BRPI0311510B1 - Threaded gasket for steel pipes - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "JUNTA ROSQUEADA PARA TUBOS DE AÇO".

Campo Técnico Esta invenção se refere a uma junta rosqueada para tubos de aço que apresenta um revestimento lubrificante na superfície da mesma, e, particularmente, a tal junta rosqueada na qual o revestimento lubrificante confere à junta rosqueada uma resistência aperfeiçoada ao desgaste, de modo que a junta possa ser repetidamente apertada e afrouxada, com o revestimento apresentando uma lubricidade reduzida para minimizar a tendência de matéria estranha ser aderida ao revestimento. Técnica Antecedente Tubos para poços de petróleo, tais como tubulações e tubos de revestimento usados na perfuração de poços de petróleo ou gás, são tipicamente conectados entre si por meio de juntas rosqueadas. No passado, a profundidade dos poços de petróleo era tipicamente de 2000 a 3000 metros, embora, mais recentemente, a profundidade dos poços de petróleo possa alcançar de 8.000 a 10.000 metros nos campos de petróleos localizados ao largo e em outros poços profundos.

Uma junta rosqueada destinada a tubos para poços de petróleo é submetida a várias forças em seu ambiente de uso, incluindo cargas, tais como forças de tração axiais, causadas pelo peso do tubo para poços de petróleo e do membro de junta (acoplamento), pelas pressões devido às pressões internas e externas combinadas, e pelo calor geotérmico que aumenta à medida que a profundidade aumenta. Por isso, uma junta rosqueada tem que poder manter a estanqueidade ao gás sem ruptura em tais ambientes.

Durante o processo de abaixamento da tubulação ou dos tubos de revestimento em um poço, uma junta, que foi outrora apertada para conexão, precisa, em geral, ser afrouxada e depois novamente apertada. O Instituto de Petróleo Americano (API) exige que não haja qualquer ocorrência de desgaste, o que é um emperramento severo irrecuperável, e que a estanqueidade ao gás seja mantida, mesmo que o aperto (montagem) e o afrouxamento (ruptura) sejam repetidos dez vezes para uma junta de tubulação e três vezes para uma junta de tubos de revestimento que apresenta um diâmetro maior do que uma junta de tubulação. A fim de lidar com estas exigências, vem sendo recentemente bastante usada uma junta rosqueada especial que apresenta uma porção de contato de metal contra metal sem roscas (adiante denominada de "porção de contato de metal não-rosqueada"), além de uma porção rosqueada, e que é capaz de formar uma vedação de metal contra metal para aperfeiçoar a estanqueidade ao gás. Neste tipo de junta rosqueada, tipicamente, é formado um pino na superfície externa de cada extremidade de um tubo para poços de petróleo, apresentando uma porção externamente rosqueada e uma porção de contato de metal não-rosqueada. Uma caixa correspondente é formada na superfície interna de um membro de acoplamento separado na forma de luva, apresentando uma porção intemamente rosqueada e uma porção de contato de metal não-rosqueada, de modo a se casarem com as porções rosqueada e não-rosqueada correspondentes do pino. Quando o pino for atarraxado na caixa para fixação, as porções de contato de metal não-rosqueadas do pino e da caixa serão formadas para estanquemente entrar em contato mútuo para formarem uma vedação de metal contra metal. A fim de garantir propriedades de vedação adequadas por meio da vedação de metal contra metal" de uma junta rosqueada no ambiente de um tubo para poços de petróleo, uma pressão extremamente alta tem que ser aplicada à porção de contato de metal não-rosqueada durante o aperto. Esta pressão elevada permite que o desgaste aconteça. Por isso, antes do aperto, uma graxa lubrificante denominada de graxa composta, que é um fluido viscoso na temperatura ambiente, é aplicada à porção de contato de metal contra metal e às roscas a fim de conferir uma maior resistência ao desgaste e uma estanqueidade aperfeiçoada ao gás.

Entretanto, uma graxa composta contém uma grande quantidade de um pó de um metal pesado, tal como chumbo, zinco ou cobre. Quando uma graxa composta aplicada a uma junta rosqueada for despegada, há uma preocupação de ela vir a causar a poluição ambiental. Além disso, a aplicação de graxa composta piora o ambiente de trabalho e diminui a eficiência de trabalho. Desse modo, há a necessidade de uma junta rosqueada que possa ser usada sem aplicação de uma graxa lubrificante, tal como uma graxa composta.

Com relação a uma junta rosqueada para a qual não é necessária a aplicação de uma graxa lubrificante, as publicações JP 08-103724 A 1 (1996), JP 08-233163 A 1 (1996) e JP 08/233164 A 1 (1996) propõem uma junta rosqueada na qual o revestimento lubrificante com base em lubrificante sólido (adiante denominado de "revestimento lubrificante sólido") que compreende um lubrificante sólido, tal como dissulfeto de molibdênio ligado com uma resina, tal como uma resina epóxi, é formado na porção de contato de metal não-rosqueada do pino ou da caixa da junta rosqueada.

Entretanto, não é fácil formar um revestimento lubrificante sólido em uma espessura uniforme ao longo do perfil das roscas e da porção de contato de metal não-rosqueada de uma junta rosqueada. Se o revestimento apresentar uma espessura irregular, uma pressão excessivamente alta será exigida nas áreas onde o revestimento lubrificante é mais grosso para apertar a junta rosqueada, aumentando assim o torque de aperto, ou fazendo com que as roscas sejam deformadas e fazendo, portanto, com que o desgaste ocorra com facilidade. Por outro lado, nas áreas onde o revestimento lubrificante é mais fino, poderá facilmente ocorrer a lubrificação pobre ou a ferrugem.

Mesmo no caso em que um revestimento lubrificante sólido é formado em uma espessura uniforme, o desgaste pode facilmente ocorrer em condições em que a junta é repetidamente apertada e afrouxada ou há a presença de matéria estranha. A presença de matéria estranha acontece, por exemplo, quando um tubo para poços de petróleo for mantido em pé para conexão com uma junta rosqueada, e a ferrugem formada na parede interna do tubo ou os grãos soprados usados para desincrustação e que permanecem dentro do tubo se desintegrarem dentro do tubo e parte dos mesmos aderir às roscas ou à porção de contato de metal não-rosqueada.

Um revestimento lubrificante sólido apresenta uma ductilidade e uma fluidez pobres, tendendo, portanto, a ser facilmente descarnado. Nas condições acima descritas, durante o aperto de uma junta rosqueada, uma parte das roscas ou das porções de contato de metal não-rosqueadas da junta é submetida a uma pressão excessivamente alta, fazendo assim com que a deformação plástica ocorra localmente apenas em tal parte da junta, levando à descamação do revestimento lubrificante sólido para deixar exposta a superfície de metal bruto subjacente. Então, mesmo que a superfície de metal exposta seja pequena em sua área, o desgaste poderá ocorrer com facilidade.

Outra desvantagem de um revestimento lubrificante sólido é a de que suas propriedades de prevenção de ferrugem não são suficientes para adequadamente proteger a junta rosqueada contra a ferrugem, enquanto ela se encontra armazenada antes do uso no campo perto de um poço de petróleo. Uma vez que a ferrugem apresenta uma lubricidade pobre, a formação de ferrugem e a formação de bolhas ou descamação concomitante do revestimento lubrificante sólido tomam instável o torque exigido para o aperto da junta, resultando, em geral, assim na ocorrência de desgaste ou em uma redução na estanqueidade ao gás alcançada pelo aperto.

Por outro lado, no caso de um lubrificante líquido, tal como uma graxa ou óleo lubrificante que é fluido na temperatura ambiente, o lubrificante "confinado nas fissuras das roscas ou nos rebaixos da aspereza de superfície da junta rosqueada pode ser infiltrado pela ação da pressão aplicada durante o aperto. Como resultado, mesmo que uma parte da junta rosqueada seja submetida a uma pressão excessivamente alta, o lubrificante líquido pode se estender para essa peça por meio de infiltração, permitindo assim a prevenção do desgaste. Esta ação é denominada de uma função auto-reparadora de um lubrificante líquido. Em geral, quanto maior a fluidez de um lubrificante líquido (menor a viscosidade do mesmo), maior sua função auto-reparadora. Adicionalmente, o lubrificante líquido apresenta boas propriedades de prevenção de ferrugem.

