BR112018009005B1

BR112018009005B1 - Aparelho de galvanoplastia

Info

Publication number: BR112018009005B1
Application number: BR112018009005-0A
Authority: BR
Inventors: Masanari Kimoto; Kazuya Ishii; Masahiro Oshima
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2023-02-14
Also published as: EP3425089B1; CN108699715A; SA518392124B1; MX2018010265A; US11365487B2; JPWO2017150666A1; RU2719218C2; RU2704778C1; BR112018009005A8; US11060201B2; CA3016302A1; CA3016302C; JP6680847B2; EP3425089A1; RU2019125757A3; WO2017150666A1; BR122021014851B1; US20190078225A1; JP2018199868A; JP6438627B2

Abstract

APARELHO DE GALVANOPLASTIA É fornecido um aparelho de galvanoplastia que minimiza as regiões não revestidas quando uma camada de revestimento de liga é proporcionada sobre a superfície de uma rosca em um tubo de aço. Um aparelho de galvanoplastia (10) inclui um eletrodo (1), elementos de vedação (2, 3) e uma unidade de fornecimento de solução de revestimento (4). O eletrodo (1) está voltado para a rosca (Tm). O elemento de vedação (2) é posicionado dentro do tubo de aço (P1). O elemento de vedação (3) é preso à porção de extremidade do tubo de aço (P1) e, juntamente com o elemento de vedação (2), forma um espaço de recebimento (8). A unidade de fornecimento de solução de revestimento (4) inclui uma pluralidade de bocais (42). Os bocais (42) estão posicionados dentro do espaço de recebimento (8) e adjacentes a uma extremidade da rosca (Tm) e dispostos em torno do eixo do tubo do tubo de aço (P1). A unidade de fornecimento de solução de revestimento (4) injeta uma solução de revestimento entre a rosca (Tm) e o eletrodo (1) através dos bocais (42). A direção na qual a solução de revestimento é injetada a partir dos bocais (42) é inclinada em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca (Tm) em relação (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente divulgação refere-se a um aparelho de galvanoplastia e, mais particularmente, a um aparelho de galvanoplastia para tubo de aço possuindo uma rosca na periferia interna ou externa de sua extremidade. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Em poços de petróleo e poços de gás natural, os tubos de poços de petróleo são usados para minerar recursos subterrâneos. Um tubo de poço de petróleo é composto por uma série de tubos de aço conectados entre si. Uma conexão roscada é usada para conectar esses tubos de aço. As conexões roscadas são geralmente categorizadas como tipo de acoplamento e tipo integral.

[0003] Uma conexão do tipo acoplamento usa um acoplamento tubular para conectar os tubos de aço. Uma rosca fêmea é fornecida na periferia interna de cada extremidade do acoplamento. Uma rosca macho é fornecida na periferia externa de cada extremidade de um tubo de aço. A rosca macho em um tubo de aço é roscada em uma rosca fêmea no acoplamento para conectar os tubos de aço.

[0004] Em uma conexão do tipo integral, um rosca macho é fornecido na periferia externa de uma extremidade de um tubo de aço, enquanto uma rosca fêmea é fornecida na periferia interna da outra extremidade. Uma rosca macho de um tubo de aço é roscada na rosca fêmea de outro tubo de aço para conectar os tubos de aço.

[0005] Tradicionalmente, um lubrificante é usado quando tubos de aço são conectados. O lubrificante é aplicado a pelo menos uma das rosca macho e rosca fêmea para evitar desgaste adesivo na conexão. Os lubrificantes especificados pelos padrões do American Petroleum Institute (API) (doravante denominados lubrificantes API) contêm metais pesados como o chumbo (Pb).

[0006] O uso de lubrificantes API é restrito em áreas com regulamentações ambientais rígidas. Nessas áreas, são utilizados lubrificantes que não contêm metais pesados (doravante mencionados como lubrificantes verdes). Os lubrificantes verdes têm lubricidades mais baixas que os lubrificantes API. Por conseguinte, quando é utilizado um lubrificante verde, é desejável proporcionar uma camada de galvanoplastia sobre a rosca macho e/ou rosca fêmea para compensar a lubrificação insuficiente. JP Sho60(1985)-9893 A divulga um aparelho de revestimento automático local para depositar uma camada de 2/19 galvanoplastia em uma rosca macho.

[0007] Durante a galvanoplastia, as bolhas de ar de hidrogênio e/ou oxigênio são geralmente geradas ao mesmo tempo em que uma camada de galvanoplastia é depositada. Se essas bolhas de ar permanecerem sobre a superfície da rosca, a superfície da rosca terá regiões sem uma camada de galvanoplastia (doravante mencionadas como "regiões não revestidas"), diminuindo a resistência ao desgaste adesivo da conexão.

[0008] Para resolver esse problema, a Patente Japonesa n° 5699253 propõe um aparelho de galvanoplastia para depositar uma camada de galvanoplastia uniforme que não possui regiões não revestidas. O aparelho de galvanoplastia inclui uma pluralidade de bocais que injetam solução de revestimento de cobre. Os bocais estendem-se de maneira radial com o centro no eixo do tubo de aço, onde as pontas dos bocais estão localizadas entre a rosca fêmea e um eletrodo insolúvel. Cada bocal tem uma direção de injeção que cruza sua direção de extensão e que é circunferencialmente consistente com as direções de injeção dos outros bocais. Isso gera uma corrente de jatos em espiral de solução de revestimento entre a rosca fêmea e o eletrodo insolúvel, o que faz com que pequenas bolhas de ar que foram geradas durante a galvanoplastia deixem as raízes das roscas. Isso minimiza as regiões não revestidas.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

[0009] O aparelho de galvanoplastia da Patente n° 5699253 é capaz de depositar uma camada de revestimento de cobre, ou seja, uma camada de revestimento de metal único, sobre a superfície de uma rosca sem produzir regiões não revestidas. No entanto, quando uma camada de revestimento de liga (por exemplo, camada de revestimento de liga de zinco-níquel) é depositada sobre a superfície em uma rosca usando este aparelho de galvanoplastia, podem ocorrer defeitos de revestimento que não são produzidos quando uma camada de revestimento de cobre é depositada, como irregularidades na aparência ou pequenas cascas de revestimento.

[0010] Um objetivo da presente divulgação é proporcionar um aparelho de galvanoplastia que minimize esses defeitos de revestimento quando depositar uma camada de revestimento de liga sobre a superfície de uma rosca em um tubo de aço.

[0011] Um aparelho de galvanoplastia de acordo com a presente divulgação é utilizado para um tubo de aço que tem uma rosca sobre uma periferia interior ou sobre uma periferia externa uma porção de extremidade do tubo de aço. O aparelho de galvanoplastia inclui um primeiro elemento de vedação, um segundo elemento de vedação, um elétrodo e uma pluralidade de bocais. O primeiro elemento de vedação é posicionado dentro do tubo de aço. O segundo elemento de vedação é preso na porção de extremidade do tubo de aço e, juntamente com o tubo de aço e o primeiro elemento de vedação, forma um espaço de recebimento para receber uma solução de revestimento. O eletrodo está localizado no espaço de recebimento e está de frente para a rosca. A pluralidade de bocais está posicionada dentro do espaço de recebimento e disposta em torno de um eixo de tubo do tubo de aço para injetar uma solução de revestimento entre a rosca e o eletrodo. A solução de revestimento é injetada por cada um dos bocais em uma direção inclinada em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo.

[0012] A presente divulgação minimizará os defeitos de revestimento, tais como irregularidades na aparência e pequenas cascas de revestimento quando depositar uma camada de revestimento de liga, tal como uma camada de revestimento de liga de zinco-níquel sobre a superfície de uma rosca.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de um estado durante a galvanoplastia. [FIG. 2] A FIG. 2 é uma vista em corte transversal vertical esquemática de um aparelho de galvanoplastia de acordo com uma primeira modalidade. [FIG. 3] A FIG. 3 é uma vista frontal esquemática da unidade de fornecimento de solução de revestimento do aparelho de galvanoplastia mostrado na FIG. 1. [FIG. 4] A FIG. 4 é uma vista esquemática de um bocal da unidade de fornecimento de solução de revestimento mostrado na FIG. 3 como visto na direção em que a porção do corpo se estende. [FIG. 5] A FIG. 5 é uma vista em corte transversal vertical esquemática de um aparelho de galvanoplastia de acordo com uma segunda modalidade. [FIG. 6] A FIG. 6 é uma vista frontal esquemática da unidade de fornecimento de solução de revestimento do aparelho de galvanoplastia mostrado na FIG. 5. [FIG. 7] A FIG. 7 é uma vista esquemática de um bocal da unidade de fornecimento de solução de revestimento mostrado na FIG. 6 como visto na direção em que a porção do corpo se estende. [FIG. 8] A FIG. 8 é um gráfico que mostra a relação entre a composição (teor de Ni) e o brilho da cor (Valor L) da camada de revestimento de liga de Zn-Ni. [FIG. 9] A FIG. 9 mostra imagens para comparação entre um tubo de aço de um exemplo inventivo e um tubo de aço de um exemplo comparativo.

MODALIDADES PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0014] Geralmente, se a superfície de uma rosca em um tubo de aço for galvanizada, é dito que é preferencial não deixar a solução de revestimento colida diretamente sobre a superfície da rosca, para minimizar a turbulência no fluxo de líquido. Por exemplo, o aparelho de galvanoplastia da Patente n° 5699253 é construído para reduzir a inclinação da direção de injeção da solução de revestimento para a rosca, para evitar que a solução de revestimento injetada pelos bocais colida sobre a rosca.

[0015] No entanto, quando uma camada de revestimento de liga (por exemplo, camada de revestimento de liga de zinco-níquel) deve ser fornecida sobre a superfície da rosca, uma inclinação excessivamente pequena da direção da injeção da solução de revestimento pode facilmente resultar em defeitos de revestimento como irregularidades na aparência ou pequenas cascas de revestimento. Os presentes inventores assumiram que tais defeitos de revestimento resultam das seguintes circunstâncias durante a deposição de uma camada de revestimento de liga.

[0016] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de um estado durante a galvanoplastia. Como mostrado na FIG. 1, durante a galvanoplastia, uma camada de difusão D é gerada em uma solução de revestimento 1 adjacente ao material M. A camada de difusão D possui um gradiente de concentração em relação ao corpo de solução de revestimento resultante da transferência de massa devido à difusão. A taxa de transferência de materiais dentro da camada de difusão D não é afetada por uma agitação da solução de revestimento L. Uma agitação da solução de revestimento L afeta a espessura da camada de difusão D.

[0017] A espessura da camada de difusão D diminui à medida que a solução de revestimento L é agitada mais fortemente. Se a solução de revestimento L é agitada suavemente, a espessura da camada de difusão aumenta, conforme indicado pelo caractere T1. Se a solução de revestimento L é agitada fortemente, a espessura da camada de difusão diminui, como indicado pelo caractere T2.

[0018] Microscopicamente, a espessura da camada de difusão D durante a galvanoplastia não é uniforme, mas tem flutuações de cerca de 10% da espessura média medida em um estado de repouso. Ou seja, quanto maior a espessura da camada de difusão D, maiores as flutuações. No exemplo mostrado na FIG. 1, as flutuações na espessura da camada de difusão D ocorrendo quando a camada tem uma espessura média em um estado de repouso de T1 são maiores do que aquelas que ocorrem quando a camada tem uma espessura média em um estado de repouso de T2.

[0019] Flutuações na espessura da camada de difusão D afetam a taxa de deposição de metal sobre a superfície do material M. Ou seja, íons metálicos I+ chegam à superfície do material M relativamente cedo em partes da camada de difusão D, onde a distância entre a interface com o corpo da solução de revestimento e a superfície do material M é relativamente curta, enquanto os íons metálicos I+ chegam à superfície do material M relativamente tarde em porções da camada de difusão onde a distância entre a interface com o corpo de solução de revestimento e a superfície do material M é relativamente longa. Isso causa variações na taxa de deposição do metal.

[0020] Tais variações na taxa de deposição de metal não são particularmente problemáticas se uma camada de revestimento de um único metal está sendo depositada. No entanto, se uma camada de revestimento de liga estiver sendo depositada, variações na taxa de deposição dos metais pode, por exemplo, aumentar localmente a quantidade de deposição de um metal sobre a superfície do material M, e, portanto, torna a composição da camada de revestimento de liga depositada sobre a superfície do material M não uniforme. Isso pode diminuir a aderência da camada de revestimento de liga à superfície do material M, causando cascas de revestimento ou irregularidades no tom de cor na aparência.

[0021] Para tornar a composição da camada de revestimento de liga uniforme, é preferencial reduzir as flutuações na espessura da camada de difusão D. Para reduzir as flutuações na espessura da camada de difusão D, a espessura da camada de difusão D em si deve ser reduzida.

[0022] Com base nas descobertas discutidas acima, os presentes inventores chegaram aos aparelhos de galvanoplastia de acordo com as modalidades.

[0023] Um aparelho de galvanoplastia de acordo com a presente divulgação é utilizado para um tubo de aço que tem uma rosca sobre uma periferia interior ou sobre uma periferia externa de uma porção de extremidade do tubo de aço. O aparelho de galvanoplastia inclui um primeiro elemento de vedação, um segundo elemento de vedação, um elétrodo e uma pluralidade de bocais. O primeiro elemento de vedação é posicionado dentro do tubo de aço. O segundo elemento de vedação é preso na porção de extremidade do tubo de aço e, juntamente com o primeiro elemento de vedação, forma um espaço de recebimento para receber uma solução de revestimento. O eletrodo está localizado no espaço de recebimento e está de frente para a rosca. A pluralidade de bocais está posicionada dentro do espaço de recebimento e disposta em torno de um eixo de tubo do tubo de aço para injetar uma solução de revestimento entre a rosca e o eletrodo. A solução de revestimento é injetada por cada um dos bocais em uma direção inclinada em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo.

[0024] Um aparelho de galvanoplastia de acordo com uma modalidade é usado para um tubo de aço com uma rosca sobre uma periferia interna ou uma periferia externa de uma porção de extremidade. O aparelho de galvanoplastia inclui um primeiro elemento de vedação, um segundo elemento de vedação, um elétrodo e uma pluralidade de bocais. O primeiro elemento de vedação é posicionado dentro do tubo de aço. O segundo elemento de vedação é preso na porção de extremidade do tubo de aço e, juntamente com o tubo de aço e o primeiro elemento de vedação, forma um espaço de recebimento para receber uma solução de revestimento. O eletrodo está localizado no espaço de recebimento e está de frente para a rosca. A pluralidade de bocais está posicionada dentro do espaço de recebimento e disposta em torno de um eixo de tubo do tubo de aço para injetar uma solução de revestimento entre a rosca e o eletrodo. A solução de revestimento é injetada por cada um dos bocais em uma direção inclinada em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo.

[0025] No aparelho de galvanoplastia descrito acima, a direção de injeção dos bocais é inclinada em direção à rosca em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus. Assim, durante a galvanoplastia, a solução de revestimento é injetada na direção da rosca, de tal modo que a solução de revestimento é agitada fortemente perto da rosca. Isto reduzirá a espessura da própria camada de difusão, o que também reduzirá as flutuações nela contidas. Isso também evitará variações na taxa de precipitação dos metais, resultando em uma composição uniforme da camada de revestimento de liga depositada sobre a superfície da rosca. Como resultado, defeitos de revestimento, como irregularidades na aparência e pequenas cascas de revestimento, serão minimizados.

[0026] No aparelho de galvanoplastia descrito acima, a pluralidade de bocais pode ser de seis ou mais bocais.

[0027] As modalidades serão agora descritas em mais detalhes com referência aos desenhos. Os elementos iguais e correspondentes nos desenhos são identificados com os mesmos caracteres de referência e suas descrições não serão repetidas. Para facilitar a explicação, alguns elementos podem ser simplificados ou mostrados esquematicamente nos desenhos e alguns elementos podem não ser exibidos.

[0028] <Primeira Modalidade> [Construção de Aparelho de Galvanoplastia] A FIG. 2 é uma vista corte transversal vertical esquemática de um aparelho de galvanoplastia 10 de acordo com uma primeira modalidade. O aparelho de galvanoplastia 10 é utilizado para galvanizar um tubo de aço P1. Mais especificamente, o aparelho de galvanoplastia 10 deposita uma camada de revestimento de liga sobre a superfície de uma rosca macho Tm proporcionada na periferia externa de uma porção de extremidade do tubo de aço P1. Geralmente, tal porção de extremidade de um tubo de aço P1 é referida como "pino".

