(57)【要約】耐焼付き性能を確保しつつ、耐疲労性能を向上できる鋼管用ねじ継手を提供する。ねじ継手は、ピンとボックスとからなる。ピンはテーパ雄ねじ部（１１）を含み、ボックスはテーパ雄ねじ部（１１）と噛み合うテーパ雌ねじ部（２１）を含む。雄ねじ部（１１）が、管軸（ＣＬ）方向に沿って、ピンの先端側の第１領域（１５）、及びピンの管本体側の第２領域（１６）に区分される。第１領域（１５）のテーパ率（Ｔｐ１）が第２領域（１６）のテーパ率（Ｔｐ２）よりも大きい。第１領域（１５）のテーパ率（Ｔｐ１）が雌ねじ部（２１）のテーパ率（Ｔｂ）よりも大きい。第２領域（１６）のテーパ率（Ｔｐ２）が雌ねじ部（２１）のテーパ率（Ｔｂ）と同じか、それよりも大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のピンと管状のボックスとからなる鋼管用ねじ継手であって、
前記ピンはテーパ雄ねじ部を含み、前記ボックスは前記テーパ雄ねじ部と噛み合うテーパ雌ねじ部を含み、
前記テーパ雄ねじ部が、管軸方向に沿って、前記ピンの先端側の第１領域、及び前記ピンの管本体側の第２領域に区分され、
前記第１領域のテーパ率が前記第２領域のテーパ率よりも大きく、前記第１領域の前記テーパ率が前記テーパ雌ねじ部のテーパ率よりも大きく、前記第２領域の前記テーパ率が前記テーパ雌ねじ部の前記テーパ率と同じか、それよりも大きい、鋼管用ねじ継手。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管用ねじ継手であって、
前記第１領域の前記テーパ率をＴｐ１とし、前記第２領域の前記テーパ率をＴｐ２とし、前記テーパ雌ねじ部の前記テーパ率をＴｂとしたとき、Ｔｐ１、Ｔｐ２及びＴｂが下記式（１）、（２）及び（３）の条件を満足する、鋼管用ねじ継手。
１．００＜Ｔｐ１／Ｔｂ＜１．１０  …（１）
１．００≦Ｔｐ２／Ｔｂ＜１．１０  …（２）
０．９４＜Ｔｐ２／Ｔｐ１＜１．００  …（３）
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鋼管用ねじ継手であって、
前記テーパ雄ねじ部の管軸方向の総長さをＬとし、前記テーパ雄ねじ部の前記ピンの前記先端側の端から前記第１領域と前記第２領域との境界までの管軸方向の距離をｘとしたとき、ｘがＬの２０％以上でＬの８０％以下の範囲内である、鋼管用ねじ継手。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の鋼管用ねじ継手であって、
前記ピンは前記ピンの先端に配置されたショルダ面を含み、前記ボックスは前記ピンの前記ショルダ面に対応するショルダ面を含む、鋼管用ねじ継手。
【請求項５】
請求項４に記載の鋼管用ねじ継手であって、
前記ピンは前記ショルダ面と前記テーパ雄ねじ部との間に配置されたシール面を含み、前記ボックスは前記ピンの前記シール面に対応するシール面を含む、鋼管用ねじ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、鋼管の連結に用いられるねじ継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井、天然ガス井等（以下、総称して「油井」ともいう）において、地下資源を採掘するために油井管（ＯＣＴＧ：Ｏｉｌ  Ｃｏｕｎｔｒｙ  Ｔｕｂｕｌａｒ  Ｇｏｏｄｓ）と呼ばれる鋼管が使用される。鋼管は順次連結される。その連結にねじ継手が用いられる。【０００３】
鋼管用ねじ継手の形式は、カップリング型とインテグラル型に大別される。カップリング型ねじ継手の場合、連結対象の一対の管材のうち、一方の管材が鋼管であり、他方の管材がカップリングである。この場合、鋼管の両端部の外周に雄ねじ部が形成され、カップリングの両端部の内周に雌ねじ部が形成される。そして、鋼管とカップリングとが連結される。インテグラル型のねじ継手の場合、連結対象の一対の管材がともに鋼管であり、別個のカップリングを用いない。この場合、鋼管の一端部の外周に雄ねじ部が形成され、他端部の内周に雌ねじ部が形成される。そして、一方の鋼管と他方の鋼管とが連結される。【０００４】
雄ねじ部が形成された管端部の継手部分は、雌ねじ部に挿入される要素を含むことから、ピンと称される。一方、雌ねじ部が形成された管端部の継手部分は、雄ねじ部を受け入れる要素を含むことから、ボックスと称される。これらのピンとボックスは、管材の端部であるため、いずれも管状である。【０００５】
鋼管用ねじ継手のねじはテーパねじである。そのため、ピンにはテーパ雄ねじ部が形成される。ボックスにはそのテーパ雄ねじ部と噛み合うテーパ雌ねじ部が形成される。【０００６】
基本的な性能として、ねじ継手には密封性能が要求される。また、ねじ継手には耐焼付き性能が要求される。締結の際にボックスへのピンのねじ込みに伴って焼付きが発生すると、ねじ部の噛み合いが不十分となり、所望の密封性能が得られないからである。さらに近年、ねじ継手には耐疲労性能が要求される。油井環境の過酷化及び新たな掘削技術の採用により、大きな曲げ荷重がねじ継手に繰り返し負荷されるからである。【０００７】
ねじ継手の耐疲労性能を向上させる技術は、例えば特開２００５−２２１０３８号公報（特許文献１）及び特表２０１０−５３７１３５号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１及び２に開示された技術では、ねじ部（雄ねじ部及び雌ねじ部）の表面のうちの特定の部分にショットピーニングが施される。ショットピーニングが施された特定部分の硬さは上昇し、その特定部分の表層に圧縮残留応力が導入される。その結果、疲労強度が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１０３８号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び２に開示されたねじ継手の場合、ねじ部（雄ねじ部及び雌ねじ部）の特定部分のみにショットピーニングを施すことが必要である。これは以下の理由による。一般に、ショットピーニングが施された領域の表面粗さは大きくなる。そのため、特定部分以外の部分にまでショットピーニングが施されると、締結の際に焼付きが発生するおそれがある。しかしながら、複雑な形状を有するねじ部の特定部分のみに均一にショットピーニングを施すことは極めて難しい。【００１０】
本開示の目的は、下記の特性を有する鋼管用ねじ継手を提供することである：
耐焼付き性能を確保しつつ、耐疲労性能を向上できること。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の実施形態による鋼管用ねじ継手は、管状のピンと管状のボックスとからなる。ピンはテーパ雄ねじ部を含み、ボックスはテーパ雄ねじ部と噛み合うテーパ雌ねじ部を含む。テーパ雄ねじ部が、管軸方向に沿って、ピンの先端側の第１領域、及びピンの管本体側の第２領域に区分される。第１領域のテーパ率が第２領域のテーパ率よりも大きい。第１領域のテーパ率がテーパ雌ねじ部のテーパ率よりも大きい。第２領域のテーパ率がテーパ雌ねじ部のテーパ率と同じか、それよりも大きい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の実施形態による鋼管用ねじ継手は、下記の顕著な効果を有する：
耐焼付き性能を確保しつつ、耐疲労性能を向上できること。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、鋼管用ねじ継手の代表的な例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示すねじ継手のねじ部の領域を拡大した縦断面図である。
【図３】図３は、雄ねじ部のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率よりも小さいねじ継手を模式的に示す図である。
【図４】図４は、雄ねじ部のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率と同じねじ継手を模式的に示す図である。
【図５】図５は、雄ねじ部のテーパが１段テーパであり、雄ねじ部のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率よりも大きいねじ継手を模式的に示す図である。
【図６】図６は、雄ねじ部のテーパが２段テーパであり、雄ねじ部のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率よりも大きいねじ継手を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するため、ねじ部の形状に着目し、種々の検討を重ねた。その結果、下記の知見を得た。
【００１５】
図１は、鋼管用ねじ継手の代表的な例を示す縦断面図である。図２は、図１に示すねじ継手のねじ部の領域を拡大した縦断面図である。図１には、カップリング型のねじ継手を示す。ねじ継手は、ピン１０とボックス２０とから構成される。ねじ継手のねじはテーパねじである。
【００１６】
ピン１０はテーパ雄ねじ部（以下、単に「雄ねじ部」ともいう）１１を備える。ボックス２０は、ピン１０の雄ねじ部１１に対応するテーパ雌ねじ部（以下、単に「雌ねじ部」ともいう）２１を備える。
【００１７】
ピン１０の雄ねじ部１１は、ねじ山頂面１１ａ、ねじ谷底面１１ｂ、挿入フランク面１１ｃ、及び荷重フランク面１１ｄを備える。一方、ボックス２０の雌ねじ部２１は、ねじ山頂面２１ａ、ねじ谷底面２１ｂ、挿入フランク面２１ｃ、及び荷重フランク面２１ｄを備える。雄ねじ部１１のねじ山頂面１１ａは雌ねじ部２１のねじ谷底面２１ｂと対向する。雄ねじ部１１のねじ谷底面１１ｂは雌ねじ部２１のねじ山頂面２１ａと対向する。雄ねじ部１１の挿入フランク面１１ｃは雌ねじ部２１の挿入フランク面２１ｃと対向する。雄ねじ部１１の荷重フランク面１１ｄは雌ねじ部２１の荷重フランク面２１ｄと対向する。荷重フランク面１１ｄ及び２１ｄのフランク角は負角であり、締結状態で荷重フランク面１１ｄ及び２１ｄ同士が強く押し付けられる。挿入フランク面１１ｃ及び２１ｃのフランク角は正角である。
【００１８】
締結状態では、雄ねじ部１１と雌ねじ部２１とが噛み合う。つまり、雄ねじ部１１のねじ谷底面１１ｂと雌ねじ部２１のねじ山頂面２１ａとが接触する。雄ねじ部１１の荷重フランク面１１ｄと雌ねじ部２１の荷重フランク面２１ｄとが接触する。雄ねじ部１１のねじ山頂面１１ａと雌ねじ部２１のねじ谷底面２１ｂとの間には、隙間が形成される。雄ねじ部１１の挿入フランク面１１ｃと雌ねじ部２１の挿入フランク面２１ｃとの間には、隙間が形成される。これらの隙間に潤滑剤が充満している。これにより、雄ねじ部１１と雌ねじ部２１との噛み合いによるねじシール部が形成される。締結状態で、雄ねじ部１１と雌ねじ部２１とが所定の干渉量で噛み合っている。
【００１９】
図１に示すねじ継手では、ピン１０の先端にショルダ面１２が設けられる。ボックス２０には、ピン１０のショルダ面１２に対応するショルダ面２２が設けられる。締結状態でピン１０のショルダ面１２とボックス２０のショルダ面２２は接触する。これにより、ピン１０の雄ねじ部１１の荷重フランク面１１ｄに締付け軸力が付与される。
【００２０】
図１に示すねじ継手では、ピン１０のショルダ面１２と雄ねじ部１１との間にシール面１３が設けられる。ボックス２０のショルダ面２２と雌ねじ部２１との間にシール面２３が設けられる。締結状態でピン１０のシール面１３とボックス２０のシール面２３は接触する。これにより、シール面１３とシール面２３との接触によるシール部が形成される。
【００２１】
ここで、本発明者らは、図１及び図２に示すねじ継手について、ねじ部の形状が異なる４つのタイプのねじ継手を検討した。図３〜図６に各ねじ継手のねじ部の形状を模式的に示す。図３〜図６に示すいずれのねじ継手でも、雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂがねじ部の全域にわたって一定である。つまり、雌ねじ部２１のテーパが１段テーパである。
【００２２】
図３〜図５に示すねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐがねじ部の全域にわたって一定である。つまり、雄ねじ部１１のテーパが１段テーパである。これに対し、図６に示すねじ継手では、雄ねじ部１１が管軸ＣＬ方向に沿って２つの領域１５及び１６に区分され、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐ（Ｔｐ１及びＴｐ２）が途中で変化している。つまり、雄ねじ部１１が、ピンの先端側の第１領域１５、及びピンの管本体側の第２領域１６に区分され、雄ねじ部１１（第１領域１５及び第２領域１６）のテーパが２段テーパになっている。図３〜図６には、雄ねじ部１１の管軸ＣＬ方向の総長さをＬで示す。図６には、雄ねじ部１１のピンの先端側の端から第１領域１５と第２領域１６との境界までの管軸ＣＬ方向の距離をｘで示す。
【００２３】
より具体的には、図３に示すねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐが雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂよりも小さい。以下、図３に示すねじ継手をＰＳＢＦ（Ｐｉｎ−Ｓｌｏｗ  Ｂｏｘ−Ｆａｓｔ）テーパのねじ継手ともいう。図４に示す一般的なねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐが雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂと同じである。以下、図４に示すねじ継手を平行（ｐａｒａｌｅｌｌ）テーパのねじ継手ともいう。図５に示すねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐが雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂよりも大きい。以下、図５に示すねじ継手をＰＦＢＳ（Ｐｉｎ−Ｆａｓｔ  Ｂｏｘ−Ｓｌｏｗ）１段テーパのねじ継手ともいう。これに対し、図６に示すねじ継手では、雄ねじ部１１（第１領域１５及び第２領域１６）のテーパ率Ｔｐ（Ｔｐ１及びＴｐ２）が雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂよりも大きくて、第１領域１５のテーパ率Ｔｐ１が第２領域１６のテーパ率Ｔｐ２よりも大きい。以下、図６に示すねじ継手をＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手ともいう。
【００２４】
ＰＳＢＦテーパ、平行テーパ、ＰＦＢＳ１段テーパ、及びＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手について、それぞれサンプルを作製し、曲げ疲労試験を実施した。疲労試験によってねじ継手の耐疲労性能を評価できる。この試験に用いたサンプルの材質及び寸法に関する主な諸特性は下記のとおりとした。
・寸法：９−５／８［ｉｎｃｈ］、４７［ｌｂ／ｆｔ］（外径２４４．４８ｍｍ、肉厚１１．９９ｍｍ）
・材質グレード：降伏応力８０ｋｓｉ（５５２ＭＰａ）〜９５ｋｓｉ（６５５ＭＰａ）の炭素鋼（ＡＰＩ規格のＬ８０）
【００２５】
ここで、図３に示すＰＳＢＦテーパのねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐを５．４％とし、雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂを５．７％とした。図４に示す平行テーパのねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐ及び雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂを５．５５％とした。図５に示すＰＦＢＳ１段テーパのねじ継手では、雄ねじ部１１のテーパ率Ｔｐを５．７％とし、雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂを５．４％とした。図６に示すＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手では、第１領域１５のテーパ率Ｔｐ１を５．７％とし、第２領域１６のテーパ率Ｔｐ２を５．５５％とし、雌ねじ部２１のテーパ率Ｔｂを５．４％とした。さらに、第１領域１５及び第２領域１６からなる雄ねじ部１１において、ｘをＬの４５％とした。
【００２６】
また、ＰＳＢＦテーパ、平行テーパ、ＰＦＢＳ１段テーパ、及びＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手について、それぞれサンプルを作製し、締結と取外しを繰り返すメイク／ブレイク試験を実施した。メイク／ブレイク試験によって耐焼付き性能を評価できる。この試験に用いたサンプルの材質及び寸法に関する主な諸特性は下記のとおりとした。この試験において、締結の際の締付けトルクは２３，６５０（−１，０００／＋０）［ｆｔ−ｌｂｓ］（３２，０６５（−１，３５６／＋０）Ｎｍ）とした。
・寸法：７［ｉｎｃｈ］、３５［ｌｂ／ｆｔ］（外径１７７．８ｍｍ、肉厚１２．６５ｍｍ）
・材質グレード：降伏応力１１０ｋｓｉ（７５８ＭＰａ）〜１４０ｋｓｉ（９６５ＭＰａ）のニッケル基合金
【００２７】
疲労試験の結果、ＰＦＢＳ１段テーパのねじ継手（図５参照）の疲労強度とＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手（図６参照）の疲労強度は同等であり、これらの疲労強度が最も高かった。ＰＳＢＦテーパのねじ継手（図３参照）の疲労強度が最も低かった。疲労強度が高かった、平行テーパ、ＰＦＢＳ１段テーパ、及びＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手では、雄ねじ部の領域のうち、不完全ねじ領域のねじ谷底面でき裂が発生した。雄ねじ部の不完全ねじ領域はピンの管本体側の領域である。一方、疲労強度が最も低かったＰＳＢＦテーパのねじ継手では、雄ねじ部の領域のうち、完全ねじ領域のねじ谷底面と荷重フランク面とのコーナ部で応力集中によるき裂が発生した。
