JPH0610154A - 油井管継手の表面処理方法 - Google Patents
油井管継手の表面処理方法Info
- Publication number
- JPH0610154A JPH0610154A JP4191392A JP19139292A JPH0610154A JP H0610154 A JPH0610154 A JP H0610154A JP 4191392 A JP4191392 A JP 4191392A JP 19139292 A JP19139292 A JP 19139292A JP H0610154 A JPH0610154 A JP H0610154A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- oil well
- surface treatment
- metal seal
- well pipe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シール性の限界値のばらつきが少なく、シー
ル性の優れた油井管継手の表面処理方法を提供するこ
と。 【構成】 メタル対メタルシール部を有する油井管継手
の表面処理方法において、メタル対メタルシール部の表
面にビッカース硬さ 250以下の被膜硬さの表面処理被膜
を形成するものであり、メタル対メタルシール部の表面
処理前の表面最大粗さをｘ（μm ）、表面処理被膜厚み
をｙ（μm ）とするとき、 5≦ｘ≦20、ｙ≧ 1.4ｘ−5
の関係を満たすようにしたものである。
ル性の優れた油井管継手の表面処理方法を提供するこ
と。 【構成】 メタル対メタルシール部を有する油井管継手
の表面処理方法において、メタル対メタルシール部の表
面にビッカース硬さ 250以下の被膜硬さの表面処理被膜
を形成するものであり、メタル対メタルシール部の表面
処理前の表面最大粗さをｘ（μm ）、表面処理被膜厚み
をｙ（μm ）とするとき、 5≦ｘ≦20、ｙ≧ 1.4ｘ−5
の関係を満たすようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シール性に優れた油井
管継手の表面処理方法に関する。
管継手の表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】油井の深さは数千ｍにおよび、近年では
1万ｍにも達しようとしている。このような油井に竪て
込まれる油井管は膨大な数にのぼるが、これらは総て管
継手によって一連に接続される。かかる管継手には、管
及び管継手自体の重量に起因する軸方向の引張力、周囲
から外周面に及ぼされる地圧力、内部流体による内周面
への押圧力等、各種の苛酷な力が作用する。
1万ｍにも達しようとしている。このような油井に竪て
込まれる油井管は膨大な数にのぼるが、これらは総て管
継手によって一連に接続される。かかる管継手には、管
及び管継手自体の重量に起因する軸方向の引張力、周囲
から外周面に及ぼされる地圧力、内部流体による内周面
への押圧力等、各種の苛酷な力が作用する。
【０００３】これらの力が油井深度の増大に従い、一層
苛酷なものとなることはいうまでもない。このような厳
しい条件下において使用し得る管継手にあっては、強大
な引張荷重に耐え得ると同時に確実なシール性を有する
ことが要求される。そこで、上記要求に応ずるべく従来
より多くの提案がなされてきた。
苛酷なものとなることはいうまでもない。このような厳
しい条件下において使用し得る管継手にあっては、強大
な引張荷重に耐え得ると同時に確実なシール性を有する
ことが要求される。そこで、上記要求に応ずるべく従来
より多くの提案がなされてきた。
【０００４】耐引張荷重に関しては、継手部分における
ねじ部の形状、ピッチ等を改良することで良好な結果が
得られている。一方、シール性に関しては、図２に示す
ように一般に継手のねじなし部にメタル対メタルシール
部を設けることでシール性を確保するようにしている。
尚、図２において、１は油井管、２は継手、３はねじ
部、４はメタル対メタルシール部である。
ねじ部の形状、ピッチ等を改良することで良好な結果が
得られている。一方、シール性に関しては、図２に示す
ように一般に継手のねじなし部にメタル対メタルシール
部を設けることでシール性を確保するようにしている。
尚、図２において、１は油井管、２は継手、３はねじ
部、４はメタル対メタルシール部である。
【０００５】然るに、メタル対メタルシール部にあって
は、締め付け時の焼付きの問題があった。該シール部
は、通常 100〜 200kg/mm2の高面圧力が加えられてお
り、締め付け時の潤滑が不足するとシール部に焼付きが
生じ易い。この焼付きが発生すると、シール性能が損な
われて、管継手全体としてのシール性に対する信頼が失
われ、原油もしくはガス漏れ等の事故に至ることがあっ
た。
は、締め付け時の焼付きの問題があった。該シール部
は、通常 100〜 200kg/mm2の高面圧力が加えられてお
り、締め付け時の潤滑が不足するとシール部に焼付きが
生じ易い。この焼付きが発生すると、シール性能が損な
われて、管継手全体としてのシール性に対する信頼が失
われ、原油もしくはガス漏れ等の事故に至ることがあっ
た。
【０００６】そのため、その対策の１つとして従来、メ
タル対メタルシール部の耐焼付き性改善の方法として、
特公平1-12995 に示されているように銅、亜鉛等のメッ
キ或いは、特開昭63-50462に示されているように、メタ
ルシール部にイオン化した粒子を照射しメタルシール部
の表面改質が行なわれている。また、近年鋼管素材の高
級化に伴いＣＶＤ、ＰＶＤ等のドライコーティング技術
の適用も試みられている。
タル対メタルシール部の耐焼付き性改善の方法として、
特公平1-12995 に示されているように銅、亜鉛等のメッ
キ或いは、特開昭63-50462に示されているように、メタ
ルシール部にイオン化した粒子を照射しメタルシール部
の表面改質が行なわれている。また、近年鋼管素材の高
級化に伴いＣＶＤ、ＰＶＤ等のドライコーティング技術
の適用も試みられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記の如
き従来方法では、焼付き発生という致命的な事故はほぼ
防げるものの依然として、継手全体としてのシール性に
対する信頼を完全に回復し得ない。なぜなら、焼付きが
発生しない場合においてもシール性が失われる軸方向引
張力或いはガス内圧の限界値にばらつきが大きいという
問題が残されたままであるからである。
き従来方法では、焼付き発生という致命的な事故はほぼ
防げるものの依然として、継手全体としてのシール性に
対する信頼を完全に回復し得ない。なぜなら、焼付きが
発生しない場合においてもシール性が失われる軸方向引
張力或いはガス内圧の限界値にばらつきが大きいという
問題が残されたままであるからである。
【０００８】この発明は、かかる点からシール性の限界
値のばらつきが少なく、シール性の優れた油井管継手の
表面処理方法を提供することを目的とする。
値のばらつきが少なく、シール性の優れた油井管継手の
表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、メタル対メタ
ルシール部を有する油井管継手の表面処理方法におい
て、メタル対メタルシール部の表面にビッカース硬さ 2
50以下の被膜硬さの表面処理被膜を形成するものであ
り、メタル対メタルシール部の表面処理前の表面最大粗
さをｘ（μm ）、表面処理被膜厚みをｙ（μm ）とする
とき、 5≦ｘ≦20 ｙ≧ 1.4ｘ−5 の関係を満たすようにするものである。
ルシール部を有する油井管継手の表面処理方法におい
て、メタル対メタルシール部の表面にビッカース硬さ 2
50以下の被膜硬さの表面処理被膜を形成するものであ
り、メタル対メタルシール部の表面処理前の表面最大粗
さをｘ（μm ）、表面処理被膜厚みをｙ（μm ）とする
とき、 5≦ｘ≦20 ｙ≧ 1.4ｘ−5 の関係を満たすようにするものである。
【００１０】
【作用】本発明者は、油井管ねじ継手のシール性につい
て調査したところ、メタル対メタルシール部の表面処理
前表面最大粗さと、表面処理被膜厚みと、被膜硬さが大
きく影響していることが確認できた。シール性は、メタ
ル対メタルシール部の表面処理前表面最大粗さが大きい
ほど、表面処理被膜厚みと被膜硬さがある範囲からずれ
るほど、シール性が悪くかつばらつきが大きいことが明
らかとなった。
て調査したところ、メタル対メタルシール部の表面処理
前表面最大粗さと、表面処理被膜厚みと、被膜硬さが大
きく影響していることが確認できた。シール性は、メタ
ル対メタルシール部の表面処理前表面最大粗さが大きい
ほど、表面処理被膜厚みと被膜硬さがある範囲からずれ
るほど、シール性が悪くかつばらつきが大きいことが明
らかとなった。
【００１１】従って、シール性は、メタル対メタルシー
ル部の表面処理前表面最大粗さと表面処理被膜の性質に
より大きく変化することがわかった。即ち、図３に示す
ように、メタル対メタルシール部の表面処理前の表面粗
さと、表面処理被膜の位置関係が(a) の場合は、表面最
大粗さが被膜厚みより非常に大きい場合シール性が損な
われ、(b) の場合は、表面最大粗さが被膜厚みより小さ
い場合シール性が保たれると考えられる。尚、図３にお
いて、５は被膜、６はカップリング側シール部、７はピ
ン側シール部、８は潤滑油（コンパウンド）である。
ル部の表面処理前表面最大粗さと表面処理被膜の性質に
より大きく変化することがわかった。即ち、図３に示す
ように、メタル対メタルシール部の表面処理前の表面粗
さと、表面処理被膜の位置関係が(a) の場合は、表面最
大粗さが被膜厚みより非常に大きい場合シール性が損な
われ、(b) の場合は、表面最大粗さが被膜厚みより小さ
い場合シール性が保たれると考えられる。尚、図３にお
いて、５は被膜、６はカップリング側シール部、７はピ
ン側シール部、８は潤滑油（コンパウンド）である。
【００１２】この検討結果より、本発明の目的を有効に
達成するために必要とされるべき要件を見出すため、メ
タル対メタルシール部の表面処理前表面最大粗さ、表面
処理被膜の厚みと硬度を種々変化させてシール性につい
て調査したところ、次のような要件が新たに見出され
た。
達成するために必要とされるべき要件を見出すため、メ
タル対メタルシール部の表面処理前表面最大粗さ、表面
処理被膜の厚みと硬度を種々変化させてシール性につい
て調査したところ、次のような要件が新たに見出され
た。
【００１３】(1) 表面処理被膜厚みｙ（μm ）、メタル
対メタルシール部の表面処理前の表面最大粗さｘ（μm
）に関して 5≦ｘ≦20、ｙ≧ 1.4ｘ−5 の関係にある
こと。
対メタルシール部の表面処理前の表面最大粗さｘ（μm
）に関して 5≦ｘ≦20、ｙ≧ 1.4ｘ−5 の関係にある
こと。
【００１４】図１に、被膜厚みの平均とメタル対メタル
シール部の表面処理前表面最大粗さとシール性の関係を
示す。この図は、被膜硬さがビッカース硬さで 250以下
の表面処理被膜条件下で、被膜厚みと表面処理前表面最
大粗さに対するシール性について調べた結果である。こ
れより、メタル対メタルシール部の表面処理前表面最大
粗さと被膜厚みがシール性に大きな影響を及ぼしている
ことがわかる。また、表面処理前表面最大粗さが 5μm
より小さい領域では焼付きが発生し易く、20μm より大
きくなると、極端にシール性が悪くなる。
シール部の表面処理前表面最大粗さとシール性の関係を
示す。この図は、被膜硬さがビッカース硬さで 250以下
の表面処理被膜条件下で、被膜厚みと表面処理前表面最
大粗さに対するシール性について調べた結果である。こ
れより、メタル対メタルシール部の表面処理前表面最大
粗さと被膜厚みがシール性に大きな影響を及ぼしている
ことがわかる。また、表面処理前表面最大粗さが 5μm
より小さい領域では焼付きが発生し易く、20μm より大
きくなると、極端にシール性が悪くなる。
【００１５】また、 5≦ｘ≦20では、ｙ≧ 1.4ｘ−5 の
領域でシール性が保たれていることがわかる。尚、被膜
厚みが、20μm より大きくなると、膜の接着強度或いは
表面処理費の増大の点から問題がある。従って、実用
上、被膜厚みは最大20μm 程度が望ましい。
領域でシール性が保たれていることがわかる。尚、被膜
厚みが、20μm より大きくなると、膜の接着強度或いは
表面処理費の増大の点から問題がある。従って、実用
上、被膜厚みは最大20μm 程度が望ましい。
【００１６】(2) メタル対メタルシール部の表面処理被
膜硬さが、ビッカース硬さで 250以下の表面処理被膜で
あること。
膜硬さが、ビッカース硬さで 250以下の表面処理被膜で
あること。
【００１７】表１に、表面処理メッキ種とシール性の関
係を示す。この表は、被膜厚みｙ（μm ）、表面処理前
表面最大粗さｘ（μm ）とする場合に、 5≦ｘ≦20、ｙ
≧ 1.4ｘ−5 の関係が成立する条件下で、膜種に対する
シール性について調べた結果である。表より、Ｃｕメッ
キ、Ｚｎメッキ、Ｓｎメッキ、Ｎｉ−Ｚｎメッキが好適
であることがわかる。これは、表面の凹凸に被膜が入り
込み、ギャップを埋めてシール性を保つために役立つと
考えられる。そこで、更に、種々の実験（詳細せず）を
行ない、所期の目的を達成するビッカース硬さの臨界値
を考究したところ、ビッカース硬さで 250以下のもので
あればよいことが明らかとなった。
係を示す。この表は、被膜厚みｙ（μm ）、表面処理前
表面最大粗さｘ（μm ）とする場合に、 5≦ｘ≦20、ｙ
≧ 1.4ｘ−5 の関係が成立する条件下で、膜種に対する
シール性について調べた結果である。表より、Ｃｕメッ
キ、Ｚｎメッキ、Ｓｎメッキ、Ｎｉ−Ｚｎメッキが好適
であることがわかる。これは、表面の凹凸に被膜が入り
込み、ギャップを埋めてシール性を保つために役立つと
考えられる。そこで、更に、種々の実験（詳細せず）を
行ない、所期の目的を達成するビッカース硬さの臨界値
を考究したところ、ビッカース硬さで 250以下のもので
あればよいことが明らかとなった。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。外径88.9
mm、 肉厚6.45mmの油井管を用いて、次の実験を実施し
た。油井管の鋼種は、表２にその成分を示す如く炭素鋼
（Ａ）と13Ｃｒ鋼（Ｂ）の２種である。それぞれの継手
について、パイプが降伏する圧力の80％のガス内圧をか
けてシール性を調査した。実験結果を表３に示す。表３
において、本発明に基づいて、メタル対メタルシール部
の表面最大粗さ、表面処理被膜厚と硬度を適当な範囲に
規制したNo.1〜10はいずれもリークの発生はなかった。
これに対して、比較例No.11 、12はシール部の表面最大
粗さ（ｘ）が 5より小さい、或いは20より大きいため、
No.13 、14は膜厚みｙ（μm ）、表面粗さｘ（μm ）が
所定の関係を満足しないため、No.15 、16は膜硬さが 2
50より大きいため、No.17 は膜厚みｙ（μm ）、表面粗
さｘ（μm ）が所定の関係を満足せず、更に膜硬さが 2
50より大きいため、いずれもリークが発生している。
mm、 肉厚6.45mmの油井管を用いて、次の実験を実施し
た。油井管の鋼種は、表２にその成分を示す如く炭素鋼
（Ａ）と13Ｃｒ鋼（Ｂ）の２種である。それぞれの継手
について、パイプが降伏する圧力の80％のガス内圧をか
けてシール性を調査した。実験結果を表３に示す。表３
において、本発明に基づいて、メタル対メタルシール部
の表面最大粗さ、表面処理被膜厚と硬度を適当な範囲に
規制したNo.1〜10はいずれもリークの発生はなかった。
これに対して、比較例No.11 、12はシール部の表面最大
粗さ（ｘ）が 5より小さい、或いは20より大きいため、
No.13 、14は膜厚みｙ（μm ）、表面粗さｘ（μm ）が
所定の関係を満足しないため、No.15 、16は膜硬さが 2
50より大きいため、No.17 は膜厚みｙ（μm ）、表面粗
さｘ（μm ）が所定の関係を満足せず、更に膜硬さが 2
50より大きいため、いずれもリークが発生している。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】即ち、本発明に基づいて、メタル対メタル
シール部の表面処理前表面最大粗さ、表面処理被膜厚み
と硬度を適当な範囲に規制することによりシール性に優
れた油井管継手の表面処理方法が得られる。
シール部の表面処理前表面最大粗さ、表面処理被膜厚み
と硬度を適当な範囲に規制することによりシール性に優
れた油井管継手の表面処理方法が得られる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、シール性
