(57)【要約】  【課題】それぞれねじ部とねじ無し金属接触部とを含む接触表面を有するピンおよびボックスから構成される油井管用ねじ継手の耐焼付き性を改善し、発錆を防止する。  【解決手段】ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスと脂肪酸アルカリ土類金属塩とを含有し、鉛のような有害時期を含有しない粘稠液体または半固体状の下層の潤滑被膜と、水性樹脂被膜形成用組成物、有機溶剤溶解型被膜形成用組成物または紫外線硬化型被膜形成用組成物から上層の乾燥固体被膜を形成する。
2008537062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面が、粘稠液体または半固体の潤滑被膜と、その上に形成された乾燥固体被膜とを有することを特徴とする鋼管用ねじ継手。
【請求項２】
ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手であって、ピンとボックスの一方の部材の接触表面が、粘稠液体または半固体の潤滑被膜と、その上に形成された乾燥固体被膜とを有し、ピンとボックスの他方の部材の接触表面が、ブラスト処理、酸洗、リン酸塩化成処理、蓚酸塩化成処理、硼酸塩化成処理、金属めっき、およびそれらの処理の２種以上の組み合わせから選ばれた方法により下地処理されていることを特徴とする鋼管用ねじ継手。
【請求項３】
前記他方の部材の接触表面が、前記下地処理の上に乾燥固体被膜を有する、請求項２に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項４】
前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜が、ワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、有害な重金属を実質的に含有しない、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項５】
前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜が固体潤滑粉末をさらに含有する、請求項４に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項６】
前記乾燥固体被膜が水溶性もしくは水分散性の高分子化合物を被膜成分とする水性組成物から形成された被膜である、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項７】
前記乾燥固体被膜が高分子化合物を被膜成分とする有機溶剤溶解組成物から形成された被膜である、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項８】
前記高分子化合物がアクリル樹脂である、請求項６または７に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項９】
前記乾燥固体被膜が紫外線硬化型樹脂から形成された被膜である、請求項１〜５のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１０】
前記紫外線硬化型樹脂から形成された乾燥固体被膜が滑剤および繊維状フィラーを含有する、請求項９に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１１】
前記滑剤が金属石鹸であり、前記繊維状フィラーが炭酸塩である、請求項１０に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１２】
前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜の膜厚が１０〜２００μｍであって、前記乾燥固体被膜の膜厚が５〜５０μｍであり、かつ該潤滑被膜の膜厚が該乾燥固体被膜の膜厚より大である、請求項１〜１１のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１３】
前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜を有する接触表面が、該潤滑被膜を形成する前に、ブラスト処理、酸洗、リン酸塩化成処理、蓚酸塩化成処理、硼酸塩化成処理、およびそれらの処理の２種以上の組合わせから選ばれた方法により下地処理されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１４】
前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜を有する接触表面が、該潤滑被膜を形成する前に、金属めっき、金属合金、または金属および／もしくは金属合金による複層めっきにより下地処理されている、請求項１〜１３のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１５】
前記鋼管が油井管である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の鋼管用ねじ継手。
【請求項１６】
ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、実質量の有害な重金属を含有しない被覆組成物を塗布して粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した後、水溶性または水分散性の高分子化合物を主成分とする水性組成物を塗布して前記潤滑被膜の上に乾燥固体被膜を形成することを含む、鋼管用ねじ継手の表面処理方法。
【請求項１７】
ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、実質量の有害な重金属を含有しない被覆組成物を塗布して粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した後、有機溶剤中に溶解した高分子化合物を主成分とする被覆組成物を塗布して前記潤滑被膜の上に乾燥固体被膜を形成することを含む、鋼管用ねじ継手の表面処理方法。
【請求項１８】
ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、実質量の有害な重金属を含有しない被覆組成物を塗布して粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した後、紫外線硬化型樹脂を主成分とする被覆組成物を塗布し、次いで紫外線照射を行って、前記潤滑被膜の上に乾燥固体被膜を形成することを含む、鋼管用ねじ継手の表面処理方法。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手を用いることを特徴とする、グリス潤滑油を塗布せずに複数の油井管を接続する方法。
【請求項２０】
請求項１６〜１８のいずれかに記載の方法により表面処理された鋼管用ねじ継手を用いることを特徴とする、グリス潤滑油を塗布せずに複数の油井管を接続する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管用ねじ継手、特に油井管用ねじ継手と、その表面処理方法に関する。本発明の鋼管用ねじ継手は、油井管の締結の際に従来はねじ継手に塗布されてきたコンパウンドグリスを塗布せずに、優れた耐焼付き性を確実に発揮することができる。したがって、本発明の鋼管用ねじ継手は、コンパウンドグリスに起因する地球環境および人体への悪影響を避けることができる。
【背景技術】
【０００２】
原油やガス油の採掘のための油井掘削に用いるチュービングやケーシングといった油井管は、一般にねじ継手を用いて接続される。油井の深さは、従来は２０００〜３０００ｍであったが、近年の海洋油田などの深油井では８０００〜１００００ｍにも達することがある。
【０００３】
油井管締結用のねじ継手には、使用環境下で油井管および継手自体の重量に起因する軸方向引張力といった荷重、内外面圧力などの複合した圧力、さらには地中の熱が作用するため、このような過酷な環境下においても破損することなく、気密性を保持することが要求される。
【０００４】
油井管の締結に使用される典型的なねじ継手はピン−ボックス構造をとり、ピンは油井管の端部に形成された雄ねじを有する部材で、ボックスはねじ継手部品（カップリング）の内面に形成された雌ねじとを有する部材である。ピンの雄ねじの先端と、ボックスの雌ねじの基部には、それぞれねじ無し金属接触部が形成されている。油井管の一端をねじ継手部品に挿入し、雄ねじと雌ねじとを締付けることにより、ねじ無し金属接触部同士を当接させて、メタルシール部を形成することにより、気密性が確保される。
【０００５】
チュービングやケーシングの油井への降下作業時には、種々のトラブルにより一度締結した継手を緩め、それらを一旦油井から引き上げた後、再度締結して降下させることがある。ＡＰＩ（米国石油協会）は、チュービング継手においては１０回の、ケーシング継手においては３回の、メイクアップ（締付け）およびブレークアウト（緩め）を行っても、ゴーリングと呼ばれる焼付きの発生がなく、気密性が保持されるという意味での耐焼付き性を要求している。
【０００６】
締付けの際には、耐焼付き性と気密性の向上を図るために「コンパウンドグリス」と呼ばれる重金属粉を含有する粘稠な液状潤滑剤をねじ継手の接触表面（即ち、ねじ部とねじ無し金属接触部）に塗布する。ＡＰＩ規格ＢＵＬ ５Ａ２にそのようなコンパウンドグリスが規定されている。
【０００７】
このコンパウンドグリスの保持性の向上や摺動性を改善する目的で、ねじ継手の接触表面に窒化処理、亜鉛系めっきや分散めっきを含む各種のめっき、リン酸塩化成処理といった多様な１層または２層以上の表面処理を施すことがこれまでに提案されてきた。しかし、コンパウンドグリスの使用は、次に述べるように、環境や人体への悪影響が懸念されるという問題がある。
【０００８】
コンパウンドグリスは亜鉛、鉛、銅などの重金属粉を多量に含有している。ねじ継手の締結時に、塗布されたグリスが洗い流されたり、外面にあふれ出したりして、特に鉛等の有害な重金属により、環境、特に海洋生物に悪影響を及ぼす可能性がある。また、コンパウンドグリスの塗布作業は作業環境を悪化させ、人体への有害性も懸念される。
【０００９】
近年、北東大西洋の海洋汚染防止に関するオスパール条約（オスロ・パリ条約、ＯＳＰＡＲ）が１９９８年に発効したのを契機に、地球規模での環境に対する厳しい規制が進み、コンパウンドグリスも一部地域では既にその使用が規制されようとしている。したがって、ガス井や油井の掘削作業においては、環境や人体への悪影響を避けるために、コンパウンドグリスを使用せずに優れた耐焼付き性を発揮できるねじ継手が求められるようになってきた。
【００１０】
コンパウンドグリスを塗布せずに油井管の締結に使用できるねじ継手として、これまで出願人らは、特開２００２−１７３６９２号公報において粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した鋼管用ねじ継手を、また、特開２００４−５３０１３号公報において粘稠液体または半固体の潤滑被膜の欠点であるねじ継手表面のべとつきを抑制し、塵、砂、ゴミなどの異物の付着を少なくした鋼管用ねじ継手を提案した。
【特許文献１】特開２００２−１７３６９２号公報
【特許文献２】特開２００４−５３０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特開２００２−１７３６９２号公報に記載の粘稠液体または半固体の潤滑被膜は、被膜の形態で延性または流動性を示すというその自己潤滑作用のため、コンパウンドグリスを塗布せずに優れた潤滑性を示す。しかし、かかる被膜の表面はべたつきがあるため、ごみや酸化スケールなどの異物、特に、油井管を直立させる際に、その内面に残留する錆や、錆を除去するために投入したブラスト砥粒などが落下し、これらが潤滑被膜に付着し、潤滑被膜中に埋め込まれてしまうことが厄介である。被膜中に埋め込まれた異物はエアーブロー程度では完全には除去できないため、このことは大きな問題となる。この結果、潤滑性が低下し、油井管の締付け・緩めを繰り返した場合の焼付きを完全には防止することはできない。
【００１２】
特開２００４−５３０１３号公報に従って４０℃で固体状態の上層の潤滑層を設けても、潤滑被膜の表面は依然として軟らかく、べとつきがある程度残っている。その上、油井管は、砂漠地域の油田や保管時の状況によっては４０℃を超える高温に曝されることも多く、その場合には上層は軟化し、流動してしまうので、有効ではなくなる。
【００１３】
本発明の１目的は、上述した従来技術の問題を解決することである。
本発明の別の目的は、コンパウンドグリスを使用することなく、錆の発生を抑制し、かつ優れた耐焼付き性と気密性を示す鋼管用ねじ継手を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、粘稠液体または半固体の潤滑被膜を有するが、その表面が硬く乾燥してべたつきがないため、４０℃を超える環境においても錆やブラスト砥粒等の異物が被膜表面に付着しにくく、かつかつ潤滑被膜に埋め込まれにくいため、仮に付着してもエアーブロー程度で除去可能となる、鋼管用ねじ継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は、下層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜と、上層の乾燥固体被膜を、ねじ継手の表面に形成することにより達成できることが判明した。乾燥固体被膜は、ねじ継手の最初の締付け時の接触によって、べたつきを解消するというその役目を終え、その後は下層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜の潤滑効果の発揮の実質的に妨げと成らないようにすべきである。つまり、特開２００４−５３０１３号公報に開示されているのとは異なり、上層は潤滑性を有する必要はない。しかし、被膜形成時における密着性の観点から、粘稠液体または半固体の潤滑被膜と乾燥固体被膜との間の好ましい組合せや膜厚がある。
【００１６】
広義には、本発明は、ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面が、粘稠液体または半固体の潤滑被膜と、その上に形成された乾燥固体被膜とを有することを特徴とする鋼管用ねじ継手である。
【００１７】
１態様において、本発明は、ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手であって、ピンとボックスの一方の部材の接触表面が、粘稠液体または半固体の潤滑被膜と、その上に形成された乾燥固体被膜とを有し、ピンとボックスの他方の部材の接触表面は、ブラスト処理、酸洗、リン酸塩化成処理、蓚酸塩化成処理、硼酸塩化成処理、金属めっき、およびそれらの処理の２種以上の組合わせから選ばれた方法により下地処理されており、場合によりその上に乾燥固体被膜を有することを特徴とする鋼管用ねじ継手である。
【００１８】
本発明の鋼管用ねじ継手は、好ましくは、下記の１または２以上をさらに満たす：
・前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜が、ワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩と、場合によりさらに固体潤滑粉末を含有し、有害な重金属を実質的に含有しない；
・前記乾燥固体被膜が、水溶性もしくは水分散性の高分子化合物を被膜成分とする水性組成物から形成された被膜であるか、または高分子化合物を被膜成分とする有機溶剤溶解組成物から形成された被膜である；
・前記高分子化合物がアクリル樹脂である；
・前記乾燥固体被膜が紫外線硬化型樹脂を主成分とする被覆組成物から形成され、この組成物は好ましくはさらに金属石鹸のような滑剤および針状炭酸塩のような繊維状フィラーを含有する；
・前記粘稠液体または半固体の潤滑被膜の膜厚が１０〜２００μｍ、前記乾燥固体被膜の膜厚が５〜５０μｍであり、かつ（該潤滑被膜の膜厚）＞（該乾燥固体被膜の膜厚）である；
・粘稠液体または半固体の潤滑被膜を有する接触表面が、該潤滑被膜を形成する前に、ブラスト処理、酸洗、リン酸塩化成処理、蓚酸塩化成処理、硼酸塩化成処理、金属めっき、およびそれらの処理の２種以上の組合わせから選ばれた方法により予め下地処理されている；
・粘稠液体または半固体の潤滑被膜を有する接触表面が、該潤滑被膜を形成する前に、金属めっき、金属合金、または金属および／もしくは金属合金による複層めっきにより予め下地処理されている；
・前記鋼管が油井管である。
【００１９】
本発明はまた、ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、有害な重金属を実質的に含有しない被覆組成物を塗布して粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した後、水溶性または水分散性の高分子化合物を主成分とする水性組成物または有機溶剤中に溶解した高分子化合物を主成分とする被覆組成物を塗布して前記潤滑被膜の上に乾燥固体被膜を形成することを含む、鋼管用ねじ継手の表面処理方法も提供する。
【００２０】
本発明はまた、ねじ部とねじ無し金属接触部とを有する接触表面をそれぞれ備えたピンとボックスとから構成される鋼管用ねじ継手の表面処理方法であって、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面に、少なくともワックスおよび脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有し、有害な重金属を実質的に含有しない被覆組成物を塗布して粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成した後、紫外線硬化型樹脂を主成分とする被覆組成物を塗布し、次いで紫外線照射を行って、前記潤滑被膜の上に乾燥固体被膜を形成することを含む、鋼管用ねじ継手の表面処理方法も提供する。
【００２１】
本発明はさらに、上記鋼管用ねじ継手または上記方法により表面処理された鋼管用ねじ継手を用いて、コンパウンドグリスのようなグリス潤滑油を塗布せずに、複数の油井管を接続する方法も提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、ねじ無し金属接触部を有する鋼管用ねじ継手の接触表面に、下層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜と上層の乾燥固体被膜という２層の被膜を形成する。上層の乾燥固体被膜により、ねじ継手の接触表面は、べとつきのない乾燥状態に保持される。しかし、ねじ締結時の接触圧力や摩擦熱によって、上層の乾燥固体被膜は破れる、下層の潤滑被膜に取り込まれる。それにより、下層の潤滑被膜は、上層の乾燥固体被膜による妨害を受けずに、その本来の潤滑効果を発揮して、ねじ継手の焼付き、特に修復不可能なひどい焼付きの防止に寄与する。また、上記２層の被膜はねじ継手の接触表面に対する防錆効果も発揮する。
【００２３】
したがって、ねじ継手が締結されるまでの間は、ねじ継手の接触表面に錆、酸化スケール、ブラスト砥粒などの異物が付着しても、表面が乾燥していて、べとつきがないため、エアーブローなどの方法により容易に異物のみを取り除くことができる。その結果、継手締結時に組立の不具合による継手の偏芯、傾き、異物の混入などのために局部的に面圧が過大となり、そのために塑性変形が起こるような過酷な潤滑条件下でも、下層の潤滑被膜によって、焼付きを防止することができる。
【００２４】
このように、本発明の鋼管用ねじ継手は、錆の発生が抑制され、異物が付着しにくく、仮に付着しても容易に除去可能で、締付けと緩めを繰り返しても潤滑機能を持続して発揮し、締付け後は気密性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の鋼管用ねじ継手の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、出荷時の油井管用鋼管とねじ継手部品の状態を示す典型的なねじ継手の組み立て構成を模式的に示す。鋼管Ａの両端には外面に雄ねじ部３ａを有するピン１が形成され、ねじ継手部品（カップリング）Ｂの両側には、内面に雌ねじ部３ｂを有するボックス２が形成されている。ピンとは雄ねじを有する方のねじ継手部分を、ボックスとは雌ねじを有する方のねじ継手部分をそれぞれ意味する。鋼管Ａの一端には予めねじ継手部品Ｂが締付けられている。図示していないが、締付けられていない鋼管Ａのピンとねじ継手部品Ｂのボックスには、それぞれのねじ部の保護のためのプロテクターが出荷前に装着される。プロテクターはねじ継手の使用前に取り外される。
【００２６】
典型的には、図示のように、ピンは鋼管の両端の外面に、ボックスは別部品であるねじ継手部品の内面に形成される。しかし、逆に、鋼管の両端の内面をボックスとし、ねじ継手部品の外面をピンとすることも原理的には可能である。また、ねじ継手部品を利用せず、鋼管の一端をピン、他端をボックスとしたインテグラル方式のねじ継手もある。
【００２７】
図２は、代表的な鋼管用ねじ継手（以下、単に「ねじ継手」ともいう）の構成を模式的に示す。ねじ継手は、鋼管Ａの端部の外面に形成されたピン１と、ねじ継手部品Ｂの内面に形成されたボックス２とから構成される。ピン１は雄ねじ部３ａと鋼管先端に位置するねじ無し金属接触部４ａとショルダー部５を備える。これに対応して、ボックス２は、雌ねじ部３ｂと、その内側のねじ無し金属接触部４ｂとを備える。
【００２８】
ピン１およびボックス２のそれぞれのねじ部３ａ、３ｂとねじ無し金属接触部４ａ、４ｂとがねじ継手の接触表面であり、この接触表面には、耐焼付き性、気密性、耐食性が要求される。従来は、そのために、重金属粉を含有するコンパウンドグリスを塗布したり、接触面に粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成させたりしていた。しかし、前述したように、これらは、人体や環境面の問題、また保管期間中や異物付着による性能低下により、実用上の耐焼付き性能に問題を抱えるものであった。
【００２９】
本発明によれば、図３(ａ)、(ｂ)にねじ無し金属接触部について示すように、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面は、鋼３０ａまたは３０ｂの表面上に、下層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜３１ａと、上層の乾燥固体被膜３１bとを有する。本発明のねじ継手は、ねじ継手の締付けまでの間は、異物が付着しにくい、べとつきのない表面を有するが、ねじ継手の締付け時には潤滑被膜がその本来の潤滑および気密性保持の付与効果を発揮して、コンパウンドグリスを使用せずに、締付けと緩めを繰り返してもねじ継手の焼付きを防止でき、かつ締結後の気密性も確保できる。
【００３０】
潤滑被膜３１ａの下地は粗面とすることが好ましい。この粗面化は、図３(ａ)に示すように、鋼３０ａの表面をブラスト処理または酸洗により直接粗面化するか、図３(ｂ)に示すように、潤滑被膜３１ａを形成する前に、表面が粗面となる下地処理被膜３２を鋼３０ｂの表面に形成することにより達成できる。
【００３１】
粘稠または半固体の潤滑被膜３１ａと乾燥固体被膜３１ｂは、必要に応じて適当な溶剤で希釈して被膜形成用組成物を調製し、刷毛塗り、噴霧、浸漬等の適当な方法で塗布した後、場合により溶剤を蒸発させて被膜を乾燥させることによって形成することができる。
【００３２】
ピンとボックスの両方の接触表面にこれらの被膜を形成してもよいが、図１に示したように出荷時にピンとボックスとを締結してしまう個所では、ピンとボックスの一方だけに潤滑被膜と乾燥固体被膜の形成処理を行ってもよい。一方だけを処理する場合、短い継手部材の方が下地処理や被膜形成のための塗布作業が容易であるので、継手部材の接触表面（通常はボックスの接触表面）に潤滑被膜と乾燥固体被膜を形成するのが好都合である。ピンとボックスを締結しない場合には、ピンとボックスの両方に潤滑被膜を形成して、全ての接触表面に防錆性を付与しておくことが好ましい。それにより、錆発生による潤滑性や気密性の低下を防止することができる。
【００３３】
また、潤滑被膜と乾燥固体被膜はピンおよび／またはボックスの接触表面の全面を被覆すべきであるが、接触表面の一部だけ（例えば、ねじ無し金属接触部だけ）を被覆する場合をも本発明は包含する。
【００３４】
［粘稠液体または半固体の潤滑被膜］
ねじ継手による鋼管同士の締結の際に焼付きを防止するために、ねじ継手のピンとボックスの少なくとも一方の接触表面に、第１層（下層）として、粘稠液体または半固体の潤滑被膜を形成する。この潤滑被膜は、少なくともワックスと脂肪酸アルカリ土類金属塩とを含有する被膜であることが好ましい。
【００３５】
外的要因（力、高温）が加わらない常温・常圧条件下で、流動性が極めて低く、表面にとどまる高粘性液体を粘稠液体、この条件下で蝋やワックスに代表されるように一定の形状を維持可能な材料を半固体とする。
【００３６】
潤滑被膜は、有害な重金属を実質的な量（具体的には潤滑被膜の５質量％を超える量）で含有していないことが好ましく、より好ましくは有害な重金属を全く含有していない。有害な時期の例としては、鉛、クロム、カドミウム、水銀などが挙げられる。
【００３７】
これまで使用されてきたコンパウンドグリスが鉛、亜鉛といった軟質重金属の粉末を多量に含有するのは、金属間の直接接触の抑制によるゴーリング（焼付き）防止のためである。本発明では潤滑被膜中に含有される脂肪酸アルカリ土類金属塩がそれと同じ働きを果たすため、重金属を含有しなくても十分な潤滑性能を発揮することができる。
【００３８】
ワックスと脂肪酸アルカリ土類金属塩の質量比は、ワックス１に対し、脂肪酸アルカリ土類金属塩０.８〜５の範囲が好ましい。耐焼付き性の点からより好ましくは、ワックス１に対し、脂肪酸アルカリ土類金属塩１〜３の範囲である。
【００３９】
脂肪酸アルカリ土類金属塩は焼付き防止効果を発揮する。脂肪酸としては、炭素数１２〜３０のものが、潤滑性や防錆性の観点から好ましい。脂肪酸は飽和と不飽和のいずれでもよい。また、牛脂、ラード、羊毛脂、パーム油、菜種油および椰子油などの天然油脂由来の混合脂肪酸、ならびにラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ラノパルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグノセリン酸、ラノセリン酸などの単一化合物のいずれでもよい。塩の形としてはカルシウム塩が好適であり、中性塩、塩基性塩のいずれでもよい。ステアリン酸カルシウムの形で含有させることがより好ましい。
【００４０】
ワックスは、焼付き防止効果だけでなく、流動性を低下させ、被膜化にも役立つ。動物性、植物性、鉱物性および合成ワックスのいずれでもよい。使用できるワックスとしては蜜蝋、鯨蝋（以上、動物性）、木蝋、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス（以上、植物性）、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン（以上、鉱物性）、酸化ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、アミドワックス、硬化ひまし油（カスターワックス）（以上、合成ワックス）などがある。なかでも、分子量１５０〜５００のパラフィンワックスが特に好ましい。
【００４１】
本発明においては、潤滑被膜の強度向上や高温での流動性を抑え、耐ゴーリング性をより一層向上させるために、潤滑被膜に固体潤滑粉末を含有させることが好ましい。固体潤滑粉末としては毒性のない無害なものであれば特に制限されない。好ましくは、固体潤滑粉末は、ギルソナイト、黒鉛、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、ベントナイト、二硫化タングステン、二硫化スズ、二硫化モリブデン、およびメラミンシアヌレート（ＭＣＡ）から選ばれたる。ギルソナイトは天然アスファルトであり、粉末として．もしくは融点以上の温度で溶解させて含有させても同様の効果が得られる。固体潤滑粉末を添加する場合の含有量は、質量比でワックス１に対し、０.２以下、好ましくは０.００５以上、０.１以下である。
【００４２】
また、潤滑被膜の形成に用いる組成物における脂肪酸アルカリ土類金属塩の均一分散性を高めるため、あるいは潤滑被膜の特性や性状を改善するため、上記以外の他の成分、例えば、有機樹脂、ならびに潤滑油に慣用されている各種の油剤および添加剤（例えば、極圧剤）から選んだ成分を配合することができる。使用可能な油剤の例は、塩基性油剤、樹脂、合成エステル、天然油脂、鉱油などである。
【００４３】
有機樹脂、特に熱可塑性樹脂は、潤滑被膜のべとつきを抑制し、膜厚を増大させるとともに、摩擦界面に導入された場合に耐焼付き性を高めたり、金属部同士が接触する際に高い締付けトルク（高面圧）を受けても摩擦を軽減する機能があるので、潤滑被膜中に含有させることが好ましい。
【００４４】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂、スチレン／アクリル酸エステル共重合樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられ、これら同士またはこれらと他の熱可塑性樹脂との共重合体もしくはブレンドも使用できる。熱可塑性樹脂の密度（ＪＩＳ Ｋ７１１２）は０.９〜１.２の範囲が好ましく、摩擦面で容易に変形して潤滑性を発揮させる必要から、熱変形温度（ＪＩＳ Ｋ７２０６）が５０〜１５０℃のものが好ましい。
【００４５】
熱可塑性樹脂は、潤滑被膜中に粒子形態で存在させると、摩擦界面に導入された時に固体潤滑剤に似た潤滑作用を発揮し、耐焼付き性の向上に特に有効である。そのため、熱可塑性樹脂は、粉末、特に球形粒子状の粉末、の形態で潤滑被膜中に存在させることが好ましい。その場合、潤滑被膜の形成に用いる組成物(以下「潤滑被膜形成用組成物」)が溶剤を含有するなら、その溶剤に溶解しない熱可塑性樹脂を選択する。熱可塑性樹脂の粉末は、溶剤に分散または懸濁すればよく、溶剤中で膨潤してもかまわない。
【００４６】
熱可塑性樹脂の粉末の粒子径は、微粒子の方が、上記の膜厚を増す目的と耐焼付き性を高める目的の両方に好都合である。しかし、粒子径が０.０５μｍより小さいと、被膜形成用組成物のゲル化が著しくなり、均一厚さの被膜を形成し難くなる。また、３０μｍを超えると、摩擦界面に導入され難くなる上、潤滑被膜形成用組成物中で沈殿や浮上分離を起こしやすくなり、均質な被膜を形成することができ難くなる。したがって、粒子径は０.０５〜３０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは０.０７〜２０μｍの範囲である。
【００４７】
油剤として使用できる天然油脂としては、牛脂、ラード、羊毛脂、パーム油、菜種油および椰子油などが挙げられる。４０℃での粘度が１０〜３００ｃＳｔの鉱油もしくは合成鉱油も使用できる。
【００４８】
同じく油剤として使用できる合成エステルは、熱可塑性樹脂の可塑性を高めると同時に、潤滑被膜の静水圧条件下での流動性を高めることができるので、本発明の潤滑被膜形成用組成物に含有させるのに好ましい油剤である。また、高融点の合成エステルは、本発明の潤滑被膜の融点および硬さ（軟質さ）の調整にも使用できる。合成エステルには、脂肪酸モノエステル、二塩基酸ジエステル、およびトリメチロールプロパンのまたはペンタエリスリトールの脂肪酸エステルなどがある。
【００４９】
脂肪酸モノエステルとしては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、エライジン酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸、リグノセリン酸などの炭素数１２〜２４のカルボン酸と、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、デシルアルコールなどの炭素数８〜２０の高級アルコールとのモノエステルを挙げることができる。
【００５０】
二塩基酸ジエステルとしては、アジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸などの炭素数６〜１０の二塩基酸と、モノエステルについて例示した炭素数８〜２０の高級アルコールとのジエステルが挙げられる。
【００５１】
トリメチロールプロパンのまたはペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを構成する脂肪酸は、カプリル酸、デシル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン酸などの炭素数８〜１８のものが挙げられる。アルコールは上記と同様の高級アルコールでよい。
【００５２】
塩基性油剤としては、塩基性スルホネート、塩基性サリシレート、塩基性フェネート、塩基性カルボキシレートなどが使用できる。これらの塩基性油剤は、いずれも芳香族の酸と過剰のアルカリとから構成される塩であり、後述するように、油状の芳香族の酸にアルカリの過剰分がコロイド状微粒子として分散している、グリス状の半固体物質である。
【００５３】
この塩（塩基性油剤）のカチオン部分を構成するアルカリは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属でよいが、好ましくはアルカリ土類金属、特にカルシウム、バリウム、またはマグネシウムである。いずれを用いても同様の効果を得ることができる。
【００５４】
塩基性油剤は、その塩基価が高いほど、固形潤滑剤として機能する金属塩の量が増し、潤滑性（耐焼付き性）が高くなる。また、塩基性がある程度以上に高いと、酸成分を中和する作用があるため、潤滑被膜の防錆力も高まる。これらの理由から、本発明で使用する塩基性油剤は、塩基価（ＪＩＳ Ｋ２５０１）（２種以上使用する場合は、量を加味した塩基価の加重平均値）が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のものを使用するのがよい。しかし、塩基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、親水性が増し、防錆性も低下しはじめ、錆が発生しやすくなる。好ましい塩基価は１００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、さらに好ましくは２５０〜４５０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲である。
【００５５】
極圧剤は、潤滑性被膜に存在させるとその耐焼付き性を高める作用がある。極圧剤としては、これらに限られないが、硫化油脂、ポリサルファイド、ホスフェート、ホスファイト、チオホスフェート、ジチオリン酸金属塩等を挙げることができる。
【００５６】
硫化油脂の好ましい例は、オリーブ油、ひまし油、ヌカ油、綿実油、ナタネ油、大豆油、トウモロコシ油、牛脂、ラードといった不飽和動植物油脂に硫黄を加えて加熱することにより得られる、硫黄量が５〜３０質量％の化合物である。
【００５７】
ポリサルファイドの好ましい例としては、式：Ｒ1−(Ｓ)ｃ−Ｒ2（式中、Ｒ1とＲ2は同一でも異なっていてもよく、炭素数４〜２２のアルキル基、いずれも炭素数２２までのアリール基、アルキルアリール基またはアリールアルキル基を意味し、ｃは２〜５の整数を示す）で表される多硫化物や、１分子中に２〜５個結合した硫黄原子を含む硫化オレフィン類が挙げられる。特に好ましいのは、ジベンジルジサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ドデシルポリサルファイド、ジ−ｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイドである。
【００５８】
ホスフェート、ホスファイト、チオホスフェート、ジチオリン酸金属塩はそれぞれ下記に示す一般式のものが使用できる。
ホスフェート： (Ｒ3Ｏ)(Ｒ4Ｏ)Ｐ(＝Ｏ)(ＯＲ5）
ホスファイト： (Ｒ3Ｏ)(Ｒ4Ｏ)Ｐ(ＯＲ5）
チオホスフェート： (Ｒ3Ｏ)(Ｒ4Ｏ)Ｐ(＝Ｓ)(ＯＲ5）
ジチオリン酸金属塩： [(Ｒ3Ｏ)(Ｒ6Ｏ)Ｐ(＝Ｓ)−Ｓ]2−Ｍ
式中、Ｒ3、Ｒ6は炭素数１〜２４のアルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、またはアリールアルキル基を、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または炭素数１〜２４のアルキル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、またはアリールアルキル基を、Ｍはモリブデン(Ｍｏ)、亜鉛(Ｚｎ)またはバリウム(Ｂａ)をそれぞれ意味する。
【００５９】
特に好ましい例を挙げると、ホスフェートは、トリクレジルホスフェート、ジオクチルホスフェート；ホスファイトは、トリステアリルホスファイト、トリデシルホスファイト、ジラウリルハイドロゲンフォスファイト；チオホスフェートは、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5が炭素数１２もしくは１３のアルキル基であるトリアルキルチオホスフェート、アルキルトリフェニルチオホスフェート；ジチオリン酸金属塩は、Ｒ3、Ｒ6が炭素数３〜２０の一級もしくは二級アルキル基であるジンクジアルキルジチオフォスフェートである。
【００６０】
潤滑被膜形成用組成物は、組成物の粘度を下げるために溶剤を含有しうる。それにより、形成される被膜の膜厚および組成の均一化を図り、かつ被膜形成を効率的に行うことができる。溶剤は揮発性のものが好ましい。つまり、潤滑油の基油とは異なり、溶剤は被膜形成過程で蒸発して、潤滑被膜中には実質的に残存しないことが好ましい。「揮発性」とは、被膜形態で室温〜１５０℃までの温度で蒸発傾向を示すことを意味する。しかし、本発明の潤滑被膜は粘稠液体または半固体であるので、若干の溶剤の残存は許容される。
【００６１】
溶剤の種類は特に制限されないが、本発明で使用するのに適した揮発性溶剤の例としては、ＪＩＳ Ｋ２２０１に規定されている工業用ガソリンに相当するソルベントおよびミネラルスピリット、芳香族石油ナフタ、キシレン、セロソルブなどの石油系溶剤が挙げられ、２種以上を混合して使用してもよい。引火点が３０℃以上で、初留温度が１５０℃以上、終点が２１０℃以下のものが、取り扱いが比較的容易で、しかも蒸発が速く、乾燥時間が短くてすむ点で好ましい。
【００６２】
潤滑被膜形成用組成物は、上記成分に加えて、酸化防止剤、防腐剤、着色剤等の追加成分を含有することができる。
潤滑被膜形成用組成物の粘度（動粘度：単位ｃＳｔ、Ｂ型粘度形）は、溶剤等の添加により、塗布方法に応じて適宜選択すればよい。スプレー塗布や浸漬の場合には、４０℃の粘度が４０００ｃＳｔ以下、刷毛塗りの場合には６０℃の粘度が１０００ｃＳｔ以下であることが好ましい。
【００６３】
潤滑被膜形成用組成物は、まずワックスをその融点以上の温度に加熱して融解させ、それに他の成分を混合することによって調製することができる。或いは、ワックスを融解させずに、全成分を溶剤中に溶解または分散させることによって組成物を調製してもよい。
【００６４】
第１層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜の膜厚は、次に説明するように１０〜２００μｍの範囲内とすることが好ましい。
第１層の潤滑被膜は、その上層（第２層）の乾燥固体被膜が最初の締結時に破壊して、下層の潤滑被膜に吸収され、その後に上層被膜と一体となって、摩擦面において潤滑効果を発揮する。
【００６５】
したがって、潤滑被膜は、ねじ山間などの接触表面積の微小隙間を埋めるのに十分な厚みであることが望ましい。膜厚が薄すぎると、粘稠液体または半固体の潤滑被膜に特有の、締め込み時に発生する静水圧作用で摩擦面に油剤がしみ出る作用や、他の隙間から潤滑剤が回り込む作用が期待できなくなる。この理由から、潤滑被膜の膜厚は１０μｍ以上とすることが好ましい。
【００６６】
潤滑が必要な締付け時にボックスとピンの接触表面どうしが接触するため、潤滑の目的にとってはピンとボックスのいずれか一方だけを処理すれば十分である。しかし、特に保管時に大気に曝されるピンまたはボックスの防錆の観点からは、ピンとボックスの双方に潤滑被膜を形成することが望ましい。その防錆に必要な最低膜厚も１０μｍである。従って、別に防錆のための保護手段（例、ピンとボックスの事前の締結またはプロテクターの装着）をとらない場合には、ピンとボックスの双方に１０μｍ以上の被膜形成をすることが好ましい。
【００６７】
一方、潤滑被膜が厚くなりすぎると、潤滑剤が無駄になるばかりか、本発明の目的の一つでもある環境汚染防止に逆行する。この観点から、潤滑被膜の膜厚は、概ね２００μｍを上限とすることが好ましい。
【００６８】
潤滑被膜のより好ましい膜厚は３０〜１５０μｍである。ただし、次に説明するように、接触表面の下地の表面粗さを大きくした場合には、潤滑被膜の膜厚は、下地のＲｍａｘより大きくすることが好ましい。下地が粗面である場合、潤滑被膜の膜厚は、被膜の面積、質量および密度から算出しうる被膜全体の膜厚の平均値である。
【００６９】
潤滑被膜の性状は、一般的な傾向としては、油剤をある程度以上含有させると粘稠液体となり、油剤の量が少ないか、油剤を含有させない場合は半固体となる。
［乾燥固体被膜］
第１層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜の上に、第２層（上層）として乾燥固体被膜を形成する。乾燥固体被膜は有機高分子化合物（有機樹脂）を主成分とする樹脂質被膜でよい。好ましくは、この被膜はワックスを含有しない。
【００７０】
第１の形態において、乾燥固体被膜を形成するための組成物（以下「固体被膜形成用組成物」）は、水溶性もしくは水分散性の高分子化合物を被膜形成成分とする水性組成物であることが好ましい。この水性組成物の溶剤は水のみであることが好ましいが、水混和性有機溶剤も水と併用できる。
【００７１】
水性の固体被膜形成用組成物における水溶性または水分散性高分子化合物の量は、組成物の均一性や乾燥速度の点から、質量比で、水１に対して高分子化合物９以下、特に０.０５〜９の範囲が好ましい。また、被膜形成助剤を０.１以下であれば添加しても良い。被膜形成助剤として好ましいのは、例えばジプロピレングリコールnブチルエーテルである。
【００７２】
図１に関して上述したように、鋼管ねじ継手は実際に使用するまでの間に、締付けが行われていないピンおよびボックスにプロテクターが装着されることが多い。乾燥固体被膜には、プロテクター装着時に被膜が破壊されないことと、輸送や保管中に、露点の関係から凝縮した水に曝されても溶解しないこと、４０℃を超える高温下でも容易には軟化しないことが要求される。
【００７３】
したがって、乾燥固体被膜は、溶剤の水が蒸発して一旦被膜が固化すると、再び水には溶解せず（不溶化、耐水化）、しかもある程度の圧力を受けても容易には破壊しない性質を有する必要がある。このような性質を備えた水溶性または水分散性高分子化合物の例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリアミジンといった水溶性ポリマーと、酢酸ビニルホモポリマーエマルジョン、酢酸ビニルコポリマーエマルジョン、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）エマルジョン、アクリルポリマーエマルジョン、アクリルスチレンコポリマーエマルジョン、ポリ塩化ビニリデンエマルジョンといったエマルジョン型ポリマー、水系ポリウレタン、分散形フッ素樹脂、アクリル樹脂、エポキシ化合物、シリコーンといった他の水性エマルジョン樹脂がある。膜厚の均一成形性、潤滑被膜との親和性、耐高温軟化抵抗の観点から、好ましい高分子化合物はアクリル樹脂である。
【００７４】
水が蒸発した後にべとつきのない乾燥固体被膜となるのであれば、水性の固体被膜形成用組成物は、水溶性もしくは水分散型の高分子化合物以外に、高温軟化抵抗向上やプロテクター装着時の摩擦を軽減し、被膜剥離を起こさせない目的のために１種または２種以上の追加成分を含有しうる。
【００７５】
そのような追加成分の例としては、シリカ、ステアリン酸カルシウム、水酸化カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、炭酸カルシウムなどの固体潤滑粉末が挙げられ、これらは組成物の固形分に基づいて５質量％以下の量で組成物中に含有させることができる。好ましくは、この追加成分はシリカ、ステアリン酸カルシウム、水酸化カルシウム、および炭酸カルシウムから選ばれる。
【００７６】
第２の形態では、上層の乾燥固体被膜を形成するための固体被膜形成用組成物は、高分子化合物を被膜形成成分とする有機溶剤溶解組成物である。組成物の均一性や乾燥性、塗布性の点から、有機溶剤に溶解させた高分子化合物の量は、質量比で、有機溶剤１に対して高分子化合物０.５以下、特に０.１〜０.４の範囲が好ましい。
【００７７】
上述したように、有機溶剤溶解組成物から形成された乾燥乾燥固体被膜も、有機溶剤が蒸発して一旦被膜が固化すると、水には溶解せず（不溶化、耐水化し）、しかもプロテクター装着時にある程度の圧力を受けても容易には破壊しないという性質を有する必要がある。
【００７８】
このような性質を備えた高分子化合物の例としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂、フラン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂などがある。膜厚の均一成形性、潤滑被膜との親和性、被膜の強度・靭性の観点から、好ましい高分子化合物はアクリル樹脂である。
【００７９】
この形態においても、有機溶剤が揮発した後にべとつきのない乾燥固体被膜となるのであれば、溶剤溶解型の被膜形成用組成物は、高分子化合物以外に、プロテクター装着時の摩擦を軽減し、被膜剥離を起こさせない目的のために１種または２種以上の追加成分を含有しうる。
【００８０】
このような追加成分の例は、シリカ、ステアリン酸カルシウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素などの固体潤滑粉末であり、それらは組成物中に組成物の固形分に基づいて５質量％以下の量で含有させることができる。より好ましくは、この成分はシリカまたはステアリン酸カルシウムである。
【００８１】
この形態では溶剤溶解型組成物を形成するために高分子化合物を溶解させる有機溶剤は、好ましくは揮発性溶剤である。つまり、潤滑油の基油とは異なり、溶剤は被膜形成過程で蒸発して、潤滑被膜中には実質的に残存しないことが好ましい。
【００８２】
有機溶剤の種類は特に制限されない。本発明で使用するのに適した揮発性溶剤の例としては、ＪＩＳ Ｋ２２０１に規定されている工業用ガソリンに相当するソルベントおよびミネラルスピリット、芳香族石油ナフタ、キシレン、セロソルブ、メチルエチルケトン、トルエン、シクロヘキサノンなどの石油系溶剤が挙げられる。２種以上を混合して使用してもよい。引火点が３０℃以上で、初留温度が１５０℃以上、終点が２１０℃以下のものが、取り扱いが比較的容易で、しかも蒸発が速く、乾燥時間が短くてすむ点で好ましい。
【００８３】
固体被膜形成用組成物が水性組成物または有機溶剤溶解型組成物のいずれであろうと、上記成分に加えて、組成物は酸化防止剤、防腐剤、着色剤等の１種または２種以上の添加剤を含有することができる。
【００８４】
上記いずれの型の固体被膜形成用組成物についても、その粘度（動粘度：単位ｃＳｔ、Ｂ型粘度形）は、溶剤等の添加により、塗布方法に応じて適宜選択すればよい。粘度は、スプレー塗布や浸漬の場合には、４０℃の粘度が４０００ｃＳｔ以下、刷毛塗りの場合には６０℃の粘度が１０００ｃＳｔ以下であることが好ましい。
【００８５】
第３の形態では、上層の乾燥固体被膜を形成するための固体被膜形成用組成物は、紫外線硬化型樹脂を主剤とする組成物である。紫外線硬化樹脂としては、少なくともモノマー、オリゴマー、光重合開始剤で構成される公知のものを使用できる。紫外線を照射されることにより光重合反応を起こし、硬化被膜を形成するものであれば特に制限はない。
【００８６】
モノマーとしては、これらに制限されないが、多価アルコールと（メタ）アクリル酸との多価（ジもしくはトリ以上）エステルの他、各種の（メタ）アクリレート化合物、Ｎービニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、およびスチレンが挙げられる。オリゴマーとしては、これらに限られないが、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、およびシリコン（メタ）アクリレートを挙げることができる。
【００８７】
有用な光重合開始剤は、２６０〜４５０ｎｍの波長に吸収をもつ化合物であり、例としてはベンゾインおよびその誘導体、ベンゾフェノンおよびその誘導体、アセトフェノンおよびその誘導体、ミヒラーケトン、ベンジルおよびその誘導体、テトラアルキルチウラムモノスルフィド、チオキサン類などを挙げることができる。特にチオキサン類を使用するのが好ましい。
【００８８】
紫外線硬化樹脂から形成される固体乾燥被膜は、その被膜強度やすべり性の観点から、滑剤および繊維状フィラーから選ばれた固体物質をさらに含有することが好ましい。滑剤の例は、ステアリン酸カルシウムのような金属石鹸およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂であり、繊維状フィラーの例は、丸尾カルシウム社製「ウイスカル」のような針状炭酸カルシウムである。これらの１種または２種以上の固体物質を、質量比で紫外線硬化樹脂１に対し、０.０５〜０.３５の量で添加することができる。０.０５以下だと被膜強度が不足することがある。一方、０.３５を超えると粘度が高くなり塗布作業性が低下したり、逆に被膜強度低下を招くことがある。
【００８９】
紫外線の照射は、一般市販の２００〜４５０ｎｍ域の出力波長を持つ紫外線照射装置を用いればよい。紫外線の照射源としては、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、メタルハライドランプ、太陽光などを挙げることができる。
【００９０】
以上のいずれの形態でも、乾燥固体被膜厚さの膜厚は、５〜５０μｍの範囲内であって、かつ下層の潤滑被膜の膜厚より小さくすることが好ましい。
乾燥固体被膜は、粘稠液体または半固体の潤滑被膜のべとつきを解消するために形成される。それにより、油井管を直立させ、締結する際に、その内面に付着している錆や、錆を除去するために投入したブラスト砥粒などが落下し、これらが被膜形成面に付着したり、埋め込まれたりすることがほとんどない。仮にそのような異物が僅かに付着したとしてもエアーブロー程度で完全に除去できる。その結果、異物の付着による焼付き、特に回復不能のひどい焼付きの発生が防止され、ねじ継手の耐焼付き性が著しく改善される。さらに、乾燥固体被膜は、下層の粘稠固体または半固体の潤滑被膜の保護機能も果たし、この潤滑被膜による防錆効果を確実にするので、ねじ継手の防錆性も向上する。
【００９１】
乾燥固体被膜の膜厚が薄すぎると、図１に示すように油井管の簡単に気密性の高いプロテクターなどの保護部材を取り付ける際に、乾燥固体被膜がプロテクター装着時の力で破壊されることがある。一方、乾燥固体被膜の膜厚が厚すぎると、下層の潤滑被膜の焼付き防止効果が得られにくくなることがある。
【００９２】
また、粘稠液体または半固体の潤滑被膜の膜厚＞乾燥固体被膜の膜厚の関係を満たすことが、潤滑被膜による焼付き防止効果が乾燥固体被膜により阻害されることが起こりにくくなるため好ましい。
【００９３】
［下地処理］
本発明に従ってピンおよび／またはボックスの接触表面に粘稠液体または半固体の潤滑被膜とその上の乾燥固体被膜とを形成した鋼管ねじ継手は、これらの被膜で被覆されている接触表面に粗面化のための下地処理を施して、切削加工後の表面粗さである３〜５μｍより表面粗さが大きくなるようにすると、耐焼付き性が向上することが多い。したがって、第１層の潤滑被膜を形成する前に、接触表面を下地処理して粗面化しておくことが好ましい。
【００９４】
そのような下地処理の例としては、形状が球状のショット材または角状のグリッド材などのブラスト材を投射するブラスト処理、硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸などの強酸液に浸漬して肌を荒らす酸洗などの他、燐酸塩処理、蓚酸塩処理、硼酸塩処理等の化成処理（生成する結晶の成長に伴い、結晶表面の粗さが増す）、ならびに金属めっきが挙げられる。金属めっきとしては、電気めっき法による銅、鉄、それらの合金などのめっき（凸部が優先してめっきされるため、僅かであるが表面が粗くなる）、鉄芯に亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金等を被覆した粒子を遠心力もしくはエアー圧を利用して投射して亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金被膜を形成させる亜鉛もしくは亜鉛合金の衝撃めっき、ならびに金属中に固体微粒子を分散させた被膜を形成する複合金属めっきが挙げられる。
【００９５】
接触表面の下地処理がいずれの方法であっても、下地処理による粗面化により表面粗さＲｍａｘが５〜４０μｍとなるようにすることが好ましい。Ｒｍａｘが５μｍ未満では、潤滑被膜との密着性や被膜の保持性が不十分になることがある。一方、Ｒｍａｘが４０μｍを超えると、摩擦が高くなり、高面圧を受けた際のせん断力と圧縮力に耐えられず、被膜が破壊もしくは剥離しやすくなることがある。粗面化のための下地処理は、２種以上の処理を併用してもよい。
【００９６】
潤滑被膜の密着性の観点からは、多孔質被膜を形成できる下地処理が好ましい。特に燐酸マンガン、燐酸亜鉛、燐酸鉄マンガン、もしくは燐酸亜鉛カルシウムを用いた燐酸塩処理と、衝撃めっきによる亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金の被膜の形成が下地処理として好ましい。上に形成される潤滑被膜の密着性の観点からは燐酸マンガン被膜が、防食性の観点からは、亜鉛による犠牲防食能が期待できる亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金の被膜が好ましい。
【００９７】
燐酸塩処理により形成された被膜と衝撃めっきによって形成された亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金の被膜は、いずれも多孔質な被膜である。その上に潤滑被膜を形成すると、多孔質被膜のいわゆる「アンカー効果」により潤滑被膜の密着性が高まる。その結果、締付け・緩めを繰り返しても固体潤滑被膜の剥離が起こり難くなり、金属間接触が効果的に防止され、耐焼付き性、気密性、防食性が一層向上する。
【００９８】
燐酸塩処理は、常法にしたがって浸漬またはスプレーにより実施することができる。化成処理液としては、一般的な亜鉛めっき材用の酸性燐酸塩処理液が使用できる。例えば、燐酸イオン１〜１５０ｇ／Ｌ、亜鉛イオン３〜７０ｇ／Ｌ、硝酸イオン１〜１００ｇ／Ｌ、ニッケルイオン０〜３０ｇ／Ｌからなる燐酸亜鉛系化成処理を挙げることができる。また、ねじ継手に慣用されている燐酸マンガン系化成処理液も使用できる。液温度は常温から１００℃でよく、処理時間は所望の膜厚に応じて１５分までの間で行えばよい。被膜化を促進するため、燐酸塩処理前に、コロイドチタンを含有する表面調整用水溶液を処理表面に供給することもできる。燐酸塩処理後、水洗もしくは湯洗してから、乾燥することが好ましい。
【００９９】
衝撃めっきは、粒子と被めっき物を回転バレル内で衝突させるメカニカルプレーティングや、ブラスト装置を用いて粒子を被めっき物に衝突させる投射めっきにより実施できる。本発明では接触表面だけにめっきを施せばよいので、局部的なめっきが可能な投射めっきを採用することが好ましい。
【０１００】
例えば、鉄系の核の表面を亜鉛または亜鉛合金で被覆した粒子からなる投射材料を、被覆すべき接触表面に投射する。粒子中の亜鉛または亜鉛合金の含有量は２０〜６０質量％の範囲であることが好ましく、粒子の粒径は０.２〜１.５ｍｍの範囲が好ましい。投射により、粒子の被覆層である亜鉛または亜鉛合金のみが基体である接触表面に付着し、亜鉛または亜鉛合金からなる多孔質の被膜が接触表面上に形成される。この投射めっきは、鋼の材質に関係なく、鋼表面に密着性のよいめっき被膜を形成することができる。
【０１０１】
衝撃めっきにより形成された亜鉛または亜鉛合金層の厚みは防食性と密着性の両面から５〜４０μｍであることが好ましい。５μｍ未満では、十分な防食性が確保できないことがある。一方、４０μｍを超えると、潤滑被膜との密着性がむしろ低下することがある。同様に、燐酸塩被膜の厚みも５〜４０μｍの範囲が好ましい。
【０１０２】
その他の表面処理法も採用できる。例えば、金属または金属合金による１または２以上のめっき層は耐焼付き性の改善に有効である。このようなめっきの例としてあは、Ｃｕ，Ｓｎ，もしくはＮｉ金属による単層めっき、ならびに特開２００３−７４７６３号公報に記載されているようなＣｕ−Ｓｎ合金による単層めっき、Ｃｕ層とＳｎ層との２層めっき、さらにはＮｉ，Ｃｕ，Ｓｎ各層による３層めっきが挙げられる。Ｃｒ含有量が５％以上の鋼からなる鋼管に対しては、Ｃｕ−Ｓｎ合金めっき、Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの２層めっき、Ｎｉめっき−Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの３層めっきが好ましい。より好ましいのは、Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの２層めっき、およびＮｉストライクめっき−Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの３層めっきである。このような金属または金属合金めっきは、特開２００３−７４７６３号公報に記載されているような公知方法により実施することができる。
【０１０３】
［相手部材の表面処理］
鋼管用ねじ継手のピンとボックスの一方の部材の接触表面だけに、本発明に従って、第１層の粘稠液体または半固体の潤滑被膜とその上の第２層の乾燥固体被膜とを形成した場合、これらの被膜で被覆されない他方の部材の接触表面は、未処理のままでもよいが、好ましくは、前述した下地処理を施して、接触表面を粗面化する。こうすると、本発明に従って潤滑被膜と乾燥固体被膜とで被覆されている相手側の部材と締結された時に、潤滑被膜を有していない他方の部材の接触表面が、粗面化によるアンカー効果によって潤滑被膜の良好な保持性を示し、耐焼付き性が高まる。
【０１０４】
防錆性を付与するために、この下地処理の上に乾燥固体被膜を形成してもよい。乾燥固体被膜により大気との接触を遮断することにより、保管中に露点の関係で水と接触することがあっても、接触表面に錆が発生することが防止される。乾燥固体被膜の素材や膜厚は上記と同様でよい。上述したように、この乾燥固体被膜は、最初の締付け時の衝撃で破壊され、相手部材に施されている潤滑被膜と一体化して、潤滑作用を示すので、潤滑性を阻害することはない。
【実施例】
【０１０５】
以下の実施例と比較例により、本発明の効果を例証する。なお、以下、ピンのねじ部とねじ無し金属接触部を含む接触表面を「ピン表面」、ボックスのねじ部とねじ無し金属接触部とを含む接触表面を「ボックス表面」という。表面粗さはＲｍａｘである。
【０１０６】
表１に示す炭素鋼Ａ、Ｃｒ−Ｍｏ鋼Ｂ、１３％Ｃｒ鋼Ｃ、高合金鋼Ｄ（Ａ→Ｄの順に焼付きが起こり易い）のいずれかからなるねじ継手（外径：１７.７８ｃｍ（７インチ）、肉厚：１.０３６ｃｍ（０.４０８インチ））のピン表面とボックス表面に、表２に示す表面処理を施した。粘稠液体または半固体の潤滑被膜および乾燥固体被膜の形成には、いずれもエアースプレーによる塗布を実施した。実施例および比較例における各被膜形成用組成物中の各成分の割合は、特に指定しない限り、質量比にて示す。
【０１０７】
実施例、比較例すべての締付け・緩め試験において、最初の締付け前に、接触表面付近を熱風により約５０℃に１時間保持し(比較例１，２を除く)、さらに鋼管直立時に鋼管内面の酸化スケール粉が被膜形成部に移着する状況を模して、接触表面に鉄粉を散布した。その後、付着した鉄粉を除去するためにエアーブローを実施した。
【０１０８】
締付けは、締付け速度１０ｒｐｍ、締付けトルク１４ｋＮ・ｍで行い、緩めた後のピンおよびボックスの接触表面の焼付き状況を調査した。締付けにより発生した焼付き疵が軽微で、手入れをすれば再締結が可能である場合は、手入れをして締付け・緩めを、手入れ不能なひどい焼付きが起こって締付けが不可能になるまで続行した。締付け・緩め試験の結果を表３に示す。
【０１０９】
【表１】
2008537062.tif 000003
【０１１０】
【表２】
2008537062.tif 000004
【０１１１】
【表３】
2008537062.tif 000005
【０１１２】
（実施例１）
表１に示す組成Ａの炭素鋼製ねじ継手に下記の表面処理を施した。
【０１１３】
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、その表面に８０〜９５℃の燐酸マンガン化成処理液中に１０分間浸漬して、厚さ１５μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ２０μｍの半固体の潤滑被膜を形成した。この潤滑被膜の上に、水１、アクリル樹脂０.４３からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布し、水蒸発後、厚さ８μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１１４】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、７５〜８５℃の燐酸亜鉛用化成処理液中に１０分間浸漬して厚さ１５μｍの燐酸亜鉛被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。約５０℃でも乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。
【０１１５】
約５０℃の温度にしても、ボックス表面の乾燥固体被膜への鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発生はなく、極めて良好であった。
【０１１６】
（実施例２）
表１に示す組成ＢのＣｒ−Ｍｏ鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、８０〜９５℃の燐酸マンガン化成処理液中に１０分間浸漬して、厚さ１５μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、天然アスファルト(ギルソナイト)粉末０.１、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ３０μｍの半固体状の潤滑被膜を形成した。この潤滑被膜の上に、水１、アクリル樹脂０.５、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル０.０５からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布し、水蒸発後、厚さ１５μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１１７】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、７５〜８５℃の燐酸亜鉛用化成処理液中に１０分間浸漬して厚さ１５μｍの燐酸亜鉛被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。その表面に、水１、アクリル樹脂０.５からなる組成物をスプレー塗布し、水蒸発後、厚さ１０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１１８】
約５０℃でも、ピンおよびボックスの乾燥固体被膜への鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発生はなく、極めて良好であった。
【０１１９】
（実施例３）
表１に示す組成Ｄの高合金製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、鉄芯に亜鉛を被覆した粒子を用いた投射めっき法により厚さ７μｍの多孔質亜鉛めっき被膜（表面粗さ５μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点７０℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム３、高塩基性カルシウムスルホネート（塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ）１、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ２５μｍの粘稠液体状の潤滑被膜を形成した。潤滑被膜形成用組成物は、まずステアリン酸カルシウムをパラフィンワックスの融点以上の温度でパラフィンワックス中に溶解させてから他の成分と混合することにより調合した。この潤滑被膜の上に、水１、アクリル樹脂１からなる組成物をスプレー塗布して、水蒸発後、厚さ２０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２０】
ピン表面は、８０番のサンドを吹き付けるサンドブラストにより表面粗さ１０μｍとし、その表面に、ボックス表面と同じ潤滑被膜形成用組成物のスプレー塗布により、有機溶剤の揮発後に厚さ２５μｍの粘稠液状の潤滑被膜を形成した。この潤滑被膜の上に、水１、アクリル樹脂１からなる組成物をスプレー塗布し、水蒸発後、厚さ３０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２１】
約５０℃でもピンおよびボックスの乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。鋼種が非常に焼付きの起こり易い高合金鋼であったため、締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、８回目終了時に僅かな焼付きが発生したが、手入れにより引き続き使用可能であった。この結果は、耐焼付き性能としては全く問題ないレベルである。
【０１２２】
（実施例４）
表１に示す組成Ｃの１３％Ｃｒ鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、電気めっきによりＮｉストライクめっき、Ｃｕめっき、Ｓｎめっきの順に３層からなる全体で１０μｍの複層めっき被膜を形成した。こうして下地処理した表面に、融点７０℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム４、高塩基性カルシウムフェネート（塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ）３、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ９０μｍの粘稠液体状の潤滑被膜を形成した。この組成物はステアリン酸カルシウムをパラフィンワックスの融点以上の温度でパラフィンワックス中に溶解させてから他の成分と混合することにより調合した。この潤滑被膜の上に、水１、アクリル樹脂４、シリカ粉末０.０５からなる組成物をスプレー塗布して、水蒸発後、厚さ３０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２３】
ピン表面は、８０番のサンドを吹き付けるサンドブラストにより表面粗さを１０μｍとし、その表面に、水１、アクリル樹脂４、シリカ粉末０.０５からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布し、水蒸発後、厚さ２０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２４】
約５０℃でもピンおよびボックスの乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、９回目終了時に僅かな焼付きが発生したが、手入れにより引き続き使用可能であった。この結果は、耐焼付き性能としては全く問題ないレベルである。
【０１２５】
（実施例５）
表１に示す組成Ｃの１３％Ｃｒ鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、電気めっきにより１２μｍ厚の銅−すず合金めっき被膜（表面粗さ５μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、高塩基性カルシウムサリシレート（塩基価３００ｍｇＫＯＨ／ｇ）４、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ５０μｍの粘稠液体状の潤滑被膜を形成した。この組成物は、ステアリン酸カルシウムをパラフィンワックスの融点以上の温度でパラフィンワックス中に溶解させてから他の成分と混合することにより調合した。この潤滑被膜の上に、水１、ポリエチレンオキサイド０.１からなる組成物をスプレー塗布して、厚さ１５μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２６】
ピン表面は、８０番のサンドを吹き付けるサンドブラストにより表面粗さを１０μｍとした後、その表面に、水１、ポリエチレンオキサイド０.１からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布して、水蒸発後、厚さ２０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２７】
約５０℃でもピンおよびボックスの乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、７回目以降に僅かな焼付きが発生したが手入れにより１０回までの締付け・緩めができた。この結果は、耐焼付き性能としては問題ないレベルである。
【０１２８】
（実施例６）
