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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024125004
(43)【公開日】2024-09-13
(54)【発明の名称】油井用金属管
(51)【国際特許分類】
F16L 15/04 20060101AFI20240906BHJP
C25D 7/04 20060101ALI20240906BHJP
【ＦＩ】
F16L15/04 A
C25D7/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023033047
(22)【出願日】2023-03-03
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】595099867
【氏名又は名称】バローレック・オイル・アンド・ガス・フランス
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】大島 真宏
(72)【発明者】
【氏名】木本 雅也
【テーマコード（参考）】
3H013
4K024
【Ｆターム（参考）】
3H013JA04
4K024AA19
4K024AB01
4K024BA02
4K024BA04
4K024BB28
4K024BC05
4K024CA01
4K024CA02
4K024CA03
4K024CA04
4K024CA06
4K024DA03
4K024DA04
4K024DA05
4K024DA09
4K024DB04
4K024DB10
4K024GA03
4K024GA04
4K024GA16
(57)【要約】
【課題】高い硬さを有するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備えた油井用金属管を提供する。
【解決手段】本開示の油井用金属管は、ピンとボックスとを含む管本体を備え、さらに、ピン接触表面又はボックス接触表面上に形成されているＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備える。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。
【選択図】図４
【解決手段】本開示の油井用金属管は、ピンとボックスとを含む管本体を備え、さらに、ピン接触表面又はボックス接触表面上に形成されているＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備える。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
油井用金属管であって、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である、
油井用金属管。
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である、
油井用金属管。
【請求項2】
請求項１に記載の油井用金属管であって、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、
前記Ｎｉ含有量は質量％で１７．０％以上である、
油井用金属管。
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、
前記Ｎｉ含有量は質量％で１７．０％以上である、
油井用金属管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、金属管に関し、さらに詳しくは、油井用金属管に関する。
【背景技術】
【0002】
油井やガス井（以下、油井田及びガス井を総称して「油井」という）の採掘のために、油井用金属管が使用される。油井用金属管は、ねじ継手を有する。具体的には、油井採掘地において、油井の深さに応じて、複数の油井用金属管を連結して、ケーシングやチュービングに代表される油井管連結体を形成する。油井管連結体は、油井用金属管同士をねじ締めすることによって形成される。また、油井管連結体に対して検査を実施する場合がある。検査を実施する場合、油井管連結体は、引き上げられ、ねじ戻しされる。そして、ねじ戻しにより油井管連結体から油井用金属管が取り外され、検査される。検査後、油井用金属管同士が再びねじ締めされ、油井用金属管は油井管連結体の一部として再度利用される。
【0003】
油井用金属管は、ピン及びボックスを備える。ピンは、油井用金属管の端部の外周面に、雄ねじ部を含むピン接触表面を有する。ボックスは、ピンと反対側の油井用金属管の端部の内周面に、雌ねじ部を含むボックス接触表面を有する。油井用金属管同士がねじ締めされるとき、ピン接触表面はボックス接触表面と接触する。
【0004】
ピン接触表面及びボックス接触表面は、油井用金属管のねじ締め及びねじ戻し時に強い摩擦を繰り返し受ける。そのため、ピン接触表面及びボックス接触表面は、ねじ締め及びねじ戻しを繰り返した時に、ゴーリング（修復不可能な焼付き）が発生しやすい。したがって、油井用金属管には、摩擦に対する十分な耐久性、すなわち、優れた耐焼付き性が要求される。
【0005】
従来、油井用金属管の耐焼付き性を向上するために、ドープと呼ばれる重金属粉入りのコンパウンドグリスが使用されてきた。ピン接触表面及び／又はボックス接触表面にコンパウンドグリスを塗布することで、油井用金属管の耐焼付き性を改善できる。しかしながら、コンパウンドグリスに含まれるＰｂ、Ｚｎ及びＣｕ等の重金属粉は、環境に影響を与える可能性がある。このため、コンパウンドグリスを使用しなくても、耐焼付き性に優れる油井用金属管の開発が望まれている。
【0006】
特許文献１（国際公開第２０１６／１７００３１号）に開示された油井用金属管では、コンパウンドグリスに代えて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層をピン接触表面又はボックス接触表面に形成している。油井用金属管の接触表面に形成されたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＺｎは、犠牲防食により、油井管の母材の耐食性を高める。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金は、耐摩耗特性にも優れる、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０１６／１７００３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述のとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、Ｚｎにより油井用金属管の耐食性を高める。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層自体の硬さが高いため、良好な耐焼付き性が得られる。通常、めっき層の硬さが高いほど、耐摩耗特性が高まり、耐焼付き性が高まる。そこで、耐食性に優れたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層において、油井用金属管のねじ締め及びねじ戻し時の耐焼付き性をさらに高めるためには、硬さをさらに高めることが望まれる。特に、大型の油井用金属管や、高合金からなる油井用金属管では、焼付き感受性が高い。そのため、これらの油井用金属管において、耐食性を得つつ、優れた耐焼付き性を得るためには、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さをさらに高めることが望まれる。
【0009】
本開示の目的は、高い硬さを有するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備えた油井用金属管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の油井用金属管は、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。
【発明の効果】
【0011】
本実施形態の油井用金属管は、ねじ締め及びねじ戻しによる焼付きをさらに抑制可能な高い硬さを有するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備える。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
本発明者らは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量を高めれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さがさらに高くなると考えた。そこで、本発明者らは、初めに、従前の方法で油井用金属管の接触表面（ピン接触表面又はボックス接触表面）に形成されたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量と、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さ（ビッカース硬さ）との関係について調査し、図１を得た。
【0015】
図１を参照して、従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量が１４．８％となるまでは、Ｎｉ含有量の増加とともに、ビッカース硬さが上昇した。しかしながら、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となると、Ｎｉ含有量の増加とともに、ビッカース硬さが低下した。
【0016】
そこで、本発明者らは、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となった場合にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さが低下する原因を調査した。その結果、次の事項が明らかとなった。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量を高めた場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中には多数の空孔が形成していた。そこで、本発明者らは、図１でプロットされたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層に対して、空孔の割合の指標となる、かさ密度を調査し、図２を得た。
【0017】
図２を参照して、調査の結果、従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量が１４．８％となるまでは、Ｎｉ含有量の増加とともに、かさ密度が増加した。しかしながら、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となった場合、Ｎｉ含有量の増加に伴い、かさ密度が急速に低下した。
【0018】
以上の検討結果に基づいて、本発明者らは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層と、Ｎｉ含有量と、かさ密度とは、次の関係を有すると考えた。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量を高めることは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さの向上に寄与する。しかしながら、Ｎｉ含有量が高くなれば、かさ密度が急速に低下する。図１及び図２において、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となった場合、Ｎｉ含有量の増加に伴う硬さの増加代に対して、かさ密度の低下に伴う硬さの低下代が大きい。そのため、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となった場合、Ｎｉ含有量の増加に伴い、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さが低下する（図１）。
【0019】
以上の知見に基づいて、本発明者らは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、Ｎｉ含有量を高めつつ、かさ密度の低下を抑制できれば、Ｎｉ含有量の増加に伴い、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さをさらに高めることができると考えた。以上の考えに基づいて、後述の試験を行い、図３及び図４を得た。
