油井管用螺纹接头及其制造方法技术

提供一种油井管用螺纹接头及其制造方法，其是通过改良现有的油井管用螺纹接头而确保充分的疲劳破坏强度。螺纹底部的轴向残留应力从表面到４０μｍ的深度之间，作为Ｘ射线应力分析的值在－４００ＭＰａ以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
近年来，随着油田和气田勘探技术及开采技术的提高，即使从深度数千米的油田进行产油也不足为奇。这样的油井所使用的油井管上升为庞大的数量，提供于使用的各油井管要能够通过螺纹接头一边确保其密封性，一边连结成一串。在专利文献1中，以通过提高表面硬度而提高耐磨蚀性(gallingresistance)为目的，开发有对钢管接头的金属对金属密封部进行喷丸(shotpeening)处理的技术。另外，在专利文献2中，开发有对以重量比计含有10％以上的Cr的高铬钢，提高阳螺纹或阴螺纹任意一方的螺纹部密封部的硬度，且将提高了硬度的一方的表面粗糙度规定为0.25～1.00μm，从而使耐磨蚀性提高的技术。专利文献1特开平6-99354号公报专利文献2特开平8-145248号公报近年来海洋部的油田或气田的开发，向更深处、开发更为困难之处扩展着。随之而来的是对于海底和海上钻塔(rig)之间的海中部分的管道，与耐磨蚀相比反而更重视疲劳破坏强度，要求疲劳破坏强度高的接头的情况正在变多。作为提高油井管用螺纹接头的疲劳破坏强度方法之一，考虑有使用原本疲劳破坏强度就很高地这样制成的产油用衬管(liner)，或开发专用的接头而使用的方法，但是，其存在成本变高这样的问题。因此，使用现有的特殊接头，或者通过其改良而使之具有需要的性能的构件的要求强烈。另一方面，作为提高材料的疲劳破坏强度的一般性方法，公知有实施材料表面喷丸处理而提高表面的硬度的方法。但是，在专利文献1、2中，没有想到疲劳破坏强度的提高这样的课题，因此其内容也没有涉及到与疲劳破坏强度的提高相关的技术性的方法的开发。此外，油井管用螺纹接头的疲劳破坏的起点，大多在其螺纹部，在现有的喷丸处理中，均匀地处理螺纹部很困难。由此在油井管用螺纹接头中，一般采用API螺纹形状等的特殊的螺纹形状。例如，图7所示的锯齿(buttress)螺纹形状的情况，一般认为是关于螺纹接头的疲劳破坏强度的临界点(critical point)的螺纹底角弯曲部的尺寸，是半径0.2mm。因此，将使用径的最小值为0.5mm左右的粒子的现有的喷丸处理适用于此部分，而得到一样的硬度很难。特别是，如图8所示，对于形成有API圆螺纹形状的油井管用螺纹接头来说，要应用现有的喷丸处理的本身就成为另一个问题。因此，本专利技术的课题在于，提供一种，其是通过对例如形成有API的锯齿螺纹形状和圆螺纹形状等特殊形状的螺纹的现有的油井用螺纹接头加以改良，从而确保充分的疲劳破坏强度。
技术实现思路
以下说明本专利技术。还有，为了便于本专利技术的理解，由括号描述来附加注解图纸的参照符号，但是，其并不由此限定于本专利技术的图示的形态。本专利技术的第一形态，是螺纹底部的轴向残留应力从表面到40μm的深度之间，作为X射线应力分析的值为400MPa以下的油井管用螺纹接头。根据此第一形态的油井管用螺纹接头，从构成接头的金属材料的表面到40μm的深度，压缩方向的应力残留400MPa以上。因此材料表面附近的龟裂难以产生，材料金属的疲劳破坏强度高。因而，能够提供一种油井管用螺纹接头，其可以面向更深的开发困难的油田、气田的应用。本专利技术的第二形态是油井管用接头的制造方法，其包含以空压0.3～0.5MPa，对被处理材的表面喷射、喷出具有HRC50以上的硬度而且粒子径为30～300μm的粒子的工序。这里所谓“粒子径”，是指具有一定的粒子径范围的粒子的集合的中央值(中值median)的粒子径。另外，高速向被处理材表面喷射、喷出如此细微的粒子的工序，以下称为“微喷丸处理”。该第二形态的油井管用螺纹接头的制造方法，是对现有的油井管用螺纹接头应用微喷丸处理，使其疲劳破坏强度提高的制造方法。因此，为了疲劳破坏强度提高而无需特别的设计和材料，而是直接使用现有使用的油井管用螺纹接头，所以成本能够降低。另外，根据此第二形态的油井管用螺纹接头的制造方法，是将比被处理材更硬的细微的粒子，以高速喷射、喷出至构成油井管用螺纹接头的材料表面。如此，在材料表面附近的比较浅的部位，形成压缩方向的最大残留应力，由此抑制成为疲劳破坏的起点的龟裂的发生。因为被喷射的粒子很细微，所以，即使油井管用螺纹接头的各部位为复杂的形状、细小的形状，粒子也能够被均匀地喷出。因此，可以在油井管用螺纹接头的表面部整个面，一样地实现疲劳破坏强度的提高。在所述第二形态中，螺纹形状可以为API的、锯齿螺纹或圆螺纹的任何一种。据此，能够具有微喷丸处理的特征，该微喷丸处理可使粒子喷射直到现有的粒子径大的喷丸处理不可能到达的螺纹底角弯曲部，从而确保充分的疲劳强度。在上述第二形态(含变形例)中，优选粒子径为50～100μm。当如此构成时，在构成油井管用螺纹接头的材料表面附近更浅的部位，能够使更大的最大压缩方向残留应力发生，进一步提高疲劳破坏强度。在本专利技术中，也可以使用具有一个峰值的粒子径分布的粒子。另外，也可以将具有各自不同的峰值的多个种类的粒子混合使用。此外，也可以准备粒子径峰值不同的两种以上的粒子，喷射一种粒子后，再依次喷射其他的粒子，如此而构成。在如此构成时，从减小喷射后的被处理表面粗糙度的观点出发，优选先从粒子径大的喷射。通过最终减小面表粗糙度，能够得到更高的疲劳破坏强度。另外在所述第二形态(含各变形例)中，喷射、喷出处理优选只对不完全螺纹部进行。在如此构成时，该机制(mechanism)不确定，但是可以进一步提高疲劳破坏强度。此外，在所述第二形态(含各变形例)中，喷射、喷出处理优选在3秒/cm2(被处理面每1cm2，在3秒以下进行喷射、喷出处理)以下进行。据此，能够高效率地将微喷丸处理应用于油井管用螺纹接头。根据本专利技术将微喷丸处理应用于油井管用螺纹接头，能够实现疲劳破坏强度的提高。通过微喷丸处理的应用，与其他的方法相比，能够比较廉价并容易地达到目的，而且通过其他方法，例如浸碳和氮化处理的组合，还可以实现进一步的疲劳破坏强度的提高。附图说明图1是表示实施例1使用的供试材的形状和测定位置的图。图2是表示图1的供试材所形成的螺纹牙的形状和尺寸的图。图3是表示实施例2使用的供试材的形状和测定位置。图4是表示深度方向的轴向压缩残留应力测定值的曲线图。图5是表示深度方向的轴向压缩残留应力变化量的曲线图。图6是表示四点弯曲方式旋转弯曲疲劳试验机的结构的图。图7是表示锯齿螺纹形状的图。图8是表示API圆螺纹形状的图。具体实施例方式以下基于实施例具体地说明本专利技术。实施例1将具有锯齿螺纹型的螺纹形状的油井管用特殊螺纹接头的阳螺纹部，轴向切割成宽25mm的短窄条状，通过微喷丸处理改变喷射条件来调查螺纹底部的表面残留应力如何变化。<供试材母材> 作为供试材母材，使用油井管用特殊螺纹接头的阳螺纹部。油井管用特殊螺纹接头的规格如下。标称外径 177.80mm标称壁厚 11.51mm材质 API P110 屈服应力≥758MPa<供试材形状及表面残留应力测定位置> 如图1所示，轴向切下上述油井管用特殊螺纹的阳螺纹部，成为宽25mm、长约120mm的短窄条状作成供试材。表面残留应力的测定部位是图1中由“×”标记表示的处所。其为不完全螺纹部(螺纹底)的大体中央。还有，为了供参考而将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油井管用螺纹接头，其中，螺纹底部的轴向残留应力从表面到４０μｍ的深度之间，作为Ｘ射线应力分析的值为－４００ＭＰａ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田惇，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]