表１に示す組成Ｃの１３％Ｃｒ鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、８５〜９５℃の蓚酸塩化成処理液中に１５分間浸漬して、厚さ３μｍの蓚酸塩被膜（表面粗さ７μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、天然アスファルト（ギルソナイト)粉末０.０５、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ２５μｍの半固体状の潤滑被膜を形成した。この潤滑被膜の上に、有機溶剤(トルエン：シクロヘキサノン：メチルエチルケトン＝１：２：４)１、アクリル樹脂０.２５、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル０.０２からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤揮発後、厚さ１０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１２９】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、８５〜９５℃の蓚酸塩被膜形成用化成処理液中に１５分間浸漬して厚さ４μｍの蓚酸塩被膜（表面粗さ８μｍ）を形成した。その表面に、有機溶剤(トルエン：シクロヘキサノン：メチルエチルケトン＝１：２：４)１、アクリル樹脂０.２５、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル０.０２からなる被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤揮発後、厚さ１０μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１３０】
約５０℃でも、ピンおよびボックスの乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、８回目以降に僅かな焼付きが発生したが手入れにより１０回までの締付け・緩めができた。この結果は、耐焼付き性能としては問題ないレベルである。
【０１３１】
（実施例７）
表１に示す組成Ａの炭素鋼製ねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、８０〜９５℃の燐酸マンガン化成処理液中に１０分間浸漬して、表面に厚さ１２μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、有機溶剤（ミネラルスピリット）２、黒鉛粉末０.０４からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ２０μｍの半固体の潤滑被膜を形成した。この潤滑被膜の上に、紫外線硬化樹脂として日本化薬株式会社製のKAYARAD THE-330（トリメチロールプロパン・エチレンオキサイドのアクリル酸エステル）、KAYACURE DETX-S（２,４−ジエチルチオキサントン)およびKAYACURE EPA(４−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル)、滑剤として日本油脂株式会社製のカルシウムステアレートＧＰ、繊維状フィラーとして丸尾カルシウム製の針状炭酸カルシウム「ウイスカル」を含有する被膜形成用組成物を塗布した。紫外線硬化樹脂：滑剤：繊維状フィラーの質量比は１５：３：２であった。出力４ｋＷの空冷水銀ランプから波長２６０ｎｍの紫外線を被膜に照射して、厚さ１５μｍの乾燥固体被膜を形成した。
【０１３２】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）の後、７５〜８５℃の燐酸亜鉛用化成処理液中に１０分間浸漬して、厚さ１４μｍの燐酸亜鉛被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。この燐酸塩被膜の上に、ボックス表面に形成したのと紫外線硬化型乾燥固体被膜を厚み１５μｍで形成した。
【０１３３】
約５０℃でもピンおよびボックス乾燥固体被膜に鉄粉の付着は全くなかった。締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、焼付きの発生はなく、極めて良好であった。
【０１３４】
（比較例１）
表１に示す組成Ａの炭素鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、その表面を８０〜９５℃の燐酸マンガン用化成処理液中に１０分間浸漬して厚さ１５μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。その上に、潤滑剤として、ＡＰＩ規格に準拠した、粘稠液体状のコンパウンドグリスを塗布した（ピン、ボックス併せて塗布量５０ｇ）。
【０１３５】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）のままとし、上記と同じコンパウンドグリスを塗布した。
締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、８回目までは焼付きの発生はなかった。しかし、９回目には軽度の焼付きが発生したが、手入れをして１０回目まで締付け・緩めをして試験を終了した。しかし、この例は、コンパウンドグリスが鉛等の重金属を含有するため、人体、環境への有害性があるといえる。また、表面がべとついていて、コンパウンドグリスにスケールや砂などの異物が付着、混入するため、耐焼付き性に大きなバラツキがでるという問題もある。
【０１３６】
（比較例２）
表１に示す組成ＢのＣｒ−Ｍｏ鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、その表面を８０〜９５℃の燐酸マンガン用化成処理液中に１０分間浸漬して厚さ１５μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、高塩基性カルシウムサリシレート（塩基価３００ｍｇＫＯＨ／ｇ）４、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ３０μｍの粘稠液体状の潤滑被膜を形成した。
【０１３７】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、融点６５℃のパラフィンワックス１、ステアリン酸カルシウム２、高塩基性カルシウムサリシレート（塩基価３００ｍｇＫＯＨ／ｇ）４、有機溶剤（ミネラルスピリット）２からなる潤滑被膜形成用組成物をスプレー塗布し、有機溶剤の揮発後、厚さ３０μｍの潤滑被膜を形成した。
【０１３８】
締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、３回目までは焼付きの発生はなかった。しかし、４回目には軽度の焼付きが発生し、手入れをして５回目まで締付け・緩めを続けたが、６回目で激しい焼付きを発生した。表面がべとついているため、潤滑被膜に鉄粉が付着し、エアーブローでは少ししか除去できなかった。すなわち、エアーブロー後も表面に付着したままの鉄粉のせいで耐焼付き性が低下したものと考えられる。
【０１３９】
（比較例３）
表１に示す組成Ａの炭素鋼製のねじ継手に下記の表面処理を施した。
ボックス表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）後、その表面を８０〜９５℃の燐酸マンガン用化成処理液中に１０分間浸漬して厚さ１５μｍの燐酸マンガン被膜（表面粗さ１０μｍ）を形成した。こうして下地処理した表面に、高塩基性カルシウムスルホネート（塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ）からなる潤滑被膜形成用組成物を刷毛塗りし、厚さ約１２μｍの粘稠液体状の潤滑被膜を形成した。この粘稠液状潤滑被膜の上に、融点６５℃の酸化ワックスを加熱溶融させて刷毛塗りし、厚さ約５μmの固体潤滑被膜（ワックス）被膜を形成した。
【０１４０】
ピン表面は、機械研削仕上げ（表面粗さ３μｍ）のままとした。
５０℃で、上層の固体潤滑（ワックス）被膜は既に軟化が進み、これに鉄粉が多量に付着した。鉄粉の一部が被膜中沈み込んでいる様子が観察された。さらに、何かしたワックス被膜は下層の粘稠液状潤滑被膜と混じり合い、被膜の一部が流動し、たれ(被膜厚みの不均一化)さえ生じていた。
【０１４１】
締付け・緩め試験では、表３に示すように、１０回の締付け・緩めにおいて、１回目は焼付きの発生はなかった。しかし、２回目には激しい焼付きを発生した。４０℃を超える高温では表面がべとつくと共に被膜は軟化したため、耐焼付き性が大きく低下したものと考えられる。その結果、鉄粉が付着して被膜中に混入した。また、被膜厚みが不均一となり、耐焼付き性をさらに悪化させた。
【０１４２】
防錆性については、別途準備した同じ鋼種のクーポン試験片（７０ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍ厚）に各実施例においてボックスに対して採用したの同じ表面処理（下地処理、下層の潤滑被膜、および上層の乾燥固体被膜）（表２のボックス側の欄に示したもの）を施した後、湿潤試験（温度５０℃、湿度９８％、２００時間）を実施して評価した。その結果、実施例１〜７のいずれについても錆の発生がないことを確認した。
【０１４３】
以上に、本発明を現時点で好ましいと考えられる実施形態に関連して説明したが、本発明は以上に開示された実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の技術思想に反しない範囲で変更を加えることが可能であり、そのような変更を伴うねじ継手もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】鋼管出荷時の鋼管とねじ継手部品の組み立て構成を模式的に示す。
【図２】ねじ継手の締付け部を模式的に示す。
【図３】本発明にしたがって鋼管用ねじ継手の接触表面に形成された被膜を示す説明図であり、図３(ａ)は接触表面自体が粗面化された例を、図３(ｂ)は接触表面に粗面化のための下地処理被膜を形成した例をそれぞれ示す。
【図１】
2008537062.tif 000006
【図２】
2008537062.tif 000007
【図３】
2008537062.tif 000008
【国際調査報告】
2008537062.tif 000009