する場合、その厚みに特
に制約はないが、防錆性と密着性の観点から5〜40μm
であることが好ましい。5μm未満では、十分な防錆性
が確保できないことがある。一方、40μmを超えると、
固体潤滑被膜との密着性が低下することがある。
When the undercoat layer is formed, its thickness is not particularly limited, but is preferably 5 to 40 μm from the viewpoint of rust prevention and adhesion.
It is preferable that If it is less than 5 μm, sufficient rust prevention may not be ensured. On the other hand, if it exceeds 40 μm,
Adhesion with the solid lubricating coating may decrease.

【0043】塗布液の塗布を行う前に、形成される固体
潤滑被膜の密着性を高める目的で、塗布する接触表面
(塗布基材) を、50〜200 ℃の温度に加熱 (予熱) して
おくことが望ましい。この加熱温度が50℃未満では、密
着性改善効果がほとんど得られない。一方、200 ℃を超
えると、塗布された塗布液 (塗膜) の粘度が低下し、必
要な厚みの固体潤滑被膜を形成しにくくなるほか、密着
性もかえって低下するようになる。加熱保持時間は、鋼
管ねじ継手のサイズに応じて適宜設定すればよいが、塗
布作業の間、基材温度が上記範囲に保持されるようにす
ることが好ましい。塗布直前の基材温度が上記温度範囲
であり、その後は温度保持せずに塗布を行うのでも、密
着性の改善効果はある。
Before the application of the coating liquid, the contact surface to be applied is applied in order to enhance the adhesion of the solid lubricating film to be formed.
It is desirable to heat (preheat) the (coated substrate) to a temperature of 50 to 200 ° C. When the heating temperature is lower than 50 ° C., the effect of improving the adhesion is hardly obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 200 ° C., the viscosity of the applied coating solution (coating film) decreases, so that it becomes difficult to form a solid lubricating film having a required thickness, and the adhesiveness also decreases. The heating and holding time may be appropriately set according to the size of the threaded steel pipe joint, but it is preferable that the base material temperature be maintained in the above range during the coating operation. Even if the temperature of the substrate immediately before the application is within the above-mentioned temperature range, and thereafter the application is performed without maintaining the temperature, the effect of improving the adhesion is obtained.

【0044】基材の加熱は、雰囲気炉や熱風等の公知の
一般的な方法により実施できる。ボックスの加熱は、雰
囲気炉内にボックスをいれて、表面を所定温度にするの
が効率的かつ経済的である。ピンの加熱は、管端のねじ
部のみを雰囲気炉内に入れるか、熱風で表面を所定温度
に加熱すればよい。
The substrate can be heated by a known general method such as an atmosphere furnace or hot air. It is efficient and economical to heat the box by placing the box in an atmosphere furnace and bringing the surface to a predetermined temperature. The pin may be heated by placing only the thread at the end of the tube into an atmosphere furnace or heating the surface to a predetermined temperature with hot air.

【0045】前記塗布液を塗布した後の塗膜の乾燥は、
前述したように、少なくとも一次加熱と二次加熱とから
構成される多段加熱により行う。この加熱も、上記の予
熱と同様の手段により実施できるが、一定温度範囲内で
の温度管理が必要であるので、熱風より、雰囲気炉での
加熱が好ましい。炉の雰囲気は特に制限されないが、大
気雰囲気で十分である。
After the application of the coating solution, the coating film is dried.
As described above, the heating is performed by multi-stage heating including at least primary heating and secondary heating. This heating can also be carried out by the same means as the above-mentioned preheating, but since it is necessary to control the temperature within a certain temperature range, heating in an atmosphere furnace is preferable to hot air. The atmosphere in the furnace is not particularly limited, but an air atmosphere is sufficient.

【0046】本発明によれば、上記のように多段加熱に
より塗膜を乾燥することにより、硬質化した固体潤滑被
膜を形成することができる。本発明における固体潤滑被
膜は、JIS-K7202 に規定されるロックウェルMスケール
の硬度(以下、単にロックウェルM硬度という)で70〜
140 の範囲の硬度を持つことが好ましい。被膜のロック
ウェルM硬度が70未満では、繰り返しの締付け・緩めの
際の摺動摩擦によって被膜の摩耗が速く、耐焼付き性が
不足することがある。一方、この硬度が140 を超える
と、摩耗が少なすぎ、接触界面に焼付きを防止するに十
分な潤滑性粉末を供給することができないことがある。
耐摩耗性の観点から、被膜硬度のロックウェルM硬度
は、より好ましくは90〜140 の範囲である。
According to the present invention, a hardened solid lubricating coating can be formed by drying the coating by multi-stage heating as described above. The solid lubricating coating of the present invention has a Rockwell M scale hardness (hereinafter, simply referred to as Rockwell M hardness) of 70 to stipulated in JIS-K7202.
Preferably, it has a hardness in the range of 140. If the Rockwell M hardness of the coating is less than 70, the coating will wear quickly due to sliding friction during repeated tightening and loosening, and the seizure resistance may be insufficient. On the other hand, if the hardness exceeds 140, the wear is too small, and it may not be possible to supply sufficient lubricating powder to prevent seizure at the contact interface.
From the viewpoint of wear resistance, the Rockwell M hardness of the coating hardness is more preferably in the range of 90 to 140.

【0047】潤滑性粉末として二硫化モリブデンおよび
/または二硫化タングステンを使用した固体潤滑被膜
は、従来の一段加熱による乾燥法では、ロックウェルM
硬度が50程度であった。本発明によれば、潤滑性粉末が
二硫化モリブデンおよび/または二硫化タングステンを
含有する固体潤滑被膜を有する鋼管用ねじ継手におい
て、被膜硬度がロックウェルM70〜140 のものを提供す
ることが可能となる。
A solid lubricating film using molybdenum disulfide and / or tungsten disulfide as a lubricating powder can be formed by a conventional method using a single-stage heating method such as Rockwell M.
The hardness was about 50. According to the present invention, it is possible to provide a threaded joint for steel pipes having a solid lubricating coating containing molybdenum disulfide and / or tungsten disulfide as a lubricating powder and having a coating hardness of Rockwell M70 to 140. Become.

【0048】鋼管用ねじ継手における固体潤滑被膜は、
締付け・緩め時に高荷重下でせん断応力を受けるため、
密着性が低いと剥離してしまい、焼付き防止効果を十分
に発揮することができないので、密着性に優れているこ
とが求められる。
The solid lubricating coating in the threaded joint for steel pipes is as follows:
Due to shear stress under high load when tightening and loosening,
If the adhesiveness is low, the adhesive will be peeled off and the effect of preventing seizure cannot be sufficiently exhibited, so that it is required to have excellent adhesiveness.

【0049】被膜の密着性の評価方法には多様な方法が
ある。簡便でよく知られた方法は、いわゆる碁盤目試験
である。しかし、ねじ継手の固体潤滑被膜には、碁盤目
試験で測定できるよりずっと高い密着性が求められるの
で、この試験法は採用できない。
There are various methods for evaluating the adhesion of the coating. A simple and well-known method is the so-called grid test. However, since the solid lubricating coating of the threaded joint requires much higher adhesion than can be measured by a grid test, this test method cannot be adopted.

【0050】本発明者らは、ねじ継手に施す固体潤滑被
膜の密着性(耐剥離性)が、「塗装技術」1995年4月号
123〜135 頁に詳述されているSAlCAS法 [表面−界面切
削法(Surface and Interfacial Cutting Analysis Syst
em] により測定される付着強度によって定量的に把握で
き、この値が一定以上であれば、被膜硬度が高くても、
締付け・緩め中の固体潤滑被膜の剥離が防げることを見
い出した。
The present inventors have reported that the adhesion (peeling resistance) of a solid lubricating coating applied to a threaded joint is described in "Coating Technology", April 1995.
SAlCAS method detailed on pages 123 to 135 [Surface and Interfacial Cutting Analysis Syst
em], which can be quantitatively determined by the adhesive strength measured.
It has been found that peeling of the solid lubricating coating during tightening and loosening can be prevented.

【0051】SAICAS法では、被膜が付着している基体を
水平方向に移動させながら、鋭利な切刃を荷重下で被膜
表面に押し付けて、被膜を表面から基体との界面まで斜
めに切断し、界面に達した後は荷重を調整して切刃を水
平に界面移動させる。この界面移動時の剥離幅 (切刃の
幅) 当たりの剥離力(N/m) として被膜の付着強度を求め
ることができる。SAICAS法のための測定装置は、ダイプ
ラ・ウィンテス社よりSAICASなる商品名で市販されてい
る。
In the SAICAS method, a sharp cutting edge is pressed against the surface of the coating under a load while moving the substrate to which the coating is attached in the horizontal direction, and the coating is cut obliquely from the surface to the interface with the substrate. After reaching the interface, the load is adjusted to move the cutting blade horizontally. The adhesive strength of the coating can be determined as the peeling force (N / m) per peeling width (width of the cutting blade) during the movement of the interface. A measuring device for the SAICAS method is commercially available from Daipla Wintes under the trade name SAICAS.

【0052】本発明の好適態様においては、基材である
ねじ継手の接触表面に形成された固体潤滑被膜は、SAIC
AS法により測定して500 N/m 以上の付着強度を有する。
基材への付着強度が500 N/m 未満では、十分な焼付き防
止効果を発揮することができないことがある。
In a preferred embodiment of the present invention, the solid lubricating coating formed on the contact surface of the threaded joint as the base material is a SAIC
It has an adhesion strength of 500 N / m or more as measured by the AS method.
If the adhesion strength to the substrate is less than 500 N / m, a sufficient anti-seizure effect may not be exhibited.

【0053】本発明に従って多段加熱により乾燥させた
固体潤滑被膜は、従来の乾燥法によるものに比べて、付
着強度も改善される傾向があるが、必要であれば、前述
した基材の粗面化および/または予熱を行うと、形成さ
れた付着強度をさらに改善することができる。
The solid lubricating film dried by multi-stage heating according to the present invention tends to have improved adhesive strength as compared with the conventional drying method. The formation and / or preheating can further improve the formed bond strength.

【0054】固体潤滑被膜は、ピンとボックスの一方の
接触表面に形成するだけでも本発明の目的は十分に達成
できるので、コスト面からは、これらのいずれか一方だ
けに形成することが有利である。その場合、ボックスの
方が被膜の形成作業、特に加熱が容易である。固体潤滑
被膜を形成しない他方の部材(好ましくはピン)の接触
表面は、未被覆のままでもよい。特に、図1のように、
組立て時にピンとボックスが仮に締付けられる場合に
は、他方の部材、例えば、ピンの接触表面が裸(切削加
工まま)でも、組立て時にボックスの接触表面に形成さ
れた被膜と密着するので、ピンの接触表面の錆びも防止
できる。固体潤滑被膜は接触表面の一部だけ、好ましく
は金属接触部だけに形成してもよい。
Since the object of the present invention can be sufficiently achieved only by forming the solid lubricating film on one of the contact surfaces of the pin and the box, it is advantageous to form the solid lubricating film on only one of them. . In this case, the box is easier to form the coating film, especially to heat. The contact surface of the other member (preferably a pin) which does not form a solid lubricating film may be left uncoated. In particular, as shown in FIG.
If the pin and the box are temporarily tightened at the time of assembly, even if the contact surface of the other member, for example, the pin is bare (as it is cut), it will adhere to the coating formed on the contact surface of the box at the time of assembly. Rust on the surface can also be prevented. The solid lubricating coating may be formed only on a portion of the contact surface, preferably only on the metal contact.

【0055】しかし、組立て時に鋼管の一方の端部のピ
ンだけにボックスが取り付けられると、他端のピンは露
出したままとなる。そのため、特にこのような露出する
ピンに対して防錆性、あるいは防錆性と潤滑性を付与す
るために、適当な表面処理を施して被膜を形成すること
ができ、および/またはプロテクタで保護することもで
きる。もちろん、他方の接触表面が露出しない場合で
も、この表面に被膜を形成してもよい。
However, if the box is attached only to the pin at one end of the steel pipe during assembly, the pin at the other end remains exposed. Therefore, in order to impart rust prevention or rust prevention and lubricity to such exposed pins, a coating can be formed by applying an appropriate surface treatment and / or protected by a protector. You can also. Of course, even when the other contact surface is not exposed, a coating may be formed on this surface.

【0056】本発明に従って表面処理した鋼管用ねじ継
手は、コンパウンドグリスを塗布せずに締付けられる
が、所望により、固体潤滑被膜または相手部材のねじ部
およびねじ無し金属接触部に油を塗布してもよい。その
場合、塗布する油に特に制限はなく、鉱物油、合成エス
テル油、動植物油などのいずれも使用できる。この油に
は、防錆添加剤、極圧添加剤といった、潤滑油に慣用の
各種添加剤を添加することができる。また、それらの添
加剤が液体である場合、それらの添加剤を単独で油とし
て使用し、塗布することもできる。
The threaded joint for steel pipe surface-treated in accordance with the present invention is tightened without applying compound grease. If desired, oil may be applied to the solid lubricating coating or the threaded portion of the mating member and the threadless metal contact portion. Is also good. In that case, the oil to be applied is not particularly limited, and any of mineral oil, synthetic ester oil, animal and vegetable oil, and the like can be used. Various additives commonly used in lubricating oils such as rust preventive additives and extreme pressure additives can be added to this oil. When these additives are liquid, they can be used alone as an oil and applied.

【0057】防錆添加剤としては、塩基性金属スルホネ
ート、塩基性金属フェネート、塩基性金属カルボキシレ
ートなどが用いられる。極圧添加剤としては、硫黄系、
リン系、塩素系、有機金属塩など公知のものが使用でき
る。その他、酸化防止剤、流動点降下剤、粘度指数向上
剤なども油に添加することができる。
As a rust preventive additive, a basic metal sulfonate, a basic metal phenate, a basic metal carboxylate and the like are used. Extreme pressure additives include sulfur,
Known compounds such as phosphorus-based, chlorine-based, and organic metal salts can be used. In addition, antioxidants, pour point depressants, viscosity index improvers, and the like can be added to the oil.

【0058】[0058]

【実施例】表1に示す炭素鋼A、Cr−Mo鋼B、13%Cr鋼
Cまたは高合金鋼Dからなる鋼管(外径:7インチ<178
mm>、肉厚:0.408 インチ<10.4 mm>)のねじ継手のピン
およびボックスの接触表面に、表2に示す番号1〜5の
いずれかの表面処理 (下地処理と場合により固体潤滑被
膜の形成) を施した。本例では、下地処理はピンとボッ
クスの両方の接触表面に行い、固体潤滑被膜はピンまた
はボックスの一方の接触表面だけに形成した。
EXAMPLE A steel pipe (outer diameter: 7 inches <178) made of carbon steel A, Cr-Mo steel B, 13% Cr steel C or high alloy steel D shown in Table 1
mm>, wall thickness: 0.408 inch <10.4 mm>) Any one of the surface treatments Nos. 1 to 5 shown in Table 2 on the contact surface of the pin and box of the threaded joint ). In this example, the base treatment was performed on both contact surfaces of the pin and the box, and the solid lubricating coating was formed on only one contact surface of the pin or the box.

【0059】固体潤滑被膜の形成に用いた塗布液は、溶
媒に樹脂を溶解した樹脂溶液に潤滑性粉末を分散させた
分散液であり、溶媒は、ポリアミドイミド樹脂ではエタ
ノール/トルエン(50/50) 、フェノール樹脂ではN−メ
チル−2−ピロリドン/キシレン(65/35) 、エポキシ樹
脂ではテトラヒドロフラン/シクロヘキサン(50/50)で
あった。塗布前の基材の予熱および塗布後の乾燥はいず
れも雰囲気炉を用いて大気雰囲気で実施した。採用した
表面処理の番号、基材の予熱温度 (塗布前の基材温度)
および塗布後の塗膜乾燥のための加熱条件 (一次加熱と
二次加熱の温度×時間) を表3に示す。
The coating liquid used for forming the solid lubricating film is a dispersion liquid in which a lubricating powder is dispersed in a resin solution obtained by dissolving a resin in a solvent. The solvent used in a polyamideimide resin is ethanol / toluene (50/50). ), N-methyl-2-pyrrolidone / xylene (65/35) for phenolic resins and tetrahydrofuran / cyclohexane (50/50) for epoxy resins. Preheating of the base material before coating and drying after coating were all performed in an atmosphere using an atmosphere furnace. Number of surface treatment adopted, substrate preheating temperature (substrate temperature before application)
Table 3 shows the heating conditions (temperature of primary heating and secondary heating × time) for drying the coating film after coating.

【0060】別に、鋼管と同じ材質の鋼板(10 mm×50 m
m 、厚み2 mm) を用いて、表2に示したのと同じ組合わ
せで下地処理と固体潤滑被膜の形成を行った。即ち、下
地処理は、固体潤滑被膜を形成した方の部材 (即ち、N
o.1〜4 ではボックス、No.5ではピン) の接触表面に対
して実施したのと同じものであった。形成された固体潤
滑被膜の付着強度と硬度を測定した。付着強度は、ダイ
プラ・ウィンテス社製SAICAS BN-1 を用いて測定した。
被膜硬度は、JIS-K7202 に準拠して、ロックウェルMス
ケールによる硬度を測定した。これらの測定結果も表3
に併せて示す。
Separately, a steel plate (10 mm × 50 m
m, thickness 2 mm) and the same combination as shown in Table 2 was used for undercoating and formation of a solid lubricating film. That is, the base treatment is performed on the member on which the solid lubricating film is formed (that is, N
It was the same as that performed on the contact surface of the box (o. 1-4) and the pin (No. 5). The adhesive strength and hardness of the formed solid lubricating coating were measured. The adhesive strength was measured using SAICAS BN-1 manufactured by Daipla Wintes.
The coating hardness was measured on a Rockwell M scale according to JIS-K7202. Table 3 shows the results of these measurements.
Are shown together.

【0061】上記の通りに表面処理を施したねじ継手を
用いて、表4に示す要領で最大20回の締付け・緩めの作
業を行って、その間の焼付き発生状況を調査した。即
ち、表4に示すように、1〜4回目、6〜14回目、16〜
20回目は常温にて締付け・緩めを行い、5回目と15回目
は、常温にて締付けた後、350 ℃で24時間の加熱処理を
行い、その後冷却して、常温で緩めを実施した。この締
付け・緩め状況は耐熱性継手における使用状況に対応し
たものである。締付け速度は10 rpm、締付けトルクは10
340 ft・lbs であった。表5に焼付き発生状況を示す。
Using the threaded joint surface-treated as described above, tightening and loosening operations were carried out up to 20 times in the manner shown in Table 4, and the state of seizure during that time was investigated. That is, as shown in Table 4, 1st to 4th, 6 to 14th, 16 to
Twisting was performed at room temperature for tightening and loosening, and fifth and fifteenth tightening was performed at room temperature, followed by heat treatment at 350 ° C. for 24 hours, followed by cooling and loosening at room temperature. The tightening / loosening state corresponds to the use state of the heat-resistant joint. Tightening speed is 10 rpm, tightening torque is 10
It was 340 ft · lbs. Table 5 shows the state of seizure occurrence.

【0062】(実施例1)表1に示す記号Aの炭素鋼製
ねじ継手に下記の表面処理を施した。ボックスの接触表
面は、60番のサンドを吹き付け、表面粗さを31μmとす
る下地処理の後、ボックスを60℃に予熟し、その上に潤
滑性粉末として二硫化モリブデンを含有するポリアミド
イミド樹脂からなる、厚さ30μmの固体潤滑被膜を形成
した。固体潤滑被膜は、ポリアミドイミド樹脂1に対し
潤滑性粉末の二硫化モリブデン4の質量割合で含有する
被膜である。塗布後の乾燥は、100 ℃で30分の一次加熱
と、常温まで冷却した後、260 ℃で30分の二次加熱とに
より行った。
Example 1 A carbon steel threaded joint of symbol A shown in Table 1 was subjected to the following surface treatment. The contact surface of the box is sprayed with No. 60 sand, after a base treatment to make the surface roughness 31 μm, the box is pre-ripened to 60 ° C., and a polyamideimide resin containing molybdenum disulfide as a lubricating powder on it A solid lubricating film having a thickness of 30 μm was formed. The solid lubricating coating is a coating containing a mass ratio of molybdenum disulfide 4 as a lubricating powder to the polyamideimide resin 1. Drying after coating was carried out by primary heating at 100 ° C. for 30 minutes, and after cooling to room temperature, secondary heating at 260 ° C. for 30 minutes.

【0063】ピンの接触表面は、機械研削仕上げ(表面
粗さ3μm)のみとした。表5に示すように、締付け・
緩め試験では、20回の締付け・緩めにおいて、焼付きの
発生は無く、気密性も保たれ、極めて良好であった。
The contact surface of the pin was only machine-finished (surface roughness 3 μm). As shown in Table 5,
In the loosening test, seizure did not occur and the airtightness was maintained in 20 times of tightening and loosening, and it was extremely good.

【0064】(実施例2)実施例1を繰り返したが、塗
布前のボックスの予熱温度を60℃から100 ℃に変更し、
さらに塗布後の加熱条件を、100 ℃で30分の一次加熱の
後、冷却せずに続けて260 ℃で30分の二次加熱を実施す
るように変更した。
Example 2 Example 1 was repeated except that the preheating temperature of the box before coating was changed from 60 ° C. to 100 ° C.
Further, the heating conditions after the application were changed so that the primary heating at 100 ° C. for 30 minutes was followed by the secondary heating at 260 ° C. for 30 minutes without cooling.

【0065】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、20回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発生は無
く、気密性も保たれ、極めて良好であった。表3に示す
ように、実施例1と比べると、予熱温度が高い本例で
は、被膜硬度が若干低下し、被膜の付着強度は向上し
た。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred, the airtightness was maintained, and the results were extremely good after 20 times of tightening / loosening. As shown in Table 3, as compared with Example 1, in this example having a higher preheating temperature, the hardness of the coating was slightly reduced, and the adhesion strength of the coating was improved.

【0066】(実施例3)表1に示す記号BのCr−Mo鋼
製のねじ継手に下記の表面処理を施した。ボックスの接
触表面は、機械研削仕上げ(表面粗さ4μm)の後、そ
の表面に厚さ15μmのリン酸マンガン化成処理被膜(表
面粗さ20μm)を形成することにより下地処理した。そ
の後、ボックスを130 ℃に予熱してから、その上に潤滑
性粉末として二硫化モリブデンと黒鉛を含有するエポキ
シ樹脂からなる、厚さ28μmの固体潤滑被膜を形成し
た。固体潤滑被膜は、エポキシ樹脂1に対し潤滑性粉末
の二硫化モリブデンと黒鉛 (質量比=9:1) を合計量
で4.0 の質量割合で含有する被膜である。塗布後の乾燥
は、100 ℃で30分の一次加熱と、常温まで冷却した後
の、230 ℃で30分の二次加熱とにより行った。
Example 3 A threaded joint made of Cr-Mo steel indicated by symbol B shown in Table 1 was subjected to the following surface treatment. The contact surface of the box was ground-treated by forming a 15-μm-thick manganese phosphate chemical conversion coating (surface roughness 20 μm) on the surface after mechanical grinding finish (surface roughness 4 μm). After that, the box was preheated to 130 ° C., and a solid lubricating film having a thickness of 28 μm, made of an epoxy resin containing molybdenum disulfide and graphite as lubricating powder was formed thereon. The solid lubricating film is a film containing the lubricating powder molybdenum disulfide and graphite (mass ratio = 9: 1) in a total amount of 4.0 with respect to the epoxy resin 1. Drying after coating was performed by primary heating at 100 ° C. for 30 minutes and secondary heating at 230 ° C. for 30 minutes after cooling to room temperature.

【0067】ピンの接触表面は機械研削仕上げ(表面粗
さ3μm)のみとした。表5に示すように、締付け・緩
め試験では、20回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発
生は無く、気密性も保たれ、極めて良好であった。
The contact surface of the pin was only machine-finished (surface roughness 3 μm). As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred and the airtightness was maintained, and the results were extremely good after 20 times of tightening / loosening.

【0068】(実施例4)実施例3を繰り返したが、塗布
後の一次加熱温度を、実施例3の100 ℃から70℃に変更
した。
Example 4 Example 3 was repeated, except that the primary heating temperature after coating was changed from 100 ° C. in Example 3 to 70 ° C.

【0069】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、16回目までは焼付きの発生は無い。17回以降は軽度
の焼付きが発生したが手入れにより20回まで締付け・緩
めができた。気密性に問題はなかった。一次加熱温度が
100 ℃と高い実施例3の方が、被膜の乾燥がより完全と
なり、実施例4より高硬度で、付着強度も高い固体潤滑
被膜となることがわかる。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred up to the 16th test. After 17 times, slight seizure occurred, but it was possible to tighten and loosen up to 20 times with care. There was no problem with airtightness. Primary heating temperature
It can be seen that Example 3, which is as high as 100 ° C., has a more complete drying of the film, and is a solid lubricating film having higher hardness and higher adhesive strength than Example 4.

【0070】(実施例5)表1に示す記号Cの13%Cr鋼
製のねじ継手に下記の表面処理を施した。ボックスの接
触表面は、機械研削仕上げ(表面粗さ4μm)後、電気
めっきにより厚さ10μmの銅めっき(表面粗さ11μm)
を形成することにより下地処理した。その後、ボックス
を180 ℃に予熱してから、その上に潤滑性粉末として二
硫化タングステンを含有するフエノール樹脂からなる、
厚さ32μmの固体潤滑被膜層を形成した。固体潤滑被膜
は、フェノール樹脂1に対し潤滑性粉末の二硫化タング
ステンを4.0 の質量割合で含有する被膜である。塗布後
の乾燥は、80℃で20分の一次加熱と、常温まで冷却した
後の、170 ℃で60分の二次加熱とにより行った。
(Example 5) A threaded joint made of 13% Cr steel of symbol C shown in Table 1 was subjected to the following surface treatment. The contact surface of the box is finished by mechanical grinding (surface roughness 4μm) and then electroplated to a 10μm thick copper plating (surface roughness 11μm)
To form a base. After that, the box is preheated to 180 ° C. and then made of phenolic resin containing tungsten disulfide as lubricating powder on it.
A solid lubricating coating layer having a thickness of 32 μm was formed. The solid lubricating coating is a coating containing 4.0 mass ratio of tungsten disulfide as a lubricating powder to phenolic resin 1. Drying after coating was performed by primary heating at 80 ° C. for 20 minutes and secondary heating at 170 ° C. for 60 minutes after cooling to room temperature.

【0071】ピンの接触表面は、機械研削仕上げ(表面
粗さ3μm)のみとした。表5に示すように、締付け・
緩め試験では、14回目までは焼付きの発生は無い。15回
目以降は軽度の焼付きが発生したが手入れにより20回ま
で締付け・緩めができた。気密性に問題はなかった。本
例で軽度の焼付きが15回目以降に発生したのは、ねじ継
手の材質が焼付き易いものであるためである。ねじ継手
の材質がAまたはBであれば、焼付きは発生しないもの
と推定される。
The contact surface of the pin was only machine-finished (surface roughness 3 μm). As shown in Table 5,
In the loosening test, there is no seizure until the 14th test. Slight seizures occurred from the 15th time onward, but they could be tightened and loosened up to 20 times with care. There was no problem with airtightness. In the present example, the reason why the slight seizure occurred after the fifteenth time is because the material of the threaded joint is easily seized. If the material of the threaded joint is A or B, it is estimated that seizure does not occur.

【0072】(実施例6)表1に示す成分記号Dの高合
金製のねじ継手に下記の表面処理を施した。ボックスの
接触表面は、機械研削仕上げ(表面粗さ4μm)後、乾
式衝撃めっきにより厚さ7μmの亜鉛−鉄合金層(表面
粗さ18μm)を形成することにより下地処理した。その
後、ボックスを100 ℃に加熱してから、その上に潤滑性
粉末として二硫化モリブデンを含有するポリアミドイミ
ド樹脂からなる、厚さ20μmの固体潤滑被膜層を形成し
た。固体潤滑被膜は、ポリアミドイミド樹脂1に対し潤
滑性粉末の二硫化モリブデン4の質量割合で含有する被
膜である。塗膜の乾燥は、80℃で30分の一次加熱と、常
温まで冷却した後、170 ℃で40分の二次加熱とにより行
った。
Example 6 A high alloy threaded joint with a component code D shown in Table 1 was subjected to the following surface treatment. The contact surface of the box was machine-finished (surface roughness 4 μm), and then ground-treated by forming a 7 μm thick zinc-iron alloy layer (surface roughness 18 μm) by dry impact plating. Thereafter, the box was heated to 100 ° C., and a 20 μm thick solid lubricating coating layer made of a polyamideimide resin containing molybdenum disulfide as a lubricating powder was formed thereon. The solid lubricating coating is a coating containing a mass ratio of molybdenum disulfide 4 as a lubricating powder to the polyamideimide resin 1. The coating was dried by primary heating at 80 ° C. for 30 minutes, and after cooling to room temperature, secondary heating at 170 ° C. for 40 minutes.