【００２８】
これに対し、メイク／ブレイク試験の結果、ＰＦＢＳ１段テーパのねじ継手（図５参照）のメイク／ブレイク回数が最も少なかった。ＰＳＢＦテーパのねじ継手（図３参照）のメイク／ブレイク回数が最も多かった。ＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手（図６参照）のメイク／ブレイク回数は平行テーパのねじ継手（図４参照）のメイク／ブレイク回数と同等であった。特に、ＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手のメイク／ブレイク回数はＰＦＢＳ１段テーパのねじ継手のメイク／ブレイク回数の５倍であった。
【００２９】
以上の試験結果から、下記のことが示される。ＰＦＢＳ１段テーパのねじ継手は、平行テーパのねじ継手及びＰＳＢＦテーパのねじ継手と比較して優れた耐疲労性能を有する。ＰＦＢＳ２段テーパのねじ継手は、平行テーパのねじ継手と同等の耐焼付き性能を有し、その上で平行テーパのねじ継手及びＰＳＢＦテーパのねじ継手と比較して優れた耐疲労性能を有する。
【００３０】
なお、雄ねじ部１１のテーパを１段テーパとし、雌ねじ部２１のテーパを２段テーパとしても、ＰＦＢＳ２段テーパ（図６参照）のねじ継手と同等の耐疲労性能及び耐焼付き性能を実現することができるかもしれない。しかしながら、この場合は以下の問題が生じる。雌ねじ部の切り上がりが早くなり、雌ねじ部の十分な有効長さを確保できない。そのため、ねじ継手に引張荷重が負荷されたとき、ねじがすっぽ抜ける現象、いわゆるジャンプアウトが生じ易い。ねじ部のシール性能も低下する。また、ねじ切り加工もし難い。
【００３１】
本開示の鋼管用ねじ継手は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００３２】
本開示の実施形態による鋼管用ねじ継手は、管状のピンと管状のボックスとからなる。ピンはテーパ雄ねじ部を含み、ボックスはテーパ雄ねじ部と噛み合うテーパ雌ねじ部を含む。テーパ雄ねじ部が、管軸方向に沿って、ピンの先端側の第１領域、及びピンの管本体側の第２領域に区分される。第１領域のテーパ率が第２領域のテーパ率よりも大きい。第１領域のテーパ率がテーパ雌ねじ部のテーパ率よりも大きい。第２領域のテーパ率がテーパ雌ねじ部のテーパ率と同じか、それよりも大きい。
【００３３】
このようなねじ継手によれば、雄ねじ部の第１領域のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率よりも大きく、雄ねじ部の第２領域のテーパ率が雌ねじ部のテーパ率以上であることから、耐疲労性能を向上できる。さらに、第１領域のテーパ率が第２領域のテーパ率よりも大きいことから、耐焼付き性能を確保できる。
【００３４】
典型的な例として、本実施形態のねじ継手はカップリング型のねじ継手である。ただし、ねじ継手の形式は特に限定されず、インテグラル型であってもよい。
【００３５】
典型的な例として、雄ねじ部及び雌ねじ部からなるテーパねじは、バットレス型のテーパねじである。バットレス型のテーパねじには、荷重フランク面が正角に傾斜した単純な台形ねじや、荷重フランク面が負角に傾斜した特殊な台形ねじが含まれる。これらの台形ねじに、ＡＰＩ規格で定められるテーパねじも含まれる。
【００３６】
バットレス型のテーパねじが適用されたねじ継手の場合、締結状態で、雄ねじ部（第１及び第２領域）のねじ谷底面と雌ねじ部のねじ山頂面とが接触する。雄ねじ部の荷重フランク面と雌ねじ部の荷重フランク面とが接触する。雄ねじ部のねじ山頂面と雌ねじ部のねじ谷底面との間には、隙間が形成される。雄ねじ部の挿入フランク面と雌ねじ部の挿入フランク面との間には、隙間が形成される。
【００３７】
ただし、雄ねじ部と雌ねじ部との噛み合い状態は、荷重フランク面同士が接触する限り、特に限定されない。例えば、雄ねじ部のねじ谷底面と雌ねじ部のねじ山頂面との接触に代えて、雄ねじ部のねじ山頂面と雌ねじ部のねじ谷底面とが接触してもよい。要するに、締結状態で、雄ねじ部と雌ねじ部とが所定の干渉量で噛み合っていればよい。
【００３８】
上記のねじ継手において、第１領域のテーパ率をＴｐ１とし、第２領域のテーパ率をＴｐ２とし、テーパ雌ねじ部のテーパ率をＴｂとしたとき、Ｔｐ１、Ｔｐ２及びＴｂが式（１）、（２）及び（３）の条件を満足することが好ましい。
