石油・ガスおよび油田工具用超硬合金部品
石油・ガス機器は、砂を運ぶ流体が硬いエッジを高速で通過する箇所で摩耗します。具体的には、チョークのトリム、ダウンホールポンプのバルブボールとバルブシート、マッドモータの軸受、ドリルビットのノズルなどです。このような摩耗箇所には超硬合金が使用されます。超硬合金は焼入れ鋼よりも耐エロージョン性と耐摩耗性に優れ、また部品が衝撃を受ける場合にはほとんどのファインセラミックスよりも靭性が高いためです。
当社は、お客様の図面に基づいて製作した油田ツール用超硬合金部品を、坑井の条件に合わせて選定したコバルトバインダーまたはニッケルバインダーのグレードで供給しています。
超硬合金の使用箇所と故障の原因
チョークバルブと流量制御
チョークは坑井の全圧力降下を担います。ステム、ニードルチップ、シート、ケージ、固定チョークビーンは超硬合金で作られます。高速の砂が短時間で鋼製トリムを切削するためです。典型的な損傷は、流路の洗掘エロージョンとシートエッジのワイヤードローイング（線状摩耗）です。これによりチョークに設定された流量が変化し、遮断性能が低下します。
サッカーロッドポンプ：バルブボールとバルブシート
ロッドポンプの固定バルブと可動バルブは、ストロークごとに開閉します。超硬合金のボールとシートは、砂、ガス、腐食性流体中でも長期にわたり密閉性を維持します。摩耗やピッチングが発生すると、バルブが漏れ、ポンプ効率が低下します。サッカーロッドポンプ用のボールとシートのサイズはAPI Spec 11AXで標準化されているため、ほとんどの注文はサイズと材料で指定されます。
ダウンホールモータとサブマージブルポンプ：軸受とスリーブ
マッドモータと電動サブマージブルポンプ（ESP）は、掘削泥水または生産流体を潤滑剤として運転され、その流体には固体粒子が含まれています。石油・ガス産業向けの超硬合金スリーブ、ラジアル軸受、ブッシュは、より軟らかい軸受材料を破壊し、シャフトの振動を引き起こすようなアブレシブ摩耗に耐えます。
ドリルビットのノズル
PDCビットおよびローラーコーンビットのノズルは、高速泥水を方向付けてカッターと孔底を洗浄します。超硬合金ノズルは、泥水流によるエロージョンに対して内径と出口形状を維持します。摩耗したノズルはビットの水力学特性を変化させます。
地表設置のポンプとメカニカルシール
トランスファーポンプ、インジェクションポンプ、パイプラインポンプには、超硬合金のシール摺動面、シャフトスリーブ、スロートブッシュが使用されます。送液にアブレシブな固体粒子が含まれる場合、シールは通常、硬質面同士（超硬合金対超硬合金、または超硬合金対炭化ケイ素）で運転されます。摺動面間に捕捉された粒子は、軟らかい面を急速に摩耗させるためです。
グレードの選定：エロージョン、衝撃、腐食
- エロージョンと摩耗 — バインダー含有量が低く、粒径が細かいほど硬度が高くなり、砂エロージョンに対する耐性が向上します。これらのグレードは、チョークトリム、チョークビーン、ノズル、軸受面に適しています。
- 衝撃 — ストロークごとにボールがシートに着座する場合や、スラッギング流れにおけるチョークトリムなど、破片や相互の衝突を受ける部品には、より高い靭性が必要です。バインダー含有量を増やし粒径を粗くすると、耐摩耗性の一部を犠牲にして、欠けや割れに対する耐性が向上します。
- 腐食 — 生産水やブライン中、H2Sを含むサワーサービス、CO2や酸を含む流体中では、コバルトバインダーが侵され、超硬合金粒子が流失する可能性があります。ニッケルバインダーのグレードはこれに対する耐性が高く、腐食性環境での通常の選択肢です。
当社の標準的なコバルトバインダーおよびニッケルバインダーのグレードは、バインダー含有量、密度、硬さ、抗折力とともに、グレードページに記載しています。お見積りでは、貴社部品に提案するグレードを明示し、そのデータシートを送付します。
貴社仕様が NACE MR0175 / ISO 15156 などのサワーサービス規格を参照している場合は、お見積りをご依頼の際にお知らせください。提案グレードの文書が対象とする範囲を確認いたします。
石油・ガス向けに供給している部品
- バルブシート、バルブボール、トリム — バルブボールとシート、チョークビーン、ステム、トリム部品
- ブッシュ、スリーブ — ダウンホールツールおよびポンプ用のラジアル軸受、シャフトスリーブ、ブッシュ
- ノズル — ビットノズル、研磨性流体用ノズル
- シールリング、シール摺動面 — 地上ポンプ用のメカニカルシール摺動面およびメイティングリング
迅速なお見積りのためにご送付ください
- 図面、または部品番号と準拠規格（例：API 11AX のボールおよびシートサイズ）
- 使用条件：流体、砂分または固形分含有量（把握している場合）、H2S および CO2 分圧または塩化物、温度、差圧
- 現行部品の故障形態 — エロージョン、欠け、割れ、腐食 — と現在の材質
- 数量、および出荷に必要な書類（例：EN 10204 3.1 証明書）
購入担当者様からのご質問
油田部品にはコバルトバインダーとニッケルバインダーのどちらを選ぶべきですか？
部品を損傷させる要因で選定します。損傷が主に穏やかな流体中の砂によるエロージョンである場合、コバルトバインダーのグレードが最も高い硬さを発揮します。H2S を含むサワーサービス、CO2 を含む流体、高濃度ブラインでは、コバルトバインダーが溶出する可能性があり、ニッケルバインダーのグレードの方が長持ちします。流体条件をお知らせいただければ、グレードを提案します。
サッカーロッドポンプ用の超硬合金バルブボールとシートを供給していますか？
はい。ボールとシートは、API Spec 11AX のサイズを含め、ご指定のサイズでコバルトバインダーまたはニッケルバインダーのグレードにより製造します。貴社購買仕様で API モノグラム付き部品が必要な場合は、お見積り前にご連絡ください。
チョークトリムおよびチョークビーンをお客様の図面どおりに製造できますか？
はい。ボア径、公差、表面仕上げを記載した図面を送付し、使用条件をお知らせください。流路に沿ったエロージョンとシートエッジでの衝撃は、グレードに異なる特性を要求するため、流動条件によってグレードを決定します。
焼入れ鋼やセラミックではなく超硬合金を使用する理由は何ですか？
超硬合金は焼入れ鋼よりもはるかに硬いため、砂によるエロージョンにはるかに長く耐えます。また、ほとんどのファインセラミックスより靭性が高いため、部品が衝撃や熱衝撃を受けた際に欠けたり割れたりする可能性が低くなります。
部品と一緒に提供できる書類は何ですか？
ご依頼時にお知らせください。ロットの実測値を報告する EN 10204 3.1 検査証明書が通常のご要望です。書類の内容はお見積りで確認し、グレードデータシートはお見積りに添付して送付します。