【0073】ピンの接触表面は、機械研削仕上げ(表面
粗さ4μm)のみとした。表5に示すように、締付け・
緩め試験では、14回目までは焼付きの発生は無い。15回
以降は軽度の焼付きが発生したが手入れにより20回まで
締付け・緩めができた。気密性に問題はなかった。本例
でもねじ継手の材質が焼付きの起こり易い高合金鋼であ
るために15回目以降に軽度の焼付きが発生したが、材質
がAまたはBであれば20回まで焼付きは発生しないであ
ろう。
The contact surface of the pin was only machine-finished (surface roughness 4 μm). As shown in Table 5,
In the loosening test, there is no seizure until the 14th test. After 15 times, slight seizure occurred, but it could be tightened and loosened up to 20 times by care. There was no problem with airtightness. Also in this example, the seizure is a high alloy steel that is susceptible to seizure, so slight seizure occurred after the 15th time, but if the material is A or B, seizure does not occur up to 20 times. There will be.

【0074】(実施例7)表1に示す記号Aの炭素鋼製
ねじ継手に下記の表面処理を施した。ボックスの接触表
面は、機械研削仕上げ(表面粗さ4μm)後、その表面
に厚さ10μmのリン酸マンガン化成処理被膜(表面粗さ
10μm)を形成する下地処理のみを行った。
(Example 7) The threaded joint made of carbon steel indicated by the symbol A shown in Table 1 was subjected to the following surface treatment. The contact surface of the box is finished by mechanical grinding (surface roughness 4 μm), and then its surface is coated with a 10 μm-thick manganese phosphate conversion coating (surface roughness).
10 μm) only.

【0075】ピンの接触表面は、機械研削仕上げ(表面
粗さ4μm)後、その表面に厚さ15μmのリン酸亜鉛化
成処理被膜(表面粗さ20μm)を形成する下地処理を行
った。その後、ピン部のみを雰囲気炉内に入れて100 ℃
に予熱してから、その上に潤滑性粉末として二硫化モリ
ブデンを含有するポリアミドイミド樹脂からなる、厚さ
28μmの固体潤滑被膜を形成した。固体潤滑被膜は、ポ
リアミドイミド樹脂1に対し潤滑性粉末の二硫化モリブ
デン4の質量割合で含有する被膜である。塗膜の乾燥
は、ピン部のみを雰囲気炉内に入れて140 ℃で20分の一
次加熱と、一旦常温まで冷却した後、280 ℃で30分の二
次加熱とにより行った。
The contact surface of the pin was subjected to a mechanical grinding finish (surface roughness 4 μm), and then subjected to a base treatment for forming a zinc phosphate chemical conversion coating (surface roughness 20 μm) with a thickness of 15 μm on the surface. After that, put only the pin part in the atmosphere furnace,
Preheated to a thickness consisting of a polyamideimide resin containing molybdenum disulfide as a lubricating powder on it
A solid lubricating film of 28 μm was formed. The solid lubricating coating is a coating containing a mass ratio of molybdenum disulfide 4 as a lubricating powder to the polyamideimide resin 1. The coating film was dried by first heating at 140 ° C. for 20 minutes by placing only the pin portion in an atmosphere furnace, and by once cooling to room temperature and then secondary heating at 280 ° C. for 30 minutes.

【0076】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、20回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発生は無
く、気密性も保たれ、極めて良好であった。 (比較例1)表1に示す記号Aの炭素鋼製のねじ継手に
下記の表面処理を施した。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred, the airtightness was maintained, and the results were extremely good after 20 times of tightening / loosening. (Comparative Example 1) The following surface treatment was applied to a threaded joint made of carbon steel indicated by symbol A shown in Table 1.

【0077】ボックスの接触表面は機械研削仕上げ(表
面粗さ4μm)後、厚さ15μmのリン酸マンガン化成処
理被膜(表面粗さ20μm)を形成する下地処理を行っ
た。その後、ボックスを175 ℃に予熱してから、その上
に潤滑性粉末として二硫化モリブデンと黒鉛を含有する
エポキシ樹脂からなる、厚さ28μmの固体潤滑被膜を形
成した。該固体潤滑被膜は、エポキシ樹脂1に対し潤滑
性粉末の二硫化モリブデンと黒鉛の合計量を4の質量割
合で含有する被膜である。塗膜の乾燥は、150 ℃で50分
の1段加熱により行った。
The contact surface of the box was mechanically ground (surface roughness 4 μm), and then subjected to a base treatment for forming a 15 μm-thick manganese phosphate chemical conversion coating (surface roughness 20 μm). Thereafter, the box was preheated to 175 ° C., and a 28 μm thick solid lubricating film made of an epoxy resin containing molybdenum disulfide and graphite as a lubricating powder was formed thereon. The solid lubricating film is a film containing the total amount of lubricating powder molybdenum disulfide and graphite with respect to the epoxy resin 1 at a mass ratio of 4. Drying of the coating film was carried out by heating at 150 ° C. in 1/50 step.

【0078】ピンの接触表面は、機械研削仕上げ(表面
粗さ3μm)のみとした。表5に示すように、締付け・
緩め試験では、1回目に軽度の焼付きが発生し、手入れ
した後、2回目の締付け・緩めを行ったが、緩めができ
ないほどの激しい焼付きを発生したため、試験を終了し
た。
The contact surface of the pin was only machine-finished (surface roughness 3 μm). As shown in Table 5,
In the loosening test, mild seizure occurred at the first time, and after cleaning, the second tightening / loosening was performed. However, the seizure was so severe that it could not be loosened, so the test was terminated.