Entretanto, dentre os lubrificantes líquidos convencionais, aqueles que apresentam boas propriedades antidesgastantes e que podem ser aplicados a uma junta rosqueada com uma porção de vedação de metal contra metal contêm uma grande quantidade de metais pesados, como é o caso com uma graxa composta, causando, conseqüentemente, problemas ambientais. Além disso, a aplicação de um lubrificante líquido ou uma graxa lubrificante toma gordurenta a superfície da junta rosqueada aplicada, e matéria estanha, tais como partículas silicosas, areia e sujeira, pode tender a ser prontamente aderida às roscas e às porções de contato de metal não-rosqueadas da junta. Particularmente, quando um tubo para poços de petróleo for mantido em pé para conexão, a ferrugem e os grãos soprados se desintegrarão dentro do tubo. Neste momento, se a superfície da junta rosqueada se apresentar gordurenta, uma parte considerável da ferrugem e dos grãos soprados irá aderir à superfície. Como resultado, mesmo com uma graxa lubrificante líquida que se espera exercer uma função auto-reparadora, é difícil prover lubricidade suficiente, podendo ocorrer o desgaste com os repetidos aperto e afrouxamento da junta.

Descrição da Invenção A presente invenção apresenta uma junta rosqueada para tubos de aço, na qual são minorados ou eliminados os problemas acima descritos de um revestimento lubrificante sólido e de uma graxa líquida.

Mais especificamente, a presente invenção apresenta uma junta rosqueada para tubos de aço que apresenta um revestimento lubrificante com uma lubricidade reduzida, e uma junta com boas propriedades antides-gastantes e de prevenção de ferrugem sem a aplicação de uma graxa lubrificante contendo metal pesado.

Conforme discutido anteriormente, um lubrificante líquido tem uma função auto-reparadora e boas propriedades de prevenção de ferrugem, sendo, portanto, mais adequado do que um revestimento de lubrificante sólido para uso na lubrificação de uma junta rosqueada para tubos de aço, para o que são exigidas propriedades antidesgastantes durante os repetidos aperto e afrouxamento. Entretanto, a fim de se conseguir um alto nível de lubricidade que seja suficiente para prover tais propriedades antidesgastantes a uma porção de vedação de metal contra metal, é necessário incluir uma grande quantidade de um pó de metal pesado no lubrificante líquido, causando, conseqüentemente, problemas ambientais. Com um óleo lubrificante sozinho, apenas um revestimento fino pode ser formado; dessa maneira, a lubricidade não é suficiente. Além disso, a fim de impedir a adesão de matéria estranha, o que causa uma redução nas propriedades anti-desgastante, é necessário suprimir a lubricidade do revestimento tanto quanto possível. Em contraste, um revestimento de lubrificante sólido está livre destes problemas.

Os presentes inventores verificaram que os problemas acima descritos de um lubrificante líquido podem ser eliminados com o uso de um lubrificante líquido e um lubrificante sólido juntos. Especificamente, ou (1) um revestimento lubrificante que apresenta uma camada inferior de um lubrificante líquido e uma camada superior de um lubrificante sólido, ou (2) um revestimento lubrificante semi-sólido ou sólido, que é formado de uma mistura que compreende um óleo lubrificante como um lubrificante líquido e uma cera como um lubrificante sólido, é formado na superfície de uma junta ros-queada a ser lubrificada.

Desse modo, a presente invenção se refere a uma junta rosque-ada para tubos de aço que compreende um pino e uma caixa, cada qual apresentando uma superfície de contato que inclui uma porção rosqueada e uma porção de contato de metal não-rosqueada e que apresenta um revestimento lubrificante na superfície de contato pelo menos do pino ou da caixa.

Em uma primeira concretização da invenção, o revestimento lubrificante compreende uma camada lubrificante inferior que se apresenta na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C e uma camada lubrificante superior que se apresenta na forma sólida em 40°C.

Em uma segunda concretização da invenção, o revestimento lubrificante é semi-sólido ou sólido em 40°C e é formado de uma mistura que compreende um óleo lubrificante que se apresenta na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C e uma cera que se apresenta na forma sólida em 40°C. A faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C é uma faixa de temperatura à qual os tubos para poços de petróleo são geralmente expostos durante o armazenamento, o transporte ou o despacho, e a conexão no campo.

Com uma junta rosqueada para tubos de aço, de acordo com a primeira concretização na qual um revestimento lubrificante de duas camadas é formado, uma vez que a camada superior que aparece na superfície do revestimento é uma camada sólida, o revestimento não é gordurento na superfície, sendo, portanto, difícil que matéria estranha seja aderida ao mesmo. A camada sólida superior é relativamente rompida facilmente para fazer com que o lubrificante líquido na camada inferior apareça com a aplicação de uma pressão excessivamente alta durante o aperto ou o afrouxamento. Como resultado, apesar da presença de uma camada sólida na superfície, é possível que o lubrificante líquido na camada inferior exerça sua função auto-reparadora e confira boas propriedades antidesgastantes à junta rosqueada. Adicionalmente, quando a superfície de contato de uma junta rosqueada for inicialmente revestida com uma camada inferior de um lubrificante líquido, a superfície irregular da superfície de contato será formada plana com o enchimento com lubrificante, de modo que seja fácil formar uma superfície ou camada superior de um lubrificante sólido em uma espessura uniforme, minimizando assim a ocorrência de uma pressão local excessivamente alta devido a uma flutuação na espessura da camada de lubrificante sólido.

Em uma junta rosqueada para tubos de aço, de acordo com a segunda concretização na qual é formado um revestimento lubrificante semi-sólido ou sólido de uma mistura que compreende um óleo lubrificante e uma cera, é preferido que a mistura tenha sido aquecida pelo menos a temperatura na qual a cera é liquefeita para formar uma mistura líquida, o que forma, com o esfriamento, uma mistura na qual a cera e o óleo lubrificante foram dissolvidos mutuamente.

Um revestimento formado pela dispersão de partículas de cera em um óleo lubrificante se apresenta normalmente na forma líquida ou semi-sólida na temperatura ambiente, e pode ser tão gordurento quanto o óleo lubrificante, podendo matéria estranha tender a ser aderida ao mesmo. Em contraste, um revestimento de uma mistura que compreende um óleo lubrificante e uma cera, formado com o aquecimento da mistura, de modo a fazer com que o óleo e a cera sejam dissolvidos mutuamente, se apresenta na forma sólida ou semi-sólida na temperatura ambiente, o qual é menos gordu-rento ou apresenta um toque seco, sendo, portanto, difícil que matéria estranha seja aderida ao mesmo. Contudo, durante o aperto ou afrouxamento da junta rosqueada, a cera se funde imediatamente pelo calor de atrito gerado, de maneira que todo o revestimento seja liquefeito. Conseqüentemente, a mesma função auto-reparadora, conforme obtida com um lubrificante líquido, pode ser conseguida, sendo exibidas boas propriedades antidesgastantes.

Na segunda concretização, o processo de fabricação de uma junta rosqueada é mais simples comparado ao processo da primeira concretização, uma vez que o revestimento lubrificante é um revestimento de camada única que é formado por um procedimento de aplicação única.

Portanto, tanto na primeira concretização, como na segunda concretização da presente invenção, é possível se obter boas propriedades antidesgastantes atributáveis à função auto-reparadora de um lubrificante líquido juntamente com uma lubricidade reduzida da superfície de um revestimento lubrificante.

Além disso, em ambas as concretizações, o lubrificante líquido é limitado pela camada de lubrificante sólido superior, na primeira concretização, ou pela cera sólida coexistente, na segunda concretização, de modo que o lubrificante líquido possa ser retido na superfície de contato da junta rosqueada em uma quantidade suficiente para exercer sua função auto-reparadora adequadamente para impedir o desgaste. Como resultado, é possível prover uma junta rosqueada com boas propriedades antidesgastantes capaz de suportar os repetidos aperto e afrouxamento sem a inclusão de um pó de metal pesado.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal que mostra uma junta rosqueada para tubos de aço que apresenta uma porção rosqueada e uma porção de contato de metal não-rosqueada. A Figura 2 é um diagrama esquemático que mostra um processo de teste empregado nos exemplos para avaliar a lubricidade de um revestimento lubrificante.

Descrição das Concretizações da Invenção Conforme ilustrado na Figura 1, uma junta rosqueada típica para tubos de aço compreende um pino 1 formado na superfície externa de um tubo de aço, tal como um tubo para poços de petróleo, em cada de suas extremidades, e uma caixa 2 formada na superfície interna de cada extremidade de um membro de acoplamento rosqueado na forma de luva. O pino 1 apresenta uma porção extemamente rosqueada 3 e uma porção de contato de metal não-rosqueada 8. Tipicamente, a porção de contato de metal não-rosqueada é localizada na ponta do tubo, e a porção extemamente rosqueada se estende para dentro a partir da mesma. Correspondentemente, a caixa 2 apresenta uma porção intemamente rosqueada 4 e uma porção de contato de metal não-rosqueada 8. Entretanto, é possível empregar uma estrutura invertida, na qual um pino é formado em um membro de acoplamento e uma caixa é formada em ambas as extremidades de um tubo de aço, ou omitir um membro de acoplamento com a formação de um pino em uma extremidade do tubo de aço e uma caixa na outra extremidade do tubo.

Para cada um, o pino ou a caixa, a porção rosqueada e a porção — de contato de metal não-rosqueada dos mesmos constituem sua superfície de contato. De acordo com a presente invenção, a superfície de contato de pelo menos um deles, o pino ou a caixa, apresenta um revestimento lubrificante formado na mesma, de acordo com a primeira ou segunda concretização acima descrita. É suficiente que o revestimento lubrificante seja formado na superfície de contato do pino ou da caixa, embora possa ser formado, naturalmente, na superfície de contato tanto do pino como da caixa. É preferido que o revestimento lubrificante seja formado em toda a superfície de contato, mas ele pode ser formado apenas em uma parte da superfície de contato. No último caso, o revestimento lubrificante é preferivelmente formado na porção de contato de metal não-rosqueada da superfície de contato, que é mais suscetível ao desgaste do que a porção rosqueada.

Na primeira concretização da presente invenção, a superfície de contato do pino e/ou da caixa de uma junta rosqueada para tubos de aço apresenta um revestimento lubrificante formado na mesma que compreende duas camadas que consistem de uma camada lubrificante inferior que se apresenta na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C (adiante denominada de camada líquida) e de uma camada lubrificante superior que se apresenta na forma sólida em 40°C (adiante denominada de camada sólida). Desse modo, um lubrificante líquido (tipicamente, um óleo lubrificante) é inicialmente aplicado à superfície de contato para formar a camada líquida, e a camada sólida é então formada na camada líquida. A camada líquida inferior preferivelmente apresenta uma espessura na faixa de 0,5 a 1000 pm, em cuja faixa pode ser obtida a lubricidade suficiente para impedir o desgaste. Se a camada líquida for espessa demais, a camada sólida superior tenderá a deslizar e, conseqüentemente, será rompida. Entretanto, tal fenômeno não irá ocorrer, quando a espessura da camada líquida estiver dentro da faixa acima descrita. Mais preferivelmente, a espessura da camada líquida é de 1 a 100 pm. A camada sólida superior preferivelmente apresenta uma espessura na faixa de 1 a 200 pm, em cuja faixa sua resistência de revestimento é suficiente para impedir que ela seja rompida, quando submetida a um ligeiro contato com outro corpo, e, ao mesmo tempo, a camada sólida não impede a função auto-reparadora da camada líquida inferior depois que ela tenha sido rompida pela força aplicada durante o aperto da junta rosqueada. Mais preferivelmente, a espessura da camada sólida é de 1 a 50 pm. É preferível que a camada líquida seja formada a partir de um óleo lubrificante que se apresenta na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C. O óleo lubrificante pode ser um óleo mineral, um óleo de éster sintético, um óleo animal ou vegetal, ou pode compreender dois ou mais destes óleos em combinação. O óleo lubrificante pode conter vários aditivos para fins de aperfeiçoar as propriedades antidesgas- tantes, as propriedades de prevenção de ferrugem, ou outras propriedades. Tal aditivo, se for um líquido, poderá ser usado como um óleo lubrificante sozinho.

Uma classe de aditivo particularmente preferível é um sal de metal básico de um ácido orgânico, que é altamente eficaz a fim de aperfeiçoar as propriedades antidesgastantes e de prevenção de ferrugem. O sal de metal básico de um ácido orgânico se apresenta na forma de um líquido viscoso ou gordurento e contém uma grande quantidade de sal de metal em excesso (tipicamente, um carbonato) precipitado na forma de micropartículas coloidais. As micropartículas de um sal de metal, quando presentes em uma fissura entre as superfícies de contato de um pino e uma caixa, podem impedir que as superfícies de contato fiquem desgastadas. Uma vez que o sal de metal básico de um ácido orgânico é líquido, ele pode formar a camada líquida por si só, embora ele possa ser usado como uma mistura com o óleo lubrificante descrito acima. O sal de metal básico de um ácido orgânico inclui um sulfonato de metal básico, um fenato de metal básico, um salicilato de metal básico, um carboxilato de metal básico, e semelhantes. O sal de metal pode ser um sal de metal alcalino, embora seja, preferivelmente, um sal de metal alcalino-terroso e, particularmente, um sal de cálcio, de bário ou de magnésio. O sal de metal básico de um ácido orgânico apresenta preferivelmente uma basi-cidade na faixa de 50 - 500 mg de KOH/g. Um ou mais destes sais de metal básicos podem ser usados.

Outros aditivos apropriados podem ser usados. Exemplos de aditivos úteis são aqueles conhecidos como aditivos aos óleos lubrificantes, tais como os inibidores de corrosão, os antioxidantes, os modificadores de viscosidade, os aperfeiçoadores de oleosidade, e os agentes de pressão extrema. A fim de aperfeiçoar as propriedades antidesgastantes ou o toque seco do revestimento lubrificante, pode ser acrescentado um pó fino sólido à camada líquida. Entretanto, o pó fino pode possivelmente inibir a fluidez do revestimento durante o aperto e o afrouxamento da junta, a menos que ele seja acrescentado em uma quantidade pequena. A quantidade do pó fino, caso acrescentado, é preferivelmente de 5% no máximo. O pó fino que pode ser usado inclui aqueles materiais, tais como dissulfeto de moiibdênio, dissulfeto de tungstênio, grafite, mica, nitreto de boro, e politetrafluoroetileno, que são geralmente usados como um lubrificante sólido, bem como um pó de resina. O pó fino preferivelmente apresenta um diâmetro de partícula de 10 μιτι ou menos. Um diâmetro de partícula maior pode causar a formação de defeitos. Além disso, um sal de metal de um ácido graxo pode ser incluído na camada líquida, conforme descrito posteriormente. É preferível que a camada líquida compreenda um ou mais materiais selecionados a partir de óleos minerais, óleos de éster sintético, óleos animal ou vegetal, sais de metal básicos de um ácido orgânico. Estes materiais que são usados para formar a camada líquida apresentam preferivelmente uma viscosidade de 10 cSt ou mais em 40°C. Se a viscosidade for baixa demais, a camada líquida poderá escorrer antes que ela seja contida pela camada sólida superior, fazendo assim com que a camada líquida fique instável para ter uma espessura desejada. Além disso, a aplicação da camada sólida superior pode se tornar difícil. A camada liquida pode ser formada em uma maneira convencional. Assim, o óleo lubrificante que constitui a camada líquida é aplicado à superfície de contato de-uma junta rosqueada (isto é, a superfície de contato de seu pino e/ou caixa) por um processo de revestimento adequado, tal como revestimento com pincel, borrifo, ou revestimento por imersão, opcionalmente, depois de um ou mais aditivos apropriados terem sido acrescentados e, se a viscosidade do óleo for tão alta de modo a tornar a aplicação difícil, depois do óleo ter sido diluído com um solvente orgânico volátil. Quando do uso de um solvente, o revestimento aplicado será seco com ou sem aquecimento para remover o solvente. O solvente pode ser um solvente volátil comum. Exemplos de solventes úteis são os álcoois, tal como o etanol, o propanol, o isopropanol e o butanol; os hidrocarbonetos, tais como o tolueno e o xileno; e espírito mineral, querosina, nafteno sintético, e benzina de petróleo.

Antes da formação da camada líquida inferior, a superfície de contato da junta rosqueada, na qual deve ser formado um revestimento lubrificante, pode ser submetida ao tratamento preliminar de superfície. Tal tratamento preliminar de superfície pode ser executado para fins de aperfeiçoar a retenção do revestimento lubrificante com o aumento da aspereza de superfície, ou de aperfeiçoar as propriedades antidesgastantes da junta com o aumento da resistência à corrosão e/ou dureza da superfície de contato. O tratamento preliminar de superfície para aperfeiçoar a retenção do revestimento lubrificante inclui uma leve desoxidação, lançamento de fragmentos de chumbo ou areia, fosfatagem (tratamento de conversão química tipo fosfato), tal como o tratamento de fosfato de manganês ou o tratamento de fosfato de zinco, o tratamento de conversão química tipo oxalato, tal como o tratamento de oxalato de ferro, o recalcamento de vidro, e o sopro de zinco.

