JP2018123831A - Screw joint for pipe and manufacturing method of screw joint for pipe - Google Patents

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Kazuya Ishii
一也 石井
後藤 邦夫
Kunio Goto
邦夫 後藤
雅也 木本
Masaya Kimoto
雅也 木本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screw joint for pipe excellent in seizure resistance and corrosion resistance, and a manufacturing method of the screw joint for pipe.SOLUTION: A screw joint 1 for pipe includes a pin 4, a box 5 and an alloy plating layer 20. Each of the pin 4 and the box 5 includes a contact surface 40, 50 having a screw part 41, 51 and a no-thread metal contact part 42, 52. The alloy plating layer 20 comprises Zn-Co alloy. The alloy plating layer 20 is arranged on the contact surface 40, 50 of at least one of the pin 4 and box 5.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、管用ねじ継手及び管用ねじ継手の製造方法に関し、さらに詳しくは、油井管用ねじ継手及び油井管用ねじ継手の製造方法に関する。   The present invention relates to a threaded joint for pipes and a method for producing a threaded joint for pipes, and more particularly relates to a threaded joint for oil well pipes and a method for producing a threaded joint for oil well pipes.

油田や天然ガス田の採掘のために、油井管が使用される。油井管は、井戸の深さに応じて、複数の鋼管を連結して形成される。鋼管の連結は、鋼管の端部に形成された管用ねじ継手同士をねじ締めすることによって行われる。油井管は、検査等のために引き上げられ、ねじ戻しされ、検査された後、再びねじ締めされて、再度使用される。   Oil well pipes are used to mine oil and natural gas fields. The oil well pipe is formed by connecting a plurality of steel pipes according to the depth of the well. The steel pipes are connected by screwing pipe threaded joints formed at the ends of the steel pipes. The oil well pipe is pulled up for inspection or the like, unscrewed, inspected, screwed again, and used again.

管用ねじ継手は、ピン及びボックスを備える。ピンは、鋼管の先端部の外周面に形成された雄ねじ部及びねじ無し金属接触部を含む。ボックスは、鋼管の先端部の内周面に形成された雌ねじ部及びねじ無し金属接触部を含む。ピン及びボックスのねじ部及びねじ無し金属接触部は、鋼管のねじ締め及びねじ戻し時に強い摩擦を繰り返し受ける。これらの部位に摩擦に対する十分な耐久性がなければ、ねじ締め及びねじ戻しを繰り返した時にゴーリング(修復不可能な焼付き)が発生する。したがって、管用ねじ継手には、摩擦に対する十分な耐久性、すなわち、優れた耐焼付き性が要求される。   The threaded joint for pipes includes a pin and a box. The pin includes a male screw portion and an unthreaded metal contact portion formed on the outer peripheral surface of the tip portion of the steel pipe. The box includes an internal thread portion and an unthreaded metal contact portion formed on the inner peripheral surface of the distal end portion of the steel pipe. The threaded part of the pin and the box and the unthreaded metal contact part are repeatedly subjected to strong friction when the steel pipe is screwed and unscrewed. If these parts do not have sufficient durability against friction, goling (seizure that cannot be repaired) occurs when screwing and unscrewing are repeated. Therefore, the threaded joint for pipes is required to have sufficient durability against friction, that is, excellent seizure resistance.

従来、耐焼付き性を向上するために、ドープと呼ばれる重金属入りのコンパウンドグリースが使用されてきた。管用ねじ継手の表面にコンパウンドグリースを塗布することで、管用ねじ継手の耐焼付き性を改善できる。しかしながら、コンパウンドグリースに含まれるPb、Zn及びCu等の重金属は環境に影響を与える可能性がある。このため、コンパウンドグリースを使用しない管用ねじ継手の開発が望まれている。   Conventionally, in order to improve seizure resistance, a compound grease containing a heavy metal called a dope has been used. By applying compound grease to the surface of the threaded joint for pipes, the seizure resistance of the threaded joint for pipes can be improved. However, heavy metals such as Pb, Zn and Cu contained in the compound grease may affect the environment. For this reason, development of the threaded joint for pipes which does not use compound grease is desired.

国際公開第2009/072486号(特許文献1)は、コンパウンドグリース無しでも耐焼付き性に優れる管用ねじ継手を提案する。   International Publication No. 2009/072486 (Patent Document 1) proposes a threaded joint for pipes that is excellent in seizure resistance even without compound grease.

特許文献1に記載されている管用ねじ継手は、ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとを備える。ボックスの接触表面は、最上層として、塑性もしくは粘塑性型レオロジー挙動を有する固体潤滑被膜を有する。ピンの接触表面は、最上層として、紫外線硬化樹脂を主成分とする固体防食被膜を有する。これにより、コンパウンドグリースを使用せずに、錆の発生を抑制し、優れた耐焼付き性と気密性とを示し、かつ表面にべたつきがなく、外観や検査性に優れた管用ねじ継手が得られる、と特許文献1に記載されている。   The threaded joint for pipes described in Patent Document 1 includes a pin and a box each having a contact surface having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The contact surface of the box has as a top layer a solid lubricating coating having a plastic or viscoplastic rheological behavior. The contact surface of the pin has a solid anticorrosive coating composed mainly of an ultraviolet curable resin as the uppermost layer. This eliminates the use of compound grease, suppresses the generation of rust, exhibits excellent seizure resistance and airtightness, and provides a threaded joint for pipes that has no stickiness on the surface and excellent appearance and inspection. And Patent Document 1.

管用ねじ継手の焼付きを抑制するには、硬度及び融点が高い金属を含むめっき層を形成することが有効である。そのため、従来、銅(Cu)めっき又はCu合金めっきが用いられてきた。Cuの硬度及び融点は高い。そのため、Cuがめっき層に含まれることによって、めっき層全体の硬度及び融点が高まる。したがって、管用ねじ継手の耐焼付き性が高まる。   In order to suppress seizure of the threaded joint for pipes, it is effective to form a plating layer containing a metal having high hardness and melting point. Therefore, conventionally, copper (Cu) plating or Cu alloy plating has been used. The hardness and melting point of Cu are high. Therefore, when Cu is contained in the plating layer, the hardness and melting point of the entire plating layer are increased. Therefore, the seizure resistance of the pipe threaded joint is increased.

Cu合金めっきによって管用ねじ継手の耐焼付き性を改善する技術が、特開2003−074763号公報(特許文献2)及び特開2008−215473号公報(特許文献3)に記載されている。   Techniques for improving the seizure resistance of a threaded joint for pipes by Cu alloy plating are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-074763 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-215473 (Patent Document 3).

特許文献2に記載されている管用ねじ継手は、ピン部とカップリングとを含む。カップリングはCrを9質量%以上含有する鋼管である。カップリングの両端には、雌ネジ及びメタル−メタルシール部を有するボックス部が設けられている。カップリングの雌ネジ及びメタル−メタルシール部の表面には、Cu−Sn合金層が一層配置されている。この管用ねじ継手を用いれば、グリーンドープ(Pbを含有しない潤滑剤)を使用しても従来よりシール性が良好で、且つゴーリングを格段に抑制することができる、と特許文献2に記載されている。   The threaded joint for pipes described in Patent Document 2 includes a pin portion and a coupling. The coupling is a steel pipe containing 9% by mass or more of Cr. At both ends of the coupling, a box portion having a female screw and a metal-metal seal portion is provided. A Cu—Sn alloy layer is disposed on the surface of the female screw and the metal-metal seal portion of the coupling. Patent Document 2 describes that when this threaded joint for pipes is used, even if green dope (lubricant containing no Pb) is used, sealing performance is better than before and goling can be remarkably suppressed. Yes.