【0079】本例は、本発明における一次加熱のみを行
った場合に相当するが、固体潤滑被膜内からの溶媒や水
分の蒸散はある程度起こるものの、二次加熱がないた
め、完全には蒸散せず、硬さの低い被膜となった。ま
た、予熱を行っても、付着強度も不十分であった。この
ように固体潤滑被膜の硬度と付着強度が不十分であるた
め、焼付きが早期に発生したものと考えられる。
This example corresponds to the case where only the primary heating in the present invention is performed. However, although the solvent and moisture evaporate from the solid lubricating coating to some extent, there is no secondary heating. And a coating with low hardness was obtained. Further, even if preheating was performed, the adhesion strength was insufficient. It is considered that seizure occurred early because the hardness and adhesion strength of the solid lubricating film were insufficient.

【0080】(比較例2)実施例1を繰り返したが、予
熱温度を180 ℃と高くし、塗布後の加熱は240 ℃で50分
の一段加熱により行った。
Comparative Example 2 Example 1 was repeated, except that the preheating temperature was increased to 180 ° C., and heating after coating was performed by one-step heating at 240 ° C. for 50 minutes.

【0081】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、4回目まで焼付きの発生は無かった。しかし、5回
目に軽度の焼付きが発生し、手入れにより6回まで締付
け・緩めが可能であったが、6回目で激しい焼付きを発
生したため、試験を終了した。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred up to the fourth time. However, a slight seizure occurred at the fifth time, and it was possible to tighten and loosen up to six times with care. However, the severe seizure occurred at the sixth time, so the test was terminated.

【0082】本例は、従来の加熱方法であり、本発明に
おける二次加熱のみを行った場合に相当する。低温での
一次加熱がないため、未乾燥の塗膜が急激に固化し始
め、被膜内部に溶媒や水分が閉じ込められるため、形成
された固体潤滑被膜の硬度や基材への付着強度に大きな
バラツキを生じた。その結果、容易に焼付きを発生した
ものと考えられる。
This example is a conventional heating method, and corresponds to a case where only secondary heating in the present invention is performed. Because there is no primary heating at low temperature, the undried coating film begins to solidify rapidly, and the solvent and moisture are trapped inside the coating, resulting in large variations in the hardness of the formed solid lubricating coating and the adhesion strength to the substrate. Occurred. As a result, it is considered that seizure easily occurred.

【0083】(比較例3)比較例1を繰り返したが、予
熱温度を130 ℃と低くし、塗布後の加熱を、50℃で30分
の一次加熱と、常温まで冷却した後、230 ℃で30分の二
次加熱とにより行った。
(Comparative Example 3) Comparative Example 1 was repeated, but the preheating temperature was lowered to 130 ° C, and the heating after coating was performed by primary heating at 50 ° C for 30 minutes, cooling to room temperature, and then heating at 230 ° C. This was performed by secondary heating for 30 minutes.

【0084】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、6回目までは焼付きの発生は無かった。7回目に軽
度の焼付きが発生し、手入れにより締付け・緩めを続け
たが、9回目で激しい焼付きを発生したため、試験を終
了した。一次加熱の温度が低すぎたため、固化しつつあ
る固体潤滑被膜内からの溶媒、水分の蒸散が不十分とな
り、比較例2の従来法に相当する場合と同様に、被膜の
硬度および付着強度に部分的なバラツキを生じ、焼付き
を発生したものと推定される。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, no seizure occurred up to the sixth time. A slight seizure occurred on the seventh occasion, and tightening and loosening were continued by care. However, a severe seizure occurred on the ninth occasion, and the test was terminated. Since the temperature of the primary heating was too low, the evaporation of the solvent and moisture from the solidifying solid lubricating coating was insufficient, and the hardness and adhesion strength of the coating were reduced, as in the case of the conventional method of Comparative Example 2. It is presumed that partial variation occurred and seizure occurred.

【0085】(比較例4)実施例1を繰り返したが、下
地処理したボックスの予熱を実施せず、塗布後の加熱
を、100 ℃で20分の一次加熱と、常温まで冷却した後、
410 ℃で30分の二次加熱とにより実施した。
(Comparative Example 4) Example 1 was repeated, but the pretreated box was not preheated, and the post-coating heating was performed at 100 ° C for 20 minutes by primary heating and after cooling to room temperature.
This was performed by secondary heating at 410 ° C. for 30 minutes.

【0086】表5に示すように、締付け・緩め試験で
は、1回目に軽度の焼付きが発生し、手入れ2回目まで
締付け・緩めを行ったが、緩めができないほどの激しい
焼付きを発生したため、試験を終了した。これは、二次
加熱の温度が高すぎたため、固体潤滑被膜内からの溶
媒、水分の蒸散が不十分なことに加えて、固体潤滑被膜
自体が軟化してしまったため、固体潤滑被膜が1回目の
締付けの際に一気に剥離してしまったためと考えられ
る。
As shown in Table 5, in the tightening / loosening test, slight seizure occurred at the first time and tightening / loosening was performed up to the second maintenance. However, severe seizing occurred such that it could not be loosened. The test was completed. This is because the temperature of the secondary heating was too high, the evaporation of the solvent and water from the solid lubricating film was insufficient, and the solid lubricating film itself was softened. It is considered that they peeled off at once when tightening.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】[0089]

【表3】 [Table 3]

【0090】[0090]

【表4】 [Table 4]

【0091】[0091]

【表5】 [Table 5]

【0092】[0092]

