JPS61213347A - ドリルカラ−用鋼 - Google Patents
ドリルカラ−用鋼Info
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- JPS61213347A JPS61213347A JP5521285A JP5521285A JPS61213347A JP S61213347 A JPS61213347 A JP S61213347A JP 5521285 A JP5521285 A JP 5521285A JP 5521285 A JP5521285 A JP 5521285A JP S61213347 A JPS61213347 A JP S61213347A
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- drill collar
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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）
本発明は石油掘削装置の一部に使用されるドリルカラー
用鋼に関するものである。
用鋼に関するものである。
（従来の技術）
ドリルカラーはビラトラ地層に喰い込ますためれぞれ３
３８′〜１１″ψ＝１３／４“〜３〃ψおよび１０ｍ程
度の太径厚肉かつ長尺材であり、通常１５〜２０本程度
接続して使用される。
３８′〜１１″ψ＝１３／４“〜３〃ψおよび１０ｍ程
度の太径厚肉かつ長尺材であり、通常１５〜２０本程度
接続して使用される。
ドリルカラー用素材としては通常棒鋼（一部鋼管）が用
いられ、次の工程を経て製造される。
いられ、次の工程を経て製造される。
棒鋼→焼入焼戻→表面手入→矯正→両端切捨加工→芯部
穴あけ→ネジ切り→塗装→ドリルーカラーまず、強靭性
付与のためＶＣ′＃、入焼戻処理が行われる。この場合
、焼入時に両端の隅角部が割れるため、切捨加工が行な
われる。
穴あけ→ネジ切り→塗装→ドリルーカラーまず、強靭性
付与のためＶＣ′＃、入焼戻処理が行われる。この場合
、焼入時に両端の隅角部が割れるため、切捨加工が行な
われる。
次に、芯部はマッド注入用の孔あけ加工、接続のための
ネジ切り加工、外周部は掘゛削抵抗軽減のためのスノに
イラル加工が行われ、そのため被剛性に優れていること
が重要である。
ネジ切り加工、外周部は掘゛削抵抗軽減のためのスノに
イラル加工が行われ、そのため被剛性に優れていること
が重要である。
このような工程を経て製造されたドリルカラーは、苛酷
な条件下で使用されるため強度および靭性が重視される
のは勿論であるが、高荷重の繰返し応力が加わるためさ
らに疲労強度に優れていることが要求される。
な条件下で使用されるため強度および靭性が重視される
のは勿論であるが、高荷重の繰返し応力が加わるためさ
らに疲労強度に優れていることが要求される。
このうち強度、靭性の規格の一例を第１表に示す。引張
強度は９５〜１００ ？ｆ／−以上、シャルピー衝撃値
が５．５ ｋｆｆ−１以上の高い値が要求されている。
強度は９５〜１００ ？ｆ／−以上、シャルピー衝撃値
が５．５ ｋｆｆ−１以上の高い値が要求されている。
また、素材棒鋼として一般にＡｌ５Ｉ ４１４５相当
のＱｒ−ＭＯ鋼が使用されている。第２表にその化学組
成を示す。
のＱｒ−ＭＯ鋼が使用されている。第２表にその化学組
成を示す。
（発明が解決しようとする問題点）
ドリルカラー用鋼に要求される緒特性のうち強度および
靭性はこの現用鋼によって満足出来る。
靭性はこの現用鋼によって満足出来る。
しかし、噴射水により強い焼入を行うため、棒鋼の隅角
部に長さ叙ｍにわたプ必らず割れが発生する欠点を有し
ている。このため、端面部の焼割れを切除するための切
断工程が避けられない。また軸方向の縦割れが発生する
こともあり、この場合は一本ごと廃棄しなければならな
い、従って歩留の低下も、大きく、焼割れの発生しない
棒鋼の開発が強く望まれていた。
部に長さ叙ｍにわたプ必らず割れが発生する欠点を有し
ている。このため、端面部の焼割れを切除するための切
断工程が避けられない。また軸方向の縦割れが発生する
こともあり、この場合は一本ごと廃棄しなければならな
い、従って歩留の低下も、大きく、焼割れの発生しない
棒鋼の開発が強く望まれていた。
さらに、現用鋼の被剛性はさほど良好でない。
このため工具寿命が短かく、またネジ部の摺合せ不良等
の問題を有しており、被剛性の改善要求が強かった。
の問題を有しており、被剛性の改善要求が強かった。
（問題点を解決するための手段、作用）本発明の目的は
、焼入焼戻後の強靭性および疲労強度は現用鋼と同等以
上のレベルを確保し、しかも被剛性に優れ、さらに焼割
れの発生しないドリルカラー用鋼を提供することであり
、この目的は以下に示す組成の鋼によって達成できる。
、焼入焼戻後の強靭性および疲労強度は現用鋼と同等以
上のレベルを確保し、しかも被剛性に優れ、さらに焼割
れの発生しないドリルカラー用鋼を提供することであり
、この目的は以下に示す組成の鋼によって達成できる。
すなわち、本発明の要旨は、Ｏ：０．２０〜０．３５％
、 ｓｉ： ｏ、１５〜０．５０％、Ｍｎ ： １．３
０〜２．５０％。
、 ｓｉ： ｏ、１５〜０．５０％、Ｍｎ ： １．３
０〜２．５０％。
Ｐ：０．０３５％以下、８ ： ０．０１０〜０．０３
５％、Ｃｒ：０．８０〜１．５０％、ＭＯ：０．１５〜
０．３５％、酸可溶性ｈｔ ： ０．０１０−０．０５
０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物から成る
ドリルカラー用鋼、および％ Ｏ：０．２０〜０．３５
％、ｓｉ：ｏ、ｔｓ〜０．５０％。
５％、Ｃｒ：０．８０〜１．５０％、ＭＯ：０．１５〜
０．３５％、酸可溶性ｈｔ ： ０．０１０−０．０５
０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物から成る
ドリルカラー用鋼、および％ Ｏ：０．２０〜０．３５
％、ｓｉ：ｏ、ｔｓ〜０．５０％。
Ｍｎ ： １．３０〜２．５０９ｇ％Ｐ ： ０．０３
５％以下、Ｓ：０、０１０〜０．０３５％、Ｃｒ ：
ｏ、ａｏ 〜１１１５０％、ＭＯ二０．１５〜０．３５
％、酸可溶性Ａｌ：ｏ、ｏｘｏ〜０．０５０％、Ｎｂあ
るいは■のいずれか一方を九は両方をそれぞれ０．００
５〜０．１００Ｘ含有し、残部が鉄および不可避的不純
物から成るドリルカラー用鋼である。
５％以下、Ｓ：０、０１０〜０．０３５％、Ｃｒ ：
ｏ、ａｏ 〜１１１５０％、ＭＯ二０．１５〜０．３５
％、酸可溶性Ａｌ：ｏ、ｏｘｏ〜０．０５０％、Ｎｂあ
るいは■のいずれか一方を九は両方をそれぞれ０．００
５〜０．１００Ｘ含有し、残部が鉄および不可避的不純
物から成るドリルカラー用鋼である。
次に、本発明の条件を定めた理由について述べる。
本発明者らは種々検討した結果、ドリルカラーの焼割れ
は、鋼材の直径が非常に大きいｋめ焼入れの際に鋼材表
面部と内部の温度にかなりの時間差が生じ、表面部がＭ
Ｓ点に達してマルテンサイト％態で膨張する際内部はＭ
Ｓ点に到達しておらず熱収縮中のため、表面と内部の間
に大きな引張応力が発生し、割れｔＣつながることがわ
かつ之。したがって、この割れが発生を防止するには表
面と内部のマルテンサイト変態の時間ずれを小さくする
ような特殊な熱処理方法が考えられる。しかし高価な熱
処理設備を必要とし、しかも生産性も大幅に低下するこ
とから、従来の熱、処理′方法によって割れを防止する
方法を検討し之。その結果、ドリルカラーの焼割れは素
材のＣ量と丼常に強い相関があることが判明した（第１
図参照）。
は、鋼材の直径が非常に大きいｋめ焼入れの際に鋼材表
面部と内部の温度にかなりの時間差が生じ、表面部がＭ
Ｓ点に達してマルテンサイト％態で膨張する際内部はＭ
Ｓ点に到達しておらず熱収縮中のため、表面と内部の間
に大きな引張応力が発生し、割れｔＣつながることがわ
かつ之。したがって、この割れが発生を防止するには表
面と内部のマルテンサイト変態の時間ずれを小さくする
ような特殊な熱処理方法が考えられる。しかし高価な熱
処理設備を必要とし、しかも生産性も大幅に低下するこ
とから、従来の熱、処理′方法によって割れを防止する
方法を検討し之。その結果、ドリルカラーの焼割れは素
材のＣ量と丼常に強い相関があることが判明した（第１
図参照）。
０の上限を０．３５Ｘ以下としたのは、０．３５Ｎを超
えると焼入時に棒鋼端面の隅角部に焼割れが発生するこ
とを見い出し九ためであり（第１図参照）、さらに切削
抵抗が増加し、現用鋼以上に被剛性の改善が期特出米な
くなるためである。また下限を０．２０％としたのは、
これ未満では焼入性が不足し、強度および靭性が劣化す
るためである。
えると焼入時に棒鋼端面の隅角部に焼割れが発生するこ
とを見い出し九ためであり（第１図参照）、さらに切削
抵抗が増加し、現用鋼以上に被剛性の改善が期特出米な
くなるためである。また下限を０．２０％としたのは、
これ未満では焼入性が不足し、強度および靭性が劣化す
るためである。
Ｍｎはｏ、 ｃａｒその他ＭＯ等の元素と共に焼入性を
高める元素のひとつであるが、下限を現用鋼より大幅に
高め１−３１）ｊ％とした。これは、Ｃ量を低減した場
合、現用鋼と同等および同等以上の強靭性および疲労強
度を得るには焼入性を現用鋼以上に高めることが必要で
あることが判明したためである。また上限を２．５％と
したのは、２．５％を超えると焼割れが発生するためお
よび合金コストが高くなるためである。
高める元素のひとつであるが、下限を現用鋼より大幅に
高め１−３１）ｊ％とした。これは、Ｃ量を低減した場
合、現用鋼と同等および同等以上の強靭性および疲労強
度を得るには焼入性を現用鋼以上に高めることが必要で
あることが判明したためである。また上限を２．５％と
したのは、２．５％を超えると焼割れが発生するためお
よび合金コストが高くなるためである。
Ｓｌは脱酸剤として使用するもので、０．１５％未満で
は脱酸作用が不十分となり、また０、５０％を超えると
コスト高となるため、およびシリケート系介在物が増加
し、清浄度が悪化し、靭性が劣化する恵め、所要量を０
．１５％〜’０．５０Ｘとした。
は脱酸作用が不十分となり、また０、５０％を超えると
コスト高となるため、およびシリケート系介在物が増加
し、清浄度が悪化し、靭性が劣化する恵め、所要量を０
．１５％〜’０．５０Ｘとした。
Ｐの上限を０．０３５Ｘとしたのは、０．０３５％を超
えると結晶粒界の脆化となり、主に靭性が劣化するため
である。
えると結晶粒界の脆化となり、主に靭性が劣化するため
である。
ＳはＭｎとの複合介在物を生成し、被削性を改善する。
このためには０．０１０％以上必要であるため下限を０
．０１０％とし次。また、０．０３５％を超えると靭性
が劣化するため上限を０．０３５％とした。
．０１０％とし次。また、０．０３５％を超えると靭性
が劣化するため上限を０．０３５％とした。
ＱｒはＭｎと同様に焼入性を高め、強靭性および疲労強
度を高める元素として使用するが、Ｏ，ＳＯ％未満でＦ
ｉｏ＊Ｍ’との組合せにおいて焼入不足となるため下限
を０．８０％とした。また上限を１．５％としたのは、
コストの点を考慮し°Ｃ決定した。
度を高める元素として使用するが、Ｏ，ＳＯ％未満でＦ
ｉｏ＊Ｍ’との組合せにおいて焼入不足となるため下限
を０．８０％とした。また上限を１．５％としたのは、
コストの点を考慮し°Ｃ決定した。
ＭＯは焼入性向上元素および焼戻軟化を防止し強靭性を
高める元素のひとつであシ、下限ｆＬ−０，１５％とし
たのはこれ以下では焼戻軟化抵抗が小さくなり強靭性が
劣化するためであり、また上限を０．３５Ｘとしたのは
焼戻軟化抵抗効果がコストのわりに少なくなるためであ
る。
高める元素のひとつであシ、下限ｆＬ−０，１５％とし
たのはこれ以下では焼戻軟化抵抗が小さくなり強靭性が
劣化するためであり、また上限を０．３５Ｘとしたのは
焼戻軟化抵抗効果がコストのわりに少なくなるためであ
る。
酸可溶性Ａｔは、棒鋼を焼入するに際しオーステナイト
域に加熱した場合、オーステナイト粒の粗大化を防止す
る作用を有するもので５ｏ−０１０％未満では効果が小
さく、また０、 ０５０％超では効果が飽和するため、
０．０１０〜ｏ、 ｏ ｓ ｏ％とした。
域に加熱した場合、オーステナイト粒の粗大化を防止す
る作用を有するもので５ｏ−０１０％未満では効果が小
さく、また０、 ０５０％超では効果が飽和するため、
０．０１０〜ｏ、 ｏ ｓ ｏ％とした。
ＨｂおよびＶは酸可溶性Ａｔ同様オーステナイト結晶粒
の粗大化をさらに高温度まで防止する作用を有するもの
で、０．００５％未満ではその効果が小さく、また０、
１００％を超えると効果は飽和するため、それぞれ９
．００５〜０．１００％の範囲とした。
の粗大化をさらに高温度まで防止する作用を有するもの
で、０．００５％未満ではその効果が小さく、また０、
１００％を超えると効果は飽和するため、それぞれ９
．００５〜０．１００％の範囲とした。
（実施例）
次に本願発明の実施例を示す。
第３表に用いた供試材の化学組成を示す。
本発明鋼人およびＢは５００呻大気溶解炉で溶製し、１
５０ψの丸鋼に熱間鍛造した。また現用鋼は転炉で溶製
し、鋼塊を製造し、１５０ψの棒鋼に熱間圧延した。そ
の後各供試材共２ｆｎの長さに切断し、連続炉で８８０
℃の温度まで昇温して同温度に約１０分間保持し、水噴
射方式によシ焼入を行った。引続き連続炉によυ本発明
鋼人、Ｂおよび現用鋼基６５０℃に１０分間加熱して焼
戻処理を行なった。
５０ψの丸鋼に熱間鍛造した。また現用鋼は転炉で溶製
し、鋼塊を製造し、１５０ψの棒鋼に熱間圧延した。そ
の後各供試材共２ｆｎの長さに切断し、連続炉で８８０
℃の温度まで昇温して同温度に約１０分間保持し、水噴
射方式によシ焼入を行った。引続き連続炉によυ本発明
鋼人、Ｂおよび現用鋼基６５０℃に１０分間加熱して焼
戻処理を行なった。
現用鋼には割れが発生し、長さ約１００ｍ程度にわたプ
切断除去する必要があったが、本発明鋼Ａ、ＢＫは割れ
は発生しなかった。これは、薗１図に成分の異なる種々
の棒鋼を用いて実施した焼割れ試験結果を示すように、
Ｃ量が０．３５％以下で焼割れは発生しなくなるためで
ある。
切断除去する必要があったが、本発明鋼Ａ、ＢＫは割れ
は発生しなかった。これは、薗１図に成分の異なる種々
の棒鋼を用いて実施した焼割れ試験結果を示すように、
Ｃ量が０．３５％以下で焼割れは発生しなくなるためで
ある。
次に、本発明鋼Ａ、Ｂおよび現用鋼基表面から２５ｍ内
部に入った位置からＪＩ８４号引張試験片および衝撃試
験片を採取し、機械的性質を調査した。第４表に機械試
験結果を示す。
部に入った位置からＪＩ８４号引張試験片および衝撃試
験片を採取し、機械的性質を調査した。第４表に機械試
験結果を示す。
第 ４ 表
本発明鋼の引張特性ははソ現用鋼と同等であり、Ａ、Ｐ
、１．ｂよびドリルカラーメーカー規格を十分満足する
。また１本発明鋼の＠撃値は現用鋼に比較して若干低下
しているが、メーカーの規格値（ｖ＆ｏ≧５．５ ｋｆ
ｆ−ｒｎ）を十分満足しておシ、ドリルカラー用棒鋼と
して十分使用可能である。
、１．ｂよびドリルカラーメーカー規格を十分満足する
。また１本発明鋼の＠撃値は現用鋼に比較して若干低下
しているが、メーカーの規格値（ｖ＆ｏ≧５．５ ｋｆ
ｆ−ｒｎ）を十分満足しておシ、ドリルカラー用棒鋼と
して十分使用可能である。
次に、被剛性および疲労特性の調査を行った。
被剛性は旋盤およびボール盤を使用し、旋削およびドリ
ル穴あけ時の抵抗測定、および仕上面粗さを測定するこ
とによって評価した。第２図に抵抗測定結果を示す。
ル穴あけ時の抵抗測定、および仕上面粗さを測定するこ
とによって評価した。第２図に抵抗測定結果を示す。
本発明鋼Ａ、Ｂは現用鋼に比較して切削抵抗が−小さく
、また仕上面粗さも州かく、被剛性に優れている。
、また仕上面粗さも州かく、被剛性に優れている。
また、疲労特性の調査は１５０ψ棒鋼の中間部位から切
欠き付きの試験片を採取し、小野式回転曲げ疲労試＃！
優を用いて行なった。＠３図に試験結果を示す。
欠き付きの試験片を採取し、小野式回転曲げ疲労試＃！
優を用いて行なった。＠３図に試験結果を示す。
本発明鋼Ａ、Ｂおよび現用鋼の疲労強度および疲労限は
ほぼ同等である。すなわち、本発明鋼により疲労特性を
劣化させることなく焼割れの発生−ない被剛性の優れた
ドリルカラーが製造できる。
ほぼ同等である。すなわち、本発明鋼により疲労特性を
劣化させることなく焼割れの発生−ない被剛性の優れた
ドリルカラーが製造できる。
（発明の効果）
（１）現用鋼は焼入時に必らず１面の隅角部に焼割れを
生じ、このため切断除去工程が必要であり、製品歩留も
悪かった。本発明鋼による棒鋼は焼割れを生じないため
切除工程の省略が可能となり、また歩留も向上できる。
生じ、このため切断除去工程が必要であり、製品歩留も
悪かった。本発明鋼による棒鋼は焼割れを生じないため
切除工程の省略が可能となり、また歩留も向上できる。
（２） ドリルカラー用棒鋼には種々の切削加工が行
なわれる。このため被剛性に優れていることが重要であ
るが、本発明鋼の使用により現用鋼に比較して切削抵抗
が軽減され、さらに仕上面粗さも微細となり、被剛性は
大幅に改善できる。
なわれる。このため被剛性に優れていることが重要であ
るが、本発明鋼の使用により現用鋼に比較して切削抵抗
が軽減され、さらに仕上面粗さも微細となり、被剛性は
大幅に改善できる。
本発明鋼による上記の効果は強靭性および疲労特性を劣
化させることなく達成出来る。
化させることなく達成出来る。
第１図は焼割れ試験結果を示す図、第２図は本発明鋼Ａ
、Ｂおよび現用鋼による１５０ψ棒鋼の切削抵抗測定結
果を示す図、第３図は同様に疲労特性の調査結果を示す
図である。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他２名 Ｃ（”／、＞ ７Ｉ′１図 誦遁教 （／ｌ／） 払゛、験条件 ＴＺ図
、Ｂおよび現用鋼による１５０ψ棒鋼の切削抵抗測定結
果を示す図、第３図は同様に疲労特性の調査結果を示す
図である。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他２名 Ｃ（”／、＞ ７Ｉ′１図 誦遁教 （／ｌ／） 払゛、験条件 ＴＺ図
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．２０〜０．３５％、 Ｓｉ：０．１５〜０．５０％、 Ｍｎ：１．３０〜２．５０％、 Ｐ：０．０３５％以下、 Ｓ：０．０１０〜０．０３５％、 Ｃｒ：０．８０〜１．５０％、 Ｍｏ：０．１５〜０．３５％、 酸可溶性Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物から成るドリ
ルカラー用鋼。 - （２）Ｃ：０．２０〜０．３５％、 Ｓｉ：０．１５〜０．５０％、 Ｍｎ：１．３０〜２．５０％、 Ｐ：０．０３５％以下、 Ｓ：０．０１０〜０．０３５％、 Ｃｒ：０．８０〜１．５０％、 Ｍｏ：０．１５〜０．３５％、 酸可溶性Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、Ｎｂあるい
はＶのいずれか一方または両方 をそれぞれ０．００５〜０．１００％ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物から成るドリ
ルカラー用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5521285A JPS61213347A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | ドリルカラ−用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5521285A JPS61213347A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | ドリルカラ−用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61213347A true JPS61213347A (ja) | 1986-09-22 |
| JPH0377867B2 JPH0377867B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=12992319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5521285A Granted JPS61213347A (ja) | 1985-03-19 | 1985-03-19 | ドリルカラ−用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61213347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016169593A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 新日鐵住金株式会社 | 坑井の掘削方法、その掘削方法に用いられるドリルパイプ及びツールジョイント |
| CN110714166A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-21 | 无锡双马钻探工具有限公司 | 一种合金钢及其制备方法和用途 |
-
1985
- 1985-03-19 JP JP5521285A patent/JPS61213347A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016169593A (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | 新日鐵住金株式会社 | 坑井の掘削方法、その掘削方法に用いられるドリルパイプ及びツールジョイント |
| CN110714166A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-01-21 | 无锡双马钻探工具有限公司 | 一种合金钢及其制备方法和用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377867B2 (ja) | 1991-12-11 |
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