【0020】
図３は、図２のグラフに、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量とかさ密度との関係を追加したグラフである。図４は、図１のグラフに、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量とビッカース硬さとの関係を追加したグラフである。図３中及び図４中の「○」印が、後述の実施例の本発明例に相当する。図３を参照して、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量を１４．８％以上とした場合であっても、かさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。この場合、図４に示すとおり、Ｎｉ含有量が１４．８％以上となった場合であっても、Ｎｉ含有量の増加に伴い、ビッカース硬さが顕著に増加している。
【0021】
以上のとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、Ｎｉ含有量が１４．８％以上であり、さらに、かさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上であれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さが顕著に高まることを、本発明者らは見出した。
【0022】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態の油井用金属管は次の構成を有する。
【0023】
［１］
油井用金属管であって、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である、
油井用金属管。
油井用金属管であって、
第１端部と第２端部とを含む管本体を備え、
前記管本体は、
前記第１端部に形成されているピンと、
前記第２端部に形成されているボックスとを含み、
前記ピンは、
雄ねじ部を含むピン接触表面を含み、
前記ボックスは、
雌ねじ部を含むボックス接触表面を含み、
前記油井用金属管はさらに、
前記ピン接触表面上又は前記ボックス接触表面上に形成されており、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなるＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を備え、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量は質量％で１４．８～２５．０％であり、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である、
油井用金属管。
【0024】
本実施形態の油井用金属管では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量が質量％で１４．８～２５．０％であり、さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上である。このような構成を有するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の硬さは顕著に高くなる。そのため、ねじ締め及びねじ戻し時における焼付きの発生を抑制できる。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層はＺｎを含有する。そのため、犠牲防食により、防食性を高めることができる。
【0025】
［２］
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、
前記Ｎｉ含有量は質量％で１７．０％以上である、
油井用金属管。
［１］に記載の油井用金属管であって、
前記Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、
前記Ｎｉ含有量は質量％で１７．０％以上である、
油井用金属管。
【0026】
以下、本実施形態の油井用金属管について詳述する。
【0027】
［油井用金属管の構成］
初めに、本実施形態の油井用金属管の構成について説明する。油井用金属管は周知の構成を有する。油井用金属管は、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管と、インテグラル型の油井用金属管とがある。以下、各型の油井用金属管について詳述する。
初めに、本実施形態の油井用金属管の構成について説明する。油井用金属管は周知の構成を有する。油井用金属管は、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管と、インテグラル型の油井用金属管とがある。以下、各型の油井用金属管について詳述する。
【0028】
［油井用金属管１がＴ＆Ｃ型である場合］
図５は、本実施形態の油井用金属管１の側面図である。図５は、いわゆるＴ＆Ｃ型（Ｔｈｒｅａｄｅｄ ａｎｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ）の油井用金属管１の側面図である。図５を参照して、油井用金属管１は、管本体１０を備える。
図５は、本実施形態の油井用金属管１の側面図である。図５は、いわゆるＴ＆Ｃ型（Ｔｈｒｅａｄｅｄ ａｎｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ）の油井用金属管１の側面図である。図５を参照して、油井用金属管１は、管本体１０を備える。
【0029】
管本体１０は、管軸方向に延びている。管本体１０の管軸方向に垂直な断面は円形状である。管本体１０は、第１端部１０Ａと、第２端部１０Ｂとを含む。第１端部１０Ａは、第２端部１０Ｂの反対側の端部である。図５に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、ピン管体１１と、カップリング１２とを備える。カップリング１２は、ピン管体１１の一端に取り付けられている。より具体的には、カップリング１２は、ピン管体１１の一端にねじにより締結されている。
【0030】
図６は、図５に示す油井用金属管１のカップリング１２の管軸方向に平行な断面（縦断面）を示す一部断面図である。図５及び図６を参照して、管本体１０は、ピン４０と、ボックス５０とを含む。ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａに形成されている。ピン４０は、締結時において、他の油井用金属管１（図示せず）のボックス５０に挿入されて、他の油井用金属管１のボックス５０とねじにより締結される。
【0031】
ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂに形成されている。締結時において、ボックス５０には、他の油井用金属管１のピン４０が挿入されて、他の油井用金属管１のピン４０とねじにより締結される。
【0032】
［ピン４０の構成について］
図７は、図５に示す油井用金属管１のうちのピン４０近傍部分の、油井用金属管１の管軸方向に平行な断面図である。図７中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のボックス５０の構成を示す。図７を参照して、ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａの外周面に、ピン接触表面４００を備える。ピン接触表面４００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のボックス５０にねじ込まれ、ボックス５０のボックス接触表面５００（後述）と接触する。
図７は、図５に示す油井用金属管１のうちのピン４０近傍部分の、油井用金属管１の管軸方向に平行な断面図である。図７中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のボックス５０の構成を示す。図７を参照して、ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａの外周面に、ピン接触表面４００を備える。ピン接触表面４００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のボックス５０にねじ込まれ、ボックス５０のボックス接触表面５００（後述）と接触する。
【0033】
ピン接触表面４００は、第１端部１０Ａの外周面に形成された雄ねじ部４１を少なくとも含む。ピン接触表面４００はさらに、ピンシール面４２と、ピンショルダ面４３とを含んでもよい。図７では、ピンショルダ面４３は第１端部１０Ａの先端面に配置され、ピンシール面４２は、第１端部１０Ａの外周面のうち、雄ねじ部４１よりも第１端部１０Ａの先端側に配置されている。つまり、ピンシール面４２は、雄ねじ部４１とピンショルダ面４３との間に配置されている。ピンシール面４２はテーパ状に設けられている。具体的には、ピンシール面４２では、第１端部１０Ａの長手方向（管軸方向）において、雄ねじ部４１からピンショルダ面４３に向かうにしたがって、ピン４０の外径が徐々に小さくなっている。
【0034】
他の油井用金属管１との締結時において、ピンシール面４２は、他の油井用金属管１のボックス５０のボックスシール面５２（後述）と接触する。より具体的には、締結時において、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０に挿入されることにより、ピンシール面４２がボックスシール面５２と接触する。そして、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０にさらにねじ込まれることにより、ピンシール面４２は、ボックスシール面５２と密着する。これにより、締結時において、ピンシール面４２は、ボックスシール面５２と密着してメタル－メタル接触に基づくシールを形成する。そのため、互いに締結された油井用金属管１において、気密性を高めることができる。
【0035】
図７では、ピンショルダ面４３は、第１端部１０Ａの先端面に配置されている。つまり、図７に示すピン４０では、管本体１０の中央から第１端部１０Ａに向かって順に、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、ピンショルダ面４３の順に配置されている。他の油井用金属管１との締結時において、ピンショルダ面４３は、他の油井用金属管１のボックス５０のボックスショルダ面５３（後述）と対向し、接触する。より具体的には、締結時において、ピン４０が他の油井用金属管１のボックス５０に挿入されることにより、ピンショルダ面４３がボックスショルダ面５３と接触する。これにより、締結時において、高いトルクを得ることができる。また、ピン４０とボックス５０との締結状態での位置関係を安定させることができる。
【0036】
なお、ピン４０のピン接触表面４００は、少なくとも雄ねじ部４１を含んでいる。つまり、ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダ面４３を含んでいなくてもよい。ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１とピンショルダ面４３とを含み、ピンシール面４２を含んでいなくてもよい。ピン接触表面４００は、雄ねじ部４１とピンシール面４２とを含み、ピンショルダ面４３を含んでいなくてもよい。
【0037】
［ボックス５０の構成について］
図８は、図５に示す油井用金属管１のうちのボックス５０近傍部分の、油井用金属管１の管軸方向に平行な断面図である。図８中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のピン４０の構成を示す。図８を参照して、ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂの内周面に、ボックス接触表面５００を備える。ボックス接触表面５００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のピン４０がねじ込まれ、ピン４０のピン接触表面４００と接触する。