の限界値のばらつきが少なく、信頼性の高い、シール性
の優れた油井管継手の表面処理方法を得ることができ
る。
の限界値のばらつきが少なく、信頼性の高い、シール性
の優れた油井管継手の表面処理方法を得ることができ
る。
【図１】図１は表面最大粗さと被膜厚みとシール性の関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図２】図２は継手部を示す要部断面図である。
【図３】図３は表面粗さと被膜厚みの関係を示す模式図
である。
である。
１ 油井管 ２ 継手 ３ ねじ部 ４ メタル対メタルシール部 ５ 被膜
Claims (1)
- 【請求項１】 メタル対メタルシール部を有する油井管
継手の表面処理方法において、 メタル対メタルシール部の表面にビッカース硬さ 250以
下の被膜硬さの表面処理被膜を形成するものであり、 メタル対メタルシール部の表面処理前の表面最大粗さを
ｘ（μm ）、表面処理被膜厚みをｙ（μm ）とすると
き、 5≦ｘ≦20 ｙ≧ 1.4ｘ−5 の関係を満たすようにすることを特徴とする油井管継手
の表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191392A JPH0610154A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 油井管継手の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4191392A JPH0610154A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 油井管継手の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610154A true JPH0610154A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=16273844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4191392A Withdrawn JPH0610154A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 油井管継手の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610154A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027145A (en) * | 1994-10-04 | 2000-02-22 | Nippon Steel Corporation | Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof |
| JP2002130552A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 環境保全性に優れた油井管用ネジ継手 |
| WO2003006867A1 (fr) | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Joint pour filetage |
| WO2005098300A1 (ja) | 2004-04-06 | 2005-10-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 鋼管用ねじ継手、及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4191392A patent/JPH0610154A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027145A (en) * | 1994-10-04 | 2000-02-22 | Nippon Steel Corporation | Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof |
| JP2002130552A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 環境保全性に優れた油井管用ネジ継手 |
| WO2003006867A1 (fr) | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Joint pour filetage |
| US6957834B2 (en) | 2001-07-13 | 2005-10-25 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for pipes |
| WO2005098300A1 (ja) | 2004-04-06 | 2005-10-20 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 鋼管用ねじ継手、及びその製造方法 |
| US7866706B2 (en) | 2004-04-06 | 2011-01-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for steel pipe |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |