JP6765301B2 - 金属複合析出物で覆われた管状コンポーネントの接続要素および当該要素を得る方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の金属複合被覆で覆われた管状コンポーネントの接続要素に関する。

用語「管状コンポーネント（tublar component）」は、本発明において使用される場合、坑井を掘削または操作するために使用される要素または付属物を意味している。

本願明細書中で使用される用語「接続要素（connecting element）」は、環状コンポーネントと別の環状コンポーネントとの接続に関与する管状コンポーネントの任意の端要素を意味している。

管状コンポーネントは、別の管状コンポーネントに対して、そのような他の管状コンポーネントとのねじ切りされた管状接続部を構成するために１つまたは複数の接続要素（具体的には、ねじ切り部、封止面および当接肩部）を介して接続されることが意図される。管状コンポーネントは、例えば、比較的長い管（具体的には長さがおよそ１０メートルである）、長さが数十センチメートルの管状カップリング、そのような管のための付属物（懸架デバイスまたはハンガー、断面適合化のための部品、あるいはクロスオーバー、安全弁、ドリルパイプ継ぎ手またはツールジョイント、および、代用品など）であってもよい。

管状コンポーネントは一般に、炭化水素坑井または類似の坑井の中に降ろすために、またドリルステム、ケーシングストリングまたはライナーもしくはチュービングストリング、あるいは実際には操業用ストリングを構成するために、互いに接続される。

米国石油協会（ＡＰＩ）によって発行されるＡＰＩ仕様５ＣＴ（これは国際標準化機構（ＩＳＯ）によって発行されるＩＳＯ規格１１９６０：２００４に相当）は、ケーシングおよびチュービングとして使用される管類のための仕様を規定しており、ＡＰＩ仕様５Ｂは、そのような管類のための標準的ねじ接続を定めている。ＡＰＩ仕様７は、回転ドリルパイプのための段つきねじ切り継ぎ手を定めている。

また、ねじ接続を有する管状コンポーネントの製造者は、特定の幾何形状を伴うねじ切り部と、供用中のより良好な性能を具体的には機械的強度および封止に関して提供するための特定の手段とを有する、プレミア接続として知られているねじ接続を開発している。そのようなプレミアねじ接続およびその特定の手段の様々な例が、例えば、特許文献の欧州特許第１６３１７６２号、米国特許第７３３４８２１号、米国特許第７９９７６２７号、米国特許第７８２３９３１号、米国特許出願公開第２０１０／３０１６０３号、米国特許出願公開第２０１１／００２５０５１号、米国特許第７９００９７５号、米国特許第８０３８１７９号、米国特許出願公開第２０１１／２４１３４０号、欧州特許第０４８８９１２号、欧州特許第０７６７３３５号、欧州特許第１２６９０６０号および米国特許第４４９４７７７号、欧州特許第２５０１９７４号および国際公開ＷＯ２０１２／０２５４６１に記載されている。

これらのねじ端部には、支持面や当接肩部と同様に、必要不可欠な性能に達するために要求される外形や幾何形状と適合するための非常に精密な機械加工が施される。

したがって、これらの端部は、非常に微細かつ慎重に機械加工されているので、その製造ラインから離れるときから、それらが使用に供されるときまでの間や、また引き続く２回の使用の間においても、損傷、汚染および劣化をできる限り受けないことが極めて重要である。ねじ切り部だけでなく、ねじ切り部の機能に対して特異的かつ相補的であり、かつ一緒になって衝撃（打撃）、腐食および粉塵に対する使用時における効果的な封止を提供する機能を夫々有する如何なる支持面や当接肩部もまた保護することが実際には必要であることが理解される。

上記接続要素に対して第１に所望される品質が硬度である。

具体的には、当接肩部は、管状コンポーネントの取り扱い期間中に、具体的には掘削プラットフォーム（リグ）または基地で保管されているとき、あるいは管状コンポーネントの雄型部および雌型部（具体的にはねじ切り部）が組立前に接触させられるときの操作（スタビング操作）中に生じる打撃や衝撃にさらされる。

