管用螺纹接头和管用螺纹接头的制造方法技术

提供一种具有优异的抗未对准性和适当的台肩扭矩，并且具有优异的耐腐蚀性和优异的固体润滑覆膜的密合性的管用螺纹接头以及其制造方法。本实施方式的管用螺纹接头具备公扣部(13)和母扣部(14)。公扣部(13)和母扣部(14)具备具有螺纹部(15)、(20)和无螺纹金属接触部的接触表面。管用螺纹接头在公扣部(13)和母扣部(14)中的至少一者的接触表面上具备由Zn‑Ni合金形成的合金镀层(21)、磷酸盐覆膜(22)以及固体润滑覆膜(23)。它们从接触表面侧以合金镀层(21)、磷酸盐覆膜(22)和固体润滑覆膜(23)的顺序层叠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管用螺纹接头和管用螺纹接头的制造方法
本专利技术涉及一种管用螺纹接头和管用螺纹接头的制造方法，更具体地说，涉及一种油井管用螺纹接头和油井管用螺纹接头的制造方法。
技术介绍
油井管被用于开采油田、天然气田。油井管是根据井的深度连接多根钢管而形成的。钢管通过将形成于钢管端部的管用螺纹接头彼此紧螺纹而连接。油井管因检查等而被拉上来并松螺纹，检查后被再次紧螺纹并再度使用。管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部包括形成于钢管前端部的外周面的外螺纹部和无螺纹金属接触部。母扣部包括形成于钢管前端部的内周面的内螺纹部和无螺纹金属接触部。公扣部和母扣部的螺纹部以及无螺纹金属接触部在钢管的紧螺纹和松螺纹时会反复受到强烈的摩擦。若这些部位没有充分的抗摩擦耐久性，则会在反复紧螺纹和松螺纹时发生咬合(不能修复的烧结)。因此，管用螺纹接头要求充分的抗摩擦耐久性，即优异的耐烧结性。以往，为了提高耐烧结性，使用了被称作涂料的含有重金属的复合油脂。通过在管用螺纹接头的表面涂布复合油脂，能够改善管用螺纹接头的耐烧结性。但是，复合油脂中所含的Pb、Zn和Cu等重金属可能对环境造成影响。因此，希望开发不使用复合油脂的管用螺纹接头。日本特开平8-105582号公报(专利文献1)、国际公开第1996/10710号公报(专利文献2)和日本特开2008-215473号公报(专利文献3)提出了不使用复合油脂但耐烧结性仍优异的管用螺纹接头。专利文献1中记载的管用螺纹接头具有10％以上的Cr含量，在母扣部或公扣部的接触表面形成有由厚度为1～20μm的氮化处理层、厚度为0.5～15μm的镀铁层的基底处理层和厚度为5～25μm的磷酸锰类化学转化处理覆膜层或者厚度为5～25μm的磷酸锰类化学转化处理覆膜层、以及厚度为10～45μm的固体润滑覆膜层构成的三层覆膜层。专利文献1中记载了：由此，即使钢管的反复使用次数增加也可以长期防止螺纹接头发生烧结。在专利文献2中记载的管用螺纹接头的母扣部或公扣部的接触表面设有磷酸类化学转化处理覆膜层或者氮化处理层和磷酸类化学转化处理覆膜层，同时在磷酸类化学转化处理覆膜层上形成树脂中分散混合有二硫化钼或二硫化钨粉末的树脂覆膜层。并且，树脂覆膜的膜厚大于等于磷酸类化学转化处理覆膜层的膜厚。专利文献2中记载了：由此，即使钢管的反复使用次数增加也可以长期防止螺纹接头发生烧结。专利文献3中记载的管用螺纹接头的特征在于：公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面具有由Cu-Zn合金形成的第1镀层。专利文献3中记载了：由此，螺纹接头具有优异的耐泄漏性和耐烧结性，并且改善了在镀层上形成润滑覆膜时的间隙腐蚀。为了抑制管用螺纹接头的烧结，形成含有高硬度、高熔点金属的镀层是有效的。因此，以往使用了铜(Cu)镀层或Cu合金镀层。Cu的硬度和熔点高。因此，通过在镀层中包含Cu，镀层整体的硬度和熔点提高。因而管用螺纹接头的耐烧结性增强。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-105582号公报专利文献2：国际公开第1996/10710号专利文献3：日本特开2008-215473号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，耐烧结性的评价通常是在使紧螺纹的钢管的芯彼此保持一致的状态下进行的。但是，在实际进行管用螺纹接头的紧螺纹时，会有紧螺纹的钢管彼此(或钢管和接箍)的芯错开的情况。这称为未对准。发生未对准时，公扣部和母扣部的螺纹部和无螺纹金属接触部除受到强烈的摩擦外，还受到强的剪切应力。与无未对准时相比，这一剪切应力明显更大。因而发生未对准时更容易发生烧结。因此，管用螺纹接头要求即便发生未对准时也能抑制烧结的性能，即抗未对准性。另一方面，上述无螺纹金属接触部包含金属密封部和台肩部。管用螺纹接头进行紧螺纹时，公扣部和母扣部的台肩部彼此接触。此时产生的扭矩称为台肩扭矩。在管用螺纹接头进行紧螺纹时，达到台肩扭矩之后进一步进行紧螺纹直至完成紧固。