１．００＜Ｔｐ１／Ｔｂ＜１．１０  …（１）
１．００≦Ｔｐ２／Ｔｂ＜１．１０  …（２）
０．９４＜Ｔｐ２／Ｔｐ１＜１．００  …（３）
【００３９】
耐疲労性能の観点から、第１及び第２領域（雄ねじ部）それぞれのテーパ率Ｔｐ１及びＴｐ２は、雌ねじ部のテーパ率Ｔｂに対して大きければ大きいほどよい。したがって、式（１）に関しては、Ｔｐ１／Ｔｂは１．００を超えることが好ましい。より好ましいＴｐ１／Ｔｂの下限は１．０１５である。一方、Ｔｐ１／Ｔｂが大き過ぎれば、第１領域の雄ねじ部と雌ねじ部との噛み合い長さが短くなり過ぎる。そのため、Ｔｐ１／Ｔｂは１．１０未満であることが好ましい。より好ましいＴｐ１／Ｔｂの上限は１．０８である。また、式（２）に関しても同様であるが、後述する耐焼付き性も考慮して、Ｔｐ２／Ｔｂは１．００以上であることが好ましい。より好ましいＴｐ２／Ｔｂの下限は１．００５である。
【００４０】
耐焼付き性能の観点から、第２領域（雄ねじ部）のテーパ率Ｔｐ２は、雌ねじ部のテーパ率Ｔｂに対して小さければ小さいほどよい。したがって、式（２）に関しては、Ｔｐ２／Ｔｂは１．１０未満であることが好ましい。より好ましいＴｐ２／Ｔｂの上限は１．０７である。また、第２領域のテーパ率Ｔｐ２は、第１領域のテーパ率Ｔｐ１に対して小さければ小さいほどよい。したがって、式（３）に関しては、Ｔｐ２／Ｔｐ１は１．００未満であることが好ましい。より好ましいＴｐ２／Ｔｐ１の上限は０．９８５である。一方、Ｔｐ２／Ｔｐ１が小さ過ぎれば、第２領域の雄ねじ部と雌ねじ部の噛み合い長さと比較し、第１領域の雄ねじ部と雌ねじ部との噛み合い長さが短くなり過ぎる。そのため、Ｔｐ２／Ｔｐ１は０．９４を超えることが好ましい。より好ましいＴｐ２／Ｔｐ１の下限は、０．９５である。
【００４１】
第１及び第２領域（雄ねじ部）それぞれのテーパ率Ｔｐ１及びＴｐ２、並びに雌ねじ部のテーパ率Ｔｂは、式（１）、（２）及び（３）の条件を満足する範囲内に設定される。例えば、テーパ率Ｔｐ１、Ｔｐ２及びＴｂは５．０％〜１０．５％である。
【００４２】
上記のねじ継手において、テーパ雄ねじ部の管軸方向の総長さをＬとし、テーパ雄ねじ部のピンの先端側の端から第１領域と第２領域との境界までの管軸方向の距離をｘとしたとき、ｘがＬの２０％以上でＬの８０％以下の範囲内であることが好ましい。
【００４３】
ｘがＬの２０％以上でＬの８０％以下の範囲内であれば、耐焼付き性能を有効に確保でき、耐疲労性能を有効に向上できる。特に、耐疲労性能の観点から、ｘがＬの２５％以上であることが好ましい。より好ましくは、ｘがＬの５０％以上である。一方、耐焼付き性能の観点から、ｘがＬの７５％以下であることが好ましい。より好ましくは、ｘがＬの６０％以下である。
【００４４】
典型的な例として、ピンはピンの先端に配置されたショルダ面を含み、ボックスはピンのショルダ面に対応するショルダ面を含む。締結状態でピンのショルダ面とボックスのショルダ面は接触する。この場合、ピンはショルダ面とテーパ雄ねじ部との間に配置されたシール面を含み、ボックスはピンのシール面に対応するシール面を含んでもよい。締結状態でピンのシール面とボックスのシール面は接触する。
【００４５】
その他、本開示は上記の実施形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本開示のねじ継手は、油井管として用いる鋼管の連結に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ピン
１１  テーパ雄ねじ部
１１ａ  ねじ山頂面
１１ｂ  ねじ谷底面
１１ｃ  挿入フランク面
１１ｄ  荷重フランク面
１２  ショルダ面
１３  シール面
１５  テーパ雄ねじ部の第１領域
１６  テーパ雄ねじ部の第２領域
２０  ボックス
２１  テーパ雌ねじ部
２１ａ  ねじ山頂面
２１ｂ  ねじ谷底面
２１ｃ  挿入フランク面
２１ｄ  荷重フランク面
２２  ショルダ面
２３  シール面
ＣＬ  管軸
【図１】
2019111803.tif 000003
【図２】
2019111803.tif 000004
【図３】
2019111803.tif 000005
【図４】
2019111803.tif 000006
【図５】
2019111803.tif 000007
【図６】
2019111803.tif 000008
【国際調査報告】
2019111803.tif 000009
2019111803.tif 000010
2019111803.tif 000011
2019111803.tif 000012