加えて、当接肩部は、操作期間中の圧縮、引張りおよびねじりに関しての機械的負荷に耐える必要がある。

したがって、硬度は当接肩部にとって不可欠な特性である。

また、ねじ切り部は、硬度に関しても良好な特性を有する必要がある。実際、ねじ切り部は、良好なかじり防護特性を有する必要がある。表面硬度を増大させることにより、ねじ切り部をかじりから保護することが可能になる。

加えて、硬度を増大させることによって、ある表面から他の表面への物質の移動を防ぐことが可能になる。

最後に、ねじ切り部は組立操作中や分解操作中に摩耗してはならない。

また、封止面も、十分な硬度を有する必要がある。これは特に封止面が管状コンポーネントのための接続の封止に関わるからである。実際、封止面は、第１の管状コンポーネントの端部に位置する、形状が一般には次第に細くなる表面の内、２つの管状コンポーネントがそれらの夫々の端部を介して接続されて一緒になったとき、圧力が第２のコンポーネントの端部の封止面に及ぼす面である。接触し、かつ圧力を受けるこれら２つの先細り面は、封止をもたらし、また接続された管状コンポーネントの内側域と呼ばれる帯域と、接続された管状コンポーネントの外側にある帯域の間の流体の通過を妨ぐために使用することができる。これらのコンポーネントは、石油を坑井から取り出す際に加わるように接続されるとき、またこれらの坑井の内側に、したがって、これらのコンポーネントの内側に、非常に高い圧力を受けている液体の柱が存在することがあるときに使用することができる。

また、上記接続要素は、耐食特性や潤滑特性に関して十分な性能を発揮する必要がある。

具体的には、接続部の各要素は、使用前の数年間にわたって、ときには非常に攻撃的な環境で保管される可能性がある。

ねじ切り部については潤滑特性が特に重要である。また、当接肩部も、ねじ切り部よりも少ない程度ではあるが、潤滑される必要がある。

また、ねじ切り部は、特に組立操作および分解操作中はかじりから保護される必要がある。実際、坑井において、ねじ切り部は、組立および分解の数回のサイクルを受けることができなければならない。組立操作が、大きい軸方向負荷のもとで、例えばねじ接続を介して垂直方向に接続される（これにより、かじりの危険性が特にねじ切り部において生じる）ことになる長さが数メートル（典型的には１０メートル〜１３メートル）の管の重量のもとで垂直方向に行われる。また、この負荷は、接続される管が垂直方向につり下げられるために、接続されるねじ要素の軸の僅かなずれに起因して特定の場所に集中する場合があり、このため、かじりの危険性を増大させることがある。

一般に上記管状コンポーネントの接続要素は、管状コンポーネントの接続要素が接続される直前に除かれる防食グリースで被覆されている。そのような接続の前に、防食グリースが除かれ、潤滑グリースが加えられる（この操作はリグ準備として知られている）。しかしながら、先行技術の様々なグリースは、毒性成分の量、グリースが引き起こす汚染、およびコンポーネントを坑井に降ろすことができる前に必要な事前の工程の数に関連付けられる幾つかの欠点に悩まされている。具体的には、防食グリース（また、これは保管グリースとして知られている）を落とすことが従来は高圧水噴射により行われている。この操作は時間がかかり、汚く、近くにある他の接続部を汚すかもしれず、また環境基準と適合するために流出水用の保持タンクおよび再処理タンクを使用する必要がある。

米国特許第６０２７１４５号、欧州特許第１２１１４５１号および欧州特許第１９３４５０８号の特許文献は、固体潤滑剤粒子を含む乾燥潤滑剤を工場において塗布することが知られていることを開示している。これらの場合、乾燥潤滑剤が工場で使用されるとき、コンポーネントの端部ができる限り被覆される潤滑用製造物の層を、機械的な除去や、潤滑用製造物の効力に対して悪影響を有し得るかもしれない汚染（砂、破片）から保護することが必要である。

この目的を達成するために、これらの製造物層は、ねじ切り端部が製造されるとすぐに工場において施されるものであり、特に国際公開ＷＯ２００４／０３３９５１または国際公開ＷＯ２００８／１２５７４０の特許文献に教示されているように、保管期間中における端部の耐食保護と、その端部のその後の組立のための潤滑との両方を提供することを目的とすることもまた知られている。具体的には、潤滑は、最終的な封止を保証するために接続部の組立トルクの特性曲線を制御する必要がある。

使用される組成物が、国際公開ＷＯ２００８／１２５７４０に記載されるように、耐食性および潤滑性の両方である多機能性被覆材であって、接続される夫々の端部、または国際公開ＷＯ２００４／０３３９５１に記載されるような重ねられた様々な層（この場合、幾つかの層が潤滑剤であり、他の層が腐食からの保護をもたらす）に塗布される多機能性被覆材から構成される場合がある。

上記組成物がどのようなものであっても、組立期間中に、耐食性元素が潤滑性元素と混合され、また耐食性元素により、耐食性元素を伴わない場合に認められる潤滑挙動が改変される。これらの機能間の結びつきは非常に強く、かつ矛盾することがしばしば明らかにされている。設計物の耐食挙動の改善は一般には潤滑力の悪化をもたらし、また逆に、潤滑力の改善は保管期間中の腐食挙動を低下させている。先行技術の解決策で提案される妥協案の性能は限定されている。

さらには、通常的に使用される乾燥耐食被覆材は、特に非常に攻撃的な環境（例えば、海洋環境、工業環境、高沈殿環境および／または広い温度範囲）では、非常に長い期間の耐食性を保証することができない。

したがって、先行技術の短所に悩まされない、硬度、耐食性および潤滑に関して良好な特性を有する接続要素が求められている。

したがって、本発明は、管状コンポーネントのための接続要素であって、ニッケル−リン合金によって構成される主要層を含む被覆により覆われた接続要素を提供する。

リンは一般に、前記ニッケル−リン合金の総重量の５重量％〜１３重量％に相当し、好ましくは８重量％〜１３重量％に相当し、より好ましくは１０重量％〜１２重量％に相当し、更に好ましく１０．５重量％〜１１．５重量％に相当する。

本発明の第１の実施の形態によれば、上記ニッケル−リン合金によって構成される上記主要層の厚さは、好都合には５μｍ〜１０μｍの範囲にある。前記厚さにより、接続要素のために要求される硬度を提供することが可能になる。

本発明の第２の実施の形態によれば、上記ニッケル−リン合金によって構成される上記主要層の厚さは、好都合には１５μｍ〜３５μｍであり、好ましくは２０μｍ〜３５μｍであり、より好ましくは２５μｍ〜３０μｍである。そのような厚さは、接続要素のために要求される硬度を提供することを可能にするだけではなく、腐食からの保護を提供することもまた可能にする。

そのようなニッケル−リン合金層が、ＮＩＫＬＡＤ ＸＤ７６４７の商品名でＭＡＣＤＥＲＭＩＤ社によって提案されている。

好ましい実施の形態によれば、上記被覆は、１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金によって構成される追加層であって、前記主要層の上に配置される追加層を更に含んでいる。

また、固体潤滑剤は、摩擦係数を低下させるために、表面の摩耗や損傷を低減させるために、２つの摩擦面の間に置かれる固体かつ安定な物質である。

このような様々な物質は、それらの機能的機構と構造によって定義される様々なカテゴリーに分類することができる。これらのカテゴリーが、例えばＥｃｏｌｅ Ｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｓｕｐｅｒｉｅｕｒｅ ｄｅｓ Ｐｅｔｒｏｌｅｓ ｅｔ Ｍｏｔｅｕｒｓ（フランス）のＥｒｉｃ Ｇａｒｄ氏によって発行される「Ｌｅｓ ｌｕｂｒｉｆｉａｎｔｓ ｓｏｌｉｄｅｓ［固体潤滑剤］」と題される配付資料に記載されている：
・ クラス１： 潤滑特性がその結晶構造に起因する固体物質、例えば黒鉛，窒化ホウ素ＢＮ，酸化亜鉛ＺｎＯ；
・ クラス２： 潤滑特性が一方で結晶構造に起因し、他方で組成における反応性化学元素に起因する固体物質、例えば二硫化モリブデンＭｏＳ_２，フッ化黒鉛，スズ硫化物，ビスマス硫化物；
・ クラス３： 潤滑特性が化学的反応性に起因する固体物質、例えばチオ硫酸塩タイプのある種の化学化合物（例えばＤｅｓｉｌｕｂｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．によって販売されるＤｅｓｉｌｕｂｅ ８８）；
・ クラス４： 潤滑特性が摩擦負荷のもとでの可塑性挙動または粘塑性挙動に起因する固体物質、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリアミド。

炭化ケイ素および炭化タングステンを挙げてもよい。

１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子が、好都合にはポリテトラフルオロエチレン、タルク、雲母、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、硫化タングステンおよび硫化モリブデンの粒子ならびにそれらの混合物から選択される。

好ましくは、１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子がポリテトラフルオロエチレン粒子から選択される。

好都合には、１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金のリンは、１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金の総重量の５重量％〜１３重量％に相当し、好ましくは８重量％〜１３重量％に相当し、より好ましくは１０重量％〜１２重量％に相当する。

１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子は、好都合には１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金の総体積に対して２０体積％〜３５体積％に相当し、好ましくは２５体積％〜３０体積％に相当する。

前記追加層の厚さは、３μｍ〜１３μｍの範囲でもよく、好ましくは５μｍ〜１０μｍの範囲にでもよい。

ポリテトラフルオロエチレン粒子を含むこのタイプのニッケル−リン合金の層が、ＮＩＫＬＡＤ ＩＣＥ Ｕｌｔｒａの商品名でＭＡＣＤＥＲＭＩＤ社によって提案されている。

また、被覆は、被覆が前記追加層を含むときには前記主要層または前記追加層の上に配置される潤滑剤層を含んでもよい。

潤滑剤層が、グリース、半固体潤滑剤層、あるいは１つまたは複数の固体潤滑剤の粒子を樹脂に含む固体の乾燥潤滑剤層から選択されてもよい。

一般には、半固体潤滑剤層は、１つまたは複数の極圧添加剤、１つまたは複数の固体潤滑剤の粒子、１つまたは複数の金属石けん、および１つまたは複数の低融点ワックスを含んでいる。そのような半固体潤滑剤層が、例えば特許出願ＦＲ２９３７０４６に記載されている。

一般には、固体の乾燥潤滑剤層は、熱硬化性エポキシ；ポリウレタン；不飽和ポリエステル；ポリフェニルスルホン；ポリイミド樹脂およびシリコーン樹脂；熱可塑性ポリオレフィン樹脂、オレフィンコポリマー樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリアリールエーテルケトン樹脂；ＳｉＯ_２／ＭｘＯ比が２を超えるアルカリ性ポリケイ酸塩（式中、Ｍ＝Ｎａ、ＫまたはＬｉ）；有機金属（例えば、アルコキシチタナートまたはケイ酸エチルなど）から選択される、有機ポリマーまたは無機ポリマーなどの樹脂バインダーにおける摩擦を低下させるために１つまたは複数の固体潤滑剤の粒子を含んでいる。

第１の実施の形態によれば、本発明の接続要素はねじ切り部であってもよい。

第２の実施の形態によれば、本発明の接続要素は封止面であってもよい。

第３の実施の形態によれば、本発明の接続要素は当接肩部であってもよい。

また、本発明は、本発明による当接構造を含む管状コンポーネントに関する。

より具体的には、本発明の管状コンポーネントはスチールから製造され、具体的には、ＡＰＩ ５ＣＴ規格に記載されたスチール（例えば、炭素を０．２５％未満の割合で含むスチール）、および／または好ましくはある等級のスチール、例えばＩＳＯ１１９６０およびＩＳＯ１３６８０の規格で規定されるスチール、および／またはＨ４０、Ｊ５５、Ｋ５５、Ｍ６５、Ｌ８０、Ｃ９０、Ｃ９５、Ｔ９５、Ｐ１１０、Ｑ１２５、Ｓ１３５、Ｖ１５０の各炭素鋼、または１３Ｃｒ，Ｓ１３Ｃｒ，Ｄｕｐｌｅｘ ２２Ｃｒ＋２５Ｃｒ，Ｓｕｐｅｒ−Ｄｕｐｌｅｘ ２５Ｃｒマルテンサイト鋼、またはＦｅ ２７Ｃｒオーステナイト鋼などのスチールから選択される。

第１の実施の形態によれば、本発明の管状コンポーネントは本発明の接続要素であるねじ切り部を含んでいる。また、この実施の形態において、本発明の管状コンポーネントは本発明の接続要素である当接肩部を含んでもよい。

第２の実施の形態において、本発明の管状コンポーネントは、本発明の接続要素である当接肩部を含んでいる。

第３の実施の形態において、本発明の管状コンポーネントは、本発明の接続要素である封止面を含んでいる。また、この実施の形態において、本発明の管状コンポーネントは、本発明の接続要素であるねじ切り部、および／または本発明の接続要素である当接肩部を含んでもよい。

本発明の管状コンポーネントは、管状ねじ接続を形成するために、１つまたは複数の接続要素（これらは本発明に従う場合と、従わない場合がある）を介して、具体的にはねじ切り部、封止面および当接肩部を介して、本発明に従う場合と、従わない場合がある別の管状コンポーネントに接続されてもよい。

具体的には、その端部の一方において、管状コンポーネントは、ねじ端部が雄型と雌型の何れであるかに依存して、その外側表面または内側表面に形成されるねじ切り部であって、当該構成部品が相補的構成部品に接続されることを可能にするねじ切り部を有している。

上記で定義された主要層および必要に応じた追加層によって構成される被覆により覆われた１つまたは複数の接続要素を含む本発明の雌型管状コンポーネントが、本発明に従わず、かつ上記で定義された潤滑剤層のみにより覆われた１つまたは複数の接続要素を含む雄型管状コンポーネントと接続される場合がある。

上記で定義された主要層、必要に応じた追加層、および潤滑剤層によって構成される被覆により覆われた１つまたは複数の接続要素を含む本発明の雌型管状コンポーネントが、本発明に従い、かつ上記で定義される主要層および必要に応じた追加層により覆われた１つまたは複数の接続要素を含む雄型管状コンポーネントと接続される場合がある。

上記で定義される主要層、必要に応じた追加層、および潤滑剤層によって構成される被覆により覆われる１つまたは複数の接続要素を含む本発明の雌型管状コンポーネントが、本発明に従い、かつ上記で定義される主要層、必要に応じた追加層、および潤滑剤層により覆われた１つまたは複数の接続要素を含む雄型管状コンポーネントと接続される場合がある。

本発明の接続要素および本発明に従う管状コンポーネントの使用は、使用前の接続部の清浄化および潤滑のための工程を不要にできること（リグ準備の解決策）を意味している。本発明に従って使用される被覆は非常に高い接着性があるが、変形可能でない。したがって、被覆に対する損傷を制限するために特別に設計される特定のプロテクタ（例えば、ねじ山における非接触型プロテクタまたは封止型プロテクタ）の使用を回避する。

プロテクタは実際には、ねじ山および接続部を被覆に対する腐食および損傷から保護するために益々複雑化しているデバイスである。本発明は、簡略化されたプロテクタが使用され得ること、それは例えば非封止性のプロテクタであり、またはプロテクタの表面と接続部の表面との間における接触が非常に良好であることを保証するために厳しすぎる製造仕様はもはや必要とされないプロテクタであることを意味している。

本発明に従って使用される被覆は、基体の陰極防食を提供することによって良好なレベルの耐食性を有している。また、上記で定義され、かつ濡れ性の低い潤滑剤化合物の粒子が必要に応じて存在することは、耐食性が改善されることを意味している。

最後に、本発明に従って使用される被覆は、一連の組立操作中には摩耗しない。したがって、本発明に従って使用される被覆は、耐食挙動品質を組立／分解の数回のサイクルの後でさえ、追加の耐食保護を必要とすることなく保証し続けることができる。加えて、その大きい耐摩耗性は、分解時に認められる可能性がある破片または粉塵が生じないことを意味している。

また、本発明は、前記接続要素を製造するための方法であって、主要層と、必要に応じた追加層が自己触媒的析出によって析出させられる方法に関する。

本発明に従って使用される主要層が自己触媒的析出によって接続要素の表面に析出されてもよい。具体的には、ニッケル−リン合金の自己触媒的析出物がＮＦ規格のＥＮ ＩＳＯ４５２７に記載され、同様にＬｏｕｉｓ ＬＡＣＯＵＲＣＥＬＬＥによる文書（Ｎｉｃｋｅｌａｇｅ ｃｈｉｍｉｑｕｅ［化学的ニッケルメッキ］、Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｄｅ ｌ’Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒ、Ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｅｓｓａｙ）に記載されている。

ニッケル−リン合金の自己触媒的析出物が、ＭＡＣＤＥＲＭＩＤによって、ＮＩＫＬＡＤ（商標）ＥＬＶという商品名で提案される。

本発明に従って必要に応じて使用される追加層は、１つまたは複数の潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金によって構成されるものであり、自己触媒的析出によって得られる場合がある。

ポリテトラフルオロエチレンの粒子を含有するニッケル−リン合金の自己触媒的析出物が、ＮｉＫｌａｄ（商標）ＩＣＥ ＵＬＴＲＡの商品名でＭＡＣＤＥＲＭＩＤ社によって提案されている。

本発明に従って使用される主要層の析出、および本発明に従って使用されることが可能な追加層の析出が、下記工程を含む自己触媒法を使用して行われる場合がある：
・接続要素の表面を清浄化し、この清浄化が、アルカリ脱脂、次いですすぎ洗浄、次いで電解脱脂、次いですすぎ洗浄、次いで酸ストリッピング、次いですすぎ洗浄によって行われる場合がある；
・次いでニッケル−リンを析出させ、その後に表面を脱不動態化し、その後に潤滑剤化合物の粒子が補われるニッケル−リンを必要に応じて析出させ、その後にすすぎ洗浄し；
・次いでオーブン乾燥を、例えば７０℃程度の温度で行い；
・次いで酸化性雰囲気で典型的には２２０℃で２時間の脱気処理する。

また、第１の実施の形態によれば、この方法は、好ましくは２５０℃〜３００℃の範囲の温度で、例えば３時間〜５時間にわたる事後の熱処理を含んでもよい。

したがって、この事後の熱処理は、被覆の硬度、ねじ切り部の硬度の増大を可能にし、かつ抗かじり性能を改善する。しかしながら、腐食防護性能を悪化させることはない。

また、第２の実施の形態によれば、この方法は、好ましくは３００℃〜６００℃の範囲にある温度で、例えば３時間〜５時間にわたって行われる事後の熱処理工程を含んでもよい。この場合、被覆の硬度が、例えばこの方法がこの事後の熱処理工程を含まないときには５００Ｈｋであるのに対して、この方法がこの工程を含むときには８００Ｈｋにまで実質的に増大するが、腐食防護性能が悪化する。

幾つかの特徴が添付図面を参照して以下の詳細な説明において詳しく開示される。

図１は、２つの管状コンポーネントを組立てによって接続した結果として生じる接続部の概略図である。 図２は、図１の囲い枠Ａの範囲の拡大図である。 図３は、２つの接続された管状コンポーネントのねじ間の協同の詳細図である。 図４は、被覆により覆われた本発明の接続要素（ねじ切り部）の詳細図である。

図１に示されるねじ接続は、雄型端部１を備え、回転軸９を有する第１の管状コンポーネントと、雌型端部２を備え、回転軸９を有する第２の管状コンポーネントとを含んでいる。これら２つの端部（１，２）は、ねじ接続の軸９に関して半径方向の末端面で終端し、これら２つの端部は、これら２つのコンポーネントの組立による相互接続のために協同するねじ部（３，４）が夫々設けられている。ねじ部（３，４）は台形タイプまたは他のねじ山タイプでもよい。示される例において、ねじ部は、消失する外形がねじ部の夫々の端部にあるねじ山を有している。これらの消失する外形は、ねじ部の軸方向範囲の一部を覆って延びている。具体的には、消失する外形１０を有するねじ部の一部は、相補的なねじ切り部との協同が生じない。

また、図２からわかるように、２つのねじ構成部品を組立によって接続した後、一方を他方に対して干渉封止接触させる金属／金属の封止面（支え面）５，６が、ねじ部３，４に近い雄型端部と雌型端部に夫々設けられている。また、雄型端部１は、これら２つの端部の一方を他方に入れて組み立てられるとき、雌型端部２に設けられた対応面８に押しつけられて当接する終端面７で終端する。面７，８を当接構造という。本発明によれば、これらの面が前記被覆（不図示）により覆われる。

図３には、ねじ切り部のねじ山の詳細が示される。夫々のねじ山がこのように、接続軸１０に対する法線Ｎに関して−５°〜＋５°の範囲での角度１２を形成するロードフランク１１を含んでいる。ロードフランクが山の頂１３を介してスタビングフランク１４に接続される。具体的には、示される接続部は、接続部の最終位置において、雄型ねじ部３のロードフランクが雌型ねじ部４の対応するロードフランクと接触するようになっている。

図４には、ねじ部３と封止面５（支持面）が、本発明において定義される被覆１５により覆われる管状コンポーネントの雄型端部１が示される。

１１重量％のリンを含むニッケル−リン合金の主要層と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を合金の体積に関して２５体積％含むニッケル−リン合金の追加層とからなる金属被覆を、Ｌ８０規格の炭素鋼のねじ切り部に形成した。

主要層には、ＭＡＣＤＥＲＭＩＤ社によって提案される自己触媒法を使用して、商品名ＮｉＫｌａｄ（商標）ＥＬＶを析出させた。

追加層には、ＭＡＣＤＥＲＭＩＤ社によって提案される自己触媒法を使用して、商品名ＮｉＫｌａｄ（商標）ＩＣＥ ＵＬＴＲＡを析出させた。

上記主たるニッケル−リン層は厚さ２９μｍであった。上記更なるニッケル−リン−ＰＴＦＥ層は厚さ７．４μｍであった。

得られた金属複合析出物は硬度が１０ｇのもとで少なくとも５５０Ｈｋであった。

この金属複合析出物は非常に良好な耐食性を有している。

試験を、Ｃ５（ＩＳＯ基準９２２３に一致する「腐食性クラス」参照）までの尺度でレベル４（高）として分類される海洋産業用暴露用地（ダンケルク港）での海岸で行った。

プロテクタを伴ったダンケルクでの１２ヶ月の暴露後、錆の兆候が全く認められなかった。

プロテクタを伴わないダンケルクでの１２ヶ月の暴露後、腐食の少数の疎らな斑点が認められた（錆発生の程度についての欧州尺度（ＩＳＯ４６２８−３）のＲｅ１）。

プロテクタを伴ったダンケルクでの２４ヶ月の暴露後、錆の兆候が全く認められなかった。

上記金属複合析出物は、直径が５ｍｍの炭化タングステンビーズによってもたらされる１０Ｎ〜３００Ｎまで増大する負荷に供される引っかき試験型の試験期間中に損傷を受けなかった。他の金属析出物（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金タイプ）とは対照的に、上記析出物には亀裂を生じず、被覆の脱離や層間剥離が全く認められなかった。

上記の金属複合析出物は優れた抗かじり性能を有している。

実験室試験（５００ＭＰａ〜６００ＭＰａの接触圧と等価で、接続部の組立中にねじ山に生じる接触圧が特徴的である７８５Ｎの一定の負荷によるＶ型ブロック試験）は、高い累進的な摩耗を、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ三元合金の金属析出物と比較して、ＰＴＦＥで補われるニッケル−リンの使用中に示した。

ＡＰＩグリースを用いて得られるものと非常に類似する組立曲線が得られた。これは非常に規則的な勾配であり（凸凹ではない）、勾配における明瞭に特定可能な変化を伴っている。

ＩＳＯ基準９２２７（人工大気での腐食試験または塩水噴霧試験）に従う腐食試験を上記例に対応するサンプル（サンプル参照「Ｄ」により表される）に対して行い、このサンプルを、様々な厚さの構成層を有するサンプルと比較した。サンプルの全てが１１重量％のリンを含むニッケル−リン合金の主要層と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を合金の体積に関して２５体積％含むニッケル−リン合金の必要に応じた追加層とにより覆われるＬ８０規格の炭素鋼ねじ要素である。

そのようなサンプルのすべてが中性噴霧試験（ＮＳＳ）に少なくとも１０００時間曝されている。その結果が、ＩＳＯ基準９２２７に従って、錆のレベルがＲｅ０からＲｅ９までに及ぶ欧州尺度で与えられる。レベルＲｅ０は０％の錆発生表面に対応し、レベルＲｅ３は１％の錆発生表面に対応し、レベルＲｅ５は８％の錆発生表面に対応し、レベルＲｅ６は４０％〜５０％の錆発生表面に対応する。

厚さが２５μｍ〜３０μｍの範囲にあるニッケル−リン合金の主要層と、ＰＴＦＥ潤滑剤の粒子を含むニッケル−リンの追加層とを含む被覆を有するサンプルＤが、腐食に対する優れた挙動を示している。

Claims (22)

1. 被覆により覆われ、坑井を掘削または操作するために使用される管状コンポーネントのための接続要素であって、
   前記接続要素は、ニッケル−リン合金によって構成される主要層よりなる被覆で覆われ、
   前記主要層を構成する前記ニッケル−リン合金中のリンは、前記ニッケル−リン合金の総重量の５重量％〜１１．５重量％に相当し、
   前記被覆は、１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金によって構成される追加層を更に有し、
   前記追加層は、前記主要層の上に配置され、
   前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金中のリンは、前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金の総重量の５重量％〜１３重量％に相当し、
   前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含むニッケル−リン合金によって構成される前記追加層の厚さは、５μｍ〜１０μｍの範囲にある
   ことを特徴とする接続要素。
2. 前記主要層を構成する前記ニッケル−リン合金中の前記リンは、前記主要層を構成する前記ニッケル−リン合金の総重量の１０重量％〜１１．５重量％に相当することを特徴とする、請求項１に記載の接続要素。
3. 前記主要層を構成する前記ニッケル−リン合金中の前記リンは、前記主要層を構成する前記ニッケル−リン合金の総重量の１０．５重量％〜１１．５重量％に相当することを特徴とする、請求項２に記載の接続要素。
4. 前記ニッケル−リン合金によって構成される前記主要層の厚さは、２０μｍ〜３５μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の接続要素。
5. 前記ニッケル−リン合金によって構成される前記主要層の厚さは、２５μｍ〜３０μｍの範囲であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の接続要素。
6. 前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子は、ポリテトラフルオロエチレン、タルク、雲母、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、硫化タングステンおよび硫化モリブデンの粒子ならびにそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の接続要素。
7. 前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金中の前記リンは、前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金の総重量の８重量％〜１３重量％に相当することを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の接続要素。
8. 前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金中の前記リンは、前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金の総重量の１０重量％〜１２重量％に相当することを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の接続要素。
9. 前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子は、前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金の総体積に対して２０体積％〜３５体積％に相当することを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の接続要素。
10. 前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子は、前記１つまたは複数の固体潤滑剤化合物の粒子を含む前記ニッケル−リン合金の総体積に対して２５体積％〜３０体積％に相当することを特徴とする、請求項１〜９に記載の接続要素。
11. 前記被覆は、前記追加層の上に配置される潤滑剤層を含むことを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の接続要素。
12. 前記潤滑剤層が、グリース、半固体潤滑剤層、１つまたは複数の固体潤滑剤の粒子を樹脂に含む固体の乾燥潤滑剤層から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の接続要素。
13. 前記接続要素がねじ切り部であることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか１項に記載の接続要素。
14. 前記接続要素が封止面であることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか１項に記載の接続要素。
15. 前記接続要素が、前記管状コンポーネントが組み立てられた時に互いに当接する面であることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか１項に記載の接続要素。
16. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の１つまたは複数の接続要素を含む、坑井を掘削または操作するために使用される管状コンポーネント。
17. 請求項１６に記載の管状コンポーネントであって、請求項１３に記載のねじ切り部を含むことを特徴とする管状コンポーネント。
18. 請求項１６または１７に記載の管状コンポーネントであって、請求項１４に記載の１つの封止面を含むことを特徴とする管状コンポーネント。
19. 請求項１６〜１８の何れか１項に記載の管状コンポーネントであって、請求項１５に記載の、前記管状コンポーネントが組み立てられた時に互いに当接する面を含むことを特徴とする管状コンポーネント。
20. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の接続要素を得る方法であって、前記主要層と前記追加層が自己触媒的析出によって析出させられることを特徴とする方法。
21. 請求項２０に記載の方法であって、２５０℃〜３００℃の範囲にある温度での事後の熱処理を含むことを特徴とする方法。
22. 請求項２０に記載の方法であって、３００℃〜６００℃の範囲にある温度での事後の熱処理工程を含むことを特徴とする方法。

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