JPS61174335A - 靭性の優れた掘削用ドリルパイプの製造法 - Google Patents
靭性の優れた掘削用ドリルパイプの製造法Info
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- JPS61174335A JPS61174335A JP1373785A JP1373785A JPS61174335A JP S61174335 A JPS61174335 A JP S61174335A JP 1373785 A JP1373785 A JP 1373785A JP 1373785 A JP1373785 A JP 1373785A JP S61174335 A JPS61174335 A JP S61174335A
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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）
本発明は掘削用ドリルパイプの製造法に関するものであ
る。
る。
（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）最近
の石油資源の枯渇から従来採掘されなかった深部あるい
は採掘条件の厳しい海底に埋蔵される石油資源へと求め
られるようになシ、採掘技術は高度化し掘削構造物は一
層大型化されるようになった。中でも石油掘削に使用さ
れるドリルパイプは管端を増肉加工した・ぐイブ母管に
ツールジヨイントと呼ばれるネジ継手を摩擦圧接法にて
接合された亀のであるが、この摩擦圧接部分で掘削作業
中にねじれ破断を起こす問題があった。また今後地熱井
掘削がさかんになるにつれて同様の問題が発生するもの
と考えられる。従来からこの問題はそれぞれに使用する
素材に原因があるとして、パイプ母管にはＡＰＩ規格に
記載しているような鋼材料が、またツールジヨイントに
はＡＰＩ規格のものや特開昭５８−３９４９号公報のよ
うなＣ：０．１５〜ｏ、ｓｏｓ、Ｓｉ：１，５％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ： ０．１〜５．０ ％、Ｍ
ｏ ： ０．１〜１．５ ％あるいはさらＫ Ｔｉ ＋
Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｚｒを選択的に少量添加した鋼材料が使用
されている。しかしながら摩擦圧接部分の捩れ破断につ
いて、その原因を解明し、かつ積極的に改善を計ったも
のでなく Ｍｎ ＋ Ｍｏ ＊ Ｃｒなどは母材に要求
される耐遅れ破壊性、被剛性能面を改善したもので、鋼
中に非金属介在物として混在するＳ成分についても水素
の集中個所で発生する遅れ破壊を促進する有害成分とし
て認識するなど全てが母材の緒特性について説明したも
のであって摩擦圧接部分の性質（靭性）について示唆し
たものでない。
の石油資源の枯渇から従来採掘されなかった深部あるい
は採掘条件の厳しい海底に埋蔵される石油資源へと求め
られるようになシ、採掘技術は高度化し掘削構造物は一
層大型化されるようになった。中でも石油掘削に使用さ
れるドリルパイプは管端を増肉加工した・ぐイブ母管に
ツールジヨイントと呼ばれるネジ継手を摩擦圧接法にて
接合された亀のであるが、この摩擦圧接部分で掘削作業
中にねじれ破断を起こす問題があった。また今後地熱井
掘削がさかんになるにつれて同様の問題が発生するもの
と考えられる。従来からこの問題はそれぞれに使用する
素材に原因があるとして、パイプ母管にはＡＰＩ規格に
記載しているような鋼材料が、またツールジヨイントに
はＡＰＩ規格のものや特開昭５８−３９４９号公報のよ
うなＣ：０．１５〜ｏ、ｓｏｓ、Ｓｉ：１，５％以下、
Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ： ０．１〜５．０ ％、Ｍ
ｏ ： ０．１〜１．５ ％あるいはさらＫ Ｔｉ ＋
Ｖ＋Ｎｂ ＋Ｚｒを選択的に少量添加した鋼材料が使用
されている。しかしながら摩擦圧接部分の捩れ破断につ
いて、その原因を解明し、かつ積極的に改善を計ったも
のでなく Ｍｎ ＋ Ｍｏ ＊ Ｃｒなどは母材に要求
される耐遅れ破壊性、被剛性能面を改善したもので、鋼
中に非金属介在物として混在するＳ成分についても水素
の集中個所で発生する遅れ破壊を促進する有害成分とし
て認識するなど全てが母材の緒特性について説明したも
のであって摩擦圧接部分の性質（靭性）について示唆し
たものでない。
したがってドリルパイプの摩擦圧接部分の靭性を積極的
に改善を計ったものでなかった。
に改善を計ったものでなかった。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは上記のような現状から、ドリルツクイブ素
材として使用される鋼材料に含まれるＳ成分の含有量を
極端に減少せしめた鋼を摩擦圧接後、圧接部分を熱処理
すると、焼戻マルテンサイト、焼戻マルテンサイトとフ
ェライトの混合組織などを呈して摩擦圧接部分に必要な
強度と硬さが得られ、かつ優れた靭性を有するドリルパ
イプが得られることを知見した。
材として使用される鋼材料に含まれるＳ成分の含有量を
極端に減少せしめた鋼を摩擦圧接後、圧接部分を熱処理
すると、焼戻マルテンサイト、焼戻マルテンサイトとフ
ェライトの混合組織などを呈して摩擦圧接部分に必要な
強度と硬さが得られ、かつ優れた靭性を有するドリルパ
イプが得られることを知見した。
すなわち本発明の要旨は、Ｓ：０．００５％以下の炭素
鋼または低合金鋼からなるツールジヨイントとパイプ母
管を相対向させて摩擦圧接法で接合し、続いて該接合部
分に焼７、焼戻の熱処理あるいはまた焼入を施した後Ａ
ｃ（〜Ａｃ３点温度の一次焼戻さらにＡｃ１点温度以下
の二次焼戻する熱処理を施す靭性の優れた石油地熱等の
掘削用ドリル／４イブの製造法である。
鋼または低合金鋼からなるツールジヨイントとパイプ母
管を相対向させて摩擦圧接法で接合し、続いて該接合部
分に焼７、焼戻の熱処理あるいはまた焼入を施した後Ａ
ｃ（〜Ａｃ３点温度の一次焼戻さらにＡｃ１点温度以下
の二次焼戻する熱処理を施す靭性の優れた石油地熱等の
掘削用ドリル／４イブの製造法である。
以下、本発明について詳細に説明する。
先ず転炉、電気炉などの溶解炉で溶製した溶鋼を造塊・
分塊法あるいは連続鋳造法で製造された鋼片を通常の造
管工程を経てツールジヨイントとパイプ母管に製造する
。この時鋼中に含まれるＳ成分は０．００５％以下の極
端に少ない含有量に抑制すべきである。続いてツールジ
ヨイントとパイプ母管を摩擦圧接法で接合する。この場
合、鋼中のＳ成分が０．００５％を越える過剰な含有量
では点在するＭｎＳ等の硫化物系非金属介在物が増加し
、かつ硫化物系非金属介在物が摩擦圧接部分において圧
接によシ圧接面に対し、平行に長く伸びて分散するため
、摩擦圧接部分の靭性を著しく劣化せしめる。第１図は
Ｓ含有鋼を摩擦圧接した際、摩擦圧接部分におけるＭｎ
Ｓの長さについて示したものである。すなわち、Ｓ含有
量の増加とともにＭｎＳ長は増大し摩擦圧接部分の靭性
劣化の原因となる。
分塊法あるいは連続鋳造法で製造された鋼片を通常の造
管工程を経てツールジヨイントとパイプ母管に製造する
。この時鋼中に含まれるＳ成分は０．００５％以下の極
端に少ない含有量に抑制すべきである。続いてツールジ
ヨイントとパイプ母管を摩擦圧接法で接合する。この場
合、鋼中のＳ成分が０．００５％を越える過剰な含有量
では点在するＭｎＳ等の硫化物系非金属介在物が増加し
、かつ硫化物系非金属介在物が摩擦圧接部分において圧
接によシ圧接面に対し、平行に長く伸びて分散するため
、摩擦圧接部分の靭性を著しく劣化せしめる。第１図は
Ｓ含有鋼を摩擦圧接した際、摩擦圧接部分におけるＭｎ
Ｓの長さについて示したものである。すなわち、Ｓ含有
量の増加とともにＭｎＳ長は増大し摩擦圧接部分の靭性
劣化の原因となる。
したがってＳ含有量は０．００５チ以下好ましくは０．
００３チ以下がよい。
００３チ以下がよい。
しかしながら、このようにＳ含有量をいかに低下させて
も、摩擦圧接後に適切刃熱処理を施さなければ摩擦圧接
部分に優れた靭性を付与することはできない。すなわち
摩擦圧接後、圧接部分の熱処理は焼入（Ａｃ３点温度以
上に加熱し急冷する）焼戻（Ａｃ１点温度以下に加熱し
冷却する）を行々うかあるいは焼入を施した後Ａｃｌ〜
Ａｃ３点の任意な温度に一次焼戻を行ないさらにＡｃ１
点以下で二次焼戻を行なうべきである。ここで摩擦圧接
部分の熱処理は誘導加熱による局部的なものであり、炉
加熱等による全体的なものでない。さて、これらの熱処
理の狙いは、まず第一に摩擦圧接部分の組織を靭性の優
れた焼戻マルテンサイト組織か、焼戻マルテンサイトと
フェライトの混合組織とすることにある。ここで例えば
、焼ならし・焼戻処理等によシ摩擦圧接部分の組織が、
ベイナイト組織や焼戻マルテンサイト＋ベイナイトの混
合組織などの靭性の悪い組織になっては、いかにＳ含有
量が低くとも優れた靭性を得ることはできない。
も、摩擦圧接後に適切刃熱処理を施さなければ摩擦圧接
部分に優れた靭性を付与することはできない。すなわち
摩擦圧接後、圧接部分の熱処理は焼入（Ａｃ３点温度以
上に加熱し急冷する）焼戻（Ａｃ１点温度以下に加熱し
冷却する）を行々うかあるいは焼入を施した後Ａｃｌ〜
Ａｃ３点の任意な温度に一次焼戻を行ないさらにＡｃ１
点以下で二次焼戻を行なうべきである。ここで摩擦圧接
部分の熱処理は誘導加熱による局部的なものであり、炉
加熱等による全体的なものでない。さて、これらの熱処
理の狙いは、まず第一に摩擦圧接部分の組織を靭性の優
れた焼戻マルテンサイト組織か、焼戻マルテンサイトと
フェライトの混合組織とすることにある。ここで例えば
、焼ならし・焼戻処理等によシ摩擦圧接部分の組織が、
ベイナイト組織や焼戻マルテンサイト＋ベイナイトの混
合組織などの靭性の悪い組織になっては、いかにＳ含有
量が低くとも優れた靭性を得ることはできない。
第二に摩擦圧接部分の硬さを許容される範囲内でできる
だけ低下し靭性向上を計るところにある。
だけ低下し靭性向上を計るところにある。
一般に硬さと靭性は相反する関係にあシ、靭性向上のた
めには硬さを低下させればよい。しかしながら硬さ低下
は強度低下につながシ、強度規定のある機械用材料ある
いは構造用材料に対しては、この硬さ低下による靭性向
上法は一般に適用できない。ところがドリル／４イブの
摩擦圧接部分Ａは第２図で示すように母管部分Ｐに比べ
約２程度度の肉厚を有するため、かなりの硬さ低下を許
容することができる。図中Ｔはツールジヨイント、Ｐは
パイプ母管、Ａは摩擦圧接部分、ａは増肉加工部分、Ｂ
はネジ部を示す。そこで摩擦圧接後熱処理にて焼戻温度
を充分に高くするか、あるいは、Ａｃ１〜Ａｃ３点の任
意な温度に一次焼戻を行なった後Ａｃｌ以下で二次焼戻
することによシ、摩擦圧接部分の硬さをその肉厚から、
許容できる範囲内でできるだけ低下させる。これＫよシ
ドリルノ々イブ全体の強度を低下させることなく、摩擦
圧接部分の靭性を向上させることができる。
めには硬さを低下させればよい。しかしながら硬さ低下
は強度低下につながシ、強度規定のある機械用材料ある
いは構造用材料に対しては、この硬さ低下による靭性向
上法は一般に適用できない。ところがドリル／４イブの
摩擦圧接部分Ａは第２図で示すように母管部分Ｐに比べ
約２程度度の肉厚を有するため、かなりの硬さ低下を許
容することができる。図中Ｔはツールジヨイント、Ｐは
パイプ母管、Ａは摩擦圧接部分、ａは増肉加工部分、Ｂ
はネジ部を示す。そこで摩擦圧接後熱処理にて焼戻温度
を充分に高くするか、あるいは、Ａｃ１〜Ａｃ３点の任
意な温度に一次焼戻を行なった後Ａｃｌ以下で二次焼戻
することによシ、摩擦圧接部分の硬さをその肉厚から、
許容できる範囲内でできるだけ低下させる。これＫよシ
ドリルノ々イブ全体の強度を低下させることなく、摩擦
圧接部分の靭性を向上させることができる。
以上述べたように、摩擦圧接部分の靭性向上のためには
、ツールジヨイントとパイプ母管のＳ含有量の低下と摩
擦圧接後の適切な熱処理の双方が必要であり、どちらか
一方のみでは靭性は向上しない。
、ツールジヨイントとパイプ母管のＳ含有量の低下と摩
擦圧接後の適切な熱処理の双方が必要であり、どちらか
一方のみでは靭性は向上しない。
（実施例）
次に本発明の実施例について説明する。
第１表に実施例に用いたツールジヨイントおよびパイプ
母管の鋼の成分を示す。Ｓ含有量が摩擦圧接部分の靭性
におよぼす影響を見るため、それぞれＳ量を０．００３
％および０．０１０％の２水準とした。これらの鋼を転
炉にて溶製し、連続鋳造法にて得られた鋼片からツール
ジヨイントは鍛造によって、またパイプ母管は通常の造
管工程にて得られた継目無管を管端部増肉加工を施し、
製造した。
母管の鋼の成分を示す。Ｓ含有量が摩擦圧接部分の靭性
におよぼす影響を見るため、それぞれＳ量を０．００３
％および０．０１０％の２水準とした。これらの鋼を転
炉にて溶製し、連続鋳造法にて得られた鋼片からツール
ジヨイントは鍛造によって、またパイプ母管は通常の造
管工程にて得られた継目無管を管端部増肉加工を施し、
製造した。
その後、第２表に示す熱処理を施し、同表ビ示す機械的
性質をそれぞれ付与した。
性質をそれぞれ付与した。
以上のような工程より得られたソールノヨイントおよび
パイプ母管を第３表に示す組合せで、摩擦圧接法にて接
合し、さらに第４表に示す熱処理を摩擦圧接部分に施し
て、ドリル・母イブを製造した。これらのドリルパイプ
の摩擦圧接部分の衝撃試験の結果を第５表に示す。同表
中の圧接の組合せの番号および圧接部の熱処理条件の番
号はそれぞれ第３表および第４表の番号を示す。また衝
撃試験片りの採取位置を第３図に示す。衝撃試験片（Ｖ
ノツチシャルピー試験片）Ｄは１０問フルサイズ、ノツ
チ位置は圧接部分とする。
パイプ母管を第３表に示す組合せで、摩擦圧接法にて接
合し、さらに第４表に示す熱処理を摩擦圧接部分に施し
て、ドリル・母イブを製造した。これらのドリルパイプ
の摩擦圧接部分の衝撃試験の結果を第５表に示す。同表
中の圧接の組合せの番号および圧接部の熱処理条件の番
号はそれぞれ第３表および第４表の番号を示す。また衝
撃試験片りの採取位置を第３図に示す。衝撃試験片（Ｖ
ノツチシャルピー試験片）Ｄは１０問フルサイズ、ノツ
チ位置は圧接部分とする。
第５表の結果から、本発明の効果が明らかである。すな
わち（４）〜（６）はツールジ、インドおよび・２イグ
母管の一方あるいは双方のＳ含有量が０．０１０チと多
いため、いかなる熱処理を施しても摩擦圧接部分の靭性
は向上しない。また（３）は双方のＳ含有量が０．００
３％と極めて少ないが焼入時に空冷を行なったため摩擦
圧接部分のミクロ組織がベイナイトとなシ優れた靭性は
得られない。一方、（１） （２）は本発明により得ら
れたものであるが、（３）〜（６）に比べいかに優れた
靭性を有するか明らかである。
わち（４）〜（６）はツールジ、インドおよび・２イグ
母管の一方あるいは双方のＳ含有量が０．０１０チと多
いため、いかなる熱処理を施しても摩擦圧接部分の靭性
は向上しない。また（３）は双方のＳ含有量が０．００
３％と極めて少ないが焼入時に空冷を行なったため摩擦
圧接部分のミクロ組織がベイナイトとなシ優れた靭性は
得られない。一方、（１） （２）は本発明により得ら
れたものであるが、（３）〜（６）に比べいかに優れた
靭性を有するか明らかである。
また（２）は１次焼戻および２次焼戻を行ない摩擦圧接
部分の硬さを（１）に比べさらに低下させたものである
が、これにより靭性はさらに向上している。
部分の硬さを（１）に比べさらに低下させたものである
が、これにより靭性はさらに向上している。
なお、この際摩擦圧接部分の硬さがノ臂イグ母管部の約
８０チ程度となっているが、前述のように圧接部分の肉
厚はパイプ母管部に比べ約２倍であシ、ドリルパイプ全
体としての強度は肉厚によシ補償されるため低下しない
。
８０チ程度となっているが、前述のように圧接部分の肉
厚はパイプ母管部に比べ約２倍であシ、ドリルパイプ全
体としての強度は肉厚によシ補償されるため低下しない
。
以上詳述したように本発明によれば摩擦圧接部分の靭性
の極めて優れたドリルパイプを製造することができ、以
前から問題であった、掘削中におけるドリルパイプの摩
擦圧接部分のねじれ破断を防止することができる。
の極めて優れたドリルパイプを製造することができ、以
前から問題であった、掘削中におけるドリルパイプの摩
擦圧接部分のねじれ破断を防止することができる。
第１図は、ツールジヨイントおよびパイプ母管のＳ含有
量と摩擦圧接部分におけるｌＮｌｌＩ２当りのＭｎＳ総
長さの関係を示す図、第２図はドリルパイプの摩擦圧接
部分の概略図、第３図は摩擦圧接部分の衝撃試験片の採
取位置を示す図である。 Ｔ二ツールジヨイント、Ｐ：パイプ母管、Ａ：摩擦圧接
部分、 ａ：増肉加工部分、Ｂ：ネジ部、
Ｄ＝衝撃試験片（採取位置）。
量と摩擦圧接部分におけるｌＮｌｌＩ２当りのＭｎＳ総
長さの関係を示す図、第２図はドリルパイプの摩擦圧接
部分の概略図、第３図は摩擦圧接部分の衝撃試験片の採
取位置を示す図である。 Ｔ二ツールジヨイント、Ｐ：パイプ母管、Ａ：摩擦圧接
部分、 ａ：増肉加工部分、Ｂ：ネジ部、
Ｄ＝衝撃試験片（採取位置）。
Claims (1)
- Ｓ：０．００５％以下の炭素鋼または低合金鋼からなる
ツールジョイントとパイプ母管を相対向させて摩擦圧接
法で接合し、続いて該接合部分に焼入焼戻の熱処理ある
いはまた焼入を施した後Ａｃ＿１〜Ａｃ＿３点温度の一
次焼戻さらにＡｃ＿１点温度以下の二次焼戻する熱処理
を施すことを特徴とする靭性の優れた掘削用ドリルパイ
プの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1373785A JPS61174335A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | 靭性の優れた掘削用ドリルパイプの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1373785A JPS61174335A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | 靭性の優れた掘削用ドリルパイプの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61174335A true JPS61174335A (ja) | 1986-08-06 |
Family
ID=11841569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1373785A Pending JPS61174335A (ja) | 1985-01-28 | 1985-01-28 | 靭性の優れた掘削用ドリルパイプの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61174335A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4817852A (en) * | 1987-10-08 | 1989-04-04 | T. H. Industries | Method of replacing drill bit heads |
| EP0610135B1 (fr) * | 1993-02-05 | 1999-10-20 | Gec Alsthom Electromecanique Sa | Procédé de traitement thermique après le soudage de deux pièces en acier allié de nuances distinctes |
| JP2009248090A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Toyota Industries Corp | 摩擦圧接方法および摩擦圧接装置 |
| CN102268530A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-12-07 | 江苏融泰石油科技股份有限公司 | 焊接式加重钻杆焊缝的热处理方法 |
| CN103452491A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-18 | 刘岩 | 一种油田用钻油套管的生产工艺 |
| US20140103643A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-17 | Smith International, Inc. | Friction welded heavy weight drill pipes |
| CN111575450A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-08-25 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种无缝钢管及其制备方法 |
| CN115449604A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-09 | 无锡双马钻探工具有限公司 | 非开挖整体钻杆加工工艺 |
-
1985
- 1985-01-28 JP JP1373785A patent/JPS61174335A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4817852A (en) * | 1987-10-08 | 1989-04-04 | T. H. Industries | Method of replacing drill bit heads |
| EP0610135B1 (fr) * | 1993-02-05 | 1999-10-20 | Gec Alsthom Electromecanique Sa | Procédé de traitement thermique après le soudage de deux pièces en acier allié de nuances distinctes |
| JP2009248090A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Toyota Industries Corp | 摩擦圧接方法および摩擦圧接装置 |
| CN102268530A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-12-07 | 江苏融泰石油科技股份有限公司 | 焊接式加重钻杆焊缝的热处理方法 |
| US20140103643A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-17 | Smith International, Inc. | Friction welded heavy weight drill pipes |
| US9816328B2 (en) * | 2012-10-16 | 2017-11-14 | Smith International, Inc. | Friction welded heavy weight drill pipes |
| CN103452491A (zh) * | 2013-09-17 | 2013-12-18 | 刘岩 | 一种油田用钻油套管的生产工艺 |
| CN111575450A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-08-25 | 大冶特殊钢有限公司 | 一种无缝钢管及其制备方法 |
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