[0029] Como mostrado na FIG. 2, o aparelho de galvanoplastia 10 inclui um eletrodo 1, um elemento de vedação 2, um recipiente 3, e uma unidade de fornecimento de solução de revestimento 4.

[0030] O eletrodo 1 é um ânodo insolúvel conhecido que pode ser usado para galvanoplastia. O eletrodo 1 pode ser, por exemplo, uma placa de titânio coberta com óxido de irídio ou uma placa de aço inoxidável deformada para possuir uma forma desejada. O eletrodo 1 não está limitado a uma forma particular, mas, preferencialmente, possui a forma de um cilindro.

[0031] Uma haste eletricamente condutora 9 é conectada ao eletrodo 1. A haste eletricamente condutora 9 pode ser, por exemplo, uma haste de titânio ou uma haste de aço inoxidável. Qualquer número de hastes eletricamente condutoras 9 pode ser usado; por exemplo, três hastes eletricamente condutoras podem ser usadas.

[0032] O eletrodo 1 está disposto no recipiente 3 e adjacente à periferia externa do tubo de aço P1. Em implementações em que o eletrodo 1 é de forma cilíndrica, o eletrodo 1 está posicionado de modo a ficar concêntrico com o tubo de aço P1. O eletrodo 1 fica de frente para a rosca macho Tm no tubo de aço P1. Uma solução de revestimento é fornecida entre o eletrodo 1 e a rosca macho Tm, e uma diferença de potencial é aplicada entre o eletrodo 1 e o tubo de aço P1 de tal forma que uma camada de revestimento é depositada sobre a superfície da rosca macho Tm.

[0033] O elemento de vedação 2 está posicionado em uma extremidade do tubo de aço P1 para vedar o tubo de aço P1. De acordo com a presente modalidade, o elemento de vedação 2 está ligado a uma porção de extremidade dentro do tubo de aço P1. O elemento de vedação 2 veda completamente toda a periferia interna do tubo de aço P1 para fechar o interior do tubo de aço P1. Embora não seja limitante, o elemento de vedação 2 pode ser um "hexaplug" para tubulação, por exemplo.

[0034] O recipiente 3 tem uma abertura 33 para receber a porção de extremidade do tubo de aço P1 e é usado para conter solução de revestimento e funciona como um elemento de vedação. Mais especificamente, o recipiente 3 é ligado à porção de extremidade do tubo de aço P1. O recipiente 3 é montado na porção de extremidade do tubo de aço P1, de modo a envelopar a periferia externa da porção de extremidade do tubo de aço P1.

[0035] O recipiente 3 é geralmente formado como um cilindro com uma extremidade fechada, conforme determinado ao longo da direção axial. O lado de extremidade do recipiente 3 suporta o eletrodo 1 por meio da haste eletricamente condutora 9. A haste eletricamente condutora 9 está fixada no lado de extremidade do recipiente 3. Assim, a parede periférica do recipiente 3 está disposta adjacente à periferia externa do eletrodo 1.

[0036] A outra extremidade do recipiente 3, conforme determinado ao longo da direção axial, veda firmemente a superfície periférica externa do tubo de aço P1. A outra extremidade do elemento de vedação 3, conforme determinado ao longo da direção axial, está em contato com uma porção da superfície periférica externa do tubo de aço P1 que está mais perto do meio do tubo do que a rosca macho Tm. Assim, o recipiente 3, juntamente com o tubo de aço P1 e o elemento de vedação 2, forma um espaço de recebimento 8 O eletrodo 1 e rosca macho Tm são abrigados no espaço de recebimento 8 O espaço de recebimento 8 é preenchido com uma solução de revestimento durante a galvanoplastia.

[0037] O recipiente 3 inclui ainda os orifícios 31 e 32. A abertura 31 é principalmente utilizada para descarregar a solução de revestimento durante e após o revestimento. A abertura 31 está preferencialmente localizada abaixo do tubo de aço P1 quando o recipiente 3 está ligado ao tubo de aço P1.

[0038] A abertura 32 é utilizada para facilitar a descarga da solução de revestimento após o revestimento. O descarregamento rápido da solução de revestimento usada a partir do espaço de recebimento 8 evita que a camada de revestimento de liga depositada na rosca macho Tm corroa e, assim, descore. Além disso, a abertura 32 é utilizada como uma saída para gás (isto é, ar) quando o espaço receptor 8 é cheio com solução de revestimento. A abertura 32 está preferencialmente localizada mais acima do que o tubo de aço P1 quando o elemento de vedação 3 está ligado ao tubo de aço P1.

[0039] A abertura 32 pode ser configurada para ser passível de abertura e fechamento por meio de uma válvula eletromagnética, por exemplo. Nessas implementações, a abertura 32 pode ser aberta conforme necessário para facilitar a descarga de solução de revestimento para fora do espaço de recebimento 8. Alternativamente, o ar comprimido pode ser fornecido ao espaço de recebimento 8 através da abertura 32 para facilitar a descarga da solução de revestimento.

[0040] Em algumas implementações, a abertura 32 pode ter uma mangueira conectada a ela e se estendendo para cima. Em tais implementações, a pressão e peso da solução de revestimento fornecida ao espaço de recebimento 8 pode ser equilibrada para evitar que a solução de revestimento esguiche para fora do recipiente 3.

[0041] A unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 fornece a solução de revestimento ao espaço de recebimento 8 A unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 inclui um elemento de suporte 41 e uma pluralidade de bocais 42.

[0042] O elemento de suporte 41 está localizado no lado do recipiente 3 que é oposto àquele com a abertura 33 para suportar os bocais 42. O elemento de suporte 41 se estende a partir de fora do espaço de recebimento 8 através do lado de extremidade do recipiente 3 para o espaço de recebimento 8 O elemento de suporte 41 está ligado ao elemento de vedação 2 por meio de elementos de fixação. Ou seja, o elemento de vedação 2 é fixo ao elemento de suporte 41. O elemento de suporte 41 inclui um canal 43 estendendo-se ao longo do eixo do tubo X1 e um canal de solução de revestimento 44 para fornecer solução de revestimento aos bocais 42. O canal de solução de revestimento 44 também se estende ao longo do eixo de tubo X1 e contorna o canal 43. O elemento de vedação 2 inclui um disco 21 e embalagem 22. O disco 21 tem um canal 23 que se estende para a periferia externa e se comunica com o canal 43. A gaxeta 22 está montada sobre a periferia externa do disco 21 e está em contato com a periferia interna do tubo de aço P1. Quando o ar de alta pressão é fornecido ao canal 23 através do canal 43, a gaxeta 22 é fortemente pressionada contra a periferia interna do tubo de aço P1.

[0043] O elemento de suporte 41 inclui um orifício de fornecimento 41a. O orifício de fornecimento 41a está localizado fora do espaço de recebimento 8 O orifício de fornecimento 41a está conectado a um reservatório (não mostrado) que armazena a solução de revestimento por meio de tubagem (não mostrada). A solução de revestimento encaminhada a partir do reservatório flui para o canal de solução de revestimento 44 no elemento de suporte 41 através do orifício de fornecimento 41a. A solução de revestimento é fornecida aos bocais 42 através do canal de solução de revestimento 44.

[0044] A solução de revestimento utilizada para depositar a camada de revestimento de liga pode ser, por exemplo, uma solução de revestimento de zinco-níquel (Zn-Ni), uma solução de revestimento de zinco-ferro (Zn-Fe), uma solução de revestimento de zinco-cobalto (Zn- Co), uma solução de revestimento de níquel-tungstênio (Ni-W), ou uma solução de revestimento de cobre-estanho (Cu-Sn). Alternativamente, a solução de revestimento pode ser uma solução de revestimento de cobre-estanho-zinco (Cu-Sn-Zn) ou uma solução de revestimento de cobre-estanho-bismuto (Cu-Sn-Bi), por exemplo.

[0045] Os bocais 42 estão conectados a essa extremidade do elemento de suporte 41, que está localizado dentro do espaço de recebimento 8 Os bocais 42, quando no espaço de recebimento 8, estão dispostos em torno do eixo X1 do tubo de aço P1. Os bocais 42 são dispostos de maneira radial e separados por uma distância igual conforme observado na direção do eixo do tubo.

[0046] Os bocais 42, quando no espaço de recebimento 8, estão localizados adjacentes a uma extremidade da rosca macho Tm. De acordo com a presente modalidade, os bocais 42 estão localizados entre a porção de extremidade do tubo de aço P1 e do lado de extremidade do elemento de vedação 3. Os bocais 42 injetam, entre a rosca macho Tm e o eletrodo 1, uma solução de revestimento que foi fornecida a partir do elemento de suporte 41.

[0047] A FIG. 3 é uma vista esquemática de uma unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 conforme observada em uma direção axial do elemento de suporte 41. Como mostrado na FIG. 3, de acordo com a presente modalidade, a unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 inclui oito bocais 42. O número de bocais 42 não está limitado a oito, mas de preferência são fornecidos seis ou mais bicos.

[0048] Cada bocal 42 inclui uma porção de corpo 42a e uma porção de ponta 42b. A porção de corpo 42a prolonga-se substancialmente paralela a um plano que é perpendicular ao eixo de tubo X1 do tubo de aço P1. A porção de corpo 42a prolonga-se radialmente para fora, adjacente ao eixo de tubo X1 do tubo de aço P1.

[0049] A porção de ponta 42b é contígua à porção de corpo 42a. A solução de revestimento passa através da porção de corpo 42a e é injetada através de um orifício de jato na porção de ponta 42b. Como visto olhando para o aparelho de galvanoplastia 10 em uma direção de eixo de tubo do tubo de aço P1, o orifício de jato na porção de ponta 42b está posicionado entre o eletrodo 1 e a rosca macho Tm (FIG. 2).

[0050] Os bocais 42 injetam solução de revestimento através dos orifícios de jato nas porções de ponta 42b em uma direção circunferencial em torno do eixo de tubo X1. Ou seja, a direção da injeção S1 dos bocais 42 é no sentido horário ou anti-horário em torno do eixo do tubo X1. Assim, a solução de revestimento injetada a partir dos bocais 42 forma um fluxo em espiral com o seu centro no eixo do tubo X1. De preferência, a direção do fluxo espiral formado pelos bocais 42 é a mesma conforme a direção da rosca da rosca macho Tm (FIG. 2).

[0051] A FIG. 4 é uma vista esquemática de um bocal 42 conforme visto em uma direção, R1, na qual a porção de corpo 42a se estende. A porção de ponta 42b é inclinada em direção à rosca macho Tm em relação a um plano que é perpendicular ao eixo de tubo X1 do tubo de aço P1. Uma direção ao longo de um plano perpendicular ao eixo de tubo X1, ou mais especificamente, a direção que é perpendicular à direção de extensão R1 e ao eixo de tubo X1, será mencionada como direção de referência V1.

[0052] Como mostrado na FIG. 4, como visto olhando para o bocal 42 em uma direção de extensão R1 de sua porção de corpo 42a, a porção de ponta 42b é inclinada em um ângulo de inclinação α1 em direção à rosca macho Tm relativa à direção de referência V1. Ou seja, a direção S1, na qual o bocal 42 injeta solução de revestimento é inclinada no ângulo de inclinação α1 em direção à rosca macho Tm relativa à direção de referência V1.

[0053] O ângulo de inclinação α1 é maior que 20 graus e menor que 90 graus. Mais preferencialmente, o ângulo de inclinação α1 é maior que 30 graus e não maior que 60 graus.

[0054] [Efeitos] No aparelho de galvanoplastia 10 de acordo com a primeira modalidade, a direção S1 na qual cada bocal 42 injeta solução de revestimento é inclinada em um ângulo maior do que 20 graus e menor do que 90 graus em direção à rosca macho Tm relativa à direção de referência V1. Assim, durante a galvanoplastia, a solução de revestimento é injetada na direção da rosca macho Tm, agitando assim fortemente a solução de revestimento perto da rosca macho Tm. Isto faz com que a camada de difusão produzida adjacente à rosca macho Tm se torne mais fina, reduzindo assim as flutuações na espessura da camada de difusão. Isto mitiga as variações na taxa de deposição de metal, impedindo que a composição da camada de revestimento de liga depositada sobre a superfície da rosca macho Tm seja não uniforme. Isso também minimiza defeitos de revestimento, como irregularidades na aparência e pequenas cascas de revestimento.

[0055] <Segunda Modalidade> [Construção de Aparelho de Galvanoplastia] A FIG. 5 é uma vista em corte transversal vertical esquemática de um aparelho de galvanoplastia 20 de acordo com uma segunda modalidade. O aparelho de galvanoplastia 20 deposita uma camada de revestimento de liga sobre a superfície de uma rosca fêmea Tf proporcionada sobre a periferia interna de uma extremidade do tubo de aço P2. Geralmente, essa porção de extremidade de um tubo de aço P2 é mencionada como "caixa".

[0056] Como mostrado na FIG. 5, semelhante ao aparelho de galvanoplastia 10 de acordo com a primeira modalidade (FIG. 2), o aparelho de galvanoplastia 20 inclui um eletrodo 1, componentes de vedação 2 e 3 e uma unidade de fornecimento de solução de revestimento 4. Contudo, o aparelho de galvanoplastia 20 é diferente do aparelho de galvanoplastia 10 de acordo com a primeira modalidade 1 na disposição desses elementos.

[0057] O eletrodo 1 está localizado adjacente à periferia interna do tubo de aço P2. O eletrodo 1 está voltado para a rosca fêmea Tf no tubo de aço P2. Uma solução de revestimento é fornecida entre o eletrodo 1 e a rosca fêmea Tf, e uma diferença de potencial é aplicada entre o eletrodo 1 e o tubo de aço P2 de tal forma que uma camada de revestimento é depositada sobre a superfície da rosca fêmea Tf.

[0058] O elemento de vedação 2 está localizado dentro do tubo de aço P2 e para dentro da porção de extremidade para vedar o tubo de aço P2. Semelhante ao da primeira modalidade, o elemento de vedação 2 veda completamente toda a periferia interna do tubo de aço P2 para fechar o interior do tubo de aço P1. O elemento de vedação 2 da presente modalidade, quando no tubo de aço 2, está localizado mais perto do meio do tubo do que a rosca fêmea Tf.

[0059] O elemento de vedação 3 é ligado à porção de extremidade do tubo de aço P2, semelhante ao da primeira modalidade. No entanto, de acordo com a presente modalidade, a localização sobre a periferia exterior do tubo de aço P2 com o qual o elemento de vedação 3 está em contato não está limitada a uma localização particular, uma vez que a rosca fêmea Tf a ser galvanizada é proporcionada sobre a periferia interna do tubo de aço P2. O elemento de vedação 3 pode estar em contato com um local na periferia externa do tubo de aço P2 que está relativamente próximo da extremidade do tubo de aço P2. Nesta implementação, o elemento de vedação 3 está localizado na extremidade do tubo de aço P2 e, juntamente com o tubo de aço P2 e o elemento de vedação 2, forma um espaço de recebimento 8 para receber a solução de revestimento. O eletrodo 1 está localizado dentro do espaço de recebimento 8

[0060] A unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 inclui uma pluralidade de bocais 42A. Os bocais 42A estão localizados no espaço de recebimento 8 adjacente a uma extremidade da rosca fêmea Tf. Os bocais 42A estão localizados entre a rosca fêmea Tf e o elemento de vedação 2. Ou seja, os bocais 42A, quando no tubo de aço P2, estão localizados mais próximos do meio do tubo do que a rosca fêmea Tf.

[0061] A FIG. 6 é uma vista esquemática de uma unidade de fornecimento de solução de revestimento 4 conforme observada em uma direção axial do elemento de suporte 41. Como mostrado na FIG. 6, de acordo com a presente modalidade, também, oito bocais 42A estão dispostos de uma maneira radial e separados por uma distância igual. Cada bocal 42A inclui uma porção de corpo 42Aa e uma porção de ponta 42Ab.

[0062] A porção de corpo 42Aa se estende substancialmente paralela a um plano que é perpendicular ao eixo do tubo X2 do tubo de aço P2. Como visto olhando para o aparelho de galvanoplastia 20 em uma direção de eixo de tubo do tubo de aço P2, o orifício de jato na porção de ponta 42Ab está posicionado entre o eletrodo 1 e a rosca fêmea Tf (FIG. 5).

[0063] Similarmente aos bocais 42 da primeira modalidade, os bocais 42A injetam solução de revestimento através dos orifícios de jato nas porções de ponta 42Ab em uma direção circunferencial em torno do eixo de tubo X2. A solução de revestimento injetada a partir dos bocais 42A forma um fluxo em espiral com o seu centro no eixo do tubo X2. De preferência, a direção do fluxo espiral é a mesma conforme a direção de rosca da rosca fêmea Tf (FIG. 5).

[0064] A FIG. 7 é uma vista esquemática de um bocal 42A conforme observado em uma direção, R2, na qual a porção de corpo 42Aa se estende. A porção de ponta 42Ab é inclinada em direção à rosca macho Tf em relação a um plano que é perpendicular ao eixo de tubo X2 do tubo de aço P2. Uma direção ao longo de um plano perpendicular ao eixo de tubo X2, ou mais especificamente, a direção que é perpendicular à direção de extensão R2 e ao eixo de tubo X2, será mencionada como direção de referência V2.

[0065] Como mostrado na FIG. 7, quando visto olhando para o bocal 42A em uma direção de extensão R2 da sua porção de corpo 42Aa, a porção de ponta 42Ab está inclinada em um ângulo de inclinação α2 na direção da rosca fêmea Tf em relação à direção de referência V2. Ou seja, a direção S2, na qual o bocal 42A injeta solução de revestimento é inclinada no ângulo de inclinação α2 em direção à rosca fêmea Tf relativa à direção de referência V2. O ângulo de inclinação α2 é maior do que 20 graus e menor do que 90 graus, e mais preferencialmente, maior do que 30 graus e não maior do que 60 graus.

[0066] A direção S2 na qual os bocais 42A injetam a solução de revestimento está inclinada para o lado oposto à direção S1 na qual os bocais 42 da primeira modalidade injetam uma solução de revestimento. Isso porque os bocais 42A da segunda modalidade estão posicionados de um modo oposto aos bocais 42 da primeira modalidade através de uma seção de tubo que se estende na direção do eixo do tubo.

[0067] O lado em que a direção de injeção da solução de revestimento deve ser inclinada pode ser determinada dependendo da relação de posição relativa entre a rosca e bocais. Em suma, a direção de injeção dos bicos só precisa ser inclinada em direção à rosca em relação a um plano que é perpendicular à direção axial do tubo de aço, de tal forma que a solução de revestimento é injetada em direção à rosca.

[0068] [Efeitos] No aparelho de galvanoplastia 20 de acordo com a segunda modalidade, a direção S2 na qual cada bocal 42A injeta solução é inclinada em um ângulo maior do que 20 graus e menor do que 90 graus em direção à rosca fêmea Tf relativa à direção de referência V2. Assim, durante a galvanoplastia, a solução de revestimento perto da rosca fêmea Tf é fortemente agitada. Isto faz com que a camada de difusão se torne mais fina, reduzindo assim as flutuações na espessura da camada de difusão. Isso evita que a composição da camada de revestimento de liga depositada sobre a superfície da rosca fêmea Tf seja não uniforme. Isso também minimiza defeitos de revestimento, como irregularidades na aparência e pequenas cascas de revestimento.

[0069] <Variações> Embora algumas modalidades particulares tenham sido descritas, a presente divulgação não está limitada às modalidades ilustradas acima, e várias modificações são possíveis sem se afastar do espírito da divulgação.

[0070] Nas modalidades ilustradas acima, as porções de corpo dos bocais estendem-se paralelamente a um plano que é perpendicular ao eixo de tubo do tubo de aço, e as porções de ponta dos bocais são inclinadas em relação a este plano; no entanto, a presente divulgação não está limitada a tal configuração. Por exemplo, os bocais inteiros podem ser inclinados em relação a um plano que é perpendicular ao eixo do tubo de aço para injetar a solução de revestimento em um ângulo predeterminado.

[0071] Nas modalidades ilustradas acima, o elemento de vedação dentro do tubo de aço é fixado ao elemento de suporte da unidade de fornecimento de solução de revestimento por meio de elementos de fixação. Alternativamente, o elemento de vedação não pode ser fixado à unidade de fornecimento de solução de revestimento.

[Exemplos]

[0072] Os efeitos da presente divulgação serão ilustrados abaixo com 5 referência aos exemplos. No entanto, a presente divulgação não se limita aos exemplos ilustrados abaixo.

[0073] Foi preparado um líquido desengordurante (50 g/L de hidróxido de sódio), um banho Ni (250 g/L de cloreto de níquel, 80 g/L de ácido clorídrico), banho de revestimento de Zn-Ni ("Dain Zinalloy" da Daiwa Fine Chemicals Co., 10 Ltd.), e o aparelho de galvanoplastia (10) mostrado na FIG. 1 foi usado para realizar o revestimento com liga de Zn-Ni (teor de Ni (alvo): 12 a 16%) sobre a superfície de uma rosca macho (Tm) em um tubo de aço (P1). As etapas do processo de galvanoplastia e suas condições estão apresentadas na Tabela 1.