図８は、図５に示す油井用金属管１のうちのボックス５０近傍部分の、油井用金属管１の管軸方向に平行な断面図である。図８中の破線部分は、他の油井用金属管１と締結する場合の、他の油井用金属管１のピン４０の構成を示す。図８を参照して、ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂの内周面に、ボックス接触表面５００を備える。ボックス接触表面５００は、他の油井用金属管１との締結時において、他の油井用金属管１のピン４０がねじ込まれ、ピン４０のピン接触表面４００と接触する。
【0038】
ボックス接触表面５００は、第２端部１０Ｂの内周面に形成された雌ねじ部５１を少なくとも含む。締結時において、雌ねじ部５１は、他の油井用金属管のピン４０の雄ねじ部４１と噛み合う。
【0039】
ボックス接触表面５００はさらに、ボックスシール面５２と、ボックスショルダ面５３とを含んでもよい。図８では、ボックスシール面５２は、第２端部１０Ｂの内周面のうち、雌ねじ部５１よりも管本体１０側に配置されている。つまり、ボックスシール面５２は、雌ねじ部５１とボックスショルダ面５３との間に配置されている。ボックスシール面５２はテーパ状に設けられている。具体的には、ボックスシール面５２では、第２端部１０Ｂの長手方向（管軸方向）において、雌ねじ部５１からボックスショルダ面５３に向かうにしたがって、ボックス５０の内径が徐々に小さくなっている。
【0040】
他の油井用金属管１との締結時において、ボックスシール面５２は、他の油井用金属管１のピン４０のピンシール面４２と接触する。より具体的には、締結時において、ボックス５０に他の油井用金属管１のピン４０がねじ込まれることにより、ボックスシール面５２がピンシール面４２と接触し、さらにねじ込まれることにより、ボックスシール面５２がピンシール面４２と密着する。これにより、締結時において、ボックスシール面５２は、ピンシール面４２と密着してメタル－メタル接触に基づくシールを形成する。そのため、互いに締結された油井用金属管１において、気密性を高めることができる。
【0041】
ボックスショルダ面５３は、ボックスシール面５２よりも管本体１０側に配置されている。つまり、ボックス５０では、管本体１０の中央から第２端部１０Ｂの先端に向かって順に、ボックスショルダ面５３、ボックスシール面５２、雌ねじ部５１、の順に配置されている。他の油井用金属管１との締結時において、ボックスショルダ面５３は、他の油井用金属管１のピン４０のピンショルダ面４３と対向し、接触する。より具体的には、締結時において、ボックス５０に他の油井用金属管１のピン４０が挿入されることにより、ボックスショルダ面５３がピンショルダ面４３と接触する。これにより、締結時において、高いトルクを得ることができる。また、ピン４０とボックス５０との締結状態での位置関係を安定させることができる。
【0042】
ボックス接触表面５００は、少なくとも雌ねじ部５１を含む。締結時において、ボックス５０のボックス接触表面５００の雌ねじ部５１は、ピン４０のピン接触表面４００の雄ねじ部４１に対応し、雄ねじ部４１と接触する。ボックスシール面５２は、ピンシール面４２と対応し、ピンシール面４２と接触する。ボックスショルダ面５３は、ピンショルダ面４３と対応し、ピンショルダ面４３と接触する。
【0043】
ピン接触表面４００が雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダ面４３を含まない場合、ボックス接触表面５００は雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダ面５３を含まない。ピン接触表面４００が雄ねじ部４１とピンショルダ面４３とを含み、ピンシール面４２を含まない場合、ボックス接触表面５００は、雌ねじ部５１とボックスショルダ面５３とを含み、ボックスシール面５２を含まない。ピン接触表面４００が雄ねじ部４１とピンシール面４２とを含み、ピンショルダ面４３を含まない場合、ボックス接触表面５００は、雌ねじ部５１とボックスシール面５２とを含み、ボックスショルダ面５３を含まない。
【0044】
ピン接触表面４００は、複数の雄ねじ部４１を含んでもよいし、複数のピンシール面４２を含んでもよいし、複数のピンショルダ面４３を含んでもよい。例えば、ピン４０のピン接触表面４００において、第１端部１０Ａの先端から管本体１０の中央に向かって、ピンショルダ面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、ピンショルダ面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１の順で配置されてもよい。この場合、ボックス５０のボックス接触表面５００において、第２端部１０Ｂの先端から管本体１０の中央に向かって、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダ面５３、ボックスシール面５２、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダ面５３の順に配置される。
【0045】
図７及び図８では、ピン４０が、雄ねじ部４１、ピンシール面４２、及び、ピンショルダ面４３を含み、ボックス５０が、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、及び、ボックスショルダ面５３を含む、いわゆる、プレミアムジョイントを図示している。しかしながら、上述のとおり、ピン４０は、雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダ面４３を含んでいなくてもよい。この場合、ボックス５０は、雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダ面５３を含んでいない。図９は、図６と異なる他の構成の本実施形態の油井用金属管の縦断面を示す一部断面図である。図９の油井用金属管１では、ピン４０が雄ねじ部４１を含み、ピンシール面４２及びピンショルダ面４３を含んでいない。さらに、ボックス５０が雌ねじ部５１を含み、ボックスシール面５２及びボックスショルダ面５３を含んでいない。本実施形態の油井用金属管１は、図９に示す構成を有していてもよい。
【0046】
［油井用金属管１がインテグラル型である場合］
図５、図６及び図９に示す油井用金属管１は、管本体１０が、ピン管体１１とカップリング１２とを含む、いわゆる、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１である。しかしながら、本実施形態の油井用金属管１は、Ｔ＆Ｃ型ではなく、インテグラル型であってもよい。
図５、図６及び図９に示す油井用金属管１は、管本体１０が、ピン管体１１とカップリング１２とを含む、いわゆる、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１である。しかしながら、本実施形態の油井用金属管１は、Ｔ＆Ｃ型ではなく、インテグラル型であってもよい。
【0047】
図１０は、本実施形態によるインテグラル型の油井用金属管１の縦断面を含む一部断面図である。図１０を参照して、インテグラル型の油井用金属管１は、管本体１０を備える。管本体１０は、第１端部１０Ａと、第２端部１０Ｂとを含む。第１端部１０Ａは、第２端部１０Ｂと反対側に配置されている。上述のとおり、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、ピン管体１１と、カップリング１２とを備える。つまり、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１では、管本体１０は、２つの別個の部材（ピン管体１１及びカップリング１２）を締結して構成されている。これに対して、インテグラル型の油井用金属管１では、管本体１０は一体的に形成されている。
【0048】
ピン４０は、管本体１０の第１端部１０Ａに形成されている。締結時において、ピン４０は、他のインテグラル型の油井用金属管１のボックス５０に挿入されてねじ込まれ、他のインテグラル型の油井用金属管１のボックス５０と締結される。ボックス５０は、管本体１０の第２端部１０Ｂに形成されている。締結時において、ボックス５０には、他のインテグラル型の油井用金属管１のピン４０が挿入されてねじ込まれ、他のインテグラル型の油井用金属管１のピン４０と締結される。
【0049】
インテグラル型の油井用金属管１のピン４０の構成は、図７に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１のピン４０の構成と同じである。同様に、インテグラル型の油井用金属管１のボックス５０の構成は、図８に示すＴ＆Ｃ型の油井用金属管１のボックス５０の構成と同じである。なお、図７及び図８では、ピン４０において、第１端部１０Ａの先端から管本体１０の中央に向かって、ピンショルダ面４３、ピンシール面４２、雄ねじ部４１の順で配置されている。そのため、ボックス５０において、第２端部１０Ｂの先端から管本体１０の中央に向かって、雌ねじ部５１、ボックスシール面５２、ボックスショルダ面５３の順に配置されている。しかしながら、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１のピン４０のピン接触表面４００と同様に、インテグラル型の油井用金属管１のピン４０のピン接触表面４００は、少なくとも雄ねじ部４１を含んでいればよい。また、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１のボックス５０のボックス接触表面５００と同様に、インテグラル型の油井用金属管１のボックス５０のボックス接触表面５００は、少なくとも雌ねじ部５１を含んでいればよい。
【0050】
要するに、本実施形態の油井用金属管１は、Ｔ＆Ｃ型であってもよいし、インテグラル型であってもよい。
【0051】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層について］
本実施形態の油井用金属管１では、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の接触表面上に、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層が形成されている。つまり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ピン接触表面４００上に形成されており、ボックス接触表面５００上に形成されていなくてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ボックス接触表面５００上に形成されており、ピン接触表面４００上に形成されていなくてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ピン接触表面４００上及びボックス接触表面５００上に形成されていてもよい。
本実施形態の油井用金属管１では、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の接触表面上に、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層が形成されている。つまり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ピン接触表面４００上に形成されており、ボックス接触表面５００上に形成されていなくてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ボックス接触表面５００上に形成されており、ピン接触表面４００上に形成されていなくてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層は、ピン接触表面４００上及びボックス接触表面５００上に形成されていてもよい。
【0052】
以降の説明では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層がピン接触表面４００上に形成されている場合のピン接触表面４００上の構成、及び、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層がボックス接触表面５００上に形成されている場合のボックス接触表面５００上の構成について説明する。
【0053】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に形成されている場合のピン接触表面４００上の構成］
