JPH03107092A - ツールジョイント及びその表面硬化方法 - Google Patents
ツールジョイント及びその表面硬化方法Info
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- JPH03107092A JPH03107092A JP2246948A JP24694890A JPH03107092A JP H03107092 A JPH03107092 A JP H03107092A JP 2246948 A JP2246948 A JP 2246948A JP 24694890 A JP24694890 A JP 24694890A JP H03107092 A JPH03107092 A JP H03107092A
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- tungsten carbide
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C26/02—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、一般に地中ポーリング用掘り管及び該掘り管
に関するツールジヨイントすなわち連結部材の表面硬化
処理に関する。
に関するツールジヨイントすなわち連結部材の表面硬化
処理に関する。
（従来の技術）
ポーリング作業に用いる普通の掘り管はたいてい各端部
に連結部材すなわちツールジヨイントをもっており、該
ツールジヨイントは掘り管より直径が大きい、硬化処理
表面をもつ環状帯が一般的に各ツールジヨイントに形成
されている。ある形式の硬化処理表面は、特殊鋼マトリ
ックス内に肉眼で見える焼結タングステンカーバイドグ
ラニユールを有している。米国特許第３，８００，８９
１号に説明されているように、焼結タングステンカーバ
イドグラニユールは、通常はコバルトのような鉄類の金
属でできた結合剤で保持されている、肉眼で見えるタン
グステンカーバイド粒から成る。焼結タングステンカー
バイド硬化処理表面は、−数的には、ツールジヨイント
を回転させ、消耗されるｌ１ｍでアークを発生させ、鋼
線の周囲に不活性ガスを放出し、焼結タシクスアシカー
へイドクフニュールを鋼線の後ろの溶接パドル（ｐｕｄ
ｄｌｅｌに重力供給することにより、ツールジヨイント
に付加される。
に連結部材すなわちツールジヨイントをもっており、該
ツールジヨイントは掘り管より直径が大きい、硬化処理
表面をもつ環状帯が一般的に各ツールジヨイントに形成
されている。ある形式の硬化処理表面は、特殊鋼マトリ
ックス内に肉眼で見える焼結タングステンカーバイドグ
ラニユールを有している。米国特許第３，８００，８９
１号に説明されているように、焼結タングステンカーバ
イドグラニユールは、通常はコバルトのような鉄類の金
属でできた結合剤で保持されている、肉眼で見えるタン
グステンカーバイド粒から成る。焼結タングステンカー
バイド硬化処理表面は、−数的には、ツールジヨイント
を回転させ、消耗されるｌ１ｍでアークを発生させ、鋼
線の周囲に不活性ガスを放出し、焼結タシクスアシカー
へイドクフニュールを鋼線の後ろの溶接パドル（ｐｕｄ
ｄｌｅｌに重力供給することにより、ツールジヨイント
に付加される。
この結果生ずる焼結タングステンカーバイド硬化処理表
面の一つの欠点は、多くのグラニユールがマトリックス
の一部にのみ埋め込まれ、粗いざらざらした外観になる
ことである。深井戸では、井戸が掘削されるとき、ケー
シングの中間ストリングが設置される。中間ケーシング
のストリングを通して更に深く掘削されると、硬化処理
表面の粗い面がケーシングな摩損させることがある。そ
の結果、タングステンカーバイドグラニユールの存在し
ない突出硬化処理表面を有するのが有利となる。米国特
許第４，２４３，７２７号の「表面が滑らかなツールジ
ヨイント表面硬化処理」では、タングステンカーバイド
グラニユールを用いてツールジヨイントを表面硬化処理
し、その結果、滑らかな外観になる方法及び装置が示さ
れている。グラニユールは、アークの後ろではなく、ア
ークの中に直接落とされる。これはグラニユールな硬化
処理表面の底部に集中させ、その結果、底部に近いほど
硬質のマトリックスができる。
面の一つの欠点は、多くのグラニユールがマトリックス
の一部にのみ埋め込まれ、粗いざらざらした外観になる
ことである。深井戸では、井戸が掘削されるとき、ケー
シングの中間ストリングが設置される。中間ケーシング
のストリングを通して更に深く掘削されると、硬化処理
表面の粗い面がケーシングな摩損させることがある。そ
の結果、タングステンカーバイドグラニユールの存在し
ない突出硬化処理表面を有するのが有利となる。米国特
許第４，２４３，７２７号の「表面が滑らかなツールジ
ヨイント表面硬化処理」では、タングステンカーバイド
グラニユールを用いてツールジヨイントを表面硬化処理
し、その結果、滑らかな外観になる方法及び装置が示さ
れている。グラニユールは、アークの後ろではなく、ア
ークの中に直接落とされる。これはグラニユールな硬化
処理表面の底部に集中させ、その結果、底部に近いほど
硬質のマトリックスができる。
米国特許第４．２２８，３３９号では、ツールジヨイン
トを表面硬化処理するための改善された方法が示されて
おり、該方法では、電極によって溶接パドルに付加され
た。鋼マトリツクス内のタングステンカーバイドグラニ
ユールを用いて１表面硬化処理された環状帯が付加され
る。
トを表面硬化処理するための改善された方法が示されて
おり、該方法では、電極によって溶接パドルに付加され
た。鋼マトリツクス内のタングステンカーバイドグラニ
ユールを用いて１表面硬化処理された環状帯が付加され
る。
それらは非常に硬質であるため、タングステンカーバイ
ドグラニユールを含む硬化処理表面を加工することは非
常に困難であることがわかった。
ドグラニユールを含む硬化処理表面を加工することは非
常に困難であることがわかった。
典型的にはツールジヨイントが挿入されたケーシングの
表面を表面硬化処理自身が切削したり摩耗したりしない
ようにするため、硬化処理表面のタングステンカーバイ
ドグラニユールの外層を除去することが必要となる。硬
化処理表面を形成するマトリックス内にタングステンカ
ーバイドグラニユールが存在する場合には、タングステ
ンカーバイドグラニユールな加工するのに相当な時間を
必要とし、かくして、表面硬化処理作業の全体コストに
大きく影響する。
表面を表面硬化処理自身が切削したり摩耗したりしない
ようにするため、硬化処理表面のタングステンカーバイ
ドグラニユールの外層を除去することが必要となる。硬
化処理表面を形成するマトリックス内にタングステンカ
ーバイドグラニユールが存在する場合には、タングステ
ンカーバイドグラニユールな加工するのに相当な時間を
必要とし、かくして、表面硬化処理作業の全体コストに
大きく影響する。
（発明が解決しようとしている課題）
本発明は、前述の°３３９号特許の方法及び生産物に関
する改良であり、 ｊｊｌマトリックスとタングステン
カーバイドグラニユールを含むパドルを電極により所定
の深さまで溝に堆積させ、その後、電極による溝へのパ
ドルの堆積を続けながら、溶接パドルへのグラニユール
の供給を中止し、ほぼタングステンカーバイトの存在し
ない突出硬化処理表面をツールジヨイントの外径を越え
て形成する０次いで、は°ぼタングステンカーバイドの
存在しない突出硬化処理表面をほぼツールジヨイントの
外径になるまで加工する。突出硬化表面はタングステン
カーバイドグラニユールを含んでいないので、加工作業
は、かなりの時間と設備を節約して行なうことができる
。
する改良であり、 ｊｊｌマトリックスとタングステン
カーバイドグラニユールを含むパドルを電極により所定
の深さまで溝に堆積させ、その後、電極による溝へのパ
ドルの堆積を続けながら、溶接パドルへのグラニユール
の供給を中止し、ほぼタングステンカーバイトの存在し
ない突出硬化処理表面をツールジヨイントの外径を越え
て形成する０次いで、は°ぼタングステンカーバイドの
存在しない突出硬化処理表面をほぼツールジヨイントの
外径になるまで加工する。突出硬化表面はタングステン
カーバイドグラニユールを含んでいないので、加工作業
は、かなりの時間と設備を節約して行なうことができる
。
（課題を解決するための手段）
本発明は、地中ポーリング掘り管用ツールジヨイントに
、硬化処理表面の溝付き帯を付加するための方法を提供
し、該硬化処理表面は特殊鋼マトリックス内にタングス
テンカーバイドグラニユールを有している。その方法は
、ツールジョイントを回転させ、電極とツールジヨイン
トとの間にアークを発生させて溶接パドルをつくるステ
ップを含む、電極はツールジヨイント軸線に平行に往復
運動し、グラニユールは溶接パドルに供給される。グラ
ニユールを含んだ溶接パドルを、約１．９ｃｍ （約０
．７５インチ）から約０．３８ｃｍ（約０．１５インチ
）の間の溝深さまでツールジヨイントの外周に付加する
。その後、溶接パドルへのグラニユールの供給を中止す
る。溶接パドルは引き続いてツールジヨイントの周囲に
付加され、溝付き帯には、約０．１３ｃｍ（約０．０５
インチ）から約０．４４ｃｍ （約０．１７５インチ）
の間でツールジヨイントの外径を越えてほぼタングステ
ンカーバイドの存在しない突出硬化処理表面が形成され
る。その後、硬化処理表面をほぼツールジヨイントの外
径まで加工する。
、硬化処理表面の溝付き帯を付加するための方法を提供
し、該硬化処理表面は特殊鋼マトリックス内にタングス
テンカーバイドグラニユールを有している。その方法は
、ツールジョイントを回転させ、電極とツールジヨイン
トとの間にアークを発生させて溶接パドルをつくるステ
ップを含む、電極はツールジヨイント軸線に平行に往復
運動し、グラニユールは溶接パドルに供給される。グラ
ニユールを含んだ溶接パドルを、約１．９ｃｍ （約０
．７５インチ）から約０．３８ｃｍ（約０．１５インチ
）の間の溝深さまでツールジヨイントの外周に付加する
。その後、溶接パドルへのグラニユールの供給を中止す
る。溶接パドルは引き続いてツールジヨイントの周囲に
付加され、溝付き帯には、約０．１３ｃｍ（約０．０５
インチ）から約０．４４ｃｍ （約０．１７５インチ）
の間でツールジヨイントの外径を越えてほぼタングステ
ンカーバイドの存在しない突出硬化処理表面が形成され
る。その後、硬化処理表面をほぼツールジヨイントの外
径まで加工する。
（実施例）
次に、第１図を参照すると、硬化処理表面をもつ溝付き
帯を設けたツールジヨイント１１の一部が示されている
。第２図に示すように、焼結タングステンカーバイドグ
ラニユール１５が硬化処理表面の一部１７Ｂに埋め込ま
れている。ツールジヨイント１１の外周には、マトリッ
クス１７Ｂの付加に引き続いて、所定の深さで硬化処理
表面の一部１７Ａが付加されており、マトリックス１７
Ｂは粒子１５を含有しているが、マトリックス１７Ａの
部分はタングステンカーバイドグラニエールすなわち粒
子１５を含有していない、溝付き帯１３の堆積マトリッ
クス部分１７Ａによって定まる外径を加工する前には、
表面１９には突出した粒子は実質的に存在しない、焼結
タングステンカーバイドグラニユール１５を含む硬化処
理表面も、含まない硬化処理表面も、第４図及び第５図
に示す表両硬化処理装置２１及びその方法により、ツー
