JPS60121385A - 耐焼付き性に優れた油井管継手 - Google Patents

耐焼付き性に優れた油井管継手

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JPS60121385A
JPS60121385A JP23034283A JP23034283A JPS60121385A JP S60121385 A JPS60121385 A JP S60121385A JP 23034283 A JP23034283 A JP 23034283A JP 23034283 A JP23034283 A JP 23034283A JP S60121385 A JPS60121385 A JP S60121385A
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JP
Japan
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plating
plating layer
phosphate
chemical conversion
stainless steel
Prior art date
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Pending
Application number
JP23034283A
Other languages
English (en)
Inventor
宏 大坪
高田 庸
川崎 龍夫
尚匡 中小路
利坦 寺田
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS60121385A publication Critical patent/JPS60121385A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は油井管の接続部に使用されるステンレス鋼か
らなる油井管継手に関し、特にネジ部の耐焼付き性に優
れた油井管継手を提供するものである。
一般に油井管には5000〜20000psi程度の高
圧が加わるため、油井管継手には高度の気密性が要求さ
れる。このように高圧に耐え得る充分な気密性を発揮さ
せるためには、ネジ部に高面圧を与えなければならず、
そのためネジ部の焼付きが生じ易い。
ところで最近ではCO2あるいはCo2とH2Sを含む
苛酷な環境下にある油井の開発が進み、このような苛酷
な環境下での油井管としてはステンレス鋼、と9わけマ
ルテンサイト系ステンレス鋼または2相ステンレス鋼か
らなる油井管が注目を浴びている。しかしながらステン
レス鋼は、普通鋼や低合金鋼と比較して熱伝導率が低く
、そのため焼付きが一層生じ易く、この問題がステンレ
ス油井管を使用する上で最大のネックとなっていた。
従来から、ネジ部の焼付き対策として、普通鋼からなる
油井管継手の場合にはZnメッキあるいはSnメッキを
施したシ、あるいはリン酸塩による化成被膜処理を施す
ことが行なわれている。しかしながらZnメッキやSn
メッキではステンレス鋼からなる油井管継手の場合に充
分な耐焼付き性能を得ることができない。またリン酸塩
による化成処理は安価でしかもそれ自体は耐焼付き性を
与えるに有効であるが、ステンレス鋼は化学反応性が乏
しいため、ステンレス鋼にリン酸塩の化成処理を施して
もその被膜の下地に対する接合強度が低く、そのため継
手を締付けたときに被膜が容易に剥離してし捷い、その
結果焼付きが容易に生じてしまう問題がある。一方ステ
ンレス鋼の油井管継手における耐焼付き対策としては従
来からCuメッキを施すことが知られており、このCu
メッキはZnメッキやSnメッキと比較すれば優れた耐
焼付き性を示すものの、未だ充分とは言えなかったのが
実情である。
この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、高度の
気密性を確保しつつ充分に焼付きを防止できるようにし
たステンレス鋼製の油井管継手を提供することを目的と
するものである。
本発明者等は上述の目的を達成するべく、種々実験・検
討を重ねた結果、ステンレス鋼からなる継手の場合でも
、予めFeメッキを施しておき、そのFeメッキ層の上
にリン酸塩化成処理を施すことによって、前述のような
リン酸塩化成処理被膜のステンレス鋼に対する接合強度
の問題を解決して、優れた耐焼付き性を確保し得ること
を見出した。またその場合に下地のメッキ層として、F
eのマトリックス中に黒鉛、炭化物、あるいは窒化物を
分散させた複合メッキ層を形成しておくことによって、
より一層耐焼付き性を向上させ得ることを見出し、この
発明をなすに至った。
すなわち第1発明は、Crを11重量%以上含有するス
テンレス鋼からなる油井管継手において、そのネジ部の
表面に5μm以上の厚みのFeメッキ層を形成し、さら
にそのFeメッキ層の上にリン酸塩系の化成処理被膜を
形成してなることを特徴とするものである。
また第2発明は、同じりCrを11重量係以上含有する
