RU2782310C1 - Threaded connection for pipes - Google Patents
Threaded connection for pipes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2782310C1 RU2782310C1 RU2021123433A RU2021123433A RU2782310C1 RU 2782310 C1 RU2782310 C1 RU 2782310C1 RU 2021123433 A RU2021123433 A RU 2021123433A RU 2021123433 A RU2021123433 A RU 2021123433A RU 2782310 C1 RU2782310 C1 RU 2782310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- section
- thrust
- threaded
- pin
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 125
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 125
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims abstract description 89
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 89
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 89
- 210000002445 Nipples Anatomy 0.000 claims abstract description 48
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 196
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 109
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 107
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 102
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 102
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 230000001050 lubricating Effects 0.000 claims description 70
- 229910007567 Zn-Ni Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 229910007614 Zn—Ni Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 229910020994 Sn-Zn Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910009069 Sn—Zn Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 40
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 518
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 51
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 47
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 47
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 46
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 29
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 27
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 229910017755 Cu-Sn Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910017927 Cu—Sn Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910007564 Zn—Co Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 aromatic organic acid Chemical class 0.000 description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000002268 Wool Anatomy 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000000873 masking Effects 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002365 multiple layer Substances 0.000 description 2
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N Abietic acid Chemical compound C([C@@H]12)CC(C(C)C)=CC1=CC[C@@H]1[C@]2(C)CCC[C@@]1(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-HNBVOPMISA-N Abietic acid Natural products C([C@H]12)CC(C(C)C)=CC1=CC[C@@H]1[C@]2(C)CCC[C@@]1(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-HNBVOPMISA-N 0.000 description 1
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015800 MoS Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N Molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000201593 Nihon Species 0.000 description 1
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N Tungsten(IV) sulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940091251 Zinc Supplements Drugs 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000001680 brushing Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910001039 duplex stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011346 highly viscous material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L na2so4 Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000000025 natural resin Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative Effects 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
[0001][0001]
Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению для труб. The present invention relates to a threaded connection for pipes.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART
[0002][0002]
Трубные изделия нефтепромыслового сортамента используются для добычи на месторождениях нефти или природного газа. Трубные изделия нефтепромыслового сортамента формируют путем соединения нескольких стальных труб в соответствии с глубиной скважины. Стальные трубы соединяют посредством свинчивания резьбовых соединений для труб, сформированных на концевых участках стальных труб. Трубные изделия нефтепромыслового сортамента поднимают из скважины и развинчивают для проведения контроля или т.п. После проведения контроля трубных изделий нефтепромыслового сортамента трубные изделия повторно свинчивают и используют снова. Oilfield tubular products are used for production in oil or natural gas fields. Oil country tubular goods are formed by connecting several steel pipes according to the depth of the well. The steel pipes are connected by screwing together threaded pipe connections formed at the end portions of the steel pipes. Oil country tubular goods are pulled out of the well and screwed out for testing or the like. After the OCTG tubular products are inspected, the tubular products are re-twisted and used again.
[0003][0003]
Резьбовое соединение для труб содержит ниппель и муфту. Ниппель содержит участок с наружной резьбой и металлический контактный участок без резьбы, сформированный на наружной периферийной поверхности концевого участка стальной трубы. Муфта содержит участок с внутренней резьбой и металлический контактный участок без резьбы, сформированный на внутренней периферийной поверхности концевого участка стальной трубы. Каждый металлический контактный участок без резьбы содержит участок металлического уплотнения и упорный участок. Когда стальные трубы свинчивают между собой, участок наружной резьбы и участок внутренней резьбы входят в контакт друг с другом, участки металлического уплотнения входят в контакт друг с другом, и упорные участки входят в контакт друг с другом. A threaded connection for pipes contains a nipple and a coupling. The nipple contains a section with an external thread and a metal contact section without a thread formed on the outer peripheral surface of the end section of the steel pipe. The coupling contains a section with an internal thread and a metal contact section without a thread formed on the inner peripheral surface of the end section of the steel pipe. Each non-threaded metal contact area contains a metal seal area and a thrust area. When the steel pipes are screwed together, the male thread portion and the female thread portion come into contact with each other, the metal seal portions come into contact with each other, and the abutment portions come into contact with each other.
[0004][0004]
Резьбовой участок и металлический контактный участок без резьбы ниппеля и муфты многократно подвергаются сильному трению во время свинчивания и развинчивания стальных труб. Если эти участки не обладают достаточной устойчивостью к трению, повторное свинчивание и развинчивание вызывает образование задиров (неустранимых задиров). По этой причине резьбовое соединение для труб должно иметь достаточную устойчивость к трению, то есть иметь отличное сопротивление к образованию задиров. The threaded section and the metal contact section without the thread of the pin and box are repeatedly subjected to strong friction during the make-up and break-out of steel pipes. If these areas do not have sufficient abrasion resistance, repeated make-up and break-out causes galling (permanent galling). For this reason, a threaded connection for pipes must have sufficient resistance to friction, i.e. have excellent resistance to galling.
[0005][0005]
Обычно для повышения сопротивления к образованию задиров применяют компаундную консистентную смазку, содержащую тяжелые металлы. Нанесение компаундной консистентной смазки на поверхность резьбового соединения для труб может улучшить сопротивление к образованию задиров резьбового соединения для труб. Тем не менее, тяжелые металлы, такие как Pb, содержащиеся в компаундных консистентных смазках, могут неблагоприятно влиять на окружающую среду. Соответственно, существует потребность в разработке резьбовых соединений для труб, в которых не используется компаундная консистентная смазка. Typically, a compound grease containing heavy metals is used to increase resistance to scuffing. Applying a compound grease to the surface of a pipe threaded joint can improve the galling resistance of a pipe threaded joint. However, heavy metals such as Pb contained in compound greases can adversely affect the environment. Accordingly, there is a need to develop threaded connections for pipes that do not use compound grease.
[0006][0006]
В публикации международной заявки № WO2016/170031 (патентный документ 1) предложен способ увеличения сопротивления к образованию задиров резьбового соединения для труб путем металлизации вместо использования компаундной консистентной смазки.International Application Publication No. WO2016/170031 (Patent Document 1) proposes a method for increasing the galling resistance of a threaded pipe joint by plating instead of using compound grease.
[0007][0007]
Резьбовое соединение для труб, раскрытое в патентном документе 1, содержит резьбовой участок, проходящий по наружной периферийной поверхности или внутренней периферийной поверхности, первую уплотнительную поверхность на периферийной поверхности, и вторую уплотнительную поверхность, выполненную с возможностью обеспечения контакта металл - металл с первой уплотнительной поверхностью. Резьбовой участок и первая уплотнительная поверхность вышеупомянутого резьбового соединения для труб покрыты металлическим антикоррозионным и противозадирным слоем, в котором цинк является основным элементом по массе.The threaded pipe connection disclosed in
[0008][0008]
В дополнение к вышесказанному, в публикации японской патентной заявки № 63-130986 (патентный документ 2) предложен способ повышения газонепроницаемости резьбового соединения для труб путем выполнения покрытия на поверхности резьбового соединения для труб.In addition to the above, Japanese Patent Application Publication No. 63-130986 (Patent Document 2) proposes a method for improving the gas-tightness of a pipe thread by providing a coating on the surface of a pipe thread.
[0009][0009]
Резьбовое соединение для труб, раскрытое в патентном документе 2, представляет собой коническую резьбу и содержит наружную резьбу и внутреннюю резьбу. Наружная резьба и внутренняя резьба резьбового соединения для труб выполнены с частичной обработкой поверхности, такой как металлизация, напыление или формирование фосфатной пленки толщиной от 30 до 200 мкм для сохранения газонепроницаемости поверхности резьбы с шагом от 1,0 до 2,0.The threaded connection for pipes disclosed in Patent Document 2 is a conical thread and includes an external thread and an internal thread. The male thread and female thread of the threaded connection for pipes are made with partial surface treatment such as plating, sputtering or forming a phosphate film with a thickness of 30 to 200 µm to maintain the gas-tightness of the thread surface in increments of 1.0 to 2.0.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВLIST OF CITED MATERIALS
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРАPATENT LITERATURE
[0010][0010]
Патентный документ 1: Публикация международной заявки № WO2016/170031Patent Document 1: International Application Publication No. WO2016/170031
Патентный документ 2: Публикация японской патентной заявки № 63-130986Patent Document 2: Japanese Patent Application Publication No. 63-130986
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧАTECHNICAL PROBLEM
[0011][0011]
Крутящий момент резьбового соединения для труб, при котором свинчивание завершено (далее именуемый «крутящий момент затяжки»), определяют предварительно. Резьбовые соединения для труб свинчивают таким образом, чтобы можно было получить предварительно определенный крутящий момент затяжки, когда свинчивание завершено. В последние годы из-за увеличения глубины нефтяных скважин для свинчивания в некоторых случаях может потребоваться более высокий крутящий момент затяжки, чем у обычного резьбового соединения. The torque of a threaded joint for pipes at which the make-up is completed (hereinafter referred to as "tightening torque") is predetermined. Threaded connections for pipes are screwed in such a way that a predetermined tightening torque can be obtained when the screwing is completed. In recent years, due to the increase in the depth of oil wells, make-up may in some cases require a higher tightening torque than a conventional threaded connection.
[0012][0012]
Операцию свинчивания резьбовых соединений для труб выполняют на морской установке или на нефтяной вышке. На месте фактического свинчивания резьбовых соединений для труб предпочтительно, чтобы операция свинчивания была эффективной. Если крутящий момент затяжки значительно изменяется для каждого резьбового соединения для труб, необходимо каждый раз немного регулировать крутящий момент затяжки, что снижает эффективность работы. Соответственно, существует потребность в резьбовом соединении для труб, которое может быть завинчено крутящим моментом затяжки, аналогичным крутящему моменту затяжки для обычных резьбовых соединений, и которое также может быть завинчено крутящим моментом затяжки, большим, чем у обычного резьбового соединения. The operation of making up threaded connections for pipes is performed on an offshore installation or on an oil rig. At the site of actual make-up of pipe threaded connections, it is preferred that the make-up operation be efficient. If the tightening torque changes significantly for each pipe screw connection, it is necessary to slightly adjust the tightening torque each time, which will reduce work efficiency. Accordingly, there is a need for a pipe threaded connection that can be screwed in with a tightening torque similar to conventional threaded connections, and which can also be screwed in with a tightening torque greater than that of a conventional threaded connection.
[0013][0013]
Между тем, предпочтительно, чтобы крутящий момент затяжки резьбового соединения для труб можно было легко регулировать. В частности, при свинчивании резьбовых соединений для труб, каждое из которых имеет упорный участок, упорный участок ниппеля и упорный участок муфты входят в контакт друг с другом. Крутящий момент, возникающий на этом этапе операции, называется крутящим моментом упора. При свинчивании резьбовых соединений для труб после того, как крутящий момент достигает крутящего момента упора, резьбовые соединения для труб дополнительно затягивают до завершения свинчивания. При таких операциях повышается газонепроницаемость резьбового соединения для труб. При чрезмерном затягивании металл, по меньшей мере, одного из ниппеля и муфты начинает испытывать пластическую деформацию. Крутящий момент на этом этапе операции называют крутящим моментом на пределе текучести. Meanwhile, it is preferable that the tightening torque of the pipe threaded connection can be easily adjusted. In particular, when making up threaded connections for pipes, each of which has a thrust portion, the thrust portion of the pin and the thrust portion of the box come into contact with each other. The torque generated at this stage of the operation is called the stop torque. When making up pipe threaded connections, after the torque reaches the stop torque, the pipe threads are additionally tightened until the make-up is completed. With such operations, the gas tightness of the threaded connection for pipes is increased. When overtightened, the metal of at least one of the pin and box begins to experience plastic deformation. The torque at this stage of the operation is called the yield torque.
[0014][0014]
Когда значение «дельта» крутящего момента, которое определяется как разность между крутящим моментом на пределе текучести и крутящим моментом упора, является большим, крутящий момент затяжки можно легко регулировать. Соответственно, предпочтительно, чтобы резьбовое соединение для труб имело большое значение «дельты» крутящего момента. When the torque "delta" value, which is defined as the difference between the yield torque and the stop torque, is large, the tightening torque can be easily adjusted. Accordingly, it is preferable that the pipe threaded connection has a large delta torque value.
[0015][0015]
Используя способ, раскрытый в патентном документе 1 или патентном документе 2, можно увеличить сопротивление к образованию задиров и газонепроницаемость резьбового соединения для труб. Тем не менее, в этих документах не раскрывается информация, как увеличить значение «дельты» крутящего момента или достичь крутящего момента затяжки, более высокого, чем у обычного резьбового соединения для труб при свинчивании.By using the method disclosed in
[0016][0016]
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить резьбовое соединение для труб, имеющее большое значение «дельты» крутящего момента и являющимся свинчиваемым как крутящим моментом затяжки, эквивалентным крутящему моменту затяжки обычного резьбового соединения, так и крутящим моментом затяжки, более высоким, чем у обычного резьбового соединения.The object of the present invention is to provide a threaded joint for pipes having a large torque delta and being both a tightening torque equivalent to that of a conventional threaded joint and a tightening torque higher than a conventional threaded connection.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИTHE SOLUTION OF THE PROBLEM
[0017][0017]
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему изобретению содержит ниппель и муфту. Ниппель содержит резьбовой участок со стороны ниппеля, участок металлического уплотнения со стороны ниппеля и упорный участок со стороны ниппеля. Муфта содержит резьбовой участок со стороны муфты, участок металлического уплотнения со стороны муфты и упорный участок со стороны муфты. Резьбовое соединение для труб дополнительно содержит металлизированный слой упорного участка и металлизированный слой не упорного участка. Металлизированный слой упорного участка размещен на упорном участке со стороны ниппеля и/или на упорном участке со стороны муфты. Металлизированный слой упорного участка включает в себя один или более слоев. Металлизированный слой упорного участка имеет крайний внешний слой, выполненный из металлизированного слоя с высоким коэффициентом трения. Металлизированный слой не упорного участка размещен по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке со стороны ниппеля, участке металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке со стороны муфты, участке металлического уплотнения со стороны муфты. Металлизированный слой не упорного участка включает в себя один или более слоев. Металлизированный слой не упорного участка имеет крайний внешний слой, выполненный из металлизированного слоя с низким коэффициентом трения, имеющего коэффициент трения, меньший, чем коэффициент трения металлизированного слоя с высоким коэффициентом трения. The threaded connection for pipes according to the present invention comprises a nipple and a box. The nipple contains a threaded section on the nipple side, a metal seal section on the nipple side and a thrust section on the nipple side. The coupling contains a threaded portion on the coupling side, a metal seal portion on the coupling side, and a thrust portion on the coupling side. The threaded connection for pipes additionally comprises a metallized layer of the thrust section and a metallized layer of a non-thrust section. The metallized layer of the thrust section is placed on the thrust section on the side of the nipple and/or on the thrust section on the side of the coupling. The metallized layer of the thrust section includes one or more layers. The metallized layer of the thrust section has an outermost layer made of a metallized layer with a high coefficient of friction. The metallized layer of a non-thrust section is located on at least one of the following: a threaded section on the nipple side, a metal seal section on the nipple side, a threaded section on the box side, a section of the metal seal on the side of the box. The non-thrust plating layer includes one or more layers. The non-thrust portion metallized layer has an outermost layer made of a low friction metallized layer having a friction coefficient lower than the friction coefficient of the high friction metallized layer.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ BENEFICIAL EFFECTS OF THE INVENTION
[0018][0018]
Резьбовое соединение для труб, согласно настоящему изобретению, имеет большое значение «дельты» крутящего момента и является свинчиваемым как крутящим моментом затяжки, эквивалентным крутящему моменту затяжки обычного резьбового соединения, так и крутящим моментом затяжки, большим, чем у обычного резьбового соединения. The threaded pipe connection according to the present invention has a large torque delta value and is screwable both with a tightening torque equivalent to that of a conventional threaded connection and with a tightening torque greater than that of a conventional threaded connection.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0019][0019]
[Фиг. 1] На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий соотношение между количеством оборотов стальной трубы и крутящим моментом во время свинчивания резьбового соединения для труб, которые имеют упорный участок (диаграмма моментов затяжки).[Fig. 1] In FIG. 1 is a graph illustrating the relationship between the number of revolutions of a steel pipe and the torque during make-up of a threaded joint for pipes that have a thrust portion (torque chart).
[ФИГ. 2] На фиг. 2 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда как крутящий момент упора, так и крутящий момент на пределе текучести являются высокими.[FIG. 2] In FIG. 2 is a diagram of tightening torques for the case where both the stop torque and the yield torque are high.
[ФИГ. 3] На фиг. 3 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда как крутящий момент упора, так и крутящий момент на пределе текучести являются низкими.[FIG. 3] In FIG. 3 is a diagram of tightening torques for the case where both the stop torque and the yield torque are low.
[ФИГ. 4] На фиг. 4 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда крутящий момент упора является низким, а крутящий момент на пределе текучести является высоким.[FIG. 4] In FIG. 4 is a diagram of tightening torques for the case where the stop torque is low and the yield torque is high.
[ФИГ. 5] На фиг. 5 приведено графическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию резьбового соединения муфтового типа для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[FIG. 5] In FIG. 5 is a graphical view illustrating the configuration of a socket-type pipe threaded connection according to the present embodiment.
[ФИГ. 6] На фиг. 6 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб на начальном этапе свинчивания.[FIG. 6] In FIG. 6 shows a sectional view of a threaded connection for pipes at the initial stage of make-up.
[ФИГ. 7] На фиг. 7 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб после достижения упора.[FIG. 7] In FIG. 7 shows a sectional view of a threaded connection for pipes after reaching the stop.
[ФИГ. 8] На фиг. 8 приведено графическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию резьбового соединения интегрального типа для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[FIG. 8] FIG. 8 is a graphical representation illustrating the configuration of an integral-type threaded joint for pipes according to the present embodiment.
[ФИГ. 9] На фиг. 9 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб.[FIG. 9] FIG. 9 shows a sectional view of a threaded connection for pipes.
[ФИГ. 10] На фиг. 10 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[FIG. 10] FIG. 10 is a sectional view of a pipe fitting according to the present embodiment.
[ФИГ. 11] На фиг. 11 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 10.[FIG. 11] In FIG. 11 is a sectional view of a pipe threaded joint according to another embodiment of the invention, the pipe threaded joint being different from that shown in FIG. ten.
[ФИГ. 12] На фиг. 12 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 10 и на фиг. 11.[FIG. 12] FIG. 12 is a sectional view of a pipe threaded joint according to another embodiment of the invention, the pipe threaded joint being different from that shown in FIG. 10 and in FIG. eleven.
[ФИГ. 13] На фиг. 13 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 10-12.[FIG. 13] FIG. 13 is a sectional view of a pipe threaded joint according to another embodiment of the invention, the pipe threaded joint being different from that shown in FIG. 10-12.
[ФИГ. 14] На фиг. 14 приведен увеличенный вид металлизированного слоя упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[FIG. 14] FIG. 14 is an enlarged view of the metallized layer of the thrust portion according to the present embodiment of the invention.
[ФИГ. 15] На фиг. 15 приведен увеличенный вид металлизированного слоя упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой упорного участка отличается от показанного на фиг. 14.[FIG. 15] FIG. 15 is an enlarged view of the metallized layer of the anvil according to another embodiment of the invention, the metallized layer of the anvil being different from that shown in FIG. fourteen.
[ФИГ. 16] На фиг. 16 приведен увеличенный вид металлизированного слоя упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой упорного участка отличается от показанного на фиг. 14 и фиг. 15.[FIG. 16] FIG. 16 is an enlarged view of the metallized layer of the anvil according to another embodiment of the invention, the metallized layer of the anvil being different from that shown in FIG. 14 and FIG. fifteen.
[ФИГ. 17] На фиг. 17 приведен увеличенный вид металлизированного слоя не упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[FIG. 17] FIG. 17 is an enlarged view of the non-thrust plating layer according to the present embodiment.
[ФИГ. 18] На фиг. 18 приведен увеличенный вид металлизированного слоя не упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой не упорного участка отличается от показанного на фиг. 17.[FIG. 18] FIG. 18 is an enlarged view of a non-thrust portion plating layer according to another embodiment of the invention, the non-thrust portion metallized layer being different from that shown in FIG. 17.
[ФИГ. 19] На фиг. 19 приведен увеличенный вид металлизированного слоя не упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой не упорного участка отличается от показанного на фиг. 17 и фиг. 18.[FIG. 19] FIG. 19 is an enlarged view of a non-thrust portion plating layer according to another embodiment of the invention, the non-thrust portion metallized layer being different from that shown in FIG. 17 and FIG. eighteen.
РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ осуществления изобретенияDISCLOSURE OF EMBODIMENTS
[0020][0020]
В дальнейшем будет подробно раскрыт настоящий вариант осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. На чертежах одинаковые или соответствующие элементы обозначены одинаково, и описание таких элементов не повторяется. Hereinafter, the present embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding elements are identified in the same way, and the description of such elements is not repeated.
[0021][0021]
Авторы настоящего изобретения провели различные исследования в отношении взаимосвязи между металлизированным слоем на поверхности резьбового соединения для труб и крутящим моментом затяжки и значением «дельты» крутящего момента. В результате таких различных исследований авторы настоящего изобретения пришли к следующим выводам. The inventors of the present invention have made various studies on the relationship between the plating layer on the surface of a pipe threaded connection and the tightening torque and torque delta value. As a result of such various studies, the inventors of the present invention came to the following conclusions.
[0022][0022]
При свинчивании стальных труб оптимальный крутящий момент, при котором завершается свинчивание (называемый крутящим моментом затяжки), определяют предварительно. На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий соотношение между количеством оборотов стальной трубы и крутящим моментом во время свинчивания резьбового соединения для труб, которые имеют упорный участок (диаграмма моментов затяжки). График, иллюстрирующий взаимосвязь между количеством оборотов стальной трубы и крутящим моментом, в дальнейшем называется диаграммой моментов затяжки. Как показано на фиг.1, когда резьбовые соединения для труб свинчивают, на начальном этапе крутящий момент увеличивается пропорционально количеству оборотов. Скорость увеличения крутящего момента на этом этапе операции низкая. При дальнейшем свинчивании резьбовых соединений для труб упорные участки входят в контакт друг с другом. Крутящий момент, возникающий на этом этапе операции, называется крутящим моментом Ts упора. Когда резьбовые соединения для труб далее свинчивают после достижения крутящего момента Ts упора, крутящий момент снова увеличивается пропорционально количеству оборотов. Скорость увеличения крутящего момента на этом этапе операции высокая. Свинчивание завершается в момент времени, когда крутящий момент достигает предварительно заданного числового значения (крутящего момента To затяжки). When making up steel pipes, the optimal torque at which the make-up is completed (called the tightening torque) is predetermined. In FIG. 1 is a graph illustrating the relationship between the number of revolutions of a steel pipe and the torque during make-up of a threaded joint for pipes that have a thrust portion (torque chart). A graph illustrating the relationship between the number of revolutions of a steel pipe and torque is hereinafter referred to as a tightening torque diagram. As shown in FIG. 1, when pipe threads are screwed together, initially the torque increases in proportion to the number of revolutions. The rate of torque increase at this stage of the operation is slow. During further make-up of threaded connections for pipes, the thrust portions come into contact with each other. The torque generated at this stage of the operation is called the stop torque Ts. When the pipe threads are further screwed after reaching the stop torque Ts, the torque again increases in proportion to the number of revolutions. The rate of torque increase at this stage of the operation is high. The make-up is completed at the time when the torque reaches a predetermined numerical value (tightening torque To).
[0023][0023]
Когда крутящий момент во время свинчивания достигает значения крутящего момента To затяжки, участки металлического уплотнения взаимодействуют друг с другом с соответствующим давлением между поверхностями. В этом случае газонепроницаемость резьбовых соединений для труб повышается. Кроме того, в нефтяной скважине резьбовое соединение испытывает высокое напряжение сжатия и высокое напряжение изгиба. Для предотвращения ослабления затяжки резьбового соединения для труб даже при таких нагрузках, необходимо, чтобы резьбовые соединения для труб были свинчены с достаточно большим крутящим моментом (соответствующим крутящему моменту To затяжки). When the torque during make-up reaches the tightening torque To, the metal seal portions interact with each other with a corresponding pressure between the surfaces. In this case, the gas-tightness of threaded pipe connections is increased. In addition, in an oil well, a threaded joint experiences high compressive stress and high bending stress. In order to prevent loosening of the pipe screw connection even under such loads, it is necessary that the pipe screw connections be screwed with a sufficiently high torque (corresponding to the tightening torque To).
[0024][0024]
Если резьбовые соединения для труб далее свинчивают после того, как крутящий момент достигнет крутящего момента To затяжки, крутящий момент становится чрезмерно высоким. Когда крутящий момент становится чрезвычайно высоким, ниппель и муфта испытывают частичную пластическую деформацию. Крутящий момент на этом этапе операции называют крутящим моментом Ty на пределе текучести. Когда значение ΔT «дельта» крутящего момента, определяемое разностью между крутящим моментом Ts упора и крутящим моментом Ty на пределе текучести, является большим, крутящий момент To затяжки можно легко регулировать. Соответственно, большее значение ΔT «дельты» крутящего момента является предпочтительным. If pipe threads are further screwed after the torque reaches the tightening torque To, the torque becomes excessively high. When the torque becomes extremely high, the pin and box experience partial plastic deformation. The torque at this stage of the operation is called the yield torque Ty. When the torque delta value ΔT determined by the difference between the abutment torque Ts and the yield torque Ty is large, the tightening torque To can be easily controlled. Accordingly, a larger torque delta ΔT is preferred.
[0025][0025]
Для увеличения значения ΔT «дельты» крутящего момента полезно уменьшать крутящий момент Ts упора или увеличивать крутящий момент Ty на пределе текучести. Авторы настоящего изобретения считают, что крутящий момент Ts упора и крутящий момент Ty на пределе текучести можно регулировать путем изменения коэффициентов трения поверхностей ниппеля и муфты. Тем не менее, даже если поверхности ниппеля и муфты просто изменяют для увеличения или уменьшения коэффициентов трения, крутящий момент Ts упора и крутящий момент Ty на пределе текучести в целом ведут себя аналогичным образом. To increase the torque delta value ΔT, it is useful to decrease the thrust torque Ts or to increase the yield strength torque Ty. The inventors of the present invention believe that the thrust torque Ts and the yield torque Ty can be controlled by changing the coefficients of friction of the pin and box surfaces. However, even if the pin and box surfaces are simply changed to increase or decrease the coefficients of friction, the thrust torque Ts and the yield strength torque Ty generally behave in a similar manner.
[0026][0026]
На фиг. 2 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда как крутящий момент Ts упора, так и крутящий момент Ty на пределе текучести высокие. На фиг. 2 диаграмма моментов затяжки обычного резьбового соединения показана прерывистой линией. Как показано на фиг. 2, когда коэффициенты трения ниппеля и муфты увеличиваются, хотя крутящий момент Ty на пределе текучести увеличивается, крутящий момент Ts упора также увеличивается (что называют «высокий упор»). В результате, даже если крутящий момент достигает крутящего момента To затяжки обычного резьбового соединения, может иметь место случай, когда упорные участки не входят в контакт друг с другом, так что свинчивание не завершается (это называют отсутствием упора). In FIG. 2 is a diagram of tightening torques for the case where both the thrust torque Ts and the yield strength torque Ty are high. In FIG. 2, the tightening torque diagram for a conventional threaded connection is shown with a broken line. As shown in FIG. 2, as the coefficients of friction of the pin and box increase, although the yield torque Ty increases, the stop torque Ts also increases (which is referred to as "high stop"). As a result, even if the torque reaches the tightening torque To of a conventional threaded connection, there may be a case where the abutments do not come into contact with each other so that the make-up is not completed (this is called no abutment).
[0027][0027]
На фиг. 3 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда как крутящий момент Ts упора, так и крутящий момент Ty на пределе текучести низкие. На фиг. 3 диаграмма моментов затяжки обычного резьбового соединения показана прерывистой линией. Как показано на фиг. 3, когда коэффициенты трения ниппеля и муфты уменьшаются, хотя крутящий момент Ts упора уменьшается, крутящий момент Ty на пределе текучести также уменьшается. В результате крутящий момент достигает крутящего момента Ty на пределе текучести до достижения заданного крутящего момента To затяжки, и, следовательно, упорные участки или участки металлического уплотнения испытывают пластическую деформацию. В этом случае невозможно получить достаточный крутящий момент To затяжки. In FIG. 3 is a diagram of tightening torques for the case where both the thrust torque Ts and the yield torque Ty are low. In FIG. 3, the tightening torque diagram for a conventional threaded connection is shown with a broken line. As shown in FIG. 3, when the coefficients of friction of the pin and box are reduced, although the thrust torque Ts is reduced, the yield torque Ty is also reduced. As a result, the torque reaches the yield torque Ty before reaching the predetermined tightening torque To, and consequently the abutment portions or the metal seal portions undergo plastic deformation. In this case, sufficient tightening torque To cannot be obtained.
[0028][0028]
Если крутящий момент Ty на пределе текучести может быть увеличен, в то время как крутящий момент Ts упора может удерживаться на низком уровне, не только может быть увеличено значение «дельта» ΔT крутящего момента, но и резьбовые соединения для труб могут быть свинчены с моментом To затяжки, равным моменту затяжки обычных резьбовых соединений и, кроме того, могут быть свинчены с моментом Toh затяжки, большим, чем у обычных резьбовых соединений. На фиг. 4 представлена диаграмма моментов затяжки для случая, когда как крутящий момент Ts упора, так и крутящий момент Ty на пределе текучести высокие. На фиг. 4 диаграмма моментов затяжки обычного резьбового соединения показана прерывистой линией. Как показано на фиг.4, на диаграмме моментов затяжки, где крутящий момент Ts упора поддерживается на низком уровне, а крутящий момент Ty на пределе текучести увеличивается, значение «дельты» ΔT крутящего момента больше, чем значение «дельта» ΔT' крутящего момента обычного резьбового соединения. Кроме того, даже если резьбовые соединения для труб свинчены с моментом To затяжки обычного резьбового соединения, крутящий момент достигает крутящего момента Ts упора или большего, и, следовательно, можно обеспечить достаточную газонепроницаемость. Кроме того, даже если резьбовые соединения для труб свинчивают с моментом Toh затяжки, большим, чем момент To затяжки обычного резьбового соединения, крутящий момент представляет собой крутящий момент Ty на пределе текучести или меньший, и, следовательно, резьбовые соединения для труб могут быть свинчены, не вызывая пластической деформации. If the yield torque Ty can be increased while the thrust torque Ts can be kept low, not only can the torque delta ΔT be increased, but pipe threads can be screwed together with a torque To tightening torque equal to that of conventional threaded connections and, in addition, can be screwed with a tightening torque Toh greater than that of conventional threaded connections. In FIG. 4 is a diagram of tightening torques for the case where both the stop torque Ts and the yield strength torque Ty are high. In FIG. 4, the tightening torque diagram for a conventional threaded connection is shown with a broken line. As shown in Fig. 4, in the tightening torque diagram, where the thrust torque Ts is kept low and the yield torque Ty is increased, the delta value ΔT of the torque is larger than the delta value ΔT' of the conventional torque. threaded connection. In addition, even if the pipe threads are screwed with the tightening torque To of the conventional threaded connection, the torque reaches the abutment torque Ts or more, and therefore sufficient gas-tightness can be ensured. In addition, even if the pipe threaded connections are screwed with a tightening torque Toh greater than the tightening torque To of a conventional threaded connection, the torque is the yield torque Ty or less, and therefore the pipe threads can be screwed, without causing plastic deformation.
[0029][0029]
В результате интенсивных исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что на поверхности ниппеля и поверхности муфты участок, значительно влияющий на создание крутящего момента Ts упора, отличается от участка, значительно влияющего на создание крутящего момента Ty на пределе текучести. As a result of intensive research carried out by the inventors of the present invention, it has been found that on the pin surface and the box surface, the region significantly affecting the generation of the thrust torque Ts is different from the region significantly affecting the generation of the yield torque Ty.
[0030][0030]
На фиг. 5 приведено графическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию резьбового соединения муфтового типа для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 5, резьбовое соединение для труб содержит стальную трубу 1 и соединительную муфту 2. Ниппель 3, имеющий участок с наружной резьбой на своей наружной поверхности, выполнен на обоих концах стальной трубы 1. Муфта 4, имеющая участок с внутренней резьбой на своей внутренней поверхности, выполнена на обоих концах соединительной муфты 2. Когда ниппель 3 и муфта 4 свинчены друг с другом, соединительная муфта 2 устанавливается на конце стальной трубы 1. In FIG. 5 is a graphical view illustrating the configuration of a socket-type pipe threaded connection according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, a pipe threaded joint comprises a
[0031][0031]
На фиг. 6 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб на начальном этапе свинчивания. Как показано на фиг. 6, ниппель 3 содержит упорный участок 33 со стороны ниппеля, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовой участок 31 со стороны ниппеля. Муфта 4 содержит упорный участок 43 со стороны муфты, участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовой участок 41 со стороны муфты. На начальном этапе свинчивания резьбовой участок 31 со стороны ниппеля и резьбовой участок 41 со стороны муфты входят в контакт и скользят друг относительно друга. Затем по мере свинчивания участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты входят в контакт и скользят друг относительно друга. Впоследствии упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты входят в контакт друг с другом. Крутящий момент, возникающий на этом этапе операции, представляет собой крутящий момент Ts упора. In FIG. 6 shows a sectional view of a threaded connection for pipes at the initial stage of make-up. As shown in FIG. 6, the
[0032][0032]
Прежде чем упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты войдут в контакт друг с другом, резьбовой участок 31 со стороны ниппеля и резьбовой участок 41 резьбы со стороны муфты входят в контакт и скользят друг относительно друга, и участок металлического уплотнения со стороны ниппеля 32 и участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты входят в контакт и скользят друг относительно друга. То есть можно считать, что участки, которые существенно влияют на крутящий момент Ts упора, представляют собой участки, отличные от упорного участка 33 со стороны ниппеля и упорного участка 43 со стороны муфты. То есть можно считать, что участки, которые существенно влияют на крутящий момент Ts упора, представляют собой резьбовой участок 31 со стороны ниппеля, резьбовой участок 41 со стороны муфты, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты. Before the pin-
[0033][0033]
На фиг. 7 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб после достижения упора. Как показано на фиг. 7, после того, как упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты входят в контакт друг с другом, упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты скользят с трением, воспринимая большое усилие в осевом направлении стальной трубы 1. Соответственно, ожидается, что давление, воспринимаемое упорным участком 33 со стороны ниппеля и упорным участком 43 со стороны муфты, будет большим, чем давление, воспринимаемое резьбовым участком 31 со стороны ниппеля, резьбовым участком 41 со стороны муфты, участком 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и участком 42 металлического уплотнения со стороны муфты. То есть можно считать, что участки, которые существенно влияют на крутящий момент Ty на пределе текучести, представляют собой упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты. In FIG. 7 shows a sectional view of a threaded connection for pipes after reaching the stop. As shown in FIG. 7, after the pin
[0034][0034]
В результате вышеуказанных исследований авторы настоящего изобретения пришли к следующим выводам. Металлизированный слой, имеющий низкий коэффициент трения, сформирован по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты, которые значительно влияют на крутящий момент Ts упора, и металлизированный слой, имеющий высокий коэффициент трения, сформирован на упорном участке 33 со стороны ниппеля и/или упорном участке 43 со стороны муфты, которые значительно влияют на крутящий момент Ty на пределе текучести. При такой конфигурации крутящий момент Ts упора может поддерживаться на низком уровне, а крутящий момент Ty на пределе текучести может быть увеличен. В результате можно получить резьбовое соединение для труб, имеющее большое значение «дельты» ΔT крутящего момента и являющимся свинчиваемым как крутящим моментом To затяжки, эквивалентным крутящему моменту затяжки обычного резьбового соединения, так и крутящим моментом Toh затяжки, большим, чем у обычного резьбового соединения. As a result of the above studies, the authors of the present invention came to the following conclusions. A metallized layer having a low coefficient of friction is formed on at least one of the following: the threaded
[0035][0035]
Резьбовое соединение согласно настоящему варианту осуществления изобретения, реализованное на основе вышеуказанных выводов, содержит ниппель и муфту. Ниппель содержит резьбовой участок со стороны ниппеля, участок металлического уплотнения со стороны ниппеля и упорный участок со стороны ниппеля. Муфта содержит резьбовой участок со стороны муфты, участок металлического уплотнения со стороны муфты и упорный участок со стороны муфты. Резьбовое соединение для труб дополнительно содержит металлизированный слой упорного участка и металлизированный слой не упорного участка. Металлизированный слой упорного участка размещен на упорном участке со стороны ниппеля и/или на упорном участке со стороны муфты. Металлизированный слой упорного участка включает в себя один или более слоев. Металлизированный слой упорного участка имеет крайний внешний слой, сформированный металлизированным слоем с высоким коэффициентом трения. Металлизированный слой не упорного участка размещен по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке со стороны ниппеля, участке металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке со стороны муфты, участке металлического уплотнения со стороны муфты. Металлизированный слой не упорного участка включает в себя один или более слоев. Металлизированный слой не упорного участка имеет крайний внешний слой, сформированный металлизированным слоем с низким коэффициентом трения, имеющим коэффициент трения, ниже, чем коэффициент трения металлизированного слоя с высоким коэффициентом трения. The threaded connection according to the present embodiment of the invention, implemented on the basis of the above conclusions, contains a pin and a box. The nipple contains a threaded section on the nipple side, a metal seal section on the nipple side and a thrust section on the nipple side. The coupling contains a threaded portion on the coupling side, a metal seal portion on the coupling side, and a thrust portion on the coupling side. The threaded connection for pipes additionally comprises a metallized layer of the thrust section and a metallized layer of a non-thrust section. The metallized layer of the thrust section is placed on the thrust section on the side of the nipple and/or on the thrust section on the side of the coupling. The metallized layer of the thrust section includes one or more layers. The metallized layer of the thrust section has an outermost layer formed by a metallized layer with a high coefficient of friction. The metallized layer of a non-thrust section is located on at least one of the following: a threaded section on the nipple side, a metal seal section on the nipple side, a threaded section on the box side, a section of the metal seal on the side of the box. The non-thrust plating layer includes one or more layers. The non-thrust portion metallized layer has an outermost layer formed by a low friction metallized layer having a friction coefficient lower than the friction coefficient of the high friction metallized layer.
[0036][0036]
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет большое значение «дельты» крутящего момента и является свинчиваемым как крутящим моментом затяжки, эквивалентным крутящему моменту затяжки обычного резьбового соединения, так и крутящим моментом затяжки, большим, чем у обычного резьбового соединения. The threaded pipe connection according to the present embodiment has a large delta torque value and is screwable both with a tightening torque equivalent to that of a conventional threaded connection and with a tightening torque greater than that of a conventional threaded connection.
[0037][0037]
Вышеупомянутый металлизированный слой упорного участка может быть размещен на упорном участке со стороны ниппеля, а вышеупомянутый металлизированный слой не упорного участка может быть размещен на резьбовом участке со стороны ниппеля и участке металлического уплотнения со стороны ниппеля. The aforementioned plated layer of the thrust portion may be placed on the pin side thrust portion, and the aforementioned non-thrust portion plated layer may be placed on the threaded portion of the pin side and the metal seal portion of the pin side.
[0038][0038]
Вышеупомянутый металлизированный слой упорного участка может быть размещен на упорном участке со стороны муфты, а вышеупомянутый металлизированный слой не упорного участка может быть размещен на резьбовом участке со стороны муфты и участке металлического уплотнения со стороны муфты. The aforementioned plating layer of the thrust portion may be placed on the collar side thrust portion, and the aforementioned non-thrust portion metallized layer may be placed on the threaded portion of the coupling side and the metal seal portion of the coupling side.
[0039][0039]
Толщина вышеупомянутого металлизированного слоя упорного участка может составлять от 1 до 50 мкм, и толщина вышеупомянутого металлизированного слоя не упорного участка может составлять от 1 до 50 мкм. The thickness of the aforementioned metallized layer of the abutment portion may be 1 to 50 μm, and the thickness of the aforementioned metallized layer of the non-thrust portion may be 1 to 50 μm.
[0040][0040]
Когда толщина каждого металлизированного слоя находится в пределах вышеупомянутого диапазона, можно с большей устойчивостью получать полезный эффект от увеличения крутящего момента на пределе текучести при поддержании крутящего момента упора на низком уровне. When the thickness of each plated layer is within the above-mentioned range, it is possible to more stably obtain the beneficial effect of increasing the yield strength torque while keeping the abutment torque at a low level.
[0041][0041]
Резьбовое соединение для труб может дополнительно содержать смазывающее покрытие. Смазывающее покрытие в качестве крайнего внешнего слоя размещено, по меньшей мере, на или поверх одного из нижеперечисленного: резьбовом участке со стороны ниппеля, участке металлического уплотнения со стороны ниппеля, упорном участке со стороны ниппеля, резьбовом участке со стороны муфты, участке металлического уплотнения со стороны муфты и упорном участке со стороны муфты. The threaded pipe connection may further comprise a lubricating coating. The lubricating coating is placed as the outermost layer on at least one of the following: threaded section on the nipple side, section of the metal seal on the nipple side, thrust section on the nipple side, threaded section on the coupling side, section of the metal seal on the side coupling and thrust section on the coupling side.
[0042][0042]
В случае, когда резьбовое соединение для труб содержит смазывающее покрытие в качестве крайнего внешнего слоя, смазывающая способность резьбового соединения для труб увеличивается. In the case where a pipe threaded joint contains a lubricity coating as an outermost layer, the lubricity of the pipe threaded joint is increased.
[0043][0043]
Металлизированный слой с высоким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Ni-P, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu и металлизированного слоя Cr, а металлизированный слой с низким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr и металлизированного слоя Zn. The high friction plated layer may be selected from the group consisting of Ni-P alloy plated layer, Zn-Ni alloy plated layer, Cu plated layer, and Cr plated layer, and the low friction plated layer may be selected from the group , consisting of a metallized layer of Zn-Ni alloy, a metallized Cu layer, a metallized Cr layer, and a metallized Zn layer.
[0044][0044]
В случае, когда состав каждого металлизированного слоя представляет собой вышеуказанный состав, можно с большей устойчивостью получать полезный эффект от увеличения крутящего момента на пределе текучести при поддержании крутящего момента упора на низком уровне. In the case where the composition of each plating layer is the above composition, it is possible to more stably obtain the beneficial effect of increasing the yield torque while keeping the abutment torque at a low level.
[0045][0045]
Металлизированный слой с высоким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Ni-P и металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, а металлизированный слой с низким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr и металлизированного слоя Zn. The high friction plating layer may be selected from the group consisting of a Ni-P alloy plating layer and a Zn-Ni alloy plating layer, and the low friction plating layer may be selected from the group consisting of a Cu plating layer, metallized Cr layer and metallized Zn layer.
[0046][0046]
В случае, когда состав каждого металлизированного слоя представляет собой вышеуказанный состав, можно с большей устойчивостью получать полезный эффект от увеличения крутящего момента на пределе текучести при поддержании крутящего момента упора на низком уровне. In the case where the composition of each plating layer is the above composition, it is possible to more stably obtain the beneficial effect of increasing the yield torque while keeping the abutment torque at a low level.
[0047][0047]
В дальнейшем будет подробно описано резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Hereinafter, a threaded pipe connection according to the present embodiment will be described in detail.
[0048][0048]
[Резьбовое соединение для труб][Threaded pipe connection]
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения содержит ниппель и муфту. На фиг. 5 приведено графическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию резьбового соединения муфтового типа для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 5, резьбовое соединение муфтового типа для труб содержит стальную трубу 1 и соединительную муфту 2. Ниппель 3, имеющий участок с наружной резьбой на своей наружной поверхности, сформирован на обоих концах стальной трубы 1. Муфта 4, имеющая участок с внутренней резьбой на своей внутренней поверхности, сформирована на обоих концах соединительной муфты 2. Когда ниппель 3 и муфта 4 свинчены друг с другом, соединительная муфта 2 устанавливается на конце стальной трубы 1. Хотя это не показано на чертеже, для защиты резьбового участка ниппеля 3 и резьбового участка муфты 4 могут быть установлены протекторы, соответственно на ниппеле 3 стальной трубы 1 и муфте 4 соединительной муфты 2, на которых не установлены ответные элементы. A threaded pipe connection according to the present embodiment of the invention comprises a nipple and a box. In FIG. 5 is a graphical view illustrating the configuration of a socket-type pipe threaded connection according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, a socket-type pipe threaded connection comprises a
[0049][0049]
Между тем, резьбовое соединение для труб интегрального типа может быть использовано там, где не используется соединительная муфта 2, и ниппель 3 сформирован на одном конце стальной трубы 1, а муфта 4 сформирована на другом конце стальной трубы 1. На фиг. 8 приведено графическое изображение, иллюстрирующая конфигурацию резьбового соединения интегрального типа для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 8, резьбовое соединение интегрального типа для труб содержит стальную трубу 1. Ниппель 3, имеющий участок с наружной резьбой на своей наружной поверхности, сформирован на одном конце стальной трубы 1. Муфта 4, имеющая участок с внутренней резьбой на своей внутренней поверхности, сформирована на другом конце стальной трубы 1. Когда ниппель 3 и муфта 4 свинчены друг с другом, стальные трубы 1 могут быть соединены между собой. Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения может быть использовано как для резьбового соединения муфтового типа для труб, так и для резьбового соединения интегрального типа для труб. Meanwhile, an integral type pipe threaded connection can be used where a coupling 2 is not used, and a
[0050][0050]
На фиг. 9 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб. Как показано на фиг. 9, ниппель 3 содержит резьбовой участок 31 со стороны ниппеля, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и упорный участок 33 со стороны ниппеля. Муфта 4 содержит резьбовой участок 41 со стороны муфты, участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты и упорный участок 43 со стороны муфты. In FIG. 9 shows a sectional view of a threaded connection for pipes. As shown in FIG. 9, the
[0051][0051]
В ниппеле 3, показанном на фиг. 9, упорный участок 33 со стороны ниппеля, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовой участок 31 со стороны ниппеля расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 1. Кроме того, в муфте 4 резьбовой участок 41 со стороны муфты, участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты и упорный участок 43 со стороны муфты расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 1 или соединительной муфты 2. Тем не менее, расположение резьбового участка 31 со стороны ниппеля и резьбового участка 41 со стороны муфты, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты, и упорного участка 33 со стороны ниппеля и упорного участка 43 со стороны муфты не ограничено компоновкой, показанной на фиг. 9, и может быть изменено по мере необходимости. Например, как показано на фиг. 8, в ниппеле 3, участок металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовой участок со стороны ниппеля, участок металлического уплотнения со стороны ниппеля, упорный участок со стороны ниппеля, участок металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовой участок со стороны ниппеля могут быть расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 1. В муфте 4 участок металлического уплотнения со стороны муфты, резьбовой участок со стороны муфты, участок металлического уплотнения со стороны муфты, упорный участок со стороны муфты, участок металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовой участок со стороны муфты могут быть расположены в указанном порядке от конца стальной трубы 1 или соединительной муфты 2. In the
[0052][0052]
На фиг. 10 приведен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 10, резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения дополнительно содержит металлизированные слои 5 упорного участка и металлизированные слои 6 не упорного участка. In FIG. 10 is a sectional view of a pipe fitting according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the threaded pipe connection according to the present embodiment of the invention further comprises plated
[0053][0053]
[Металлизированный слой упорного участка][Metallized layer of thrust area]
Металлизированный слой 5 упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения размещен на упорном участке 33 со стороны ниппеля и/или на упорном участке 43 со стороны муфты. Как показано на фиг. 10, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен как на упорном участке 33 со стороны ниппеля, так и на упорном участке 43 со стороны муфты. The metallized
[0054][0054]
Металлизированный слой 5 упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения также может быть размещен на упорном участке 33 со стороны ниппеля или на упорном участке 43 со стороны муфты. На фиг. 11 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 10. На фиг. 12 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем указанное резьбовое соединение для труб отличается от изображенных на фиг. 10 и фиг. 11. На фиг. 13 представлен вид в разрезе резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем указанное резьбовое соединение для труб отличается от изображенных на фиг. 10-12. Как показано на фиг. 11 и фиг. 13, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен только на упорном участке 33 со стороны ниппеля. Как показано на фиг. 12, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен только на упорном участке 43 со стороны муфты.The plated
[0055][0055]
Металлизированный слой 5 упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения включает в себя один или более слоев. На фиг. 14 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 5 упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 14, металлизированный слой 5 упорного участка может быть образован одним слоем. В этом случае металлизированный слой 5 упорного участка представляет собой металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения. На фиг. 15 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 5 упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем указанный металлизированный слой 5 упорного участка отличается от изображенного на фиг. 14. Как показано на фиг. 15, металлизированный слой 5 упорного участка может быть образован несколькими слоями. В этом случае крайний наружный слой металлизированного слоя 5 упорного участка представляет собой металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения. Как показано на фиг. 15, металлизированный слой 5 упорного участка включает в себя необязательный металлизированный слой 70 под металлизированным слоем 50 с высоким коэффициентом трения. Кроме того, необязательный металлизированный слой 70 может представлять собой несколько металлизированных слоев, нанесенных друг на друга.The metallized
[0056][0056]
[Металлизированный слой с высоким коэффициентом трения][Metalized high friction layer]
Коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения больше, чем коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения, описанного ниже. Упорный участок 33 со стороны ниппеля и упорный участок 43 со стороны муфты скользят с трением, воспринимая при этом высокое межповерхностное давление на заключительном этапе свинчивания. Соответственно, когда крайний внешний слой металлизированного слоя 5 упорного участка 33 со стороны ниппеля и/или упорного участка 43 со стороны муфты представляет собой металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения, на заключительном этапе свинчивания может быть получен высокий крутящий момент. В результате увеличивается крутящий момент Ty на пределе текучести. Коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения конкретно не ограничен, при условии, что коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения больше, чем коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения. Предпочтительный нижний предел коэффициента трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения составляет 0,10, более предпочтительно 0,11, еще более предпочтительно 0,12 и еще более предпочтительно 0,13. Предпочтительный верхний предел коэффициента трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения составляет 0,40, более предпочтительно 0,30, и еще более предпочтительно 0,20. Коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения может регулироваться, например, путем изменения состава металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения.The coefficient of friction of the high
[0057][0057]
В настоящем варианте осуществления изобретения металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения может представлять собой металлизированный слой, выполненный из одного металла, или может представлять собой металлизированный слой из сплава. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения химический состав металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения конкретно не ограничен. Химический состав металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения может быть выбран из химических составов широко известных металлизированных слоев. Например, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Zn, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. Металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Ni-P, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu и металлизированного слоя Cr. Металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Ni-P и металлизированного слоя из сплава Zn-Ni.In the present embodiment, the high friction plated
[0058][0058]
Как описано выше, в случае, когда металлизированный слой 5 упорного участка включает в себя несколько слоев, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения размещен на крайнем внешнем слое металлизированного слоя 5 упорного участка. Тем не менее, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения может не быть размещен на крайнем наружном слое упорного участка 33 со стороны ниппеля и/или упорного участка 43 со стороны муфты. На фиг. 16 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 5 упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой 5 упорного участка отличается от изображенного на фиг. 14 и фиг. 15. Как показано на фиг. 16, смазывающее покрытие 80 может быть размещено на металлизированном слое 5 упорного участка. Смазывающее покрытие 80 будет описано далее.As described above, in the case where the
[0059][0059]
[Металлизированный слой не упорного участка][Metallized layer of non-stubborn area]
Металлизированный слой 6 не упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения размещен по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты. Как показано на фиг. 10, металлизированный слой 6 не упорного участка размещен на всем из: резьбового участка 31 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбового участка 41 со стороны муфты, и участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты.The metallized
[0060][0060]
Металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен на части резьбового участка 31 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбового участка 41 со стороны муфты и участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты. Как показано на фиг. 11, металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен только на резьбовом участке 31 со стороны ниппеля и на участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля. Как показано на фиг. 12 и фиг. 13, металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен только на резьбовом участке 41 со стороны муфты и на участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты.The
[0061][0061]
Кроме того, металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен только на резьбовом участке 31 со стороны ниппеля и на резьбовом участке 41 со стороны муфты. Металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен только на участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и на участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты. Таким образом, металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты.In addition, the metallized
[0062][0062]
