(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌ねじ部及び少なくともショルダ面を含むねじ無し金属接触部からなる接触表面を備え、前記ショルダ面は、管ねじ継手の管軸垂直方向に対して角度θで継手中心に向かってボックス入口側に傾斜するか又は管軸垂直方向に平行である、ピン−ボックス構造の管ねじ継手のボックスの接触表面を保護するためにボックスに装着される管ねじ継手のボックス用プロテクタであって、
前記ボックス用プロテクタは、前記ボックスの接触表面より大きな軸方向長さを有する樹脂製の筒状体を備え、かつ前記ボックスの接触表面の両側でボックス表面との当接により第１シール部及び第２シール部を形成することができる構造を備え、前記筒状体はその外周面に前記ボックスの雌ねじ部の少なくとも一部の完全ねじ山と螺合する雄ねじ部を有するものであり、下記を特徴とするボックス用プロテクタ：
前記プロテクタの筒状体が、前記ボックスのショルダ面に封止状態で当接して第１シール部を形成するショルダ面を有し、このショルダ面は、管軸垂直方向に対して角度θＰで継手中心に向かってプロテクタ挿入方向において後方側に傾斜し、ここでプロテクタのショルダ面の傾斜角度θＰはボックスのショルダ面の傾斜角度θより大きく、
前記プロテクタの筒状体は、前記プロテクタのショルダ面の近傍の外周面に円周溝部を有し、この円周溝部の位置及び断面形状は、ボックスへのプロテクタ装着時に加えられるトルクによってこの溝部周辺の筒状体部分が弾性変形して前記円周溝部の開口面における軸方向距離を縮小させることによって前記第１シール部を形成可能にするものであり、前記第２シール部は前記プロテクタに取り付けた弾性材料とボックス表面との当接により形成され、
前記プロテクタ挿入方向における前記プロテクタの後方端面には凹部が設けられるとともに前記プロテクタの内周面には前記後方端面側の一端に円形折り曲げ部が形成されている金属筒状体が嵌装されており、
前記円形折り曲げ部が前記凹部に挿入され、前記円形折り曲げ部のスプリング作用により前記金属筒状体が前記プロテクタに固定されている。
【請求項２】
前記円周溝部が、Ｖ字型、円弧型、Ｕ字型、台形型、及びそれらの組み合わせから選ばれた軸方向断面形状を有する、請求項１に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項３】
前記弾性変形により、前記円周溝部の開口面における軸方向距離が０.２ｍｍ以上縮小する、請求項１又は２に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項４】
前記第２シール部が、プロテクタの筒状体の外周面に、プロテクタをボックスに装着した際にボックス端面に封止状態で当接するように配置された弾性シールリングから構成される、請求項１又は２に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項５】
前記ボックスの少なくとも雌ねじ部を含む接触表面の一部又は全部が固体潤滑被膜で被覆されている、請求項１又は２に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項６】
前記プロテクタの筒状体の雄ねじ部のねじ山高さ（Ｈ１）と、ボックスの雌ねじ部の完全ねじのねじ山高さ（Ｈ２）とが、Ｈ１＞Ｈ２を満たし、かつＨ１とＨ２の差［＝Ｈ１−Ｈ２］がボックスの完全ねじのねじ山頂部での固体潤滑被膜の最大被膜厚みより大きい、請求項５に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項７】
前記プロテクタの雄ねじ部のねじ山数が３〜５の範囲内である、請求項１又は２に記載のボックス用プロテクタ。
【請求項８】
前記雄ねじ部が、ボックスの完全ねじ部のボックス入口に最も近い雌ねじ山に対向する位置に配置される、請求項７に記載のボックス用プロテクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管（oil country tubular goods, OCTG）を締結するための、ピン及びボックスからなる管ねじ継手におけるボックスを、使用時まで保護するためのボックス用プロテクタに関する。本発明のボックス用プロテクタは、油井管の締結前に現場で粘稠液状潤滑剤をねじ継手に塗布する必要のない、予め固体潤滑被膜により潤滑が施されている管ねじ継手のボックスを保護するのに特に適している。
【背景技術】
【０００２】
原油やガス油の採掘に用いるチュービングやケーシングといった油井管は、管ねじ継手により接続される。油井管の締結に使用される典型的な管ねじ継手はピン−ボックス構造をとる。ピンは雄ねじを有する継手要素であり、ボックスは雌ねじを有する継手要素である。典型的には、ピンは油井管として用いられる鋼管の両端の外周面に形成され、ボックスは別部材であるカップリングの両側の内周面に形成される。気密性に優れた特殊ねじ継手では、ピンの雄ねじの先端と、ボックスの雌ねじの基部には、それぞれシール面とショルダ面（トルクショルダとも呼ばれる）とを備えたねじ無し金属接触部が形成されている。ねじ部とねじ無し金属接触部とが管ねじ継手の接触表面を構成する。この種の管ねじ継手では、油井管の一端をカップリングに挿入し、ねじ無し金属接触部同士が当接してメタルシール部を形成するまで雄ねじと雌ねじとを螺合させることにより、優れた気密性が得られる。
【０００３】
図６は、出荷時の油井管用鋼管とカップリングの状態を示す典型的な管ねじ継手の組み立て構成を模式的に示す説明図である。この図に示すように、鋼管Ａの両端の外周面には雄ねじ部３ａを有するピン１が形成され、カップリングＢの両側の内周には雌ねじ部３ｂを有するボックス２が形成される。鋼管Ａの一端には予めカップリングＢが締付けられている。図６に示すように、カップリング形式の管ねじ継手は、鋼管ＡにカップリングＢが締付けられた状態で出荷されるのが普通である。
【０００４】
従って、出荷時の状態では、それぞれ２つずつあるピンとボックスのうちの１つのピンと１つのボックスが締付けに利用されている。図示していないが、締付けに利用されていない残りのピン及びボックス、すなわち、図中の左側のピン及び右側のボックスには、管ねじ継手の接触表面を発錆、傷つき、さらには異物侵入等から保護するために、出荷前にそれぞれピン用プロテクタ及びボックス用プロテクタが装着され、使用前にそれらは取り外される。
【０００５】
ピン用プロテクタ及びボックス用プロテクタはいずれも、ねじ継手よりやや長い長さをもつ、通常は樹脂製又は金属で補強された樹脂製の筒状体からなる。典型的には、一方の端部又はその付近で閉鎖されているが、両端とも開口しているプロテクタもある。
【０００６】
ピン用プロテクタはその内周面にピンの雄ねじと螺合する雌ねじを備え、ねじ螺合によってピンに装着される。同様に、ボックス用プロテクタはその外周面にボックスの雌ねじと螺合する雄ねじを備え、ねじ螺合によってボックスに装着される。この時、出荷後の輸送又は取り扱い中に衝撃を受けてもプロテクタが脱落しないように、ピン用プロテクタはその雌ねじがピンの雄ねじとが干渉するまで十分に締め付けられる。同様に、ボックス用プロテクタはその雄ねじがボックス２の雌ねじとが干渉するまで十分に締め付けられる。ピン用プロテクタ及びボックス用プロテクタは、いずれも、ねじ部も含めて、通常は射出成形により製造されるので、ピン用プロテクタ及びボックス用プロテクタそれぞれのねじ部もプロテクタ本体と同じ樹脂材料により形成される。
【０００７】
油井管の締結時には、耐焼付き性と気密性を確保するために、「コンパウンドグリス」又は「ドープ」と呼ばれる重金属粉を含有する粘稠液状潤滑剤が、ねじ継手の接触表面（ねじ部とねじ無し金属接触部）に現場で塗布されてきた。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。コンパウンドグリスはまた、塗布された接触表面の発錆を防止する防食機能も有する。
【０００８】
ピン用又はボックス用プロテクタをピン又はボックスに装着する場合も、コンパウンドグリス又は他のグリス状潤滑剤（例えば、重金属粉を含有しない「グリーンドープ」と呼ばれる潤滑剤）が接触表面に塗布されてきた。流動性のあるグリス状潤滑剤はプロテクタとピン又はボックスとの間の空間を充填することができるため、プロテクタに特にシール機構を設けなくても、ピン及びボックスの接触表面が外部から遮断され、防錆機能及び異物侵入防止機能が発揮される。
【０００９】
しかし、近年、地球規模で環境に対する規制が強化され、コンパウンドグリスは人体や生物に悪影響を及ぼす可能性のある重金属粉を多量に含有することから、コンパウンドグリスを使用しなくとも締結可能である管ねじ継手が求められている。また、作業の効率化のために現場での潤滑処理が不要な管ねじ継手も望まれている。
【００１０】
そのような管ねじ継手の代表例は、例えば、特許文献１に開示されるような、潤滑性粉末（例、二硫化モリブデン、黒鉛）を樹脂中に分散させた固体潤滑被膜でピン又はボックスの一方又は双方の接触表面を被覆したものである。
【００１１】
特許文献２には、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面が、粘稠液体又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からなる２層被膜で被覆されている管ねじ継手が開示される。乾燥固体被膜は、アクリル樹脂などの熱硬化型樹脂被膜又は紫外線硬化型樹脂被膜でよい。
【００１２】
特許文献３には、塑性もしくは粘塑性型のレオロジー挙動（流動特性）を示す固体マトリックス中に潤滑性粉末を分散させてなる、べたつきのない薄い潤滑被膜を、ピン及びボックスのねじ部表面に形成した管ねじ継手が開示される。マトリックスは好ましくは融点が８０〜３２０℃の範囲内であり、被膜はホットメルトスプレイ塗布、粉末を用いた溶射、あるいは水性エマルジョンのスプレイ塗布により形成される。
【００１３】
特許文献４には、ピンとボックスの少なくとも一方の部材の接触表面が、潤滑性粉末及び結合剤を含む固体潤滑被膜と、その上に形成された固体粒子を含有しない固体防食被膜とからなる２層被膜で被覆されている管ねじ継手が開示される。
【００１４】
このような潤滑被膜、特に固体潤滑被膜を有し、コンパウンドグリスを使用せずに締結される管ねじ継手に装着されるプロテクタも、同様に、グリス状潤滑剤を使用せずにピン又はボックスに装着されることが望ましい。しかし、グリス状潤滑剤によるシールを得られないので、ピン用プロテクタ、ボックス用プロテクタ自体がシール性を有する必要がある。この点についても幾つかの従来技術が提案されている。
【００１５】
例えば、特許文献５には、図７に示すように、プロテクタ本体４ａと同材質からなる弾性のある環状凸状体の形態の第１シール部４ｂ及び第２シール部４ｃを、ボックス５のショルダストッパー５ａ及び５ｂと対向する位置に設けた、シール性を有する管ねじ継手のボックス用プロテクタ４が開示される。
【００１６】
また、特許文献６には、図８に示すように、ボックス７の端面７ａと相対するプロテクタ本体６ａの外周面６ｂに装着された弾性シールリング６ｃを第１シール部として用いるとともに、ボックス７に形成されるトルクショルダ７ｂに相対する先端部６ｄを第２シール部として用いることによって、シールの確実性を高めた管ねじ継手のボックス用プロテクタ６が開示される。
【特許文献１】ＪＰ０９−７２４６７Ａ１
【特許文献２】ＷＯ２００６／１０４２５１
【特許文献３】ＷＯ２００７／０４２３１
【特許文献４】ＷＯ２００６／７５７７４
【特許文献５】ＪＰ２００３−２４０１８８Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２０１１／０２７４３３
【発明の概要】
【００１７】
図７，８に示すように、固体潤滑被膜を有する管ねじ継手のための従来のボックス用プロテクタは、ボックスの端面又はその近傍における第１シール部と、ボックスの管内奥部の端面（トルクショルダ）又はその近傍における第２シール部を、いずれもボックスの対向表面に封止状態で当接させる（密着させる）ことによって所望のシール性を確保する。
【００１８】
しかし、実際には、これら第１シール部及び第２シール部をいずれもボックスに当接させて封止状態を維持することは容易ではなく、ボックスに密着していないシール部を介して水や油等がプロテクタとボックスとの間の空間に侵入し、これにより、ボックスの接触表面を被覆する固体潤滑被膜が劣化するという課題がある。
【００１９】
すなわち、特許文献５に開示された、図７に示すボックス用プロテクタ４の本体４ａは、例えばナイロン等の弾性を有する樹脂材料からなる。プロテクタ本体４ａと同じ材料からなる第１シール部４ｂ及び第２シール部４ｃは、多少の弾性を有するものの、その弾性を利用したシール性には自ずと限界がある。そのため、ボックスの管内奥部の端面（トルクショルダ）又はその近傍で隙間の発生を確実に防止することは容易ではない。また、５ｃで示されるプロテクタの尖った先端の角部が欠けやすい。
【００２０】
特許文献６に開示された、図８に示すボックス用プロテクタ６は、環境温度の上昇によりプロテクタ本体６ａが膨張してプロテクタ本体６ａの軸方向長さが増加すると、これをボックス７に装着する際に、その弾性シールリング６ｃがボックス７の端面７ａに密着するより先に先端部６ｄがトルクショルダ７ｂに密着してしまい、弾性シールリング６ｃと端面７ａとの間に隙間が生じてしまう。この隙間が例えば０.０３ｍｍ程度と微小であっても、水などが隙間を通過してボックスとプロテクタとの間の空間に侵入する。
【００２１】
このように、従来の管ねじ継手のボックス用プロテクタは、ボックスに装着した際に、ボックスの端面やボックスの管内奥部の端面（トルクショルダ）に隙間が生じ、発生した隙間からの水又は油や埃の侵入を確実に防止することは困難であった。
【００２２】
本発明の目的は、ボックスの端面及び管内奥部の端面の両方に確実に密着することによって、水又は油や埃がボックスとプロテクタとの間の空間に侵入することを防止し、これにより、ボックスの接触表面を被覆する固体潤滑被膜の劣化や該接触表面の腐食を防止できる管ねじ継手のボックス用プロテクタを提供することである。
【００２３】
本発明は、完全ねじ山を含む雌ねじ部及び少なくともショルダ面を含むねじ無し金属接触部からなる接触表面を備え、前記ショルダ面は、管ねじ継手の管軸垂直方向に対して角度θで継手中心に向かって後退するように傾斜するか（θ＞０）、又は管軸垂直方向に平行である（θ＝０）、ピン−ボックス構造の管ねじ継手のボックスの接触表面を保護するためにボックスに装着される管ねじ継手のボックス用プロテクタであって、前記ボックス用プロテクタは、前記ボックスの接触表面より大きな軸方向長さを有する樹脂製の筒状体を備え、かつ前記ボックスの接触表面の両側でボックス表面との当接により第１シール部及び第２シール部を形成することができる構造を備え、前記筒状体はその外周面に前記ボックスの雌ねじ部の少なくとも一部の完全ねじ山と螺合する雄ねじ部を有するものであり、下記を特徴とするボックス用プロテクタである：
前記プロテクタの筒状体が、前記ボックスのショルダ面に封止状態で当接して第１シール部を形成するショルダ面を有し、このショルダ面は、管軸垂直方向に対して角度θＰで継手中心に向かってプロテクタ挿入方向において後方側に傾斜し、ここでプロテクタのショルダ面の傾斜角度θＰはボックスのショルダ面の傾斜角度θより大きく、
前記プロテクタの筒状体は、前記プロテクタのショルダ面の近傍の外周面に円周溝部を有し、この円周溝部の位置及び断面形状は、プロテクタ装着時に加えられるトルクによってこの溝部周辺の筒状体部分が弾性変形して前記円周溝部の開口面における軸方向距離を縮小させることによって前記第１シール部の形成を確実にするものであり、
前記第２シール部は前記プロテクタの取付けられた弾性材料とボックス表面との当接により形成され、
前記プロテクタ挿入方向における前記プロテクタの後方端面には凹部が設けられるとともに前記プロテクタの内周面には前記後方端面側の一端に円形折り曲げ部が形成されている金属筒状体が嵌装されており、
前記円形折り曲げ部が前記凹部に挿入され、前記円形折り曲げ部のスプリング作用により前記金属筒状体が前記プロテクタに固定されている。
【００２４】
好適態様において、本発明に係るボックス用プロテクタは下記の少なくとも１つの条件を満たす。
【００２５】
・前記円周溝部が、Ｖ字型、円弧型、Ｕ字型、台形型、及びそれらの組み合わせからなる軸方向断面形状を有する。
・前記弾性変形により、前記円周溝部の開口面における軸方向距離が０.２ｍｍ以上縮小する。
・前記第２シール部が、プロテクタの筒状体の外周面に、プロテクタをボックスに装着した際にボックス端面に封止状態で当接するように配置された弾性シールリングから構成される。
・前記ボックスの少なくとも雌ねじ部を含む接触表面の一部又は全部が固体潤滑被膜で被覆されている。
・前記プロテクタの筒状体の雄ねじ部のねじ山高さ（Ｈ１）と、ボックスの雌ねじ部の完全ねじのねじ山高さ（Ｈ２）とが、Ｈ１＞Ｈ２を満たし、かつＨ１とＨ２の差［＝Ｈ１−Ｈ２］がボックスの雌ねじ部のねじ山頂部における固体潤滑被膜の最大被膜厚みより大きい。
・前記プロテクタの雄ねじ部のねじ山数が３〜５の範囲内である。
【００２６】
本発明に係る管ねじ継手のボックス用プロテクタは、ボックスの端面及び内奥部のショルダ面の両方に確実に封止状態で当接させて、両方の位置にシール部を形成することができるので、水、油、埃などがボックスとプロテクタとの隙間に侵入するのを確実に防止できる。その結果、ボックスの接触表面の腐食が防止され、この接触表面が固体潤滑被膜で被覆されている場合は該被膜の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、それぞれ、管ねじ継手のボックス、本発明に係るボックス用プロテクタ、及びボックスに装着されたプロテクタを示す説明図である。
【図２】本発明に係るボックス用プロテクタの円周溝部の各種の管軸方向断面形状をボックスとともに示す説明図。
【図３】ボックスの雌ねじ山上に形成された固体潤滑被膜の軸方向における断面を模式的に示す説明図。
【図４】図４Ａは、本発明に係るボックス用プロテクタを装着したボックスを一部簡略化して模式的に示す軸方向断面図であり、図４Ｂは、本発明に係るボックス用プロテクタの雄ねじ部と螺合したボックスの雌ねじ部の完全ねじの一部を模式的に示す軸方向断面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは、ボックス用プロテクタの雄ねじ部と螺合したボックスの雌ねじ部の完全ねじの一部を模式的に示す軸方向断面図。
【図６】出荷時の油井管用鋼管とカップリングの状態を示す典型的な管ねじ継手の組み立て構成を模式的に示す説明図。
【図７】特許文献５に開示されたボックス用プロテクタを示す説明図。
【図８】特許文献６に開示されたボックス用プロテクタを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係るボックス用プロテクタは、図６に示すようなカップリング方式の管ねじ継手のみならず、鋼管の一端をピンとし他端をボックスとするインテグラル方式の管ねじ継手のボックスにも適用可能である。カップリング方式のねじ継手は、典型的には鋼管の端部の外周面をピンとし、カップリングの内周面をボックスとするが、その反対の組み合わせとすることも可能である。
【００２９】
以下の説明では、ねじ部がテーパねじであり、かつねじ無し金属接触部がシール面を有する、気密性に優れた特殊ねじ継手に装着されるボックス用プロテクタを例にとって本発明を説明する。しかし、管ねじ継手のねじ部はテーパねじでなくてもよい。また、ねじ無し金属接触部がシール面を有しておらず、ショルダ面のみから構成される管ねじ継手にも本発明に係るプロテクタを適用することができる。さらに、管ねじ継手のねじ山形状も特に制限されない。ＡＰＩ規格に従ったバットレスねじ（台形ねじ）でも、ねじ山のロードフランク角が負の値をとる、いわゆるフックねじでもよい。
【００３０】
ボックス用プロテクタは、その前方端部より少し手前で閉鎖したタイプのものを例にとって説明する。ここで、前方端部とは、プロテクタを装着する際のプロテクタの挿入方向における前方側の端部を意味し、先端部ということもある。しかし、プロテクタを構成する筒状体は、両端が開口していてもよく、また閉鎖型の場合でもその閉鎖位置は特定されない。また、取り外し可能なフタでプロテクタの後方端部を閉鎖したタイプであってもよい。
【００３１】
本発明に係るボックス用プロテクタにより保護される管ねじ継手のボックスは、少なくともねじ部、好ましくはねじ部とねじ無し金属接触部とを含む接触表面全体に、後述する固体潤滑被膜を有していることが好ましい。しかし、ボックスの接触表面が潤滑被膜を有していないか、又は粘稠液体潤滑被膜を有する管ねじ継手に対しても本発明を適用することができる。
【００３２】
図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃは、それぞれ、油井管用ねじ継手のボックス１１、本発明に係るボックス用プロテクタ２１、及びボックス１１にプロテクタ２１を装着した状態を示す説明図である。図２は、本発明に係るボックス用プロテクタの円周溝部の各種の軸方向断面形状をボックスとともに示す説明図である。
【００３３】
以下、これらの構成要素を順次説明する。管ねじ継手は、互いに螺合するピンとボックスとで構成されるが、本発明はボックス用プロテクタに関するので、ピンについては説明しない。
【００３４】
［ボックス１１］
ボックス１１は一般に円筒形外周面１１ａを有し、内周面１１ｂには、テーパねじである雌ねじ部１２と、シール面１３と、最奥部のショルダ面（トルクショルダ）１４を備える。シール面１３は、典型的には図示のように、ねじ部１２とショルダ面１４との間に配置される。シール面１３は、図示しないピンの外周面に環状に形成されたシール面と所定の干渉量で当接して、メタルシール部を形成する。また、ショルダ面１４は、図示しないピン先端の端面に形成されたショルダ面と所定干渉量で当接する。ボックス１１の雌ねじ部１２はピンの雄ねじ部と螺合する。
【００３５】
このように、ボックス１１の雌ねじ部１２、シール面１３、及びショルダ面１４は、ねじ継手を締結した時にピンの対応部位と接触する接触表面となる。雌ねじ部１２に形成されている雌ねじ山はすべてが完全ねじであってもよいが、雌ねじ部１２の一方又は両方の端部付近のねじ山は不完全ねじとすることもある。
【００３６】
図示例では、ボックス１１のショルダ面１４は、ピン先端に設けたショルダ面が当接するように、ボックス１１の内周面１１ｂの最奥部の位置（ピン先端位置）に設けられる。しかし、ショルダ面１４は、ボックス１１の開口端部１１ｃの位置、あるいはピン先端位置とボックス先端位置の両者に設けることも可能であり、その場合にも本発明を適用することができる。
【００３７】
ボックス１１のショルダ面１４は、継手の軸方向（管軸方向）に対して垂直面から構成されていてもよいが、好ましくは内周面１１ｂから継手中心に向かってボックスの開口端部（入口）１１ｃの方向（すなわち、プロテクタ２１の挿入方向において後方側）に突き出た傾斜面から構成される。具体的には、ショルダ面１４は、管軸垂直方向（継手半径方向、図１では上下方向）に対して角度θで前記挿入方向において後方側に傾斜している。しかし、前記のように、ショルダ面１４はθ＝０°である垂直面であってもよい。
【００３８】
ボックスの雌ねじ部１２は、図３、４に軸方向断面図として模式的に示すように、固体潤滑被膜１５で被覆されていてもよい。好ましくはボックスの接触表面の全体（すなわち、雌ねじ部１２、シール面１３及びショルダ面１４）が固体潤滑被膜１５で被覆される。ボックスの接触表面以外の内周面と開口端面１１ｃも、特に防錆のために、固体潤滑被膜で被覆してもよい。
【００３９】
固体潤滑被膜は、一般に適当なバインダ中に潤滑性粉末（固体潤滑剤）を分散させて含有する被膜である。管ねじ継手用の固体潤滑被膜については従来から多くの提案がなされており、これらを適宜採用することができる。代表的な固体潤滑被膜は、比較的耐熱性に優れたエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の有機樹脂をバインダとする被膜であるが、シリカゾル、加水分解性シラン化合物、チタンアルコキシド、さらにはアルカリ金属シリケート、リン酸塩等の無機質造膜成分を利用した固体潤滑被膜も知られている。
【００４０】
固体潤滑被膜を２層以上形成するか、或いは固体潤滑被膜に液状潤滑被膜や固体防食被膜を積層することも提案されており、そのような被膜構成を採用することも可能である。
【００４１】
本発明において、ボックスの少なくともねじ部に形成するのに特に適した固体潤滑被膜は、特許文献３に開示されるような、塑性もしくは粘塑性型のレオロジー特性を有するバインダ中に潤滑性粉末を含有する被膜であり、好ましくはバインダが溶融状態である組成物からのスプレイ塗布（すなわちホットメルト塗布）により形成された被膜である。ボックスは、典型的には短いカップリングに形成されるので、典型的には長い鋼管の端部に形成されるピンの表面に比較して、ホットメルト型の塗布作業を容易に実施できる。
【００４２】
この種の固体潤滑被膜は、マトリックス７０〜９５質量％、潤滑性粉末５〜３０質量％から構成されることが好ましい。潤滑性粉末の割合がこのように少量であるので被膜全体としてもマトリックスの特性である塑性もしくは粘塑性型のレオロジー挙動を示すことができるからである。塑性もしくは粘塑性型レオロジー挙動を有するマトリックスは、融点が８０〜３２０℃の範囲であることが好ましい。
【００４３】
このマトリックスは、熱可塑性ポリマー、ワックス、金属石鹸、及び潤滑性粉末からなるものであることが好ましく、より好ましくはさらに腐食抑制剤及び水不溶性液状樹脂を含有する。
【００４４】
固体潤滑被膜の膜厚（平均厚み）は１０〜１００μｍの範囲内とすることが多く、好ましくは２５〜６０μｍの範囲内である。
【００４５】
ボックス１１の上記以外の各部の構成は、この種のボックスとして慣用されるものと同じでよく、このような構成は当業者には周知であるので、ボックス１１に関するこれ以上の説明は省略する。
【００４６】
［ボックス用プロテクタ２１］
ボックス用プロテクタ２１は、ボックス１１を保護するためのプロテクタであって、ボックス１１の内部にねじにより装着されるように設計される。ボックス用プロテクタ２１は、図示例にあっては、プロテクタの挿入方向において前方側の端部２１ｂの手前で閉鎖され、他端側（後方側の端部２１ｃ）は開口した筒状体２１ａからなる。筒状体２１ａは、このプロテクタが保護するボックス１１の接触表面より大きな軸方向長さを有し、その外周面に、ボックス１１の雌ねじ部１２の雌ねじと螺合する雄ねじを有する雄ねじ部２２を備える。
【００４７】
