(57)【要約】【課題】外削工具の寿命を向上させ、ひいては、チェザーの寿命も向上させることができるねじ継ぎ手製品の製造方法の提供。【課題手段】ねじ継ぎ手製品の表面を外削した後、ねじ加工を施すねじ継ぎ手製品の製造方法であって、外削前のねじ継ぎ手製品の表面にショットブラストによる脱スケールを実施することを特徴とするねじ継ぎ手製品の製造方法。【選択図】  図１
2009123034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ継ぎ手製品の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、ねじ継ぎ手製品の表面を外削し、さらに、ねじ加工を施すことを特徴とするねじ継ぎ手製品の製造方法。
【請求項２】
油井管ねじ継ぎ手であることを特徴とする請求項１に記載のねじ継ぎ手製品の製造方法。
【請求項３】
マルテンサイト系ステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項２に記載のねじ継ぎ手製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管端にねじ部を有する油井管、カップリングなどのねじ継ぎ手製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油または天然ガスの掘削などに用いる油井管には、ＡＰＩ規格のバットレスねじが採用されてきた。近年の更なる深井戸化のため、これまで以上にジョイントストレングスおよび気密性の向上が求められている。エキストリームライン角形ねじが採用されることもある。鋼管のねじは、通常、ターニングバイトなどによって外削した後、チェザーによりねじ形状の粗加工および仕上げ加工によって加工される。【０００３】
本出願人は、特許文献１において、
ねじ下テーパ外径部を加工したのち、
所定形状の粗加工用チェザーを用いて１回以上の粗ねじ加工を施したのち、
所定形状の仕上加工用チェザーを用いて１回以上の仕上ねじ加工を施す、
ねじの切削加工方法に関する発明を開示している。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０１１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の発明はチェザー自体の形状を調整して、チェザーの寿命を改善するものである。本発明者らは、チェザー自体を改善するのではなく、外削工具の寿命を改善し、ひいては、チェザーの寿命を更に向上させるべく、鋭意研究を行った結果、下記の知見を得た。【０００６】
外削前の鋼管の表面には、酸化スケールが付着している。酸化スケールは主に熱間製管または熱処理時に生じる。この酸化スケールは硬質であるため、ターニングバイトその他の外削工具の寿命を低下させる。外削工具の切削能力が低下し、削れなかった分は、チェザーで削る必要が生じ、チェザーの寿命も低下させることになる。外削工具は、チェザーに比べると安価であるため、従来、外削工具の交換頻度を上げることで、チェザー寿命への影響を低減していた。【０００７】
酸化スケールを除去する方法としては、ショットブラストなどの機械的除去手段が知られている。一般に広く知られているように、ショットブラストを行うと、ピーニング効果により鋼材の硬度が上昇する。このため、鋼管の外削前の処理としてショットブラストその他の機械的除去手段が採用されることはなかった。【０００８】
しかし、本発明者らの研究により、ピーニング効果による鋼管表面の硬度の上昇の影響は、硬質酸化スケールの除去による硬度低減効果に比較すると小さいことが判明した。そして、本発明者らは、外削前の鋼管のねじ切り部にショットブラストを実施することにより、外削工具の寿命を向上させ、ひいては、チェザーの寿命も向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。【０００９】
本発明は、外削工具の寿命を向上させ、ひいては、チェザーの寿命も向上させることができるねじ継ぎ手製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、「ねじ継ぎ手製品の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、ねじ継ぎ手製品の表面を外削し、さらに、ねじ加工を施すことを特徴とするねじ継ぎ手製品の製造方法。」を要旨とする。【００１１】
本発明のねじ継ぎ手製品の製造方法は、特に、油井管ねじ継ぎ手製品、中でも、油井用マルテンサイト系ステンレス鋼管のねじ継ぎ手製品を製造する場合に有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外削工具の寿命を向上させ、ひいては、チェザーの寿命も向上させることができるので、油井管ねじ継ぎ手その他のねじ継ぎ手製品の生産性を改善するとともに、生産コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例における切削抵抗の比を示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明においては、ねじ継ぎ手製品の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、外削し、ねじ加工を施すこととしている。このように、外削前にショットブラストによってスケールを除去すれば、外削工具寿命を向上させることができる。【００１５】
＜ショットブラスト工程＞
ショット粒の投射方式には特に制約はないが、インペラーの遠心力により投射材を投射し、コントロールゲージで投射角度を決めて投射する機械式、圧縮空気により投射材を投射する空気式（エアーブラストと呼ばれる）、水に投射材を混合噴射して加工を行う湿式（ウエットブラストと呼ばれる）などいずれの方式を採用しても良い。このうち、空気式を用いるのが望ましい。【００１６】
ショット粒としては、金属ワイヤーを切断したカットワイヤーやその角を丸めた粒子、アトマイズ法により作製された鋳鉄または鋳鋼の球形粒子（スチールショット、スチールビーズ）などを用いることができる。また、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの十分な硬度を有するセラミックスの球形粒子または微粉末などからなるショット粒を用いることもできる。あまりに硬質のショット粒を用いると、鋼材の外削される面の硬度が上昇しすぎるため、ショット粒としては、その硬度が２０５０ＨＶ以下のものを用いるのが望ましい。例えば、スチールビーズ、アルミナなどを用いるのがよい。【００１７】
ショットブラスト粒としては、その平均粒径が３００〜２５００μｍのものを用いるのがよい。その平均粒径が３００μｍ未満では、一粒一粒のショット粒の持つエネルギーが少なくなり、脱スケール力が低下する、すなわち、脱スケール効率が悪くなるという問題が生じるおそれがある。一方、その平均粒径が２５００μｍを超えると、一粒一粒のショット粒が大きいため、表面が粗くなる場合がある。【００１８】
ショットブラスト粒の投射速度は、５０〜１５０ｍ／ｓとするのがよい。５０ｍ／ｓ未満では、一粒一粒のショット粒の持つエネルギーが少なくなり、脱スケール力が低下する、すなわち、脱スケール効率が悪くなるおそれがある。しかし、１５０ｍ／ｓを超えると、製品だけでなく設備への負荷が大きくなり、消耗品交換や補修に追われ脱スケール能率が低下するおそれがある。【００１９】
ショットブラスト粒の投射角度は、２０〜４０°とするのが望ましい。２０°未満では、ショットピーニング効果の影響が過剰となるおそれがある。一方、４０°を超えると、スケールを剥離するエネルギーが低下する、すなわち、脱スケール効率が悪くなるという問題が生じるおそれがある。【００２０】
ショットブラスト粒の投射密度は、５０〜２００ｋｇ／ｍ２とするのがよい。５０ｋｇ／ｍ２未満では、脱スケールが十分に完了せず、スケールが残ってしまうという問題が生じるおそれがある。２００ｋｇ／ｍ２を超えると、スケールが除去された後もショットを継続する、過剰ショットの状態になることに加え、製品表面を粗くしてしまうおそれがある。【００２１】
＜外削工程＞
外削工程に用いる工具としては、通常用いられているものを用いる。例えば、高速度鋼もしくは超硬合金、またはれれらの先端により硬い材質を刃先としてろう付けしたターニングバイトなどを用いることができる。【００２２】
＜ねじ山加工工程＞
ねじ山の加工には、複数のねじ山が形成されたチェザーを用いる。一つのチェザーを用いて、荒削りから仕上げまですることとしても良い。また、例えば、特許文献１に記載されているように、切れ刃の追い側フランクのねじ継手の軸に対する反管端側角度が鈍角または直角で、進み側フランクのねじ継手の軸に対する反管端側角度が鋭角な鋸歯ねじ形状の切れ刃を３山以上有する粗加工用チェザーを用いて１回以上の粗ねじ加工を施したのち、切れ刃の進み側フランクおよび追い側フランクのねじ継手の軸に対する反管端側角度が鋭角な仕上角形ねじ形状と同一のねじ山形切れ刃を１山以上有する仕上加工用チェザーを用いて１回以上の仕上ねじ加工を施すこととしてもよい。【００２３】
＜対象とするねじ継ぎ手製品＞
本発明は、ねじ継ぎ手製品の中でも、特に、油井管ねじ継ぎ手製品を対象とする。油井管には特に高い強度および耐食性が要求され、高合金鋼が用いられる。このため、表面に形成されるスケール中にＣｒその他のスケールの硬度を上昇させる元素が含まれる。従って油井管は、本発明における外削前のショットブラストの効果が得られ易い。油井用鋼としては、マルテンサイト系ステンレス鋼、特に、Ｃｒ：１１〜１４％およびＮｉ：４〜７％を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼が挙げられる。ねじ継ぎ手製品には、鋼管の他、カップリングも含まれる。
【実施例】
【００２４】
本発明による外削工具の寿命向上効果を調査するべく、マルテンサイト系ステンレス鋼（Ｃ：０．００９％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：０．４４％、Ｐ：０．０１７％、Ｓ：０．０００８％、Ｃｕ：０．２３％、Ｃｒ：１２．０５％、Ｎｉ：５．４９％およびＭｏ：１．９２％を含有し、残部はFeおよび不純物からなる鋼）管の管端に、ターニングバイトを用いてねじ下テーパ外径部を形成するときの切削抵抗を測定する実験を行った。切削は、１００ｍ／分、１５０ｍ／分および２００ｍ／分の３通りの切削速度で行った。下記の条件でショットブラストを実施した場合と実施しなかった場合について、切削抵抗を比較した図を図１に示す。【００２５】
＜ショットブラスト条件＞
粒の種類：アルミナ（ＡＬ２Ｏ３）
粒の平均粒径：＃１６（１０００〜１４００μｍ）
投射速度：１００ｍ／ｓ
投射角度：３０°
投射密度：７０ｋｇ／ｍ２【００２６】
なお、図１に示すのは、ショットブラストを実施していない鋼管を１００ｍ／ｓの切削速度で加工した場合の切削抵抗を１としたときのそれぞれの条件における切削抵抗の比である。【００２７】
図１に示すように、ショットブラストを実施した鋼管は、ショットブラストを実施していない鋼管に比べ、切削速度に関わらず切削抵抗が低い値を示した。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、外削工具の寿命を向上させ、ひいては、チェザーの寿命も向上させることができるので、油井管ねじ継ぎ手その他のねじ継ぎ手製品の生産性を改善するとともに、生産コストを低減することができる。
【図１】
2009123034.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月1日(2010.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外削前の鋼管のねじ切り部の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、ねじ切り部の表面を外削し、さらに、ねじ加工を施すことを特徴とするねじ継ぎ手製品の製造方法。
【請求項２】
油井管ねじ継ぎ手であることを特徴とする請求項１に記載のねじ継ぎ手製品の製造方法。
【請求項３】
マルテンサイト系ステンレス鋼を用いることを特徴とする請求項２に記載のねじ継ぎ手製品の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、「外削前の鋼管のねじ切り部の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、ねじ切り部の表面を外削し、さらに、ねじ加工を施すことを特徴とするねじ継ぎ手製品の製造方法。」を要旨とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明においては、外削前の鋼管のねじ切り部の表面にショットブラストによる脱スケールを実施した後、ねじ切り部の表面を外削し、ねじ加工を施すこととしている。このように、外削前にショットブラストによってスケールを除去すれば、外削工具寿命を向上させることができる。
【国際調査報告】
2009123034.tif 000004
2009123034.tif 000005