Металлизированный слой 6 не упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения включает в себя один или более слоев. На фиг. 17 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 6 не упорного участка согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 17, металлизированный слой 6 не упорного участка может состоять из одного слоя. В этом случае металлизированный слой 6 не упорного участка представляет собой металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения. На фиг. 18 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 6 не упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем указанный металлизированный слой 6 не упорного участка отличается от показанного на фиг. 17. Как показано на фиг. 18, металлизированный слой 6 не упорного участка может состоять из нескольких слоев. В этом случае крайний наружный слой металлизированного слоя 6 не упорного участка представляет собой металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения. Как показано на фиг. 18, металлизированный слой 6 не упорного участка включает в себя необязательный металлизированный слой 70 под металлизированным слоем 60 с низким коэффициентом трения. Кроме того, необязательный металлизированный слой 70 может представлять собой несколько металлизированных слоев, нанесенных друг на друга.The
[0063][0063]
[Металлизированный слой с низким коэффициентом трения][Metalized Low Friction Layer]
Коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения согласно настоящему варианту осуществления изобретения меньше, чем коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения. Резьбовой участок 31 со стороны ниппеля, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовой участок 41 со стороны муфты, и участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты скользят с трением перед достижением упора при свинчивании. Соответственно, если крайний внешний слой металлизированного слоя 6 не упорного участка, по меньшей мере, на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участка 41 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты представляет собой металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения, на начальном этапе свинчивания может быть получен низкий крутящий момент. В результате крутящий момент Ts упора может поддерживаться на низком уровне. Коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения конкретно не ограничен, при условии, что коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения меньше, чем коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения. Предпочтительный нижний предел коэффициента трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения составляет 0,01, более предпочтительно 0,05, еще более предпочтительно 0,08 и еще более предпочтительно 0,10. Предпочтительный верхний предел коэффициента трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения составляет менее 0,13, более предпочтительно 0,12, и еще более предпочтительно 0,11. Коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения может регулироваться, например, путем изменения состава металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения.The coefficient of friction of the low friction metallized
[0064][0064]
Металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения может представлять собой металлизированный слой, выполненный из одного металла, или может представлять собой металлизированный слой из сплава. Кроме того, в настоящем варианте осуществления изобретения химический состав металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения конкретно не ограничен. Химический состав металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения может быть выбран из химических составов широко известных металлизированных слоев. Например, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Zn, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. Металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr и металлизированного слоя Zn. Металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr и металлизированного слоя Zn.The low friction plated
[0065][0065]
Как описано выше, в случае, когда металлизированный слой 6 не упорного участка включает в себя несколько слоев, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения размещен на крайнем внешнем слое металлизированного слоя 6 не упорного участка. Тем не менее, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения может не быть размещен на крайнем внешнем слое резьбового участка 31 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбового участка 41 со стороны муфты и участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты. На фиг. 19 приведен увеличенный вид металлизированного слоя 6 не упорного участка согласно другому варианту осуществления изобретения, причем металлизированный слой 6 не упорного участка отличается от показанного на фиг. 17 и фиг. 18. Как показано на фиг. 19, смазывающее покрытие 80 может быть размещено на металлизированном слое 6 не упорного участка. Смазывающее покрытие 80 будет описано далее.As described above, in the case where the non-thrust portion plated
[0066][0066]
[Коэффициент трения металлизированного слоя с высоким коэффициентом трения и металлизированного слоя с низким коэффициентом трения][Coefficient of Friction of High Friction Metallized Layer and Low Friction Metallized Layer]
В настоящем варианте осуществления изобретения коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения измеряют следующим способом. Подготавливают образцы, на которых сформирован металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения. Испытание на скольжение по Боудену проводят для металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения. Испытание на скольжение по Боудену проводят при следующих условиях: индентор скольжения: стальной шарик 4,7625 мм (3/16'' в диаметре) (Fe, марка стали SUJ2), давящая нагрузка: 3 кгс, способ скольжения: линейное возвратно-поступательное скольжение, протяженность скольжения: 30 мм, количество возвратно-поступательных движений скольжения: 5, скорость скольжения: 4 мм/с, температура проведения испытаний: 25 °C, смазка: SEAL-GUARD ECF (торговое наименование) производства JET-LUBE Inc., количество нанесенной смазки: 40 г/м2. Для каждого металлизированного слоя коэффициент трения определяли как среднее арифметическое значение коэффициентов трения для пяти возвратно-поступательных движений скольжения. In the present embodiment, the coefficient of friction of the high
[0067][0067]
[Необязательный металлизированный слой][Optional Metallized Layer]
В настоящем варианте осуществления изобретения необязательный металлизированный слой 70 может быть сформирован или может быть не сформирован. Кроме того, необязательный металлизированный слой 70 включает в себя один или более слоев. В настоящем варианте осуществления изобретения необязательный металлизированный слой 70 может представлять собой металлизированный слой, выполненный из одного металла, или может представлять собой металлизированный слой из сплава. Иными словами, в настоящем варианте осуществления изобретения химический состав необязательного металлизированного слоя 70 конкретно не ограничен. Химический состав необязательного металлизированного слоя 70 может быть выбран из химических составов широко известных металлизированных слоев. Например, необязательный металлизированный слой 70 может быть выбран из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Zn, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn.In the present embodiment, the
[0068][0068]
Компонент необязательного металлизированного слоя 70 со стороны ниппеля 3 и компонент необязательного металлизированного слоя 70 со стороны муфты 4 могут быть эквивалентны друг другу или могут отличаться друг от друга. Компонент необязательного металлизированного слоя 70 под металлизированным слоем 50 с высоким коэффициентом трения и компонент необязательного металлизированного слоя 70 под металлизированным слоем 60 с низким коэффициентом трения могут быть эквивалентны друг другу или могут отличаться друг от друга. Химический состав необязательного металлизированного слоя 70 со стороны ниппеля 3 и химический состав необязательного металлизированного слоя 70 со стороны муфты 4 могут быть эквивалентны друг другу или могут отличаться друг от друга. Химический состав необязательного металлизированного слоя 70 под металлизированным слоем 50 с высоким коэффициентом трения и химический состав необязательного металлизированного слоя 70 под металлизированным слоем 60 с низким коэффициентом трения могут быть эквивалентны друг другу или могут отличаться друг от друга.The optional
[0069][0069]
[Размещение металлизированного слоя упорного участка и металлизированного слоя не упорного участка][Position of plated layer of thrust portion and plated layer of non-thrust portion]
Размещение металлизированного слоя 5 упорного участка и металлизированного слоя 6 не упорного участка не ограничены размещением, показанным на фиг. 10. Например, как показано на фиг. 11, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен на упорном участке 33 со стороны ниппеля, а металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен на резьбовом участке 31 со стороны ниппеля и участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля. В этом случае никакое покрытие может быть не размещено на упорном участке 43 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовом участке 41 со стороны муфты, или смазывающее покрытие 80, описанное ниже, может быть размещено на или поверх упорного участка 43 со стороны муфты, участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбового участка 41 со стороны муфты, или слой, полученный посредством химической конверсии, такой как фосфатированный слой, может быть размещен на упорном участке 43 со стороны муфты, на участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и на резьбовом участке 41 со стороны муфты.The placement of the metallized
[0070][0070]
Кроме того, как показано на фиг. 12, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен на упорном участке 43 со стороны муфты, а металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен на резьбовом участке 41 со стороны муфты и участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты. В этом случае никакое покрытие может быть не размещено на упорном участке 33 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, или смазывающее покрытие 80, описанное ниже, может быть размещено на или поверх упорного участка 33 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбового участка 31 со стороны ниппеля, или слой, полученный посредством химической конверсии, такой как фосфатированный слой, может быть размещен на упорном участке 33 со стороны ниппеля, на участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и на резьбовом участке 31 со стороны ниппеля. Кроме того, ка показано на фиг. 13, металлизированный слой 5 упорного участка может быть размещен на упорном участке 33 со стороны ниппеля, а металлизированный слой 6 не упорного участка может быть размещен на резьбовом участке 41 со стороны муфты и участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты.In addition, as shown in FIG. 12, a plated
[0071][0071]
[Толщина металлизированного слоя][Metalized layer thickness]
Толщина металлизированного слоя 5 упорного участка конкретно не ограничена. Предпочтительная толщина металлизированного слоя 5 упорного участка составляет 1-50 мкм. В этом случае можно с большей устойчивостью получать полезный эффект от увеличения крутящего момента Ty на пределе текучести. Более предпочтительный нижний предел толщины металлизированного слоя 5 упорного участка составляет 3 мкм, и еще более предпочтительно 5 мкм. Более предпочтительный верхний предел толщины металлизированного слоя 5 упорного участка составляет 40 мкм, и еще более предпочтительно 25 мкм. The thickness of the metallized
[0072][0072]
Толщина металлизированного слоя 6 не упорного участка конкретно не ограничена. Предпочтительная толщина металлизированного слоя 6 не упорного участка составляет 1-50 мкм. В этом случае можно с большей устойчивостью получать полезный эффект от поддержания крутящего момента Ts упора на низком уровне. Более предпочтительный нижний предел толщины металлизированного слоя 6 не упорного участка составляет 3 мкм, и еще более предпочтительно 5 мкм. Более предпочтительный верхний предел толщины металлизированного слоя 6 не упорного участка составляет 40 мкм, и еще более предпочтительно 25 мкм.The thickness of the metallized
[0073][0073]
[Комбинация металлизированного слоя с высоким коэффициентом трения и металлизированного слоя с низким коэффициентом трения][Combination of high friction metalized layer and low friction metalized layer]
В настоящем варианте осуществления изобретения комбинация металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения конкретно не ограничена, при условии, что коэффициент трения металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения больше, чем коэффициент трения металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения. Комбинация химического состава металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и химического состава металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения, например, следующая. В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой из сплава Ni-P, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Zn, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой из сплава Zn-Ni, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Zn, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. Химический состав металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения, металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения и необязательного металлизированного слоя 70 могут быть соответствующим образом выбраны из химических составов широко известных металлизированных слоев.In the present embodiment, the combination of the high
[0074][0074]
В случае, когда металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Cu, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. В случае, когда металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Cr, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. В случае, когда металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Zn, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Ni, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn, металлизированного слоя из сплава Zn-Co, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя из сплава Ni-P, и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. In the case where the low friction plated
[0075][0075]
Предпочтительно, металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Ni-P, металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr и металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn. Предпочтительно, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn, и металлизированного слоя Zn. Таким образом, предпочтительно, комбинация химического состава металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и химического состава металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения представляет собой следующее, от (1) до (5):Preferably, the high
(1) В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой из сплава Ni-P, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn и металлизированного слоя Zn;(1) In the case where the high friction plated
(2) В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой из сплава Zn-Ni, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cu, металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn и металлизированного слоя Zn;(2) In the case where the high
(3) В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Cu, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя Cr, металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn и металлизированного слоя Zn;(3) In the case where the high
(4) В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Cr, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения выбирают из группы, состоящей из металлизированного слоя из сплава Cu-Sn-Zn и металлизированного слоя Zn;(4) In the case where the high friction plated
(5) В случае, когда металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой из сплава Cu-Sn-Zn, металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения представляет собой металлизированный слой Zn.(5) In the case where the high friction plated
[0076][0076]
[Химический состав металлизированных слоев][Chemical composition of metallized layers]
Химический состав каждого из металлизированных слоев, например, следующий. Металлизированный слой Cu представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Cu и случайные примеси. Металлизированный слой Cr представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Cr и случайные примеси. Металлизированный слой Zn представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Zn и случайные примеси. Металлизированный слой Ni представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Ni и случайные примеси. Металлизированный слой из сплава Cu-Sn представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Sn: 10-75 %, и остальное: Cu и случайные примеси. Металлизированный слой из сплава Zn-Co представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Co: 5-25 %, и остальное: Zn и случайные примеси. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Ni: 5-25 %, и остальное: Zn и случайные примеси. Металлизированный слой из сплава Ni-P представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий P: 0,1-20 %, и остальное: Ni и случайные примеси. Металлизированный слой из сплава Cu-Sn-Zn представляет собой металлизированный слой, имеющий химический состав, содержащий Sn: 20-60 %, Zn: 3-30 %, и остальное: Cu и случайные примеси.The chemical composition of each of the metallized layers, for example, is as follows. The Cu plating layer is a metallized layer having a chemical composition containing Cu and random impurities. The Cr plating layer is a metallized layer having a chemical composition containing Cr and random impurities. The Zn plating layer is a metallized layer having a chemical composition containing Zn and random impurities. The Ni plating layer is a metallized layer having a chemical composition containing Ni and random impurities. Cu-Sn alloy plating layer is a plating layer having a chemical composition containing Sn: 10-75%, and the rest: Cu and random impurities. Zn-Co alloy plated layer is a plated layer having a chemical composition containing Co: 5-25%, and the rest: Zn and random impurities. Zn-Ni alloy plated layer is a plated layer having a chemical composition containing Ni: 5-25%, and the rest: Zn and random impurities. The Ni-P alloy plating layer is a plating layer having a chemical composition containing P: 0.1-20%, and the rest: Ni and random impurities. The Cu-Sn-Zn alloy plating layer is a plating layer having a chemical composition containing Sn: 20-60%, Zn: 3-30%, and the rest: Cu and random impurities.
[0077][0077]
В настоящем варианте осуществления изобретения химический состав металлизированных слоев может быть определен следующим способом. Химический состав определяют с использованием портативного флуоресцентного рентгеновского анализатора (DP2000 (торговое наименование DELTA Premium) производства JEOL Ltd.). При определении химического состава, состав анализируют в четырех точках на поверхности металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения, или металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения, или необязательного металлизированного слоя 70 (четыре точки, состоящие из 0°, 90°, 180°, 270° в направлении по окружности трубы резьбового соединения для труб). Химический состав анализируют в режиме Alloy Plus. In the present embodiment, the chemical composition of the metallized layers can be determined by the following method. The chemical composition was determined using a portable X-ray fluorescence analyzer (DP2000 (trade name DELTA Premium) manufactured by JEOL Ltd.). In determining the chemical composition, the composition is analyzed at four points on the surface of the high friction plated
[0078][0078]
[Смазывающее покрытие][Lubricating Coating]
Резьбовое соединение для труб может дополнительно содержать смазывающее покрытие 80. Как показано на фиг. 16, смазывающее покрытие 80 может быть размещено на металлизированном слое 5 упорного участка. Как показано на фиг. 19, смазывающее покрытие 80 может быть размещено на металлизированном слое 6 не упорного участка. Тем не менее, размещение смазывающего покрытия 80 не ограничивается схемами, показанными на фиг. 16 и 19. Достаточно того, чтобы смазывающее покрытие 80 было размещено в качестве крайнего внешнего слоя по меньшей мере на или поверх одного из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, упорном участке 33 со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и упорном участке 43 со стороны муфты. Иными словами, в случае, когда металлизированный слой 5 упорного участка не сформирован, смазывающее покрытие 80 может быть размещено непосредственно на упорном участке 33 со стороны ниппеля или упорном участке 43 со стороны муфты. В случае, когда металлизированный слой 6 не упорного участка не сформирован, смазывающее покрытие 80 может быть размещено непосредственно по меньшей мере на одном из нижеперечисленного: резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты. Смазывающее покрытие 80 в качестве крайнего внешнего слоя может быть размещено на или поверх всего резьбового участка 31 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, и упорного участка 33 со стороны ниппеля. Смазывающее покрытие 80 в качестве крайнего внешнего слоя может быть расположено на или поверх всего резьбового участка 41 со стороны муфты, участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты, и упорного участка 43 со стороны муфты. В случае, когда резьбовое соединение для труб содержит смазывающее покрытие 80 в качестве крайнего внешнего слоя, смазывающая способность резьбового соединения для труб увеличивается.The threaded pipe connection may further comprise a lubricating
[0079][0079]
Смазывающее покрытие 80 находится в жидкой или полутвердой форме. Жидкая форма означает состояние, в котором имеется определенный объем, но отсутствует определенная конфигурация. Полутвердая форма означает состояние, в котором в статическом состоянии текучесть теряется, но которое может приобретать текучесть при приложении извне силы (давления, тепла и т.п.). Жидкая или полутвердая форма включает в себя вещество с высокой вязкостью, такое как консистентная смазка. В качестве смазывающего покрытия 80 может быть использована широко известная смазка. Смазывающее покрытие 80 содержит смазывающие частицы, например, соль металла основной ароматической органической кислоты, канифоль, металлическое мыло и воск. Смазывающее покрытие 80 может содержать растворитель и другие компоненты, при необходимости.The lubricating
[0080][0080]
Смазывающие частицы конкретно не ограничены, при условии, что смазывающие частицы представляют собой частицы, обладающие смазывающими свойствами. Смазывающие частицы относятся к одному или более типам, выбранным из группы, состоящей, например, из графита, MoS2 (дисульфид молибдена), WS2 (дисульфид вольфрама), BN (нитрид бора), PTFE (политетрафторэтилен), CFx (фторид графита) и CaCO3 (карбонат кальция). Предполагая, что общее количество всех компонентов смазывающего покрытия 80, за исключением растворителя, составляет 100 %, содержание смазывающих частиц составляет, например, от 1 до 20 %. The lubricating particles are not particularly limited, as long as the lubricating particles are particles having lubricating properties. Lubricating particles are one or more types selected from the group consisting of, for example, graphite, MoS 2 (molybdenum disulfide), WS 2 (tungsten disulfide), BN (boron nitride), PTFE (polytetrafluoroethylene), CF x (graphite fluoride ) and CaCO 3 (calcium carbonate). Assuming that the total amount of all components of the lubricating
[0081][0081]
Основная соль металла ароматической органической кислоты представляет собой соль, полученную в результате реакции ароматической органической кислоты и избыточного щелочного металла (щелочного металла или щелочноземельного металла). Предполагая, что общее количество всех компонентов смазывающего покрытия 80, за исключением растворителя, составляет 100 %, содержание основной соли металла ароматической органической кислоты составляет, например, от 40 до 90 %.A basic metal salt of an aromatic organic acid is a salt obtained from the reaction of an aromatic organic acid and an excess alkali metal (alkali metal or alkaline earth metal). Assuming that the total amount of all components of the lubricating
[0082][0082]
Канифоль представляет собой натуральную смолу, содержащую в качестве основного компонента абиетиновую кислоту, обозначаемую C20H30O2. Предполагая, что общее количество всех компонентов смазывающего покрытия 80, за исключением растворителя, составляет 100 %, содержание канифоли составляет, например, от 5 до 30 %. Металлическое мыло представляет собой металлическую соль жирной кислоты. Предполагая, что общее количество всех компонентов смазывающего покрытия 80, за исключением растворителя, составляет 100 %, содержание металлического мыла составляет, например, от 2 до 30 %. Воск означает органическое вещество, находящееся в твердой форме при комнатной температуре и превращающееся в жидкую форму при нагревании. Предполагая, что общее количество всех компонентов смазывающего покрытия 80, за исключением растворителя, составляет 100 %, содержание воска составляет, например, от 2 до 30 %.Rosin is a natural resin containing as the main component abietic acid, denoted C 20 H 30 O 2 . Assuming that the total amount of all components of the lubricating
[0083][0083]
Смазывающее покрытие 80 может содержать растворитель, такой как вода или органический растворитель. Смазывающее покрытие 80 может содержать в общей сложности 10 % или менее известной добавки для предотвращения ржавчины, консерванта, цветного пигмента и т.п.The lubricating
[0084][0084]
В качестве смазывающего покрытия 80 может быть использовано имеющееся на рынке смазочное вещество. Имеющимся на рынке смазочным веществом может быть, например, SEAL-GUARD ECF (торговое наименование), производства JET-LUBE Inc. Химический состав смазывающего покрытия 80, сформированного на или поверх стороны ниппеля 3 и химический состав смазывающего покрытия 80, сформированного на или поверх стороны муфты 4 могут быть эквивалентны друг другу или могут отличаться друг от друга.A commercially available lubricant may be used as the lubricating
[0085][0085]
Толщина смазывающего покрытия 80 конкретно не ограничена. Толщина смазывающего покрытия 80 составляет, например, от 10 до 300 мкм. Когда толщина смазывающего покрытия 80 составляет 10 мкм или более, смазывающая способность резьбового соединения для труб стабильно увеличивается. Даже если толщина смазывающего покрытия 80 становится более 300 мкм, избыток смазывающего покрытия 80 удаляется во время свинчивания, так что вышеупомянутые полезные эффекты достигаются насыщением.The thickness of the lubricating
[0086][0086]
Толщину смазывающего покрытия 80 можно измерять следующим способом. Подготавливают ниппель 3 или муфту 4, содержащие смазывающее покрытие 80. Произвольный измеряемый участок (площадью: 5 мм × 20 мм) смазывающего покрытия 80 протирают впитывающей хлопковой ватой, пропитанной этанолом. Количество (г) смазывающего покрытия 80 вычисляют как разность между массой впитывающей ваты перед протиранием и массой впитывающей ваты после протирания. Среднюю толщину смазывающего покрытия 80 вычисляют из количества (г) смазывающего покрытия 80, плотности (г/см3) смазывающего покрытия 80 и площади измеренных участков, и среднюю толщину смазывающего покрытия 80 используют в качестве толщины (мкм) смазывающего покрытия 80. The thickness of the lubricating
[0087][0087]
[Основной металл резьбового соединения для труб][Base Metal of Pipe Threaded Connection]
Химический состав основного металла резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения конкретно не ограничен. Основной металл может представлять собой, например, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, легированную сталь или т.п. Среди легированных сталей высоколегированная сталь, такая как дуплексная нержавеющая сталь и сплав Ni, содержащие легирующие элементы, такие как Cr, Ni и Mo, обладают высокой коррозионной стойкостью. Соответственно, когда в качестве основного металла используется высоколегированная сталь, коррозионная стойкость резьбового соединения для труб может быть увеличена. The chemical composition of the base metal of the threaded pipe connection according to the present embodiment is not particularly limited. The base metal may be, for example, carbon steel, stainless steel, alloy steel, or the like. Among alloy steels, high alloy steel such as duplex stainless steel and Ni alloy containing alloying elements such as Cr, Ni and Mo have high corrosion resistance. Accordingly, when a high alloy steel is used as the base metal, the corrosion resistance of a pipe threaded joint can be improved.
[0088][0088]
[Способ получения][Obtaining method]
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения может быть получено, например, следующим способом. Способ получения включает в себя этап формирования металлизированного слоя. На этапе формирования металлизированного слоя формируют металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения. Металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения могут быть получены, например, масочным способом или способом нанесения покрытия кистью. Далее в качестве примера будет описан способ, в котором металлизированный слой из сплава Zn-Ni формируют в качестве металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения, а металлизированный слой Cu формируют в качестве металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения. A threaded pipe connection according to the present embodiment can be obtained, for example, by the following method. The production method includes the step of forming a metallized layer. In the step of forming the metallized layer, a high
[0089][0089]
[Этап формирования металлизированного слоя][Step of forming a metallized layer]
В случае, когда резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения производится масочным способом, резьбовое соединение для труб может быть выполнено с помощью следующей последовательности операций. Ниже, чтобы конкретно описать этап формирования металлизированного слоя, будет описан случай, когда металлизированный слой Cu формируют на резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке 41 со стороны муфты и участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты, а металлизированный слой из сплава Zn-Ni формируют на упорном участке 33 со стороны ниппеля и упорном участке 43 со стороны муфты. Сначала получают два вида растворов для нанесения покрытия. Два вида растворов для нанесения покрытия представляют собой, например, раствор для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni и раствор для формирования металлизированного слоя Cu. Раствор для нанесения покрытия для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni содержит ионы цинка и ионы никеля. Концентрации ионов металлов следующие, например: ионы цинка: от 1 до 100 г/л, ионы никеля: от 1 до 150 г/л. Например, для формирования металлизированного слоя Cu, в качестве раствора для нанесения покрытия может быть использована имеющаяся на рынке ванна для нанесения покрытия. Раствор для нанесения покрытия при выполнении металлизированного слоя Cu, представляет собой, например, DAIN COPPER LS-001 (торговое наименование), производства Daiwa Fine Chemicals Co. Ltd. In the case where the pipe threaded joint according to the present embodiment is produced by the mask method, the pipe threaded joint can be made by the following process. Below, in order to specifically describe the step of forming the plating layer, the case where the Cu plating layer is formed on the pin-side threaded
[0090][0090]
Затем ниппель 3 и/или муфту 4 погружают в раствор для нанесения покрытия для формирования металлизированного слоя Сu. В частности, на ниппель 3 или муфту 4 подают напряжение для формирования металлизированного слоя Cu на упорном участке 33 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, и упорном участке 43 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовом участке 41 со стороны муфты. Могут быть установлены соответствующие условия для электроосаждения. Условия для электроосаждения, например, следующие: pH раствора для нанесения покрытия: от 1 до 10, температура раствора для нанесения покрытия: от 10 до 60 °C, плотность тока: от 1 до 100 А/дм2, и продолжительность обработки: от 0,1 до 250 минут. При такой операции металлизированный слой Cu, который соответствует металлизированному слою 60 с низким коэффициентом трения, формируют на всей поверхности ниппеля 3 и/или всей поверхности муфты 4.The
[0091][0091]
Впоследствии формируют маску на участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовом участке 31 со стороны ниппеля и/или участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовом участке 41 со стороны муфты, на которой формируют металлизированный слой Cu, соответствующий металлизированному слою 60 с низким коэффициентом трения. Маска может быть сформирована широко известным способом. В частности, участок 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовой участок 31 со стороны ниппеля, участок 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовой участок 41 со стороны муфты может быть заклеен алюминиевой лентой для маскировки или может быть покрыт герметизирующим агентом для маскировки.Subsequently, a mask is formed in the pin-side
[0092][0092]
Ниппель 3, на котором сформирована маска, и/или муфта 4, на которой сформирована маска, погружают в раствор для нанесения покрытия для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni. На ниппель 3 и/или муфту 4 подают напряжение для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni. В частности, маска сформирована на участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовом участке 41 со стороны муфты и, следовательно, металлизированный слой из сплава Zn-Ni формируется только на упорном участке 33 со стороны ниппеля и упорном участке 43 со стороны муфты, на которых не сформирована маска. Могут быть установлены соответствующие условия для электроосаждения. Условия для электроосаждения, например, следующие: pH раствора для нанесения покрытия: от 1 до 10, температура раствора для нанесения покрытия: от 10 до 60 °C, плотность тока: от 1 до 100 А/дм2, и продолжительность обработки: от 0,1 до 250 минут. С помощью таких операций металлизированный слой из сплава Zn-Ni, соответствующий металлизированному слою 50 с высоким коэффициентом трения, формируют на упорном участке 33 со стороны ниппеля и упорном участке 43 со стороны муфты. По окончании маска может быть удалена. The
[0093][0093]
В случае, когда резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения производится способом нанесения кистью, резьбовое соединение для труб получают с помощью следующей последовательности операций. Во-первых, таким же образом, как и в вышеупомянутом масочном способе, получают два вида растворов для нанесения покрытия. Два вида растворов для нанесения покрытия представляют собой, например, раствор для формирования металлизированного слоя Cu и раствор для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni. In the case where the pipe screw joint according to the present embodiment is produced by the brush application method, the pipe screw joint is obtained by the following process. First, in the same manner as the above-mentioned mask method, two kinds of coating solutions are obtained. Two kinds of plating solutions are, for example, a solution for forming a plating layer of Cu and a solution for forming a plating layer of Zn-Ni alloy.
[0094][0094]
Затем, таким же образом, как в вышеупомянутом масочном способе, формируют металлизированный слой Cu на упорном участке 33 со стороны ниппеля, участке 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля и резьбовом участке 31 со стороны ниппеля, и/или упорном участке 43 со стороны муфты, участке 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбовом участке 41 со стороны муфты. Then, in the same manner as in the aforementioned mask method, a metallized Cu layer is formed on the pin side thrust
[0095][0095]
Затем готовят кисть, которая представляет собой впитывающую вату, обернутую вокруг электрода. Впитывающую вату погружают в раствор для нанесения покрытия, для формирования металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, чтобы пропитать впитывающую вату этим раствором. Впитывающая вата, пропитанная раствором для нанесения покрытия, и электрод вступают в контакт с упорным участком 33 со стороны ниппеля и/или с упорным участком 43 со стороны муфты, и на них подают напряжение. С помощью таких операций может быть сформирован металлизированный слой из сплава Zn-Ni на упорном участке 33 со стороны ниппеля и/или на упорном участке 43 со стороны муфты. Могут быть установлены соответствующие условия для электроосаждения. Условия для электроосаждения следующие: pH раствора для нанесения покрытия: от 1 до 10, температура раствора для нанесения покрытия: от 10 до 60 °C, плотность тока: от 1 до 100 А/дм2, и продолжительность обработки: от 0,1 до 200 минут. С помощью таких операций металлизированный слой из сплава Zn-Ni, соответствующий металлизированному слою 50 с высоким коэффициентом трения, формируют на упорном участке 33 со стороны ниппеля и/или упорном участке 43 со стороны муфты. The brush is then prepared, which is absorbent cotton wrapped around the electrode. The absorbent wool is immersed in a coating solution to form a Zn-Ni alloy plating layer to impregnate the absorbent wool with the solution. The absorbent wadding impregnated with the coating solution and the electrode come into contact with the
[0096][0096]
После того, как сформированы соответствующие металлизированные слои, при необходимости может быть проведена промывка водой или сушка. В случае формирования необязательного металлизированного слоя 70 ниппель 3 или муфта 4 погружают в раствор для нанесения покрытия для формирования необязательного слоя 70 покрытия перед нанесением вышеупомянутого металлизированного слоя Cu, таким образом формируя необязательный металлизированный слой 70. Могут быть установлены соответствующие условия для формирования необязательного металлизированного слоя 70. After the respective metallized layers have been formed, washing with water or drying can be carried out, if necessary. In the case of forming the
[0097][0097]
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения может быть выполнено посредством вышеупомянутых этапов. В приведенном выше описании описан способ получения, в котором металлизированный слой из сплава Zn-Ni формируют как металлизированный слой 50 с высоким коэффициентом трения, а металлизированный слой Cu формируют как металлизированный слой 60 с низким коэффициентом трения. Тем не менее, в качестве металлизированного слоя 50 с высоким коэффициентом трения и металлизированного слоя 60 с низким коэффициентом трения могут быть сформированы различные металлизированные слои. В таком случае, так же, как и в вышеупомянутом способе производства, для формирования металлизированного слоя может быть использована ванна для нанесения покрытия, содержащая ионы металла, который должен содержаться в формируемом металлизированном слое. The threaded connection for pipes according to the present embodiment of the invention can be made by the above-mentioned steps. The above description describes a production method in which the Zn-Ni alloy plating layer is formed as a high
[0098][0098]
[Этап формирования смазывающего покрытия][Lubricating Coating Forming Step]
Этап формирования смазывающего покрытия может быть проведен после того, как сформирован вышеупомянутый металлизированный слой. На этапе формирования смазывающего покрытия смазывающее покрытие 80 в качестве крайнего внешнего слоя формируют по меньшей мере на или поверх одного из нижеперечисленного: упорного участка 33 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбового участка 31 со стороны ниппеля, упорного участка 43 со стороны муфты, участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты, резьбового участка 41 со стороны муфты. The step of forming a lubricating coating can be carried out after the aforementioned metallized layer has been formed. In the step of forming the lubricating coating, the lubricating
[0099][0099]
Смазывающее покрытие 80 может быть сформировано путем нанесения состава, содержащего вышеупомянутые компоненты, по меньшей мере на или поверх одного из вышеупомянутого: упорного участка 33 со стороны ниппеля, участка 32 металлического уплотнения со стороны ниппеля, резьбового участка 31 со стороны ниппеля, упорного участка 43 со стороны муфты, участка 42 металлического уплотнения со стороны муфты и резьбового участка 41 со стороны муфты. Способ нанесения покрытия особо не ограничен. Способ нанесения покрытия может, например, представлять собой нанесение покрытия распылением, нанесение покрытия кистью или нанесение погружением. В случае, когда принято нанесение покрытия распылением, состав, содержащий вышеупомянутые компоненты, может быть нагрет и распылен в состоянии повышенной текучести. Этап формирования пленки может быть выполнен как на ниппеле 3, так и на муфте 4, или на любом из них. The lubricating
[0100][0100]
[Этап предварительной обработки][Pre-treatment step]
Вышеупомянутый способ производства может включать в себя этап предварительной обработки перед этапом формирования металлизированного слоя, при необходимости. Этап предварительной обработки может представлять собой, например, травление и щелочное обезжиривание. На этапе предварительной обработки смывают масло и т.п., приставшие к контактной поверхности. Этап предварительной обработки может дополнительно включать в себя шлифование, такое как пескоструйная обработка и машинное чистовое шлифование. Может быть выполнена одна из этих предварительных обработок или могут быть выполнены несколько предварительных обработок в сочетании. The aforementioned manufacturing method may include a pretreatment step before the metallized layer forming step, if necessary. The pre-treatment step may be, for example, pickling and alkaline degreasing. The pre-treatment step removes oil and the like adhering to the contact surface. The pretreatment step may further include grinding, such as sandblasting and machine fine grinding. One of these pre-treatments may be performed, or several pre-treatments may be performed in combination.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
[0101][0101]
Ниже будут описаны примеры. В примере «%» означает % по массе. Examples will be described below. In the example, "%" means % by weight.
[0102][0102]
[Этап формирования металлизированного слоя][Step of forming a metallized layer]
На поверхности стального листа из углеродистой стали были сформированы различные металлизированные слои, и были измерены их коэффициенты трения. Для стального листа была использована марка стали SPCC (JIS G3141(2017)), производства Paltec Test Panels co., ltd. Состав стального листа был следующим: C ≤ 0,15 %, Mn ≤ 0,60 %, P ≤ 0,100 %, и S ≤ 0,050 %. Металлизированные слои были сформированы на поверхности стального листа при следующих условиях.Various plating layers were formed on the surface of the carbon steel sheet, and their coefficients of friction were measured. Steel grade SPCC (JIS G3141(2017)) produced by Paltec Test Panels co., ltd. was used for the steel sheet. The composition of the steel sheet was as follows: C ≤ 0.15%, Mn ≤ 0.60%, P ≤ 0.100%, and S ≤ 0.050%. The plating layers were formed on the surface of the steel sheet under the following conditions.
[0103][0103]
Металлизированный слой из сплава Ni-PMetallized Ni-P alloy layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой из сплава Ni-P, имеющий толщину 10 мкм, с использованием раствора для нанесения покрытия (торговое наименование) SEK797, производства Japan Kanigen co., Ltd. Условия для нанесения покрытия были следующими: температура раствора для нанесения покрытия: 90 °C и продолжительность обработки: 40 минут (нанесение покрытия методом химического восстановления). Металлизированный слой из сплава Ni-P имеет химический состав, содержащий P: 5-15 % по массе, и остальное: Ni и случайные примеси.A Ni-P alloy plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a coating solution (trade name) SEK797 manufactured by Japan Kanigen co., Ltd. Coating conditions were as follows: coating solution temperature: 90° C. and treatment time: 40 minutes (chemical reduction coating). The metallized Ni-P alloy layer has a chemical composition containing P: 5-15% by mass, and the rest: Ni and random impurities.
[0104][0104]
Металлизированный слой из сплава Zn-NiMetallized Zn-Ni Alloy Layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой из сплава Zn-Ni, имеющий толщину 10 мкм, с использованием раствора для нанесения покрытия (торговое наименование) DAIN Zinalloy N-PL, производства Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd. Условия для нанесения покрытия были следующими: температура раствора для нанесения покрытия: 35 °C, плотность тока: 4 А/дм2, и продолжительность обработки: 15 минут. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni имеет химический состав, содержащий Ni: 10-20 % по массе, и остальное: Zn и случайные примеси.A Zn-Ni alloy plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a coating solution (trade name) DAIN Zinalloy N-PL manufactured by Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd. Coating conditions were as follows: coating solution temperature: 35° C., current density: 4 A/dm 2 , and treatment time: 15 minutes. The metallized layer of Zn-Ni alloy has a chemical composition containing Ni: 10-20% by mass, and the rest: Zn and random impurities.
[0105][0105]
Металлизированный слой CuMetallized Cu layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой Cu, имеющий толщину 10 мкм, с использованием раствора для нанесения покрытия, полученного путем подготовки имеющихся на рынке реагентов. Раствор для нанесения покрытия содержал 200 г/л пентагидрата сульфата меди и 50 г/л серной кислоты. Условия для нанесения покрытия были следующими: температура раствора для нанесения покрытия: 35 °C, плотность тока: 10 А/дм2, и продолжительность обработки: 5 минут. Металлизированный слой Cu имеет химический состав, содержащий Cu: 99 % по массе или больше, и остальное: случайные примеси.A Cu plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a coating solution obtained by preparing commercially available reagents. The coating solution contained 200 g/l copper sulfate pentahydrate and 50 g/l sulfuric acid. Coating conditions were as follows: coating solution temperature: 35° C., current density: 10 A/dm 2 , and treatment time: 5 minutes. The metallized Cu layer has a chemical composition containing Cu: 99% by mass or more, and the rest: random impurities.
[0106][0106]
Металлизированный слой ZnMetallized Zn layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой Zn, имеющий толщину 10 мкм, с использованием раствора для нанесения покрытия, полученного путем подготовки имеющихся на рынке реагентов. Раствор для нанесения покрытия содержал 350 г/л гептагидрата сульфата цинка и 75 г/л сульфата натрия и имел pH: 2. Условия для нанесения покрытия были следующими: температура раствора для нанесения покрытия: 50 °C, плотность тока: 10 А/дм2, и продолжительность обработки: 4 минуты. Металлизированный слой Zn имеет химический состав, содержащий Zn: 99 % по массе или больше, и остальное: случайные примеси.A Zn plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a coating solution obtained by preparing commercially available reagents. The coating solution contained 350 g/l zinc sulfate heptahydrate and 75 g/l sodium sulfate and had a pH: 2. Coating conditions were as follows: temperature of the coating solution: 50 °C, current density: 10 A/dm 2 , and processing time: 4 minutes. The metallized Zn layer has a chemical composition containing Zn: 99% by mass or more, and the rest: random impurities.
[0107][0107]
Металлизированный слой из сплава Cu-Sn-ZnMetallized Cu-Sn-Zn alloy layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой из сплава Cu-Sn-Zn, имеющий толщину 10 мкм, с использованием раствора для нанесения покрытия, производства NIHON KAGAKU SANGYO CO., LTD. Условия для нанесения покрытия были следующими: pH раствора для нанесения покрытия: 14, температура раствора для нанесения покрытия: 45 °C, плотность тока: 2 А/дм2, и продолжительность обработки: 40 минут. Металлизированный слой из сплава Cu-Sn-Zn имеет химический состав, содержащий Sn: 40 % по массе, Zn: 7 %, и остальное: Cu и случайные примеси.A Cu-Sn-Zn alloy plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a coating solution manufactured by NIHON KAGAKU SANGYO CO., LTD. Coating conditions were as follows: coating solution pH: 14, coating solution temperature: 45° C., current density: 2 A/dm 2 , and treatment time: 40 minutes. The metallized Cu-Sn-Zn alloy layer has a chemical composition containing Sn: 40% by mass, Zn: 7%, and the rest: Cu and random impurities.
[0108][0108]
Металлизированный слой CrMetallized Cr layer
На поверхности стального листа был сформирован металлизированный слой Cr, имеющий толщину 10 мкм, с использованием хромсодержащего раствора для нанесения покрытия, производства SIFCO Industries, Inc. Условия для нанесения покрытия были следующими: температура раствора для нанесения покрытия: 40 °C, плотность тока: 30 А/дм2, и продолжительность обработки: 30 минут. Металлизированный слой Cr имеет химический состав, содержащий Cr: 95 % по массе или больше, и остальное: случайные примеси.A Cr plating layer having a thickness of 10 µm was formed on the surface of the steel sheet using a chromium-containing plating solution manufactured by SIFCO Industries, Inc. Coating conditions were as follows: coating solution temperature: 40° C., current density: 30 A/dm 2 , and treatment time: 30 minutes. The Cr-plated layer has a chemical composition containing Cr: 95% by mass or more, and the rest: random impurities.
[0109][0109]
[Испытания на измерение коэффициента трения][Friction Coefficient Measurement Test]
Испытание на скольжение по Боудену проводили на стальных пластинах с сформированными на них металлизированными слоями для измерения коэффициентов трения металлизированных слоев. Испытание на скольжение по Боудену проводили при следующих условиях: индентор скольжения: стальной шарик 4,7625 мм (3/16" в диаметре) (Fe, сталь марки SUJ2), давящая нагрузка: 3 кгс, способ скольжения: линейное возвратно-поступательное скольжение, протяженность скольжения: 30 мм, количество возвратно-поступательных движений скольжения: 5, скорость скольжения: 4 мм/с, температура испытания: 25 °C, смазка (торговое наименование) SEAL-GUARD ECF производства JET-LUBE Inc., количество нанесенной смазки: 40 г/м2. Для каждого металлизированного слоя определяли коэффициент трения как среднее арифметическое значение коэффициентов трения для пяти возвратно-поступательных движений скольжения. Коэффициенты трения металлизированных слоев приведены в таблице 1.The Bowden slip test was carried out on steel plates with metallized layers formed thereon to measure the coefficients of friction of the metallized layers. The Bowden sliding test was carried out under the following conditions: sliding indenter: steel ball 4.7625 mm (3/16" in diameter) (Fe, SUJ2 grade steel), pressure load: 3 kgf, sliding method: linear reciprocating sliding, sliding distance: 30 mm, number of sliding reciprocations: 5, sliding speed: 4 mm/s, test temperature: 25 °C, lubricant (trade name) SEAL-GUARD ECF manufactured by JET-LUBE Inc., amount of lubricant applied: 40 g / m 2. For each metallized layer, the friction coefficient was determined as the arithmetic mean of the friction coefficients for five reciprocating sliding movements. The friction coefficients of the metallized layers are shown in table 1.
[0110] [0110]
[Таблица 1][Table 1]
[0111][0111]
[Анализ FEM][FEM Analysis]
На основании результатов, представленных в таблице 1, был проведен анализ FEM (finite element analysis, анализ методом конечных элементов) крутящего момента упора, крутящего момента на пределе текучести и значения «дельты» крутящего момента резьбового соединения для труб с каждым из металлизированных слоев, сформированных на нем. В качестве резьбового соединения для труб использовали VAM21HT (торговое наименование), размеры: 9-5/8" 53,5#, производства NIPPON STEEL CORPORATION. Анализ FEM проводили при условии, что металлизированные слои не были сформированы со стороны муфты (оставлена шлифованной, поверхность со стороны муфты была Fe), а были сформированы только со стороны ниппеля. Тест номер 7 был примером, в котором металлизированный слой Cu был сформирован на всей его поверхности, что эквивалентно обычному примеру. Результаты анализа приведены в таблице 2.Based on the results presented in Table 1, a FEM (finite element analysis) analysis of the stop torque, the yield torque, and the threaded joint torque “delta” value for pipes with each of the metallized layers formed On him. As a threaded pipe connection, VAM21HT (trade name), size: 9-5/8" 53.5#, manufactured by NIPPON STEEL CORPORATION was used. the surface on the box side was Fe) and were formed only on the pin side. Test number 7 was an example in which a Cu plating layer was formed on its entire surface, which is equivalent to the conventional example. The results of the analysis are shown in Table 2.
[0112][0112]
[Таблица 2][Table 2]
[0113][0113]
В таблице 2 в столбцах «Аналитическое значение» показаны значения крутящего момента (фут. фунт), полученные с помощью анализа FEM. В таблице 2 в столбцах «Степень увеличения/уменьшения» показаны степени колебаний (%) по отношению к значению в испытании номер 7, обычный пример (покрытие Cu на всем ниппеле). В таблице 2, Ts обозначает крутящий момент упора, Ty обозначает крутящий момент на пределе текучести, и ΔT обозначает значение «дельта» крутящего момента.In Table 2, the "Analytical Value" columns show the torque values (ft. lbs) obtained from the FEM analysis. In Table 2, the columns "Increase/Decrease Degree" show the degrees of fluctuation (%) with respect to the value in test number 7, a common example (Cu coating on the entire pin). In Table 2, Ts denotes the thrust torque, Ty denotes the yield torque, and ΔT denotes the delta value of the torque.
[0114][0114]
[Результаты оценки][Evaluation results]
Как показано в таблице 1 и таблице 2, в отношении испытания номер 1 и испытания номер 2, в которых на упорных участках были сформированы металлизированные слои с высокими коэффициентами трения, а на резьбовых участках и участках металлического уплотнения были сформированы металлизированные слои с низким коэффициентом трения, их значения крутящего момента были улучшены. В частности, что касается испытания номер 1 и испытания номер 2, их крутящие моменты на пределе текучести были выше, чем в испытании номер 7 (обычный пример), в то время как их крутящие моменты упора соответствовали крутящему моменту испытания номер 7. Кроме того, их значения «дельты» крутящих моментов были больше, чем в испытании номер 7 (обычный пример).As shown in Table 1 and Table 2, with respect to test
[0115][0115]
Напротив, что касается испытания номер 3 и испытания номер 4, в которых металлизированные слои, имеющие высокие коэффициенты трения, были сформированы не только на упорных участках, но и на участках металлического уплотнения, их крутящие моменты на пределе текучести были выше, чем в испытании номер 7 (обычный пример), но их крутящие моменты упора также были выше, чем в испытании номер 7 (обычный пример).On the contrary, with regard to test
[0116][0116]
Что касается испытания номер 5 и испытания номер 6, в которых металлизированные слои с высокими коэффициентами трения были сформированы на резьбовых участках, а металлизированные слои с низкими коэффициентами трения были сформированы на участках металлического уплотнения и упорных участках, их крутящие моменты упора были ниже, чем в испытании номер 7 (обычный пример), но их крутящие моменты на пределе текучести также были ниже, чем в испытании номер 7 (обычный пример). Кроме того, значение «дельты» крутящего момента в испытании номер 5 и испытании номер 6 были ниже, чем в испытании номер 7 (обычный пример).With respect to test
[0117][0117]
Что касается испытания номер 8 и испытания номер 9, в которых металлизированные слои, имеющие коэффициенты трения, большие, чем таковой у обычного металлизированного покрытия Cu, были сформированы на резьбовых участках, участках металлического уплотнения и упорных участках, их крутящие моменты на пределе текучести были выше, чем в испытании номер 7 (обычный пример), но их крутящие моменты упора также были выше, чем в испытании номер 7 (обычный пример).With regard to Test No. 8 and Test No. 9, in which plating layers having friction coefficients greater than those of the conventional Cu plating were formed on threaded portions, metal seal portions, and thrust portions, their yield strength torques were higher. than in test number 7 (common example), but their stop torques were also higher than in test number 7 (common example).
[0118][0118]
Выше был описан вариант осуществления настоящего изобретения. Тем не менее, вышеупомянутый вариант осуществления изобретения служит только примером осуществления настоящего изобретения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничивается вышеупомянутым вариантом осуществления изобретения, и вышеупомянутый вариант осуществления изобретения может быть воплощен измененным способом, при необходимости, без отхода от сущности настоящего изобретения.The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment of the invention only serves as an exemplary embodiment of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the above embodiment, and the above embodiment can be implemented in a modified manner, if necessary, without departing from the gist of the present invention.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCES
[0119][0119]
1: стальная труба1: steel pipe
2: соединительная муфта2: coupler
3: ниппель3: nipple
31: резьбовой участок со стороны ниппеля31: threaded section on the nipple side
32: участок металлического уплотнения со стороны ниппеля32: area of the metal seal on the side of the nipple
33: упорный участок со стороны ниппеля33: thrust area on the nipple side
4: муфта4: coupler
41: резьбовой участок со стороны муфты41: threaded section on the coupling side
42: участок металлического уплотнения со стороны муфты42: section of the metal seal on the coupling side
43: упорный участок со стороны муфты43: thrust section on the coupling side
5: металлизированный слой упорного участка 5: metallized layer of thrust area
50: металлизированный слой с высоким коэффициентом трения50: high friction metallized layer
6: металлизированный слой не упорного участка6: metallized layer of non-stubborn area
60: металлизированный слой с низким коэффициентом трения60: low friction metallized layer
70: необязательный металлизированный слой70: optional metallic layer
80: смазывающее покрытие80: lubricity coating
Claims (29)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-022973 | 2019-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2782310C1 true RU2782310C1 (en) | 2022-10-25 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8052173B2 (en) * | 2005-11-30 | 2011-11-08 | Tenaris Connections Limited | Threaded connections with high and low friction coatings |
JP2013108556A (en) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Tubular threaded joint excellent in high torque performance |
RU2604526C2 (en) * | 2012-08-06 | 2016-12-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Pipe threaded joint and forming lubricating coating composition for use therein |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8052173B2 (en) * | 2005-11-30 | 2011-11-08 | Tenaris Connections Limited | Threaded connections with high and low friction coatings |
JP2013108556A (en) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Tubular threaded joint excellent in high torque performance |
RU2604526C2 (en) * | 2012-08-06 | 2016-12-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Pipe threaded joint and forming lubricating coating composition for use therein |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3126046C (en) | Threaded connection for pipes | |
AU2008222067B2 (en) | Threaded joint for steel tubes | |
US7740285B2 (en) | Threaded joint for steel pipes | |
RU2333292C2 (en) | Conditioning of surface prior to chemical conversion treatment of steel part | |
AU2017289362B2 (en) | Threaded connection for pipe and method for producing threaded connection for pipe | |
EP1458908B1 (en) | A tubular member having an anti-galling coating | |
CA3073176C (en) | Threaded connection for pipes and method for producing threaded connection for pipes | |
AU2017346799B2 (en) | Threaded connection for pipe and method for producing threaded connection for pipe | |
RU2782310C1 (en) | Threaded connection for pipes | |
RU2658521C2 (en) | Solution for metallization of threaded connection of pipelines or pipes and method of production of threaded connection for pipelines or pipes | |
CN110741108A (en) | Threaded joint for oil well pipe and method for manufacturing threaded joint for oil well pipe | |
BR112021014518B1 (en) | THREADED PIPE CONNECTION | |
OA18972A (en) | Screw joint for pipe and manufacturing method for screw joint for pipe | |
RU2659500C1 (en) | Solution for metallization of threaded connection of pipelines or pipes and method of production of threaded connection for pipelines or pipes |