RU2802489C1 - Threaded connection for pipe and method for manufacturing threaded connection for pipe - Google Patents
Threaded connection for pipe and method for manufacturing threaded connection for pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802489C1 RU2802489C1 RU2022120871A RU2022120871A RU2802489C1 RU 2802489 C1 RU2802489 C1 RU 2802489C1 RU 2022120871 A RU2022120871 A RU 2022120871A RU 2022120871 A RU2022120871 A RU 2022120871A RU 2802489 C1 RU2802489 C1 RU 2802489C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallized layer
- alloy
- contact surface
- coupling
- threaded connection
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
[0001] Настоящее описание изобретения относится к резьбовому соединению для труб и способу изготовления резьбового соединения для труб.[0001] The present description of the invention relates to a threaded connection for pipes and a method for manufacturing a threaded connection for pipes.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART
[0002] Для бурения на месторождениях нефти или природного газа используют трубные изделия нефтепромыслового сортамента. Трубные изделия нефтепромыслового сортамента выполняют путем соединения нескольких труб в соответствии с глубиной скважины. Трубы соединяют посредством свинчивания резьбовых соединений для труб, выполненных на концевых частях труб. Трубные изделия нефтепромыслового сортамента затягивают и ослабляют для инспекции или иных операций, а после инспекции снова фиксируют и используют повторно.[0002] For drilling in oil or natural gas fields, oilfield tubular products are used. Oilfield tubular products are made by connecting several pipes in accordance with the depth of the well. Pipes are connected by screwing together threaded pipe connections made at the end parts of the pipes. Oilfield tubular products are tightened and loosened for inspection or other operations, and after inspection are tightened and reused.
[0003] Резьбовое соединение для труб содержит ниппель и муфту. Ниппель содержит контактную поверхность ниппеля, содержащую часть с наружной резьбой, выполненную на внешней периферийной поверхности концевой части трубы. Контактная поверхность ниппеля может содержать металлическую уплотнительную часть ниппеля и упорную часть ниппеля. Муфта содержит контактную поверхность муфты, содержащую часть с внутренней резьбой, выполненную на внутренней периферийной поверхности концевой части трубы. Контактная поверхность муфты может содержать металлическую уплотнительную часть муфты и упорную часть муфты. В дальнейшем контактная поверхность ниппеля и контактная поверхность муфты будут называться просто «контактная поверхность».[0003] A threaded pipe connection includes a nipple and a coupling. The nipple comprises a nipple contact surface comprising a male threaded portion formed on an outer peripheral surface of the end portion of the pipe. The pin contact surface may include a metal pin seal portion and a pin thrust portion. The coupling contains a coupling contact surface containing a part with an internal thread made on the inner peripheral surface of the end part of the pipe. The coupling contact surface may comprise a metal coupling sealing portion and a coupling thrust portion. In the following, the pin contact surface and the coupling contact surface will be referred to simply as the “contact surface.”
[0004] При фиксации труб контактная поверхность ниппеля и контактная поверхность муфты соприкасаются друг с другом. Соответственно, контактная поверхность ниппеля и контактная поверхность муфты неоднократно испытывают сильное трение при фиксации и ослаблении труб. Если такие участки не обладают достаточной стойкостью к трению, многократная фиксация и ослабление приводят к образованию задиров (не поддающемуся устранению заеданию). Следовательно, резьбовые соединения для труб должны иметь достаточную устойчивость к трению, в частности, высокую стойкость к образованию задиров.[0004] When fixing the pipes, the contact surface of the nipple and the contact surface of the coupling are in contact with each other. Accordingly, the pin contact surface and the coupling contact surface repeatedly experience strong friction when fixing and loosening the pipes. If such areas are not sufficiently resistant to friction, repeated fixing and loosening will lead to the formation of scoring (seizing that cannot be removed). Consequently, threaded connections for pipes must have sufficient resistance to friction, in particular high resistance to galling.
[0005] Для повышения стойкости к образованию задиров в уровне техники используют компаундную смазку, содержащую тяжелые металлы. Нанесение компаундной консистентной смазки на поверхность резьбового соединения для труб может улучшить стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров. Тем не менее, тяжелые металлы, такие как Pb, содержащиеся в компаундных смазках, могут влиять на окружающую среду. Поэтому существует потребность в разработке резьбового соединения для труб, не требующего применения компаундной смазки.[0005] To improve resistance to scuffing, the prior art uses a compound lubricant containing heavy metals. Applying a compound grease to the surface of a pipe threaded joint can improve the galling resistance of the pipe threaded joint. However, heavy metals such as Pb contained in compound lubricants may have an environmental impact. Therefore, there is a need to develop a threaded connection for pipes that does not require the use of compound lubricant.
[0006] В опубликованной патентной заявке Японии № 05-149485 (патентный документ 1) предложена технология резьбового соединения для труб, отличающаяся превосходной стойкостью к образованию задиров. Резьбовое соединение для труб, раскрытое в патентном документе 1, образует дисперсный металлизированный слой на поверхности ниппеля или муфты, причем в дисперсном металлизированном слое диспергирован один или несколько видов неметаллических фаз и одна дополнительная металлическая фаза, которые переходят в эвтектоидное состояние в металлической матрице. Согласно патентному документу 1, в результате получают резьбовое соединение для труб, отличающееся превосходной стойкостью к образованию задиров даже при фиксации и ослаблении с использованием компаундной смазки, не содержащей тяжелых металлов.[0006] Japanese Patent Application Published No. 05-149485 (Patent Document 1) proposes a threaded joint technology for pipes having excellent scuffing resistance. The threaded pipe connection disclosed in Patent Document 1 forms a dispersed metallized layer on the surface of a pin or coupling, wherein one or more kinds of non-metallic phases and one additional metallic phase are dispersed in the dispersed metallized layer, which become a eutectoid state in a metal matrix. According to Patent Document 1, the result is a pipe thread connection having excellent scuffing resistance even when fixed and loosened using a heavy metal-free compound lubricant.
[0007] Ряд исследований, включая патентный документ 1, рассматривает улучшение способности к скольжению путем диспергирования неметаллического материала в металлизированном слое, что позволяет повысить стойкость к образованию задиров или снизить коэффициент трения. В частности, в опубликованной патентной заявке Японии № 2008-214666 (патентный документ 2) предложено резьбовое соединение для труб с повышенной стойкостью к образованию задиров для диспергирования неметаллического материала в металлизированном слое.[0007] A number of studies, including Patent Document 1, consider improving sliding ability by dispersing a non-metallic material in a metallized layer to improve scuffing resistance or reduce the coefficient of friction. Specifically, Japanese Patent Application Published No. 2008-214666 (Patent Document 2) proposes a pipe thread joint with improved scuff resistance for dispersing a non-metallic material in a metallized layer.
[0008] Резьбовое соединение для труб, раскрытое в патентном документе 2, образует слой композитного покрытия с низким коэффициентом трения на поверхности основного материала, причем слой композитного покрытия с низким коэффициентом трения содержит углеродный наноматериал и цинковый компонент. Согласно патентному документу 2, в результате получают резьбовое соединение для труб, отличающееся значительным снижением трения при больших нагрузках и фиксирующими свойствами, позволяющими резьбовому элементу выдерживать суровые условия окружающей среды.[0008] The threaded pipe connection disclosed in Patent Document 2 forms a low friction composite coating layer on the surface of a base material, wherein the low friction composite coating layer contains a carbon nanomaterial and a zinc component. According to Patent Document 2, the result is a threaded pipe connection that exhibits significant friction reduction under heavy loads and locking properties that enable the threaded member to withstand harsh environmental conditions.
СПИСОК ПРОЦИТИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВLIST OF MATERIALS CITED
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫPATENT DOCUMENTS
[0009][0009]
Патентный документ 1: Опубликованная патентная заявка Японии № 05-149485Patent Document 1: Japanese Patent Application Published No. 05-149485
Патентный документ 2: Опубликованная патентная заявка Японии № 2008-214666Patent Document 2: Japanese Patent Application Published No. 2008-214666
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧАTECHNICAL PROBLEM
[0010] В настоящее время с целью увеличения добычи нефти или природного газа продолжается углубление нефтяных скважин. Помимо увеличения глубины нефтяных скважин, в будущем ожидается увеличение количества скважин с горизонтальным окончанием ствола. Под скважиной с горизонтальным окончанием ствола понимают скважину, пробуренную вертикально вниз до пласта, в котором залегают нефть или природный газ (нефтяного пласта), а также пробуренную вдоль нефтяного пласта в горизонтальном направлении или под углом от горизонтального направления. В последние годы наблюдается тенденция к увеличению длины горизонтальных стволов. В скважине с горизонтальным окончанием ствола траектория скважины меняется с вертикальной на горизонтальную в середине скважины. Поэтому в изогнутой части, где траектория скважины меняется с вертикальной на горизонтальную, все трубные изделия нефтяного сортамента испытывают высокую нагрузку. Поэтому на резьбовое соединение для труб в изогнутой части также действует высокая нагрузка. Кроме того, при бурении скважины с горизонтальным окончанием ствола необходимо проталкивать трубные изделия нефтяного сортамента в скважину с одновременным вращением таких изделий в окружном направлении. При вращении под большой нагрузкой резьбовое соединение для труб может ослабнуть. Ослабленное резьбовое соединение для труб приводит к снижению герметичности трубных изделий нефтяного сортамента. Поэтому резьбовое соединение для труб должно быть выполнено таким образом, чтобы его было трудно ослабить даже в скважине с горизонтальным окончанием ствола.[0010] Currently, in order to increase the production of oil or natural gas, oil wells continue to be deepened. In addition to increasing the depth of oil wells, the number of horizontal wells is expected to increase in the future. A well with a horizontal end is a well drilled vertically down to a formation containing oil or natural gas (oil formation), as well as drilled along an oil formation in the horizontal direction or at an angle from the horizontal direction. In recent years, there has been a tendency to increase the length of horizontal trunks. In a well with a horizontal end, the well trajectory changes from vertical to horizontal in the middle of the well. Therefore, in the curved part, where the well trajectory changes from vertical to horizontal, all oil tubular products experience high loads. Therefore, the pipe threaded connection in the curved part is also subject to high stress. In addition, when drilling a well with a horizontal end, it is necessary to push oil-grade tubular products into the well while simultaneously rotating such products in the circumferential direction. When rotating under heavy load, the threaded pipe connection may become loose. A loose threaded connection for pipes leads to a decrease in the tightness of petroleum tubular products. Therefore, the threaded connection for pipes must be made in such a way that it is difficult to loosen even in a well with a horizontal end.
[0011] Методы, раскрытые в патентных документах 1 или 2, позволяют повысить стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров. Тем не менее, в патентных документах 1 или 2 не упоминается уменьшение ослабления резьбового соединения для труб, даже если оно используется для скважины с горизонтальным окончанием ствола.[0011] The methods disclosed in Patent Documents 1 or 2 can improve the galling resistance of a pipe threaded connection. However, Patent Documents 1 or 2 do not mention reducing the looseness of a pipe thread connection even if it is used for a horizontal well.
[0012] Задачей настоящего описания изобретения является разработка резьбового соединения для труб, обладающего высокой стойкостью к образованию задиров и позволяющего предотвратить ослабление даже при использовании для скважины с горизонтальным окончанием ствола, а также разработка способа изготовления резьбового соединения для труб.[0012] It is an object of the present disclosure to provide a pipe threaded joint that is highly resistant to galling and can prevent loosening even when used in a horizontal well, and to provide a method for producing a pipe threaded joint.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИTHE SOLUTION OF THE PROBLEM
[0013] Резьбовое соединение для труб согласно настоящему описанию изобретения содержит ниппель, муфту и металлизированный слой из сплава Zn-Ni. Ниппель содержит контактную поверхность, содержащую часть с наружной резьбой. Муфта содержит контактную поверхность, содержащую часть с внутренней резьбой. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni размещен на или над по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni содержит графит.[0013] The threaded connection for pipes according to the present description of the invention contains a nipple, a coupling and a metallized layer of a Zn-Ni alloy. The nipple includes a contact surface including a male thread portion. The coupling includes a contact surface containing a portion with an internal thread. A metallized Zn-Ni alloy layer is placed on or above at least one surface of a pin contact surface and a coupling contact surface. The metallized layer of Zn-Ni alloy contains graphite.
[0014] Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим описанием изобретения содержит этап подготовки и этап формирования металлизированного слоя. На этапе подготовки подготавливают ниппель, муфту и раствор для нанесения металлизированного слоя. Ниппель содержит контактную поверхность, содержащую часть с наружной резьбой. Муфта содержит контактную поверхность, содержащую часть с внутренней резьбой. Раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы цинка, ионы никеля и графит. На этапе формирования металлизированного слоя по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты вводят в контакт с раствором для нанесения металлизированного слоя и наносят на них покрытие методом электролитического осаждения, в результате чего на по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты образуется металлизированный слой из сплава Zn-Ni.[0014] A method for manufacturing a threaded connection for pipes in accordance with the present description of the invention comprises a preparation step and a metallized layer formation step. At the preparation stage, the nipple, coupling and solution are prepared for applying the metallized layer. The nipple includes a contact surface containing a male thread portion. The coupling includes a contact surface containing a portion with an internal thread. The solution for applying the metallized layer contains zinc ions, nickel ions and graphite. At the stage of forming the metallized layer, at least one surface of the pin contact surface and the coupling contact surface is brought into contact with the solution for applying the metallized layer and coated by electrolytic deposition, resulting in at least one surface of the pin contact surface and A metallized layer of Zn-Ni alloy is formed on the contact surface of the coupling.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL RESULT OF THE INVENTION
[0015] Резьбовое соединение для труб согласно настоящему описанию изобретения обладает высокой стойкостью к образованию задиров и позволяет предотвращать ослабление при использовании в скважине с горизонтальным окончанием ствола. Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим описанием изобретения позволяет получать раскрытое выше резьбовое соединение для труб.[0015] The threaded pipe connection according to the present disclosure has high galling resistance and can prevent loosening when used in a horizontal wellbore. The method for manufacturing a threaded pipe connection in accordance with the present description of the invention makes it possible to obtain the above-disclosed threaded pipe connection.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0016] На ФИГ. 1 приведена диаграмма, иллюстрирующая результаты испытания на скольжение по Боудену для образцов №№ 1, 3 и 7 в Примере.[0016] In FIG. Figure 1 shows a diagram illustrating the results of the Bowden sliding test for samples Nos. 1, 3 and 7 in the Example.
На ФИГ. 2 приведена иллюстрация конфигурации примера резьбового соединения для труб муфтового типа.In FIG. Figure 2 shows an illustration of the configuration of an example threaded connection for coupling-type pipes.
На ФИГ. 3 приведена иллюстрация конфигурации примера резьбового соединения для труб неразрывного типа.In FIG. Figure 3 illustrates the configuration of an example threaded connection for continuous type pipes.
На ФИГ. 4 приведен разрез примера резьбового соединения для труб.In FIG. Figure 4 shows a cross-section of an example of a threaded connection for pipes.
На ФИГ. 5 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения.In FIG. 5 is a sectional view of an example of a threaded connection for pipes according to the present embodiment of the invention.
На ФИГ. 6 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 5.In FIG. 6 is a cross-sectional view of an example of a pipe threaded connection according to another embodiment of the invention, the pipe threaded connection being different from that shown in FIG. 5.
На ФИГ. 7 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно следующему варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 5 и 6.In FIG. 7 is a sectional view of an example of a pipe threaded connection according to a further embodiment of the invention, the pipe threaded connection being different from that shown in FIG. 5 and 6.
На ФИГ. 8 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения, в котором на ниппеле и муфте предусмотрено смазочное покрытие.In FIG. 8 is a sectional view of an example of a threaded connection for pipes according to the present embodiment, in which a lubricating coating is provided on the pin and the coupling.
На ФИГ. 9 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 8.In FIG. 9 is a sectional view of an example of a pipe thread according to another embodiment of the invention, the pipe thread being different from that shown in FIG. 8.
На ФИГ. 10 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно следующему варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 8 и 9.In FIG. 10 is a sectional view of an example of a pipe threaded connection according to a further embodiment of the invention, the pipe threaded connection being different from that shown in FIG. 8 and 9.
На ФИГ.11 приведена диаграмма, иллюстрирующая результаты испытания на скольжение по Боудену для образцов №№ 2, 4 и 5 в примере.FIG. 11 is a diagram illustrating the results of the Bowden sliding test for samples Nos. 2, 4 and 5 in the example.
На ФИГ.12 приведена диаграмма, иллюстрирующая результаты испытания на скольжение по Боудену для образцов №№ 6 и 8 в примере.FIG. 12 is a diagram illustrating the results of the Bowden sliding test for specimens Nos. 6 and 8 in the example.
РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF OPTIONS FOR IMPLEMENTING THE INVENTION
[0017] Ниже варианты осуществления изобретения будут подробно раскрыты со ссылкой на чертежи. Одинаковые или сопоставимые элементы будут иметь одинаковые ссылочные обозначения, и описание элементов не будет повторяться.[0017] Below, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. Identical or comparable elements will have the same reference designations and the description of the elements will not be repeated.
[0018] Авторы настоящего изобретения прежде всего сосредоточили свое внимание на коэффициенте трения и исследовали стойкость к образованию задиров и ослаблению резьбового соединения для труб, возникающему при использовании резьбового соединения для труб в скважине с горизонтальным окончанием ствола. В итоге были получены следующие результаты.[0018] The inventors of the present invention primarily focused on the coefficient of friction and investigated the resistance to galling and loosening of a tubular connection that occurs when using a tubular connection in a horizontal wellbore. As a result, the following results were obtained.
[0019] Резьбовое соединение для труб фиксируют и ослабляют с предписанным моментом. При фиксации и ослаблении, как было описано выше, контактные поверхности ниппеля и муфты скользят друг по другу с приложением к контактным поверхностям высокого граничного давления, например, 1,0 ГПа или более. Иными словами, контактные поверхности при фиксации и ослаблении испытывают сильное трение. Соответственно, при высоком коэффициенте трения между контактными поверхностями теплота трения, выделяющаяся при фиксации и ослаблении, увеличивается, что облегчает прилипание или образование задиров. В контакте между металлами вероятность возникновения задиров велика, когда коэффициент трения между металлами, например, превышает 0,4. Поэтому обычно коэффициент трения между контактными поверхностями пытаются уменьшить путем нанесения смазывающего вещества или формирования на контактных поверхностях металлизированного слоя с низким коэффициентом трения. Например, при использовании обычной антикоррозионной добавки АНИ коэффициент трения контактных поверхностей становится равным примерно 0,05 - 0,2. В этом случае образование задиров на контактных поверхностях предотвращается.[0019] The threaded connection for pipes is fixed and loosened with a prescribed torque. When locked and loosened as described above, the contact surfaces of the pin and coupling slide against each other with a high boundary pressure, for example 1.0 GPa or more, applied to the contact surfaces. In other words, the contact surfaces experience strong friction when fixed and loosened. Accordingly, when the coefficient of friction between the contact surfaces is high, the frictional heat generated during fixation and loosening increases, which facilitates sticking or scoring. In metal-to-metal contact, the likelihood of scoring is high when the coefficient of friction between metals, for example, exceeds 0.4. Therefore, usually an attempt is made to reduce the coefficient of friction between the contact surfaces by applying a lubricant or forming a metallized layer with a low coefficient of friction on the contact surfaces. For example, when using a conventional anti-corrosion additive API, the friction coefficient of contact surfaces becomes approximately 0.05 - 0.2. In this case, the formation of scoring on the contact surfaces is prevented.
[0020] В то же время авторы настоящего изобретения обнаружили, что уменьшение коэффициента трения облегчает ослабление резьбового соединения для труб. Крутящий момент, необходимый для фиксации и ослабления, пропорционален коэффициенту трения между контактными поверхностями. В частности, чем выше коэффициент трения между контактными поверхностями, тем выше крутящий момент при фиксации и ослаблении. Резьбовое соединение для труб, не подверженное ослаблению, можно получить в том случае, если резьбовое соединение для труб сохраняет высокий крутящий момент при ослаблении. В дальнейшем способность сохранять высокий крутящий момент при ослаблении будет называться способностью к поддержанию высокого крутящего момента.[0020] At the same time, the inventors of the present invention have discovered that reducing the coefficient of friction makes it easier to loosen a threaded connection for pipes. The torque required for locking and loosening is proportional to the coefficient of friction between the contact surfaces. In particular, the higher the coefficient of friction between the contact surfaces, the higher the locking and loosening torque. A pipe threaded connection that is not subject to loosening can be obtained if the pipe threaded connection maintains a high torque when loosened. Hereinafter, the ability to maintain high torque when weakened will be referred to as high torque maintaining ability.
[0021] Соответственно, при снижении коэффициента трения стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров увеличивается, но облегчается ослабление резьбового соединения для труб. При этом при увеличении коэффициента трения предотвращается ослабление резьбового соединения для труб, однако стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров снижается. Как указано выше, было сочтено сложным добиться высокой стойкости резьбового соединения для труб к образованию задиров с одновременной возможностью поддержания высокого крутящего момента.[0021] Accordingly, as the coefficient of friction decreases, the galling resistance of the pipe threaded joint increases, but the loosening of the pipe threaded joint becomes easier. In this case, with an increase in the coefficient of friction, loosening of the threaded connection for pipes is prevented, however, the resistance of the threaded connection for pipes to the formation of scoring is reduced. As stated above, it has been found difficult to achieve high galling resistance of a pipe threaded connection while still being able to maintain high torque.
[0022] Между тем, детальные исследования авторов настоящего изобретения показали, что в случае, когда указанный слой, сформированный на контактных поверхностях или над ними, содержит графит, стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров повышается, а также усиливается способность к поддержанию высокого крутящего момента. В связи с этим будет дано подробное описание со ссылкой на чертеж.[0022] Meanwhile, detailed studies by the inventors of the present invention have shown that in the case where said layer formed on or above the contact surfaces contains graphite, the galling resistance of the pipe threaded connection is improved, as well as the ability to maintain high torque. moment. In this regard, a detailed description will be given with reference to the drawing.
[0023] На ФИГ.1 приведена диаграмма, иллюстрирующая результаты испытания примера на скольжение по Боудену. На ФИГ.1 показан образец №1, демонстрирующий результат испытания металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, не содержащего графита, на скольжение по Боудену. Образец №3 демонстрирует результат испытания металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, содержащего графит, на скольжение по Боудену. Образец №7 демонстрирует результат испытания металлизированного слоя из Cu, содержащего графит, на скольжение по Боудену.[0023] FIG. 1 is a diagram illustrating the results of the Bowden slip test of an example. FIG. 1 shows sample No. 1 showing the result of the Bowden sliding test of a metallized layer of Zn-Ni alloy containing no graphite. Sample No. 3 shows the result of the Bowden sliding test of a metallized layer of a Zn-Ni alloy containing graphite. Sample No. 7 shows the result of the Bowden sliding test on a metallized Cu layer containing graphite.
[0024] Для образцов № 1 и № 3, показанных на ФИГ.1, количество скольжений до превышения коэффициентом трения значения 0,4 для металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, содержащего графит (образец № 3), больше, чем для металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, не содержащего графит (образец № 1). Как было описано выше, если коэффициент трения резьбового соединения для труб превышает 0,4, вероятность образования задиров существенно возрастает. Соответственно, на ФИГ.1 показано, что стойкость металлизированного слоя из сплава Zn-Ni к образованию задиров увеличилась благодаря содержанию графита.[0024] For samples No. 1 and No. 3 shown in FIG. 1, the number of slides until the coefficient of friction exceeds 0.4 for the metallized layer of Zn-Ni alloy containing graphite (sample No. 3) is greater than for the metallized layer from a Zn-Ni alloy that does not contain graphite (sample No. 1). As described above, if the coefficient of friction of a pipe threaded connection exceeds 0.4, the likelihood of scoring increases significantly. Accordingly, FIG. 1 shows that the scoring resistance of the Zn-Ni alloy metallized layer was increased due to the graphite content.
[0025] Далее, у образца № 3, показанного на ФИГ.1, в металлизированном слое из сплава Zn-Ni, содержащем графит, высокий коэффициент трения превысил 0,2 после более 50 скольжений. После того, как число скольжений превысило 200, коэффициент трения превысил 0,4. Соответственно, коэффициент трения металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, содержащего графит, поддерживался на уровне примерно 0,2 - 0,4 в течение 150 скольжений. Короче говоря, для металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, содержащего графит, количество скольжений до образования задиров было большим, равно как и количество скольжений с высоким коэффициентом трения. Таким образом, стало ясно, что металлизированный слой из сплава Zn-Ni, содержащий графит, способен обеспечить как превосходную стойкость к образованию задиров, так и способность к поддержанию высокого крутящего момента.[0025] Further, sample No. 3 shown in FIG. 1, in the Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite, had a high friction coefficient exceeding 0.2 after more than 50 slides. After the number of slips exceeded 200, the friction coefficient exceeded 0.4. Accordingly, the coefficient of friction of the Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite was maintained at approximately 0.2 - 0.4 for 150 slides. In short, for the Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite, the number of slips before scoring was large, as was the number of slips with a high coefficient of friction. Thus, it has become clear that a Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite is capable of providing both excellent scuffing resistance and high torque capability.
[0026] Между тем, для образца № 7, показанного на ФИГ.1, коэффициент трения металлизированного слоя из Cu, содержащего графит, составлял около 0,1 до тех пор, пока число скольжений не превысило 250. После того, как число скольжений превысило 300, коэффициент трения сразу превысил 0,4. Соответственно, для металлизированного слоя из Cu, содержащего графит, количество скольжений при коэффициенте трения на уровне примерно 0,2 - 0,4 оказалось малым. Таким образом, металлизированный слой из Cu, содержащий графит, отличался превосходной стойкостью к образованию задиров и не проявил способность к поддержанию высокого крутящего момента.[0026] Meanwhile, for sample No. 7 shown in FIG. 1, the friction coefficient of the Cu metallized layer containing graphite was about 0.1 until the number of slips exceeded 250. After the number of slips exceeded 300, the friction coefficient immediately exceeded 0.4. Accordingly, for a metallized layer of Cu containing graphite, the number of slips with a friction coefficient of approximately 0.2 - 0.4 turned out to be small. Thus, the Cu metallized layer containing graphite had excellent scuffing resistance and was not capable of supporting high torque.
[0027] Согласно приведенному выше описанию, исследования авторов настоящего изобретения показали, что как стойкость к образованию задиров, так и способность к поддержанию высокого крутящего момента резьбового соединения для труб повышаются при введении графита в указанное покрытие, то есть в металлизированный слой из сплава Zn-Ni, сформированный на контактных поверхностях или над ними. При этом до сих пор не выяснена причина, по которой стойкость к образованию задиров и способность к поддержанию высокого крутящего момента резьбового соединения для труб увеличивается при введении графита в металлизированный слой из сплава Zn-Ni. Авторы настоящего изобретения считают, что причина заключается в следующем.[0027] As described above, the inventors' studies have shown that both the galling resistance and the high-torque capability of a pipe threaded connection are increased by incorporating graphite into said coating, that is, a Zn- alloy metallized layer. Ni formed on or above contact surfaces. However, the reason why the galling resistance and high-torque capability of a pipe threaded connection increases when graphite is introduced into the metallized Zn-Ni alloy layer has not yet been clarified. The inventors of the present invention believe that the reason is as follows.
[0028] Твердость покрытия из сплава Zn-Ni выше, чем твердость обычного покрытия из Cu. Чем выше твердость, тем выше устойчивость к нагрузке, прилагаемой при скольжении во время фиксации при очень высоком граничном давлении (например, 1,0 ГПа или более). Кроме того, в нижеследующем примере на образцах, в которых коэффициент трения превысил 0,4 при испытании скольжения по Боудену, было проверено отслаивание металлизированных слоев от стального листа для каждого образца после испытания на скольжение по Боудену. При этом количество оставшегося металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, содержащего графит (образцы №№ 2 - 5), оказалось больше, чем количество оставшегося металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, не содержащего графит (образец № 1). Соответственно, графит, содержащийся в металлизированном слое из сплава Zn-Ni, может предотвратить отслаивание металлизированного слоя из сплава Zn-Ni.[0028] The hardness of the Zn-Ni alloy coating is higher than that of conventional Cu coating. The higher the hardness, the higher the resistance to the load applied by sliding during fixation under very high boundary pressure (eg, 1.0 GPa or more). In addition, in the following example, on samples in which the coefficient of friction exceeded 0.4 in the Bowden sliding test, peeling of the metallized layers from the steel sheet was tested for each sample after the Bowden sliding test. In this case, the amount of the remaining metallized layer of the Zn-Ni alloy containing graphite (samples Nos. 2 - 5) turned out to be greater than the amount of the remaining metallized layer of the Zn-Ni alloy not containing graphite (sample No. 1). Accordingly, the graphite contained in the Zn-Ni alloy metallized layer can prevent the Zn-Ni alloy metallized layer from peeling off.
[0029] Таким образом, авторы настоящего изобретения предполагают, что коэффициент трения металлизированного слоя из сплава Zn-Ni увеличивается за счет отслаивания части металлизированного слоя в соответствии с количеством скольжений. Считается, что в частично отслоившемся металлизированном слое из сплава Zn-Ni коэффициент трения увеличивается до уровня от 0,2 до 0,4. Кроме того, содержание графита в металлизированном слое из сплава Zn-Ni предотвращает отслаивание металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, то есть коэффициент трения может поддерживаться на уровне от 0,2 до 0,4. Кроме того, данная тенденция не подтверждается для металлизированного слоя из Cu, содержащего графит. Таким образом, металлизированный слой из сплава Zn-Ni характеризуется тем, что графит предотвращает отслаивание металлизированного слоя, что позволяет поддерживать коэффициент трения на уровне от 0,2 до 0,4.[0029] Thus, the inventors of the present invention assume that the friction coefficient of the Zn-Ni alloy metallized layer is increased by peeling off a portion of the metallized layer according to the amount of sliding. It is believed that in a partially exfoliated metallized Zn-Ni alloy layer, the friction coefficient increases to a level of 0.2 to 0.4. In addition, the graphite content of the Zn-Ni alloy metallized layer prevents the Zn-Ni alloy metallized layer from peeling off, that is, the friction coefficient can be maintained at 0.2 to 0.4. In addition, this trend is not confirmed for the metallized Cu layer containing graphite. Thus, the metallized layer of the Zn-Ni alloy is characterized in that the graphite prevents the metallized layer from peeling off, which makes it possible to maintain the coefficient of friction at a level of 0.2 to 0.4.
[0030] Авторы настоящего изобретения считают, что благодаря вышеупомянутому механизму резьбовое соединение для труб с металлизированным слоем из сплава Zn-Ni, содержащим графит, отличается как превосходной стойкостью к образованию задиров, так и повышенной способностью к поддержанию высокого крутящего момента. Следует отметить, что при использовании механизма, отличающегося от вышеупомянутого механизма, существует возможность того, что металлизированный слой из сплава Zn-Ni, содержащий графит, повысит стойкость к образованию задиров и способность к поддержанию высокого крутящего момента резьбового соединения для труб. Тем не менее, описанные ниже примеры показали, что превосходная стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров и повышенная способность к поддержанию высокого крутящего момента могут быть достигнуты за счет содержания графита в металлизированном слое из сплава Zn-Ni.[0030] The inventors of the present invention believe that, due to the above mechanism, a threaded connection for pipes having a metallized layer of Zn-Ni alloy containing graphite is characterized by both excellent resistance to galling and increased ability to maintain high torque. It should be noted that when using a mechanism different from the above mechanism, there is a possibility that the Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite will improve the scoring resistance and high torque supporting ability of the pipe threaded connection. However, the examples described below have shown that excellent pipe thread galling resistance and increased high torque capability can be achieved by containing graphite in the Zn-Ni alloy metallized layer.
[0031] Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения, выполненное на основе вышеизложенного, содержит ниппель, муфту и металлизированный слой из сплава Zn-Ni. Ниппель содержит контактную поверхность, содержащую часть с наружной резьбой. Муфта содержит контактную поверхность, содержащую часть с внутренней резьбой. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni размещен на или над по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni содержит графит.[0031] A threaded pipe connection according to the present embodiment of the invention based on the above includes a nipple, a coupling and a metallized layer of a Zn-Ni alloy. The nipple includes a contact surface including a male thread portion. The coupling includes a contact surface containing a portion with an internal thread. A metallized Zn-Ni alloy layer is placed on or above at least one surface of a pin contact surface and a coupling contact surface. The metallized layer of Zn-Ni alloy contains graphite.
[0032] Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения содержит металлизированный слой из сплава Zn-Ni, содержащий графит. Таким образом, резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения отличается превосходной стойкостью к образованию задиров и высокой способностью к поддержанию высокого крутящего момента. Таким образом, резьбовое соединение для труб отличается превосходной стойкостью к образованию задиров и, скорее всего, будет трудно поддаваться ослаблению даже в случае применения в скважине с горизонтальным окончанием ствола. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni, графита и примесей в дальнейшем будет называться металлизированным слоем из сплава Zn-Ni.[0032] The threaded pipe connection according to the present embodiment includes a metallized layer of Zn-Ni alloy containing graphite. Thus, the threaded pipe connection according to the present embodiment has excellent scuffing resistance and high torque supporting ability. Thus, the pipe threaded connection has excellent resistance to galling and is likely to be difficult to loosen even if used in a horizontal wellbore. The metallized layer of Zn-Ni alloy, graphite and impurities will hereinafter be referred to as the metallized Zn-Ni alloy layer.
[0033] Предпочтительно, если химический состав металлизированного слоя из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, содержание Ni в металлизированном слое из сплава Zn-Ni составит от 5,0 до 35,0 атомных %.[0033] Preferably, if the chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer is taken to be 100.0 atomic %, the Ni content of the Zn-Ni alloy metallized layer will be from 5.0 to 35.0 atomic %.
[0034] В этом случае повышается твердость металлизированного слоя из сплава Zn-Ni.[0034] In this case, the hardness of the metallized Zn-Ni alloy layer is increased.
[0035] Предпочтительно, если химический состав металлизированного слоя из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, содержание графита в металлизированном слое из сплава Zn-Ni составит от 30,0 до 60,0 атомных %.[0035] Preferably, if the chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer is taken to be 100.0 atomic %, the graphite content of the Zn-Ni alloy metallized layer will be from 30.0 to 60.0 atomic %.
[0036] В этом случае способность к поддержанию высокого крутящего момента дополнительно увеличивается, снижая вероятность ослабления резьбового соединения для труб даже при использовании в скважине с горизонтальным окончанием ствола.[0036] In this case, the ability to maintain high torque is further increased, reducing the likelihood of loosening of the pipe threaded connection even when used in a horizontal wellbore.
[0037] Толщина металлизированного слоя из сплава Zn-Ni, описанного выше, может составлять от 1,0 до 50,0 мкм.[0037] The thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer described above can be from 1.0 to 50.0 μm.
[0038] Предпочтительно, резьбовое соединение для труб может дополнительно содержать смазочное покрытие на или над контактной поверхностью ниппеля и/или контактной поверхностью муфты и/или металлизированным слоем из сплава Zn-Ni.[0038] Preferably, the threaded pipe connection may further comprise a lubricant coating on or above the pin contact surface and/or the coupling contact surface and/or a Zn-Ni alloy metallized layer.
[0039] В этом случае повышается износостойкость резьбового соединения для труб.[0039] In this case, the wear resistance of the threaded pipe connection is improved.
[0040] Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения содержит этап подготовки и этап формирования металлизированного слоя. На этапе подготовки подготавливают ниппель, муфту и раствор для нанесения металлизированного слоя. Ниппель содержит контактную поверхность, содержащую часть с наружной резьбой. Муфта содержит контактную поверхность, содержащую часть с внутренней резьбой. Раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы цинка, ионы никеля и графит. На этапе формирования металлизированного слоя по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты вводят в контакт с раствором для нанесения металлизированного слоя таким образом, чтобы сформировать металлизированный слой из сплава Zn-Ni на по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности ниппеля и контактной поверхности муфты методом электролитического осаждения.[0040] A method for manufacturing a threaded joint for pipes according to the present embodiment of the invention comprises a preparation step and a metallized layer forming step. At the preparation stage, the nipple, coupling and solution are prepared for applying the metallized layer. The nipple includes a contact surface containing a male thread portion. The coupling includes a contact surface containing a portion with an internal thread. The solution for applying the metallized layer contains zinc ions, nickel ions and graphite. In the step of forming the metallized layer, at least one surface of the pin contact surface and the coupling contact surface is brought into contact with the metallized layer solution so as to form a metallized layer of Zn-Ni alloy on at least one surface of the pin contact surface and contact surface of the coupling by electrolytic deposition.
[0041] Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения и способ его изготовления будут детально раскрыты ниже. В нижеследующем описании атомный % означает атомный процент.[0041] A threaded pipe connection according to the present embodiment and a manufacturing method thereof will be described in detail below. In the following description, atomic % means atomic percentage.
[0042] Резьбовое соединение для труб[0042] Threaded connection for pipes
Резьбовое соединение для труб представляет собой резьбовое соединение для труб муфтового типа или резьбовое соединение для труб неразрывного типа. На фиг. 2 приведена иллюстрация конфигурации резьбового соединения для труб муфтового типа. Как показано на фиг. 2, резьбовое соединение для труб содержит трубу 1 и соединительную муфту 2. На обоих концах трубы 1 сформированы ниппели 3, на наружной поверхности каждого из которых предусмотрена часть с наружной резьбой. На обоих концах соединительной муфты 2 сформированы муфты 4, на внутренних поверхностях которых предусмотрена часть с внутренней резьбой. Соединительную муфту 2 прикрепляют к концу трубы 1 путем свинчивания ниппеля 3 и муфты 4 друг с другом.The pipe threaded connection is a coupling type pipe threaded connection or a continuous type pipe threaded connection. In fig. Figure 2 shows an illustration of the threaded connection configuration for coupling-type pipes. As shown in FIG. 2, a threaded connection for pipes includes a pipe 1 and a coupling 2. At both ends of the pipe 1, nipples 3 are formed, on the outer surface of each of which a part with an external thread is provided. At both ends of the coupling 2, couplings 4 are formed, on the inner surfaces of which a part with an internal thread is provided. The coupling 2 is attached to the end of the pipe 1 by screwing the nipple 3 and the coupling 4 together.
[0043] На фиг. 3 приведена диаграмма, иллюстрирующая конфигурацию примера резьбового соединения для труб неразрывного типа. Как показано на фиг. 3, резьбовое соединение для труб содержит трубу 1. На одном конце трубы 1 сформирован ниппель 3, на наружной поверхности которого предусмотрена часть с наружной резьбой. На другом конце трубы 1 сформирована муфта 4, на внутренней поверхности которого предусмотрена часть с внутренней резьбой. Трубы 1 могут быть соединены между собой за счет свинчивания ниппеля 3 и муфты 4 друг с другом. Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения может быть использовано как для резьбового соединения для труб муфтового типа, так и для резьбового соединения для труб неразрывного типа.[0043] In FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of an example threaded connection for continuous type pipes. As shown in FIG. 3, the threaded connection for pipes contains a pipe 1. At one end of the pipe 1, a nipple 3 is formed, on the outer surface of which a part with an external thread is provided. At the other end of the pipe 1, a coupling 4 is formed, on the inner surface of which a part with an internal thread is provided. Pipes 1 can be connected to each other by screwing nipple 3 and coupling 4 together. The pipe threaded connection according to the present embodiment can be used for both the coupling type pipe threaded connection and the continuous type pipe threaded connection.
[0044] Участки, вступающие в контакт друг с другом при свинчивании ниппеля 3 и муфты 4, называют контактной поверхностью 34 ниппеля и контактной поверхностью 44 муфты. На фиг. 4 приведен разрез примера резьбового соединения для труб. В примере резьбового соединения для труб, изображенном на ФИГ.4, ниппель 3 содержит часть 31 с наружной резьбой, металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля. Муфта 4 содержит часть 41 с внутренней резьбой, металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты и упорную часть 43 муфты.[0044] The portions that come into contact with each other when screwing together the pin 3 and the coupling 4 are called the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44. In fig. Figure 4 shows a cross-section of an example of a threaded connection for pipes. In the example of a threaded pipe connection shown in FIG. 4, the nipple 3 includes a male thread portion 31, a metal sealing portion 32 on the nipple side, and a nipple thrust portion 33. The coupling 4 includes an internal thread portion 41, a metal sealing portion 42 on the coupling side, and a coupling thrust portion 43.
[0045] При свинчивании ниппеля 3 и муфты 4 в контакт друг с другом входят резьбовые части (часть 31 с наружной резьбой и часть 41 с внутренней резьбой), металлические уплотнительные части (металлическая уплотнительная часть 32 со стороны ниппеля и металлическая уплотнительная часть 42 со стороны муфты) и упорные части (упорная часть 33 ниппеля и упорная часть 43 муфты). Иными словами, если контактная поверхность 34 ниппеля содержит часть 31 с наружной резьбой, металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля, то контактная поверхность 44 муфты содержит часть 41 с внутренней резьбой, металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты и упорную часть 43 муфты. Следует отметить, что резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения не обязательно должно содержать металлическую уплотнительную часть и упорную часть, если оно содержит резьбовую часть.[0045] When screwing together the pin 3 and the coupling 4, the threaded parts (male thread part 31 and the female thread part 41), metal sealing parts (metal sealing part 32 on the pin side and metal sealing part 42 on the couplings) and thrust parts (thrust part 33 of the nipple and thrust part 43 of the coupling). That is, if the pin contact surface 34 includes a male thread portion 31, a pin-side metal sealing portion 32, and a pin thrust portion 33, then the coupling contact surface 44 includes an internal thread portion 41, a coupling-side metal sealing portion 42, and a thrust portion 43 couplings. It should be noted that the threaded pipe connection according to the present embodiment need not include a metal sealing portion and an abutment portion if it includes a threaded portion.
[0046] Короче говоря, ниппель 3 содержит контактную поверхность 34, содержащую часть 31 с наружной резьбой. Как было описано выше, контактная поверхность 34 ниппеля может дополнительно содержать металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля. Поэтому контактная поверхность 34 ниппеля может не содержать металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля при условии, что она содержит часть 31 с наружной резьбой. Контактная поверхность 34 ниппеля может содержать часть 31 с наружной резьбой и металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля, часть 31 с наружной резьбой и упорную часть 33 ниппеля, или часть 31 с наружной резьбой, металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля.[0046] In short, the nipple 3 includes a contact surface 34 containing a male thread portion 31. As described above, the pin contact surface 34 may further comprise a pin-side metal sealing portion 32 and a pin abutment portion 33. Therefore, the pin contact surface 34 may not include a pin-side metal sealing portion 32 and a pin thrust portion 33 as long as it includes a male thread portion 31. The pin contact surface 34 may comprise a male thread portion 31 and a nipple-side metal sealing portion 32, a male thread portion 31 and a nipple thrust portion 33, or a male thread portion 31, a nipple-side metal sealing portion 32, and a nipple thrust portion 33 .
[0047] Таким образом, муфта 4 содержит контактную поверхность 44, содержащую часть 41 с внутренней резьбой. Как было описано выше, контактная поверхность 44 муфты может дополнительно содержать металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты и упорную часть 43 муфты. Поэтому контактная поверхность 44 муфты может не содержать металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты и упорную часть 43 муфты при условии, что она содержит часть 41 с внутренней резьбой. Контактная поверхность 44 муфты может содержать часть 41 с внутренней резьбой и металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты, часть 41 с внутренней резьбой и упорную часть 43 муфты, или часть 41 с внутренней резьбой, металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты а и упорную часть 43 муфты.[0047] Thus, the coupling 4 includes a contact surface 44 containing a portion 41 with internal threads. As described above, the coupling contact surface 44 may further comprise a coupling-side metal sealing portion 42 and a coupling abutment portion 43. Therefore, the coupling contact surface 44 may not include the coupling-side metal sealing portion 42 and the coupling thrust portion 43 as long as it includes an internal thread portion 41. The coupling contact surface 44 may comprise an internal thread portion 41 and a coupling-side metal sealing portion 42, an internal thread portion 41 and a coupling thrust portion 43, or an internal thread portion 41, a coupling-side metal sealing portion 42, and a thrust portion 43 couplings.
[0048] Ниже будет описан вариант, в котором контактная поверхность 34 ниппеля содержит часть 31 с наружной резьбой, металлическую уплотнительную часть 32 со стороны ниппеля и упорную часть 33 ниппеля, и контактная поверхность 44 муфты содержит часть 41 с внутренней резьбой, металлическую уплотнительную часть 42 со стороны муфты и упорную часть 43 муфты, как один из примеров резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения.[0048] An embodiment will be described below in which the pin contact surface 34 includes a male thread portion 31, a pin side metal sealing portion 32, and a nipple thrust portion 33, and the coupling contact surface 44 includes an internal thread portion 41, a metal seal portion 42 on the coupling side and the coupling thrust portion 43 as one example of a threaded connection for pipes according to the present embodiment.
[0049] В резьбовом соединении для труб, содержащем металлические уплотнительные части и упорные части, варианты расположения резьбовых частей, металлических уплотнительных частей и упорных частей, по существу, не ограничены. В частности, на ФИГ.4 изображен ниппель 3, на котором упорная часть 33 ниппеля, металлическая уплотнительная часть 32 со стороны ниппеля и часть 31 с наружной резьбой расположены в указанном порядке от конца трубы 1. Кроме того, на ФИГ.4 изображена муфта 4, на которой часть 41 с внутренней резьбой, металлическая уплотнительная часть 42 со стороны муфты и упорная часть 43 муфты расположены в указанном порядке от конца трубы 1 или муфтового соединения 2. При этом их расположение не ограничивается расположением, показанным на ФИГ.4, и может быть изменено при необходимости.[0049] In a pipe threaded joint comprising metal sealing parts and thrust parts, arrangements of the threaded parts, metal sealing parts and thrust parts are not substantially limited. In particular, FIG. 4 shows a nipple 3 in which the nipple thrust part 33, the metal sealing part 32 on the nipple side and the male thread part 31 are arranged in that order from the end of the pipe 1. In addition, FIG. 4 shows a coupling 4 , in which the internal thread portion 41, the coupling-side metal sealing portion 42, and the coupling thrust portion 43 are arranged in that order from the end of the pipe 1 or coupling joint 2. However, their arrangement is not limited to the arrangement shown in FIG. 4 and may be changed if necessary.
[0050] Например, как показано на ФИГ.3, часть с наружной резьбой, металлическая уплотнительная часть ниппеля, упорная часть ниппеля, металлическая уплотнительная часть ниппеля и часть с наружной резьбой могут быть расположены на ниппеле 3 в указанном порядке от конца трубы 1. Аналогичным образом, на муфте 4 часть с внутренней резьбой, металлическая уплотнительная часть муфты, упорная часть муфты, металлическая уплотнительная часть муфты и часть с внутренней резьбой могут быть расположены в указанном порядке от конца трубы 1 или муфтового соединения 2.[0050] For example, as shown in FIG. 3, the male thread portion, the metal pin sealing portion, the nipple thrust portion, the metal pin sealing portion, and the male thread portion may be arranged on the nipple 3 in that order from the end of the pipe 1. Likewise, as shown in FIG. Thus, on the coupling 4, the internal thread part, the metal coupling sealing part, the coupling thrust part, the metal coupling sealing part and the internal thread part can be arranged in this order from the end of the pipe 1 or the coupling joint 2.
[0051] Поэтому контактная поверхность 34 ниппеля 3 может содержать несколько частей 31 с наружной резьбой, несколько металлических уплотнительных частей 32 со стороны ниппеля и несколько упорных частей 33 ниппеля. Аналогичным образом контактная поверхность 44 муфты 4 может содержать несколько частей 41 с внутренней резьбой, несколько металлических уплотнительных частей 42 со стороны муфты и несколько упорных частей 43 муфты.[0051] Therefore, the contact surface 34 of the pin 3 may include a plurality of male thread portions 31, a plurality of pin-side metal sealing portions 32, and a plurality of nipple thrust portions 33. Likewise, the contact surface 44 of the coupling 4 may include a plurality of internally threaded portions 41, a plurality of coupling-side metal sealing portions 42, and a plurality of coupling abutment portions 43.
[0052] Металлизированный слой из сплава Zn-Ni[0052] Zn-Ni alloy metallized layer
Резьбовое соединение для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения содержит ниппель 3, муфту 4 и металлизированный слой из сплава Zn-Ni. Металлизированный слой из сплава Zn-Ni размещен на или над по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты.A threaded pipe connection according to the present embodiment includes a nipple 3, a coupling 4, and a Zn-Ni alloy metallized layer. A metallized Zn-Ni alloy layer is placed on or above at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44.
[0053] На фиг. 5 представлен разрез резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Как показано на ФИГ.5, металлизированные слои 100 из сплава Zn-Ni расположены как на контактной поверхности 34 ниппеля, так и на контактной поверхности 44 муфты. На фиг. 6 представлен разрез резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 5. Как показано на ФИГ.6, металлизированные слои 100 из сплава Zn-Ni могут быть размещены только на контактной поверхности 44 муфты. На фиг. 7 представлен разрез резьбового соединения для труб согласно следующему варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 5 и 6. Как показано на ФИГ.7, металлизированные слои 100 из сплава Zn-Ni могут быть размещены только на контактной поверхности 34 ниппеля.[0053] In FIG. 5 is a cross-sectional view of a threaded pipe connection according to the present embodiment of the invention. As shown in FIG. 5, metallized Zn-Ni alloy layers 100 are located on both the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44. In fig. 6 is a sectional view of a threaded pipe connection according to another embodiment of the invention, the threaded pipe connection being different from that shown in FIG. 5. As shown in FIG. 6, the metallized Zn-Ni alloy layers 100 can only be placed on the coupling contact surface 44. In fig. 7 is a cross-sectional view of a pipe threaded connection according to a further embodiment of the invention, the pipe threaded connection being different from that shown in FIG. 5 and 6. As shown in FIG. 7, the Zn-Ni alloy metallized layers 100 can only be placed on the pin contact surface 34.
[0054] Металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni должен быть размещен на или над по меньшей мере одной поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты. Кроме того, металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni может быть размещен на или над по меньшей мере одной поверхностью из всей контактной поверхности 34 ниппеля, всей контактной поверхности 44 муфты, части контактной поверхности 34 ниппеля и части контактной поверхности 44 муфты. В частности, металлическая уплотнительная часть 32 со стороны ниппеля и металлическая уплотнительная часть 42 со стороны муфты, а также упорная часть 33 ниппеля и упорная часть 43 муфты находятся под высоким граничным давлением, особенно на заключительном этапе фиксации. Поэтому в случае, когда резьбовое соединение для труб содержит металлическую уплотнительную часть 32 ниппеля, металлическую уплотнительную часть 42 муфты, упорную часть 33 ниппеля и упорную часть 43 муфты, металлизированный слой из сплава Zn-Ni 100 может быть размещен на или над по меньшей мере одной частью из металлической уплотнительной части 32 со стороны ниппеля, металлической уплотнительной части 42 со стороны муфты, упорной части 33 ниппеля и упорной части 43 муфты. Напротив, если металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni размещен полностью на или над, по меньшей мере, одной контактной поверхностью из контактных поверхностей 34 и 44, эффективность изготовления резьбового соединения для труб повышается.[0054] The Zn-Ni alloy metallized layer 100 must be placed on or above at least one of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44. In addition, the Zn-Ni alloy metallized layer 100 may be placed on or over at least one surface of the entire pin contact surface 34, the entire coupling contact surface 44, a portion of the pin contact surface 34, and a portion of the coupling contact surface 44. In particular, the pin-side metal sealing portion 32 and the coupling-side metal sealing portion 42, as well as the nipple thrust portion 33 and the coupling thrust portion 43 are under high boundary pressure, especially in the final fixing step. Therefore, in the case where the pipe threaded connection includes a metal nipple sealing portion 32, a metal coupling sealing portion 42, a nipple thrust portion 33, and a coupling thrust portion 43, a metallized layer of Zn-Ni 100 alloy may be placed on or over at least one partly consisting of a metal sealing portion 32 on the nipple side, a metal sealing portion 42 on the coupling side, a nipple thrust portion 33, and a coupling thrust portion 43. In contrast, if the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is placed entirely on or above at least one contact surface of the contact surfaces 34 and 44, the manufacturing efficiency of a pipe thread joint is improved.
[0055] Как было описано выше, металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni содержит сплав Zn-Ni, графит и примеси. В данном случае сплав Zn-Ni содержит цинк (Zn) и никель (Ni). Кроме того, сплав Zn-Ni может содержать примеси. При этом под примесями в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni и примесями в сплаве Zn-Ni понимают вещества, отличающиеся от Zn, Ni и графита и содержащиеся в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni или сплаве Zn-Ni во время изготовления резьбового соединения для труб в пределах, в которых примеси не влияют на эффекты настоящего описания изобретения.[0055] As described above, the Zn-Ni alloy metallized layer 100 contains a Zn-Ni alloy, graphite and impurities. In this case, the Zn-Ni alloy contains zinc (Zn) and nickel (Ni). In addition, the Zn-Ni alloy may contain impurities. Here, impurities in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 and impurities in the Zn-Ni alloy mean substances other than Zn, Ni and graphite and contained in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 or Zn-Ni alloy during the manufacture of the thread pipe connections to the extent that impurities do not interfere with the effects of the present disclosure.
[0056] Содержание Ni в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni не ограничивается указанным содержанием. Тем не менее, если весь химический состав металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, содержание Ni в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni на уровне от 5,0 до 35,0 атомных % приведет к увеличению твердости металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni.[0056] The Ni content of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is not limited to the specified content. However, if the entire chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is taken to be 100.0 atomic %, a Ni content of 5.0 to 35.0 atomic % in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 will result in an increase hardness of the metallized layer of 100 Zn-Ni alloy.
[0057] Таким образом, если химический состав металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, то содержание Ni в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составит, предпочтительно, от 5,0 до 35,0 атомных %. В более предпочтительном варианте нижний предел содержания Ni в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составляет 10,0 атомных %. В более предпочтительном варианте верхний предел содержания Ni в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составляет 30,0 атомных %.[0057] Thus, if the chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is taken to be 100.0 atomic %, the Ni content of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is preferably 5.0 to 35.0 atomic %. %. More preferably, the lower limit of Ni content in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 10.0 atomic %. More preferably, the upper limit of Ni content in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 30.0 atomic %.
[0058] Следует отметить, что цинк (Zn), содержащийся в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni, является более активным металлом по сравнению с железом (Fe), которое является основным компонентом трубы. Таким образом, Zn осуществляет протекторную защиту, повышая коррозионную стойкость резьбового соединения для труб.[0058] It should be noted that zinc (Zn) contained in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is a more active metal compared to iron (Fe), which is the main component of the pipe. Thus, Zn provides sacrificial protection, increasing the corrosion resistance of the threaded connection for pipes.
[0059] Графит[0059] Graphite
Графит представляет собой вещество, состоящее из слоистых листов (графенов), каждый из которых представляет собой гексагональную решетку, в которой соединены атомы углерода. Графит содержит углерод (C), а остаток приходится на примеси. Поскольку прочность связей между слоями в графене слабая, графены склонны к расслаиванию. Поэтому графит обычно используют в качестве смазочного материала. Тем не менее, согласно настоящему варианту осуществления изобретения металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, содержащий графит, увеличивает стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров и повышает способность к поддержанию высокого крутящего момента. В результате резьбовое соединение для труб способно предотвратить ослабление даже при использовании в скважине с горизонтальным окончанием ствола.Graphite is a substance consisting of layered sheets (graphenes), each of which is a hexagonal lattice in which carbon atoms are connected. Graphite contains carbon (C) and the remainder is due to impurities. Since the bond strength between layers in graphene is weak, graphenes are prone to delamination. Therefore, graphite is commonly used as a lubricant. However, according to the present embodiment, the metallized Zn-Ni alloy layer 100 containing graphite increases the galling resistance of the pipe threaded connection and improves the ability to support high torque. As a result, the pipe threaded connection can prevent loosening even when used in a horizontal well.
[0060] Содержание графита[0060] Graphite content
Содержание графита в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni не ограничивается указанным содержанием. Тем не менее, если весь химический состав металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, содержание графита на уровне 30,0 атомных % и более дополнительно повысит способность металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni к поддержанию высокого крутящего момента. В этом случае ослабление резьбового соединения для труб будет предотвращаться с повышенной надежностью, даже если резьбовое соединение для труб используется в скважине с горизонтальным окончанием ствола. Напротив, если весь химический состав металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, обычный металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni может быть сформирован стабильным образом, когда содержание графита составляет 60,0 атомных % и менее. Таким образом, если химический состав металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni принять за 100,0 атомных %, содержание графита в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составит, предпочтительно, от 30,0 до 60,0 атомных %. В более предпочтительном варианте нижний предел содержания графита в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составляет 40,0 атомных %. В более предпочтительном варианте верхний предел содержания графита в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni составляет 55,0 атомных %.The content of graphite in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is not limited to the specified content. However, if the entire chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is taken to be 100.0 atomic %, a graphite content of 30.0 atomic % or more will further enhance the ability of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 to maintain high torque. moment. In this case, loosening of the pipe thread will be prevented with increased reliability even if the pipe thread is used in a well with a horizontal end. In contrast, if the entire chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is taken to be 100.0 atomic %, a conventional Zn-Ni alloy metallized layer 100 can be formed in a stable manner when the graphite content is 60.0 atomic % or less. Thus, if the chemical composition of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is taken to be 100.0 atomic %, the graphite content of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is preferably 30.0 to 60.0 atomic %. More preferably, the lower limit of the graphite content in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 40.0 atomic %. More preferably, the upper limit of the graphite content of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 55.0 atomic %.
[0061] Способ измерения содержания Ni и графита в металлизированном слое из сплава Zn-Ni[0061] Method for measuring Ni and graphite content in a metallized layer of Zn-Ni alloy
Содержание Ni и содержание графита в металлизированном слое 100 из сплава Zn-Ni может быть измерено следующим способом. Сначала подготавливают образец резьбового соединения для труб, на котором или над которым сформирован металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni. Поверхность металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni в качестве образца подвергают элементному анализу методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии с использованием электронно-зондового микроанализатора (FE-EPMA: JXA-8530F производства JEOL Ltd.). Образец облучают электронным пучком при ускоряющем напряжении 15-30 кВ и токе облучения 1 нА в максимуме, а интенсивность рентгеновского излучения, включая линию C-kα, линию Zn-kα и линию Ni-kα, измеряют с увеличением от 1500x до 5000x. На основе рентгеновской интенсивности линий соответствующих элементов рассчитывают содержание C (в атомных %), содержание Zn (в атомных %) и содержание Ni (в атомных %). Значение, полученное делением содержания Ni на общее содержание C, Zn и Ni, считают содержанием Ni (в атомных %). Значение, полученное делением содержания C на общее содержание C, Zn и Ni, считают содержанием графита (в атомных %). Элементный анализ выполняют в трех заданных точках на поверхности металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni, и используют средние значения полученного содержания.The Ni content and graphite content in the Zn-Ni alloy metallized layer 100 can be measured by the following method. First, a pipe threaded joint sample is prepared on which or above which a metallized Zn-Ni alloy layer 100 is formed. The surface of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 as a sample is subjected to elemental analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy using an electron probe microanalyzer (FE-EPMA: JXA-8530F manufactured by JEOL Ltd.). The sample is irradiated with an electron beam at an accelerating voltage of 15-30 kV and an irradiation current of 1 nA at maximum, and the X-ray intensity, including the C-kα line, the Zn-kα line and the Ni-kα line, is measured at a magnification of 1500x to 5000x. Based on the X-ray line intensities of the corresponding elements, the C content (in atomic %), Zn content (in atomic %) and Ni content (in atomic %) are calculated. The value obtained by dividing the Ni content by the total content of C, Zn and Ni is considered the Ni content (in atomic %). The value obtained by dividing the C content by the total content of C, Zn and Ni is considered the graphite content (in atomic %). Elemental analysis is performed at three specified points on the surface of the Zn-Ni alloy metallized layer 100, and the average of the resulting contents is used.
[0062] Толщина металлизированного слоя из сплава Zn-Ni[0062] Thickness of Zn-Ni alloy metallized layer
Толщина металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni не ограничивается указанной толщиной. Толщина металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni составляет, например, от 1,0 до 50,0 мкм. Когда толщина металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni составляет 1,0 мкм или более, можно стабильно получить достаточную стойкость к образованию задиров. Когда толщина металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni превышает 50,0 мкм, вышеуказанный эффект достигает максимума. Таким образом, толщина металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni составляет, предпочтительно, от 1,0 до 50,0 мкм. В более предпочтительном варианте верхний предел толщины металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni составляет 20,0 мкм.The thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is not limited to the specified thickness. The thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is, for example, from 1.0 to 50.0 μm. When the thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 1.0 μm or more, sufficient scuffing resistance can be stably obtained. When the thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 exceeds 50.0 μm, the above effect reaches a maximum. Thus, the thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is preferably from 1.0 to 50.0 μm. More preferably, the upper limit of the thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is 20.0 μm.
[0063] Способ измерения толщины металлизированного слоя из сплава Zn-Ni[0063] Method for measuring the thickness of a metallized layer of a Zn-Ni alloy
Толщину металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni можно измерять следующим способом. Толщину металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni измеряют в четырех произвольных точках на контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты, на которой или над которой сформирован металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, с помощью PHASCOPE PMP10, фазочувствительного вихретокового толщиномера компании Helmut Fischer GmbH. Измерения выполняют способом, соответствующим стандарту Международной организации по стандартизации (ISO) 21968(2005). За точки измерения принимают четыре точки на резьбовом соединении для труб в окружном направлении (четыре точки, включая 0°, 90°, 180° и 270°). Среднее арифметическое значение результатов измерения принимают за толщину металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni.The thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 can be measured in the following manner. The thickness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is measured at four random points on the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 on which or above which the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is formed using PHASCOPE PMP10, a phase sensitive eddy current thickness gauge from Helmut Fischer GmbH. Measurements are performed in a manner consistent with International Organization for Standardization (ISO) 21968(2005). The measuring points are taken to be four points on the pipe threaded connection in the circumferential direction (four points including 0°, 90°, 180° and 270°). The arithmetic mean value of the measurement results is taken as the thickness of the metallized layer 100 of the Zn-Ni alloy.
[0064] Твердость по Виккерсу металлизированного слоя из сплава Zn-Ni[0064] Vickers hardness of the Zn-Ni alloy metallized layer
Стойкость резьбового соединения для труб к образованию задиров увеличивается по мере увеличения твердости металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni. Поэтому нижний предел твердости по Виккерсу (Hv) металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni, предпочтительно, составляет 150, более предпочтительно — 250. Верхний предел твердости по Виккерсу (Hv) металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni, предпочтительно, должен быть максимально высоким. Верхний предел твердости по Виккерсу (Hv) металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni равен, например, 600.The galling resistance of a pipe thread connection increases as the hardness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 increases. Therefore, the lower limit of the Vickers hardness (Hv) of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is preferably 150, more preferably 250. The upper limit of the Vickers hardness (Hv) of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is preferably maximum high. The upper limit of the Vickers hardness (Hv) of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is, for example, 600.
[0065] Способ измерения твердости по Виккерсу металлизированного слоя из сплава Zn-Ni[0065] Method for measuring the Vickers hardness of a metallized Zn-Ni alloy layer
Твердость по Виккерсу металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni можно измерять следующим способом. Подготавливают ниппель 3 или муфту 4, в зависимости от того, что из них содержит металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni. Ниппель 3 или муфту 4, хотя бы один из которых содержит металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, разрезают перпендикулярно осевому направлению. В заданных пяти точках на открытом поперечном сечении металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni измеряют твердость по Виккерсу способом, соответствующим JIS Z2244(2009). При измерении используют микротвердомер Fischer scope HM2000 компании Fischer Instruments K. K. Температуру испытания устанавливают равной нормальной температуре (25°C), а силу испытания (F) — 5 - 100 мН. Из пяти результатов, полученных при измерении, исключают максимальное и минимальное значения, а среднее арифметическое значение трех результатов принимают за твердость по Виккерсу (Hv) металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni.The Vickers hardness of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 can be measured by the following method. Nipple 3 or coupling 4 is prepared, depending on which of them contains the metallized layer 100 of the Zn-Ni alloy. The nipple 3 or coupling 4, at least one of which contains a metallized layer 100 of a Zn-Ni alloy, is cut perpendicular to the axial direction. At predetermined five points on the open cross-section of the Zn-Ni alloy metallized layer 100, the Vickers hardness is measured in a manner consistent with JIS Z2244(2009). When measuring, a Fischer scope HM2000 microhardness tester from Fischer Instruments K. K. is used. The test temperature is set to normal temperature (25°C), and the test force (F) is 5 - 100 mN. Of the five measurement results, the maximum and minimum values are eliminated, and the arithmetic average of the three results is taken as the Vickers hardness (Hv) of the Zn-Ni alloy metallized layer 100.
[0066] Смазочное покрытие[0066] Lubricating coating
Резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения отличается превосходной стойкостью к образованию задиров и высокой способностью к поддержанию высокого крутящего момента в отсутствие смазочного вещества, а также предотвращением ослабления. Тем не менее, резьбовое соединение для труб может дополнительно содержать смазочное покрытие 200 на или над по меньше мере одной поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля, контактной поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni. В этом случае повышается износостойкость резьбового соединения для труб. На фиг. 8 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно настоящему варианту осуществления изобретения, в котором на ниппеле 3 и муфте 4 предусмотрено смазочное покрытие. Согласно ФИГ.8, смазочное покрытие 200 может быть нанесено как на металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, сформированный на контактной поверхности 34 ниппеля, так и на металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, сформированный на контактной поверхности 44 муфты. Расположение смазочного покрытия 200 не ограничивается вариантом, показанным на ФИГ.8.The threaded pipe connection according to the present embodiment is characterized by excellent galling resistance and high ability to maintain high torque in the absence of lubricant, as well as preventing loosening. However, the pipe threaded connection may further comprise a lubricant coating 200 on or above at least one of the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100. In this case, the wear resistance of the threaded connection for pipes increases. In fig. 8 is a sectional view of an example of a threaded connection for pipes according to the present embodiment, in which a lubricating coating is provided on the nipple 3 and the coupling 4. Referring to FIG. 8, the lubricating coating 200 can be applied to both the Zn-Ni alloy metallized layer 100 formed on the pin contact surface 34 and the Zn-Ni alloy metallized layer 100 formed on the clutch contact surface 44. The arrangement of the lubricating coating 200 is not limited to that shown in FIG. 8.
[0067] Смазочное покрытие 200 может быть расположено только на или над металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni, сформированным на или над контактной поверхностью 34 ниппеля. Таким образом, смазочное покрытие 200 может быть расположено только на или над металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni, сформированным на или над контактной поверхностью 44 муфты. В альтернативном варианте смазочное покрытие 200 может быть расположено непосредственно на по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты. На фиг. 9 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно другому варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 8. Как показано на ФИГ.9, смазочное покрытие 200 может быть расположено непосредственно на контактной поверхности 34 ниппеля, на которой отсутствует металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni. На фиг. 10 представлен разрез примера резьбового соединения для труб согласно следующему варианту осуществления изобретения, причем резьбовое соединение для труб отличается от показанного на фиг. 8 и 9. Как показано на ФИГ.10, смазочное покрытие 200 может быть расположено непосредственно на контактной поверхности 44 муфты, на которой отсутствует металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni.[0067] The lubricating coating 200 may be located only on or above the Zn-Ni alloy metallized layer 100 formed on or above the pin contact surface 34. Thus, the lubricating coating 200 may be located only on or above the Zn-Ni alloy metallized layer 100 formed on or above the coupling contact surface 44. Alternatively, the lubricating coating 200 may be located directly on at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44. In fig. 9 is a sectional view of an example of a pipe thread according to another embodiment of the invention, the pipe thread being different from that shown in FIG. 8. As shown in FIG. 9, the lubricating coating 200 may be located directly on the pin contact surface 34, which does not have a metallized Zn-Ni alloy layer 100. In fig. 10 is a sectional view of an example of a pipe threaded connection according to a further embodiment of the invention, the pipe threaded connection being different from that shown in FIG. 8 and 9. As shown in FIG. 10, the lubricating coating 200 may be located directly on the clutch contact surface 44, which does not have a metallized Zn-Ni alloy layer 100.
[0068] В альтернативном варианте смазочное покрытие 200 может быть расположено полностью на или над по меньшей мере одной поверхностью из контактной поверхностью 34 ниппеля, контактной поверхностью 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni. Смазочное покрытие 200 может быть расположено только частично на или над по меньшей мере одной поверхностью, выбранной из контактной поверхности 34 ниппеля, контактной поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni.[0068] Alternatively, the lubricating coating 200 may be located entirely on or above at least one of the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100. The lubricating coating 200 may be located only partially on or above at least one surface selected from the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100.
[0069] Смазочное покрытие 200 может быть твердым, полутвердым или жидким. Полутвердая форма означает состояние, в котором в статическом состоянии текучесть теряется, но при приложении извне силы (давления, тепла и т.п.) может приобретаться текучесть. Жидкая форма означает состояние, в котором имеется определенный объем, но отсутствует определенная форма. Жидкая или полутвердая форма представляет собой вещество с высокой вязкостью, такое как консистентная смазка. В качестве смазочного покрытия 200 может быть использован известный материал, обладающий смазывающими свойствами. Выбор известного материала, обладающего смазывающими свойствами, по существу, не ограничен; например, такой материал может представлять собой смазывающие частицы или смазывающие вещества, не являющиеся частицами. Кроме того, смазочное покрытие 200 может содержать связующее для формирования покрытия. В состав смазочного покрытия 200 при необходимости может быть введено смазывающее вещество, растворитель или другой компонент.[0069] The lubricating coating 200 may be solid, semi-solid, or liquid. Semi-solid form means a state in which fluidity is lost in a static state, but when force (pressure, heat, etc.) is applied from outside, fluidity can be acquired. Liquid form means a state in which there is a certain volume, but no certain form. The liquid or semi-solid form is a highly viscous substance such as a lubricant. The lubricating coating 200 may be a known material having lubricating properties. The choice of known material having lubricating properties is essentially unlimited; for example, such material may be particulate lubricants or non-particulate lubricants. In addition, the lubricating coating 200 may contain a binder to form the coating. The lubricant coating 200 may optionally include a lubricant, solvent, or other component.
[0070] Смазывающие частицы не ограничены определенным типом частиц при условии, что частицы обладают смазывающими свойствами. Смазывающие частицы относятся к одному или более типам, выбранным из группы, состоящей, например, из графита, дисульфида молибдена (MoS2), дисульфида вольфрама (WS2), нитрида бора (BN), политетрафторэтилена (PTFE), фторида графита (CFx) и карбоната кальция (CaCO3). Примером смазывающего вещества, не являющегося частицами, служит SEAL-GUARD (торговая марка) ECF (торговая марка) компании JET-LUBE Inc. В других примерах другое смазывающее вещество содержит канифоль, металлическое мыло и воск.[0070] Lubricating particles are not limited to a particular type of particles, as long as the particles have lubricating properties. The lubricating particles are one or more types selected from the group consisting of, for example, graphite, molybdenum disulfide (MoS2), tungsten disulfide (WS2), boron nitride (BN), polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite fluoride (CFx) and carbonate calcium (CaCO3). An example of a non-particulate lubricant is SEAL-GUARD (trade mark) ECF (trade mark) from JET-LUBE Inc. In other examples, the other lubricant contains rosin, metallic soap, and wax.
[0071] Примерами связующего служат один или два типа, выбранных из группы, состоящей из органического связующего и неорганического связующего. Примеры органического связующего включают один или два типа, выбранных из группы, состоящей из термоотверждающейся смолы и термопластичной смолы. Примеры термоотверждающейся смолы включают один или несколько типов, выбранных из группы, состоящей из полиэтиленовой смолы, полиимидной смолы и полиамид-имидной смолы. Примеры неорганического связующего включают один или два типа, выбранных из группы, состоящей из соединений, содержащих алкоксисилановую связь и силоксановую связь.[0071] Examples of the binder are one or two types selected from the group consisting of an organic binder and an inorganic binder. Examples of the organic binder include one or two types selected from the group consisting of a thermosetting resin and a thermoplastic resin. Examples of the thermosetting resin include one or more types selected from the group consisting of polyethylene resin, polyimide resin and polyamide-imide resin. Examples of the inorganic binder include one or two types selected from the group consisting of compounds containing an alkoxysilane bond and a siloxane bond.
[0072] Химический состав смазочного покрытия 200, расположенного на или над контактной поверхностью 34 ниппеля, химический состав смазочного покрытия 200, расположенного на или над контактной поверхностью 44 муфты, и химический состав смазочного покрытия 200, расположенного на или над металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni, могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга.[0072] The chemical composition of the lubricating coating 200 located on or above the pin contact surface 34, the chemical composition of the lubricating coating 200 located on or above the coupling contact surface 44, and the chemical composition of the lubricating coating 200 located on or above the Zn alloy metallized layer 100 -Ni, may be the same or different from each other.
[0073] Толщина смазочного покрытия 200 не ограничивается указанной толщиной. Толщина смазочного покрытия 200 составляет, например, от 30 до 300 мкм. Если толщина смазочного покрытия 200 составляет 30 мкм и более, при фиксации резьбового соединения для труб усиливается эффект снижения величины крутящего момента, когда упорные части (упорная часть 33 ниппеля и упорная часть 43 муфты) вступают в контакт друг с другом. Это позволяет легко регулировать величину крутящего момента при фиксации. Если толщина смазочного покрытия 200 превышает 300 мкм, вышеупомянутый эффект нивелируется, поскольку избыток смазочного покрытия 200 удаляется с контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты при фиксации.[0073] The thickness of the lubricating coating 200 is not limited to the specified thickness. The thickness of the lubricating coating 200 is, for example, from 30 to 300 microns. If the thickness of the lubricating coating 200 is 30 μm or more, when the pipe thread is fixed, the torque reduction effect is enhanced when the thrust portions (nipple thrust portion 33 and coupling thrust portion 43) come into contact with each other. This makes it easy to adjust the amount of torque when locking. If the thickness of the lubricating coating 200 exceeds 300 μm, the above-mentioned effect is canceled out because excess lubricating coating 200 is removed from the pin contact surface 34 and the clutch contact surface 44 upon locking.
[0074] Если смазочное покрытие 200 является твердым, толщину смазочного покрытия 200 можно измерить следующим способом. Подготавливают ниппель 3 или муфту 4, один из которых содержит смазочное покрытие 200. Ниппель 3 или муфту 4 разрезают перпендикулярно осевому направлению. Поперечное сечение, содержащее смазочное покрытие 200, исследуют под микроскопом. Увеличение при микроскопическом исследовании установлено равным 500х. Этим способом определяют толщину смазочного покрытия 200.[0074] If the lubricating coating 200 is solid, the thickness of the lubricating coating 200 can be measured in the following way. A nipple 3 or coupling 4 is prepared, one of which contains a lubricating coating 200. The nipple 3 or coupling 4 is cut perpendicular to the axial direction. The cross section containing the lubricant coating 200 is examined under a microscope. The magnification for microscopic examination is set to 500x. This method determines the thickness of the lubricating coating 200.
[0075] Если смазочное покрытие 200 является жидким или полутвердым, толщину смазочного покрытия 200 можно измерить следующим способом. Определяется произвольное место измерения ниппеля 3 или муфты 4 в резьбовом соединении для труб. Например, произвольное место измерения определяют на металлической уплотнительной части 32 ниппеля или металлической уплотнительной части 42 муфты. Идентифицированное место измерения (площадь: 5 мм × 20 мм) протирают впитывающей салфеткой, смоченной этанолом. Количество смазывающего вещества вычисляют как разность между массой впитывающей салфетки перед протиранием и массой впитывающей салфетки после протирания. На основании количества нанесенного смазывающего вещества, плотности смазывающего вещества и площади точки измерения рассчитывают среднюю толщину смазочного покрытия 200.[0075] If the lubricating coating 200 is liquid or semi-solid, the thickness of the lubricating coating 200 can be measured in the following way. An arbitrary location for measuring nipple 3 or coupling 4 in a threaded connection for pipes is determined. For example, an arbitrary measurement location is determined on the metal sealing part 32 of the nipple or the metal sealing part 42 of the coupling. The identified measurement location (area: 5 mm × 20 mm) is wiped with an absorbent cloth moistened with ethanol. The amount of lubricant is calculated as the difference between the mass of the absorbent napkin before wiping and the mass of the absorbent napkin after wiping. Based on the amount of lubricant applied, the density of the lubricant and the area of the measuring point, the average thickness of the lubricant coating 200 is calculated.
[0076] Расположение металлизированного слоя из сплава Zn-Ni и смазочного покрытия[0076] Arrangement of Zn-Ni alloy metallized layer and lubricant coating
Как было отмечено выше, расположение смазочного покрытия 200, по существу, не ограничено. Соответственно, при условии, что металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni размещен на или над по меньшей мере одной поверхностью из контактной поверхностью 34 ниппеля и контактной поверхностью 44 муфты, а смазочное покрытие 200 расположено на или над по меньшей мере одной поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля, контактной поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni, комбинация вариантов расположения не ограничивается. Случай, в котором сформирован только металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, назван структурой 1. Случай, в котором сформирован металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, и смазочное покрытие 200 дополнительно сформировано на или над металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni, назван структурой 2. Случай, в котором сформировано только смазочное покрытие 200, назван структурой 3. Случай, в котором не предусмотрен ни металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni, ни смазочное покрытие 200, назван структурой 4. Для контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты возможна любая из структур 1–4, если выполняется вышеуказанное условие. В частности, если контактная поверхность 34 ниппеля соответствует структуре 1 или 2, контактная поверхность 44 муфты может соответствовать любой из структур 1–4. Если контактная поверхность 34 ниппеля соответствует структуре 3 или 4, контактная поверхность 44 муфты соответствует структуре 1 или 2. И наоборот, если контактная поверхность 44 замка соответствует структуре 1 или 2, контактная поверхность 34 муфты может соответствовать любой из структур 1 - 4. Если контактная поверхность 44 муфты соответствует структуре 3 или 4, контактная поверхность 34 ниппеля соответствует структуре 1 или 2.As noted above, the location of the lubricating coating 200 is substantially unlimited. Accordingly, provided that the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is disposed on or above at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44, and the lubricant coating 200 is disposed on or above at least one surface of the contact surface 34 nipples, a coupling contact surface 44 and a metallized Zn-Ni alloy layer 100, the combination of arrangement options is not limited. The case in which only the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is formed is called structure 1. The case in which the Zn-Ni alloy metallized layer 100 is formed, and a lubricating coating 200 is further formed on or above the Zn-Ni alloy metallized layer 100 , is called structure 2. The case in which only the lubricating coating 200 is formed is called structure 3. The case in which neither the Zn-Ni alloy metallized layer 100 nor the lubricating coating 200 is provided is called structure 4. For the pin contact surface 34 and Any of the structures 1–4 is possible on the coupling contact surface 44 if the above condition is met. In particular, if the pin contact surface 34 corresponds to structure 1 or 2, the coupling contact surface 44 may correspond to any of the structures 1 to 4. If the pin contact surface 34 corresponds to structure 3 or 4, the coupling contact surface 44 corresponds to structure 1 or 2. Conversely, if the lock contact surface 44 corresponds to structure 1 or 2, the coupling contact surface 34 may correspond to any of structures 1 - 4. If the coupling surface 44 corresponds to structure 3 or 4, the pin contact surface 34 corresponds to structure 1 or 2.
[0077] Основной металл резьбового соединения для труб[0077] Base metal of pipe threaded connection
Химический состав основного металла резьбового соединения для труб не ограничивается указанным химическим составом. Примеры основного металла включают в себя углеродистые стали, нержавеющие стали и легированные стали. Среди легированных сталей высоколегированные стали, такие как дуплексные нержавеющие стали, содержащие легирующие элементы, такие как Cr, Ni и Mo, и сплавы Ni, обладают высокой коррозионной стойкостью. Соответственно, если в качестве основного металла используется высоколегированная сталь, коррозионная стойкость резьбового соединения для труб может быть увеличена.The chemical composition of the base metal of a pipe threaded connection is not limited to the specified chemical composition. Examples of base metal include carbon steels, stainless steels and alloy steels. Among alloy steels, high alloy steels such as duplex stainless steels containing alloying elements such as Cr, Ni and Mo, and Ni alloys have high corrosion resistance. Accordingly, if high-alloy steel is used as the base metal, the corrosion resistance of the pipe thread connection can be increased.
[0078] Способ изготовления[0078] Manufacturing method
Способ изготовления резьбового соединения для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения представляет собой раскрытый выше способ изготовления резьбового соединения для труб. Способ изготовления резьбового соединения для труб содержит этап подготовки и этап формирования металлизированного слоя.The method for manufacturing a threaded pipe joint according to the present embodiment is the above-disclosed method for manufacturing a threaded pipe joint. A method for manufacturing a threaded connection for pipes contains a preparation stage and a stage of forming a metallized layer.
[0079] Этап подготовки[0079] Preparation stage
На этапе подготовки подготавливают ниппель 3, муфту 4 и раствор для нанесения металлизированного слоя. Ниппель 3 содержит контактную поверхность 34, содержащую часть 31 с наружной резьбой, как было описано выше. Муфта 4 содержит контактную поверхность 44, содержащую часть 41 с внутренней резьбой, как было описано выше. По меньшей мере одна поверхность из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты могут быть подвергнуты известной подготовке. Подготовка может представлять собой обезжиривание. Во время обезжиривания удаляют масло, масляные пятна и иные подобные загрязнения с по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты. Обезжиривание может представлять собой, в частности, обезжиривание растворителем, щелочное обезжиривание и электролитическое обезжиривание. В качестве подготовки может быть дополнительно выполнено травление. Травление позволяет удалять ржавчину, окисленное покрытие, образующееся при механической обработке, и иные подобные загрязнения с по меньшей мере одной поверхности из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты.At the preparation stage, nipple 3, coupling 4 and solution are prepared for applying the metallized layer. The nipple 3 includes a contact surface 34 containing a male thread portion 31 as described above. The coupling 4 includes a contact surface 44 containing an internally threaded portion 41 as described above. At least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 may be subjected to known preparation. Preparation may involve defatting. During degreasing, oil, oil stains and other similar contaminants are removed from at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44. Degreasing may be, but is not limited to, solvent degreasing, alkaline degreasing, and electrolytic degreasing. As a preparation, additional etching can be performed. Etching removes rust, oxidized machining coating, and other similar contaminants from at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44.
[0080] Раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы цинка, ионы никеля и графит. Раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы цинка, полученные путем растворения соли цинка (например, сульфата цинка) в растворе для нанесения металлизированного слоя. Раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы никеля, полученные путем растворения соли никеля (например, сульфата никеля) в растворе для нанесения металлизированного слоя. Анион соли цинка и соли никеля представляет собой, в частности, ион серной кислоты и/или хлорид-ион и/или пирофосфат-ион. Предпочтительно, раствор для нанесения металлизированного слоя содержит ионы цинка в концентрации от 1 до 100 г/л и ионы никеля в концентрации от 1 до 100 г/л.[0080] The solution for applying the metallized layer contains zinc ions, nickel ions and graphite. The plating solution contains zinc ions obtained by dissolving a zinc salt (eg, zinc sulfate) in the plating solution. The plating solution contains nickel ions produced by dissolving a nickel salt (eg, nickel sulfate) in the plating solution. The zinc salt and nickel salt anion is in particular a sulfuric acid ion and/or a chloride ion and/or a pyrophosphate ion. Preferably, the solution for applying the metallized layer contains zinc ions in a concentration of 1 to 100 g/l and nickel ions in a concentration of 1 to 100 g/l.
[0081][0081]
Кроме того, раствор для нанесения металлизированного слоя содержит графит. Таким образом, металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni содержит графит. В результате стойкость металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni к образованию задиров и способность к поддержанию высокого крутящего момента увеличиваются, что позволяет предотвратить ослабление резьбового соединения для труб даже при использовании резьбового соединения для труб в скважине с горизонтальным окончанием ствола. В способе изготовления согласно настоящему варианту осуществления изобретения, предпочтительно, используют порошкообразный графит. Размер частиц графита не ограничивается указанным размером частиц. Размер частиц графита составляет, например, от 0,01 до 30 мкм. С учетом дисперсности в растворе для нанесения металлизированного слоя и баланса между размером частиц и толщиной слоя, более предпочтительный размер частиц графита составляет от 0,01 до 10 мкм. Размер частиц графита может быть установлен соответствующим образом в диапазоне, допускающем диспергирование частиц графита в растворе для нанесения металлизированного слоя и захват графита металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni.In addition, the solution for applying the metallized layer contains graphite. Thus, the Zn-Ni alloy metallized layer 100 contains graphite. As a result, the galling resistance of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 and the ability to support high torque are increased, which can prevent the pipe thread from loosening even when the pipe thread is used in a horizontal wellbore. In the manufacturing method according to the present embodiment, powdered graphite is preferably used. The particle size of graphite is not limited to the specified particle size. The graphite particle size is, for example, from 0.01 to 30 μm. Taking into account the dispersion in the solution for applying the metallized layer and the balance between particle size and layer thickness, the more preferred graphite particle size is from 0.01 to 10 microns. The size of the graphite particles can be suitably set in a range allowing the graphite particles to be dispersed in the metallized layer deposition solution and the graphite to be captured by the Zn-Ni alloy metallized layer 100.
[0082] Когда содержание графита в растворе для нанесения металлизированного слоя составляет 3 г/л и более, графит может стабильно захватываться металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni. Это позволяет стабильно повысить способность металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni к поддержанию высокого крутящего момента. Напротив, когда содержание графита в растворе для нанесения металлизированного слоя составляет 20 г/л и менее, можно предотвратить осаждение графита в ванне для нанесения металлизированного слоя. Таким образом, содержание графита в растворе для нанесения металлизированного слоя, предпочтительно, составляет от 3 до 20 г/л. В более предпочтительном варианте нижний предел содержания графита в растворе для нанесения металлизированного слоя составляет 5 г/л. В более предпочтительном варианте верхний предел содержания графита в растворе для нанесения металлизированного слоя составляет 10 г/л.[0082] When the graphite content in the metallized layer deposition solution is 3 g/L or more, the graphite can be stably entrained by the Zn-Ni alloy metallized layer 100. This can stably improve the ability of the Zn-Ni alloy metallized layer 100 to maintain high torque. On the contrary, when the graphite content of the metallized layer coating solution is 20 g/L or less, it is possible to prevent graphite from being deposited in the metallized layer coating bath. Thus, the graphite content in the solution for applying the metallized layer is preferably from 3 to 20 g/l. More preferably, the lower limit of graphite content in the solution for applying the metallized layer is 5 g/l. More preferably, the upper limit of the graphite content in the solution for applying the metallized layer is 10 g/l.
[0083] Диспергирующее вещество[0083] Dispersant
Предпочтительно, раствор для нанесения металлизированного слоя дополнительно содержит диспергирующее вещество. Диспергирующее вещество повышает дисперсность графита в растворе для нанесения металлизированного слоя. Предпочтительно, диспергирующее вещество представляет собой полиакриловую кислоту и/или 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид.Preferably, the solution for applying the metallized layer further contains a dispersant. The dispersant increases the dispersion of graphite in the solution for applying the metallized layer. Preferably, the dispersant is polyacrylic acid and/or 1-butyl-1-methylpyrrolidinium chloride.
[0084] Полиакриловая кислота представляет собой полимер акриловой кислоты. При растворении полиакриловой кислоты или соли полиакриловой кислоты (например, натрия полиакрилата) в растворе для нанесения металлизированного слоя полиакриловая кислота вводится в состав раствора для нанесения металлизированного слоя. Предпочтительно, полиакриловая кислота имеет низкую молекулярную массу. Полиакриловая кислота с низкой молекулярной массой способна дополнительно повышать дисперсность графита. Верхний предел молекулярной массы полиакриловой кислоты предпочтительно составляет 10000, более предпочтительно 2000, по усредненной молекулярной массе. Нижний предел молекулярной массы полиакриловой кислоты не ограничивается указанной молекулярной массой. Нижний предел молекулярной массы полиакриловой кислоты составляет, например, 1000 по усредненной молекулярной массе.[0084] Polyacrylic acid is a polymer of acrylic acid. When polyacrylic acid or a salt of polyacrylic acid (for example, sodium polyacrylate) is dissolved in the solution for applying the metallized layer, the polyacrylic acid is included in the solution for applying the metallized layer. Preferably, the polyacrylic acid has a low molecular weight. Low molecular weight polyacrylic acid can further increase the dispersion of graphite. The upper limit of the molecular weight of the polyacrylic acid is preferably 10,000, more preferably 2,000, based on the average molecular weight. The lower limit of the molecular weight of polyacrylic acid is not limited to the specified molecular weight. The lower limit of the molecular weight of polyacrylic acid is, for example, 1000 based on average molecular weight.
[0085] 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид — соединение, выраженное химической формулой C9H20ClN и классифицируемое скорее как четвертичная аммониевая соль. 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид — это соединение, содержащее пятичленное кольцо (гетероцикл, содержащий N+). В качестве ионной жидкости также используют 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид.[0085] 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium chloride is a compound expressed by the chemical formula C9H20ClN and is classified as a quaternary ammonium salt. 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium chloride is a compound containing a five-membered ring (an N+-containing heterocycle). 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium chloride is also used as an ionic liquid.
[0086] Содержание диспергирующего вещества в растворе для нанесения металлизированного слоя не ограничивается указанным содержанием. Небольшое количество диспергирующего вещества, содержащегося в растворе для нанесения металлизированного слоя, повышает дисперсность графита. Содержание диспергирующего вещества в растворе для нанесения металлизированного слоя составляет, например, от 1 × 10-6 до 1 × 10-4 моль/л. Если раствор для нанесения металлизированного слоя содержит как полиакриловую кислоту, так и 1-бутил-1-метилпирролидиний, содержание каждого из них, предпочтительно, составляет от 1 × 10-6 до 1 × 10-4 моль/л. Содержание полиакриловой кислоты (моль/л) означает молярное отношение к ее усредненной молекулярной массе.[0086] The content of the dispersant in the solution for applying the metallized layer is not limited to the specified content. A small amount of dispersing agent contained in the solution for applying the metallized layer increases the dispersion of graphite. The content of dispersant in the solution for applying the metallized layer is, for example, from 1 × 10 -6 to 1 × 10 -4 mol/l. If the solution for applying the metallized layer contains both polyacrylic acid and 1-butyl-1-methylpyrrolidinium, the content of each of them is preferably from 1 × 10 -6 to 1 × 10 -4 mol/l. The content of polyacrylic acid (mol/l) means the molar ratio to its average molecular weight.
[0087] Раствор для нанесения металлизированного слоя может содержать проводящую соль и/или промотор анодного растворения и/или комплексообразователь и/или буфер pH и/или поверхностно-активное вещество и/или восстановитель и/или стабилизатор и/или другие добавки при необходимости.[0087] The solution for applying the metallized layer may contain a conductive salt and/or an anodic dissolution promoter and/or a complexing agent and/or a pH buffer and/or a surfactant and/or a reducing agent and/or a stabilizer and/or other additives as necessary.
[0088] Этап формирования металлизированного слоя[0088] Metallized layer formation step
На этапе формирования металлизированного слоя по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты подвергают электролитическому осаждению, для чего вводят в контакт с раскрытым выше раствором для нанесения металлизированного слоя таким образом, чтобы образовался металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni.In the metallization layer forming step, at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 is subjected to electrolytic deposition by being brought into contact with the above-disclosed metallization layer solution so as to form a Zn-Ni alloy metallization layer 100 .
[0089] Устройство для нанесения металлизированного слоя содержит, например, ванну для нанесения металлизированного слоя, перемешивающее устройство, фильтр, регулятор температуры, анодную пластину и устройство для промывки. Вышеуказанный раствор для нанесения металлизированного слоя заливают в ванну для нанесения металлизированного слоя, и по меньшей мере одно из ниппеля 3 и/или муфты 4, а также анодную пластину погружают в раствор для нанесения металлизированного слоя. При этом труба 1 или муфтовое соединение 2 может быть полностью погружено в раствор для нанесения металлизированного слоя. Ниппель 3 может быть погружен в раствор для нанесения металлизированного слоя полностью, или только контактная поверхность 34 ниппеля 3 может быть погружена в раствор для нанесения металлизированного слоя. Муфта 4 может быть погружена в раствор для нанесения металлизированного слоя полностью, или только контактная поверхность 44 муфты 4 может быть погружена в раствор для нанесения металлизированного слоя. При подаче напряжения на по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты и анодную пластину, металлизированный слой 100 из сплава Zn-Ni формируется на или над по меньшей мере одну поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты.[0089] A device for applying a metallized layer contains, for example, a bath for applying a metallized layer, a stirring device, a filter, a temperature controller, an anode plate and a washing device. The above plating solution is poured into the plating bath, and at least one of the nipple 3 and/or coupling 4 as well as the anode plate are immersed in the plating solution. In this case, pipe 1 or coupling connection 2 can be completely immersed in the solution for applying a metallized layer. The pin 3 may be completely immersed in the plating solution, or only the contact surface 34 of the pin 3 may be immersed in the plating solution. The coupling 4 may be completely immersed in the plating solution, or only the contact surface 44 of the coupling 4 may be immersed in the plating solution. When a voltage is applied to at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 and the anode plate, a metallized Zn-Ni alloy layer 100 is formed on or over at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 .
[0090] Условия, включая температуру в ванне для нанесения металлизированного слоя, плотность тока, pH, скорость перемешивания, могут быть установлены соответствующим образом. Условия электрического осаждения предполагают, например, pH раствора для нанесения металлизированного слоя: 1—10, температуру раствора для нанесения металлизированного слоя: 10—60 °C, плотность тока: 1—100 A/дм2, скорость перемешивания: 0,1—1 м/с, период обработки: 1—100 минут. По завершении этапа формирования металлизированного слоя по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты промывают и высушивают при необходимости. Способ промывки и сушки не ограничивается указанным способом.[0090] Conditions including plating bath temperature, current density, pH, stirring speed can be set accordingly. Electrical deposition conditions assume, for example, pH of the solution for applying the metallized layer: 1–10, temperature of the solution for applying the metallized layer: 10–60 °C, current density: 1–100 A/dm2, stirring speed: 0.1–1 m /s, processing period: 1—100 minutes. Upon completion of the metallized layer forming step, at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44 is washed and dried if necessary. The method of washing and drying is not limited to the above method.
[0091] Этап формирования смазочного покрытия[0091] Lubricating coating forming step
Способ изготовления в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения может дополнительно содержать этап формирования смазочного покрытия. В частности, после вышеупомянутого этапа формирования металлизированного слоя, то есть после формирования вышеописанного металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni на или над по меньшей мере одну поверхности из контактной поверхности 34 ниппеля и контактной поверхности 44 муфты, может быть выполнен этап формирования смазочного покрытия. На этапе формирования смазочного покрытия смазочное покрытие 200 формируют на или над по меньшей мере одну поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля, контактной поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni.The manufacturing method according to the present embodiment may further comprise the step of forming a lubricating coating. Specifically, after the above-mentioned step of forming the metallized layer, that is, after forming the above-described Zn-Ni alloy metallized layer 100 on or above at least one surface of the pin contact surface 34 and the coupling contact surface 44, the step of forming a lubricating coating can be performed. In the lubricating coating forming step, a lubricating coating 200 is formed on or over at least one surface of a pin contact surface 34, a coupling contact surface 44, and a Zn-Ni alloy metallized layer 100.
[0092] Смазочное покрытие 200 формируют путем нанесения вышеописанного смазывающего вещества на по меньшей мере одну поверхность из контактной поверхности 34 ниппеля, контактную поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni. Способ нанесения не ограничивается указанным способом. Способ нанесения может представлять собой распыление, нанесение кистью и погружение. В случае применения способа распыления смазывающее вещество может распыляться при нагревании для повышения текучести. Смазочное покрытие 200 может быть сформировано только частично на или над по меньшей мере одной поверхностью из контактной поверхности 34 ниппеля, контактной поверхности 44 муфты и металлизированного слоя 100 из сплава Zn-Ni. Тем не менее, смазочное покрытие 200, предпочтительно, формируют полностью и равномерно на или над контактной поверхностью 34 ниппеля, контактной поверхностью 44 муфты и металлизированным слоем 100 из сплава Zn-Ni.[0092] The lubricating coating 200 is formed by applying the above-described lubricant to at least one of the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100. The application method is not limited to the specified method. The application method may be spraying, brushing or dipping. In the case of a spray method, the lubricant may be sprayed when heated to improve fluidity. The lubricating coating 200 may be formed only partially on or over at least one surface of the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100. However, the lubricating coating 200 is preferably formed completely and uniformly on or above the pin contact surface 34, the coupling contact surface 44, and the Zn-Ni alloy metallized layer 100.
[0093] Описанные выше этапы позволяют получить резьбовое соединение для труб в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения.[0093] The steps described above make it possible to obtain a threaded connection for pipes in accordance with the present embodiment of the invention.
ПРИМЕРЫEXAMPLES
[0094] Пример будет описан ниже. Если не указано иное, символ «%»в примере означает массовый процент.[0094] An example will be described below. Unless otherwise noted, the symbol "%" in the example indicates mass percentage.
[0095] Этап подготовки[0095] Preparation stage
В настоящем примере использовали доступный на рынке холоднокатаный стальной лист, который предполагался основным металлом резьбового соединения. Холоднокатаный стальной лист имел длину 150 мм × ширину 100 мм (поверхность покрытия длиной 100 мм × шириной 100 мм). Холоднокатаный стальной лист был изготовлен из низкоуглеродистой стали. Химический состав стального листа: C: 0,19 %, Si: 0,25 %, Mn: 0,8 %, P: 0,02 %, S: 0,01 %, Cu: 0,04 %, Ni: 0,1 %, Cr: 13 %, Mo: 0,04 %, и остальное: Fe и примеси.In the present example, a commercially available cold-rolled steel sheet was used, which was assumed to be the base metal of the threaded connection. The cold-rolled steel sheet had a length of 150 mm × a width of 100 mm (coating surface of a length of 100 mm × a width of 100 mm). The cold rolled steel sheet was made from low carbon steel. Chemical composition of steel sheet: C: 0.19%, Si: 0.25%, Mn: 0.8%, P: 0.02%, S: 0.01%, Cu: 0.04%, Ni: 0 .1%, Cr: 13%, Mo: 0.04%, and the rest: Fe and impurities.
[0096] Ванна для нанесения металлизированного слоя для образца № 1—5 имела следующий состав:[0096] The bath for applying the metallized layer for sample No. 1-5 had the following composition:
- раствор для нанесения металлизированного слоя: сплав DAIN Zinalloy (производства Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd.),- solution for applying the metallized layer: DAIN Zinalloy alloy (manufactured by Daiwa Fine Chemicals Co., Ltd.),
- графит: TIMREX (торговая марка) KS6 (компании IMERYS GRAPHITE & CARBON) 1—10 г/л, размер частиц < 100 нм (D90),- graphite: TIMREX (trade mark) KS6 (IMERYS GRAPHITE & CARBON companies) 1-10 g/l, particle size < 100 nm (D90),
- полиакриловая кислота (компании Sigma-Aldrich), 2 × 10-5 моль/л, усредненная молекулярная масса (Mw) 1800,- polyacrylic acid (Sigma-Aldrich company), 2 × 10 -5 mol/l, average molecular weight (Mw) 1800,
- 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид (компании Merck KGaA) 2 × 10-5 моль/л.- 1-butyl-1-methylpyrrolidinium chloride (Merck KGaA) 2 × 10 -5 mol/l.
[0097] Ванна для нанесения металлизированного слоя для образца № 6—8 имела следующий состав:[0097] The bath for applying the metallized layer for sample No. 6-8 had the following composition:
- раствор для нанесения металлизированного слоя: пентагидрат сульфата меди 200 г/л, и серная кислота 50 г/л (компании KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.),- solution for applying the metallized layer: copper sulfate pentahydrate 200 g/l, and sulfuric acid 50 g/l (KISHIDA CHEMICAL Co., Ltd.),
- графит: TIMREX (торговая марка) KS6 (компании IMERYS GRAPHITE & CARBON) 1—10 г/л, размер частиц < 100 нм (D90),- graphite: TIMREX (trade mark) KS6 (IMERYS GRAPHITE & CARBON companies) 1-10 g/l, particle size < 100 nm (D90),
- полиакриловая кислота (компании Sigma-Aldrich), 2 × 10-5 моль/л, усредненная молекулярная масса (Mw) 1800,- polyacrylic acid (Sigma-Aldrich company), 2 × 10 -5 mol/l, average molecular weight (Mw) 1800,
- 1-бутил-1-метилпирролидиния хлорид (компании Merck KGaA) 2 × 10-5 моль/л.- 1-butyl-1-methylpyrrolidinium chloride (Merck KGaA) 2 × 10 -5 mol/l.
[0098] Этап формирования металлизированного слоя[0098] Metallized layer formation step
На поверхности стального листа каждого образца формировали металлизированный слой при следующих условиях:A metallized layer was formed on the surface of the steel sheet of each sample under the following conditions:
- температура в ванне для нанесения металлизированного слоя: 25°C,- temperature in the bath for applying the metallized layer: 25°C,
- плотность тока покрытия: 2 A/дм2,- coating current density: 2 A/dm 2 ,
- толщина покрытия (заданное значение): 5—10 мкм,- coating thickness (specified value): 5—10 microns,
- скорость перемешивания: 0,4 м/с,- mixing speed: 0.4 m/s,
- анод для нанесения металлизированного слоя (противоэлектрод): нерастворимый анод (пластина из Ti с покрытием из оксида иридия).- anode for applying a metallized layer (counter electrode): insoluble anode (Ti plate coated with iridium oxide).
[0099] Измерение состава металлизированного слоя[0099] Measuring the composition of the metallized layer
Для стального листа в каждом образце, на котором был сформирован металлизированный слой, содержание Ni (атомных %) и графита (атомных %) измеряли описанным выше способом. В образцах 6—8 выполняли элементный анализ по EDS, а долю содержания С определяли как содержание графита (атомных %), от приняв за 100,0 атомных % общее содержание Cu и С. Результаты измерений приведены в таблице 1.For the steel sheet in each sample on which a metallized layer was formed, the contents of Ni (atomic %) and graphite (atomic %) were measured in the manner described above. In samples 6–8, elemental analysis was performed by EDS, and the proportion of C content was determined as the graphite content (atomic %), taking the total content of Cu and C as 100.0 atomic %. The measurement results are shown in Table 1.
[0100][0100]
[0101] Измерение толщины металлизированного слоя[0101] Measuring the thickness of the metallized layer
Для стального листа в каждом образце, на котором был сформирован металлизированный слой, толщину металлизированного слоя измеряли описанным выше способом. Результаты измерений приведены в таблице 1.For the steel sheet in each sample on which a metallized layer was formed, the thickness of the metallized layer was measured in the manner described above. The measurement results are shown in Table 1.
[0102] Измерение твердости по Виккерсу металлизированного слоя[0102] Vickers hardness measurement of metallized layer
Для стального листа в каждом образце, на котором был сформирован металлизированный слой, твердость по Виккерсу (Hv0.005) металлизированного слоя измеряли описанным выше способом. Результаты измерений приведены в таблице 1.For the steel sheet in each sample on which a metallized layer was formed, the Vickers hardness (Hv0.005) of the metallized layer was measured in the manner described above. The measurement results are shown in Table 1.
[0103] Испытание на скольжение по Боудену[0103] Bowden Slip Test
Для стального листа в каждом образце, на котором был сформирован металлизированный слой, было выполнено испытание на скольжение по Боудену при следующих условиях. Кроме того, изменения коэффициента трения во время испытания показаны на ФИГ.1, ФИГ.11 и ФИГ.12. Условия испытаний следующие:For the steel sheet in each specimen on which a metallized layer was formed, a Bowden slip test was performed under the following conditions. In addition, changes in the coefficient of friction during the test are shown in FIG. 1, FIG. 11 and FIG. 12. The test conditions are as follows:
- стальной шарик: 3/16''SUJ2,- steel ball: 3/16''SUJ2,
- нагрузка: 3 кгс (контактное давление Герца: в среднем 1,5 ГПа),- load: 3 kgf (Hertzian contact pressure: average 1.5 GPa),
- ширина скольжения: 10 мм,- sliding width: 10 mm,
- скорость скольжения: 4 мм/с,- sliding speed: 4 mm/s,
- смазывающее вещество: отсутствует (без смазки),- lubricant: absent (without lubrication),
- температура проведения испытаний: комнатная температура (25°C).- test temperature: room temperature (25°C).
[0104] На ФИГ.11 и 12 изображены диаграммы, каждая из которых иллюстрирует результаты испытания на скольжение по Боудену, выполненного в Примере. Как показано на ФИГ.1, ФИГ.11 и ФИГ.12, если количество скольжений от начала скольжения до момента, в который коэффициент трения (μ) превысит 0,4, велико, можно считать стойкость стального листа к образованию задиров превосходной. Кроме того, если количество скольжений, при которых коэффициент трения (μ) сохранял значение от 0,2 до 0,4, велико, можно считать способность к поддержанию высокого крутящего момента превосходной. Таким образом, в настоящем примере количество скольжений от начала скольжения до момента, в который коэффициент трения (μ) превысит 0,4 без образования задиров, было определено как «суммарное количество скольжений». Кроме того, количество скольжений, при которых коэффициент трения (μ) сохранял значение от 0,2 до 0,4 без образования задиров, было определено как «количество скольжений с высоким коэффициентом трения». Полученное количество скольжений с высоким коэффициентом трения (скольжений) и общее количество скольжений для стального листа каждого образцва приведены в таблице 1.[0104] FIGS. 11 and 12 are diagrams each illustrating the results of the Bowden slip test performed in the Example. As shown in FIG. 1, FIG. 11 and FIG. 12, if the number of slides from the start of sliding to the point at which the friction coefficient (μ) exceeds 0.4 is large, the scuffing resistance of the steel sheet can be considered excellent. In addition, if the number of slips in which the friction coefficient (μ) remained between 0.2 and 0.4 is large, the high torque maintaining ability can be considered excellent. Thus, in the present example, the number of slips from the start of sliding to the point at which the coefficient of friction (μ) exceeds 0.4 without scoring was defined as the “total number of slips.” In addition, the number of slides in which the coefficient of friction (μ) remained between 0.2 and 0.4 without scoring was defined as the “number of slides with a high friction coefficient.” The resulting number of high-friction slips (slips) and the total number of slips for the steel sheet of each sample are shown in Table 1.
[0105] Результаты оценки[0105] Evaluation results
Согласно таблице 1, ФИГ.1, ФИГ.11 и ФИГ.12, стальные листы образцов №№ 2—5 содержали металлизированный слой из сплава Zn-Ni, содержащий графит. В результате суммарное количество скольжений до момента, в который коэффициент трения (μ) превысит 0,4, превысило 90, и стальные листы продемонстрировали превосходную стойкость к образованию задиров. Кроме того, количество скольжений с высоким коэффициентом трения, при котором коэффициент трения сохранял значение от 0,2 до 0,4 без образования задиров, превысило 60, и стальные листы демонстрировали превосходную способность к поддержанию высокого крутящего момента. Таким образом, резьбовое соединение для труб, содержащее металлизированный слой из сплава Zn-Ni, содержащий графит, можно считать имеющим превосходную стойкость к образованию задиров и невосприимчивость к ослаблению даже при использовании в скважине с горизонтальным окончанием ствола.According to Table 1, FIG. 1, FIG. 11 and FIG. 12, the steel sheets of samples Nos. 2-5 contained a metallized layer of Zn-Ni alloy containing graphite. As a result, the total number of slips until the coefficient of friction (μ) exceeds 0.4 exceeded 90, and the steel sheets showed excellent resistance to scoring. In addition, the number of high-friction sliding events in which the friction coefficient maintained a value of 0.2 to 0.4 without scuffing exceeded 60, and the steel sheets exhibited excellent high-torque ability. Thus, a pipe threaded connection comprising a Zn-Ni alloy metallized layer containing graphite can be considered to have excellent galling resistance and resistance to loosening even when used in a horizontal wellbore.
[0106] Стальные листы образцов 3—5 имели содержание графита от 30,0 до 60,0 атомных %. В результате суммарное количество скольжений увеличилось по сравнению со стальным листом образца № 2, в котором содержание графита составляло 2,7 атомных %, то есть стальные листы продемонстрировали улучшенную стойкость к образованию задиров. Кроме того, стальные листы показали увеличенное количество скольжений с высоким коэффициентом трения по сравнению со стальным листом образца № 2, то есть улучшенную способность к поддержанию высокого крутящего момента. Таким образом, резьбовое соединение для труб, содержащее металлизированный слой из сплава Zn-Ni с содержанием графита от 30,0 до 60,0 атомных %, можно считать имеющим повышенную стойкость к образованию задиров и невосприимчивость к ослаблению даже при использовании в скважине с горизонтальным окончанием ствола.[0106] The steel sheets of samples 3 to 5 had a graphite content of 30.0 to 60.0 atomic %. As a result, the total number of slips increased compared to the steel sheet of sample No. 2, in which the graphite content was 2.7 atomic%, that is, the steel sheets showed improved resistance to scuffing. In addition, the steel sheets showed an increased number of high friction slides compared to the steel sheet of sample No. 2, that is, an improved ability to maintain high torque. Thus, a threaded pipe connection containing a metallized layer of Zn-Ni alloy with a graphite content of 30.0 to 60.0 atomic % can be considered to have increased resistance to galling and resistance to loosening, even when used in a horizontal well. trunk
[0107] Напротив, стальной лист образца № 1 содержал металлизированный слой из сплава Zn-Ni, не содержащий графита. В результате суммарное количество скольжений составило 90 или меньше, то есть стальной лист не продемонстрировал превосходной стойкости к образованию задиров. Кроме того, количество скольжений с высоким коэффициентом трения составило 60 или меньше, то есть стальной лист не показал превосходной способности к поддержанию высокого крутящего момента.[0107] In contrast, the steel sheet of sample No. 1 contained a metallized layer of Zn-Ni alloy containing no graphite. As a result, the total number of slips was 90 or less, which means that the steel sheet did not demonstrate excellent scuffing resistance. In addition, the number of high-friction slides was 60 or less, meaning the steel sheet did not show excellent ability to maintain high torque.
[0108] Стальной лист образца № 6 содержал металлизированный слой из Cu, не содержащий графита. В результате суммарное количество скольжений составило 90 или меньше, то есть стальной лист не продемонстрировал превосходной стойкости к образованию задиров. Кроме того, количество скольжений с высоким коэффициентом трения составило 60 или меньше, то есть стальной лист не показал превосходной способности к поддержанию высокого крутящего момента.[0108] The steel sheet of sample No. 6 contained a metallized layer of Cu containing no graphite. As a result, the total number of slips was 90 or less, which means that the steel sheet did not demonstrate excellent scuffing resistance. In addition, the number of high-friction slides was 60 or less, meaning the steel sheet did not show excellent ability to maintain high torque.
[0109] Стальные листы образцов 7 и 8 содержали металлизированный слой из Cu, содержащий графит. В результате суммарное количество скольжений превысило 90, и стальные листы продемонстрировали превосходную стойкость к образованию задиров. Кроме того, количество скольжений с высоким коэффициентом трения составило 60 или меньше, то есть стальные листы не показали превосходной способности к поддержанию высокого крутящего момента.[0109] The steel sheets of samples 7 and 8 contained a metallized layer of Cu containing graphite. As a result, the total number of slips exceeded 90 and the steel sheets showed excellent resistance to scoring. In addition, the number of high-friction slips was 60 or less, meaning the steel sheets did not show excellent ability to maintain high torque.
[0110] Как видно из вышеизложенного, был описан вариант осуществления согласно настоящему изобретению. Тем не менее, вышеупомянутый вариант осуществления изобретения служит только примером осуществления настоящего описания изобретения. Таким образом, настоящее описание изобретения не ограничено ранее упомянутым вариантом осуществления, и ранее упомянутый вариант осуществления может быть изменен и реализован надлежащим образом без отхода от сущности настоящего описания изобретения.[0110] As can be seen from the above, an embodiment according to the present invention has been described. However, the above embodiment serves only as an example of the implementation of the present specification. Therefore, the present specification is not limited to the previously mentioned embodiment, and the previously mentioned embodiment can be modified and implemented as appropriate without departing from the spirit of the present specification.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCE SYMBOLS
[0111] 1 стальная труба[0111] 1 steel pipe
2 муфтовое соединение2 coupling connection
3 ниппель3 nipple
31 часть с наружной резьбой31 parts with external thread
32 металлическая уплотнительная часть ниппеля32 metal nipple sealing part
33 упорная часть ниппеля33 nipple thrust part
34 контактная поверхность ниппеля34 nipple contact surface
4 муфта4 coupling
41 часть с внутренней резьбой41 parts with internal thread
42 металлическая уплотнительная часть муфты42 metal sealing part of the coupling
43 упорная часть муфты43 thrust part of the coupling
44 контактная поверхность муфты44 contact surface of the coupling
100 металлизированный слой из сплава Zn-Ni100 metallized layer of Zn-Ni alloy
200 смазочное покрытие200 lubricating coating
Claims (10)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2802489C1 true RU2802489C1 (en) | 2023-08-29 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008214666A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinshu Univ | Screw member and method for manufacturing the same |
JP2008214667A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinshu Univ | Zinc-nano carbon compound-plated object and method for manufacturing the same |
JP5149485B2 (en) * | 2005-10-19 | 2013-02-20 | 株式会社かんでんエンジニアリング | Dust removal device |
RU2562835C1 (en) * | 2011-10-17 | 2015-09-10 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Threaded connection for pipes |
JP6272791B2 (en) * | 2015-02-24 | 2018-01-31 | 旭化成株式会社 | Method for producing organic acid |
WO2019074103A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | 新日鐵住金株式会社 | Threaded joint for pipes and method for producing threaded joint for pipes |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5149485B2 (en) * | 2005-10-19 | 2013-02-20 | 株式会社かんでんエンジニアリング | Dust removal device |
JP2008214666A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinshu Univ | Screw member and method for manufacturing the same |
JP2008214667A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Shinshu Univ | Zinc-nano carbon compound-plated object and method for manufacturing the same |
RU2562835C1 (en) * | 2011-10-17 | 2015-09-10 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Threaded connection for pipes |
JP6272791B2 (en) * | 2015-02-24 | 2018-01-31 | 旭化成株式会社 | Method for producing organic acid |
WO2019074103A1 (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-18 | 新日鐵住金株式会社 | Threaded joint for pipes and method for producing threaded joint for pipes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2016374775B2 (en) | Threaded connection for pipe or tube and method of producing the threaded connection for pipe or tube | |
CA3064359C (en) | Threaded connection for pipes or tubes and method for producing the threaded connection for pipes or tubes | |
AU2021245143B9 (en) | Threaded connection for oil country tubular goods and method for producing threaded connection for oil country tubular goods | |
WO2018003455A1 (en) | Screw joint for pipe and manufacturing method for screw joint for pipe | |
CN111051757B (en) | Threaded joint for pipe and method for manufacturing threaded joint for pipe | |
US20100096850A1 (en) | Nanostructured alloy coated threaded metal surfaces and methods of producing same | |
CA3124078C (en) | Composition, and threaded connection for pipes including lubricant coating layer formed from the composition | |
JP7553221B2 (en) | Pipe threaded joint and method for manufacturing pipe threaded joint | |
EP3696256A1 (en) | Composition and threaded joint for pipes provided with lubricating coating film layer that is formed from said composition | |
RU2802489C1 (en) | Threaded connection for pipe and method for manufacturing threaded connection for pipe | |
CN115103975B (en) | Threaded joint for pipe and method for manufacturing threaded joint for pipe | |
WO2022039131A1 (en) | Metal pipe for oil well and method of manufacturing metal pipe for oil well | |
WO2024185640A1 (en) | Metal pipe for oil wells | |
Masallb et al. | Improving Surface Properties of Inconel 600 Alloy by Electroless Ni-P Deposition | |
WO2020021710A1 (en) | Screw joint for pipe and method for manufacturing screw joint for pipe | |
EA045795B1 (en) | METAL PIPE FOR OIL WELL AND METHOD OF ITS MANUFACTURE | |
EA041163B1 (en) | COMPOSITION AND A SCREW JOINT FOR PIPE CONTAINING A LUBRICATING COATING LAYER FORMED FROM THE COMPOSITION | |
Savjani et al. | Enhanced tribological properties of copper metal-matrix composites reinforced with fluorinated graphene oxide nanosheets | |
WO2020021704A1 (en) | Screw joint for pipe and method for manufacturing same | |
BR112021012924B1 (en) | COMPOSITION, AND THREADED CONNECTION FOR PIPE, INCLUDING LUBRICANT COATING LAYER FORMED FROM THE COMPOSITION | |
EA042400B1 (en) | THREADED JOINT FOR PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THREADED JOINT FOR PIPE | |
EA040447B1 (en) | THREADED JOINT FOR PIPE PRODUCTS USED IN OIL INDUSTRY AND METHOD FOR PRODUCING THREADED JOINT FOR PIPE PRODUCTS USED IN OIL INDUSTRY |