(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継目無鋼管の切削加工方法であって、
質量％で、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％、Ｎｉ：２．５〜６．０％を含有し、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む組織を有する基材を準備する工程と、
切削工具を用いて前記基材を切削加工する工程とを備え、
前記切削加工する工程において、前記切削工具と前記基材との接触面積（ｍｍ2）をＳとした時に、切削速度は次のとおりとする、継目無鋼管の切削加工方法。
０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３５０ｍ／分、
２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３００ｍ／分、及び、
４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜２００ｍ／分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継目無鋼管の切削加工方法に関し、さらに詳しくは、継目無高合金鋼管のねじ切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井管として使用される継目無鋼管は、互いに連結されて、油井に使用される。そのため、継目無鋼管の両端には、雄ねじ又は雌ねじが形成される。各ねじの形成は、ねじ切削加工により行われる。ねじ切削加工は、高速回転旋盤装置を用いて行われる。ねじ切削加工は、被削材となる鋼管又は切削工具の一方を固定し、他方を高速回転することによって行う。具体的には、鋼管を管軸周りに高速回転させ、鋼管の表面に切削工具の刃先を押しつけて加工する。又は、鋼管本体を固定し、単体或いは複数個の切削工具の刃先を、鋼管表面に接触させた状態で、管軸周りに高速回転させて加工する。
【０００３】
継目無鋼管の硬度が高い場合、ねじ切削加工時の切削抵抗は大きくなり、切削工具にかかる負荷は大きくなる。切削速度を速くすれば、切削工具にかかる負荷がさらに大きくなる。切削工具にかかる負荷が大きすぎる場合、ねじ切削加工時の継目無鋼管のせん断応力が切削工具の刃先強度を上回り、切削工具が欠損する。したがって、ねじ切削加工の切削速度は、適切な範囲に設定される必要がある。
【０００４】
一方で、近年、石油並びに天然ガス掘削環境の深化に伴い、油井管には強度と耐食性のさらなる強化が求められている。鋼がＣｒ、Ｎｉ等の合金元素を含有すれば、鋼の強度が高まる。そのため、油井管として使用される継目無鋼管の材料として、高Ｃｒ含有鋼及びニッケル合金等が用いられる。高Ｃｒ含有鋼はたとえば、１３Ｃｒ鋼及び１７Ｃｒ鋼である。１３Ｃｒ鋼はＣｒを１２〜１４％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼である。１７Ｃｒ鋼はＣｒを１６〜１８％含有する二相系ステンレス鋼である。１７Ｃｒ鋼はたとえば、特開２０１２−１４９３１７号公報（特許文献１）、特開２００５−３３６５９５号公報（特許文献２）、特開２０１０−２０９４０２号公報（特許文献３）及び国際公開第２０１０／０５０５１９号公報（特許文献４）に記載されている。
【０００５】
Ｃｒ等の合金元素を含有する鋼の場合、強度及び硬度が高まり、切削加工が難しくなる。切削加工が難しい難削材に対してねじ切削加工する場合は、切削抵抗が増大しやすい。したがって、上述の問題が特に生じやすい。
【０００６】
切削速度を制御することにより、難削材に対してねじ切削加工する場合であっても、切削工具にかかる負荷を抑制できる。たとえば、Ｃｒ等の合金元素を含む継目無鋼管に対してねじ切削加工する場合、Ｃｒ等の合金元素の含有量が多い程、切削速度を遅くする。これにより、切削工具にかかる負荷を抑制できる。
【０００７】
難削材に対しても適切な切削条件でねじ切削加工する方法が、たとえば、特開２００５−３１３３０６号公報（特許文献５）に提案されている。特許文献５に開示された鋼管のねじ切削方法では、ねじ切削加工するための複数の刃部が設けられたチェザーを用いて鋼管をねじ切削加工する。この鋼管のねじ切削加工方法は、刃部の平均切削面積をＳ（ｍｍ2）、仕上げ切削用刃部の幅をＢ（ｍｍ）、仕上げ切削用刃部の高さをＨ（ｍｍ）、切削速度をＶ（ｍ／分）、被切削鋼管のＣｒ含有量をＣ（％）とした場合、以下の式を満足する条件で切削することを特徴とする。
Ｓ≦５．６８×１０-1×Ｂ−６．７６×１０-2×Ｈ−１．１２×１０-5×Ｖ2−１．６８×１０-2×Ｃ−５．８２×１０-1
【０００８】
上述の式により切削条件を設定することで、Ｃｒ含有量９〜１８％及びＮｉ含有量０．５％以下の鋼（１３Ｃｒ鋼）を切削する場合においても、チェザーの刃部の寿命を向上可能である、と特許文献５には記載されている。
【０００９】
特開２００７−２６８６５６号公報（特許文献６）、特開２００５−１１８９２５号公報（特許文献７）、特開２００１−２９３６０１号公報（特許文献８）、特開２０１４−１４４５３３号公報（特許文献９）及び特開２００５−２８１７７９号公報（特許文献１０）は、難削材に対しても工具寿命を向上可能な切削工具を提案する。これらの文献には、難削材に対して切削加工を行う際の切削条件の具体例が記載されている。
【００１０】
特許文献６及び特許文献７には、ねじ切削加工における切削条件の具体例が記載されている。特許文献６には、５％Ｎｉ含有合金（Ｓ１３Ｃｒ鋼）に対して切削速度９０ｍ／分でねじ切削加工することについて記載がある。特許文献７には、ＡＰＩ規格Ｌ８０グレードの鋼管に対して切削速度１００ｍ／分でねじ切削加工することについて記載がある。
【００１１】
特許文献８〜特許文献１０には、ねじ切削加工以外の切削加工における切削条件の具体例が記載されている。ねじ切削加工以外の切削加工はたとえば、継目無鋼管の切断（特許第４３８５３４９号公報（特許文献１１））である。特許文献８には、ＳＣＭ４３５（クロムモリブデン鋼）に対して切削速度２５０ｍ／分で切削加工することについて記載がある。特許文献９には、インコネル７１８に対して切削速度２００ｍ／分で切削加工することについて記載がある。特許文献１０には、質量％で、Ｃ：０．４６％、Ｓｉ：０．２７％、Ｍｎ：０．９９％、Ｐ：０．０１８％、Ｓ：０．０６８％、Ａｌ：０．０２１％及びＮ：０．００８％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなる試供材に対して、切削速度２００ｍ／分で切削加工することについて記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−１４９３１７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３６５９５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２０９４０２号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／０５０５１９号公報
【特許文献５】特開２００５−３１３３０６号公報
【特許文献６】特開２００７−２６８６５６号公報
【特許文献７】特開２００５−１１８９２５号公報
【特許文献８】特開２００１−２９３６０１号公報
【特許文献９】特開２０１４−１４４５３３号公報
【特許文献１０】特開２００５−２８１７７９号公報
【特許文献１１】特許第４３８５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の特許文献に開示された方法及び切削条件を用いても、鋼種によっては、ねじ切削加工時の切削抵抗の増大、凝着の発生、あるいは、継目無鋼管の生産効率の低下が生じる場合がある。
【００１４】
本発明の目的は、ねじ切削加工時の切削抵抗及び凝着を抑制しつつ、生産効率を改善できる継目無鋼管の切削加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法は、基材を準備する工程と、切削加工する工程とを備える。基材を準備する工程では、質量％で、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％を含有し、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む組織を有する基材を準備する。切削加工する工程では、切削工具を用いて基材を切削加工する。切削加工する工程において、切削工具と基材との接触面積（ｍｍ2）をＳとした時に、切削速度は次のとおりである。０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３５０ｍ／分、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３００ｍ／分、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜２００ｍ／分。
【発明の効果】
【００１６】
本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法は、ねじ切削加工時の切削抵抗及び凝着を抑制しつつ、生産効率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、切削加工工程の一例を示す図である。