由此，管用螺纹接头的气密性提高。进一步进行紧螺纹时，构成公扣部和母扣部中的至少一者的金属开始发生塑性变形。此时产生的扭矩称为屈服扭矩。对完成紧固时的扭矩(称为紧固扭矩)进行设定，使得无论螺纹干涉量大小都能获得足够的密封表面压力。只要台肩扭矩与屈服扭矩的差足够大，则紧固扭矩的范围有富余。其结果，紧固扭矩的调整变得容易。因此，优选台肩扭矩不过高。除了上述抗未对准性，管用螺纹接头还要求具有适当的扭矩特性(台肩扭矩、屈服扭矩)。而另一方面，油井管在制造完成后会通过船等运输，且在被使用之前会存储一定时间。油井管的运输和存储有时会经过很长时间。并且，油井管有时会被存储在室外。当长期存储在室外时，会有油井管用螺纹接头生锈，油井管用螺纹接头的气密性、耐烧结性降低的情况。因此，除了上述耐烧结性和适当的扭矩特性(台肩扭矩、屈服扭矩)，油井管用螺纹接头还要求优异的耐腐蚀性。出于提高耐烧结性的目的，在螺纹部和无螺纹金属接触部形成固体润滑覆膜。当油井管如上述那样被存储在室外时，会有油井管被反复暴露于高温和低温下的情况。当被反复暴露于高温和低温下时，会有固体润滑覆膜的密合性降低的情况。若固体润滑覆膜的密合性降低，在进行紧螺纹时固体润滑覆膜会剥离。如固体润滑覆膜发生剥离，则管用螺纹接头的抗未对准性降低，进而台肩扭矩变高。因此，管用螺纹接头要求即使反复经受温度变化，固体润滑覆膜的密合性也高。上述专利文献1～专利文献3中公开的管用螺纹接头虽然研究了耐烧结性，但针对抗未对准性并没有进行研究。因此，虽然耐烧结性是充足的，但有时抗未对准性低。并且，会有台肩扭矩过高、耐腐蚀性和固体润滑覆膜的密合性低的情况。本专利技术的目的在于，提供一种具有优异的抗未对准性和适当的台肩扭矩，并且具有优异的耐腐蚀性和优异的固体润滑覆膜的密合性的管用螺纹接头以及其制造方法。用于解决问题的方案本实施方式的管用螺纹接头具备公扣部和母扣部。公扣部和母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。管用螺纹接头在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上具备：由Zn-Ni合金形成的合金镀层、磷酸盐覆膜以及固体润滑覆膜。它们从接触表面侧以合金镀层、磷酸盐覆膜和固体润滑覆膜的顺序层叠。本实施方式的管用螺纹接头的制造方法是具备公扣部和母扣部的管用螺纹接头的制造方法。公扣部和母扣具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面。本实施方式的制造方法具备合金镀层形成工序、磷酸盐覆膜形成工序、以及固体润滑覆膜形成工序。合金镀层形成工序中，在公扣部和母扣部中的至少一者的接触表面上形成由Zn-Ni合金形成的合金镀层。磷酸盐覆膜形成工序中，在形成合金镀层之后实施化学转化处理从而形成磷酸盐覆膜。固体润滑覆膜形成工序中，在形成磷酸盐覆膜之后形成固体润滑覆膜。专利技术的效果本实施方式的管用螺纹接头具有优异的抗未对准性和适当的台肩扭矩，并且具有优异的耐腐蚀性和优异的固体润滑覆膜的密合性。附图说明图1为发生未对准时的管用螺纹接头紧螺纹的示意图。图2为示出油井管用螺纹接头的转数与扭矩之间的关系的图。图3为示出本实施方式的管用螺纹接头的结构的图。图4为本实施方式的管用螺纹接头的截面图。图5为本实施方式的管用螺纹接头的接触表面的截面图。图6为标绘出试验编号8和试验编号9的台肩扭矩测定试验结果的图。具体实施方式以下，参照附图对本实施方式进行详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管用螺纹接头，所述管用螺纹接头具备公扣部和母扣部，所述公扣部和所述母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面，所述公扣部和所述母扣部中的至少一者的所述接触表面上具备由Zn‑Ni合金形成的合金镀层、所述合金镀层上的磷酸盐覆膜、和所述磷酸盐覆膜上的固体润滑覆膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2540261.一种管用螺纹接头，所述管用螺纹接头具备公扣部和母扣部，所述公扣部和所述母扣部具备具有螺纹部和无螺纹金属接触部的接触表面，所述公扣部和所述母扣部中的至少一者的所述接触表面上具备由Zn-Ni合金形成的合金镀层、所述合金镀层上的磷酸盐覆膜、和所述磷酸盐覆膜上的固体润滑覆膜。2.根据权利要求1所述的管用螺纹接头，其中，所述磷酸盐覆膜为磷酸锰覆膜。3.根据权利要求1或权利要求2所述的管用螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤邦夫，木本雅也，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP