JP2009520930A - 膨張性ねじ管継手のための外面保護 - Google Patents

Abstract

膨張性ねじ管継手の外面保護。本発明は塑性変形領域における径方向膨張を受けるように嵌合するねじ管継手の雌要素（２）に関する。雌要素（２）は管状部品の一端に配置されて、この雌要素（２）の外面に接触し得るスクラッチ体のスクラッチエネルギを吸収する手段（１０）と、このスクラッチエネルギ吸収手段（１０）を保持する手段（１１）とを外周に備える。保持手段（１１）はねじ管継手の膨張中にスクラッチエネルギ吸収手段（１０）からの破片の放出を防止することを意図されている。
【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、外面保護手段を与えられ、塑性変形領域における径方向膨張を被るように嵌合されるねじ管継手の雌要素と、その保護手段の性能を判定する方法とに関する。

このようなねじ継手若しくは管継手は、炭化水素その他の井戸（例えば地熱泉）用の二つの長大管のねじ端若しくは一つの長大管と特にケーシングストリングや管ストリングを構成するカップリングとのねじ端を連結することにより形成される。

このようなストリングの位置決めは、管の外周にしばしば衝撃やスクラッチを生じさせ、これは例えば被覆されていない井戸壁、或いは多面継手（分岐井）を形成するようにケーシングの壁に窓を開口する際に粗く形成された井戸壁における管の摩擦により生じる。

塑性変形領域における管の径方向膨張（例えば古い井戸から回収向上のために狭細なカラムを降下させて管径を拡大させること、或いは腐蝕又は掘削ストリングの摩擦により管に開いた穴を塞ぐため）が現場において連続的に実行されると、上述したようにスクラッチが特にねじ管継手の薄い部分で生じ、この領域における管壁の破断を招く。

フランス特許FR ２ ８１１ ０５６号は、径方向膨張を被るように嵌合するねじ管継手を説明している。このような継手は管の外周の保護に関する何らの特徴も開示していないが、その管外周は、管に衝撃や外面スクラッチを生じさせる物体に直接に接触する。

国際特許出願WO ０３／０５９５４９号はねじ管継手の塑性領域における径方向膨張の方法を説明している。これは管状スリーブの使用を開示しており、これは組立て前には雌要素の自由端上を滑り、組立て後には雄要素と雌要素とを連結させて以下を与える。

・井戸へのストリングの操作及び挿入の間にねじに対向する外周面の保護により、その面の損傷（これは応力集中をもたらし、それに続く塑性膨張の間に継手の破滅的な破断を引き起こす）を回避する。

・塑性領域の径方向膨張の後に、上述のスリーブの外周面の部分と雄及び雌ねじ要素におけるねじに対向する周面との間に流体に対する金属−金属シールが与えられる。

この方法の一つの不都合は、スリーブが現場において利用可能となるので、ストリングを位置決めする際の時間と生産性が損なわれることである。

更に、国際特許出願WO２００４／００３４１６号は塑性領域における膨張のためのねじ管継手を開示しており、これは第１の雄要素と第２の雌要素とを含み、これら第１と第２の要素のうち、ねじの間に延在する非ねじリップを含む少なくとも一方と、これらの要素のうち、膨張の後に他方の要素の対向面にシーリング接触するシーリング面を有する少なくとも一方の要素の自由端とを組立てることにより相互に連結する。このような継手は管状スリーブを含み、これは現場で組立てられる前は第２の雌要素上を滑り、位置決めされてシーリング面に基本的に軸方向で対面するように延伸する。このようなスリーブは継手のねじ要素上に配置されたシーリング面の性能を向上させるように意図されているが、雄要素及び雌要素、特にそれらの薄い端部における外面保護も本質的に与える。このようなスリーブは雌要素と重ね合わせることなく形成でき、その要素のみへ特に接着により連結される。

本発明の目的は雌要素の外面保護のための更なる手段を与え、これは破断原因（例えば雌要素におけるスクラッチや衝撃）が伝搬しないことを保証するのみならず、この保護手段を膨張前、膨張中、膨張後に一体的に保持することを確実にして、例えば、その全体又は一部が井戸底へ落下することを防止する。

本発明はねじ管継手の雌要素に関し、これは管状部品の一端に配置された塑性変形領域における径方向膨張を被るように嵌合する。その管状部品は特に長さ数メートルの管であるか、或いは二つの長大管を連結する比較的に短い（１００乃至５００ｍｍ）カップリングである。

主要な特徴によれば、雌要素はその外周において、
・雌要素に外面で接触し得るスクラッチ体からのスクラッチエネルギを吸収する手段と、
・このスクラッチエネルギ吸収手段を保持し、ねじ管継手の膨張中にスクラッチエネルギ吸収手段からの破片の放出を防止するように意図された手段とを含む。

以下、スクラッチエネルギ吸収手段を「吸収手段」と称する。

有利な実施によれば、吸収手段及び保持手段は雌要素の自由端から実質的に始まるように配置される。

吸収手段及び保持手段は雌要素の自由端を越えて軸方向に延出しないことが有利である。

吸収手段及び保持手段は少なくとも雌要素の長さに亘って軸方向に延在することが有利である。

吸収手段及び保持手段は雌要素の全周に亘って連続することもまた有利である。

吸収手段及び保持手段は雌要素の製造中に工場施設において雌要素へ配置することが都合が良い。

一実施例によれば、吸収手段は雌要素の表面上に配置された層である。

好ましくは、その配置された層は乾燥溶着法を用いて獲得される。

吸収手段は延性金属及び延性合金から選択された金属又は合金から形成することが得策である。

一つの有益な実施例によれば、保持手段は吸収手段上に形成された被覆である。

好ましくは、保持手段は吸収手段に軸方向に重ね合わせられ、その少なくとも一部に雌要素を重ねるようにようにする。

保持手段は、好ましくはエラストマーから選択された合成可塑性材料を含むことが有利である。

好ましくは、吸収手段／保持手段アセンブリの全厚は０．５乃至５ｍｍの範囲である。

吸収手段と保持手段及び／又は雌要素の外周との間の接着は、吸収手段及び／又は雌要素の外周の部分に保持手段と接触させて接着下塗り塗料を塗布することにより都合良く向上する。

本発明はねじ管継手にも関し、これは本発明による雌要素と、この雌要素と協働して組立てられるように嵌合する雄要素とを含む。本発明によれば、雄要素は吸収手段及び保持手段に接触しない。

ねじ管継手の雌要素上に配置された吸収手段の性能を判定する方法も、再現性のある方式で井戸における典型的なスクラッチ状態を再現しようとすることにより開発された。

本発明の吸収手段の性能を判定する方法は、スクラッチ試験装置を吸収手段を外面に設けられた管状部品の所定長の管部分に配置することを含む。

そのスクラッチ試験装置は、
・管部分に外面で接触するように嵌合し、スクラッチを生成するためのツールと、
・所定の径方向負荷をツールへ加える手段であり、その負荷は管状部分に対して法線方向で指向して管状部分へ向うか、或いは負荷がツールに対して法線方向で指向してツールへ向かう場合には所定の径方向負荷を管状部分へ加える手段と、
・管部分をこの管部分の軸に平行にツールに対して相対並行変位させる手段とを含む。

次いで、所定の負荷をツールと管部分との間に所定時間与えて、その間に管部分は所定時間に亘って所定の相対変位速度でツールに関して相対軸方向変位を受ける。

スクラッチ試験の終わりに、吸収手段の下側の管部分におけるスクラッチの有無を判定する。

相対変位速度及び／又は負荷は試験の継続期間の相当な部分に亘って一定とすることが有益である。

吸収手段のスクラッチエネルギ吸収能力の定量的判定のために、スクラッチの最大深さは好ましくはスクラッチの横断プロファイルを判定することにより測定される。

膨張性ねじ継手の雌要素の外面保護の全性能を判定するために、管部分には外面に吸収手段を保持する手段を設けて、スクラッチ試験の後に塑性変形領域において所定の割合で径方向膨張を受けるようにしてもよい。

次いで管部分の亀裂の有無を観察して、吸収手段及び／又は保持手段の破片及び／又は断片の有無も確認される。

本発明の他の特徴と利点は以下の詳細な説明及び添付図面から明らかになる。

発明の実施形態

以下の説明及びそこで参照する図面は本発明の実施例の単なる例示であって、本発明の要旨はこれらの例示に限定されるものではない。

図１は国際特許出願ＷＯ ２００３／００３４１６号に説明されたねじ管継手を径方向膨張操作の前の当接された組み立て状態で示す。

これは第１の管状要素１’の端部に配置された雄要素１と、第２の管状要素２’の端部に配置された雌要素２とを含む。

雌要素２には、吸収手段１０と、この吸収手段１０のための保持手段１１とが設けられている。

これらの手段１０及び１１は雌要素２の自由端を越えて軸方向に延出することはないので、雄要素１には接触しない。

雄要素１はテーパー状雄ねじ３を含み、溝４及びリップ５により構成された非ねじ部分により自由端へ向って延出し、且つ雄環状自由端面６により終端する。

雌要素２は、テーパー状雄ねじ３に類似する雌ねじ７と、雄要素１のリップ５及び雄環状自由端面６に対応して協働する凹所８を形成する非ねじ部分とを有し、その雄環状自由端面は凹所８の肩面３０に対して軸方向に当接する。

国際特許出願ＷＯ ２００３／００３４１６号に説明されたように、塑性領域における径方向膨張の間、雄環状自由端面６を雌要素の凹所８の対応する面３０を介して嵌合させることは、雄環状自由端面６を径方向に支持し、リップ５の外周面の一部と雌要素２の凹所８の内周面３１の一部との間にシールされた径方向締まりばめが得られる。

雌要素２はリップ５’を介してねじを越えて延出し、内周面３２の一部は、組立後及び／又は膨張後に雄要素１の基部に位置する対応する外周面の一部に対して径方向に締まりばめする。
図示しないが、例えば以下の変形例が可能である。

−端面についての他の形状、
−中央当接部、或いは雄端ではなく雌端における当接部、
−非シーリング面、或いは各要素における一つのみのシーリング面、
−異なる形式のねじ（１段又は複数段を有する直線、幾つかの段を有するテーパー状など）。

吸収手段１０及び保持手段１１は、雌要素２の製造中に工場施設において雌要素２に配置され、これは汚染されない環境の実現、及びストリングの位置決め中の吸収手段１０及び保持手段１１の装着を回避することにより現場における時間節約のために有利である。

雌要素の製造中の吸収手段１０及び保持手段１１の工場設備における位置決めの更なる利点は、外面保護であり、これは、外周が管の取り扱い及び／又は輸送中に衝撃に晒され得る組立て前の雌要素２に提供される。

図２は本発明の特定の実施例に係り、雌要素のみに吸収手段１０及び保持手段１１が配置された図である。

図２に示される本発明の特定の実施例の特徴は、吸収手段１０と、この吸収手段１０の保持手段１１との重ね合せである。

吸収手段１０及び保持手段１１は、雌要素１１の全周に軸方向に重ね合せたり、覆ったりすることなく、雌要素の自由端９から実質的に始まるように配置される。

有益には、吸収手段１０及び保持手段１１は雌要素２の長さを軸方向に僅かに越えて延出する。

これは、吸収手段１０及び保持手段１１の軸方向長が、組立中の管損失長L（組立損失）よりも僅かに大きいということを意味する。この長さLは、第２の管状要素２’の外径に依存しており、例えば第２の管状要素２’の外径が５０ｍｍ乃至３４０ｍｍの範囲であるならば、長さLは５０ｍｍ乃至２００ｍｍの範囲である。

吸収手段１０は、膨張中の雌要素２における亀裂の伝播防止を可能とし、吸収手段１０の保持手段１１は、膨張中に剥離や断片の放出を伴わずに、所定位置に留まるように嵌合する。

雌要素２の径は５％乃至２５％だけ膨張し得るので、吸収手段１０の耐スクラッチ特性は膨張中又は井戸内の連続的使用時には要求されない。従って、吸収手段１０は膨張中又は膨張後に亀裂を生じるか、或いはより一般的な視点から劣化し得る。

従って吸収手段１０及び保持手段１１の全厚Eは、吸収手段１０を横断するスクラッチを防ぐには脆弱すぎることのないように、且つ雌要素２上の保持手段１１の接着損失を回避するには強すぎることのないように、過剰な径方向径及び管の膨張負荷に関する過剰な付加的膨張負荷（過剰な負荷は１０％未満が望ましい）を抑えるように選択される。

吸収手段１０及び保持手段１１の全厚Eは好ましくは０．５乃至５ｍｍの範囲であり、例えば２．５ｍｍである。

これは、国際特許出願WO ２００３／０５９５４９号に説明された大きく嵩張り膨張中に付加的な負荷を必要とする管状スリーブを上回る利点を有する。

吸収手段１０は雌要素２の面上に溶着した層である。この層は溶射などの乾燥工程により溶着させることができる。

溶射の手法は、熱源（火炎、プラズマ又は電弧）へ被覆の所望の材料を粉末形態で、或いはワイヤとして射出することである。次いで材料は微細な液滴の形態に溶融して、熱源からのガス流の作用の下に吹き付けられて、被覆すべき基板上で高速で粉砕する。これらは極めて迅速に冷やされて、その熱は基板又は既に溶着された層へ伝わる。従って基板へ極めて密着する。

有益には、この層はプラズマにより、或いはHVOF（高速酸素炎：ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙ−ｆｕｅｌ ｆｌａｍｅ）により溶着され、後者の手法はより濃密であり、密着した被覆が得られる。
層の付着を促進するために、雌要素２の表面はサンドブラスティング又はマシニングなどにより機械的に処理して、有益にはＮｉ−Ａｌ形式のような接着下塗り補助層により仕上げる。

吸収手段１０は延性金属及び延性合金から選択された金属又は合金から形成してもよく、これは例えば純銅Ａ１、Ｃｕ−Ａｌ（８５％−１５％重量）などの銅合金、Ｚｎ−Ａｌ（８０％−２０％重量）などの亜鉛合金、Ｎｉ−Ａｌ（９５％−５％重量）などのニッケル合金、或いはオーステナイト構造を有するＦｅ−Ｍｎ−Ｃ合金（又はマンガン鋼）である。

上述の延性金属又は延性合金は、非延性金属又は非延性合金（例えば硬質クロム、モリブデン、金属炭化物、セラミック）から区別される。

ここに検討する例では、層はマンガン鋼としてもよく、Ｚｎ−Ａｌ合金（８５％−１５％重量）としてもよく、その厚さＥ１ｈａ例えば２ｍｍであり、これは以下の試験に明らかなように、層を横断するスクラッチの形成を防ぐのに充分である。

吸収手段１０の保持手段１１は吸収手段１０上に形成された被覆であり、例えば吸収手段１０へ手作業でストリップを貼り付けて、収容包囲体により一時的に所定位置に保持して、必要とあれば、オートクレーブへ通す（これは選択された材料に依存する；下記参照）。

吸収手段１０の破片の放出を伴わずに膨張における保持を確実にする目的によれば、保持手段１１を吸収手段１０へ軸方向に重ね合わせ、雌要素２の外周の少なくとも一部を被覆し、吸収手段１０の断片（これは塑性領域における膨張の後に破粋し得る）を所定位置に固定させる。

図示しないが、本発明の変形例においては、保持手段１１は吸収手段１０を完全に被包するようにしてもよい。

井戸内では、ねじ管継手は２０℃から１８０℃の間で変動する温度に晒されるのみならず、グリース、セメント、泥、原油又はガス、及び／又は腐蝕の虞を伴う酸性環境の存在に晒され、更には引張圧縮の機械的応力、内圧、曲げ又は捩じれを被り、これらは単独でも組み合わせでも働く。管の保管及び／又は輸送中は、＋４０℃から−５０℃の温度にも晒される。

従って保持手段１１の材料は、良好な化学的抵抗、高変形能力、金属への良好な付着を考慮した温度範囲内における適切な挙動に結び付く材料から選択することが得策である。

好ましくは保持手段１１は合成可塑性材料から形成される。

合成可塑材料は、膨張後の一体性を保つ目的で、フランス規格ＮＦＴ４６００２に従って実行した張力試験中に３０％以上（好ましくは４０％）の破断における延伸を有することが好ましい。極めて好ましくは、合成可塑性材料は５０％以上の破断における延伸を有する。

ここに検討する例では、合成可塑性材料はエラストマー、例えばＸＨＮＢＲネオプレンであり、その厚さＥ２は例えば０．５ｍｍである。

変形例では、熱可塑性類の合成可塑性材料が用いられ、これは例えばポリプロピレン、ポリウレタン又はポリ尿素である。
熱可塑性材料は融点又は軟化点が１５０℃以上（極めて好ましくは１８０℃以上）のものから選択することが有利である。

合成可塑性材料は硬質材料の粒子又は繊維、例えばグラスファイバー又は粉末シリカにより補強してもよい。

合成可塑性材料は雌要素２及び吸収手段１０に対してフランス規格ＮＦ−Ａ ４９−７１０に従って２３℃における１５Ｎ／ｍｍの最小接着力を有することが好ましい。
吸収手段１０と保持手段１１及び／又は保持手段１１に接触する雌要素２の外周との間の接着を向上させるためには、接着下塗り塗料を吸収手段１０及び／又は保持手段１０に接触する雌要素２の外周に塗布してもよい。

接着下塗り塗料は例えば、参照番号Ｗ１８９又はＷ１９０でＫＡＬＫＥＲにより販売されている製品である溶剤型塗料である。

本発明は特定のスクラッチ試験を、必要とあれば膨張試験により実行することを含む吸収手段１０の性能を判定する方法にも関する。

本発明のスクラッチ試験は特定のスクラッチ試験装置を用いて実行される。

井戸内で生じるようなスクラッチを管状要素に再現できるスクラッチ試験装置の一例を図３に示す。管状部分１２と称する雌要素２に対応する寸法（同じ外径及び同じ厚さ）を有し、必要とあれば吸収手段１０で外側を被覆された第２の管状要素２’の所定長は、デバイスのフレーム１５上に固定された軌道１４上を走る担持体１３上に配置され、管状部分１２の軸に平行な水平変位シリンダ１６の可動ロッドへ連結されている。管状部分１２の上にあるのは、垂直変位シリンダ１９の可動ロッドへ連結されたツールホルダー１８内の管状部分１２に対して実質的に法線方向に配置されたスクラッチ再現ツール１７であり、その垂直変位シリンダ１９は試験の軸方向速度において管状部分１２の変位期間中に所定時間に亘ってスクラッチ再現ツール１７へ径方向負荷Ｆ_Ｒを加える。

スクラッチ再現ツール１７へ加えられる径方向負荷Ｆ_Ｒは管状部分１２に対して法線方向へ指向されて管状部分１２へ向かう。

変形例（図示せず）においては、垂直変位シリンダ１９を管状部分１２へ接続して径方向負荷Ｆ_Ｒを管状部分１２へ加えてスクラッチ再現ツール１７へ向わせて、水平変位シリンダ１６はスクラッチ再現ツール１７を管状部分１２の軸に沿って並行に変位させるようにしてもよい。

スクラッチ再現ツール１７は管状部分１２に対して実質的に法線方向に配置され、開始領域ＺＡを有し、この領域を介してスクラッチ再現ツール１７が管状部分１２へ突き刺さり、更にこの開始領域ＺＡに対向する出口領域ＺＳを有する。

図４ａはスクラッチ再現ツール１７について可能な幾つかの幾何学的形状を示す。

好ましくは、図４ｂに示すように開始角４５°を有し、材料の硬度が６０ＨＲＣ以上（炭化鋼又はラピッドスチール）である略円錐形状が選択される。

スクラッチＰＲの最大深さＰＲは、表面形状測定装置を用いてスクラッチを通じて検出される微少な幾何学面を用いてスクラッチ試験の後で測定できる。この検出はスクラッチの最大深さＰＲの非常に正確な判定を与えるようにスクラッチに沿って様々な位置において実行するのがよい。

井戸内のスクラッチ条件を再現する目的で、最大スクラッチ深さＰＲは、上述の試験装置を用いて、吸収手段１０で被覆されていない管状部分１２上で判定される。最大深さＰＲを与えると、非被覆管状部分１２へ加えられた径方向負荷Ｆ_Ｒの関数として較正曲線が得られる。この判定は、例えば、図４ｂに示すように概略的に円錐形状を有するスクラッチ再現ツール１７により管状部分１２変位速度４００ｍｍ／秒でなし得る。

図５は吸収手段１０を伴わない管状部分１２で得られた最大スクラッチ深さＰＲを有する径方向負荷Ｆ_Ｒに相互に関連する上述の較正曲線を示す。

外側に吸収手段１０を設けられた管状部分１２へ加えられた適宜な径方向負荷Ｆ_ＲＡからは、試験の所定の軸方向速度で非被覆管状部分１２のそれに等しい条件の下でスクラッチが得られると推定できる。

本発明の吸収手段１０の性能を判定する方法は上述のように試験装置上でスクラッチ試験を実行することからなり、外側に吸収手段１０を設けられた管状部分１２上へ適宜な径方向負荷Ｆ_ＲＡを加える。

適宜な径方向負荷Ｆ_ＲＡは例えば８０ＤａＮであり、これが得られる管状部分１２は低合金鋼であり、且つ降伏強度が５５０ＭＰａよりも大きく、吸収手段１０は設けられておらず、上述の軸方向試験速度が４００ｍｍ／秒において最大スクラッチ深さＰＲが６００μｍであり、井戸内で一般に遭遇する条件に比べて非常に厳しいスクラッチ条件を表している。

井戸内で実際に遭遇する条件と同様なそれほどひどくないスクラッチ条件を選択してもよいことは明らかである。

図６は外側に吸収手段１０が設けられた管状部分１２の相対的軸方向変位の間に加えられる適宜な径方向負荷Ｆ_ＲＡの変形例を示す。スクラッチ試験の少なくとも５０％（例えば９０％）の相当な部分の間、適宜な径方向負荷Ｆ_ＲＡは一定である。

図６は外側に吸収手段が設けられた管状部分１２の相対的軸方向変位の試験Ｖ_Ａの軸方向速度における変形例も示す。スクラッチ試験の相当な部分（少なくとも５０％）、例えば９０％に亘って、試験Ｖ_Ａの軸方向速度は一定である。

本発明において説明したスクラッチ試験の終わりには、外側に吸収手段１０が設けられた管状部分１２に得られたスクラッチの最大深さＰＲが判定され、その目的は吸収手段１０の下側のスクラッチの横断特性の判定又はそこにスクラッチが存在しないことを判定することである。

以下の表１は本発明の吸収手段１０におけるスクラッチ試験を、異なる材料について厚さ２．５ｍｍの層として塗布して試験した結果を示す。

合成可塑性材料は適切ではなく（横断スクラッチ）、他の材料についてスクラッチエネルギを吸収するには上述の層厚は２ｍｍで充分であることが判る。

本発明のスクラッチ試験は、膨張の応力（剥離、亀裂、破粋等）に対する外面保護の適合性についての情報を与える膨張試験及び外面保護された雌要素のねじ管継手を膨張させるように加えられる付加的な負荷により終えることが有利である。

図７は本発明の管状部分１２へ加えられる外面保護手段２２の性能を判定するために実行する膨張試験を説明する。この試験は、負荷センサ２０を都合よく設けられた膨張円錐２１を保護手段２２で外側を被覆された管状部分１２へ通して、管状部分１２の内径を拡大して所定の可塑性変形を与えることからなる。膨張円錐２１は、例えば最大１５０トンの垂直プレスのラムへ固定して、ここでは膨張円錐２１の基部に負荷センサ２０が配置されており、非保護管状部分１２の膨張に対する外面保護手段２２が設けられた管状部分１２を膨張させるのに必要な付加的な力を測定する。
膨張試験は、例えば、長さ２００ｍｍ及び半頂角１０°の膨張円錐２１により速度１５％で実行する。

膨張速度は管状部分１２の内径の相対変化により測定する。

膨張率は井戸のそれ（概ね５％から２５％の間）に適合させてもよい。

表２は層厚２．５ｍｍで施された様々な保護材料についての膨張試験の結果を示す。

ここに検討する例では、膨張は、Ｃｕ−Ａｌ層（９０％−１０％重量）及びＮｉ−Ａｌ層（９５％−５％重量）の場合に破片の放出を伴う全ての試験された金属層の剥離を引き起こす。Ｚｎ−Ａｌ金属層（８５％−１５％重量）及びマンガン鋼層は膨張試験の後に何らの破片を示さない。ＸＨＮＢＲ（Ｋ８１６１）エラストマーの層のみが破片放出を伴わずに管状部分１２へ完全に付着した状態に留まる。

測定された負荷は非被覆管状部分１２のそれと同様である。

上述した方法を用いて管状部分１２で試験した保護手段の様々な材料は、上述の保護手段を設けられた管状部分１２の膨張の間に非被覆管状部分１２の膨張に対して付加的な付加を生成しないので、適しているが、これらは所望の耐スクラッチと付着条件とを同時に満足することはない。表１及び２の結果を考慮すると、保持手段１１を吸収手段１０と組み合わせることが膨張中の管状部分１２における亀裂の伝播を回避するために必要であることが判る。

例えば上述した膨張試験装置を用いて試験するために選ばれた管状部分１２は、上述のスクラッチデバイスを用いてスクラッチを付けられており、吸収手段１０としてＺｎ−Ａｌ（８５％−１５％重量）の２ｍｍ厚の層と、このＺｎ−Ａｌ層上に保持手段１１として管状部分に軸方向に重ね合わせられるエラストマーＸＨＮＢＲ（Ｋ８１６１）の０．５ｍｍ厚の被覆とが外側に設けられている。

この管状部分は、膨張後には、付加的な膨張付加を与えない状態で、むきだしの管状部分に対して、何らの亀裂を示さず、しかも、ここで検討する例における被覆アセンブリは破片の放出を伴わずに所定位置に留まった。

図１は本発明の外面保護手段が設けられた膨張性ねじ管継手を示す。 図２は図１に示す形式のねじ管継手の雌要素の本発明の一実施例を示す。 図３は本発明によるスクラッチ試験装置を示す。 図４ａはスクラッチ生成ツールの他の形態を示す。 図４ｂはスクラッチ生成ツールの他の形態を示し、本発明における好ましい形状を示す。 図５は図４ｂに示すツールを用いる負荷／スクラッチ深さ較正曲線を示す。 図６は本発明のスクラッチ試験を概略的に示す図である。 図７は本発明による膨張試験装置を示す。

Claims (29)

1. 管状要素（２’）の一端に配置され、塑性変形領域における径方向膨張を被るように嵌合されるねじ管継手の雌要素（２）であって、
   この雌要素（２）に外面で接触し得るスクラッチ体からスクラッチエネルギを吸収するためのスクラッチエネルギ吸収手段（１０）と、前記ねじ管継手の膨張中に前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）からの破片の放出を防ぐように前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）を保持する保持手段（１１）とを外周に備えたことを特徴とする雌要素。
2. 請求項１に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）は前記雌要素の自由端（９）から実質的に始まるように配置されていることを特徴とする雌要素。
3. 請求項１又は２に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）は前記雌要素（２）の自由端を越えて軸方向に延出しないことを特徴とする雌要素。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）は少なくとも前記雌要素（２）の長さに亘って軸方向に延伸することを特徴とする雌要素。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）は前記雌要素（２）の全周に亘って連続的であることを特徴とする雌要素。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）は前記雌要素（２）の製造中に工場施設において前記雌要素（２）に配置されることを特徴とする雌要素。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）は前記雌要素（２）に溶着された層であることを特徴とする雌要素。
8. 請求項７に記載の雌要素において、前記溶着された層は基板へ密着する方式で付着されていることを特徴とする雌要素。
9. 請求項７又は８に記載の雌要素において、前記層はプラズマ容射及びHVOF容射などの熱容射により得られることを特徴とする雌要素。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）は延性金属及び延性合金から選択された金属又は合金から形成されることを特徴とする雌要素。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の雌要素において、前記保持手段（１１）は少なくとも前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）に形成された被覆であることを特徴とする雌要素。
12. 請求項１１記載の雌要素において、前記保持手段（１１）は前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）に軸方向に重ね合わせられて、前記雌要素（２）をその少なくとも一部を被覆することを特徴とする雌要素。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の雌要素において、前記保持手段（１１）は前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）を被包することを特徴とする雌要素。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の雌要素において、前記保持手段（１１）は合成可塑性材料からなることを特徴とする雌要素。
15. 請求項１４に記載の雌要素において、前記保持手段（１１）は合成可塑性材料から形成されることを特徴とする雌要素。
16. 請求項１４に記載の雌要素において、前記合成可塑性材料は硬質材料の粒子又は繊維により補強されていることを特徴とする雌要素。
17. 請求項１４乃至１６の何れか一項に記載の雌要素において、前記合成可塑性材料は融点又は軟化点が１５０℃以下でないことを特徴とする雌要素。
18. 請求項１４乃至１７の何れか一項に記載の雌要素において、前記合成可塑材料は張力試験中に３０％より大きな破断における延伸を有することを特徴とする雌要素。
19. 請求項１４乃至１８の何れか一項に記載の雌要素において、前記合成可塑性材料はエラストマーから選択されることを特徴とする雌要素。
20. 請求項１乃至１９の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）の全厚Ｅは０．５乃至５ｍｍの範囲であることを特徴とする雌要素。
21. 請求項１乃至２０の何れか一項に記載の雌要素において、前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）と前記保持手段（１１）及び／又は雌要素２の外周との間の接着は、接着下塗り塗料を前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び／又は前記保持手段（１０）に接触する前記雌要素（２）の外周に塗布することにより向上させることを特徴とする雌要素。
22. 請求項１乃至２１の何れか一項に記載の雌要素において、内側ねじ（７）を更に備え、この内側ねじ（７）はシーリング面（３１，３２）を有する少なくとも一つの非ねじ部分を含み、そのシーリング面は相手方の雄要素（１）の対応する面に協働するように嵌合することを特徴とする雌要素。
23. 請求項２２に記載の雌要素において、前記シーリング面（３２）は前記雌要素（２）の前記自由端（９）におけるリップ（５’）に配置されているか、又は前記雌要素（２）の前記自由端（９）に対する実質的に反対側端部（３１）に配置されていることを特徴とする雌要素。
24. 請求項１乃至２３の何れか一項に記載の雌要素（２）と、この雌要素（２）と組立てることにより協働するように嵌合させる雄要素（１）とを備えるねじ管継手であって、前記雄要素（１）と前記吸収手段（１０）及び前記保持手段（１１）との間には接触がないことを特徴とするねじ管継手。
25. 請求項１乃至２３の何れか一項に記載のねじ管継手の雌要素（２）におけるスクラッチに対するスクラッチエネルギ吸収手段（１０）の性能を判定する方法であって、
    ａ）前記雌要素（２）に対応する径を有する管状部品の所定長の管部分（１２）であり、外面に前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）と、このスクラッチエネルギ吸収手段（１０）のための保持手段（１１）とが設けられた管部分（１２）を与える段階と、
    ｂ）試験装置上に前記管部分（１２）を配置する段階であり、その試験装置は、ｉ）管部分（１２）に外面で接触するように嵌合するスクラッチ生成ツールと、ｉｉ）所定の径方向負荷（Ｆ_Ｒ）を前記スクラッチ生成ツール（１７）へ加える手段であり、その負荷は管部分（１２）に対して法線方向で指向して管部分へ向うか、或いは負荷がスクラッチ生成ツール（１７）に対して法線方向で指向して前記スクラッチ生成ツール（１７）へ向かう場合には所定の径方向負荷（Ｆ_Ｒ）を管部分へ加える手段と、ｉｉｉ）前記管部分（１２）をこの管部分の軸に平行に前記スクラッチ生成ツール（１７）に対して相対並行変位させる手段とを含む段階と、
    ｃ）前記スクラッチ生成ツール（１７）に前記管部分（１２）に対する相対変位を与えて、所定の負荷を前記スクラッチ生成ツール（１７）と前記管部分（１２）との間に所定時間与えて、その間に前記管部分（１２）は所定時間に亘って所定の相対変位速度で前記スクラッチ生成ツール（１７）に関して相対軸方向変位を受ける段階と、
    ｄ）前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）の下側の前記管部分（１２）におけるスクラッチの有無を判定する段階とを含むことを特徴とする方法。
26. 請求項２５に記載の方法において、前記相対変位速度は前記試験の期間の相当な部分に亘って一定であることを特徴とする方法。
27. 請求項２５又は２６に記載の方法において、前記径方向負荷（Ｆ_Ｒ）は前記試験の期間の相当な部分に亘って一定であることを特徴とする方法。
28. 請求項２５乃至２７の何れか一項に記載の方法において、スクラッチの最大深さ（ＰＲ）はスクラッチの横断プロファイルを判定することにより測定されることを特徴とする方法。
29. 請求項２５乃至２８の何れか一項に記載の方法において、ｄ）前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）と、このスクラッチエネルギ吸収手段（１０）を保持する手段（１１）とが設けられた前記管部分（１２）は、塑性変形領域において所定の割合で径方向膨張を受けるようにして、前記管部分（１２）の亀裂の有無、並びに前記スクラッチエネルギ吸収手段（１０）及び前記保持手段の破片及び／又は断片の有無を観察する段階を更に含むことを特徴とする方法。

Images