ルジヨイント１１上に堆積されている。
帯を設けたツールジヨイント１１の一部が示されている
。第２図に示すように、焼結タングステンカーバイドグ
ラニユール１５が硬化処理表面の一部１７Ｂに埋め込ま
れている。ツールジヨイント１１の外周には、マトリッ
クス１７Ｂの付加に引き続いて、所定の深さで硬化処理
表面の一部１７Ａが付加されており、マトリックス１７
Ｂは粒子１５を含有しているが、マトリックス１７Ａの
部分はタングステンカーバイドグラニエールすなわち粒
子１５を含有していない、溝付き帯１３の堆積マトリッ
クス部分１７Ａによって定まる外径を加工する前には、
表面１９には突出した粒子は実質的に存在しない、焼結
タングステンカーバイドグラニユール１５を含む硬化処
理表面も、含まない硬化処理表面も、第４図及び第５図
に示す表両硬化処理装置２１及びその方法により、ツー
ルジヨイント１１上に堆積されている。
装置２１は、ツールジヨイント１１を水平位置に保持し
それを矢印２３に示す方向に回転させるための手段（図
示せず）を含んでいる。案内部材２５がその下面をツー
ルジヨイント１１上約１．９ｃｍ （約３／４インチ）
のとご＾番こｒ９置して取り付けられている。消耗され
つる鋼線マトリックス２７が被駆動ローラ２９に取り付
けられ、該ローラ２９は案内部材２５の中心を通ってツ
ールジヨイント１１の方へ鋼線を供給する。鋼線２７の
下端はツールジヨイント１１の表面から豹０．３２ｃｍ
（約１／８インチ）のところに配置され、約１．６ｃ
ｍ （約５７８インチ）の鋼線を露出させている。ツー
ル案内部材２５の縦軸線は鉛直軸線に対して約２３°傾
いている。ｍ線２７は電極としての役目をし、鋼線２７
とツールジヨイント表面との間に発生するアークの位置
は、上死点中心から鉛直軸線に対し約１３°に等しい円
周距離だけ隔てられている。上死点中心とは、鉛直面が
ツールジヨイントの外面及びツールジヨイントの縦軸線
を通る位置である。
それを矢印２３に示す方向に回転させるための手段（図
示せず）を含んでいる。案内部材２５がその下面をツー
ルジヨイント１１上約１．９ｃｍ （約３／４インチ）
のとご＾番こｒ９置して取り付けられている。消耗され
つる鋼線マトリックス２７が被駆動ローラ２９に取り付
けられ、該ローラ２９は案内部材２５の中心を通ってツ
ールジヨイント１１の方へ鋼線を供給する。鋼線２７の
下端はツールジヨイント１１の表面から豹０．３２ｃｍ
（約１／８インチ）のところに配置され、約１．６ｃ
ｍ （約５７８インチ）の鋼線を露出させている。ツー
ル案内部材２５の縦軸線は鉛直軸線に対して約２３°傾
いている。ｍ線２７は電極としての役目をし、鋼線２７
とツールジヨイント表面との間に発生するアークの位置
は、上死点中心から鉛直軸線に対し約１３°に等しい円
周距離だけ隔てられている。上死点中心とは、鉛直面が
ツールジヨイントの外面及びツールジヨイントの縦軸線
を通る位置である。
３１で示すような不活性ガス、好ましくはアルゴンガス
が案内部材２５から放出され、ｇＭ！１２７を取り巻く
、この装置には、鋼線２７を帯１３の幅にわたってツー
ルの縦軸線に平行に往復させるための手段（図示せず）
を含んでいる。
が案内部材２５から放出され、ｇＭ！１２７を取り巻く
、この装置には、鋼線２７を帯１３の幅にわたってツー
ルの縦軸線に平行に往復させるための手段（図示せず）
を含んでいる。
第３図に示すように、焼結タングステンカーバイドグラ
ニエールが導管すなわちチューブ３３から重力供給され
、該チ晶−プ３３け案内部材２５に取り付けられかつ案
内部材に対して傾斜している。グラニユール１５はチュ
ーブ３３のオリフィス３５を通り、次いで、延長ブロッ
ク３９のオリフィス３７を通り、ツールジヨイント１１
の表面に落ちる。オリフィス３７は、同一傾斜角でオリ
フィス３３から延びている。オリフィス３７の前縁は鋼
線２７から約０．６４ｃｍ （約１／４インチ）のとこ
ろに位置する。オリフィス３７の傾斜角は、グラニユー
ル１５のほとんどが第４図に示すようにアークに直接落
下するように選択される。所望の密度を達成するため、
オリフィス３５と３７は所定の断面積でなければならず
、その結果、密度の高い所定量の粒子がアークに直接落
下せず、その近傍に落下する。グラニユール１５を保持
するためのホッパ４１がツールジヨイント１１上に取り
付けられている。ホッパ４１はその底部に出口管４３を
有している。被駆動コンベアホイール４ｆ：ｌが出口’
Ｉ！′４３の放出端部に隣接して取り付けられている。
ニエールが導管すなわちチューブ３３から重力供給され
、該チ晶−プ３３け案内部材２５に取り付けられかつ案
内部材に対して傾斜している。グラニユール１５はチュ
ーブ３３のオリフィス３５を通り、次いで、延長ブロッ
ク３９のオリフィス３７を通り、ツールジヨイント１１
の表面に落ちる。オリフィス３７は、同一傾斜角でオリ
フィス３３から延びている。オリフィス３７の前縁は鋼
線２７から約０．６４ｃｍ （約１／４インチ）のとこ
ろに位置する。オリフィス３７の傾斜角は、グラニユー
ル１５のほとんどが第４図に示すようにアークに直接落
下するように選択される。所望の密度を達成するため、
オリフィス３５と３７は所定の断面積でなければならず
、その結果、密度の高い所定量の粒子がアークに直接落
下せず、その近傍に落下する。グラニユール１５を保持
するためのホッパ４１がツールジヨイント１１上に取り
付けられている。ホッパ４１はその底部に出口管４３を
有している。被駆動コンベアホイール４ｆ：ｌが出口’
Ｉ！′４３の放出端部に隣接して取り付けられている。
ホイール４５は、グラニュ−ルを運搬するため、その縁
部に複数の受は器４７を有している。ホイール４５は、
グラニユールが落下するときにグラニユールを拾い上げ