ステンレス鋼からなる油井管継手において、そのネジ部
の表面に、Feマトリックス中に黒鉛、炭化物、窒化物
のうちから選ばれた1種以上を分散させてなる5μm以
上の厚みの複合メッキ層を形成し、その複合メッキ層の
上にリン酸塩系の化成処理被膜を形成したことを特徴と
するものである。
以下この発明の油井管継手についてさらに詳細に説明す
る。
この発明で対象とする油井管継手は、その基材がCrを
11重量%以上含有するステンレス鋼からなるものであ
る。ここでCrを11重量%以上と限定した理由は、C
rが11重量%未満では化学反応性が良好であって、F
eメッキもしくは前述の複合メッキを施さなくてもリン
酸塩系の化成処理被膜の接合強度が充分となるからであ
る。一方Crを11重量%以上含有するステンレス鋼に
おいては、前述のように直接その表面にリン酸塩系の化
成処理被覆を形成した場合にその被膜の接合強度が低く
、そのため継手を締め付けた際に被膜が剥離し易く、そ
の被膜が剥離してしまえば容易に焼付き(5) が生じてしまう。そこで第1発明においてばCr11重
量多以上のステンレス鋼からなる油井管継手のネジ部表
面にFeメッキを形成し、そのFeメッキ層の上にリン
酸塩系の化成処理被膜を形成しているのである。すなわ
ち、Feメッキ層の表面はステンレス鋼の表面と比較し
て化学反応性が格段に高く、そのためリン酸塩系化成処
理被膜の接合強度も充分となり、その結果、継手の締付
は時において被膜が剥離してしまうことが有効に防止さ
れ、リン酸塩系化成処理被膜の本来の耐焼付き性能が充
分に発揮される。ここでリン酸系の化成処理被膜は、継
手の締め付は時の変形によって1種の潤滑効果をもたら
し、その潤滑効果により焼付きを発生しにくくするので
ある。なおFeメッキ層の厚みが5μm未満の場合には
リン酸塩系の化成処理被膜を形成しても耐・焼付き性の
向上は認められず、したがってFeメッキ層の厚みは5
μm以上とした。
一方第2発明においては、第1発明におけるFeメッキ
層の代りに、Feマトリックス中に黒鉛、炭(6) 化物、もしくは窒化物を分散させた複合メッキ層をリン
酸塩系化成処理被膜の下地層として形成している。この
複合メッキ層はマトリックスがFeであるから、Feメ
ッキ層の場合と同様にリン酸塩系化成処理被膜の接合強
度が高いことは勿論である。そしてリン酸塩系化成処理
被膜の下地層が複合メッキ層の場合にはFeメッキ層の
場合よシも一層焼付き性が向上する。その理由は次の通
りである。
すなわち、継手の締付時にリン酸塩系化成処理被膜の下
地層が塑性変形を起こせば容易に焼付きが発生してし1
うが、Feマトリックス中に黒鉛等が分散された複合メ
ッキ層は分散強化効果により高強度となっているから、
塑性変形が生じ難く、そのため耐焼付き性がより一層向
上するのである。
なお複合メッキ層の分散相としては黒鉛のほか前述のよ
うに炭化物、窒化物が使用できる。この炭化物、窒化物
の具体的な種類は特に限られるものではないが、Feマ
トリックスを強化するに有効なもの、例えば炭化物とし
てはMO2C、T’+C、VCrWC、SiC等を用い
ることができ、壕だ窒化物としてはBN 、 Si3N
4等を用いることができる。このような黒鉛炭化物もし
くは窒化物をFeマトリックス中に分散させた複合メッ
キ層を形成するためには、例えばFeメッキ浴に黒鉛等
を懸濁させておき、その状態で電気メッキを行なえば良
い。またこの場合分散相はその分散粒子径が0.5〜5
μm程度とすることが好ましい。なおこのように分散相
を有する複合メッキ層をリン酸塩系化成処理被膜の下地
層とする場合も、そのメッキ層の厚みが5μm未満では
耐焼付き性向上に充分ではなく、シたがってその厚みは
5μm以上とする。
以下この発明の実施例を比較例とともに記す。
第1表に示す2種の組成のステンレス鋼で鋼管を製造し
、さらにネジ加工を施し、第1図に示す油井管1および
カップリング継手2を得た。なお継手はAPI 5pe
c 5AX : High−8trength Cas
ing。
Tubing and DrlllPipe ’の表6
.5に規定されているExternal−upset 
tubing and couplingに準じたもの
で、油井管1のボディ一部の外径は3.5″、板厚は0
.254“、アプセット部の外径は3,75“、またカ
ップリング継手2の外径は45“、長さは53/4“で
ある。
このようなカップリング継手2のネジ部3の表面に、第
2表に示すようにFeメッキ、Fe+C(黒鉛)複合メ
ッキ、znメッキ、Snメッキ、もしくはCuメッキを
施した。すなわち、先ず市販のアルカリ脱脂液で90℃
において15分間煮沸脱脂し、水洗後、10チH2SO
4水溶液中で5分間活性化処理を行なった。そしてFe
メッキの場合には、スルファミノ酸第−鉄50 ft/
11の水溶液中にて、浴温60℃、電流密度2 A/’
dm2で電気メッキを行なった。またFe+C複金メッ
キの場合には、上記の浴中に1〜5μmの黒鉛を懸濁さ
せて、上記と同じ条件で電気メッキを行った。一方Zn
メッキの場合には、Zn175’/7s (J180!
if−//の溶液中にて、浴温20℃、電流密度2 A
7dm2で電気メッキを行なった。またCuメッキの場
合は、CuCN40?/l 、 NaCN s y−/
ltの溶液中で、浴温20℃、電流密度2 A/dm2
で電気メッキを行なった。さらに(9) Snメッキの場合には、5nSO440P/1! 、 
H2so460 Vl、クレゾールスルフォン酸40 
Mlの溶液中にて、浴温20℃、電流密度2 A/dm
 で電気メッキを行った。なお各メッキ層の厚みは第2
表中に示す通シである。
このようにしてそれぞれネジ部にメッキ層が形成された
カップリング継手をリン酸塩系化成処理液に浸漬して、
リン酸岨鉛化成処理被膜もしくはリン酸マンガン化成処
理被膜を生成させた。なおリン酸亜鉛、リン酸マンガン
の化成処理液としては市販の化成処理液を用い、浸漬条
件はいずれも浸漬時間2分、処理液温度50℃とした。
上述のようにして各メッキおよびリン酸塩化成処理を怖
じたカップリング継手2と前記油井管1とを、第1図に
示すLが81調となるように締め付けた。次いでカップ
リング継手を取外してそのネジ部の表面を目視により観
察して焼付きの発生の有無を判定した。その結果を第2
表に併せて示す。なおここで焼付きが発生しない場合に
はメッキの表面が荒れる程度であってその表面の粗さは
(10) 0.0Fu11ml以下であり、一方焼付きが発生した
場合はその焼付き部分のメッキ膜が剥離してステンレス
鋼の表面が露出し、その表面粗さも0.1 ff1ll
+以上となった。なお第2表において本発明例1〜5お
よび比較例6〜12はいずれも第1表に示す2鋼様につ
いて行ったものであるが、鋼種間の差は顕著ではなく、
シたがって両鋼種についてまとめて示した。
第2表 第2表から明らかなように、5μm以上の厚みのFeメ
ッキ層もしくはFe+C複金メッキ層を形成してその上
にリン酸匝塩もしくはリン酸マンガン化成処理被膜を形
成した本発明例1〜5では、いずれもカップリング継手
のネジ部に焼付きが発生せず、優れた耐焼付き性を示す
ことが確認された。一方比較例6,7,8,9.10は
それぞれZnメッキ、Snメッキ、Cuメッキ、Feメ
ッキ、Fe+C複合メッキを施しただけのものであるが
、これらはいずれも焼付きが生じた。また比較例11は
Feメッキを施してからリン酸亜鉛化成処理を施したも
のであるが、この場合Feメッキ層の厚みが2ttrr
+と薄いため焼付きが発生した。そして比較例12はF
e+C複金メッキを施してからリン酸亜鉛化成処理を施
したものであるが、この場合も複合メッキ層の厚みが3
μmと薄いため焼付きが発生した。
以上の説明で明らかなようにこの発明の油井管継手は、
従来ネジ部の焼付き発生が最大の欠点とされていたステ
ンレス鋼を基材とされていたものであるが、そのネジ部
の耐焼付き性が従来よシも格段に改善されておシ、シた
がって焼付きを発生することなく高面圧で締付けて高い
気密性を充分に確保することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例における油井管継手(13) の連結時の状態を示す略解断面図である。 1・・・油井管、2・・・カップリング継手、3・・・
ネジ部。 出願人 川崎製鉄株式会社 代理人 弁理士豊田武人 (ほか1名) (14)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) Crを11重量%以上含有するステンレス鋼か
    らなる油井管継手において、 そのネジ部の表面に厚さ5μm以上のFeメッキ層を形
    成し、かつそのFeメッキ層の上にリン酸塩系の化成処
    理被膜を形成したことを特徴とする耐焼付き性に優れた
    油井管継手。
  2. (2) Crを11重量%以上含有するステンレス鋼か
    らなる油井管継手において、 その表面に、Feマトリックス中に黒鉛、炭化物、窒化
    物のうちから選ばれた1種以上を分散させてなる5μm
    以上の厚みの複合メッキ層を形成し、かつ峯の複合メッ
    キ層上にリン酸塩系の化成処理被膜を形成したことを特
    徴とする耐焼付き性に優れた油井管継手。
JP23034283A 1983-12-05 1983-12-05 耐焼付き性に優れた油井管継手 Pending JPS60121385A (ja)

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JP2016084906A (ja) * 2014-10-28 2016-05-19 ヤマハ発動機株式会社 コンロッド、内燃機関および自動車両

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