図１１は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に形成されている場合のピン接触表面４００近傍の断面図である。図１１を参照して、油井用金属管１はさらに、ピン４０のピン接触表面４００上に形成されているＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を備える。
図１１は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に形成されている場合のピン接触表面４００近傍の断面図である。図１１を参照して、油井用金属管１はさらに、ピン４０のピン接触表面４００上に形成されているＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を備える。
【0054】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、ピン接触表面４００の一部に形成されていてもよいし、ピン接触表面４００全体に形成されていてもよい。ピンシール面は、ねじ締め最終段階で特に面圧が高くなる。したがって、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に部分的に形成されている場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、少なくともピンシール面に形成されていることが好ましい。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、上述のとおり、ピン接触表面４００全体に形成されてもよい。
【0055】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に形成されている場合のボックス接触表面５００上の構成］
図１２は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に形成されている場合のボックス接触表面５００近傍の断面図である。図１２を参照して、ボックス接触表面５００上にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、ボックス接触表面５００の一部に形成されていてもよいし、ボックス接触表面５００全体に形成されていてもよい。ボックスシール面は、ねじ締め最終段階で特に面圧が高くなる。したがって、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に部分的に形成されている場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、少なくともボックスシール面に形成されていることが好ましい。
図１２は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に形成されている場合のボックス接触表面５００近傍の断面図である。図１２を参照して、ボックス接触表面５００上にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、ボックス接触表面５００の一部に形成されていてもよいし、ボックス接触表面５００全体に形成されていてもよい。ボックスシール面は、ねじ締め最終段階で特に面圧が高くなる。したがって、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に部分的に形成されている場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、少なくともボックスシール面に形成されていることが好ましい。
【0056】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００について］
上述のとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の接触表面上に形成されている。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）と接触して形成されてもよい。つまり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）上に直接形成されていてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００と接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）との間に、他のめっき層が形成されていてもよい。他のめっき層は例えば、Ｎｉめっき層である。
上述のとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、ピン接触表面４００及びボックス接触表面５００の少なくとも一方の接触表面上に形成されている。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）と接触して形成されてもよい。つまり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）上に直接形成されていてもよい。また、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００と接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）との間に、他のめっき層が形成されていてもよい。他のめっき層は例えば、Ｎｉめっき層である。
【0057】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、Ｚｎ－Ｎｉ合金からなる。Ｚｎ－Ｎｉ合金は、亜鉛（Ｚｎ）及びニッケル（Ｎｉ）を含有する。好ましくは、Ｚｎ－Ｎｉ合金は、Ｚｎ及びＮｉからなり、残部が不純物である。ここで、Ｚｎ－Ｎｉ合金の不純物とは、Ｚｎ及びＮｉ以外の物質で、油井用金属管の製造中等にＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００に含有され、本実施形態の効果に影響を与えない範囲の含有量で含まれる物質を意味する。
【0058】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００はＺｎを含有する。ＺｎはＦｅと比較して卑な金属である。そのため、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、鋼材よりも優先的に腐食される（犠牲防食）。これにより、油井用金属管１の防食性が高まる。
【0059】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のＮｉ含有量及びかさ密度について］
本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００におけるＮｉ含有量は、質量％で１４．８～２５．０％である。好ましくは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成は、質量％で、１４．８～２５．０％のＮｉを含有し、残部がＺｎ及び不純物からなる。さらに、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量を１４．８％以上に高めた場合、図１に示すとおり、硬さが低下していた。しかしながら、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００では、Ｎｉ含有量が１４．８％以上と高くしつつ、かさ密度を７．００ｇ／ｃｍ３以上とする。その結果、図４に示すとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の硬さが従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層よりも顕著に高くなる。
本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００におけるＮｉ含有量は、質量％で１４．８～２５．０％である。好ましくは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成は、質量％で、１４．８～２５．０％のＮｉを含有し、残部がＺｎ及び不純物からなる。さらに、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量を１４．８％以上に高めた場合、図１に示すとおり、硬さが低下していた。しかしながら、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００では、Ｎｉ含有量が１４．８％以上と高くしつつ、かさ密度を７．００ｇ／ｃｍ３以上とする。その結果、図４に示すとおり、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の硬さが従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層よりも顕著に高くなる。
【0060】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量が低すぎれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の硬さが十分に高くならない。一方、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量が高すぎれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の形成中に水素ガスが多量に発生する。この場合、形成されたＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中に多数の空隙（ポロシティ）が存在してしまい、かさ密度が過度に低下してしまう。その結果、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の硬さが十分に得られない。したがって、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量は、１４．８～２５．０％である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量の好ましい下限は１５．５％であり、さらに好ましくは１６．０％であり、さらに好ましくは１６．２％であり、さらに好ましくは１６．５％であり、さらに好ましくは１７．０％であり、さらに好ましくは１７．５％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は２４．０％であり、さらに好ましくは２３．５％である。
【0061】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度が低すぎれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中に多数の空孔が存在する。この場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の硬さが十分に得られない。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上であれば、Ｎｉ含有量が１４．８～２５．０％であることを前提として、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００において十分な硬さが得られる。したがって、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度は７．００ｇ／ｃｍ３以上である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のかさ密度の好ましい下限は７．３０ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは７．５０ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは７．６０ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは７．７０ｇ／ｃｍ３であり、さらに好ましくは７．８０％であり、さらに好ましくは７．９０ｇ／ｃｍ３である。かさ密度の上限は特に限定されない。しかしながら、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のＮｉ含有量が１４．８～２５．０％である場合、かさ密度の上限は例えば、１０．０ｇ／ｃｍ３である。
【0062】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成の測定方法］
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成は次の方法で測定する。油井用金属管１から、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を含むサンプル（Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている接触表面を含む）を採取する。採取されたサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を、１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得る。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を実施して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成を得る。以上の方法により、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量（質量％）、及び、Ｚｎ含有量（質量％）を求める。
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成は次の方法で測定する。油井用金属管１から、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を含むサンプル（Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている接触表面を含む）を採取する。採取されたサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を、１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得る。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を実施して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成を得る。以上の方法により、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量（質量％）、及び、Ｚｎ含有量（質量％）を求める。
【0063】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度の測定方法］
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度は次の方法で測定する。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を、所定の容量の１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得る。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳによる化学組成の元素分析を実施して、溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量（ｇ／Ｌ）を求める。溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量を、サンプルの表面積で除して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）を求める。
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度は次の方法で測定する。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を、所定の容量の１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得る。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳによる化学組成の元素分析を実施して、溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量（ｇ／Ｌ）を求める。溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量を、サンプルの表面積で除して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）を求める。
【0064】
さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さを次の方法で求める。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の化学組成を測定する前に、サンプルからＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の深さ方向の断面を観察面とした試料を採取する。試料の観察面を、走査型電子顕微鏡を用いて３０００倍の反射電子像（ＢＳＥ）で観察する。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の反射電子像（ＢＳＥ）での観察において、母材（鋼管）とＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００とは、コントラストにより容易に区別できる。観察面において、任意の５箇所でＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さを測定する。測定された厚さの算術平均値を、Ｚｎ－Ｎｉ合金の厚さ（μｍ）と定義する。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）、及び、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さ（μｍ）に基づいて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を求める。
【0065】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さ］
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さは特に限定されない。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さは例えば、１～２０μｍである。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さが１μｍ以上であれば、耐焼付き性をさらに高めることができる。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さが２０μｍを超えても、上記効果は飽和する。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さの下限は好ましくは３μｍであり、さらに好ましくは５μｍである。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さの上限は好ましくは１８μｍであり、さらに好ましくは１５μｍである。
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さは特に限定されない。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さは例えば、１～２０μｍである。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さが１μｍ以上であれば、耐焼付き性をさらに高めることができる。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さが２０μｍを超えても、上記効果は飽和する。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さの下限は好ましくは３μｍであり、さらに好ましくは５μｍである。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さの上限は好ましくは１８μｍであり、さらに好ましくは１５μｍである。
【0066】
上述のとおり、本実施形態の油井用金属管１では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中のＮｉ含有量が１４．８～２５．０％であり、さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のかさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上である。そのため、図４に示すとおり、本実施形態では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００のビッカース硬さを高めることができる。めっき層の硬さは、ねじ締め及びねじ戻し時の耐焼付き性と正の相関を有する。つまり、めっき層の硬さが高いほど、ねじ締め及びねじ戻し時の耐焼付き性が高まる。したがって、本実施形態の油井用金属管は、優れた耐焼付き性を有する。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、犠牲防食により鋼材の腐食を抑制する。したがって、本実施形態の油井用金属管１は、耐食性にも優れる。
【0067】
［本実施形態の油井用金属管１の他の任意の構成について］
［クロメート皮膜について］
本実施形態の油井用金属管１はさらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に、クロメート皮膜１１０を備えてもよい。図１３を参照して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に形成されている場合において、クロメート皮膜１１０は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に形成されてもよい。また、図１４を参照して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に形成されている場合において、クロメート皮膜１１０は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に形成されてもよい。
［クロメート皮膜について］
本実施形態の油井用金属管１はさらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に、クロメート皮膜１１０を備えてもよい。図１３を参照して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がピン接触表面４００上に形成されている場合において、クロメート皮膜１１０は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に形成されてもよい。また、図１４を参照して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００がボックス接触表面５００上に形成されている場合において、クロメート皮膜１１０は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に形成されてもよい。
【0068】
油井用金属管１は、石油採掘地で実際に使用するまでの間に、屋外で長期間保管される場合がある。クロメート皮膜１１０は、油井用金属管１が屋外で長期間大気に曝された場合に、ピン接触表面４００の耐食性を高め、ピン接触表面４００に錆（白錆）が発生するのを抑制できる。クロメート皮膜１１０は、３価クロムのクロム酸塩を含む被膜である。好ましくは、クロメート皮膜１１０は、６価クロムを含有しない。クロメート皮膜１１０の膜厚は特に限定されない。クロメート皮膜１１０の膜厚は例えば、１０～２００ｎｍである。クロメート皮膜１１０の膜厚の好ましい下限は２０ｎｍである。クロメート皮膜９０の膜厚の好ましい上限は１００ｎｍである。
【0069】
［潤滑被膜］
油井用金属管１ではさらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上、クロメート皮膜１１０上、又は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されていない接触表面上（ピン接触表面４００上又はボックス接触表面５００上）に、潤滑被膜を備えてもよい。潤滑被膜は、油井用金属管１の潤滑性をさらに高める。
油井用金属管１ではさらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上、クロメート皮膜１１０上、又は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されていない接触表面上（ピン接触表面４００上又はボックス接触表面５００上）に、潤滑被膜を備えてもよい。潤滑被膜は、油井用金属管１の潤滑性をさらに高める。
【0070】
潤滑被膜は、固体であってもよいし、半固体状及び液体状であってもよい。潤滑被膜は、市販の潤滑剤を使用できる。潤滑被膜は例えば、潤滑性粒子及び結合剤を含有する。潤滑被膜は、必要に応じて、溶媒及び他の成分を含有してもよい。
【0071】
潤滑性粒子は、潤滑性を有する粒子であれば特に限定されない。潤滑性粒子は例えば、黒鉛、ＭｏＳ２（二硫化モリブデン）、ＷＳ２（二硫化タングステン）、ＢＮ（窒化ホウ素）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＣＦｘ（フッ化黒鉛）及びＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）からなる群から選択される１種又は２種以上である。
【0072】
結合剤は例えば、有機結合剤及び無機結合剤からなる群から選択される１種又は２種である。有機結合剤は例えば、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群から選択される１種又は２種である。熱硬化性樹脂は例えば、ポリエチレン樹脂、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群から選択される１種又は２種以上である。無機結合剤は例えば、アルコキシシラン及びシロキサン結合を含有する化合物からなる群から選択される１種又は２種である。
【0073】
市販の潤滑剤は例えば、ＪＥＴ－ＬＵＢＥ株式会社製、ＳＥＡＬ－ＧＵＡＲＤ ＥＣＦ（商品名）である。他の潤滑被膜は例えば、ロジン、金属石鹸、ワックス及び潤滑性粉末を含有する潤滑被膜である。
【0074】
［油井用金属管１の管本体１０について］
本実施形態による油井用金属管１の管本体１０の化学組成は、特に限定されない。管本体１０は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼及び合金等のいずれかによって形成されていてもよい。つまり、油井用金属管１とは、Ｆｅ基合金からなる鋼管であってもよく、Ｎｉ基合金管に代表される合金管であってもよい。鋼管は例えば、低合金鋼管、マルテンサイト系ステンレス鋼管、二相ステンレス鋼管等である。
本実施形態による油井用金属管１の管本体１０の化学組成は、特に限定されない。管本体１０は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼及び合金等のいずれかによって形成されていてもよい。つまり、油井用金属管１とは、Ｆｅ基合金からなる鋼管であってもよく、Ｎｉ基合金管に代表される合金管であってもよい。鋼管は例えば、低合金鋼管、マルテンサイト系ステンレス鋼管、二相ステンレス鋼管等である。
【0075】
［油井用金属管１の製造方法］
本実施形態の油井用金属管１の製造方法について、以下に説明する。なお、本実施形態の油井用金属管１は、上記構成を有すれば、製造方法は以下の製造方法に限定されない。ただし、以下に説明する製造方法は、本実施形態の油井用金属管１を製造する好適な一例である。
本実施形態の油井用金属管１の製造方法について、以下に説明する。なお、本実施形態の油井用金属管１は、上記構成を有すれば、製造方法は以下の製造方法に限定されない。ただし、以下に説明する製造方法は、本実施形態の油井用金属管１を製造する好適な一例である。
【0076】
油井用金属管１の製造方法は、ピン４０又はボックス５０が形成されている素管を準備する準備工程（Ｓ１）と、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）とを備える。本実施形態では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）において、ニッケルイオンと、特定の濃度の亜鉛イオンとを含有する塩化物浴をめっき浴として、電気めっきを実施する。これにより、Ｎｉ含有量が１４．８～２５．０％であり、かつ、かさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を油井用金属管１のピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００上に形成できる。以下、本実施形態の油井用金属管の製造方法の各工程について詳述する。
【0077】
［準備工程（Ｓ１）］
初めに、ピン４０又はボックス５０が形成されている素管を準備する。本明細書において、「ピン又はボックスが形成されている素管」とは、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１における管本体１０、ピン管体１１、及び、インテグラル型の油井用金属管１における管本体１０のいずれかを意味する。
初めに、ピン４０又はボックス５０が形成されている素管を準備する。本明細書において、「ピン又はボックスが形成されている素管」とは、Ｔ＆Ｃ型の油井用金属管１における管本体１０、ピン管体１１、及び、インテグラル型の油井用金属管１における管本体１０のいずれかを意味する。
【0078】
ピン４０又はボックス５０が形成されている素管は、例えば、次の方法で製造する。溶鋼を用いて素材を製造する。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。必要に応じて、スラブ、ブルーム又はインゴットを分塊圧延して、鋼片（ビレット）を製造してもよい。以上の工程により素材（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。準備された素材を熱間加工して素管を製造する。熱間加工方法はマンネスマン法による穿孔圧延でもよいし、熱間押出法でもよい。熱間加工後の素管に対して、周知の焼入れ及び周知の焼戻しを実施して、素管の強度を調整する。以上の工程により、素管を製造する。なお、油井用金属管がＴ＆Ｃ型である場合、カップリング１２用の素管も準備する。カップリング１２用の素管の製造方法は、上述の素管の製造方法と同じである。
【0079】
油井用金属管１がＴ＆Ｃ型である場合、ピン管体１１用の素管の両端部の外面に対してねじ切り加工を実施して、ピン接触表面４００を含むピン４０を形成する。以上の工程により、油井用金属管１がＴ＆Ｃ型である場合の、ピン４０が形成された素管（ピン管体１１）を準備する。なお、油井用金属管がＴ＆Ｃ型である場合、カップリング１２も準備しておいてもよい。具体的には、カップリング１２用の素管の両端部の内面に対してねじ切り加工を実施して、ボックス接触表面５００を含むボックス５０を形成する。以上の工程により、カップリング１２が製造される。
【0080】
油井用金属管１がインテグラル型である場合、素管の第１端部１０Ａの外面に対してねじ切り加工を実施して、ピン接触表面４００を含むピン４０を形成する。さらに、素管の第２端部１０Ｂの内面に対してねじ切りを実施して、ボックス接触表面５００を含むボックス５０を形成する。以上の工程により、油井用金属管１がインテグラル型である場合の、ピン４０及びボックス５０が形成された素管（管本体１０）を準備する。
【0081】
本実施形態の準備工程（Ｓ１）ではさらに、研削加工工程と、Ｎｉストライクめっき工程との少なくとも１工程を含んでもよい。
【0082】
研削加工工程を実施する場合、研削加工工程では、サンドブラスト処理、及び、機械研削仕上げを実施する。サンドブラスト処理により、接触表面の表面粗さを大きくできる。サンドブラスト処理は、周知の方法により実施できる。
【0083】
Ｎｉストライクめっき工程を実施する場合、Ｎｉストライクめっき工程では、素管の表面にＮｉストライクめっき層を形成する。Ｎｉストライクめっき層は、非常に薄い下地めっき層であって、後述するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の密着性を高める。なお、Ｎｉストライクめっき工程で用いられるめっき浴は特に限定されず、周知の浴を用いることができる。また、Ｎｉストライクめっき層を形成する条件も特に限定されず、適宜調整して実施することができる。
【0084】
なお、Ｎｉストライクめっき工程を実施した場合、管本体１０とＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００との間にＮｉストライクめっき層が形成される。一方、形成されるＮｉストライクめっき層の厚さは、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の厚さと比較して、無視できるほど薄い。つまり、本実施形態による油井用金属管１では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００中に、Ｎｉストライクめっき層が含まれていてもよい。
【0085】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）］
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）では、ピン４０が形成されている素管のピン接触表面４００上、又は、ボックス５０が形成されている素管のボックス接触表面５００上に、電気めっきにより、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を形成する。
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）では、ピン４０が形成されている素管のピン接触表面４００上、又は、ボックス５０が形成されている素管のボックス接触表面５００上に、電気めっきにより、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を形成する。
【0086】
Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）では、硫酸を含有するめっき浴（以下、硫酸浴という）を用いるよりも、塩化物イオンを含有するめっき浴（以下、塩化物浴という）を用いる方が好ましい。後述の実施例で示すとおり、本実施形態のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００は、塩化物浴を用いて、後述の条件を満たす範囲で電気めっきを実施することにより、形成することができる。
【0087】
めっき浴はさらに、Ｎｉイオン比率を５０～７０％の範囲に調整する。ここで、Ｎｉイオン比率は次式で定義される。
Ｎｉイオン比率＝めっき浴中のＮｉ濃度／（めっき浴中のＮｉ濃度＋めっき浴中のＺｎ濃度）×１００
塩化物イオンを含有し、かつ、Ｎｉイオン比率が５０～７０％の範囲内に調整されためっき浴を用いて、後述の電気めっきの条件の範囲内で調整することにより、Ｎｉ含有量が１４．８～２５．０％であり、かつ、かさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を形成することができる。また、支持塩や各種添加剤（光沢剤等）の種類や量も得られるめっきに影響し得るので、適切に選択する。
Ｎｉイオン比率＝めっき浴中のＮｉ濃度／（めっき浴中のＮｉ濃度＋めっき浴中のＺｎ濃度）×１００
塩化物イオンを含有し、かつ、Ｎｉイオン比率が５０～７０％の範囲内に調整されためっき浴を用いて、後述の電気めっきの条件の範囲内で調整することにより、Ｎｉ含有量が１４．８～２５．０％であり、かつ、かさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を形成することができる。また、支持塩や各種添加剤（光沢剤等）の種類や量も得られるめっきに影響し得るので、適切に選択する。
【0088】
上述のめっき浴中のＮｉイオン比率は、従前のＺｎ－Ｎｉ合金めっき浴よりも低い。例えば、公知のＺｎ－Ｎｉ合金めっき浴である大和化成株式会社製の商品名ダイジンアロイＮ－ＰＬでは、Ｎｉイオン比率が７５～９０％であり、上述のめっき浴のＮｉイオン比率の方が低い。本実施形態では、上述のとおり低いＮｉイオン比率を有し、かつ、塩化物浴であるめっき浴を用いることで、上述の構成を有するＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を形成する。
【0089】
上述のめっき浴を用いて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００を電気めっきにより形成する。上述のめっき浴を用いることを前提として、電気めっき条件は、周知の条件で適宜調整できる。電気めっきの条件は例えば、めっき浴ｐＨ：４．５超～６．０未満、めっき液温度：１０～６０℃、電流密度：１～１５Ａ／ｄｍ２、及び、処理時間：０．１～３０分である。めっき浴のｐＨが上記範囲から外れた場合、十分なかさ密度及び十分なＮｉ含有量が得られない。また、電流密度が高すぎれば、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層において、十分なかさ密度が得られず、また、十分なＮｉ含有量が得られない。めっき液及び電気めっき条件は、上述の条件を満たす範囲内で、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００の付着量及び組成が適切に得られるようにめっき浴及び電気めっき条件を調整する。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００をピン接触表面４００上に形成する場合、上述のめっき浴にピン接触表面４００を浸漬して、電気めっきを実施する。一方、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００をボックス接触表面５００上に形成する場合、上述のめっき浴にボックス接触表面５００を浸漬して、電気めっきを実施する。
【0090】
以上の製造工程により、上述の構成を有する本実施形態の油井用金属管１が製造される。
【0091】
［他の任意の工程］
なお、本実施形態の油井用金属管の製造方法はさらに、次のクロメート処理工程、下地処理工程、及び、成膜工程の少なくとも１工程を実施してもよい。これらの工程は任意の工程である。したがって、これらの工程は実施しなくてもよい。
なお、本実施形態の油井用金属管の製造方法はさらに、次のクロメート処理工程、下地処理工程、及び、成膜工程の少なくとも１工程を実施してもよい。これらの工程は任意の工程である。したがって、これらの工程は実施しなくてもよい。
【0092】
［クロメート処理工程］
クロメート処理工程は必要に応じて実施する。つまり、クロメート処理工程は任意の工程である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上にクロメート皮膜１１０を形成する場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）後のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００に対して酸洗を実施した後、周知のクロメート処理工程を実施する。クロメート処理工程では、初めに、クロメート処理液を準備する。クロメート処理液は例えば、３価のクロムイオンを含有する。３価のクロムイオンは例えば、塩化クロム（ＩＩＩ）及び硫酸クロム（ＩＩＩ）を溶解することによって含有させることができる。好ましくは、クロメート処理液は６価クロムを含まない。クロメート処理液には、市販のクロメート処理液を用いてもよい。市販のクロメート処理液は例えば、大和化成株式会社製ダインクロメートＴＲ－０２（商品名）である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成された接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）をクロメート処理液に浸漬して、クロメート処理を実施し、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に、クロメート皮膜１１０を形成する。
クロメート処理工程は必要に応じて実施する。つまり、クロメート処理工程は任意の工程である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上にクロメート皮膜１１０を形成する場合、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）後のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層１００に対して酸洗を実施した後、周知のクロメート処理工程を実施する。クロメート処理工程では、初めに、クロメート処理液を準備する。クロメート処理液は例えば、３価のクロムイオンを含有する。３価のクロムイオンは例えば、塩化クロム（ＩＩＩ）及び硫酸クロム（ＩＩＩ）を溶解することによって含有させることができる。好ましくは、クロメート処理液は６価クロムを含まない。クロメート処理液には、市販のクロメート処理液を用いてもよい。市販のクロメート処理液は例えば、大和化成株式会社製ダインクロメートＴＲ－０２（商品名）である。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成された接触表面（ピン接触表面４００及び／又はボックス接触表面５００）をクロメート処理液に浸漬して、クロメート処理を実施し、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上に、クロメート皮膜１１０を形成する。
【0093】
［下地処理工程］
本実施形態の製造方法は、必要に応じて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）の前に、下地処理工程を備えてもよい。つまり、下地処理工程は任意の工程である。下地処理工程は例えば、酸洗及びアルカリ脱脂である。下地処理工程では、接触表面上に付着した油分等を洗浄する。下地処理工程はさらに、サンドブラスト及び／又は機械研削仕上げ等の研削加工を実施してもよい。これらの下地処理は、１種のみ実施してもよく、複数の下地処理を組み合わせて実施してもよい。
本実施形態の製造方法は、必要に応じて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程（Ｓ２）の前に、下地処理工程を備えてもよい。つまり、下地処理工程は任意の工程である。下地処理工程は例えば、酸洗及びアルカリ脱脂である。下地処理工程では、接触表面上に付着した油分等を洗浄する。下地処理工程はさらに、サンドブラスト及び／又は機械研削仕上げ等の研削加工を実施してもよい。これらの下地処理は、１種のみ実施してもよく、複数の下地処理を組み合わせて実施してもよい。
【0094】
［成膜工程］
本実施形態の製造方法は、必要に応じて、成膜工程を実施してもよい。つまり、成膜工程は任意の工程である。成膜工程では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上、及び／又は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されていない接触表面（ピン接触表面４００又はボックス接触表面５００）上に、潤滑被膜を形成する。
本実施形態の製造方法は、必要に応じて、成膜工程を実施してもよい。つまり、成膜工程は任意の工程である。成膜工程では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００上、及び／又は、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されていない接触表面（ピン接触表面４００又はボックス接触表面５００）上に、潤滑被膜を形成する。
【0095】
成膜工程では、上述の潤滑被膜の成分を含有する組成物又は潤滑剤を塗布する。これにより、潤滑被膜を形成できる。塗布方法は特に限定されない。塗布方法は例えば、スプレー塗布、刷毛塗り及び浸漬である。スプレー塗布を採用する場合、組成物又は潤滑剤を加熱して、流動性を高めた状態で噴霧してもよい。組成物又は潤滑剤を乾燥して潤滑被膜を形成する。
【実施例0096】
以下、実施例により本実施形態の油井用金属管の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の油井用金属管の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の油井用金属管はこの一条件例に限定されない。
【0097】
本実施例においては、油井用金属管を模擬して、市販の冷延鋼板を使用した。冷延鋼板は縦１５０ｍｍ×横１００ｍｍ（Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成した領域は縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ）であった。鋼種は、極低炭素鋼であった。冷延鋼板の化学組成は、Ｃ：０．１９％、Ｓｉ：０．２５％、Ｍｎ：０．８％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１％、Ｃｕ：０．０４％、Ｎｉ：０．１％、Ｃｒ：１３％、Ｍｏ：０．０４％、残部：Ｆｅ及び不純物であった。
【0098】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層形成工程］
各試験番号の冷延鋼板に、電気めっきにより、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成した。各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の製造条件の詳細は、次のとおりとした。表１中の試験番号１～７では、めっき浴として、硫酸浴を利用した。具体的には、試験番号１～７のめっき浴は、０．５ｍｏｌ／Ｌの硫酸ナトリウムを含有した。また、めっき浴の支持塩として塩化アンモニウムを使用し、光沢剤やｐＨ緩衝剤（例えばホウ酸）は添加しなかった。さらに、試験番号１～７の各々で、めっき浴中のＮｉイオン比率を変化させた。
各試験番号の冷延鋼板に、電気めっきにより、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を形成した。各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の製造条件の詳細は、次のとおりとした。表１中の試験番号１～７では、めっき浴として、硫酸浴を利用した。具体的には、試験番号１～７のめっき浴は、０．５ｍｏｌ／Ｌの硫酸ナトリウムを含有した。また、めっき浴の支持塩として塩化アンモニウムを使用し、光沢剤やｐＨ緩衝剤（例えばホウ酸）は添加しなかった。さらに、試験番号１～７の各々で、めっき浴中のＮｉイオン比率を変化させた。
【0099】
【表1】
【0100】
表１中の試験番号８～２４では、めっき浴として、塩化物浴を利用した。具体的には、試験番号８～２４のめっき浴は、２１５～２３０ｇ／Ｌの塩化物イオン濃度を含有した。試験番号８～２４の各々で、めっき浴中のＮｉイオン比率を変化させた。なお、試験番号１８～２４では、めっき浴中のＮｉイオン比率を５０～７０％の範囲内で変化させた。試験番号８～１７では、めっき浴中のＮｉイオン比率を、試験番号１８～２４よりも低い範囲（つまり、Ｎｉイオン比率を５０％未満）で変化させた。
【0101】
なお、硫酸浴のｐＨを２．０となるように調整し、塩化物浴のｐＨを５．５となるように調整した。めっき浴以外の電気めっきの条件として、めっき液温度：１０～６０℃、電流密度：１～１５Ａ／ｄｍ２、及び、処理時間：０．１～３０分の範囲内で適宜調整した。
【0102】
以上の製造方法により、油井用金属管を模擬した、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層が形成された鋼板を製造した。
【0103】
［評価試験］
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量の測定試験］
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量を、次の方法で測定した。各試験番号の鋼板から、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を含むサンプル（Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている表面を含む）を採取した。採取されたサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を、１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得た。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳを実施して、化学組成の元素分析を実施し、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量（質量％）を求めた。求めたＮｉ含有量を表１の「Ｎｉ含有量（質量％）」欄に示す。
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量の測定試験］
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量を、次の方法で測定した。各試験番号の鋼板から、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層を含むサンプル（Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層１００が形成されている表面を含む）を採取した。採取されたサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を、１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得た。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳを実施して、化学組成の元素分析を実施し、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層中のＮｉ含有量（質量％）を求めた。求めたＮｉ含有量を表１の「Ｎｉ含有量（質量％）」欄に示す。
【0104】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度の測定方法］
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度を次の方法で測定した。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を所定の容量の１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得た。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳを実施して、化学組成の元素分析を実施して、溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量（ｇ／Ｌ）を求めた。溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量を、サンプルの表面積で除して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）を求めた。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さを次の方法で求めた。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の化学組成を測定する前に、サンプルからＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の断面を表面（以下、観察面という）に持つ試料を採取した。試料の観察面を、走査型電子顕微鏡を用いて３０００倍の反射電子像（ＢＳＥ）で観察した。観察面において、任意の５箇所でＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さを測定した。測定された厚さの算術平均値を、Ｚｎ－Ｎｉ合金の厚さ（μｍ）と定義した。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）、及び、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さ（μｍ）に基づいて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を求めた。求めたかさ密度を表１の「かさ密度（ｇ／ｃｍ３）」欄に示す。
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度を次の方法で測定した。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層を所定の容量の１０％濃度の塩酸で溶解して、溶液を得た。溶液に対して、ＩＣＰ－ＡＥＳを実施して、化学組成の元素分析を実施して、溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量（ｇ／Ｌ）を求めた。溶液中のＮｉ及びＺｎの合計質量を、サンプルの表面積で除して、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）を求めた。さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さを次の方法で求めた。上述のサンプルのＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の化学組成を測定する前に、サンプルからＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の断面を表面（以下、観察面という）に持つ試料を採取した。試料の観察面を、走査型電子顕微鏡を用いて３０００倍の反射電子像（ＢＳＥ）で観察した。観察面において、任意の５箇所でＺｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さを測定した。測定された厚さの算術平均値を、Ｚｎ－Ｎｉ合金の厚さ（μｍ）と定義した。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の単位面積当たりの付着量（ｇ／ｃｍ２）、及び、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さ（μｍ）に基づいて、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度（ｇ／ｃｍ３）を求めた。求めたかさ密度を表１の「かさ密度（ｇ／ｃｍ３）」欄に示す。
【0105】
［Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さ試験］
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さ（ＨＶ）を、次の方法で求めた。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さ方向の断面を有するサンプルを採取した。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の断面の任意の５点（測定点）を選択した。選択された測定点に対して、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に準拠して、ビッカース硬さを測定した。測定には、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製微小硬度計Ｆｉｓｃｈｅｒ ｓｃｏｐｅ ＨＭ２０００を用いた。試験温度は常温（２５℃）とし、試験力（Ｆ）は０．０１Ｎとした。得られた測定結果５点の内、最大値及び最小値を除いた３点の算術平均値を、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さ（Ｈｖ）と定義した。得られたビッカース硬さを表１の「ビッカース硬さ（Ｈｖ）」に示す。
各試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さ（ＨＶ）を、次の方法で求めた。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の厚さ方向の断面を有するサンプルを採取した。Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層の断面の任意の５点（測定点）を選択した。選択された測定点に対して、ＪＩＳ Ｚ２２４４（２００９）に準拠して、ビッカース硬さを測定した。測定には、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製微小硬度計Ｆｉｓｃｈｅｒ ｓｃｏｐｅ ＨＭ２０００を用いた。試験温度は常温（２５℃）とし、試験力（Ｆ）は０．０１Ｎとした。得られた測定結果５点の内、最大値及び最小値を除いた３点の算術平均値を、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さ（Ｈｖ）と定義した。得られたビッカース硬さを表１の「ビッカース硬さ（Ｈｖ）」に示す。
【0106】
［試験結果］
表１を参照して試験番号１８～２４では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量が１４．８％以上であり、さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上であった。そのため、これらの試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さは４３５Ｈｖを超え、優れた硬さが得られた。そのため、これらの試験番号では、ねじ締め及びねじ戻し時の耐焼付き性に優れることが予想できた。
表１を参照して試験番号１８～２４では、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量が１４．８％以上であり、さらに、Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層のかさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３以上であった。そのため、これらの試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さは４３５Ｈｖを超え、優れた硬さが得られた。そのため、これらの試験番号では、ねじ締め及びねじ戻し時の耐焼付き性に優れることが予想できた。
【0107】
一方、試験番号１～７では、めっき浴として硫酸浴を用いた。そのため、試験番号１～７のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層では、Ｎｉ含有量が１４．８％未満であるか、かさ密度が７．００ｇ／ｃｍ３未満であった。その結果、これらの試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のビッカース硬さはいずれも、４３５Ｈｖ以下であった。
【0108】
また、試験番号８～１７では、めっき浴として塩化物浴を用いたものの、Ｎｉイオン比率が５０％よりも低かった。そのため、これらの試験番号のＺｎ－Ｎｉ合金めっき層のＮｉ含有量はいずれも１４．８％未満であり、ビッカース硬さはいずれも、４３５Ｈｖ以下であった。
【0109】
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】
【0110】
１ 油井用金属管
１０ 管本体
１０Ａ 第１端部
１０Ｂ 第２端部
４０ ピン
４１ 雄ねじ部
５０ ボックス
５１ 雌ねじ部
１００ Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層
４００ ピン接触表面
５００ ボックス接触表面
１０ 管本体
１０Ａ 第１端部
１０Ｂ 第２端部
４０ ピン
４１ 雄ねじ部
５０ ボックス
５１ 雌ねじ部
１００ Ｚｎ－Ｎｉ合金めっき層
４００ ピン接触表面
５００ ボックス接触表面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】