【発明の効果】本究明によれば、コンパウンドグリスな
どの重金属粉を含む液体潤滑剤を用いることなく、鋼管
用ねじ継手の表面に耐焼付き性、耐摩耗性、密着性に優
れた固体潤滑被膜を形成することができ、繰返し行われ
る締付け・緩め時の焼付き発生を顕著に抑制することが
できる。特に、高深度、高温油井、あるいは蒸気注入油
井等の高温環境下の原油採掘で使用されるねじ継手にお
いて、従来の固体潤滑被膜を形成したねじ継手に比べ格
段に優れた高温耐摩耗性を有した固体潤滑被膜を形成で
きるため、顕著な耐焼付き性を示す。
According to the present invention, a solid lubricating coating having excellent seizure resistance, abrasion resistance and adhesion to the surface of a threaded joint for steel pipes without using a liquid lubricant containing heavy metal powder such as compound grease. Can be formed, and the occurrence of seizure during repeated tightening and loosening can be significantly suppressed. In particular, threaded joints used in crude oil extraction in high-temperature environments such as high-depth, high-temperature oil wells, or steam-injected oil wells have significantly higher high-temperature wear resistance than threaded joints with conventional solid lubricating coatings. Since a solid lubricating film can be formed, remarkable seizure resistance is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1 】鋼管出荷時の鋼管とねじ継手部材の組立構成を
模式的に示す概要図である。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing an assembling configuration of a steel pipe and a screw joint member at the time of shipping the steel pipe.

【図2 】本発明の鋼管用ねじ継手の締付け部を模式的に
示す概要図である。
FIG. 2 is a schematic view schematically showing a tightening portion of the threaded joint for steel pipes of the present invention.

【図3 】本発明の鋼管用ねじ継手の表面処理方法におけ
る一次加熱と二次加熱のヒートパターン (温度プロファ
イル) の例を示す概要図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a heat pattern (temperature profile) of primary heating and secondary heating in the surface treatment method for a threaded joint for steel pipes of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A:鋼管、B:ねじ継手部材、1:ピン、2:ボック
ス、3:ねじ部、4:ねじ無し金属接触部、5:ショル
ダー部、
A: steel pipe, B: screw joint member, 1: pin, 2: box, 3: screw part, 4: screwless metal contact part, 5: shoulder part,

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ねじ部とねじ無し金属接触部とを含む接
触表面をそれぞれ有するピンおよびボックスから構成さ
れる鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、 溶媒中に樹脂と潤滑性粉末とを含む塗布液を、ピンとボ
ックスの少なくとも一方の接触表面に塗布する工程、お
よび塗膜を、70℃〜150 ℃の温度範囲での一次加熱と15
0 ℃超〜380 ℃の範囲での二次加熱とから少なくとも構
成される多段加熱により乾燥させて、該表面に固体潤滑
被膜を形成する工程を含むことを特徴とする、鋼管用ね
じ継手の表面処理方法。
1. A surface treatment method for a threaded joint for steel pipes comprising a pin and a box each having a contact surface including a threaded portion and a threadless metal contact portion, comprising: Applying the coating solution containing the coating solution to at least one of the contact surfaces of the pin and the box; and performing primary heating in a temperature range of 70 ° C. to 150 ° C.
A surface of a threaded joint for steel pipes, comprising a step of drying by multi-stage heating comprising at least secondary heating in a range of more than 0 ° C to 380 ° C to form a solid lubricating film on the surface. Processing method.
【請求項2】 塗布工程の前に、塗布される接触表面を
50〜200 ℃の温度に加熱する工程をさらに含む、請求項
1記載の鋼管用ねじ継手の表面処理方法。
2. Prior to the application step, the contact surface to be applied is
The surface treatment method for a threaded joint for steel pipes according to claim 1, further comprising a step of heating to a temperature of 50 to 200 ° C.
【請求項3】 形成された固体潤滑被膜の硬度がロック
ウェルMスケールで70〜140 である請求項1または2記
載の鋼管用ねじ継手の表面処理方法。
3. The surface treatment method for a threaded joint for a steel pipe according to claim 1, wherein the hardness of the formed solid lubricating coating is 70 to 140 on a Rockwell M scale.
【請求項4】 形成された固体潤滑被膜のSAICAS法 (表
面−界面切削法) により求めた付着強度が500 N/m 以上
である、請求項1〜3のいずれかに記載の鋼管用ねじ継
手の表面処理方法。
4. The threaded joint for a steel pipe according to claim 1, wherein an adhesion strength of the formed solid lubricating coating obtained by a SAICAS method (surface-interface cutting method) is 500 N / m or more. Surface treatment method.
【請求項5】 ねじ部とねじ無し金属接触部とを含む接
触表面をそれぞれ有するピンおよびボックスから構成さ
れる鋼管用ねじ継手において、ピンとボックスの少なく
とも一方の接触表面に、二硫化モリブデンおよび/また
は二硫化タングステンからなる固体潤滑性粉末を樹脂中
に含む固体潤滑被膜を備え、この被膜の硬度がロックウ
ェルMスケールで70〜140 であることを特徴とする、鋼
管用ねじ継手。
5. A threaded joint for steel pipe comprising a pin and a box each having a contact surface including a threaded portion and a threadless metal contact portion, wherein at least one contact surface of the pin and the box is provided with molybdenum disulfide and / or molybdenum disulfide. A threaded joint for steel pipes comprising a solid lubricating coating containing a solid lubricating powder of tungsten disulfide in a resin, wherein the hardness of the coating is 70 to 140 on a Rockwell M scale.
【請求項6】 固体潤滑被膜のSAICAS法により求めた付
着強度が500 N/m 以上である、請求項5記載の鋼管用ね
じ継手。
6. The threaded joint for a steel pipe according to claim 5, wherein the adhesion strength of the solid lubricating film determined by the SAICAS method is 500 N / m or more.
【請求項7】 固体潤滑被膜が少なくとも2つの異なる
温度での多段加熱により乾燥されたものである、請求項
5または6記載の鋼管用ねじ継手。
7. The threaded joint for a steel pipe according to claim 5, wherein the solid lubricating coating is dried by multi-stage heating at at least two different temperatures.
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