るため、出口管４３の端部のそばで回転する。ホイール
４５とホッパ４１はケース４９に保持されている。管３
３の上端はケース４９の底部で終っており、その位置で
、ホイール４５が回転するときにホイール４５によって
運ばれるグラニユールを受は取る。トレイ５１が、ホイ
ール４５、出口管４３及び管３３への出口を取り囲み、
受は器４７からあふれたグラニユールな受は取る。かく
して第３図に示すように、タングステンカーバイドグラ
ニユールが特殊鋼マトリックスに配置され、溶接パドル
が約１．９ｃｍ （約０．７５インチ）から約０．３８
ｃｍ （約０．１５インチ）の間の溝深さまで、ツール
ジヨイント１１の溝付き帯１３内に付加される。この深
さになったとき（周知手段により確認されたとき）グラ
ニユールの供給が終了するが、グラニユールを含まない
溶接パドルが引き続いて溝付き帯１３に堆積し、約０．
１３ａｍ（約０．０５インチ）から約０．４４ｃｍ （
約０．１７５インチ）の深さまで硬化処理表面部分１７
Ａを形成する。言い換えれば、タングステンカーバイド
グラニユールを含有する、第２図に１７Ｂで示した溶接
パドルの深さはｌ−９ｃｍから０．３８ｃｍの間の溝深
さになり、一方、タングステンカーバイドグラニユール
な含有しない。
部に複数の受は器４７を有している。ホイール４５は、
グラニユールが落下するときにグラニユールを拾い上げ
るため、出口管４３の端部のそばで回転する。ホイール
４５とホッパ４１はケース４９に保持されている。管３
３の上端はケース４９の底部で終っており、その位置で
、ホイール４５が回転するときにホイール４５によって
運ばれるグラニユールを受は取る。トレイ５１が、ホイ
ール４５、出口管４３及び管３３への出口を取り囲み、
受は器４７からあふれたグラニユールな受は取る。かく
して第３図に示すように、タングステンカーバイドグラ
ニユールが特殊鋼マトリックスに配置され、溶接パドル
が約１．９ｃｍ （約０．７５インチ）から約０．３８
ｃｍ （約０．１５インチ）の間の溝深さまで、ツール
ジヨイント１１の溝付き帯１３内に付加される。この深
さになったとき（周知手段により確認されたとき）グラ
ニユールの供給が終了するが、グラニユールを含まない
溶接パドルが引き続いて溝付き帯１３に堆積し、約０．
１３ａｍ（約０．０５インチ）から約０．４４ｃｍ （
約０．１７５インチ）の深さまで硬化処理表面部分１７
Ａを形成する。言い換えれば、タングステンカーバイド
グラニユールを含有する、第２図に１７Ｂで示した溶接
パドルの深さはｌ−９ｃｍから０．３８ｃｍの間の溝深
さになり、一方、タングステンカーバイドグラニユール
な含有しない。
部分１７Ａで示した溶接パドルは、約０．１３ｃｍから
０．４４ｃｍの間の硬化処理表面となる。１７Ａで示し
た適当な深さの溶接パドルがつくられ周知手段で計算さ
れたとき、ツールジヨイント１１は従来の方法で加工さ
れ、タングステンカーバイド粒子を含有する部分１７Ｂ
が滑らかな硬化処理表面にあられれないようにかつ加工
後の硬化処理表面１７Ａの加工線の直下で始まるように
ほぼ全ての硬化処理表面部分１７Ａを除去する。この作
業では、全硬化処理表面の約８０％をツールジョイント
のほぼ外径まで加工するのが好ましい。
０．４４ｃｍの間の硬化処理表面となる。１７Ａで示し
た適当な深さの溶接パドルがつくられ周知手段で計算さ
れたとき、ツールジヨイント１１は従来の方法で加工さ
れ、タングステンカーバイド粒子を含有する部分１７Ｂ
が滑らかな硬化処理表面にあられれないようにかつ加工
後の硬化処理表面１７Ａの加工線の直下で始まるように
ほぼ全ての硬化処理表面部分１７Ａを除去する。この作
業では、全硬化処理表面の約８０％をツールジョイント
のほぼ外径まで加工するのが好ましい。
作業のときは、５％乃至８％のコバルトを含有する焼結
タングステンカーバイドグラニユールが好ましいが、他
の範囲や他の鉄類の結合剤でも可能である。ある好まし
い寸法は一１４メツシュから＋３０メツシユの間である
。１．５５ｇ／ｃが （０，０２２ボンド／インチ８）
の硬化処理表面密度を達成するため、オリフィス３７は
１幅約０．３ｃｍ （約１／８インチ）、高さ約０．３
ａｍ（約１／８インチ）である、ツールジヨイント１１
は毎分約１回転の速度で回転し、該速度は、毎分約５０
乃至５６ｃｒｒｉ（約２０乃至２２−（ンチ）の周速度
となる。案内部材は、毎分８５乃至９５回の振動数で約
２．２ｃｍ （７／８インチ）の行程を往復する。わず
かな重なりが約１．９ｃｍ （約３／４インチ）幅の帯
を形成する。アークがとばされて溶接パドルをつくり、
発生温度は約５０００°Ｆとなる。５％の酸素を含有す
るアルゴンガスがアークに送られる。ホイール４５は、
アークが発生するのとほぼ同じ時刻に回転を始め、硬化
処理表面部分１７Ｂを堆積させる工程の間、焼結タング
ステンカーバイドグラニユールなアークの生じている溶
接パドルに落下させる。所望の密度を得るため、毎分的
０．２３ｋｇ乃至０．２７ｋｇ （約０．５乃至０．６
ポンド）の焼結タングステンカーバイドグラニユールな
溶接パドルに供給するのが好ましい、堆積物の厚さは平
均的０．２５ｃｍ （約０．１インチ）である。
タングステンカーバイドグラニユールが好ましいが、他
の範囲や他の鉄類の結合剤でも可能である。ある好まし
い寸法は一１４メツシュから＋３０メツシユの間である
。１．５５ｇ／ｃが （０，０２２ボンド／インチ８）
の硬化処理表面密度を達成するため、オリフィス３７は
１幅約０．３ｃｍ （約１／８インチ）、高さ約０．３
ａｍ（約１／８インチ）である、ツールジヨイント１１
は毎分約１回転の速度で回転し、該速度は、毎分約５０
乃至５６ｃｒｒｉ（約２０乃至２２−（ンチ）の周速度