プロテクタ２１の筒状体２１ａは樹脂製であり、典型的には外周面のねじ部も含めて樹脂の射出成形により製造される。樹脂は従来から管ねじ継手のプロテクタの製造に利用されてきたものを使用できる。具体例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどを挙げることができる。
【００４８】
樹脂製の筒状体２１ａの内部に、両端が開口した金属筒状体２４を嵌装することが多い。従って、プロテクタの筒状体２１ａは、樹脂製、又は金属で補強された樹脂製である。プロテクタのボックスと接触する部分を金属より相対的に軟質の樹脂から構成することにより、プロテクタをボックスに装着する際にボックス表面が傷つくのを防止することができる。
【００４９】
金属筒状体２４の外形形状は、プロテクタの筒状体２１ａの内周面に嵌装できればよい。図示例では、プロテクタ２１の後方端面２１ｃに凹部２１ｄを形成するとともに、金属筒状体２４の後方端部にプレス加工により円形折り曲げ部を形成し、前記凹部２１ｄに挿入した端部折り曲げ部のスプリング作用で金属筒状体２４をプロテクタ２１に固定している。他の固定方法も採用できる。このような金属筒状体を嵌装しない場合には、プロテクタの閉鎖部２５を後方端面２１ｃ又はその近傍に配置することもできる。
【００５０】
ボックス用プロテクタ２１は、これが保護するボックス１１の接触表面の両側で、ボックスとの当接によりシール部を形成する。これらのシール部をそれぞれ第１シール部及び第２シール部という。好ましくは、第１シール部はボックス１１のショルダ面１４と当接し、第２シール部はボックスの開口端面１１ｃと当接する。プロテクタ２１の外面は、第１シール部及び第２シール部並びに雄ねじ部２２を除いて、ボックス１１の表面（カップリング内面）に接触しない形状とすることが好ましい。ボックス１１のシール面１３との接触が確実に防止されるように、シール面１３とボックス用プロテクタ２１の対向面との隙間を大きく設定することが好ましい。ボックス１１の内周面の雌ねじ部１２が図示のようにテーパねじである場合には、プロテクタ２１の筒状体２１ａの外周面は、ほぼ同じ傾斜でのテーパ形状とすることが好ましい。プロテクタ２１の内周面の形状は特定されず、図示のように略円筒形状であっても、或いはテーパ形状であってもよい。
【００５１】
ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山数は、ボックス１１の雌ねじ部１２における完全ねじのねじ山全部と螺合するように、ボックス１１の完全ねじ山数と同じに設定してもよい。この場合、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２は、ボックス１１の雌ねじ部１２の完全ねじと対向するプロテクタ部分の軸方向の全長にわたって設けられる。
【００５２】
しかし、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２の役割は、プロテクタ２１をボックス１１の所定位置に固定し、かつ油井管用鋼管が輸送や取扱い中に衝撃を受けた場合にプロテクタ２１がボックス１１から脱落することを防止することである。従って、極めて高い内外圧を常時受ける管ねじ継手の雄ねじ部及び雌ねじ部のような厳しいねじ締結力を必要としない。そのため、好適態様にあっては、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山数は、プロテクタの固定及び脱落防止のために最低限必要な数に留めることが好ましい。そのようなねじ山数は３〜５であり、好ましくは３〜４、最も好ましくは３である。ねじ山数が２では、ねじ締結がぐらつき、プロテクタの固定及び脱落防止を図ることができない。
【００５３】
この場合、プロテクタ２１の雄ねじ部２２の位置は、図４Ａに示すように、ボックス１１の雌ねじ部１２における完全ねじ部のうちボックスの入口（開口端部）１１ｃに最も近いねじ山部分と対向する位置とすることが好ましい。それにより、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山と干渉するボックス１１の完全ねじ山は、その入口に最も近い部分のねじ山だけに限られるので、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山との干渉に起因するボックス１１の雌ねじ部の損傷や、この雌ねじ部１２が固体潤滑被膜１５で被覆されている場合は被覆の損傷を最小限に抑制することができる。
【００５４】
ボックス用プロテクタ２１はショルダ面２１ｂを有し、これがボックス１１のショルダ面１４に封止状態で当接することにより第１シール部を形成する。図１に示した態様では、プロテクタ２１はその挿入方向における前方端部にショルダ面２１ｂ（この場合、このショルダ面２１ｂをプロテクタの先端面ともいう）を有し、このショルダ面２１ｂがボックス１１の最奥部のショルダ面１４と当接することにより第１シール部を形成する。
【００５５】
第１シール部を形成するボックス用プロテクタ２１の先端面２１ｂは、ボックス１１のショルダ面１４に当接するように、ボックス１１のショルダ面１４と同じ方向、すなわち、管軸垂直方向に対して継手中心に向かってプロテクタ挿入方向において後方に傾斜した傾斜面とし、プロテクタ２１の先端面２１ｂの傾斜角度θＰは、これを当接させるボックス１１のショルダ面１４の傾斜角度θよりも大きくする（すなわち、θＰ＞θ）。従って、ボックス１１のショルダ面１４が垂直である場合も、プロテクタのショルダ面２１ｂは傾斜面とする。その理由については後述する。
【００５６】
ボックス用プロテクタ２１の筒状体２１ａは、その外周面上であって、その先端面２１ｂの近傍の位置に、外周面を一周する円周溝部３０を備えている。円周溝部３０の軸方向の断面形状は、図１に示すＶ字型に限られない。図２に示すように、円弧型、Ｕ字型、台形型、それらの組み合わせなどの断面形状とすることもでき、これら以外断面形状とすることもできる。Ｕ字型には、Ｕ字の口を狭めた馬蹄形も含まれる。
【００５７】
円周溝部３０の位置及び断面形状は、プロテクタ装着時に加えられるトルクによってプロテクタ本体２１の溝部３０の近くの部分が弾性変形することによって、記第１シール部を形成可能にするものとする。すなわち、プロテクタ装着時にプロテクタ２１の先端面２１ｂがボックス１１のショルダ面１４と当接した時に、プロテクタ本体２１ａの溝部周辺が弾性変形することにより、溝部より先端側（溝部３０と先端面２１ｂとの間の部分）のプロテクタ本体部分２６は後方側に、溝部の軸方向の幅が縮小するように曲がることができる。それにより、プロテクタ２１の先端面２１ｂの傾斜角度は小さくなる。従って、ボックス１１のショルダ面１４の傾斜角度θより大きなプロテクタ２１の傾斜角度θＰが、ボックス１１の傾斜角度θと同じ傾斜角度に小さくなるまで、プロテクタをボックス内に挿入する（ねじ部の螺合によって）ことにより、プロテクタ２１の先端面２１ｂをボックス１１のショルダ面１４に線接触ではなく面接触により密着させて、第１シール部のシール性を向上させることができる。
【００５８】
図１Ａに示すように、同じ外径サイズの管ねじ継手であっても、肉厚の相違によりボックス１１の内径Ｄ１は相違する。また、ボックスショルダ面の傾斜角度θもボックスによって変動することがある。プロテクタの先端面の傾斜角度θＰをθより大きくすることによって、同じ形状のボックス用プロテクタ２１を、異なる肉厚や異なる傾斜角度θを有する複数種のボックス１１に対して適用可能とすることが容易となる。θＰとθとの角度差は５°〜２０°の範囲内とすることが好ましい。
【００５９】
ボックス用プロテクタ２１の第１シール部（先端面２１ｂ）とは反対側の端部２１ｃの近傍に第２シール部を設けて、プロテクタ２１の装着によりボックス１１の接触表面を外部から遮断する。こうしてボックスの接触表面が水、油、埃、異物などと接触することが避けられる。その結果、この接触表面が固体潤滑被膜で被覆されている場合には、被膜への埃や異物の付着が避けられ、また被膜の劣化が抑制される。接触表面が固体潤滑被膜で被覆されていない場合には、接触表面の腐食が抑制される。これらの現象はいずれも耐焼付き性低下の原因となるので、本発明によりボックスの耐焼付き性を改善することができる。
【００６０】
第２シール部は、プロテクタ２１をボックス１１に装着した時に、ボックスの接触表面より外側になる位置に配置する。従って、プロテクタ２１の軸方向長さは、このプロテクタを装着するボックスの接触表面の軸方向長さより大きくなる。
【００６１】
プロテクタ２１の第２シール部は、ボックス１１の接触表面より外側（図示例では後方側）でボックスとの間に信頼できるシール部を形成できるものであれば、特定のシール手段に制限されない。シールの容易さを考慮すると、ボックス１１の開口端面との当接により第２シール部を形成することが好ましい。第２シール部は、シール効果が高い、弾性材料を利用したシール構造とすることが好ましい。
【００６２】
好適態様では、図１Ｂ及び１Ｃに示すように、プロテクタ２１をボックス１１に装着した時にボックス入口の開口端面１１ｃが当接する（突き当たる）ように、弾性シールリング２８をプロテクタ２１の筒状体２１ａの外周面に配置する。これにより、ボックスの内周面全体とボックス開口端面を外部から遮断することができる。弾性シールリング２８は、軸方向に少なくとも０.５ｍｍ変位（収縮）可能な弾性を有するものであることが好ましい。シールリングの軸方向の厚みは５ｍｍ以上とすることが好ましい。好ましい弾性シールリングの材質としてはニトリルゴム、シリコンゴムなどが例示される。
【００６３】
図示のように、シールリング２８を固定するため、このシールリング２８の厚みよりわずかに狭い軸方向の幅をもつ円周溝部３１をプロテクタ２１の外周面に設けてもよい。この溝部３１の前方側の側壁は、プロテクタ装着時のボックス開口端面１１ｃの位置よりわずかに（上記変位の大きさより小さい距離で）前方側に位置させて、プロテクタ２１をボックス１１に装着した時に、弾性シールリング２８がボックスの開口端面１１ｃにより圧縮され、シールリング２８の軸方向の厚みが縮むことが好ましい。図示例では、シールリングの厚みが約１.０ｍｍ縮む。それにより、弾性シールリング２８による第２シール部のシール性能が向上する。
【００６４】
第２シール部を構成する弾性シールリング２８は、上記のようにボックス１１の開口端面１１ｃに密着する。図示例では、ボックスの開口端面１１ｃは、軸方向に対して垂直な面であるので、弾性シールリング２８の側面も垂直面とする。
【００６５】
図１Ａ及び１Ｂにおいて、符号ＰＣＬは、未装着時のプロテクタ先端面２１ｂとプロテクタ外周面との交点から、第２シール部（図示例では円周溝部３１の前方側の側壁）までの軸方向距離（ｍｍ）であり、符号ＨＬは、プロテクタ先端面２１ｂとプロテクタ外周面とが交わる角から円周溝部３０の前方側の開口縁部までの軸方向距離（ｍｍ）であり、符号Ｈは管軸垂直方向における円周溝部３０の深さ（ｍｍ）であり、符号ＰＡはプロテクタ先端面２１ｂにおけるプロテクタ外周面の直径（ｍｍ）であり、符号ＭＵＬは、ボックス１１の開口端面１１ｃからシール部１３とショルダ面１４との交わる角までの軸方向距離（ｍｍ）であり、符号ＤＡはボックス１１のシール部１３とショルダ面１４とが交わる角における直径（ショルダ面１４の外径）（ｍｍ）である。
【００６６】
ＰＣＬ＝ＭＵＬ±０.５（ｍｍ）であることが好ましく、ＰＣＬ＝ＭＵＬであることがより好ましい。ＰＣＬ＝ＭＵＬであっても、プロテクタ装着時には円周溝部３０が縮むことでプロテクタ２１の軸方向長さが短くなるので、シールリング２８は圧縮される。
【００６７】
円周溝部３０とプロテクタの先端面２１ｂとの軸方向における離間距離であるＨＬは、０.５〜２.０ｍｍであることが好ましく、１.０〜１.５ｍｍであることがより好ましい。このように溝部３０がプロテクタの先端面２１ｂから離れていることで、図７に示した従来のボックスプロテクタにみられる円周溝部の角が欠けやすいという問題が避けられる。
【００６８】
円周溝部３０の深さであるＨは、プロテクタ装着時にプロテクタ２１の先端面２１ｂに対してボックス１１のショルダ面１４により押し込みトルクが加えられた時に、溝部周辺の弾性変形が可能であって、なおかつ溝部での破断が起こらないように選択する。この弾性変形により、溝部３０の頂部での溝幅（軸方向長さ）が０.２ｍｍ以上縮まることが好ましく、０.３ｍｍ以上縮まることがより好ましい。図１に示す例では、プロテクタ装着時に溝部頂部の溝幅が約０.５ｍｍ縮む。そのような弾性変形に必要な溝部３０の深さＨは、プロテクタを構成する樹脂種によっても変動するが、ＨＬが１.０〜１.５ｍｍである場合のＨは３.０〜６.０ｍｍであることが好ましく、４.０〜５.０ｍｍであることがより好ましい。なお、先端面２１ｂにおけるプロテクタの肉厚は４.５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６９】
プロテクタ２１をボックス１１に装着した時にボックス１１とプロテクタ２１との間に、ボックスの内周面がプロテクタのねじ部２２を除く部分と接触するのを防ぐ隙間ができるように、ＰＡ＜ＤＡとする。それにより、ボックスの接触表面が固体潤滑被膜で被覆されている場合には、プロテクタの装着による該被膜の損傷を最小限にすることができる。ＰＡとＤＡの差は１.０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００７０】
特許文献５、６に関して上述したように、ボックス１１の端面１１ｃ又は最奥部のショルダ面１４のいずれかでプロテクタにより付与されるシールが不十分となるのは、樹脂材料の射出成形により製造されるプロテクタ２１に不可避的に存在する寸法のばらつきである。樹脂製のプロテクタ本体２１ａは、材料の縮小や膨張を考慮すると、加工精度として１ｍｍ程度の公差が不可避である。
【００７１】
さらに、ボックス１１の本体も、微小な公差があるため、寸法のばらつきがある。このため、ボックス１１の端面１１ｃと奥部のショルダ面１４の両方にボックス用プロテクタ２１を同時に接触させるためには、ボックス用プロテクタ２１のシール部に、寸法ばらつきを吸収し得る弾性構造を持たせることが有利である。
【００７２】
特許文献６により開示された形状を有するボックス用プロテクタであっても、プロテクタをボックスに装着させる時の締付けトルクを、従来のトルクよりも増加させることによって、ボックスの入口端面１１ｃ及び他端のショルダ面１４の両方でのシール性を高めることは可能である。しかし、これは、施工現場でボックスからプロテクタを取外す際にも同等の高トルクが必要になるので好ましくない。従来のプロテクタ装着トルクと同等のトルクにより容易にボックス両端を接触できることが実用上好ましい。
【００７３】
シール性能を考慮すると、プロテクタを構成する樹脂の弾性変形を利用したシール部より弾性シールリングを用いる方が、得られる弾性効果が大きく、シールに有利である。このため、プロテクタの２つのシール部をいずれも弾性シールリングとすることも考えられる。しかし、２つの弾性シールリングに要するコスト、及び井戸内へのシールリングの落下の危険が増加することも勘案しなければならない。
【００７４】
そこで、本発明に係るボックス用プロテクタでは、ボックス１１の開口端面１１ｃと接触するプロテクタの部分だけに弾性材料、具体的には弾性シールリング２８を配置してシールを形成する。一方、ボックス最奥部のショルダ面１４と接触するシールは、プロテクタ２１の本体２１ａの先端面２１ｂ近傍に円周溝部３０を設けることにより形成された軸方向に可撓性を有する弾性変形部により構成する。これら２つのシール部によって、ボックス用プロテクタ２１が不可避的に有する寸法ばらつきを吸収し、ボックス１１の開口端面１１ｃ及び最奥部のショルダ面１４の両側の端面に確実に封止状態で当接するシール部とすることができる。それにより、ボックスの接触表面（固体潤滑被膜が形成されている場合は該被膜）の腐食、劣化、異物侵入による汚れや損傷を確実に防止できる。
【００７５】
［固体潤滑被膜とプロテクタねじ部との関係］
ボックスの少なくとも雌ねじ部を含む接触表面は、前述したように固体潤滑被膜で被覆されていることが好ましい。それにより、コンパウンドグリスのような粘稠液状潤滑剤をねじ継手の締付けの都度ボックスの接触表面に塗布することが避けられ、ねじ継手の締付けの作業効率が高まる。
【００７６】
ところで、ねじ山を被覆する固体潤滑被膜の厚みはねじ山の軸方向断面において均一ではない。固体潤滑被膜は、一般に液状の被覆組成物をねじ継手の表面に塗布し、乾燥、加熱、冷却、紫外線照射などによって被膜を固化させることにより形成される。そのため、図３にねじ山頂部５１、谷底部５２、挿入面５３及び荷重面５４を有するねじ山について示すように、ねじ部に形成された固体潤滑被膜１５は、ねじ山頂部５１では中央部５１ａが厚く、両端ほど薄くなるように被膜厚みが軸方向に変化し、ねじ山頂部５１の角部５１ｂでは被膜厚みが極めて薄くなる。角部５１ｂには液状の被覆組成物がそもそも付着し難いこと、及び被膜固化時に多くの場合に被膜の収縮が起こることが、この被膜厚み分布の原因であると考えられる。これに対し、液が溜まるねじ山谷底部５２では被膜厚みは角部で最大となるが、ねじ山頂部５１のような被膜厚みの軸方向の変動は少ない。
【００７７】
ボックス用プロテクタ２１のボックス１１への装着時にボックス１１の雌ねじ部１２の、特にねじ山頂部５１において固体潤滑被膜１５が剥離し易い。その理由として、ねじ山頂部５１ではその角部５１ｂの固体潤滑被膜１５が非常に薄く、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２との接触によってまず角部５１ｂから固体潤滑被膜１５が剥離し、その後にボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２と干渉した時にねじ山頂部５１の全体から固体潤滑被膜１５が剥離してしまうことが推定される。
【００７８】
そこで、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山形状を、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山頂部５１との接触を避けてボックス１１の雌ねじ部１２のねじ谷底部５２で主に接触させる形状とすることにより、ボックス用プロテクタ２１の装着によるボックス１１の雌ねじ部１２に被覆された固体潤滑被膜１５の剥離が防止され、ボックス用プロテクタ２１を取り外した後のボックス１１の耐焼付き性を著しく改善することができる。
【００７９】
そのために、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山高さＨ１と、ボックス１１の雌ねじ部１２の完全ねじのねじ山高さＨ２とがＨ１＞Ｈ２の関係を満たし、かつ、Ｈ１とＨ２の差［＝Ｈ１−Ｈ２］がボックス１１の雌ねじ部１２を被覆する固体潤滑被膜１５のねじ山頂部５１での最大被膜厚みｔ（被膜が２層以上の場合は合計厚み）より大きくすることが好ましい。Ｈ１とＨ２の差は１０〜１０００μｍの範囲内とすることが好ましい。より好ましくは、この差は最大被膜厚みｔの１.５〜３倍程度とする。
【００８０】
ねじ山高さＨ１、Ｈ２が上述した関係及び条件を満たすことにより、図４Ｂに示すように、ボックス用プロテクタ２１をボックス１１に装着して両者のねじ部１２、２２を干渉させた時に、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山頂部２２Ａは、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底部１２Ｂと干渉するが、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山頂部１２Ａを被覆する固体潤滑被膜１５と、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山谷底部２２Ｂとの間には隙間が残り、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山頂部１２Ａを被覆する固体潤滑被膜１５がボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山と接触して損傷することが防がれる。
【００８１】
Ｈ１＝Ｈ２であるか、Ｈ１＜Ｈ２であると、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山頂部がボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山谷底部と干渉し、その際に、ねじ山同士の軸方向の相対移動も伴うため、特に被膜厚みが極めて小さいねじ山頂部の角部から固体潤滑被膜１５の剥離が始まり、最終的にねじ山頂部の固体潤滑被膜１５が完全に剥離してしまう可能性を生じる。
【００８２】
ボックス用プロテクタ２１では、雄ねじ部２２のねじ山頂部がボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底部と干渉するため、ボックス１１のねじ山谷底部における固体潤滑被膜１５の損傷は避けられない。しかし、前述したように、ねじ山谷底部の固体潤滑被膜１５の被膜厚みはねじ山頂部の被膜厚みより相対的に大きく、特に谷底部の角において大きくなる。そのため、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底部がボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山と干渉しても、固体潤滑被膜１５が完全に剥離することは起こり難く、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底部における固体潤滑被膜１５が部分的に残存する。また、干渉で押しやられた固体潤滑被膜１５がボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山の側面へ移動することもある。このため、ねじ継手の締付け時にグリス状潤滑剤を塗布しなくても、ねじ山谷底部に残った固体潤滑被膜１５や側面から回り込んだ固体潤滑被膜１５によって、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底部にも十分な潤滑性が付与される。もちろん、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山の頂部には健全な固体潤滑被膜１５が存在する。つまり、ピンに特別に潤滑処理（例えば固体潤滑被膜による被覆）が施されていなくても、ボックス１１の固体潤滑被膜１５だけによりボックス用プロテクタ２１の取り外し後も管ねじ継手の締結時の焼付きを効果的に防止できる。
【００８３】
ボックス１１の雌ねじ部１２におけるねじ山側面の固体潤滑被膜１５の、ボックス用プロテクタ２１による損傷を可及的に少なくするために、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山幅Ｌ２は、ボックス１１の雌ねじ部１２の完全ねじ山のねじ溝幅Ｌ１の０.５〜０.７５倍とすることが好ましい。それにより、図４Ｂに示すように、ボックス１１の雌ねじ部１２がボックス用プロテクタ２１による圧縮力又は引張力を受けても、ボックスねじ山の両側面のうち一方の側面の固体潤滑被膜１５は、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山との接触が避けられ、傷つき難くなる。ねじ山幅Ｌ２が小さくなり過ぎると、ねじ締結力が不十分となる。
【００８４】
図５Ａ〜図５Ｃは、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２と螺合したボックス１１の雌ねじ部１２の完全ねじ山の一部を模式的に示す軸方向断面図である。
【００８５】
図５Ａ〜５Ｃにおいて、ボックス１１の雌ねじ部１２は、ねじ山のロードフランク角（荷重面角度)αが負角である、互いに同一のフックねじ形状を有する。一方、ボックス用プロテクタ２１の雄ねじ部２２は、そのねじ山のロードフランク角βが、図５Ａでは負角、図５Ｂでは垂直(０°)、図５Ｃでは正角と、互いに異なる。プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山のスタビングフランク角（挿入面角度）は垂直(０°)である。
【００８６】
ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山のロードフランク角αは、ほぼ垂直、すなわち−３°〜＋３°の範囲内とされることが多い。その場合、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山のロードフランク角βも、図５Ｂに示すように実質的に垂直（−２°〜＋２°）とするのが好ましい。それにより、プロテクタ２１をボックス１１に装着した後のボックス１１の雌ねじ部１２とプロテクタ２１の雄ねじ部２２のロードフランク面（荷重面）での接触を安定させることができる。したがって、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山数が３〜５と少ない場合でも、プロテクタ２１のボックス１１への装着が安定する。
【００８７】
一方、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山が、ロードフランク角αが負角であるフックねじ形状を有する場合、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山のロードフランク角βは、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山のロードフランク角αに実質的に等しい（α±２°の範囲内である）か、それより小さくすることが好ましい。例えば、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山のロードフランク角αが−３°の場合、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山のロードフランク角βが−１〜−５°であれば、ロードフランク角αと実質的に等しい。その結果、上記のように、プロテクタ２１のボックス１１への装着が安定する。
【００８８】
さらに、プロテクタ２１のロードフランク角βがボックス１１のロードフランク角αより小さい（αが−３°の場合で、βが−５°よりさらに小さく、例えば−８°である）と、ボックスとプロテクタとの間のロードフランク面での接触が、ボックス１１の雌ねじ部１２のねじ山谷底の角部に集中するか、又はねじ山谷底角部のみとすることができる。その結果、プロテクタ２１の雄ねじ部２２のねじ山の、ボックス１１の雌ねじ部１２への接触領域がより限定され、ボックスねじ部頂部の固体潤滑被膜１５を効果的に保護することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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