特許文献3に記載されている管用ねじ継手は、ピン及びボックスを含む。ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面は、Cu−Zn合金からなる第1のめっき層を有する。これにより、グリーンドープを塗布する場合、さらには無ドープの場合でも、十分な耐漏れ性と耐焼付き性とを示し、さらに耐食性にも優れていて、隙間腐食の発生が防止される、と特許文献3には記載されている。   The threaded joint for pipes described in Patent Document 3 includes a pin and a box. At least one contact surface of the pin and the box has a first plating layer made of a Cu—Zn alloy. As a result, even when green dope is applied, and even when it is not doped, it exhibits sufficient leakage resistance and seizure resistance, and also has excellent corrosion resistance, preventing the occurrence of crevice corrosion. Document 3 describes this.

一方で、油井管は、製造された後、船舶等により輸送され、使用されるまで一定期間保管される。油井管の輸送及び保管は、長期間に渡る場合がある。さらに、油井管の保管は屋外で行われる場合がある。屋外で長期に保管された場合、油井管用ねじ継手に錆が発生し、油井管用ねじ継手の気密性や耐焼付き性が低下する場合がある。したがって、油井管用ねじ継手には、上述の耐焼付き性に加え、優れた耐食性が要求される。   On the other hand, after the oil well pipe is manufactured, it is transported by a ship or the like and stored for a certain period until it is used. The transportation and storage of oil well pipes may take a long time. In addition, oil wells may be stored outdoors. When stored outdoors for a long period of time, rust is generated in the threaded joint for oil well pipes, and the airtightness and seizure resistance of the threaded joints for oil well pipes may be reduced. Therefore, an oil well pipe threaded joint is required to have excellent corrosion resistance in addition to the above-mentioned seizure resistance.

国際公開第2009/072486号International Publication No. 2009/072486 特開2003−074763号公報JP 2003-074763 A 特開2008−215473号公報JP 2008-215473 A

上述の特許文献1〜3に開示された技術を用いても、管用ねじ継手の耐焼付き性及び耐食性が低い場合がある。   Even if the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above are used, the seizure resistance and corrosion resistance of the threaded joint for pipes may be low.

本発明の目的は、耐焼付き性及び耐食性に優れる管用ねじ継手及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a threaded joint for pipes excellent in seizure resistance and corrosion resistance and a method for producing the same.

本実施形態の管用ねじ継手は、ピン及びボックスと合金めっき層とを備える。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を備える。合金めっき層は、Zn−Co合金からなる。合金めっき層は、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面上に配置される。   The threaded joint for pipes of this embodiment includes a pin and a box, and an alloy plating layer. Each pin and box includes a contact surface having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The alloy plating layer is made of a Zn-Co alloy. The alloy plating layer is disposed on at least one contact surface of the pin and the box.

本実施形態の管用ねじ継手の製造方法は、ピン及びボックスを備える管用ねじ継手の製造方法である。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を備える。本実施形態の製造方法は、準備工程と、合金めっき層形成工程とを備える。準備工程では、亜鉛イオン及びコバルトイオンを含有するめっき浴を準備する。合金めっき層形成工程では、めっき浴を用いて、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層を形成する。   The manufacturing method of the threaded joint for pipes of this embodiment is a manufacturing method of the threaded joint for pipes provided with a pin and a box. Each pin and box includes a contact surface having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The manufacturing method of this embodiment includes a preparation step and an alloy plating layer forming step. In the preparation step, a plating bath containing zinc ions and cobalt ions is prepared. In the alloy plating layer forming step, an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy is formed on the contact surface of at least one of the pin and the box using a plating bath.

本実施形態の管用ねじ継手は、耐焼付き性及び耐食性に優れる。   The threaded joint for pipes of this embodiment is excellent in seizure resistance and corrosion resistance.

図1は、本実施形態による管用ねじ継手の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a threaded joint for pipes according to the present embodiment. 図2は、本実施形態による管用ねじ継手の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the threaded joint for pipes according to the present embodiment. 図3は、本実施形態による管用ねじ継手の接触表面の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the contact surface of the threaded joint for pipes according to the present embodiment. 図4は、図3とは異なる他の実施形態による管用ねじ継手の接触表面の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a contact surface of a threaded joint for pipes according to another embodiment different from FIG.

以下、図面を参照して、本実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

本発明者らは、管用ねじ継手の耐焼付き性及び耐食性について種々検討を行った。その結果、以下の知見を得た。   The present inventors have made various studies on the seizure resistance and corrosion resistance of the threaded joint for pipes. As a result, the following knowledge was obtained.

管用ねじ継手の耐焼付き性を高めるには、高硬度及び高融点を有するめっき層をねじ部及びねじ無し金属接触部(以下、接触表面という。)に形成することが有効である。めっき層の硬度が高ければ、管用ねじ継手のねじ締め及びねじ戻しの際にめっき層が損傷を受けにくい。さらに、めっき層の融点が高ければ、管用ねじ継手のねじ締め及びねじ戻しの際、局所的に高温になった場合でもめっき層が溶け出しにくい。   In order to improve the seizure resistance of the threaded joint for pipes, it is effective to form a plating layer having a high hardness and a high melting point on a threaded portion and a non-threaded metal contact portion (hereinafter referred to as a contact surface). If the hardness of the plating layer is high, the plating layer is less likely to be damaged when the screw joint for pipes is tightened and unscrewed. Furthermore, if the melting point of the plating layer is high, the plating layer is unlikely to melt even when the temperature is locally high during screw tightening and unscrewing of the pipe threaded joint.

そこで、本実施形態では、Zn−Co合金からなる合金めっき層を接触表面上に形成する。Zn−Co合金の硬度及び融点は高い。したがって、管用ねじ継手の耐焼付き性を高めることができる。純金属の場合、亜鉛(Zn)は、従来めっきに用いられてきた銅(Cu)と比較して硬度及び融点が低い。しかしながら、Zn−Co合金であれば、めっき層は十分な高硬度及び高融点を有し、耐焼付き性を高めることができる。   Therefore, in this embodiment, an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy is formed on the contact surface. The hardness and melting point of the Zn—Co alloy are high. Therefore, the seizure resistance of the pipe threaded joint can be improved. In the case of a pure metal, zinc (Zn) has lower hardness and melting point than copper (Cu) conventionally used for plating. However, if it is a Zn-Co alloy, the plating layer has a sufficiently high hardness and a high melting point, and can enhance the seizure resistance.

Zn−Co合金を用いればさらに、管用ねじ継手の耐食性を高めることができる。亜鉛(Zn)は鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及びクロム(Cr)と比較して卑な金属である。したがって、亜鉛(Zn)を含むめっき層を接触表面に形成すれば、鋼材よりも優先的にめっき層が腐食される(犠牲防食)。これにより、管用ねじ継手の耐食性が高まる。   If a Zn-Co alloy is used, the corrosion resistance of the threaded joint for pipes can be further increased. Zinc (Zn) is a base metal compared to iron (Fe), nickel (Ni) and chromium (Cr). Therefore, if a plating layer containing zinc (Zn) is formed on the contact surface, the plating layer is preferentially corroded over the steel material (sacrificial corrosion protection). Thereby, the corrosion resistance of the threaded joint for pipes is increased.

以上の知見に基づいて完成した本実施形態の管用ねじ継手は、ピン及びボックスと合金めっき層とを備える。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を備える。合金めっき層は、Zn−Co合金からなる。合金めっき層は、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面上に配置される。   The threaded joint for pipes of this embodiment completed based on the above knowledge is provided with a pin and a box, and an alloy plating layer. Each pin and box includes a contact surface having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The alloy plating layer is made of a Zn-Co alloy. The alloy plating layer is disposed on at least one contact surface of the pin and the box.

本実施形態の管用ねじ継手は、Zn−Co合金からなる合金めっき層を備える。そのため、耐焼付き性及び耐食性に優れる。   The threaded joint for pipes of this embodiment includes an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy. Therefore, it is excellent in seizure resistance and corrosion resistance.

好ましくは、合金めっき層は、質量%で、5超〜25%のCoを含有する。   Preferably, the alloy plating layer contains more than 5 to 25% Co by mass%.

この場合、管用ねじ継手の耐焼付き性及び耐食性がさらに高まる。   In this case, the seizure resistance and corrosion resistance of the pipe threaded joint are further increased.

好ましくは、合金めっき層の厚さは、1〜20μmである。   Preferably, the thickness of the alloy plating layer is 1 to 20 μm.

好ましくは、上記管用ねじ継手はさらに、合金めっき層上に固体潤滑被膜を備える。   Preferably, the threaded joint for pipes further includes a solid lubricating coating on the alloy plating layer.

この場合、管用ねじ継手の潤滑性が高まる。   In this case, the lubricity of the threaded joint for pipes is increased.

本実施形態の管用ねじ継手の製造方法は、ピン及びボックスを備える管用ねじ継手の製造方法である。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を備える。本実施形態の製造方法は、準備工程と、合金めっき層形成工程とを備える。準備工程では、亜鉛イオン及びコバルトイオンを含有するめっき浴を準備する。合金めっき層形成工程では、めっき浴を用いて、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層を形成する。   The manufacturing method of the threaded joint for pipes of this embodiment is a manufacturing method of the threaded joint for pipes provided with a pin and a box. Each pin and box includes a contact surface having a threaded portion and an unthreaded metal contact portion. The manufacturing method of this embodiment includes a preparation step and an alloy plating layer forming step. In the preparation step, a plating bath containing zinc ions and cobalt ions is prepared. In the alloy plating layer forming step, an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy is formed on the contact surface of at least one of the pin and the box using a plating bath.

好ましくは、上記製造方法はさらに、合金めっき層上に固体潤滑被膜を形成する工程を備える。   Preferably, the manufacturing method further includes a step of forming a solid lubricating film on the alloy plating layer.

以下、本実施形態による管用ねじ継手及びその製造方法ついて詳述する。   Hereinafter, the threaded joint for pipes and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described in detail.

[管用ねじ継手1]
管用ねじ継手は、ピン及びボックスを備える。図1は、本実施形態による管用ねじ継手1の構成を示す図である。図1を参照して、管用ねじ継手1は、鋼管2とカップリング3とを備える。鋼管2の両端には、外面に雄ねじ部を有するピン4が形成される。カップリング3の両端には、内面に雌ねじ部を有するボックス5が形成される。ピン4とボックス5とをねじ締めすることによって、鋼管2の端に、カップリング3が取り付けられる。一方で、カップリング3を使用せず、鋼管2の一方の端をピン4とし、他方の端をボックス5とした、インテグラル方式の管用ねじ継手もある。本実施形態の管用ねじ継手1は、カップリング方式及びインテグラル方式の両方の管用ねじ継手1に使用できる。
[Threaded joint 1 for pipes]
The threaded joint for pipes includes a pin and a box. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a threaded joint 1 for a pipe according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the threaded joint 1 for a pipe includes a steel pipe 2 and a coupling 3. At both ends of the steel pipe 2, pins 4 having male screw portions on the outer surface are formed. Boxes 5 having internal thread portions on the inner surface are formed at both ends of the coupling 3. The coupling 3 is attached to the end of the steel pipe 2 by screwing the pin 4 and the box 5 together. On the other hand, there is also an integral type threaded joint for pipes in which one end of the steel pipe 2 is a pin 4 and the other end is a box 5 without using the coupling 3. The threaded joint for pipes 1 of this embodiment can be used for both threaded couplings for pipes of the coupling system and the integral system.

ピン4及びボックス5は、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を有する。図2は、本実施形態による管用ねじ継手1の断面図である。図2を参照して、ピン4及びボックス5はそれぞれ、接触表面40及び50を含む。ピン4の接触表面40は、雄ねじ部41及びねじ無し金属接触部42を備える。ねじ無し金属接触部42は、金属シール部43及びショルダー部44を備える。ボックス5の接触表面50は、雌ねじ部51及びねじ無し金属接触部52を備える。ねじ無し金属接触部52は、金属シール部53及びショルダー部54を備える。   Pin 4 and box 5 have contact surfaces with threaded and unthreaded metal contacts. FIG. 2 is a cross-sectional view of the threaded joint 1 for a pipe according to the present embodiment. Referring to FIG. 2, pin 4 and box 5 include contact surfaces 40 and 50, respectively. The contact surface 40 of the pin 4 comprises a male thread part 41 and an unthreaded metal contact part 42. The unthreaded metal contact portion 42 includes a metal seal portion 43 and a shoulder portion 44. The contact surface 50 of the box 5 comprises an internal thread 51 and an unthreaded metal contact 52. The unthreaded metal contact portion 52 includes a metal seal portion 53 and a shoulder portion 54.

図2では、ピン4において、ショルダー部44、金属シール部43及び雄ねじ部41は、ピン4の先端から、ショルダー部44、金属シール部43及び雄ねじ部41の順で配置される。ボックス5において、ショルダー部54、金属シール部53及び雌ねじ部51は、ボックス5の先端から、雌ねじ部51、金属シール部53及びショルダー部54の順で配置される。しかしながら、接触表面40及び50の形状は図2に記載された形状に限定されない。たとえば、接触表面40及び50は、ショルダー部44及び54を含まなくてもよい。この場合、ピン4の金属シール部43及び雌ねじ部41は、ピン4の先端から、金属シール部43及び雄ねじ部41の順に配置される。ボックス5の金属シール部53及び雌ねじ部51は、ボックス5の先端から、雌ねじ部51及び金属シール部53の順に配置される。   In FIG. 2, in the pin 4, the shoulder portion 44, the metal seal portion 43, and the male screw portion 41 are arranged in order of the shoulder portion 44, the metal seal portion 43, and the male screw portion 41 from the tip of the pin 4. In the box 5, the shoulder portion 54, the metal seal portion 53, and the female screw portion 51 are arranged from the tip of the box 5 in the order of the female screw portion 51, the metal seal portion 53, and the shoulder portion 54. However, the shape of the contact surfaces 40 and 50 is not limited to the shape described in FIG. For example, contact surfaces 40 and 50 may not include shoulder portions 44 and 54. In this case, the metal seal portion 43 and the female screw portion 41 of the pin 4 are arranged in the order of the metal seal portion 43 and the male screw portion 41 from the tip of the pin 4. The metal seal portion 53 and the female screw portion 51 of the box 5 are arranged in the order of the female screw portion 51 and the metal seal portion 53 from the tip of the box 5.

図3は、本実施形態による管用ねじ継手1の接触表面40及び50の断面図である。図3を参照して、管用ねじ継手1は、ピン4及びボックス5の少なくとも一方の接触表面40及び50上に合金めっき層20を備える。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the contact surfaces 40 and 50 of the pipe threaded joint 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 3, the threaded joint for pipes 1 includes an alloy plating layer 20 on at least one contact surface 40 and 50 of the pin 4 and the box 5.

[合金めっき層20]
管用ねじ継手1は、ピン4及びボックス5の少なくとも一方の接触表面40及び50上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層20を備える。合金めっき層20の硬度及び融点は高い。したがって、管用ねじ継手1の耐焼付き性が高まる。合金めっき層20に含まれるZnは、卑な金属である。したがって、管用ねじ継手の耐食性が高まる。
[Alloy plating layer 20]
The pipe threaded joint 1 includes an alloy plating layer 20 made of a Zn—Co alloy on at least one of the contact surfaces 40 and 50 of the pin 4 and the box 5. The alloy plating layer 20 has a high hardness and melting point. Therefore, the seizure resistance of the pipe threaded joint 1 is increased. Zn contained in the alloy plating layer 20 is a base metal. Therefore, the corrosion resistance of the pipe threaded joint is increased.

合金めっき層20は、Zn−Co合金からなる。Zn−Co合金は、Zn及びCoを含有し、残部は不純物からなる。好ましくは、合金めっき層におけるCo含有量は、質量%で、5超〜25質量%であり、Zn含有量は75〜95質量%未満である。合金めっき層20におけるCo含有量の下限は、より好ましくは10質量%である。合金めっき層20におけるCo含有量の上限は、より好ましくは20質量%である。合金めっき層20は、Znの含有量が大きい。そのため、犠牲防食の効果が大きい。   The alloy plating layer 20 is made of a Zn—Co alloy. The Zn—Co alloy contains Zn and Co, and the balance consists of impurities. Preferably, the Co content in the alloy plating layer is greater than 5 to 25% by mass and the Zn content is less than 75 to 95% by mass. The lower limit of the Co content in the alloy plating layer 20 is more preferably 10% by mass. The upper limit of the Co content in the alloy plating layer 20 is more preferably 20% by mass. The alloy plating layer 20 has a high Zn content. Therefore, the effect of sacrificial corrosion protection is great.

合金めっき層20におけるCo含有量は次の方法で測定する。測定は、エネルギー分散形X線分析装置(EDS)付き走査型電子顕微鏡(EDS:EDAX製Pegasus、SEM:(株)エリオニクス製ERA−8900FE)を用いて行う。合金めっき層20表面の任意の3箇所を走査型電子顕微鏡にて観察し、組成分析する。測定倍率:1500〜5000倍、加速電圧:15〜30kV、照射電流:最大1nAの電子ビームを照射し、Co−kα線の強度を測定し、Coの含有量(質量%)を算出する。3箇所の平均値を採用し、Co含有量とする。   The Co content in the alloy plating layer 20 is measured by the following method. The measurement is performed using a scanning electron microscope with an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) (EDS: Pegasus manufactured by EDAX, SEM: ERA-8900FE manufactured by Elionix Co., Ltd.). Arbitrary three places on the surface of the alloy plating layer 20 are observed with a scanning electron microscope, and the composition is analyzed. Measurement magnification: 1500 to 5000 times, acceleration voltage: 15 to 30 kV, irradiation current: irradiation with an electron beam with a maximum of 1 nA, the intensity of Co-kα rays is measured, and the Co content (mass%) is calculated. The average value of 3 places is adopted and it is set as Co content.

合金めっき層20の厚さは、1〜20μmであることが好ましい。合金めっき層20の厚さが1μm以上であれば、管用ねじ継手1の耐焼付き性及び耐食性を安定して高めることができる。合金めっき層20の厚さが20μm以下であれば、めっきの密着性が安定する。したがって、合金めっき層の厚さは1〜20μmであることが好ましい。   The thickness of the alloy plating layer 20 is preferably 1 to 20 μm. If the thickness of the alloy plating layer 20 is 1 μm or more, the seizure resistance and the corrosion resistance of the threaded joint 1 for pipes can be stably increased. If the thickness of the alloy plating layer 20 is 20 micrometers or less, the adhesiveness of plating will be stabilized. Therefore, the thickness of the alloy plating layer is preferably 1 to 20 μm.

合金めっき層20の厚さは次の方法で測定する。合金めっき層20を形成した管用ねじ継手1を、管用ねじ継手1の長手方向に対して直角に切断し、切断片を得る。切断面が観察面となるように切断片を樹脂に埋め込む。観察面を研磨し、観察試料を作製する。走査型電子顕微鏡(SEM)により合金めっき層20の断面観察をして、合金めっき層20の厚さを測定する。   The thickness of the alloy plating layer 20 is measured by the following method. The pipe threaded joint 1 on which the alloy plating layer 20 is formed is cut at right angles to the longitudinal direction of the pipe threaded joint 1 to obtain a cut piece. The cut piece is embedded in the resin so that the cut surface becomes the observation surface. The observation surface is polished to prepare an observation sample. The cross section of the alloy plating layer 20 is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the thickness of the alloy plating layer 20 is measured.

[固体潤滑被膜21]
図4は、図3とは異なる他の実施形態による管用ねじ継手1の接触表面40及び50の断面図である。図4を参照して、好ましくは、管用ねじ継手1はさらに、合金めっき層20上に固体潤滑被膜21を備える。この場合、管用ねじ継手1の潤滑性が高まる。固体潤滑被膜21は周知のものを使用できる。固体潤滑被膜21はたとえば、潤滑性粒子及び結合剤を含む。固体潤滑被膜21は、必要に応じて、溶媒及び他の成分を含有してもよい。
[Solid lubricating coating 21]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the contact surfaces 40 and 50 of the threaded joint 1 for pipe according to another embodiment different from FIG. Referring to FIG. 4, preferably, the threaded joint for pipes 1 further includes a solid lubricating coating 21 on the alloy plating layer 20. In this case, the lubricity of the threaded joint for pipes 1 is increased. A well-known solid lubricant film 21 can be used. The solid lubricating coating 21 includes, for example, lubricating particles and a binder. The solid lubricating coating 21 may contain a solvent and other components as necessary.

潤滑性粒子は、固体潤滑被膜21の表面の摩擦係数を低下させる。潤滑性粒子は、潤滑性を有する粒子であれば特に限定されない。潤滑性粒子はたとえば、黒鉛、MoS2(二硫化モリブデン)、WS2(二硫化タングステン)、BN(窒化ホウ素)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、CFx(フッ化黒鉛)及びCaCO3(炭酸カルシウム)からなる群から選択される1種又は2種以上である。好ましくは、黒鉛、フッ化黒鉛、MoS2及びPTFEが用いられる。 The lubricating particles reduce the friction coefficient of the surface of the solid lubricating coating 21. The lubricating particles are not particularly limited as long as they have lubricating properties. Lubricating particles include, for example, graphite, MoS 2 (molybdenum disulfide), WS 2 (tungsten disulfide), BN (boron nitride), PTFE (polytetrafluoroethylene), CF x (graphite fluoride) and CaCO 3 (carbonic acid). One or more selected from the group consisting of calcium). Preferably, graphite, graphite fluoride, MoS 2 and PTFE are used.

結合剤は、潤滑性粒子を固体潤滑被膜21中に結合させる。結合剤はたとえば、有機系樹脂及び無機系樹脂からなる群から選択される1種又は2種である。有機系樹脂を用いる場合は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群から選択される1種を用いることができる。熱硬化性樹脂はたとえば、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、ウレア樹脂及びアクリル樹脂からなる群から選択される1種又は2種以上である。熱可塑性樹脂はたとえば、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂及びエチレン酢酸ビニル樹脂からなる群から選択される1種又は2種以上である。   The binder binds the lubricating particles into the solid lubricating coating 21. The binder is, for example, one or two selected from the group consisting of organic resins and inorganic resins. When using organic resin, 1 type selected from the group which consists of a thermosetting resin and a thermoplastic resin can be used. The thermosetting resin is, for example, one or two selected from the group consisting of epoxy resin, polyimide resin, polycarbodiimide resin, polyether sulfone, polyether ether ketone resin, phenol resin, furan resin, urea resin, and acrylic resin. More than a seed. The thermoplastic resin is, for example, one or more selected from the group consisting of polyamideimide resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, and ethylene vinyl acetate resin.

無機系樹脂を用いる場合は、ポリメタロキサンを用いることができる。ポリメタロキサンとは、金属−酸素結合の繰り返しが主鎖骨格である高分子化合物のことをいう。好ましくは、ポリチタノキサン(Ti−O)及びポリシロキサン(Si−O)が用いられる。これらの無機系樹脂は、金属アルコキシドを加水分解及び縮合させることで得られる。金属アルコキシドのアルコキシ基はたとえば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、ブトキシ基及びtert−ブトキシ基等の低級アルコキシ基である。   When an inorganic resin is used, polymetalloxane can be used. The polymetalloxane refers to a polymer compound in which a repeating metal-oxygen bond is a main chain skeleton. Preferably, polytitanoxane (Ti—O) and polysiloxane (Si—O) are used. These inorganic resins are obtained by hydrolyzing and condensing metal alkoxide. The alkoxy group of the metal alkoxide is, for example, a lower alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, an isobutoxy group, a butoxy group and a tert-butoxy group.

潤滑性粒子及び結合剤を溶解又は分散させる必要がある場合は、溶媒を用いる。溶媒は、固体潤滑被膜21に含まれる成分を分散又は溶解できるものであれば、特に限定されない。溶媒は、有機溶媒及び水からなる群から選択される1種又は2種を用いることができる。有機溶媒はたとえば、トルエン及びイソプロピルアルコールからなる群から選択される1種又は2種である。   When it is necessary to dissolve or disperse the lubricating particles and the binder, a solvent is used. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse or dissolve the components contained in the solid lubricant film 21. As the solvent, one or two selected from the group consisting of an organic solvent and water can be used. The organic solvent is, for example, one or two selected from the group consisting of toluene and isopropyl alcohol.

固体潤滑被膜21は、必要に応じて、他の成分を含有できる。他の成分はたとえば、防錆剤、腐食抑制剤、界面活性剤、ワックス、摩擦調整剤及び顔料等である。潤滑性粒子、結合剤、溶媒及びその他の成分のそれぞれの含有量は、適宜設定される。   The solid lubricating coating 21 can contain other components as necessary. Other components are, for example, rust inhibitors, corrosion inhibitors, surfactants, waxes, friction modifiers, pigments and the like. The respective contents of the lubricating particles, the binder, the solvent and other components are appropriately set.

[管用ねじ継手1の母材]
管用ねじ継手1の母材の組成は、特に限定されない。母材はたとえば、炭素鋼、ステンレス鋼及び合金鋼等である。合金鋼の中でも、Cr、Ni及びMo等の合金元素を含んだ二相ステンレス鋼及びNi合金等の高合金鋼は耐食性が高い。そのため、これらの高合金鋼を母材に使用すれば、硫化水素や二酸化炭素等を含有する腐食環境において、優れた耐食性が得られる。
[Base material of threaded joint 1 for pipes]
The composition of the base material of the pipe threaded joint 1 is not particularly limited. Examples of the base material include carbon steel, stainless steel, and alloy steel. Among alloy steels, duplex stainless steels containing alloy elements such as Cr, Ni and Mo and high alloy steels such as Ni alloys have high corrosion resistance. Therefore, if these high alloy steels are used as a base material, excellent corrosion resistance can be obtained in a corrosive environment containing hydrogen sulfide, carbon dioxide and the like.

[製造方法]
本実施形態による管用ねじ継手1の製造方法は、準備工程と、合金めっき層形成工程とを備える。
[Production method]
The manufacturing method of the threaded joint 1 for pipes by this embodiment comprises a preparatory process and an alloy plating layer formation process.

[準備工程]
準備工程では、亜鉛イオン及びコバルトイオンを含有するめっき浴を準備する。めっき浴はさらに、溶媒を含有する。溶媒は水であることが好ましい。亜鉛イオン及びアニオンの塩(たとえば硫酸亜鉛)を溶媒に溶かすことによって、めっき浴中に亜鉛イオンを含有させる。同様に、コバルトイオン及びアニオンの塩(たとえば硫酸コバルト)を溶媒に溶かすことによって、めっき浴中にコバルトイオンを含有させる。アニオンはたとえば、硫酸イオン、塩化物イオン及びピロリン酸イオンからなる群から選択される1種又は2種以上である。
[Preparation process]
In the preparation step, a plating bath containing zinc ions and cobalt ions is prepared. The plating bath further contains a solvent. The solvent is preferably water. Zinc ions are contained in the plating bath by dissolving a salt of zinc ions and anions (for example, zinc sulfate) in a solvent. Similarly, cobalt ions are contained in the plating bath by dissolving a salt of cobalt ions and anions (for example, cobalt sulfate) in a solvent. The anion is, for example, one or more selected from the group consisting of sulfate ion, chloride ion and pyrophosphate ion.

めっき浴中における亜鉛イオンの含有量の下限は亜鉛換算で、好ましくは10g/L、より好ましくは20g/Lである。めっき浴中における亜鉛イオンの含有量の上限は亜鉛換算で、好ましくは55g/L、より好ましくは30g/Lである。めっき浴中におけるコバルトイオンの含有量の下限はコバルト換算で、好ましくは10g/L、より好ましくは30g/Lである。めっき浴中におけるコバルトイオンの含有量の上限はコバルト換算で、好ましくは50g/L、より好ましくは45g/Lである。   The lower limit of the zinc ion content in the plating bath is preferably 10 g / L, more preferably 20 g / L in terms of zinc. The upper limit of the zinc ion content in the plating bath is preferably 55 g / L, more preferably 30 g / L in terms of zinc. The lower limit of the content of cobalt ions in the plating bath is preferably 10 g / L, more preferably 30 g / L, in terms of cobalt. The upper limit of the content of cobalt ions in the plating bath is preferably 50 g / L, more preferably 45 g / L, in terms of cobalt.

めっき浴は必要に応じて、電導度塩、アノード溶解促進剤、錯化剤、pH緩衝剤、界面活性剤、還元剤、安定剤及びその他の添加剤からなる群から選択される1種又は2種以上を含有してもよい。   The plating bath is optionally selected from one or two selected from the group consisting of a conductivity salt, an anodic dissolution accelerator, a complexing agent, a pH buffer, a surfactant, a reducing agent, a stabilizer, and other additives. It may contain seeds or more.

[合金めっき層形成工程]
合金めっき層形成工程では、ピン4及びボックス5の少なくとも一方の接触表面40及び50上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層20を形成する。合金めっき層20は、電気めっきにより形成される。電気めっきは、上記めっき浴に、ピン4及びボックス5の少なくとも一方の接触表面40及び50を浸漬し、通電することによって行う。電気めっきの条件は適宜設定できる。電気めっきの条件はたとえば、めっき浴pH:1〜10、めっき浴温度:10〜60℃、電流密度:1〜100A/dm2、及び、処理時間:0.1〜30分である。
[Alloy plating layer forming process]
In the alloy plating layer forming step, the alloy plating layer 20 made of a Zn—Co alloy is formed on at least one of the contact surfaces 40 and 50 of the pin 4 and the box 5. The alloy plating layer 20 is formed by electroplating. Electroplating is performed by immersing at least one contact surface 40 and 50 of the pin 4 and the box 5 in the plating bath and energizing. The conditions for electroplating can be set as appropriate. The electroplating conditions are, for example, plating bath pH: 1 to 10, plating bath temperature: 10 to 60 ° C., current density: 1 to 100 A / dm 2 , and processing time: 0.1 to 30 minutes.

[固体潤滑被膜形成工程]
好ましくは、上記製造方法は、合金めっき層20上に固体潤滑被膜21を形成する工程(固体潤滑被膜形成工程)を備える。固体潤滑被膜形成工程では、はじめに、固体潤滑被膜用組成物(以下、組成物とも称する。)を準備する。組成物は、上述の潤滑性粒子及び結合剤を混合することで形成される。組成物はさらに、上述の溶媒及び他の成分を含有してもよい。
[Solid lubricating film forming process]
Preferably, the manufacturing method includes a step of forming a solid lubricating coating 21 on the alloy plating layer 20 (a solid lubricating coating forming step). In the solid lubricant film forming step, first, a solid lubricant film composition (hereinafter also referred to as a composition) is prepared. The composition is formed by mixing the lubricating particles and binder described above. The composition may further contain the above-described solvent and other components.

得られた組成物を合金めっき層20上に塗布する。塗布の方法は特に限定されない。たとえば、スプレーガンを用いて、合金めっき層20上に組成物を噴霧する。組成物が塗布されたピン4又はボックス5を、加熱乾燥させる。これにより、組成物が硬化し、合金めっき層20上に固体潤滑被膜21が形成される。加熱乾燥の条件は、組成物に含まれる各成分の沸点及び融点等を考慮して、適宜設定できる。溶媒を用いない組成物に対しては、ホットメルト法を用いることができる。ホットメルト法では、組成物を加熱して流動状態にする。流動状態になった組成物をたとえば、温度保持機能を有するスプレーガンを用いて噴霧する。組成物を塗布したピン4又はボックス5を、空冷等により冷却する。これにより、組成物が硬化し、合金めっき層20上に固体潤滑被膜21が形成される。   The obtained composition is applied onto the alloy plating layer 20. The method of application is not particularly limited. For example, the composition is sprayed onto the alloy plating layer 20 using a spray gun. The pin 4 or the box 5 to which the composition is applied is heated and dried. Thereby, the composition is cured, and a solid lubricating film 21 is formed on the alloy plating layer 20. The conditions for the heat drying can be appropriately set in consideration of the boiling point and melting point of each component contained in the composition. For compositions that do not use a solvent, the hot melt method can be used. In the hot melt method, the composition is heated to a fluid state. The composition in a fluidized state is sprayed using, for example, a spray gun having a temperature holding function. The pin 4 or the box 5 coated with the composition is cooled by air cooling or the like. Thereby, the composition is cured, and a solid lubricating film 21 is formed on the alloy plating layer 20.

[その他の工程]
上記製造工程はさらに、必要に応じて、合金めっき層形成工程の前に前処理工程を備えてもよい。前処理工程はたとえば、酸洗及びアルカリ脱脂である。前処理工程では、接触表面40及び50上に付着した油分等を洗浄する。前処理工程はさらに、機械研削仕上げ等の研削加工を備えてもよい。前処理工程は、合金めっき層形成工程の前であれば、準備工程の前に実施しても準備工程の後に実施してもよい。
[Other processes]
The manufacturing process may further include a pretreatment process before the alloy plating layer forming process, if necessary. The pretreatment process is, for example, pickling and alkali degreasing. In the pretreatment process, oil components and the like adhering to the contact surfaces 40 and 50 are washed. The pretreatment process may further include a grinding process such as a mechanical grinding finish. The pretreatment step may be performed before the preparation step or after the preparation step as long as it is before the alloy plating layer formation step.

上記製造工程はさらに、必要に応じて、燐酸塩被膜形成工程を備えてもよい。燐酸塩被膜形成工程では、合金めっき層20と固体潤滑被膜21との間に燐酸塩被膜を形成する。燐酸塩被膜により、固体潤滑被膜の密着性を高めることができる。燐酸塩はたとえば、燐酸亜鉛及び燐酸マンガンからなる群から選択される1種又は2種である。燐酸塩被膜形成工程は、周知の方法で実施できる。   The manufacturing process may further include a phosphate film forming process as necessary. In the phosphate film forming step, a phosphate film is formed between the alloy plating layer 20 and the solid lubricating film 21. The adhesion of the solid lubricating coating can be enhanced by the phosphate coating. The phosphate is, for example, one or two selected from the group consisting of zinc phosphate and manganese phosphate. The phosphate film forming step can be performed by a known method.

以下、実施例を説明する。実施例において、ピンの接触表面をピン表面、ボックスの接触表面をボックス表面という。また、実施例中の%は、質量%を意味する。   Examples will be described below. In the embodiment, 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. Moreover,% in an Example means the mass%.

基材には、高合金鋼の1種であるCr13%鋼(C:0.18%、Si:0.23%、Mn:0.8%、P:0.02%、S:0.01%、Cu:0.04%、Ni:0.1%、Cr:13%、Mo:0.04%、残部:Fe及び不純物)を用いた。このCr13%鋼を用いて、継目無鋼管及びカップリングを製造した。継目無鋼管のサイズは外径244.5mm、肉厚13.84mm、長さ1200mmであった。継目無鋼管の両端の外面には、切削加工によって雄ねじ部及びねじ無し金属接触部を有するピンを形成した。カップリングの両端の内面には、切削加工によって雌ねじ部及びねじ無し金属接触部を有するボックスを形成した。   For the base material, Cr 13% steel (C: 0.18%, Si: 0.23%, Mn: 0.8%, P: 0.02%, S: 0.01), which is a kind of high alloy steel. %, Cu: 0.04%, Ni: 0.1%, Cr: 13%, Mo: 0.04%, balance: Fe and impurities). Using this Cr 13% steel, seamless steel pipes and couplings were produced. The seamless steel pipe had an outer diameter of 244.5 mm, a wall thickness of 13.84 mm, and a length of 1200 mm. On the outer surface of both ends of the seamless steel pipe, a pin having a male thread part and an unthreaded metal contact part was formed by cutting. Boxes having internal thread portions and unthreaded metal contact portions were formed on the inner surfaces of both ends of the coupling by cutting.

[準備工程]
亜鉛イオン及びコバルトイオンを含有するめっき浴を準備した。めっき浴は、市販特級の硫酸亜鉛七水和物、硫酸コバルト七水和物、塩化アンモニウム:0.5mol/L及びホウ酸:0.5mol/Lを純水に溶かして作製した。亜鉛イオン濃度とコバルトイオン濃度とが合計で1.0mol/Lとなるように調整し、各イオン濃度を変化させて数種類のめっき浴を建浴した。
[Preparation process]
A plating bath containing zinc ions and cobalt ions was prepared. The plating bath was prepared by dissolving commercially available zinc sulfate heptahydrate, cobalt sulfate heptahydrate, ammonium chloride: 0.5 mol / L and boric acid: 0.5 mol / L in pure water. The zinc ion concentration and the cobalt ion concentration were adjusted so as to be 1.0 mol / L in total, and various types of plating baths were constructed by changing each ion concentration.

[合金めっき層形成工程]
試験番号1〜試験番号6のボックス表面に合金めっき層を形成した。具体的には、各試験番号のめっき浴にカップリングを浸漬し、通電することでZn−Co合金からなる合金めっき層を形成した。めっき条件は、めっき浴pH:3.5、めっき浴温度:35℃、電流密度:2〜20A/dm2(定電流電解法)であった。
[Alloy plating layer forming process]
An alloy plating layer was formed on the surface of the boxes of Test No. 1 to Test No. 6. Specifically, an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy was formed by immersing the coupling in a plating bath of each test number and energizing it. The plating conditions were plating bath pH: 3.5, plating bath temperature: 35 ° C., and current density: 2 to 20 A / dm 2 (constant current electrolysis method).

試験番号7のボックス表面には、Cu−Sn−Zn合金めっき層を形成した。具体的には、銅イオン、錫イオン及び亜鉛イオンを含有するシアン浴を用いて、電気めっきによりボックス表面にCu−Sn−Zn合金めっき層を形成した。Cu−Sn−Zn合金めっき層は、Zn:約7%、Sn:約40%、Cu:約53%を含有した。   A Cu—Sn—Zn alloy plating layer was formed on the surface of the test No. 7 box. Specifically, a Cu—Sn—Zn alloy plating layer was formed on the box surface by electroplating using a cyan bath containing copper ions, tin ions and zinc ions. The Cu—Sn—Zn alloy plating layer contained Zn: about 7%, Sn: about 40%, Cu: about 53%.

[固体潤滑被膜形成工程]
各試験番号のボックス表面にさらに固体潤滑被膜を形成した。固体潤滑被膜形成用の組成物は、ポリアミドイミド樹脂:12質量%、ジメチルスルホキシド:45質量%、PTFE粒子:5質量%、純水:残部を含有した。この組成物を合金めっき層上にスプレー塗布した後、予備乾燥(85℃、10分)及び本加熱(280℃、30分)し、平均膜厚30μmの固体潤滑被膜を形成した。
[Solid lubricating film forming process]
A solid lubricant film was further formed on the surface of each test number box. The composition for forming a solid lubricant film contained polyamideimide resin: 12% by mass, dimethyl sulfoxide: 45% by mass, PTFE particles: 5% by mass, and pure water: the balance. After spraying this composition on the alloy plating layer, preliminary drying (85 ° C., 10 minutes) and main heating (280 ° C., 30 minutes) were performed to form a solid lubricating film having an average film thickness of 30 μm.

ピン表面は、機械研削仕上げ(表面粗さ3μm)を施した後、固体防食被膜を形成した。固体防食被膜形成用の組成物は、アクリル樹脂系紫外線硬化型樹脂塗料、亜燐酸アルミニウム及びポリエチレンワックスを含有した。亜燐酸アルミニウム及びポリエチレンワックスの含有量は、アクリル樹脂系紫外線硬化型樹脂1に対して、それぞれ0.05及び0.01であった。この組成物をピン表面に塗布した後、組成物にUVランプ(空冷水銀ランプ、出力4kW、紫外線波長:260nm)で紫外線を照射して硬化させた。固体防食被膜の厚さは25μmであった。   The pin surface was subjected to mechanical grinding finish (surface roughness 3 μm), and then a solid anticorrosive film was formed. The composition for forming a solid anticorrosive film contained an acrylic resin-based ultraviolet curable resin paint, aluminum phosphite, and polyethylene wax. The contents of aluminum phosphite and polyethylene wax were 0.05 and 0.01, respectively, with respect to the acrylic resin ultraviolet curable resin 1. After this composition was applied to the surface of the pin, the composition was cured by irradiating it with ultraviolet rays using a UV lamp (air-cooled mercury lamp, output 4 kW, ultraviolet wavelength: 260 nm). The thickness of the solid anticorrosion coating was 25 μm.

[合金めっき層中のCo含有量測定試験]
試験番号1〜試験番号6の合金めっき層中のCo含有量を上述の方法により測定した。結果を表1に示す。
[Co content measurement test in alloy plating layer]
The Co content in the alloy plating layers of Test No. 1 to Test No. 6 was measured by the method described above. The results are shown in Table 1.

[合金めっき層の膜厚測定試験]
各試験番号の合金めっき層の膜厚を上述の方法により測定した。結果を表1に示す。
[Thickness measurement test of alloy plating layer]
The film thickness of the alloy plating layer of each test number was measured by the method described above. The results are shown in Table 1.

[耐焼付き性評価試験]
各試験番号のピン及びボックスに対して耐焼付き性を評価した。具体的には、各試験番号のピン及びボックスを有する継目無鋼管及びカップリングを用いて、常温でねじ締め及びねじ戻しを繰り返した。ねじ締め及びねじ戻しは最大10回繰り返された。ねじ締めの締付けトルクは49351.8N・m(36400ft・lbs)であった。ねじ締め及びねじ戻しを1回行うごとに、ピン表面を目視観察した。目視観察により焼付きが発生した回数を測定した。結果を表1に示す。表1中、「>10」とあるのは、ねじ締め及びねじ戻しを10回繰り返しても焼付きが発生しなかったことを示す。
[Evaluation test for seizure resistance]
Seizure resistance was evaluated for the pins and boxes of each test number. Specifically, using a seamless steel pipe having a pin and a box of each test number and a coupling, screw tightening and unscrewing were repeated at room temperature. Screwing and unscrewing was repeated up to 10 times. The tightening torque for screw tightening was 49351.8 N · m (36400 ft · lbs). Each time the screw tightening and screw unwinding were performed once, the pin surface was visually observed. The number of occurrences of seizure was measured by visual observation. The results are shown in Table 1. In Table 1, “> 10” indicates that seizure did not occur even when screw tightening and screw unscrewing were repeated 10 times.

[塩水噴霧試験]
上記カップリングと同様の組成を有する試験片を用いて、塩水噴霧試験を実施した。試験片は、各試験番号のボックス表面と同様の合金めっき層及び固体潤滑被膜を備えた。試験片の大きさは幅:70mm、長さ:50mm、厚さ:1mmであった。塩水噴霧試験はJIS Z2371(2000)に記載された方法に基づいて実施した。試験時間は最大2000時間であった。目視観察により各試験番号の試験片表面に錆が発生した時間を計測した。結果を表1に示す。表1中、「>2000」とあるのは、2000時間経過後も発錆が確認されなかったことを示す。
[Salt spray test]
The salt spray test was implemented using the test piece which has the same composition as the said coupling. The test piece was provided with the same alloy plating layer and solid lubricant film as the box surface of each test number. The size of the test piece was 70 mm in width, 50 mm in length, and 1 mm in thickness. The salt spray test was performed based on the method described in JIS Z2371 (2000). The test time was a maximum of 2000 hours. The time when rust was generated on the surface of the test piece of each test number was measured by visual observation. The results are shown in Table 1. In Table 1, “> 2000” indicates that rusting was not confirmed even after 2000 hours.

Figure 2018123831
Figure 2018123831

[評価結果]
表1を参照して、試験番号1〜試験番号6の管用ねじ継手は、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面上にZn−Co合金からなる合金めっき層を備えた。そのため、従来のCu−Sn−Zn合金めっき層(試験番号7)と比較して、優れた耐焼付き性及び耐食性を示した。具体的には、試験番号1〜試験番号6の管用ねじ継手は、ねじ締め及びねじ戻しを6回繰り返しても焼付きが発生しなかった。さらに、試験番号1〜試験番号6の管用ねじ継手は、塩水噴霧試験において960時間まで錆が確認されなかった。
[Evaluation results]
Referring to Table 1, the threaded joints for pipes of Test No. 1 to Test No. 6 were provided with an alloy plating layer made of a Zn—Co alloy on at least one contact surface of the pin and the box. Therefore, compared with the conventional Cu-Sn-Zn alloy plating layer (test number 7), the outstanding seizure resistance and corrosion resistance were shown. Specifically, seizure did not occur in the threaded joints for pipes of Test No. 1 to Test No. 6 even when screw tightening and screw unscrewing were repeated six times. Furthermore, rust was not confirmed until 960 hours in the salt spray test of the threaded joint for pipes of test numbers 1 to 6.

試験番号1〜試験番号4の管用ねじ継手は、合金めっき層におけるCo含有量が、質量%で、5超〜25%の範囲内であった。そのため、試験番号5及び試験番号6の管用ねじ継手と比較して、さらに優れた耐焼付き性及び耐食性を示した。具体的には、試験番号1〜試験番号4の管用ねじ継手は、耐焼付き性評価試験において、ねじ締め及びねじ戻しを10回繰り返しても焼付きが発生しなかった。さらに、試験番号1〜試験番号4の管用ねじ継手は、塩水噴霧試験において、2000時間を超えても発錆が確認されなかった。   In the threaded joints for pipes of Test No. 1 to Test No. 4, the Co content in the alloy plating layer was in mass% and was in the range of more than 5 to 25%. Therefore, the seizure resistance and corrosion resistance were further improved as compared with the threaded joints for pipes of Test No. 5 and Test No. 6. Specifically, seizure did not occur in the threaded joints for pipes of Test No. 1 to Test No. 4 even when the screw tightening and unscrewing were repeated 10 times in the seizure resistance evaluation test. Furthermore, the pipe thread joints of Test No. 1 to Test No. 4 were not found to rust even after 2000 hours in the salt spray test.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

1 管用ねじ継手
4 ピン
5 ボックス
40、50 接触表面
41、51 ねじ部
42、52 ねじ無し金属接触部
20 合金めっき層
21 固体潤滑被膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pipe thread joint 4 Pin 5 Box 40, 50 Contact surface 41, 51 Thread part 42, 52 Unthreaded metal contact part 20 Alloy plating layer 21 Solid lubricating film

Claims (6)

ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面をそれぞれ備えるピン及びボックスと、
前記ピン及び前記ボックスの少なくとも一方の前記接触表面上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層とを備える、管用ねじ継手。
A pin and a box each having a contact surface with a threaded portion and an unthreaded metal contact;
A threaded joint for pipes comprising an alloy plating layer made of a Zn-Co alloy on the contact surface of at least one of the pin and the box.
請求項1に記載の管用ねじ継手であって、
前記合金めっき層は、質量%で、5超〜25%のCoを含有する、管用ねじ継手。
The threaded joint for pipes according to claim 1,
The alloy plating layer is a threaded joint for pipes containing, by mass%, more than 5 to 25% Co.
請求項1又は請求項2に記載の管用ねじ継手であって、
前記合金めっき層の厚さは1〜20μmである、管用ねじ継手。
The threaded joint for pipes according to claim 1 or 2,
The threaded joint for pipes, wherein the alloy plating layer has a thickness of 1 to 20 μm.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の管用ねじ継手であってさらに、
前記合金めっき層上に固体潤滑被膜を備える、管用ねじ継手。
The pipe threaded joint according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A threaded joint for pipes comprising a solid lubricating coating on the alloy plating layer.
ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面をそれぞれ備えるピン及びボックスを備える管用ねじ継手の製造方法であって、
亜鉛イオン及びコバルトイオンを含有するめっき浴を準備する工程と、
前記めっき浴を用いて、前記ピン及び前記ボックスの少なくとも一方の前記接触表面上に、Zn−Co合金からなる合金めっき層を形成する工程とを備える、管用ねじ継手の製造方法。
A method for producing a threaded joint for pipes comprising a pin and a box each having a contact surface with a threaded portion and an unthreaded metal contact,
Preparing a plating bath containing zinc ions and cobalt ions;
Forming a plated alloy layer made of a Zn-Co alloy on the contact surface of at least one of the pin and the box using the plating bath.
請求項5に記載の管用ねじ継手の製造方法であってさらに、
前記合金めっき層上に、固体潤滑被膜を形成する工程を備える、管用ねじ継手の製造方法。
The method for manufacturing a threaded joint for pipes according to claim 5, further comprising:
A method for manufacturing a threaded joint for pipes, comprising a step of forming a solid lubricant film on the alloy plating layer.
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WO2020021710A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 日本製鉄株式会社 Screw joint for pipe and method for manufacturing screw joint for pipe
WO2020021704A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 日本製鉄株式会社 Screw joint for pipe and method for manufacturing same

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