となる。案内部材は、毎分８５乃至９５回の振動数で約
２．２ｃｍ （７／８インチ）の行程を往復する。わず
かな重なりが約１．９ｃｍ （約３／４インチ）幅の帯
を形成する。アークがとばされて溶接パドルをつくり、
発生温度は約５０００°Ｆとなる。５％の酸素を含有す
るアルゴンガスがアークに送られる。ホイール４５は、
アークが発生するのとほぼ同じ時刻に回転を始め、硬化
処理表面部分１７Ｂを堆積させる工程の間、焼結タング
ステンカーバイドグラニユールなアークの生じている溶
接パドルに落下させる。所望の密度を得るため、毎分的
０．２３ｋｇ乃至０．２７ｋｇ （約０．５乃至０．６
ポンド）の焼結タングステンカーバイドグラニユールな
溶接パドルに供給するのが好ましい、堆積物の厚さは平
均的０．２５ｃｍ （約０．１インチ）である。
次に、第６図を参照すると、産業界で一般に行なわれて
いる試験結果のＸ−Ｙ軸チャート図が示され１本発明に
よって製造されたツールジョイント１１の試験は、試験
中にツールジヨイント１１を同軸に取容するケーシング
部分に対するツールジヨイント１１の摩擦繰り返し試験
である。第６図に示すチャートに表わされた試験では、
露出したツールジヨイントがケーシング部分に対し前後
に周期的に往復運動されており、各線は時間要因を示す
、第７図のチャート多こ示す試験の結果と比較してみる
と、露出したツールジヨイントと比較した場合の本発明
のツールジヨイントの摩耗パターンが全く同様であるこ
とがわかる。第６図と第７図では、摩耗の位置は、ケー
シングの摩耗量（インチ）に対するケーシング断面上の
位置（インチ）で定められる。試験結果のチャートから
れかるように、滑らかな硬化処理表面がツールジョイン
ト１１に形成され、そのことにより、接触面積が最大と
なって接触応力、従ってケーシングの摩耗を減少させる
。
いる試験結果のＸ−Ｙ軸チャート図が示され１本発明に
よって製造されたツールジョイント１１の試験は、試験
中にツールジヨイント１１を同軸に取容するケーシング
部分に対するツールジヨイント１１の摩擦繰り返し試験
である。第６図に示すチャートに表わされた試験では、
露出したツールジヨイントがケーシング部分に対し前後
に周期的に往復運動されており、各線は時間要因を示す
、第７図のチャート多こ示す試験の結果と比較してみる
と、露出したツールジヨイントと比較した場合の本発明
のツールジヨイントの摩耗パターンが全く同様であるこ
とがわかる。第６図と第７図では、摩耗の位置は、ケー
シングの摩耗量（インチ）に対するケーシング断面上の
位置（インチ）で定められる。試験結果のチャートから
れかるように、滑らかな硬化処理表面がツールジョイン
ト１１に形成され、そのことにより、接触面積が最大と
なって接触応力、従ってケーシングの摩耗を減少させる
。
本発明によってツールジヨイント１１上に堆積させるよ
うな、タングステンカーバイド粒子を含有する硬化処理
表面をもつツールジヨイント１１を形成する場合には、
表面を加工して滑らかな表面仕上げにすることができる
。従来は、滑らかな表面仕上げを得るための実施方法は
、硬化処理表面の研磨によるしか方法がなく、該方法は
非常に長たらしく時間のかかるものである。加工される
硬化処理表面の部分には、タングステンカーバイド粒子
が存在しないため、加工作業に使用する機械の切断部品
は破損しないであろう。
うな、タングステンカーバイド粒子を含有する硬化処理
表面をもつツールジヨイント１１を形成する場合には、
表面を加工して滑らかな表面仕上げにすることができる
。従来は、滑らかな表面仕上げを得るための実施方法は
、硬化処理表面の研磨によるしか方法がなく、該方法は
非常に長たらしく時間のかかるものである。加工される
硬化処理表面の部分には、タングステンカーバイド粒子
が存在しないため、加工作業に使用する機械の切断部品
は破損しないであろう。
前に詳細に説明した特定の実施例について本発明を説明
してきたが、これは説明のためであり、本発明は必ずし
もそれに限定されるものではなく、本発明の開示を見た
当業者には、代わりの実施例や作業技術が明らかとなる
ことを理解しなければならない、従って、本発明の精神
から逸脱することなく、変更することができる。
してきたが、これは説明のためであり、本発明は必ずし
もそれに限定されるものではなく、本発明の開示を見た
当業者には、代わりの実施例や作業技術が明らかとなる
ことを理解しなければならない、従って、本発明の精神
から逸脱することなく、変更することができる。
第１図は、本発明によって構成されたツールジヨイント
の一部を示す側面図である。 第２図は、第１図の２−２線に沿ったツールジヨイント
の断面図である。 第３図は、加工作業の後の、第２図と類似の図である。 第４図は、表面硬化処理方法のための装置を示す概略図
である。 第５図は、溶接パドルへのグラニユールの供給を中止し
たときの、前記装置及び方法を示した、第３図に類似の
図である。 第６図は、−片のケーシング上にある露出したツールジ
ヨイントの摩擦試験のＸ−Ｙ軸チャート図である。 第７図は、本発明によってつくられたツールジヨイント
の試験結果を示した、第６図と同様のチャート図であり
、第６図に示したような露出ツールジヨイントの同様の
試験の結果と対照的なものである。 １３ ・ ・ １５・ ・ １７Ａ ・ １７Ｂ ・ ２７・ ・ ・ツールジヨイント、 ・溝付き帯、 ・タングステンカーバイド グラニユール、 ・硬化処理表面 （グラニユール含まず）、 ・硬化処理表面 （グラニユール含む）、 ・鋼線。
の一部を示す側面図である。 第２図は、第１図の２−２線に沿ったツールジヨイント
の断面図である。 第３図は、加工作業の後の、第２図と類似の図である。 第４図は、表面硬化処理方法のための装置を示す概略図
である。 第５図は、溶接パドルへのグラニユールの供給を中止し
たときの、前記装置及び方法を示した、第３図に類似の
図である。 第６図は、−片のケーシング上にある露出したツールジ
ヨイントの摩擦試験のＸ−Ｙ軸チャート図である。 第７図は、本発明によってつくられたツールジヨイント
の試験結果を示した、第６図と同様のチャート図であり
、第６図に示したような露出ツールジヨイントの同様の
試験の結果と対照的なものである。 １３ ・ ・ １５・ ・ １７Ａ ・ １７Ｂ ・ ２７・ ・ ・ツールジヨイント、 ・溝付き帯、 ・タングステンカーバイド グラニユール、 ・硬化処理表面 （グラニユール含まず）、 ・硬化処理表面 （グラニユール含む）、 ・鋼線。
Claims (11)
- （１）特殊鋼マトリックスにタングステンカーバイドグ
ラニュールを含有する硬化処理表面をもつ溝付き帯を、
地中ポーリング掘り管用ツールジョイントに付加する方
法であって、前記ツールジョイントを回転させ、電極と
前記ツールジョイントとの間にアークを発生させて溶接
パドルをつくり、前記ツールジョイントの軸線に対して
平行に前記電極を往復運動させ、前記溶接パドルにグラ
ニュールを供給する方法において、 前記ツールジョイントの外周に、約１．９ｃｍ（約０．
７５インチ）から約０．３８ｃｍ（約０．１５０インチ
）の間の溝深さになるまで、前記溝内に前記溶接パドル
を付加し、前記溶接パドルへの前記グラニュールの供給
を中止し、 前記ツールジョイントの外周の前記溝への前記溶接パド
ルの付加を続けて行ない、ほぼタングステンカーバイト
が存在しない突出硬化処理表面を、約０．１３ｃｍ（約
０．０５インチ）から約０．４４ｃｍ（約０．１７５イ
ンチ）の間でツールジョイントの外径を越えて形成する ことを特徴とする方法。 - （２）更に、 前記硬化処理表面を、前記ツールジョイントのほぼ外径
まで加工するステップを含むことを特徴とする請求項（
１）に記載の方法。 - （３）更に、 前記硬化処理表面を、前記ツールジョイントのほぼ外径
まで加工し、それによってタングステンカーバイドグラ
ニュールのほぼ全ての表面が加工された表面以下になる
ステップを含むことをことを特徴とする請求項（１）に
記載の方法。 - （４）前記硬化処理表面は、約４５乃至５５のロックウ
ェル「Ｃ」硬度を有することを特徴とする請求項（１）
乃至（３）のいずれかに記載の方法。 - （５）地中ポーリング掘り管用ツールジョイントにおい
て、 両端で掘り管部材に固定されるようになっている金属製
円筒ハウジングと、 前記ハウジングの外部を取り囲む外面とから成り、 前記外面の一部は、特殊鋼マトリックスに含有されたタ
ングステンカーバイドグラニュールから成る硬化処理表
面を有し、該硬化処理表面は、前記硬化処理表面のない
前記ハウジングの部分の外径を実質的に越えないで前記
ハウジングの外方に延びている ことを特徴とするツールジョイント。 - （６）特殊鋼マトリックスにタングステンカーバイドグ
ラニュールを含有する硬化処理表面の溝付き帯を有する
地中ポーリング掘り管用ツールジョイントにおいて、前
記硬化処理表面の溝付き帯は、前記ツールジョイントを
回転させ、電極と前記ツールジョイントとの間にアーク
を発生させて溶接パドルをつくり、前記ツールジョイン
トの軸線に対して平行に前記電極を往復運動させ、前記
溶接パドルにグラニュールを供給し、前記ツールジョイ
ントの外周に、約１．９ｃｍ（約０．７５インチ）から
約０．３８ｃｍ（約０．１５０インチ）の間の溝深さに
なるまで、前記溝内に前記溶接パドルを付加し、前記溶
接パドルへの前記グラニュールの供給を中止し、前記ツ
ールジョイントの外周の前記溝への前記溶接パドルの付
加を続けて行ない、ほぼタングステンカーバイトの存在
しない突出硬化処理表面を、約０．１３ｃｍ（約０．０
５インチ）から約０．４４ｃｍ（約０．１７５インチ）
の間でツールジョイントの外径を越えて形成することに
よって形成されることを特徴とするツールジョイント。 - （７）前記硬化処理表面は、前記ツールジョイントのほ
ぼ外径まで加工されることを特徴とする請求項（６）に
記載のツールジョイント。 - （８）前記硬化処理表面の８０％は、前記ツールジョイ
ントのほぼ外径まで加工されることを特徴とする請求項
（６）に記載のツールジョイント。 - （９）前記硬化処理表面は、前記ツールジョイントのほ
ぼ外径まで加工され、タングステンカーバイドグラニュ
ールのほぼ全ての表面が、加工された後のツールジョイ
ントの外径以下になることを特徴とする請求項（６）に
記載のツールジョイント。 - （１０）前記硬化処理表面は、約４５乃至５５のロック
ウェル「Ｃ」硬度を有することを特徴とする請求項（６
）乃至（９）のいずれかに記載のツールジョイント。 - （１１）地中ポーリング掘り管用ツールジョイントにお
いて、 前記ツールジョイントは、硬化処理表面を堆積させるた
めの少なくとも一つの溝を有し、前記硬化処理表面は、
特殊鋼マトリックスに約１．９ｃｍ（約０．７５インチ
）から約０．３８ｃｍ（約０．１５０インチ）の間の深
さまで堆積させたタングステンカーバイドグラニュール
から成り、更に、約０．１３ｃｍ（約０．０５インチ）
から約０．４４ｃｍ（約０．１７５インチ）の間でツー
ルジョイントの外径を越えているほぼタングステンカー
バイドグラニュールの存在しない硬化処理表面を備え、
前記突出表面は、前記ツールジョイントのほぼ前記外径
まで加工されることを特徴とするツールジョイント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US408074 | 1982-08-16 | ||