[0074] [Tabela 1]

[0075] O revestimento foi realizado com diferentes ângulos de inclinação (α1) da direção de injeção (S1) pelos bocais (42) e com diferentes números de bocais (42), e foi investigado se havia cascas de revestimento. A presença de cascas de revestimento foi avaliada visualmente usando uma escala de três graus: "Bom" significa que não havia regiões não revestidas; "Normal" significa que havia pequenas regiões não revestidas; e "Ruim" significa que havia grandes regiões não revestidas. Os resultados da investigação são apresentados na Tabela 2.

[0076] [Tabela 2]

[0077] Como mostrado na Tabela 2, o exemplo comparativo com um ângulo de inclinação (α1) de 20 graus teve um grande número de cascas de revestimento. Por outro lado, os exemplos inventivos 1 a 4, que tinham ângulos de inclinação (α1) maiores que 20 graus, tinham apenas um número limitado de cascas de revestimento comparadas com as do exemplo comparativo. Particularmente, os exemplos inventivos 2 a 4, que tinham seis ou mais bocais (42), não possuíam nenhum tipo de revestimento.

[0078] A FIG. 9 mostra imagens para comparação entre o aço (P1) do exemplo inventivo 2 e o aço (P1) do exemplo comparativo. A FIG. 9 mostra que o tubo de aço (P1) do exemplo inventivo 2 não tinha cascas de revestimento, enquanto o tubo de aço (P1) do exemplo comparativo tinha um grande número de cascas de revestimento.

[0079] Além disso, em relação ao brilho de cor do revestimento, como mostrado na Tabela 2, exemplos inventivos 1 a 4 tinham valores L de 79,5 a 81,1, o que significa branco prateado substancialmente uniforme, enquanto o exemplo comparativo tinha um valor L de 76, o que significa um tom relativamente escuro e, como um todo, tinha irregularidades com porções relativamente escuras misturadas na porção branca prateada.

[0080] A FIG. 8 mostra a relação entre a composição (teor de Ni) e o brilho da cor (valor L) da camada de revestimento de liga de Zn-Ni. Quando o teor de Ni está no intervalo de 12 a 16% em peso, o valor L está no intervalo de 78 a 83, o que significa que o tom da cor é branco prateado. Quando o teor de Ni é ainda 5 maior, o valor L fica mais baixo, o que significa um tom de cor relativamente escuro. Ou seja, pode concluir-se que, em cada um dos exemplos 1 a 4 da invenção, a composição da camada de revestimento de liga estava no intervalo da composição alvo dos presentes exemplos e era substancialmente uniforme. Por outro lado, pode-se concluir que, no exemplo comparativo, porções com 10 maiores teores de Ni estavam presentes localmente e a composição da camada de revestimento de liga não era uniforme.

[0081] Os exemplos inventivos e comparativos demonstram que a inclinação da direção na qual os bocais injetam a solução de revestimento em um ângulo maior do que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca em 15 relação a um plano que é perpendicular ao eixo do tubo de aço minimizará os defeitos de revestimento deixados após a deposição de uma camada de revestimento de liga. Os exemplos inventivos e comparativos também demonstram que possuir seis ou mais bocais irá melhorar ainda mais o efeito de minimizar os defeitos de revestimento.

Claims

1. Aparelho de galvanoplastia (10) utilizado para um tubo de aço (P1) com rosca macho (Tm) em uma periferia externa de uma porção de extremidade do tubo de aço (P1), o aparelho de galvanoplastia (10) caracterizado por compreender: um elemento de vedação (2) posicionado na extremidade do tubo de aço (P1) para vedar o tubo de aço (P1); um recipiente (3) com uma abertura (33) para receber a porção de extremidade, o recipiente (3) configurado para conter a porção de extremidade e uma solução de revestimento; um eletrodo (1) localizado no recipiente (3) e voltado para a rosca macho (Tm); e uma pluralidade de bocais (42) posicionada dentro do recipiente (3) e disposta em torno de um eixo de tubo (X1) do tubo de aço (P1) para injetar uma solução de revestimento entre a rosca macho (Tm) e o eletrodo (1), e um elemento de suporte (41) localizado em um lado oposto à abertura (33) do recipiente (3) para apoiar a pluralidade de bocais (42), em que a solução de revestimento é injetada por cada um dos bocais (42) em uma direção inclinada em um ângulo maior que 20 graus e menor que 90 graus em direção à rosca macho (Tm) em relação a um plano perpendicular ao eixo do tubo (X1), o elemento de suporte (41) inclui um canal de solução de revestimento (44) para fornecer a solução de revestimento aos bocais (42), o recipiente (3) forma um espaço de recebimento (8) para receber uma solução de revestimento junto com o tubo de aço (P1) e o elemento de vedação (2), o elemento de suporte (41) se estende de fora do espaço de recebimento através de um lado de extremidade do recipiente (3) para dentro do espaço de recebimento (8), os bocais (42) são conectados a uma extremidade do elemento de suporte (41) que está localizado dentro do espaço de recebimento (8), e o elemento de vedação (2) posicionado na extremidade do tubo de aço (P1) é fixado à extremidade do elemento de suporte (41) ao qual os bocais (42) estão conectados.

2. Aparelho de galvanoplastia (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o elemento de suporte (41) incluir um primeiro canal (43) que se estende ao longo do eixo do tubo (X1), e em que o elemento de vedação (2) inclui: um disco (21) que inclui um segundo canal (23) que se estende até uma periferia externa do mesmo e se comunica com o primeiro canal (43); e gaxeta (22) montada sobre a periferia externa do disco (21) e está em contato com a periferia interna do tubo de aço (P1).

3. Aparelho de galvanização (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por o número dos bocais (42) ser seis ou maior.