(57)【要約】【課題】鋼管用ねじ継手のシール部の密封性能を精度よく評価することができる基礎試験装置を提供する。【解決手段】基礎試験装置（１００）は、試験片（２００）を用いて、鋼管用ねじ継手のシール面の密封性能を試験する。基礎試験装置（１００）は、透明板（７０）と、治具（３０）と、内視鏡装置（８０）と、ガス供給装置（５０）とを備える。透明板（７０）は、平面視で多角形状又は楕円形状を有する。治具（３０）の凹部（３２）は、透明板（７０）の形状に対応する形状を有する。治具（３０）は、透明板（７０）を試験片（２００）の環状凸面（２０１）に押圧可能、且つ回転軸（Ｘ）周りに回転可能である。内視鏡装置（８０）の内視鏡（８１）は、治具（３０）内に挿入される。内視鏡装置（８０）は、透明板（７０）を介してシール接触部（Ｐｓ）を撮像する。ガス供給装置（５０）は、シール接触部（Ｐｓ）の内側空間（Ｓ）に所定の圧力のガスを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面と、前記環状凸面の内側に配置された貫通孔と、を有する試験片を用いて、前記シール面の密封性能を試験するための基礎試験装置であって、
平面視で多角形状又は楕円形状を有し、前記環状凸面に対向して配置される透明板と、
前記透明板の形状に対応する形状を有し前記透明板を収容する凹部、を有する治具であって、前記凹部内の前記透明板を前記環状凸面に対して押圧可能、且つ、前記環状凸面の中心部を通り前記凹部内の前記透明板の厚み方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成された前記治具と、
前記治具内に挿入される内視鏡を有し、前記透明板を介して、前記環状凸面と前記透明板とで形成されるシール接触部を撮像する内視鏡装置と、
前記貫通孔から前記シール接触部の内側空間に所定の圧力のガスを供給するガス供給装置と、
を備える、基礎試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基礎試験装置であって、
前記環状凸面と前記透明板との間に、潤滑剤又は潤滑皮膜が存在する、基礎試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基礎試験装置であって、さらに、
前記シール接触部を形成した状態の前記試験片及び前記透明板を収容して加熱する加熱装置、
を備える、基礎試験装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の基礎試験装置であって、
前記内視鏡装置は、前記透明板を介して前記シール接触部に紫外線を含む観察光を照射する紫外線光源、を有し、
前記環状凸面と前記透明板との間に、前記潤滑剤として、前記紫外線を吸収して蛍光を発する蛍光剤が添加された潤滑油又はグリースが存在する、基礎試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の基礎試験装置であって、
前記紫外線光源は、可視光線よりも波長が長い光を減衰させる長波長カットフィルタを介して、前記シール接触部に前記観察光を照射する、基礎試験装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の基礎試験装置であって、さらに、
前記シール接触部を形成した状態の前記試験片及び前記透明板を覆うシールドと、
前記シールドに接続されるヘリウムリークディテクタと、
を備え、
前記ガス供給装置は、ヘリウムを含むガスを前記内側空間に供給する、基礎試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋼管用ねじ継手の基礎試験装置に関し、より詳細には、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面と、環状凸面の内側に配置された貫通孔と、を有する試験片を用いて、シール面の密封性能を基礎評価するための基礎試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井、天然ガス井等（以下、総称して「油井」という）では、地下資源を採掘するために、油井管と呼ばれる鋼管が多数使用される。これらの油井管は、ねじ継手によって互いに連結される。
【０００３】
油井管用ねじ継手の形式は、インテグラル型と、カップリング型とに大別される。インテグラル型の場合、各油井管は、一方の端部に雄ねじ部を有し、他方の端部に雌ねじ部を有する。油井管同士は、一方の油井管の雄ねじ部が他方の油井管の雌ねじ部にねじ込まれて締結されることで連結される。カップリング型の場合、カップリングを用いて油井管同士を連結する。カップリングは、連結対象の油井管とは別の鋼管であり、両端部に雌ねじ部を有する。各油井管の両端部には、雄ねじ部が設けられている。カップリングの雌ねじ部の各々に油井管の雄ねじ部がねじ込まれて締結されることで、油井管同士が連結される。一般に、雄ねじ部を有する油井管の端部は、ピンと称され、雌ねじ部を有する油井管又はカップリングの端部は、ボックスと称される。
【０００４】
ねじ継手には、油井における高温及び高圧の環境下での優れた密封性能が要求される。密封性能を向上させるためのねじ継手として、締結状態においてメタル−メタル接触によるシール部を形成するねじ継手が知られている。このねじ継手では、ピン及びボックスの各々にシール面が設けられている。非締結状態において、ピンのシール面の径は、ボックスのシール面の径よりもわずかに大きい。よって、ピンとボックスとが締結されてシール面同士が接触すると、ピンのシール面が縮径するとともに、ボックスのシール面が拡径する。縮径したピンのシール面及び拡径したボックスのシール面には、元の径に戻ろうとする弾性回復力が発生する。これにより、シール面間の接触力が上昇してシール面同士が全周密着し、密封性能が発揮される。
【０００５】
シール部を有するねじ継手の設計段階において、要求される密封性能が確保されているか否かを判断するためには、シール部の密封機構が予め解明されていることが好ましい。また、シール部を有するねじ継手の設計式を作成する際、設計式の前提となるモデルを正しく作成するためにも、シール部の密封機構が解明されていることが好ましい。非特許文献１〜３では、シール部の密封機構を解明することを目的とした基礎研究が報告されている。
【０００６】
非特許文献１は、油井管用ねじ継手におけるシール面の接触状態を模擬したガス密封試験Ｉ〜ＩＩＩを開示する。特に、試験ＩＩＩは、締結中に生じるシール面の摺動、及び高温による潤滑剤（グリース）の劣化を考慮して実施されている。具体的には、ねじ継手の締結及び解体を模擬し、上試験片のメタルシール面から下試験片のメタルシール面への押圧力を増大又は減少させながら、下試験片に対して上試験片を回転摺動させる。各シール面には、グリースが塗布されている。次に、油井における高温環境を模擬し、下試験片に対する上試験片の押圧力を所定の値に維持した状態で、上下試験片を加熱する。その後、上下試験片のシール面によって形成される環状のシール接触部の内側空間に高圧ガスを導入して、ガスリークを確認する。
【０００７】
非特許文献２は、メタルシール面を有する試験片、及びサファイアガラス板を使用して、ガス密封試験中のシール面をその場観察する技術を開示する。非特許文献２では、未摺動シール試験と、摺動後シール試験とが実施されている。未摺動シール試験は、潤滑剤（グリース）が塗布されたシール面に対し、サファイアガラス板を押し付けて高圧ガスを負荷する試験である。摺動後シール試験は、グリースが塗布された状態で予め摺動させたシール面に対し、サファイアガラス板を押し付けて高圧ガスを負荷する試験である。
【０００８】
非特許文献２の各試験では、試験片のシール面にサファイアガラス板が押し付けられることで、シール接触部が形成される。シール面に対するサファイアガラス板の押付力を維持した状態で、シール面とサファイアガラス板との間に形成された空間に、窒素及びヘリウムの混合高圧ガスが負荷される。その後、ガス圧を維持したまま、サファイアガラス板の押付力が漸減される。各試験の間、ガスリークに至る過程におけるシール面上のグリースの挙動は、サファイアガラス板の上方に挿入された内視鏡型のマイクロスコープにより、サファイアガラス板を介して観察される。各試験において、ガス圧の急速な減少（瞬時リーク）の発生前のスローリークの有無は、ヘリウムリークディテクタによって確認される。
【０００９】
非特許文献３も、非特許文献２と同様、ガス密封試験中のシール面をその場観察する技術を開示する。非特許文献３において、ガス密封試験のための試験装置は、ロードフレームと、加熱炉と、高圧ガス発生装置と、を備える。ロードフレームは、試験片及びサファイアガラス板を保持するように構成されている。ロードフレームは、軸力及び回転力を発生させるアクチュエータを含む。
【００１０】
非特許文献３では、密封性能に対する潤滑剤（グリース）の高温劣化の影響を確認するため、ガス密封試験の前処理として、試験片の加熱が実施される。具体的には、試験片は、そのメタルシール面にグリースが塗布された状態で、加熱炉内において加熱される。試験片の加熱中、グリースが塗布されたシール面には、ロードフレームによってサファイアガラス板が上方から押し付けられている。試験片は、所定温度で所定時間加熱された後、自然冷却される。
【００１１】
また、非特許文献３では、密封性能に対するシール面の摺動の影響を確認するため、ガス密封試験の前処理として、試験片と同じ鋼管から作製された摺動体を、ロードフレームにより、試験片のシール面に対して回転摺動させる。具体的には、グリースが塗布されたシール面に、摺動体を押し付けて回転させる。シール面に押し付けられる摺動体の平面には、リン酸マンガン皮膜処理が施される。シール面に対する摺動体の押付力は、回転摺動中、所定の値まで増加する。その後、摺動体が試験片から取り外され、試験片のシール面にサファイアガラス板が載置される。サファイアガラス板は、ロードフレームにより、シール面に押し付けられる。
【００１２】
非特許文献３では、グリースの高温劣化を模擬した前処理、又はシール面の摺動を模擬した前処理の後、ガス密封試験が実施される。すなわち、試験片のシール面及びサファイアガラス板で形成される環状のシール接触部の内側空間に、高圧ガス発生装置が高圧ガスを導入する。ガス密封試験中のシール接触部の様子は、サファイアガラス板の上方に挿入した内視鏡型のマイクロスコープにより、サファイアガラス板を介して観察することができる。シール接触部からのガスリークは、ヘリウムリークディテクタによって検出される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】井瀬景太（Ｋｅｉｔａ  Ｉｎｏｓｅ）、他２名、「特殊ねじ継手のメタルシールによる高圧密封性能へのグリースの影響（Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｇｒｅａｓｅ  ｏｎ  Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｇａｓ  Ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｂｙ  Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｍｅｔａｌ  Ｓｅａｌｓ  ｏｆ  Ｐｒｅｍｉｕｍ  Ｔｈｒｅａｄｅｄ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）」、トライボロジー・オンライン（Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  ｏｎｌｉｎｅ）、一般社団法人日本トライボロジー学会、２０１６年、第１１巻、第２号、ｐ．２２７−２３４
【非特許文献２】井瀬景太、他２名、「メタルシールに塗布したグリースの気密試験中のその場観察」、トライボロジー学会２０１６秋  新潟  予稿集、一般社団法人日本トライボロジー学会、２０１６年
【非特許文献３】井瀬景太（Ｋｅｉｔａ  Ｉｎｏｓｅ）、他２名、「その場観察による高圧気密条件下でのメタルシール上のグリースの挙動の研究（Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｒｅａｓｅ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｎ  Ｍｅｔａｌ  Ｓｅａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｕｎｄｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｇａｓ  Ｔｉｇｈｔ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ）」、第６回世界トライボロジー会議  拡張抄録集  セッション８３  トラック７（Ｗｏｒｌｄ  Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ２０１７  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ａｂｓｔｒａｃｔ  ｓｅｓｓｉｏｎ  ８３  ｔｒａｃｋ  ７）、２０１７年９月１７−２２日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
シール部の密封機構を解明するためには、非特許文献２及び３のように、シール面のその場観察を行うことが好ましい。その場観察では、シール面の接触状態を実際のねじ継手のシール面の接触状態に極力近づけることが重要である。
【００１５】
非特許文献２及び３は、試験片のシール面にサファイアガラス板を単純に押し付けてシール接触部を形成する手法を提案する。しかしながら、この手法では、ねじ継手の締結過程で生じるシール面の摺動が考慮されていない。シール面の摺動は、シール部の密封性能に大きく影響する。シール部の密封性能を精度よく評価するためには、シール面の摺動を考慮してその場観察を実施する必要がある。
【００１６】
非特許文献３は、試験片のシール面に対して摺動体を回転摺動させ、その後、当該シール面にサファイアガラス板を押し付けてシール接触部を形成する手法を提案する。この手法では、シール面の摺動が考慮されているものの、その場観察に際し、試験片のシール面から摺動体を離す必要がある。これにより、シール面の接触状態が変化する。よって、シール部の密封性能を精度よく評価することは難しい。
【００１７】
本開示は、鋼管用ねじ継手のシール部の密封性能を精度よく評価することができる基礎試験装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本開示に係る基礎試験装置は、試験片を用いて、鋼管用ねじ継手のシール面の密封性能を試験するための試験装置である。試験片は、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面と、環状凸面の内側に配置された貫通孔と、を有する。基礎試験装置は、透明板と、治具と、内視鏡装置と、ガス供給装置と、を備える。透明板は、平面視で多角形状又は楕円形状を有する。透明板は、環状凸面に対向して配置される。治具は、凹部を有する。凹部は、透明板の形状に対応する形状を有し、透明板を収容する。治具は、凹部内の透明板を環状凸面に対して押圧可能に構成される。治具は、回転軸周りに回転可能に構成される。回転軸は、環状凸面の中心部を通り、凹部内の透明板の厚み方向に延びる。内視鏡装置は、内視鏡を有する。内視鏡は、治具内に挿入される。内視鏡装置は、透明板を介してシール接触部を撮像する。シール接触部は、環状凸面と透明板とで形成される。ガス供給装置は、貫通孔からシール接触部の内側空間に所定の圧力のガスを供給する。
【発明の効果】
【００１９】
本開示に係る基礎試験装置によれば、鋼管用ねじ継手のシール部の密封性能を精度よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施形態に係る基礎試験装置の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す基礎試験装置に含まれる透明板の平面図及び側面図である。
【図３】図３は、図１に示す基礎試験装置に含まれる治具の縦断面図及び底面図である。
【図４】図４は、図１に示す基礎試験装置の試験評価部及びその周辺構成を示す模式図である。
【図５】図５は、試験評価部及びその周辺構成を平面視で示す模式図である。
【図６】図６は、試験評価部及びその周辺構成を平面視で示す別の模式図である。
【図７】図７は、図１に示す基礎試験装置の変形例に係る基礎試験装置の一部を示す正面図である。
【図８】図８は、実施例の試験要領を説明するための図である。
【図９】図９は、実施例のうち、試験１で観察されたシール接触部の画像である。
【図１０】図１０は、実施例のうち、試験３で観察されたシール接触部の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施形態に係る基礎試験装置は、試験片を用いて、鋼管用ねじ継手のシール面の密封性能を試験するための試験装置である。試験片は、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面と、環状凸面の内側に配置された貫通孔と、を有する。基礎試験装置は、透明板と、治具と、内視鏡装置と、ガス供給装置と、を備える。透明板は、平面視で多角形状又は楕円形状を有する。透明板は、環状凸面に対向して配置される。治具は、凹部を有する。凹部は、透明板の形状に対応する形状を有し、透明板を収容する。治具は、凹部内の透明板を環状凸面に対して押圧可能に構成される。治具は、回転軸周りに回転可能に構成される。回転軸は、環状凸面の中心部を通り、凹部内の透明板の厚み方向に延びる。内視鏡装置は、内視鏡を有する。内視鏡は、治具内に挿入される。内視鏡装置は、透明板を介してシール接触部を撮像する。シール接触部は、環状凸面と透明板とで形成される。ガス供給装置は、貫通孔からシール接触部の内側空間に所定の圧力のガスを供給する（第１の構成）。
【００２２】
第１の構成において、治具は、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面に対して、凹部内に収容した透明板を押圧する。これにより、環状凸面及び透明板によってシール接触部が形成される。また、治具は、シール接触部の中心を通って凹部内の透明板の厚み方向に延びる回転軸周りに回転する。凹部は、平面視で多角形状又は楕円形状をなす透明板に対応した形状を有する。この構成によれば、治具が上記回転軸周りに回転したとき、凹部の内面から透明板に対して、透明板を治具と同方向に回転させるのに十分なトルクが作用するため、透明板が治具とともに回転する。すなわち、多角形状又は楕円形状の透明板及び凹部により、透明板と治具との相対回転が規制されるため、透明板と治具との間で滑りが生じることなく、透明板が治具と一体的に回転する。よって、環状凸面に対して透明板を回転摺動させることができる。環状凸面及び透明板で形成されるシール接触部は、内視鏡装置により、回転摺動させた透明板を介してそのまま撮像することができる。そのため、環状凸面の接触状態を変化させることなく、ガス供給装置によってシール接触部の内側空間にガスを供給してガス密封試験を開始し、試験中のシール接触部をその場観察することができる。よって、ねじ継手の締結過程で生じるシール面の摺動を考慮したその場観察が可能となり、鋼管用ねじ継手のシール部の密封性能を精度よく評価することが可能となる。
【００２３】
上記基礎試験装置において、環状凸面と透明板との間には、潤滑剤又は潤滑皮膜が存在してもよい（第２の構成）。
【００２４】
第２の構成では、環状凸面に対して、予め潤滑剤を塗布し、あるいは予め潤滑皮膜を形成することにより、環状凸面と透明板との間に潤滑剤又は潤滑皮膜を存在させる。これにより、環状凸面における潤滑剤又は潤滑皮膜の挙動を観察することができる。よって、その場観察において、ガス密封性能に対する潤滑剤又は潤滑皮膜の影響を確認することができる。
【００２５】
第２の構成の基礎試験装置は、さらに、加熱装置を備えることが好ましい。加熱装置は、シール接触部を形成した状態の試験片及び透明板を収容して加熱することができる（第３の構成）。
【００２６】
第３の構成によれば、加熱装置により、シール接触部における潤滑剤又は潤滑皮膜が加熱される。このため、その場観察において、ガス密封性能に対する潤滑剤又は潤滑皮膜の高温劣化の影響を確認することができる。
【００２７】
第２又は第３の構成において、内視鏡装置は、紫外線光源を備えていてもよい。紫外線光源は、透明板を介して、シール接触部に、紫外線を含む観察光を照射することができる。この場合、環状凸面と透明板との間には、潤滑剤として、潤滑油又はグリースが存在することが好ましい。潤滑油又はグリースには、好ましくは、蛍光剤が添加される。蛍光剤は、紫外線を吸収して蛍光を発する（第４の構成）。
【００２８】
第４の構成によれば、蛍光剤が添加された潤滑油又はグリースが環状凸面と透明板との間に存在する状態で、紫外線を含む観察光がシール接触部に照射される。これにより、潤滑油又はグリース中の蛍光剤が蛍光を発するため、その場観察において、潤滑油又はグリースの挙動をより正確に把握することができる。
【００２９】
第４の構成において、紫外線光源は、長波長カットフィルタを介して、シール接触部に観察光を照射することが好ましい。長波長カットフィルタは、可視光線よりも波長が長い光を減衰させることができる（第５の構成）。
【００３０】
第５の構成では、長波長カットフィルタにより、可視光線よりも波長が長い光が減衰し、可視光線よりも波長が短い光がシール接触部に照射される。すなわち、シール接触部に不要な光が入射されなくなる。このため、その場観察におけるシール接触部の視認性を向上させることができる。
【００３１】
上記基礎試験装置は、さらに、シールドと、ヘリウムリークディテクタと、を備えることが好ましい。シールドは、シール接触部を形成した状態の試験片及び透明板を覆う。ヘリウムリークディテクタは、シールドに接続される。ガス供給装置は、ヘリウムを含むガスを内側空間に供給する（第６の構成）。
【００３２】
第６の構成によれば、シール接触部の内側空間から漏出したガスをシールドが捕捉し、ヘリウムリークディテクタが漏出したガス中のヘリウムを検出する。これにより、シール接触部のうち、内視鏡装置によって観察されている部分以外でガスリークが発生した場合であっても、ガスリークを検知することができる。
【００３３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。
【００３４】
［試験装置の構成］
（全体構成）
図１は、実施形態に係る基礎試験装置１００の正面図である。基礎試験装置１００は、鋼管用ねじ継手のシール面のガス密封性能を試験するために用いられる。基礎試験装置１００による試験では、試験片２００が使用される。試験片２００の材質は、試験対象の鋼管用ねじ継手の材質と同一であることが好ましい。ただし、試験片２００の材質は、試験対象の鋼管用ねじ継手と厳密に同一である必要はなく、当該鋼管用ねじ継手の材質に相応する材質であってもよい。試験片２００は、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面２０１を有する。試験片２００は、上下方向に延びる貫通孔２０２を有する。
【００３５】
図１に示すように、基礎試験装置１００は、本体フレーム１０と、昇降回転機構２０と、治具３０，４０と、ガス供給装置５０と、ガスリーク検出機構６０と、透明板７０と、を備える。
【００３６】
本体フレーム１０は、テーブル１１と、一対の支柱１２と、クロスヘッド１３と、を含む。各支柱１２は、テーブル１１の上面から上方に向かって延びている。クロスヘッド１３は、水平方向に延び、一対の支柱１２に架け渡されている。クロスヘッド１３は、一対の支柱１２に対して昇降可能に取り付けられている。クロスヘッド１３は、例えば、クランプによって各支柱１２に固定される。この場合、クランプを緩めることによって、クロスヘッド１３を各支柱１２に沿って昇降させることができる。
【００３７】
昇降回転機構２０は、支柱１２の間に配置されている。昇降回転機構２０は、クロスヘッド１３に取り付けられている。このため、クロスヘッド１３が支柱１２に対して昇降したとき、昇降回転機構２０は、クロスヘッド１３とともに昇降する。
【００３８】
昇降回転機構２０は、後述する治具３０を昇降させ、上下方向に延びる回転軸Ｘ周りに回転させるための機構である。昇降回転機構２０は、直動アクチュエータ２１と、モータ２２と、一対のガイドロッド２３と、を含む。
【００３９】
直動アクチュエータ２１は、シリンダ２１１と、ロッド２１２と、を有する。シリンダ２１１は、クロスヘッド１３の上面に固定されている。ロッド２１２は、シリンダ２１１内に挿入される。ロッド２１２は、シリンダ２１１からクロスヘッド１３を貫通して下方に延びている。ロッド２１２は、シリンダ２１１及びクロスヘッド１３に対して昇降可能に構成されている。
【００４０】
直動アクチュエータ２１としては、市販又は公知の直動アクチュエータを採用することができる。直動アクチュエータ２１は、電動アクチュエータであってもよいし、油圧等の流体圧アクチュエータであってもよい。シリンダ２１１に対するロッド２１２の移動量は、図示しない制御装置により、電動モータ又は流体圧ポンプ等の駆動源を制御することで調整することができる。
【００４１】
モータ２２は、直動アクチュエータ２１の上方に配置されている。モータ２２は、ロッド２１２に接続される。モータ２２の駆動軸は、減速機２４等を介して、ロッド２１２と連結されている。よって、モータ２２の回転力がロッド２１２に伝達され、ロッド２１２が回転軸Ｘ周りに回転する。モータ２２は、図示しない制御装置からの指令に応じて回転角度及び回転速度が自動制御されるサーボモータであることが好ましい。
【００４２】
一対のガイドロッド２３は、直動アクチュエータ２１の両隣に配置されている。各ガイドロッド２３は、クロスヘッド１３の上面に固定されている。各ガイドロッド２３は、クロスヘッド１３から上方に延びている。ガイドロッド２３の一方は、リニアガイドベアリング２５を介して、支柱１２の一方に取り付けられている。ガイドロッド２３の他方は、リニアガイドベアリング２５を介して、支柱１２の他方に取り付けられている。ガイドロッド２３は、昇降回転機構２０がクロスヘッド１３とともに昇降するとき、支柱１２に沿って移動するように案内する。
【００４３】
治具３０は、ロッド２１２の下端部に取り付けられる。治具３０は、ホルダ３１を介し、ロッド２１２に対して着脱可能に取り付けられる。治具３０は、ロッド２１２から下方に延びている。ロッド２１２がシリンダ２１１に対して昇降するとき、治具３０は、ロッド２１２とともに昇降する。ロッド２１２が回転軸Ｘ周りに回転するとき、治具３０は、ロッド２１２とともに回転軸Ｘ周りに回転する。
【００４４】
治具３０は、透明板７０を位置決めするための部品である。治具３０は、凹部３２を有する。凹部３２は、治具３０の底面に設けられている。凹部３２は、透明板７０を収容可能に構成されている。
【００４５】
ここで、図２及び図３を参照して、透明板７０及び治具３０の詳細な構成を説明する。図２は、透明板７０の平面図及び側面図である。図３は、治具３０の縦断面図及び底面図である。
【００４６】
図２を参照して、透明板７０は、平面視で多角形状又は楕円形状をなす。多角形状とは、概ね多角形であることを意味する。すなわち、多角形状には、直線のみで形成される多角形だけでなく、角部に丸みがつけられた多角形や、辺及び角部に丸みを有する多角形（いわゆる等径ひずみ円）等も含まれる。楕円形状とは、概ね楕円形であることを意味する。すなわち、楕円形状には、幾何学的な意味での楕円形だけでなく、一対の平行な線分と、この線分同士を接続する一対の円弧とで画定される形状（いわゆるトラック形状）等も含まれる。本実施形態において、透明板７０は、平面視で四角形状をなす。透明板７０の平面形状は、角部に丸みがつけられた四角形である。透明板７０は、回転軸Ｘを含むいずれの断面で見ても、回転軸Ｘに対して対称であることが好ましい。
【００４７】
透明板７０の硬度は、ある程度高いことが好ましい。透明板７０の材質は、例えば、強化ガラス、石英、サファイアガラス等から選択することができる。強化ガラスのビッカース硬さは約６４０、石英のビッカース硬さは約１１００、サファイアガラスのビッカース硬さは約２３００である。透明板７０は、１０００以上のビッカース硬さを有することが好ましい。透明板７０は、好ましくはサファイアガラス板である。
【００４８】
図３を参照して、治具３０の底面には、凹部３２が形成されている。凹部３２は、透明板７０の形状に対応する形状を有する。すなわち、凹部３２の形状は、治具３０の底面視で、透明板７０の平面形状と実質的に等しい。透明板７０が平面視で多角形状をなす場合、凹部３２は、治具３０の底面視で多角形状をなす。透明板７０が平面視で楕円形状をなす場合、凹部３２は、治具３０の底面視で楕円形状をなす。本実施形態において、凹部３２は、治具３０の底面視で、角部に丸みがつけられた四角形を有する。凹部３２の大きさは、透明板７０の大きさよりもわずかに大きい。凹部３２は、透明板７０がちょうど収まるような大きさに形成されている。
【００４９】
図１に戻り、治具４０は、治具３０とテーブル１１との間に配置される。治具４０は、後述する試験片２００を位置決めするための部品である。治具４０は、保持部４１と、ロードセル４２と、を含む。保持部４１は、試験片２００を上下から挟み込んで保持する。治具４０に保持された試験片２００は、治具３０の凹部３２内の透明板７０と接触する。ロードセル４２は、保持部４１によって保持された試験片２００の下方に配置される。
【００５０】
ガス供給装置５０は、所定の圧力のガスを発生させる。ガス供給装置５０は、鋼管用ねじ継手のシール面のガス密封試験において要求される高圧ガスを発生させる。ガス供給装置５０は、供給路５１を有する。供給路５１は、テーブル１１及び治具４０を貫通して回転軸Ｘに沿って延び、試験片２００の貫通孔２０２に接続される。ガス供給装置５０は、供給路５１を介し、試験片２００と透明板７０との間に高圧ガスを供給する。ガス供給装置５０が供給するガスは、ヘリウムガス、又はヘリウム混合ガスであることが好ましい。
【００５１】
ガスリーク検出機構６０は、ガス供給装置５０によって試験片２００と透明板７０との間に供給されたガスのリークを検出する。ガスリーク検出機構６０は、シールド６１と、ヘリウムリークディテクタ６２と、を有する。
【００５２】
シールド６１は、試験片２００、及び治具３０の凹部３２に収容された透明板７０を覆う。シールド６１は、試験片２００と透明板７０との間からリークしたガスを捕捉する。ただし、シールド６１は、完全な密閉空間を形成する必要はない。シールド６１は、少なくとも、試験片２００及び透明板７０を上方及び側方から覆うことができればよい。すなわち、シールド６１の下面は、開放されていてもよい。シールド６１は、基礎試験装置１００において、着脱可能に構成されている。
【００５３】
ヘリウムリークディテクタ６２は、チューブ６３を介して、シールド６１に接続されている。ヘリウムリークディテクタ６２は、内蔵のポンプ（図示略）によって、チューブ６３を介してシールド６１内のガスを吸引する。ヘリウムリークディテクタ６２は、吸引したガス中のヘリウムの流量を検出する。ヘリウムリークディテクタ６２として、市販又は公知のヘリウムリークディテクタを使用することができる。
【００５４】
（試験評価部及びその周辺構成）
本実施形態において、互いに接触する試験片２００及び透明板７０を試験評価部Ｐｔと称する。以下、試験評価部Ｐｔ及びその周辺構成について、図４から図６を参照しつつ詳細に説明する。図４から図６は、試験評価部Ｐｔ及びその周辺構成を示す模式図である。図４から図６では、試験評価部Ｐｔの周辺構成の一部として、図１において図示を省略する内視鏡装置８０及び加熱装置９０を示す。すなわち、本実施形態に係る基礎試験装置１００は、内視鏡装置８０と、加熱装置９０と、をさらに備える。
【００５５】
まず、図４を参照して、試験片２００は、環状凸面２０１と、貫通孔２０２と、を有する。環状凸面２０１は、試験対象である鋼管用ねじ継手のシール面を模擬して形成される。環状凸面２０１は、回転軸Ｘを中心とする環状をなす。環状凸面２０１は、回転軸Ｘを含む断面で見て、透明板７０側に凸の曲線を描くように形成されている。ただし、環状凸面２０１は、回転軸Ｘを含む断面で見て、透明板７０側に突き出た台形を描くように形成されていてもよい。すなわち、環状凸面２０１は、回転軸Ｘを含む断面で見て、透明板７０の下面に概ね平行且つ平坦な頂面と、当該頂面の両端から外側に向かい下降傾斜する傾斜面とで形成される概略台形状であってもよい。貫通孔２０２は、環状凸面２０１の中心から回転軸Ｘに沿って下方に延び、試験片２００を貫通する。
【００５６】
透明板７０は、治具３０の凹部３２に収容された状態で、環状凸面２０１に対向する。治具３０が直動アクチュエータ２１のロッド２１２（図１）とともに下降すると、透明板７０の下面は、環状凸面２０１に押し付けられる。これにより、透明板７０は、環状凸面２０１とともに環状のシール接触部Ｐｓを形成する。シール接触部Ｐｓは、透明板７０に対する環状凸面２０１の接触中心である。
【００５７】
環状凸面２０１が透明板７０側に凸状をなす一方、透明板７０の下面が平坦であることから、環状のシール接触部Ｐｓの内側において、試験片２００と透明板７０との間には内側空間Ｓが形成される。ガス供給装置５０は、所定の圧力に調整されたガスを内側空間Ｓに供給する。ガス供給装置５０からのガスは、供給路５１及び貫通孔２０２を順に通過して、内側空間Ｓに供給される。
【００５８】
治具３０は、凹部３２の上方において、内視鏡装置８０を挿入するための挿入穴３３を有する。内視鏡装置８０は、凹部３２内の透明板７０を介してシール接触部Ｐｓを撮像する。内視鏡装置８０は、工業用内視鏡８１と、カメラ８２と、マイクロスコープ８３と、紫外線光源８４と、を有する。
【００５９】
工業用内視鏡８１は、市販又は公知のボアスコープ、ファイバスコープ、又はビデオスコープ等である。工業用内視鏡８１の先端部は、治具３０の挿入穴３３に挿入される。工業用内視鏡８１の先端部は、シール接触部Ｐｓの像を形成するための光学系を有する。工業用内視鏡８１は、シール接触部Ｐｓの像を先端部からカメラ８２に伝送する。工業用内視鏡８１が撮像素子を内蔵している場合、工業用内視鏡８１は、シール接触部Ｐｓの像を電気信号に変換して画像データを生成し、シール接触部Ｐｓの画像データを先端部からカメラ８２に伝送する。
【００６０】
カメラ８２は、典型的には、ＣＣＤカメラである。カメラ８２は、ボアスコープ等を用いた内部観察で一般に行われるように、工業用内視鏡８１に接続される。カメラ８２は、工業用内視鏡８１から入力されるシール接触部Ｐｓの像を電気信号に変換して画像データを生成し、必要な画像処理を施して記録する。あるいは、カメラ８２は、工業用内視鏡８１からシール接触部Ｐｓの画像データを受信し、必要な画像処理を施して記録する。
【００６１】
マイクロスコープ８３は、カメラ８２に接続される。マイクロスコープ８３は、表示画面に拡大画像を表示する、公知の表示装置である。マイクロスコープ８３は、カメラ８２が生成したシール接触部Ｐｓの画像データに対応する画像を表示画面に拡大表示する。
【００６２】
マイクロスコープ８３は、工業用内視鏡８１にも接続される。マイクロスコープ８３は、ハロゲンライト等の可視光源（図示略）を内蔵する。この可視光源は、工業用内視鏡８１の外部光源として使用することができる。マイクロスコープ８３の可視光源が出力した可視光線は、工業用内視鏡８１の先端部から、透明板７０を介してシール接触部Ｐｓに照射される。
【００６３】
紫外線光源８４は、工業用内視鏡８１の外部光源として使用される。紫外線光源８４は、マイクロスコープ８３の可視光源に代えて、工業用内視鏡８１に接続される。紫外線光源８４は、紫外線を含む観察光を出力する。紫外線光源８４は、例えば、市販又は公知の紫外線（ＵＶ）ライトである。紫外線光源８４からの観察光は、工業用内視鏡８１の先端部から、透明板７０を介してシール接触部Ｐｓに照射される。
【００６４】
紫外線光源８４は、長波長カットフィルタ８５を介して、観察光をシール接触部Ｐｓに照射するように構成されていることが好ましい。紫外線光源８４からの観察光は、工業用内視鏡８１に入る前に長波長カットフィルタ８５を通過する。本実施形態において、観察光は、凸レンズ８６で集光され、長波長カットフィルタ８５に入射される。ただし、観察光は、長波長カットフィルタ８５を通過した後、凸レンズ８６で集光されてもよい。長波長カットフィルタ８５は、紫外線光源８４が出力した観察光のうち、可視光線よりも波長が長い光を減衰させる。長波長カットフィルタ８５は、実質的に、可視光線の波長よりも短い波長を有する光、具体的には、概ね３８５ｎｍ（±５ｎｍ）以下の波長を有する紫外線を透過させる。
【００６５】
次に、図５及び図６を参照し、加熱装置９０について説明する。図５及び図６に示すように、加熱装置９０は、恒温槽９１と、ヒータ９２と、レール９３と、を有する。
【００６６】
恒温槽９１は、槽本体９１１と、扉９１２と、を有する。この恒温槽９１は、ヒータ９２とともに、レール９３上を移動する。すなわち、恒温槽９１及びヒータ９２は、レール９３に沿い、試験評価部Ｐｔに向かって前進及び後退可能に構成されている。恒温槽９１は、扉９１２を開放した状態で試験評価部Ｐｔに接近して、槽本体９１１内に試験評価部Ｐｔを収容する。槽本体９１１と治具３０，４０等（図１）との間に隙間が生じる場合は、スペーサ９４によって当該隙間を封鎖すればよい。恒温槽９１及びヒータ９２を試験評価部Ｐｔまで移動させるとき、試験評価部Ｐｔを覆うシールド６１（図１）は、基礎試験装置１００から取り外されている。ヒータ９２は、槽本体９１１が試験評価部Ｐｔを収容し、扉９１２が閉じられた後、恒温槽９１内の空気を加熱して昇温させる。
【００６７】
［試験装置の使用方法］
以下、上述のように構成された基礎試験装置１００の典型的な使用方法について、主に図１を参照しながら説明する。ただし、基礎試験装置１００の使用方法は、本実施形態において説明する使用方法に限定されるものではない。
【００６８】
図１を再度参照して、まず、試験対象の鋼管用ねじ継手と同材質の試験片２００を準備する。この試験片２００の環状凸面２０１は、試験対象の鋼管用ねじ継手のシール面を模擬して形成される。
【００６９】
次に、環状凸面２０１を上方に向けて、試験片２００を治具４０に設置する。環状凸面２０１には、潤滑剤が塗布されるか、あるいは、潤滑皮膜が形成されていてもよい。潤滑剤又は潤滑皮膜は、試験対象の鋼管用ねじ継手において実際に使用することが想定される潤滑剤又は潤滑皮膜である。潤滑剤は、例えば、潤滑油又はグリースである。グリースとしては、例えば、重金属粒子及びグラファイト等を含有する、アメリカ石油協会（ＡＰＩ）規格のコンパウンドグリース等を挙げることができる。潤滑油又はグリースには、紫外線を吸収して蛍光を発する蛍光剤が添加されてもよい。潤滑皮膜は、例えば、流動性を有する潤滑剤を塗布した後、硬化処理を施して形成される固体潤滑皮膜である。
【００７０】
また、透明板７０を治具３０の凹部３２内に配置して、粘着テープ等で仮止めする。必要に応じてクロスヘッド１３を昇降させて昇降回転機構２０の位置を調整した後、直動アクチュエータ２１を駆動してロッド２１２を下降させる。これにより、ロッド２１２とともに治具３０が下降し、凹部３２内の透明板７０の下面が試験片２００の環状凸面２０１に押し付けられる。
【００７１】
透明板７０は、試験の目的等に応じて予め定められる押圧力で、環状凸面２０１を押圧する。環状凸面２０１に作用する押圧力は、試験片２００の下方に配置されたロードセル４２によって検出される。
【００７２】
透明板７０が環状凸面２０１を押圧した状態でモータ２２を駆動すると、環状凸面２０１に対して透明板７０が回転摺動する。すなわち、モータ２２の駆動軸と連動して、ロッド２１２が回転軸Ｘ周りに回転する。これにより、治具３０、及び環状凸面２０１に押し付けられた透明板７０も、回転軸Ｘ周りに回転する。透明板７０は、凹部３２の内面から治具３０と同方向に回転するためのトルクを受け、治具３０とともに回転する。治具３０は、予め定められた回転速度及び回転数で、環状凸面２０１に対して回転する。回転摺動中における透明板７０から環状凸面２０１への押圧力は、鋼管用ねじ継手の締結過程でシール面の接触面圧が漸増することを考慮し、徐々に増大させてもよい。
【００７３】
環状凸面２０１に対する透明板７０の回転摺動が終了した後、透明板７０及び試験片２００が構成する試験評価部Ｐｔ（図５及び図６）を加熱する。透明板７０から環状凸面２０１への押圧力を維持したまま、図５及び図６に示すように、扉９１２を開放した状態の恒温槽９１と、ヒータ９２とを、レール９３に沿って試験評価部Ｐｔに接近させ、槽９１１内に試験評価部Ｐｔを収容して扉９１２を閉じる。ヒータ９２によって恒温槽９１内を所定温度まで昇温させ、この温度で試験評価部Ｐｔを所定時間加熱する。試験評価部Ｐｔの加熱は、シールド６１（図１）を基礎試験装置１００から取り外した状態で実施される。試験評価部Ｐｔの加熱温度及び加熱時間は、ＩＳＯ  １３６７９（２０１１）に準拠した温度及び時間とすることができる。その後、扉９１２を開き、試験評価部Ｐｔを室温まで自然冷却する。
【００７４】
図４を参照して、次に、透明板７０から環状凸面２０１への押圧力を維持したまま、シール接触部Ｐｓの内側空間Ｓにガス供給装置５０から高圧ガスを供給する。内側空間Ｓに対する高圧ガスの供給時には、試験評価部Ｐｔを覆うシールド６１（図１）が基礎試験装置１００に取り付けられる。また、内視鏡装置８０によるシール接触部Ｐｓの観察を開始する。すなわち、シール接触部Ｐｓの画像をマイクロスコープ８３の表示画面に拡大表示し、シール接触部Ｐｓの状態を観察する。
【００７５】
蛍光剤が添加された潤滑油又はグリースが環状凸面２０１に塗布されている場合、紫外線光源８４を工業用内視鏡８１に接続し、紫外線光源８４から、紫外線を含む観察光をシール接触部Ｐｓに照射する。これにより、潤滑油中、又はグリースの基油中の蛍光剤が蛍光を発し、潤滑油又は基油の挙動を確認しやすくなる。蛍光剤を使用しない場合は、マイクロスコープ８３を工業用内視鏡８１に接続し、可視光源からシール接触部Ｐｓに可視光線を照射する。
【００７６】
高圧ガスは、シール接触部Ｐｓの内側空間Ｓ内のガス圧が所定の値に達するまで供給される。その後、内側空間Ｓ内のガス圧を維持した状態で、透明板７０から環状凸面２０１への押圧力を漸減する。
【００７７】
マイクロスコープ８３の表示画面には、ガス供給装置５０からのガスがシール接触部Ｐｓ付近に流入してくる様子も映し出される。環状凸面２０１に潤滑油又はグリースが予め塗布されている場合、マイクロスコープ８３の表示画面は、潤滑油又はグリース中の基油又は固体粒子がガス圧によってシール接触部Ｐｓの内側から外側に押し流される様子を映し出すことができる。また、マイクロスコープ８３の表示画面は、固体粒子分布等も映し出すことができる。
【００７８】
ガス昇圧中又は押圧力漸減中にガスリークが発生した場合、マイクロスコープ８３が表示するシール接触部Ｐｓの画像、又はヘリウムリークディテクタ６２により、ガスリークを検知することができる。
【００７９】
［実施形態の効果］
本実施形態において、治具３０の凹部３２内の透明板７０は、鋼管用ねじ継手のシール面を模擬した環状凸面２０１に押し付けられ、環状凸面２０１を押圧する。これにより、環状凸面２０１及び透明板７０がシール接触部Ｐｓを形成する。治具３０は、透明板７０を環状凸面２０１に押し付けた状態で、透明板７０ととともに回転軸Ｘ周りに回転する。よって、環状凸面２０１に対し、鋼管用ねじ継手の締結過程を考慮した回転摺動を透明板７０から与えることができる。
【００８０】
本実施形態において、透明板７０は、平面視で多角形状又は楕円形状をなし、凹部３２は、治具３０の底面視で、透明板７０の平面形状に対応した形状を有する。このため、治具３０が回転軸Ｘ周りに回転したとき、治具３０と同方向に回転するのに十分なトルクが透明板７０に負荷され、透明板７０が治具３０とともに回転する。すなわち、多角形状又は楕円形状の透明板７０、及び同じく多角形状又は楕円形状の凹部３２により、透明板７０と治具３０との相対回転が規制されるため、透明板７０と治具３０との間で滑りが生じることなく、透明板７０が治具３０と一体的に回転する。よって、環状凸面２０１に対して透明板７０を回転摺動させることができる。
【００８１】
本実施形態では、回転摺動させた透明板７０を環状凸面２０１から取り外すことなく、この透明板７０を介して、内視鏡装置８０でシール接触部Ｐｓを観察することができる。よって、環状凸面２０１の接触状態を変化させずに、ガス供給装置５０によってシール接触部Ｐｓの内側空間Ｓに高圧ガスを供給し、高圧ガスが負荷されたシール接触部Ｐｓをその場観察することができる。このため、試験対象の鋼管用ねじ継手のシール部の密封性能を精度よく評価することができる。
【００８２】
本実施形態において、環状凸面２０１には、予め潤滑剤が塗布されるか、予め潤滑皮膜が形成されることがある。この場合、シール接触部Ｐｓのその場観察の際、環状凸面２０１と透明板７０との間に潤滑剤又は潤滑皮膜が存在することになる。そのため、内視鏡装置８０により、シール接触部Ｐｓにおける潤滑剤又は潤滑皮膜の挙動を観察することができる。よって、その場観察において、ガス密封性能に対する潤滑剤又は潤滑皮膜の影響を確認することができる。
【００８３】
本実施形態に係る基礎試験装置１００は、加熱装置９０を備える。加熱装置９０は、潤滑剤又は潤滑皮膜を環状凸面２０１と透明板７０との間に有した状態で、試験片２００及び透明板７０を収容して加熱することができる。このため、その場観察において、ガス密封性能に対する潤滑剤又は潤滑皮膜の高温劣化の影響を確認することができる。
【００８４】
本実施形態において、内視鏡装置８０は、紫外線光源８４を有する。紫外線光源８４からの観察光は、紫外線を含み、シール接触部Ｐｓに照射される。シール接触部Ｐｓを形成する環状凸面２０１と透明板７０との間に、蛍光剤を含む潤滑油又はグリースが存在する場合、この蛍光剤が蛍光を発する。このため、その場観察において、潤滑油及びグリースの挙動をより正確に把握することができる。
【００８５】
本実施形態において、紫外線光源８４は、長波長カットフィルタ８５を介して、シール接触部Ｐｓに観察光を照射する。長波長カットフィルタ８５は、可視光線の波長よりも長い波長を有する光を減衰させ、実質的に、可視光線の波長よりも短い波長を有する光、具体的には、概ね３８５ｎｍ（±５ｎｍ）以下の波長を有する紫外線を透過させる。これにより、シール接触部Ｐｓに可視光線が照射されなくなるため、その場観察におけるシール接触部Ｐｓの視認性が向上する。
【００８６】
本実施形態に係る基礎試験装置１００は、試験評価部Ｐｔを覆うシールド６１と、シールド６１に接続されたヘリウムリークディテクタ６２と、を備えている。このため、シール接触部Ｐｓの内側空間Ｓに供給されるガスがヘリウムを含む場合、内側空間Ｓから漏出したガスをシールド６１によって捕捉し、ヘリウムリークディテクタ６２によってガスの漏出を検知することができる。これにより、環状のシール接触部Ｐｓのうち、内視鏡装置８０によって観察できる部分でガスリークが発生しておらず、ガスリークを目視で確認できない場合であっても、ガスリークの発生を検知することができる。
【００８７】
本実施形態において、試験片２００は、治具４０によって位置決めされる。この治具４０は、例えば図７に示すように、傾き補正部４３を有していてもよい。傾き補正部４３は、保持部４１の下方に配置されている。傾き補正部４３は、保持部４１の弾性率よりも小さい弾性率を有し、例えば、ジュラルミン等で構成される。治具３０が回転軸Ｘに対して傾いた場合、傾き補正部４３が弾性変形して、治具３０の傾きに保持部４１及び試験片２００を追従させる。このため、治具３０が回転軸Ｘに対して傾いたとしても、治具３０の凹部３２内の透明板７０を環状凸面２０１に対して均等に押し付けることができる。図７に示す例において、ロードセル４２は、傾き補正部４３の下方に配置されている。
【００８８】
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００９０】
図１に示す基礎試験装置１００を用いて、鋼管用ねじ継手のシール面のガス密封試験を実施した。本実施例において、治具３０の材質は、ＳＮＣＭ４３９であり、熱処理によってロックウェル硬さ（ＨＲＣ）３５〜４０に硬度調整を行った。また、治具４０には、図７に示す傾き補正部４３（ジュラルミン（Ａ２０１７）製）を設けた。
【００９１】
本実施例では、工業用内視鏡８１、マイクロスコープ８３、紫外線光源８４、長波長カットフィルタ８５、及びヘリウムリークディテクタ６２として、以下に示す通り、市販のものを使用した。
・工業用内視鏡（ボアスコープ）：株式会社キーエンス製、リアルボアレンズ、ＶＨ−Ｂ４０（最大観察倍率１４０倍）
・マイクロスコープ（カメラ含む）：株式会社キーエンス製、デジタルマイクロスコープ、ＶＨＸ−１０００
・紫外線光源：林時計工業株式会社製、ＬＥＤ−ＵＶスポット照明、ＨＤ３１３３−２６０
・長波長カットフィルタ：朝日分光株式会社製、長波長カットフィルタ、ＳＨ０３８５
・ヘリウムリークディテクタ：株式会社アルバック製、リークテスタ、ＨＥＬＩＯＴ  １００シリーズ  ｍｏｄｅｌ  １０２＋
【００９２】
透明板７０、試験片２００、及びその他の試験条件は、以下の通りである。
・透明板：角型サファイアガラス板（２５ｍｍ×２５ｍｍ、四隅にＲ５のフィレット加工、厚さ５ｍｍ）
・試験片（メタルシール試験片）：ＡＰＩ規格でＬ８０と規定される炭素鋼（油井管から削り出して作製）
・潤滑剤：ＡＰＩ規格のグリース（ＡＰＩ  ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｔｈｒｅａｄ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）
・蛍光剤：ＳＰＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製、オイル・オイルシステム用蛍光剤、ＯＩＬ−ＧＬＯ４４
・ガス：ヘリウム混合ガス（窒素９５％、ヘリウム５％）
【００９３】
図８は、本実施例における試験要領を説明するための図である。図８を参照して、摺動処理とは、環状凸面２０１に透明板７０を１４４秒間で２５ｋＮまで押し付けながら、治具３０を２１６０度回転させ、環状凸面２０１に対して回転摺動を与える処理（摺動距離：２２６．０８ｍｍ、摺動速度：１．５７ｍｍ／ｓ、平均ヘルツ接触圧：７００ＭＰａ相当）である。ベーキング処理とは、２５ｋＮの押付力（押圧力）を維持した状態で、ＩＳＯ  １３６７９（２０１１）に準拠して１８０℃で１２時間透明板７０及び試験片２００を加熱装置９０によって加熱し、その後、室温まで放冷する処理である。ガス密封試験とは、２５ｋＮの押付力を維持した状態で、ガス供給装置５０からシール接触部Ｐｓの内側空間Ｓに高圧ガスを供給し、ガス圧を１５０ＭＰａまで昇圧した後、１５０ＭＰａのガス圧を維持したまま、押付力を０．０４ｋＮ／ｓで漸減（６００ｓｅｃで２５ｋＮから１ｋＮまで低減）して、ガスリークを確認する試験である。
【００９４】
本実施例では、表１に示す試験１から４を実施した。試験１から４のいずれにおいても、蛍光剤が添加された潤滑剤を試験片２００の環状凸面２０１に事前に塗布した。
【００９５】
【表１】
2020051938.tif 000003
【００９６】
試験２では、摺動処理を行わずにベーキング処理を行い、その後、ガス密封試験を実施した。試験３では、摺動処理を行った後、ベーキング処理を行わずにガス密封試験を実施した。試験４では、摺動処理及びベーキング処理を順に行った後、ガス密封試験を実施した。試験１では、試験２から試験４との比較のため、摺動処理及びベーキング処理のいずれも行わずに、ガス密封試験を実施した。ガス密封試験中は、内視鏡装置８０により、環状のシール接触部Ｐｓの一部を観察した。
【００９７】
表１に示すように、摺動処理及びベーキング処理を行わなかった試験１では、ガス密封試験において、１０．０ｋＮの押付力でガスリークが発生した。ベーキング処理のみ行った試験２では、ガス密封試験において、ガス圧が１３２ＭＰａまで昇圧したところでガスリークが発生した。摺動処理のみ行った試験３では、ガス密封試験において、１１．０ｋＮの押付力でガスリークが発生した。摺動処理及びベーキング処理を行った試験４では、ガス密封試験において、ガス圧が１４２ＭＰａまで昇圧したところでガスリークが発生した。この結果から、鋼管用ねじ継手の締結過程を考慮した摺動処理、及び鋼管用ねじ継手の高温の使用環境を考慮したベーキング処理の有無により、鋼管用ねじ継手のシール面のガス密封試験に差異が生じることがわかる。特に、本実施例では、ベーキング処理を実施した場合にガス密封試験が低下することが確認できた。
【００９８】
図９に、試験１で観察されたシール接触部Ｐｓの画像を示す。図１０に、試験３で観察されたシール接触部Ｐｓの画像を示す。図９及び図１０の各々において、左側の画像は、可視光によるシール接触部Ｐｓの観察画像、右側の画像は、紫外線によるシール接触部Ｐｓの観察画像である。図１０では、回転摺動によりシール接触部Ｐｓが摩耗した形跡（擦り疵）を確認することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００：基礎試験装置
３０：治具
３２：凹部
６１：シールド
６２：ヘリウムリークディテクタ
７０：透明板
８０：内視鏡装置
８１：内視鏡
８４：紫外線光源
８５：長波長カットフィルタ
９０：加熱装置
２００：試験片
２０１：環状凸面
２０２：貫通孔
Ｐｓ：シール接触部
Ｓ：内側空間
【図１】
2020051938.tif 000004
【図２】
2020051938.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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