WO1987006673A1 - Joint for oil well pipes and method of manufacturing same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an oil country tubular good having high airtightness and excellent galling resistance, and in particular, is provided only for delayed blasting provided with a projection layer of soft metal particles at least in a metal seal portion. Oil well pipe with excellent airtightness and excellent galling resistance and its manufacture
- Oil well pipes including drill drills, casing vibrators, etc. are usually subjected to a high pressure of 3.5 to 14.0 kg / mm 2 (5,000 to 20,000 psi), and therefore, high oil tightness is required for oil parallel pipes. You. The situation is the same for gas wells, and will be referred to as “oil well pipe” or “oil well pipe” in this specification.
- oil country tubular goods are fastened by fittings and used repeatedly, so that tightening and retightening are always performed.
- the oil well pipe joint is composed of a threaded part and a metal seal part, and in order to exhibit sufficient airtightness to withstand high pressure as described above, high surface pressure must be applied to the metal seal part and the screw part. Must Therefore, it was not possible to avoid the galling of the metal seal and the screw during repeated manual fastening.
- the metal seal part of the oil joint pipe is surface-treated to prevent galling and improve airtightness.
- a treatment for forming a chemical conversion treatment film such as zinc phosphate, manganese phosphate, iron oxalate, etc. is applied.
- the film is formed. Deterioration has occurred, and "leakage" has started to appear.
- U.S. Pat. No. 4,474,651 proposes that an activation layer be provided on the metal seal portion or the screw portion before metal plating.
- a blasting plating method is known as a dry plating method.
- the blasting material for that For example, Japanese Patent Publication No. 59-9312 discloses a blasting material consisting of iron or iron alloy as a core, and a zinc or zinc alloy layer coated on the west of the core with an iron-zinc alloy layer. Is disclosed.
- the blasting plating method as a dry plating method is practiced in a very limited field because the corrosion resistance of the resulting plating film is not sufficient, although the corrosion resistance of the base steel material is improved. It's just Also, even with the blasting material disclosed in the above publication, improvement in corrosion resistance was hardly expected, and additional surface treatment was required, so that it was not put to practical use. Disclosure of the invention
- An object of the present invention is to replace the conventional electric plating with the oil-filled pipe by projecting soft metal particles in the same manner as in the sand blasting treatment, to perform blasting plating, and to prevent galling.
- Another object of the present invention is to provide an oil country tubular good with improved airtightness at high temperatures and a method for producing the same.
- Another object of the present invention is to provide an oil country tubular good and a method of manufacturing the same, which use a high-strength, high-alloy material and have improved adhesion and anti-galling performance.
- the present inventors have conducted various studies to achieve such an object, and found that the blasting coating film, which was conventionally used only for improving the corrosion resistance, was used for improving the galling resistance of the above-described oil country tubular goods joint. Knowing that it is particularly effective, By using soft metal particles, especially nucleated particles coated with a soft metal on the surface, as blast particles, the joint strength with the base metal surface is naturally high without any problem of delayed rupture. In addition, the present inventors have found that a spray-coated film having a porous structure having excellent lubricant retention properties can be obtained, and that the galling resistance is dramatically improved, and the present invention has been completed. .
- the gist of the present invention is that the projection of fine particles of a soft metal or alloy having a melting point higher than the operating temperature of the oil country tubular joint with a thickness of 1 to 30 m, preferably 5 to 15 / im. It is an oil country tubular good with at least a plating layer on the surface of the metal seal.
- the present invention provides a soft metal having a melting point higher than the operating environment temperature of the oil well pipe worker, for example, a soft metal having a melting point of 400 or more, surrounding the threaded portion and the metal seal portion of the oil country tubular good.
- a method of manufacturing an oil country tubular goods joint comprising projecting particles of an alloy thereof at high speed, for example, by pneumatic pressure onto at least a cut surface of a surface of a metal seal portion.
- the soft metal particles may be independent particles having iron or an iron alloy as a nucleus and a zinc or zinc alloy layer adhered to the core through an iron-zinc alloy layer.
- a spray-coated film with excellent bonding strength with the base material and the base material, improved porosity, and excellent lubricant retention characteristics is obtained ⁇ 3 ⁇ 4>
- the present invention relates to a small oil well pipe joint.
- a porous projection obtained by projecting independent particles consisting of iron or iron alloy as a core and zinc or zinc alloy layer applied around it through an iron-zinc alloy layer on the surface of the metal seal part It is an oil well pipe with excellent galling resistance that has an adhesion film.
- the present invention provides a method of forming a zinc or zinc alloy layer on at least a metal seal surface of an oil well joint with iron or iron alloy as a core and an iron-zinc alloy layer around the core.
- Manufacture of oil-pipe joints with excellent galling resistance characterized in that a blasting material consisting of independent particles adhered is projected to form a porous projected coating film.
- the above-mentioned projection coating layer means that fine particles or nucleated particles of a soft metal collide with the surface to be processed at a high speed and mechanically bite into the surface to be processed, and the heat generated at that time causes the particles to soften. A part is melted, and this melt adheres to the surface to be treated to enhance the adhesion, and this is a soft metal-plated layer formed in several layers.
- the soft metal includes ⁇ , ⁇ £, and the like.
- the thickness of the projection coating layer is usually 1 to 30 m. To achieve the desired effect, a thickness of at least 1 is required, but no further improvement is observed above 30 m.
- the particles are generally from 0.05 to: L.5 TM and the injection pressure is generally from 2 to 6 kgf / ⁇ . If the particle diameter is smaller than 0.05, sufficient collision pressure, that is, heat generation is not secured even if the injection pressure is increased, while if it is larger than 1.5, a uniform projection layer cannot be obtained.
- the injection pressure in the above range is necessary to ensure the required heat generation and mechanical connection between the particles and the cutting surface.
- the particle size is preferably 0.1 to 1.5 mm.
- the surface of the metal seal portion can be covered with a soft metal by the same simple method as in the sand blasting process, instead of the conventional wet electric heating. Not only is it easy to handle, but it is treated in a dry process, so it absorbs almost no hydrogen and can be transported without generating any soil.
- Fig. 1 is a schematic sectional view of an oil country tubular good
- FIG. 2 is a schematic sectional view of a blast particle used in the present invention.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a particle projection device using an air blowing method
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of a projection coating layer obtained according to the present invention.
- FIG. 1 is a sectional view of a part of an oil well pipe of a bin-box type according to the present invention.
- the oil well pipe welder 14 composed of the screw portion 10 and the metal seal portion 12 has at least the metal seal portion 12 provided with the projection coating layer 16 according to the present invention.
- the oil joint pipe is usually cut and finished as a final molding, but the oil well pipe hand and the metal seal part or at least the cut surface of the metal seal part that are finished in such a way are finished.
- a soft metal particle is projected by using a projection device as appropriate to form a projected plating layer.
- the projection coating layer 16 obtained in this way is porous (for example, when blast particles coated with zinc or zinc alloy around iron or iron alloy are used, the porosity is 20 to 40%).
- a known lubricant such as a grease-based threaded compound (eg, API BUL5A2) containing graphite powder, lead powder, zinc powder, copper powder, etc.
- FIG. 2 shows a cross section of a blast particle having a nucleus at the center, which is a preferred example of the blast particle used in the present invention. It is surrounded by a coating layer 32 of zinc or zinc alloy. An iron-zinc alloy layer 34 is formed in the boundary region. Generally, the zinc or zinc alloy concentration of such particles is between 20 and 60% by weight, while the iron or iron alloy concentration is between 40 and 80% by weight.
- the blast material composed of nucleated particles having iron or an iron alloy as a core and zinc or a zinc alloy layer deposited on the west of the core through an iron-zinc alloy layer is used as an air projector described later.
- a known blasting device such as the one described above, projects onto a screw or a metal seal portion, at least a metal seal portion, of a bottle or box.
- the blasting plating method as described above is referred to as mechanical plating (Mechanical plating), and is abbreviated as MP method.
- FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a projection device 10 using an air blowing method of a blast material composed of soft metal particles.
- a high-pressure fluid generally compressed air
- the blast material 46 supplied from the side pipe 44 is accompanied by the nozzle 48 at high speed through the nozzle 48, and at least a metal seal section is provided. Collide with the cutting surface of a hand (not shown).
- the projection speed is generally 50 100 / sec and the projection amount is 0.520 kg / min.
- this projection coating layer has a state in which particles are partially caught in the matrix surface due to the impact pressure at the time of collision, and is a kind of It has mechanical (mechanical) bonding and exhibits remarkably large bonding strength.
- the above-mentioned collision pressure concentrates on the nuclei particles, so that the joining strength is further improved. The result is a porous structure with excellent retention properties for the lubricant used for tightening and unfastening.
- the blast particle projection means is not shown, but there is, for example, a mechanical projection device called a so-called impeller type blaster, which is mounted on a rotating shaft.
- the blast particles supplied to the central part by many impellers are projected toward the surface to be processed by the high-speed rotating impeller.
- the mechanical projection device of the impeller type it is generally possible to obtain a projection speed of, for example, 30 to 80 m / sec and a projection amount of 20 to LOO kg / min.
- the present invention is not limited to the projection means.
- the projection conditions are not particularly limited, and are appropriately set so as to ensure required heat generation, a required degree of mechanical bonding between the blast particles and the cut surface, and a porous structure of the plating film.
- the particle size of the brass bets particles of the nucleated particles generally 0. 1 ⁇ 5 mm
- injection pressure, i.e. impact pressure is generally 2 ⁇ 6kg f / min 2.
- the particle diameter is smaller than 0.1 mm, sufficient collision pressure, that is, mechanical bonding with the base material surface cannot be ensured even when the injection pressure is increased, while the particle diameter is larger than 1.5.
- the degree of porosity of the porous plating film according to the present invention is as described above.
- the porosity is generally 20 to 80% in terms of porosity, but this can be reduced by increasing the projection speed, and the porosity is reduced by decreasing the particle size. In the case of large particles, the porosity tends to increase. Preferably the porosity is between 40 and 60%.
- the film formed by the MP method (hereinafter also referred to as “MPJ film”) has an iron-based film as shown in the schematic diagram of FIG.
- the MP film is in a porous form as a whole, with a small number of zinc alloy pieces 40 laminated on the surface of the steel material 42.
- the porous part is provided with a lubricant (shown in the figure). Can be maintained sufficiently.
- the thread compound specified in I is soaked, and at this time, the lubricant is sufficiently retained in the gaps in the porous MP film.
- the metal seal part had a high surface pressure, and the conventional surface treatment method did not provide a sufficient porous structure, and the lubricant was extruded, making it difficult to hold the lubricant on the surface.
- the lubricant that has permeated into the gaps of the MP film exudes and is supplied to the contact surface. Therefore, the anti-galling performance is dramatically improved compared to the conventional method.
- the coating itself is composed of blast particles stacked in layers, ⁇ easily generates fins between the layers due to the shearing force generated by the rotation of the metal seal during manual fastening. Or, only the individual particles are separated from each other, and the whole film does not fall off. As a result, the anti-galling performance is greatly improved. ..
- the present invention it is possible to treat the oil country tubular good made of a high-strength, high-alloy material by the ordinary blasting plating method after the completion of the cutting. Quality can be stabilized. Further, as described above, it can be easily applied to a long material bin or box, and has much better processing performance than the conventional method. In addition, it is a safe disposal method without fear of pollution.
- the projection coating layer according to the present invention is formed by a completely dry method, no absorption of hydrogen is observed during the treatment and no transported soil causing many problems today is observed.
- Example 1 is merely illustrative of the present invention and do not limit the present invention in any way.
- Example 1 is merely illustrative of the present invention and do not limit the present invention in any way.
- non-nuclear particles having no dissimilar metal nuclei were used as soft metal particles.
- the leakage occurs at a pressure of conversion coating the processing already 900 to 950 kgf / cm 2 in the conventional method.
- the conventional electroplating method no leakage occurred until the pipe body burst, as shown in test ⁇ 3, but the present invention also ensures airtightness until the pipe body bursts. As a result, it was confirmed that it had the same performance as that obtained by the conventional electroplating method.
- the airtightness was tested using the same specimen, but in the case of the conventional example, the galling occurred after 6 to 11 fastenings, so that the airtightness was reduced.
- the sex test was performed after tightening the specimen once separately.
- the processing time according to the method of the present invention was about 20 minutes, which was the same as the conventional processing time for electroplating.
- Section 3 summarizes the results of the delayed soil test.
- the conventional example is provided with a Zn electroplating layer
- the present invention example is provided with a projection coating layer of Zn particles.
- Pipes were formed to appropriate dimensions from a high-alloyed material having a high strength of 70 kgf / mm 2 or more, and a bin-box type joint having a screw portion and a metal seal portion was formed by cutting.
- a blast material composed of the particles shown in Fig. 2 (a zinc content of 35 wt.) was projected by a conventional air projection method (see Fig. 3) and a mechanical projection method (impeller type blaster described above).
- a blasting layer was formed on the pin, the metal seal and the metal seal, and the blasting treatment was performed on each cut surface.
- i-th surface is the number of repetitions of tightening and re-tightening until
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Description
明 細 書
油井管継手およびその製造方法
技術の分野 本発明は、 高気密性であって耐ゴーリ ング性にすぐれた 油井管綞手、 特に軟質金属粒子の投射めつき層を少なく と もメ タルシール部に備えた、 遅れ破壌のみられない高気密 性かつ耐ゴーリ ング性にすぐれた油井管耱手およびその製
10 造方法に関する。
背景技術
今曰、 ガス、 石油掘削が行われているガス井、 油井環境 は益々厳し く なつており、 そのような環境下では、 例えば
15 ド リ ルバイ ブ、 ケーシ ングバィ ブ等を包含する油井管には 通常 3.5 〜14.0kg /mm2 (5,000 〜20,000 psi) という高圧 がかかるため油并管辗手には高度の気密性が要求される。 ガス井についても事情は同じであって、 以下、 本明細書に おいては 「油井管」 あるいは 「油井詧綞手」 と緣称する。
20 一般に、 油井管は継手により締結され、 繰り返し使用さ れるため、 締付ー締戻が常に行われる。 一方、 油井管耱手 はネジ部とメ タルシール部とから構成され、 前述のような 高圧に耐える十分な気密性を発揮させるには、 メ タルシ一 ル部およびネジ部において高面圧を与えなければならず、
そのため缲り返し行われる耱手締結時のメ タルシール部お よびネジ部のゴーリ ングの発生はさけられなかった。
したがって、 油并管继手のメ タルシール部にはゴーリ ン グ防止そして気密性向上のために表面処理が行われている。 一般には、 かかる表面処理として、 りん酸亜鉛、 りん酸マ ンガン、 しゅ う酸鉄等の化成処理皮膜を生成させる処理が 適用されているが、 使用温度が 200 で以上となる環境下で は皮膜の劣化が生じ、 「もれ」 の発生が見られるようにな つた。
前述のように、 油井環境が苛酷になるに従い、 300 で以 上 （具体的には 300 〜350 で） の高温雰囲気で油井誉继手 が使用されるようになった現在、 かかる化成皮膜の劣化に 対処す には融点の高い軟質金属のめつきが有効であると いわれている。
他方、 油并璟境が益々厳し く なるに伴って、 使用される 材料も、 API 規格にない、 高強度かつ高合金材料が増加し ている。 API 規格には強度としては降伏応力 55〜： LlOksid ksi =0.7kgf/mra2) が、 材質としては炭素鋼が規定されて いるにすぎないが、 今日要求される高強度材料としては強 度は降伏応力 140 〜155ksiが求められており、 また高合金 材料としては Cr:5〜45%、 一般には 9 〜25%および Ni:0〜 60%を含むものが使用されている。 かかる高合金材料へは 電気めつきのみが適用可能であるが、 高合金材料は活性化 されにく いために、 めつき処理が難しく、 十分な耐ゴー リ
ング性能を得ることが難しい。
このため、 例えば、 米国特許第 4 , 474 , 651 号はメ タルシ ール部あるいはネジ部に活性化層を設けてから金属めつき を行う ことを提案している。
しかしながら、 そのような手段を採用しても、 ピン本体 はその長さが 9 〜12m と長いため、 そのような一体形の長 尺材へのめつき処理は、 設備、 操業面で難しい点が多く、 直ちに実用化することはできないのが現状である。
また、 高強度材に電気めつきを行った場合、 めっき層お よび母材鐧中にめっき浴から侵入した H 2 のため、 遅れ破 壌が生じる。 このような運れ破壤が生じた場合、 言うまで もなく油井の重大事故につながる恐れがあることから、 予 め完全な予防策を講じなければならない。
このように、 油并管綞手にみられる高強度化、 高合金化 に対応して気密性と耐ゴーリ ング性との劣化が経験され、 その改善が求められている。 ·
なお、 上述のような遅れ破壊の問題に対しては、 これま でも、 電気めつきの後にベーキングと称する加熱処理を行 つて水素を拡散させて、 遅れ破壌の防止を図ってきた。 し かし、 処理に長時間を要し、 また必ずしも十分に遅れ破壤 を防止できないという欠点があり、 その改善が望まれてい た。
ところで、 乾式めつき法としてブラスティ ングめっき法 は公知である。 そしてそのためのブラスティ ング材料も、
例えば、 特公昭 59— 9312号には、 鉄または鉄合金を核とし、 その周西に鉄一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金層 を被着してなる独立した粒子から成るブラスティ ング材料 が開示されている。 しかしながら、 乾式めつき法としての ブラスティ ングめっき法は、 母材鋼材の耐食性改善を百的 とするも、 得られためっき皮膜の耐食性が十分でなく、 極 く限られた分野において実施されているに過ぎない。 また、 上記公報開示のブラスティ ング材料にあっても、 耐食性の 改善はほとんど期待されず、 さらに追加的表面処理をする 必要があり、 実用化されることはなかった。 発明の開示
本発明の目的は、 油并管继手に従来の電気めつきに代わ り、 サン ドブラス ト処理と同様の方法で軟質金属粒子を投 射させて、 ブラスティ ングめっきを行い、 ゴーリ ングの防 止および高温下での気密性向上を図った油井管継手および その製造方法を提供するこ とである。
本発明の別の目的は、 高強度、 高合金材料を使用すると ともに密着性および耐ゴーリ ング性能を改善した、 油井管 継手およびその製造方法を提供することである。
本発明者らは、 かかる目的を達成すべく種々検討を重ね たところ、 従来耐食性改善のためにのみ利用されていたブ ラスティ ングめつき皮膜が上述の油井管継手の耐ゴーリ ン グ性改善に特に効果的であることを知り、 さ らに検討を重
ねたところ、 軟質金属粒子、 特に表面に軟質金属を被覆し た有核粒子をブラス ト粒子として利用することにより、 当 然ながら遅れ破壌の問題のない、 母材表面との接合強度に すぐれ、 さらに澗滑剤の保持特性に優れた多孔質構造の投 射めつき皮膜が得られ、 耐ゴーリ ング性が飛躍的に改善さ れることを知り、 本発明を完成した。 .
ここに、 本発明の要旨とする点は、 油井管継手の使用環 境温度より融点の高い軟質金属または合金からなる細粒子 の、 厚さ 1 〜30 m 、 好ましく は 5 〜15 /i m の投射めつき 層を少な く ともメ タルシール部表面に備えた油井管继手で ある。
さらに、 本発明は、 油井管継手のねじ部およびメ タルシ —ル部の切削仕上げに引繞いて、 油井管继手の使用環境温 度より融点の高い、 例えば、 融点が 400 で以上の軟質金属 またはその合金の粒子を高速で、 例えば、 空気圧によって 少なく ともメ タルシール部表面の切削面に投射することか ら成る、 油井管継手の製造方法である。
またさらに、 上記軟質金属粒子は、 鉄または鉄合金を核 とし、 その周囲に鉄一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛 合金層を被着》してなる独立した粒子であってもよ く 、 その 場合には特に母材鐧材との接合強度にすぐれ、 多孔性が改 善されて潤滑剤の保持特性にすぐれた投射めつき皮膜が得 り し <¾>
したがって、 別の面からは、 本発明は、 油井管継手の少
なく ともメ タルシール部表面に、 鉄または鉄合金を核とし、 その周囲に鉄一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金層 を被着してなる独立した粒子を投射して得た多孔質投射め つき皮膜を備えた、 耐ゴーリ ング性にすぐれた油井管继手 である。
さらに別の他の面からは、 本発明は、 油井詧継手の少な く ともメ タルシール部表面に、 鉄または鉄合金を核として その周囲に鉄一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金層 を被着してなる、 独立した粒子からなるブラス ト材料を投 射して、 多孔質の投射めつき皮膜を形成することを特徴と する、 耐ゴーリ ング性にすぐれた油并管綞手の製造方法で ある。
ここに、 上記投射めつき層とは、 軟質金属の細粒子もし く は有核粒子を被処理面に高速にて衝突させて機械的に被 処理面に食い込ませ、 またその時に生じる熱によってその 一部が溶融し、 この溶融物が被処理面に密着して密着性を 高め、 これが幾層にも層状に形成される軟質金属めつき層 のことである。
なお、 本発明にあって上記軟質金属は Ζη、 Α £および同 等物を包含する。
投射めつき層の厚みは通常 1〜30 m である。 所期の効 果を得るには、 少なく とも 1 の厚さを必要とするが、 一方、 30 m を超えてもそれ以上の効果の改善はみられな い。
好適態様にあっては、 粒子柽は一般に 0.05〜： L.5 ™、 噴 射圧は一般に 2〜6 kgf/αίである。 粒子径が 0.05 より 小さいと、 噴射圧を高めても十分な衝突圧、 つまり熱発生 が確保されず、 一方、 1.5 より大きいと均一な投射めつ き層が得られない。 また、 上記範囲の噴射圧は所要の熱発 生および粒子と切削面との機械的接合を確保するのに必要 である。
一方、 前述の鉄-亜鉛有核粒子の場合、 粒径は 0.1〜1.5 mm力 ましい。
このように本発明に係る方法によれば、 従来の湿式の電 気めつきに代わり、 サ ン ドブラス ト処理と同様の簡便な方 法により、 メ タルシール部表面を軟質金属で被覆できるの で、 取扱いが簡便であるのはもちろん、 乾式で処理するた め水素の吸収もほとんどなく運れ破壤の発生もみられない。 図面の簡単な説明
第 1図は、 油井管継手の略式断面図 ；
第 2図は、 本発明において利用するブラス ト粒子の略式 断面図；
第 3図は、 空気吹き付け方式による粒子投射装置の略式 断面図； および
第 4図は、 本発明により得られた投射めつき層の構造を 説明する模式的断面図である。
発明を実施するための最良の形態
ここで、 本発明を添付図面に関連させてさらに具体的に 説明する。
第 1図は、 本発明にかかるビンーボックスタイ プの油井 管綞手の一部の断面図である。 ねじ部 10およびメタルシ一 ル部 12から成る油井管維手 14は少なく ともメ タルシール部 12において、 本発明により投射めつき層 16が設けられてい る o
これはビン 18、 ボックス 20のいずれの側においても同様 である。
油并管继手は仕上げ成形として通常は切削仕上げ.が行わ れるが、 そのようにして仕上げられた油井管綞手のネジ部 およびメ タルシール部あるいは少なく と もメ タルシール部 の切削面に対し、 本発明にかかる方法により、 適宜投射装 置を使って軟質金属粒子を投射して投射めつき層を形成す る。
このようにして得られた投射めつき層 16は多孔質 （例え ば、 鉄または鉄合金を核に、 その周りを亜鉛または亜鉛合 金で被覆したブラス ト粒を使用する場合、 気孔率 20〜80 % ) であって、 生成後、 例えば黒鉛粉、 鉛粉、 亜鉛粉、 銅粉 などを舍有するグリ ースベースのス レ ツ ドコ ンバウ ン ド（ 例： AP I BUL5A2 ) などの適宜公知潤滑剤を含浸させること によって、 本来めつき層が有する耐ゴーリ ング性に加えて、 この多孔質層に強固に保持さ-れた潤滑剤の作用によって、
すぐれた耐ゴーリ ング性が発揮されるのである。 したがつ て、 缲り返し使用後の気密性にもすぐれている。
次に、 本発明における上述のような多孔質投射めつき層 を設ける方法についてさらに具体的に説明する。
第 2図は、 本発明において使用されるブラス ト粒子の好 適例である中心に核を持ったブラス ト粒子の断面を示すも ので、 中心核 30は鉄または鉄合金からなり、 その周りは亜 鉛または亜鉛合金の被覆層 32で囲まれている。 境界領域に は鉄一亜鉛合金層 34が形成されている。 一般に、 このよう な粒子の亜鉛または亜鉛合金濃度は 20〜 60重量％であり、 —方、 鉄または鉄合金濃度は 40〜80重量％である。
前述のように、 かかる有核粒子それ自体はすでに公知 であり、 これ ¾上の説明を略す。
このよう に、 鉄または鉄合金を核とし、 その周西に鉄一 亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金層を被着してなる 有核粒子からなるブラス ト材料は、 後述する空気投射機に 代表されるような公知のブラスティ ング装置により、 ビン またはボックスの、 ねじ部またはメ タルシール部、 少な く ともメ タルシール部に投射する。 なお、 以下、 本明細書に おいては、 上述のようなブラスティ ングめっき法をメ カ二 カルめつき（Mechan i ca l P l a t i ng)と称し、 これを略して MP 法と呼ぶ。
第 3図は軟質金属粒子からなるブラス ト材料の空気吹き 付け方式による投射装置 10を略式で示す断面図である。
導詧 42には高圧流体、 一般に圧縮空気が供給され、 側詧 44から供給されるブラス ト材料 46を同伴させて高速でノ ズ ル 48を経て少なく ともメ タルシール部を舍む上記油井管继 手 （図示せず） の切削面に衝突させる。 空気投射式の場合、 一般に投射速度は 50 100 /秒、 投射量は 0.5 20kg/ 分 である。
このように、 圧縮空気とともにブラス ト粒子が切削面に 高速で衝突する場合、 衝突時の衝撃圧により一部溶融した ブラス ト粒子は被処理面上に投射めつき層を形成する。 こ の投射めつき層は通常の化成処理皮膜あるいは電気めつき 皮膜の場合と異なり、 衝突時の衝撃圧により粒子が一部母 ¾表面にく い込んだ状態となり、 その被処理面と一種の機 械的 （メ カニカル） 接合をしており、 著し く大きな接合強 度を示す。 特に、 本発明の好適態様に見られるように、 鉄 または鉄合金の核を有する粒子を衝突させる場合、 上記衝 突圧は核粒子に集中し、 接合強度が一層改善され、 しかも 油井管继手の締付、 締戻に使用される潤滑剤の保持特性に 優れた多孔質構造が得られるのである。
ブラス ト粒子の投射手段は、 上述の圧縮空気を利用した 方法以外にも、 図示しないが、 例えば、 いわゆるィ ンペラ タィプブラスタ一と言われている機械的投射装置もあり、 これは回転軸に取付られたい く つかのイ ンペラ一によつて その中心部に供給されるブラス ト粒子をこの高速で回転す るィ ンペラ一によつて被処理面に向かつて投射するのであ
る。
なお、 上記イ ンペラタイ プの機械的投射装置によれば、 一般的に、 例えば 30 〜 80m/秒という投射速度、 20〜； LOOkg/ 分という投射量を得ることが可能となる。
いずれにしても、 本発明にあっては投射手段に制限され ない。 また、 投射条件についても特に制限的でなく 、 所要 熱発生およびブラス ト粒子と切削面との所要程度の機械的 接合、 さらにはめつき皮膜の多孔質構造を確保すべく適宜 設定されるのである。
例えば、 好適態様にあっては、 上記有核粒子のブラス ト 粒子の粒子径は一般に 0. 1 〜 5mm 、 噴射圧、 つまり衝突 圧は一般に 2 〜 6kg f /min 2である。 有核粒子の場合、 粒子径 が 0. 1 mmより小さいと、 噴射圧を高めても十分な衝突圧つ まり母材表面との機械的接合が確保されず、 一方、 1. 5關 より大きいと均一な投射めつき層が得られないばかりか、 油井管継手のねじ部の精巧なねじ形状の損傷も懸念される , 本発明にかかる多孔質めつき皮膜の多孔性の程度は、 前 述の有核粒子を用いた場合、 気孔率でいえば、 一般に、 20 〜 80 %であるが、 これは投射速度を大き くすれば小さ くで き、 また、 粒子寸法が小さければ気孔率も小さ く、 大形粒 子の場合気孔率は大き く なる傾向がみられる。 好まし く は この気孔率は 40 〜 60 %である。
このように、 MP法により形成された皮膜（ 以下、 「MP J 皮膜ともよぶ） は、 第 4図の模式図に示されるように鉄-
亜鉛合金の戡小片 40が鐧材 42の表面上に幾重にも積層され た形であり、 この MP皮膜は全体として多孔質な形態をなし、 使用に際してはその多孔質部分に潤滑剤（ 図示せず） を十 分に保持できるのである。
したがって、 油井管継手の締結時には潤滑剤、 例えば AP
I に規定されたスレッ ドコ ンバウ ン ドを舍浸させるが、 そ のとき、 潤滑剤は多孔質である M P皮膜中の間隙に十分保持 される。
継手締結時には、 メ タルシール部は高面圧となり、 従来 の表面処理法では十分な程度の多孔質構造が得られず、 潤 滑剤が押し出されてしまい、 表面に保持することは難しか つた。 しかし、 本発明によれば、 高面圧下でも MP皮膜の間 隙に浸透していた潤滑剤がしみ出して接触面に供給される。 したがって、 耐ゴーリ ング性能は従来法に比べ飛躍的に向 上する。
しかもさらに、 皮膜自身が層状に積重なったブラス ト粒 子から構成されているため、 耱手締結時のメ タルシール部 の回転に伴って生じる剪断力に対して、 層間で容易にヒり を生じ、 あるいは各粒子がそれぞれ個々に剝離するだけで、 皮膜全体の脱落などは起こらない。 その結果、 耐ゴーリ ン グ性能が大幅に向上する。 ..
このよう に、 本発明によれば、 高強度、 高合金材料から なる油井管继手に対して、 切削仕上げ完了後、 通常のブラ スティ ングめっき法にて、 処理することが可能であり、 品
質の安定化を図ることができる。 また、 上述の如く 、 長尺 材のビン、 ボッ ク スにも容易に適用することができ、 従来 法より はるかにすぐれた処理性能を有している。 さらに、 公害の心配もなく、 安全な処理法である。
しかも、 本発明による投射めつき層は全く乾式で形成さ れるため、 処理中に水素の吸収も見られず、 今日多 く の問 題を引き起こしている運れ破壤も全く見られない。
次に、 本発明を実施例によってさらに詳述するが、 それ らは単に本発明の例示であって、 何ら本発明を制限するも のではない。 実施例 1
第 1表に示す組成 A および B を有する材料で鋼誉を製造 し、 さらに第 1図に示す形状のネジ部およびメ タルシール 部に仕上げ切削加工を施し、 次いでこれらのネジ部および メ タルシール部に第 2図に示す吹付け装置を使って各種軟 質金属粒子を投射し、 ネジ部およびメ タルシール部表面に 厚さ 10 <" m の投射めつき層を形成した。
本例では異種金属の核を持たない無核粒子を軟質金属粒 子として使用した。
比較のため同じ く ネジ部およびメ タルシール部に従来の リ ン酸亜鉛化成皮膜を設けたものおよび電気めつき皮膜を 設けたものをそれぞれ用意した。
このようにして得た管继手を実際に締結し、 第 2表に示
す条件で、 管本体の破裂 （バース ト） または水もれが生じ るまで高圧水を注入して気密性を調べた。
試験 Να ΐ および 2 に示すように、 従来法の化成皮膜処理 ではすでに 900 〜950 kgf / cm 2 の圧力でもれが生じた。 —方、 従来法の電気めつき法では、 試験 α 3 に示すように 管本体が破裂するまでもれは生じなかったが、 本発明によ つても管本体が破裂するまでの気密性を確保することがで き、 従来の電気めつき法によるものと同等の性能を有する とが確認された。
なお、 本発明例では締結を 20回く り返して行った後、 同 じ供試体を用いて気密性を試験したが、 従来例の場合 6 〜 11回の締結でゴーリ ングが発生したため、 気密性試験は別 に用意した供試体に 1 回だけ締付けた後、 行なった。
本発明方法による処理時間はほぼ 20分ノ偭であり、 従来 の電気めつきの処理時間と同じであつた。
次に、 従来の電気めつき法との差異について遅れ破壌試 験を行って検討した。 第 2表に示す試験 α 3および 4の場 合と同様にしてそれぞれ厚さ 10 m の Z n電気めつき層お よび Zn投射めつき層を設けた材料を使い、 ベーキング処理 の効果を比較した。
第 3袠には遅れ破壤試験結果をまとめて示した。 表中、 従来例は Zn電気めつき層を設けたもので、 本発明例は Zn粒 子の投射めつき層を設けたものである。
電気めつきにおいては水素が吸収されるために、 高強度
5 の油井管材料では水素による遅れ破壌が生じ、 耱手の管部 分が破壊する現象がみられている。 従来の電気めつきでは めっき処理後にベーキング処理 （250 'c x24hr保持） を行 つて吸蔵水素を拡散除去することにより始めて運れ破壤を 防止することができるのに対し、 第 3表の試験 6 および 7 に示すように、 本発明によれば、 従来のベーキング処理 なしでも遅れ破壊が生じず、 むしろ性能の大幅な向上が図 られた。 なお、 試験 Να5 は、 本発明例においてべ一キング 処理を加えたものであるが、 効果上ではほとんど差異がな く、 本発明にはべーキング処理が不要であることがわかる , なお、 高強度、 高合金材料 Βの場合、 従来例によって Zti 電気めつき ^しても運れ破壌はみられなかった。 しかし、 この場合、 第 2表の実験 Να 14および Να 19に示すように耐ゴ 一リ ング性および気密性は十分でなかつた。
したがって、 以上の試験結果からも明らかなように、 本 発明によれば大巾な処理加工時間の短縮が計られるのであ り、 またそのようにして得た油井管継手は高気密性かつ高 耐ゴーリ ング性とともにすぐれた耐遅れ破壤性を示すこ と がわかる。 第 1表 (重量
合金 C Si Mn P S Cr Mo Ni
A 0.24 0.29 1.23 0.02 0.007 0.58 0.46
B 0.02 0.52 0.76 0.01 0.003 24.1 6.2 48.4
第 2 表
(励こつづく）
2表粒粒つづき）
0.5« 噴射圧 4kgf/oi ; <3> 1回目の締^ T後に してフ BE ；用 （ゴ—リング の 体は義でき^ 0. l«k IS射圧 6 kgf/oi； "> 21回目の線^ T後に してフ W£ m
第 3表 遅れ破^！^果
実施例 2
70kgf /m m 2 以上の高強度を有する高合金化材料から適宜 寸法に製管し、 切削加工によつてねじ部およびメ タルシー ル部を備えたビン一ボッ クスタイ プの継手部を成形した。 本例では、 第 2図に示す粒子から成るブラス ト材料（ 亜 鉛含有量 35重量 をそれぞれ慣用の空気投射方式（ 第 3 図参照） および機械投射方式（ 前述のィ ンペラタイ プブラ スター） によって投射し、 ピンおよびメ タルシール部に投 射めつき層を形成した。 このときのブラスティ ング処理は 各切削面に対して行った。
本例の処理条件は第 4表にまとめて示す。
次いで、 このようにして得た链手の耐ゴーリ ング性およ び気密性を評価した。 結果は第 5表にまとめて示す。 第 5表に示す結果からも明らかなように、 本発明により 投射めつき層を設けた場合、 従来のものと比較して 2 〜3 倍以上の耐ゴ— リ ング性が確保され、 20回の締付
O 一締戻後 の気密性も満足すべきものであった。 しかも、 本発明によ る場合、 乾式でめっき処理が ε なされるため水素吸収による 遅れ破壌の問題は全く なかった。
第 4表. 空 気 投 射 空 気 投 射 投射方法 圧縮空気による ィ ンペラの回転
吹き飛ばし による投射 投射速度 δΟ ΙΟΟιηΖ秒 30〜 80mZ秒 投射量 0.5 〜20kgZ分 20〜： 100 kg/ /分 表面粗さ 5 〜30/"m ( max) 加工物の運動 回転（6〜20 RPM) 回転（4〜： L0 RPM)
第 5 表
(1> 気孔率 (%) = { 1一重量 Z綱 x比 β) } X 100
(2) ゴーリングカ するまでの締付ー締戻のくり返し面数で i 面
(3> 概^ 内面に作用させ、管本体のバーストを生じた ΙΪΛで ffiiio 本発明法では 20面ゴーリング 同一 体にて気 ¾Μを実施した。
«法ではゴ一リング ¾のため、気 は できな力ヽつた。
Claims
1 . ねじ部およびメ タルシール部からなり、 少な く とも該 メ タルシール部にめつき層を設けた油并管綞手において、 前記めつき層が、 油井詧綞手の使用環境温度より融点の高 い軟質金属または合金粒子の投射めつき皮膜であることを 特徴とする、 油井管継手。
2 . 前記投射めつき皮膜の厚さが 1 〜30 <« m である、 特許 請求の範囲第 1項記載の油井管继手。
3 . ねじ部およびメタルシール部からなり、 少なく とも該 メ タルシール部にめつき層を設けた油并眚继手の製造方法 において、 切削仕上げに引続き、 油并管继手の使用環境温 度より融点の高ぃ軟貧金属または合金の粒子から..なるブラ ス ト材料を少なく ともメ タルシール部表面の切削面に投射 して投射めつき皮膜を設けることを特徴とする、 油井管継 手の製造方法。
4 . 前記粒子の平均粒径が 0 . 05〜： L . 5 であり、 該粒子を 2 〜6kgfノ cm 2 の噴射圧で吹付けて前記細粒子投射めつき. 層を設ける、 請求の範囲第 3項記載の方法。
5 . ねじ部およびメ タルシール部からなり、 少な く とも該 メタルシール部にめつき層を設けた油并管綞手において、 前記めつき層が、 鉄または鉄合金を核とし、 その周囲に鉄 一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金層を被着してな る独立した粒子を投射して得た多孔質投射めつき皮膜であ
ることを特徴とする、 耐ゴーリ ング性にすぐれた油井管耱 手。
6 . 前記油并管綞手が Cr : 5 〜45重量％、 N i : 0〜60重量％ を含有する高合金鐧からなる、 請求の範囲第 5項記載の油 井詧綞手。
7 . ねじ部およびメ タルシール部からなり、 少な く とも該 メ タルシール部にめっき層を設けた油井管継手の製造方法 において、 切削仕上げに引続き、 鉄または鉄合金を核とし てその周囲に鉄一亜鉛合金層を介して亜鉛または亜鉛合金 層を被着してなる、 独立した粒子からなるブラス ト材料を 少なく ともメ タルシール部表面の切削面に投射して、 多孔 質の投射めつき皮膜を形成することを特徴とする、 耐ゴー リ ング性にすぐれた油井管継手の製造方法。
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