| US07/408,074 US5010225A (en) | 1989-09-15 | 1989-09-15 | Tool joint and method of hardfacing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03107092A true JPH03107092A (ja) | 1991-05-07 |
| JP2880568B2 JP2880568B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=23614761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2246948A Expired - Lifetime JP2880568B2 (ja) | 1989-09-15 | 1990-09-17 | ツールジョイント及びその表面硬化方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5010225A (ja) |
| EP (1) | EP0417731B1 (ja) |
| JP (1) | JP2880568B2 (ja) |
| CA (1) | CA2023297C (ja) |
| DE (1) | DE69023441T2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147996A (en) * | 1989-09-15 | 1992-09-15 | Grant Tfw, Inc. | Tool joint |
| US5569395A (en) * | 1992-02-19 | 1996-10-29 | Arnco Technology Trust | Deep coat faced plate and method |
| US6085963A (en) * | 1994-05-26 | 2000-07-11 | Bgm (Patents) Limited | Work piece repair |
| IT1279181B1 (it) * | 1995-05-03 | 1997-12-04 | Parmaprogetti Srl | Dispositivo per la saldatura a plasma, con dosatore di polvere a caduta per gravita' |
| AU737745B2 (en) * | 1997-06-19 | 2001-08-30 | Great Western Corporation Pty Ltd | An apparatus for hard facing |
| EP1045958B1 (en) | 1998-01-05 | 2008-05-14 | Weatherford U.S., L.P. | A drill pipe and method of forming and reconditioning a drill pipe |
| WO2001036711A1 (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-25 | Kerr Corporation | Adherent hard coatings for dental burs and other applications |
| US8002052B2 (en) | 2005-09-09 | 2011-08-23 | Baker Hughes Incorporated | Particle-matrix composite drill bits with hardfacing |
| US7997359B2 (en) * | 2005-09-09 | 2011-08-16 | Baker Hughes Incorporated | Abrasive wear-resistant hardfacing materials, drill bits and drilling tools including abrasive wear-resistant hardfacing materials |
| US7703555B2 (en) * | 2005-09-09 | 2010-04-27 | Baker Hughes Incorporated | Drilling tools having hardfacing with nickel-based matrix materials and hard particles |
| US7597159B2 (en) | 2005-09-09 | 2009-10-06 | Baker Hughes Incorporated | Drill bits and drilling tools including abrasive wear-resistant materials |
| WO2008027484A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | Baker Hughes Incorporated | Methods for applying wear-resistant material to exterior surfaces of earth-boring tools and resulting structures |
| WO2010002629A2 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Baker Hughes Incorporated | Method to reduce carbide erosion of pdc cutter |
| US8602113B2 (en) | 2008-08-20 | 2013-12-10 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated oil and gas well production devices |
| WO2010033742A2 (en) * | 2008-09-18 | 2010-03-25 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for the automated application of hardfacing material to rolling cutters of earth-boring bits |
| US8948917B2 (en) * | 2008-10-29 | 2015-02-03 | Baker Hughes Incorporated | Systems and methods for robotic welding of drill bits |
| US8450637B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-05-28 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits |
| US9439277B2 (en) * | 2008-10-23 | 2016-09-06 | Baker Hughes Incorporated | Robotically applied hardfacing with pre-heat |
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| MX2011005342A (es) * | 2008-11-21 | 2011-08-12 | Caterpillar Inc | Composicion resistente a la abrasion. |
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| US8590627B2 (en) | 2010-02-22 | 2013-11-26 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Coated sleeved oil and gas well production devices |
| US9321117B2 (en) | 2014-03-18 | 2016-04-26 | Vermeer Manufacturing Company | Automatic system for abrasive hardfacing |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB718866A (en) * | 1952-04-01 | 1954-11-24 | Air Reduction | Improvements in method of hard surfacing |
| US4243727A (en) * | 1977-04-25 | 1981-01-06 | Hughes Tool Company | Surface smoothed tool joint hardfacing |
| US4228339A (en) * | 1978-12-28 | 1980-10-14 | Hughes Tool Company | Method of hardfacing tool joints |
| JPS63165074A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-08 | Tokushu Denkyoku Kk | 耐摩耗性金属の肉盛溶接方法 |
-
1989
- 1989-09-15 US US07/408,074 patent/US5010225A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-15 CA CA002023297A patent/CA2023297C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-11 EP EP90117483A patent/EP0417731B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-11 DE DE69023441T patent/DE69023441T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-17 JP JP2246948A patent/JP2880568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP2880568B2 (ja) | 1999-04-12 |
| CA2023297A1 (en) | 1991-03-16 |
| CA2023297C (en) | 1995-08-01 |
| DE69023441D1 (de) | 1995-12-14 |
| US5010225A (en) | 1991-04-23 |
| DE69023441T2 (de) | 1996-07-18 |
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| EP0417731A3 (en) | 1991-06-05 |
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