【図２】図２は、切削工具の一例を示す図である。
【図３】図３は、切削工具の刃部の拡大図である。
【図４】図４は、切削速度と切削抵抗との関係を示す図である。
【図５】図５は、ねじ切削加工後の切削工具表面をＳＥＭ観察した図である。
【図６】図６は、切削速度と凝着量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
本発明者らは、継目無鋼管の切削条件について種々検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【００２０】
一般的に、Ｃｒ等の合金元素を含有する継目無鋼管は、合金元素の含有量が増えるにしたがい硬度が高まる。したがって、Ｃｒ等の合金元素の含有量が高い場合は、ねじ切削加工における切削速度を遅くして、切削工具にかかる負荷を抑制する必要がある。
【００２１】
しかしながら、１７Ｃｒ鋼を用いた継目無鋼管（質量％で、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％を含有し、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む組織を有する継目無鋼管）をねじ切削加工する場合、従来よりも速い切削速度でねじ切削加工した場合であっても、切削抵抗が低い。そのため、切削速度を速くした場合であっても切削工具にかかる負荷を抑制できる。切削速度を速くすれば、生産効率が改善される。
【００２２】
ねじ切削加工時、継目無鋼管と切削工具との摩擦により発熱が生じる。この摩擦熱により、継目無鋼管の表層及び切削工具の表層に、局所的な液層が形成され、潤滑性を有する被膜（構成刃先と称される）が形成される。
【００２３】
ねじ切削加工における切削速度が高速になるほど摩擦熱が高くなる。そのため、一般的には、切削速度が高速になるほど継目無鋼管の表層の液層量が増加する。切削速度が速すぎる場合、構成刃先に継目無鋼管の溶融によって発生する移着成分が過剰に供給される。その結果、凝着が発生する。凝着量が多すぎる場合、切削工具の設計寸法が狂い、継目無鋼管の被削面の表面粗さが大きくなる。したがって、切削速度を遅くして、凝着を抑制する必要がある。しかしながら、上述の１７Ｃｒ鋼の場合、ねじ切削加工時の切削速度を速くすれば、凝着量が減少する。したがって、切削速度を速くすることで、凝着量を減少させる。
【００２４】
一般的に、ねじ切削加工は、複数の切削段階（切削パス）を含む。ねじ切削加工の初期段階では、粗加工と呼ばれるねじ切削加工がおこなわれる。粗加工は、素材の加工に際して削った後の寸法精度よりも、切削量を多くすることを目的としたねじ切削加工である。ねじ切削加工の最終段階では、仕上げ加工と呼ばれるねじ切削加工が行われる。仕上げ加工は、所望の品質に従った寸法精度及び継目無鋼管の被削面粗さが要求されるねじ切削加工である。ねじ切削加工は、必要に応じて、粗加工及び仕上げ加工の間に中間加工を含む。
【００２５】
ねじ切削加工の初期段階（粗加工）では、切削工具と継目無鋼管との接触面積が比較的大きい。接触面積が大きければ、切削抵抗が大きくなりやすい。反対に、ねじ切削加工の最終段階（仕上げ加工）では、切削工具と継目無鋼管との接触面積が比較的小さく、切削抵抗も小さい。切削速度は、切削工具と継目無鋼管との接触面積の大きさを考慮して適宜設定される必要がある。
【００２６】
以上の知見に基づいて完成した、本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法は、基材を準備する工程と、切削加工する工程とを備える。基材を準備する工程では、質量％で、Ｃｒ：１６．０〜１８．０％を含有し、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む組織を有する基材を準備する。切削加工する工程では、切削工具を用いて基材を切削加工する。切削加工する工程において、切削工具と基材との接触面積（ｍｍ2）をＳとした時に、切削速度は次のとおりである。０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３５０ｍ／分、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３００ｍ／分、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜２００ｍ／分。
【００２７】
本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法は、ねじ切削加工時の切削抵抗及び凝着を抑制しつつ、生産効率を改善できる。
【００２８】
以下、本実施形態の継目無鋼管の切削加工方法について詳述する。
【００２９】
［製造工程］
本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法は、基材を準備する工程と、切削加工する工程とを備える。
【００３０】
［準備工程］
準備工程では、基材を準備する。基材は、１７Ｃｒ鋼である。以下に、１７Ｃｒ鋼の化学組成及び組織の一例を説明する。
【００３１】
［基材］
基材である１７Ｃｒ鋼は、クロム（Ｃｒ）を１６．０〜１８．０％含有し、そのミクロ組織は、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む。化学組成について「％」とは、「質量％」を意味する。
【００３２】
［基材の化学組成］
Ｃｒ：１６．０〜１８．０％
クロム（Ｃｒ）は、基材の焼入れ性を高め、基材の強度を高める。Ｃｒはさらに、基材の耐食性、特に耐ＳＳＣ性を高める。Ｃｒ含有量が低すぎれば、上記効果が得られない。一方、Ｃｒ含有量が高すぎれば、基材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は１６．０〜１８．０％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は１６．５％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は１７．５％である。
【００３３】
１７Ｃｒ鋼の化学組成は、Ｃｒ以外についてたとえば以下の元素を含有する。
【００３４】
Ｃ：０．０３％以下
炭素（Ｃ）は、オーステナイト相を安定化させる。Ｃはさらに、固溶強化により基材の強度を高める。しかしながら、基材のＣ含有量が高すぎれば、炭化物が過剰に析出し、基材の耐食性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０３％以下であることが好ましい。脱炭コストを考慮すると好ましいＣ含有量の下限は０．００１％である。より好ましいＣ含有量の上限は０．０１％である。
【００３５】
Ｓｉ：０．５０％以下
シリコン（Ｓｉ）は、基材を脱酸する。Ｓｉはさらに、基材の強度を高める。Ｓｉ含有量が低すぎれば、この効果が得られないことがある。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、基材の耐ＳＳＣ性及び熱間加工性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は、０．５０％以下であることが好ましい。好ましいＳｉ含有量の下限は、０．０５％である。
【００３６】
Ｍｎ：２．０％以下
マンガン（Ｍｎ）は基材を脱酸する。Ｍｎはさらに、基材の強度を高める。しかしながら、Ｍｎ含量が高すぎれば、Ｍｎは、燐（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）等の不純物元素とともに、粒界に偏析する。この場合、基材の耐ＳＳＣ性及び靱性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は、２．０％以下であることが好ましい。好ましいＭｎ含有量の下限は、０．０５％である。より好ましいＭｎ含有量の上限は、０．５０％である。
【００３７】
Ｃｕ：１．０〜３．５％
銅（Ｃｕ）は、基材の強度を高める。Ｃｕはさらに、基材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃｕ含有量が低ければ、これらの効果が得られないことがある。一方、Ｃｕ含有量が高すぎれば、基材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は１．０〜３．５％であることが好ましい。より好ましいＣｕ含有量の下限は、２．０％である。より好ましいＣｕ含有量の上限は、３．０％である。
【００３８】
Ｎｉ：２．５〜６．０％
ニッケル（Ｎｉ）は、基材の耐食性を高める。一方、Ｎｉ含有量が高すぎれば、生産コストが高くなる。したがって、Ｎｉ含有量は２．５〜６．０％であることが好ましい。より好ましいＮｉ含有量の下限は、４．０％である。より好ましいＮｉ含有量の上限は、５．５％である。
【００３９】
Ｍｏ：１．０〜３．５％
モリブデン（Ｍｏ）は、基材の強度及び耐食性を高める。Ｍｏ含有量が低すぎれば、これらの効果が得られないことがある。一方、Ｍｏ含有量が高すぎれば、基材の熱間加工性が低下する。Ｍｏ含有量が高すぎればさらに、不要なコスト上昇を招く。したがって、Ｍｏ含有量は１．０〜３．５％であることが好ましい。より好ましいＭｏ含有量の下限は、２．０％である。より好ましいＭｏ含有量の上限は、３．０％である。
【００４０】
１７Ｃｒ鋼の化学組成の一例において、残部はＦｅ及び不純物である。ここでいう不純物は、鋼の原料として利用される鉱石やスクラップ、又は、製造過程の環境等から混入する元素をいう。１７Ｃｒ鋼は、Ｆｅの一部に代えて、以下の選択元素を含有してもよい。
【００４１】
Ｖ：０〜０．１％
バナジウム（Ｖ）は、選択元素である。Ｖは炭素及び窒素と結合して炭化物、窒化物又は炭窒化物を形成する。これらの炭化物、窒化物及び炭窒化物は、基材を析出強化する。Ｖはさらに、基材の耐ＳＳＣ性を高める。しかしながら、Ｖ含有量が高すぎれば、基材の靱性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０〜０．１％であることが好ましい。含有する場合の好ましいＶ含有量の下限は、０．００５％である。
【００４２】
Ｗ：０〜３．０％
タングステン（Ｗ）は選択元素である。Ｗは、高温環境における耐ＳＣＣ性を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。一方、Ｗの含有量が３．０％を超えるとフェライト分率が過剰になりやすく、高い強度が得られないおそれがある。したがって、Ｗ含有量は０〜３．０％であることが好ましい。含有する場合の好ましいＷ含有量の下限は、０．０５％である。より好ましいＷ含有量の上限は、２．０％である。
【００４３】
［基材の組織］
基材である１７Ｃｒ鋼は、上述の通り、フェライト相、マルテンサイト相及び残留オーステナイト相を含む組織を有する。基材は、体積％で、フェライト相が１０〜１５％、残留オーステナイト相が１５％以下、残部がマルテンサイト相であることが好ましい。上述の組織を有する場合、基材の降伏強度が高まる。
【００４４】
［基材の製造方法］
上述の化学組成を有する基材を周知の方法で製造する。基材は、継目無鋼管である。基材の製造方法は特に限定されない。たとえば、上述の化学組成を有する溶湯を製造する。続いて、連続鋳造により鋳片（ブルーム）を製造し、得られた鋳片を分塊圧延してビレットにする。ビレットに対して、マンネスマン−マンドレルミル法を用いて穿孔圧延及び延伸圧延する。溶湯を製造した後、造塊法によりインゴットを製造してもよい。マンネスマン−マンドレルミル法に代えて、熱間押出し法により基材を製造してもよい。
【００４５】
得られた基材に対して、周知の熱処理を実施する。熱処理はたとえば、焼入れ及び焼戻しを含む。焼入れは、たとえば、８５０℃〜１０５０℃に加熱した後、水冷する。焼入れ後の焼戻しは、たとえば、５１０℃〜６５０℃の焼戻し温度で行う。以上の工程により、基材を製造できる。
【００４６】
［切削加工工程］
切削加工工程では、上述の製造方法により得られた基材に対して、切削工具を用いてねじ切削加工を実施する。ねじ切削加工は、コンピュータで切削速度、切込量及び送り量等が制御できるＣＮＣ旋盤装置を用いて行うことができる。図１は、切削加工工程の一例を示す図である。図１を参照して、基材１は、基材１の軸周り方向Ｘに回転する。切削工具２は固定され、基材１の表面に押し当てられる。基材１を回転させながら、切削工具２を基材１の軸方向Ｙに進めることによってねじ切削加工を行う。ねじ切削加工は、基材１を固定し、切削工具２を回転させることによっても実施できる。切削加工工程は、１回で完了してもよいし、複数の段階（切削パス）を含んでもよい。複数の段階（切削パス）を含む場合、切削加工工程は、初期段階（粗加工）及び最終段階（仕上げ加工）を含む。必要に応じて、切削加工工程は、中間段階（中間加工）を含む。
【００４７】
［切削工具２］
切削工具２の一例を図２に示す。図２を参照して、切削工具２は、複数の刃部３を有するねじ切削用チェザーである。切削工具２は、超硬合金を含む。超硬合金は、タングステンカーバイド（ＷＣ）を主成分とし、焼結助剤としてコバルト（Ｃｏ）を含有する。超硬合金はＷＣ、Ｃｏの他に、チタンカーバイド（ＴｉＣ）及びタンタルカーバイド（ＴａＣ）等を含有してもよい。切削工具２の最表層には、硬質保護膜が形成される。硬質保護膜は、チタン（Ｔｉ）の窒化物を含む。硬質保護膜の厚さは、最大５μｍである。
【００４８】
［接触面積］
切削工具２と基材１との接触面積をＳ（ｍｍ2）とする。図３は、切削工具２の刃部３の拡大図である。図３を参照して、接触面積Ｓは、切削工具２のねじ山の形状及び切込量（すくい面が基材１にくいこむ深さ）から求めた、切削工具２と基材１が接する総面積である。すなわち、すくい面４、逃げ面５、側面６及び側面７において、切削工具２と基材１とが接触する面積の合計を接触面積Ｓとする。
【００４９】
切削加工工程が初期段階から最終段階に進むにしたがって、接触面積Ｓを適切に変化させることが好ましい。初期段階（粗加工）では、切削量を多くするため、接触面積Ｓを大きくすることが好ましい。最終段階（仕上げ加工）では、寸法精度を上げ、被削面の表面粗さを小さくするため、接触面積Ｓを小さくすることが好ましい。初期段階における接触面積Ｓはたとえば、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2である。最終段階における接触面積Ｓはたとえば、０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2である。切削加工工程が中間段階を含む場合、中間段階における接触面積Ｓはたとえば、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2である。上述の接触面積Ｓは切削加工工程が進むにしたがって、順次小さくすることが好ましい。しかしながら、各切削加工工程における接触面積Ｓは特定の値に限定されず、必要とするねじの寸法精度によって適宜選択することができる。
【００５０】
［切削速度］
切削速度は、接触面積Ｓに応じて適切な値に設定される。接触面積Ｓが０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３５０ｍ／分、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３００ｍ／分、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜２００ｍ／分である。本発明が対象とする基材１は、切削速度を速くしても、切削抵抗が小さく、凝着が少ない。そのため、切削速度を速くすることで、切削抵抗及び凝着を抑制しつつ、生産効率を改善できる。
【００５１】
切削速度が１５０ｍ／分未満の場合、生産効率を改善できない。反対に、切削速度が上述の範囲よりも速い場合は切削抵抗が高くなり過ぎる。具体的には、接触面積Ｓが０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合に切削速度が３５０ｍ／分よりも速い場合、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合に切削速度が３００ｍ／分よりも速い場合、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合に切削速度が２００ｍ／分よりも速い場合である。この場合、切削抵抗が高くなり過ぎる。そのため、ねじ切削加工時の基材１のせん断応力が、切削工具２の刃先強度を上回る場合がある。この場合、切削工具２の刃先欠損が生じる。
【００５２】
切削速度を速くすることで、生産効率を高めることができる。したがって、生産効率を重視する場合には、０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は２５０〜３５０ｍ／分、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は２００〜３００ｍ／分、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１８０〜２００ｍ／分であることが好ましい。
【００５３】
［切削抵抗］
切削工具２の刃先へ付加されるせん断応力が切削抵抗である。図１を参照して、基材１の回転方向の分力を主分力Ｆｃ、切削工具２の送り方向の分力を送分力Ｆｔ、切削工具２を押し付ける基材１被削面の法線方向の分力を背分力Ｆｎとする。切削抵抗Ｒは、式（１）で表される、これら３方向の分力のベクトル総和である。
Ｒ2＝Ｆｃ2＋Ｆｎ2＋Ｆｔ2  （１）
切削抵抗Ｒが低い程、基材１は切削されやすい。反対に、切削抵抗Ｒが高い程、基材１は切削され難い。本実施形態による継目無鋼管の切削加工方法では、ねじ切削加工における切削速度を速くした場合であっても、切削抵抗Ｒが低い。
【００５４】
［その他の切削条件の設定］
ねじ切削加工は、通常、複数回の切削パス（粗加工〜（中間加工）〜仕上げ加工）によって行われる。切削パス数、それぞれの切削パスにおける切込量及び回転数の設定はコンピュータプログラムへの入力で行われる。コンピュータ制御器には、たとえば、ファナック社製制御器（型番；ＦＡＮＵＣ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｏｉ−ＴＣ）などが使用される。
【００５５】
切込量は粗加工から仕上げ加工にかけて、段階的に減少させるのが一般的である。切込量は、たとえば、粗加工の際には０．５ｍｍ〜１．０ｍｍで設定され、仕上げ加工の際には０．２ｍｍ以下で設定され、中間加工の際には、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍで設定される。切込量によって、接触面積が決定される。
【００５６】
回転数とは、基材１または切削工具２の回転速度（ｒｐｍ）のことをいう。回転数は、切削速度と基材１の外径から求まる。換言すれば、切削速度は、回転数と基材１の外径とから算出できる。回転数（又は切削速度）は、切込量（又は接触面積）に応じて粗切削から仕上げ加工にかけて段階的に変更することができる。すなわち、粗加工から仕上げ加工にかけた切込量減少（すなわち、接触面積の減少）に従って、回転数を上げる（すなわち、切削速度を上げる）ことができる。
【００５７】
回転数（又は切削速度）は、設定の容易さから、粗加工から仕上げ加工まで全ての切削パスまたは全切削パスのうちの複数の切削パスで同一とすることもできる。切削速度が同一の場合、切削抵抗は切削面積が大きいほど大きくなる。従って、回転数を複数の切削パスで同一とする場合の回転数は、それら複数の切削パスのうち、切込量がもっとも大きい（接触面積がもっとも大きい）切削パスにおける接触面積に応じて設定する。例えば、全切削パスで回転数を同一にする場合は、粗加工時がもっとも切込量が大きく、接触面積が大きい。従って、粗加工時の接触面積に応じて切削速度を設定し、切削速度と基材１の外径とから回転数を設定する。このように、複数の切削パスで回転数（又は切削速度）を変えない場合の回転数（又は切削速度）は、それら複数の切削パスのうちもっとも接触面積が大きい切削パスにおける適切な回転数（又は切削速度）に設定する必要がある。すなわち、回転数（又は切削速度）を同一とする複数の切削パスのうち、もっとも接触面積が大きい切削パスにおける接触面積が０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３５０ｍ／分（好ましくは、２５０〜３５０ｍ／分）、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜３００ｍ／分（好ましくは２００〜３００ｍ／分）、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度は１５０〜２００ｍ／分（好ましくは１８０〜２００ｍ／分）に設定し、回転速度はその切削速度と被切削材（基材１）の外径とから算出する。
【００５８】
基材１回転あたりに切削工具２が進む距離を送り量という。送り量は目的とするねじの形状に応じて適宜設定される。油井管として使用される鋼管の端部に設けられるねじの一般的な形状は決まっており、この場合の送り量は３．１〜６．５ｍｍ／回転の範囲となる。送り量がこの範囲の場合に、本発明で規定する切削速度が適用できる。
【実施例】
【００５９】
［準備工程］
２種類の基材を準備した。始めに、表１に示す化学組成を有する２種類の溶湯を製造した。それぞれの溶湯から、連続鋳造によりブルームを製造し、得られたブルームを分塊圧延してビレットを製造した。ビレットに対して、マンネスマン−マンドレルミル法を用いて穿孔圧延及び延伸圧延を実施した。得られた基材に対して焼入れ及び焼戻しを実施し、基材Ａ（１７Ｃｒ鋼）及び基材Ｂ（１３Ｃｒ鋼）を得た。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
［ビッカース硬さ測定試験］
基材Ａ及び基材Ｂのビッカース硬さを、ＪＩＳ  Ｚ２２４４（２００９）に基づいて実施した。試験荷重は２．９４Ｎ（０．３ｋｇｆ）とした。基材Ａのビッカース硬さは３４５Ｈｖ0.3以上であった。基材Ｂのビッカース硬さは２３９Ｈｖ0.3以上であった。
【００６２】
［切削加工工程］
得られた基材Ａ及び基材Ｂに対して、被削鋼材回転式の旋盤装置を用いてねじ切削加工を施した。被削鋼材回転式の旋盤装置は、ＣＮＣ旋盤装置であった。具体的には、基材を主軸台に固定し、切削工具を切削ホルダーと呼ばれる治具に装着した。切削工具は、ＷＣ及びＣｏからなる超硬合金の最表層に、Ｔｉ窒化物を含む硬質保護層を備えた切削工具であった。
【００６３】
［切削抵抗測定試験］
各接触面積における切削抵抗を測定した。上述の切削ホルダーを、ＣＮＣ旋盤装置の動力計（機械歪みゲージ）に装着し、ＣＮＣ旋盤装置を用いて表２に示す条件でねじ切削加工を実施した。このとき、送り量は６．０ｍｍ／回転であった。動力計を用いて機械歪みを測定した。機械歪みを動力計毎の補正値で圧電信号に置換し、主分力Ｆｃ（工具すくい面方向の分力）、送り分力Ｆｔ（工具送り方向の分力）、及び、背分力Ｆｎ（工具押し込み方向の分力）として計測した。得られた主分力Ｆｃ、送り分力Ｆｔ、及び、背分力Ｆｎのベクトル和（合力）を上述の式（１）により算出し、切削抵抗とした。結果を表２及び図４に示す。図４は、接触面積が２．０ｍｍ2の場合の、切削速度と切削抵抗との関係を示す図である。鋼種Ｂに対しては、切削速度が３００ｍ／分以上では動力計の測定限界を超えたため、試験を中断した。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
［凝着量測定試験］
ねじ切削加工における、切削速度と凝着量との関係を調べた。具体的には、基材Ａを用いて、粗加工、中間加工及び仕上げ加工を含むねじ切削加工を実施した。切削条件は以下の通りとした。粗加工：接触面積６．０ｍｍ2、中間加工：接触面積４．０ｍｍ2、仕上げ加工：接触面積２．０ｍｍ2。切削速度は、粗加工〜仕上げ加工まで通して同一の速度とし、表３に示す通りに設定してねじ切削加工を実施した。次に、ねじ切削加工後の切削工具の刃先部をＳＥＭ−ＥＤＳを用いて解析した。図５は、ねじ切削加工後の切削工具表面をＳＥＭ観察した図である。図５を参照して、切削工具の刃先部１０に対して、ＥＤＳを用いて解析を行った。具体的には、エネルギー分散形Ｘ線分析装置付き走査型電子顕微鏡（日本電子製、ＪＳＭ−７１００型ＦＥＳＥＭ）を用いて測定した。任意の５箇所を走査型電子顕微鏡にて観察し、組成を分析した。測定倍率１，０００倍で、加速電圧；１５ｋＶ、照射電流；最大２００ｎＡの電子ビームを照射し、ｋα線のＸ線強度を測定した。各元素のＸ線強度をもとに、それぞれの金属元素の含有量（質量％）を算出し、測定値とした。接触面積１ｍｍ2当たりのＦｅ、Ｃｒ及びＴｉの質量％を５箇所測定の平均値で算出した。結果を表３及び図６に示す。
【００６６】
【表３】
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【００６７】
［評価結果］
基材Ａを用いて、接触面積Ｓが２．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜３５０ｍ／分、４．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜３００ｍ／分、及び、６．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜２００ｍ／分、としてねじ切削加工した場合、切削抵抗（Ｎ）の値は２０００Ｎ以下となった。切削抵抗は接触面積が大きいほど大きいので、基材Ａを用いて、適切な切削速度でねじ切削加工を実施すると、具体的には、接触面積Ｓが０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜３５０ｍ／分、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜３００ｍ／分、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合、切削速度１５０〜２００ｍ／分、としてねじ切削加工すると、切削抵抗（Ｎ）の値は２０００Ｎ以下となる。基材Ａは基材Ｂよりもビッカース硬さが高かった。それにも関わらず、いずれの切削速度においても、基材Ａの方が基材Ｂよりも切削抵抗が低かった。
【００６８】
表３及び図６を参照して、基材Ａを用いてねじ切削加工を実施した場合、切削速度が速くなるにしたがって、基材から切削工具に移着するＦｅ量及びＣｒ量の割合が減少した。一方で、切削工具表面の保護被膜の成分である、Ｔｉ量の割合は増加した。したがって、切削速度が速くなるにしたがって、凝着量が抑制された。
【００６９】
一方、基材Ａを用いたねじ切削加工の切削速度が適切でない場合、具体的には、接触面積Ｓが０．２≦Ｓ≦２．０ｍｍ2の場合に、切削速度を３５０ｍ／分より速くした場合、２．０＜Ｓ≦４．０ｍｍ2の場合に、切削速度を３００ｍ／分より速くした場合、及び、４．０＜Ｓ≦６．０ｍｍ2の場合に、切削速度を２００ｍ／分より速くすると、切削抵抗（Ｎ）の値は２０００Ｎを超える。
【００７０】
基材ＢのＣｒ含有量は１３％であり、基材Ａよりも低いにもかかわらず、基材Ｂを用いてねじ切削加工した場合、接触面積Ｓが２．０ｍｍ2であっても、２００ｍ／分以上の切削速度では、切削抵抗が２０００Ｎを超えた。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１    基材
２    切削工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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