Por outro lado, o tratamento preliminar de superfície para aperfeiçoar as propriedades antidesgastantes inclui a blindagem com um metal, tal como níquel, cromo, cobre, zinco, estanho ou ferro, ou uma liga de dois ou mais destes metais (por exemplo, uma liga de Ni-Cr, Cu-Sn ou Zn-Fe), a nitruração, e o tratamento para formar um revestimento de TiC, TiN, TiCN, DLC (carbono semelhante ao diamante), CrxNy, TiBN, TiA1N, TiCrN, ou semelhante, que pode ser formado por deposição a vapor, tal como PDV ou -CVD. Também, é possível usar um processo no qual a superfície é submetida a tratamento térmico para formar uma camada de óxido.

Quando a superfície de contraste for submetida ao tratamento preliminar de superfície, é preferível que o revestimento lubrificante seja formado logo depois do tratamento preliminar de superfície, uma vez que a superfície apresenta uma alta umectação, aperfeiçoando assim a adesão e a retenção do revestimento lubrificante resultante. É considerado que o tratamento preliminar de superfície faz com que uma superfície ativa fique exposta ou seja formada, aumentando assim a adsorção química ou física do revestimento lubrificante pela superfície. É preferível que o intervalo entre o tratamento preliminar de superfície e a aplicação do revestimento lubrificante seja tão curto quanto possível, podendo, todavia, ser obtido um efeito adequado, se o intervalo for de no máximo uma hora.

Uma vez que a superfície da camada líquida é gordurenta, uma camada sólida superior é formada na camada líquida a fim de diminuir a lu-bricidade do revestimento lubrificante. A camada sólida é formada a partir de um material lubrificante que se apresenta na forma sólida em 40°C. Se a camada sólida estiver na forma líquida em 40°C, a camada sólida poderá se tornar gordurenta e deixar de alcançar o efeito desejado para essa camada naquelas situações em que a temperatura do ar externo é alta ou a junta é exposta à luz solar direta. É preferível que a camada sólida superior seja uma camada de revestimento de um material orgânico sólido relativamente flexível ou uma camada de revestimento que apresenta uma resistência mecânica relativamente baixa formada pela ligação desprendível de um pó lubrificante com um aglutinante. Isto se dá porque a camada sólida deve ser rompida em um estágio anterior durante o aperto da junta rosqueada, de modo a permitir que a camada líquida inferior efetivamente contribua para a lubrificação e exerça sua função auto-reparadora, aumentando assim a lubricidade de todo o revestimento. A fim de impedir que a camada sólida rompida permaneça na interface de atrito entre o pino e a caixa, se tomando assim um obstáculo ao aperto e ao afrouxamento subseqüentes da junta rosqueada, é preferido que a camada sólida rompida possa ser dissolvida no óleo da camada líquida devido à elevação da temperatura pelo calor de atrito gerado durante o aperto, ou rompida em um pó finamente dividido que pode ser disperso na camada líquida. Por exemplo, um revestimento lubrificante sólido convencional que compreende um pó de um lubrificante sólido ligado com uma resina apresenta uma resistência mecânica que é alta demais para que ele seja usado como a camada sólida na presente invenção, não sendo assim facilmente rompido em um estágio anterior de aperto, e se for rompido, ele não formará um pó finamente dividido.

Exemplos de um material orgânico sólido adequado para formar uma camada sólida, que pode ser dissolvida na camada líquida inferior durante o aperto, incluem ceras, resinas, ácidos graxos em grande percentagem, álcoois em grande percentagem, gorduras, óleos secantes e óleos semi-secantes, que são ou ficam sólidos em 40°C. Um ou mais materiais selecionados destes podem ser usados. A fim de fazer com que a camada sólida seja dissolvida na camada líquida inferior com a elevação de temperatura acima descrita, se o material orgânico sólido apresentar um ponto de fusão, será preferível que o ponto de fusão seja 120°C ou menos, ou se ele não tiver um ponto de fusão, será preferível que o material sólido exiba uma fluidez em 120°C.

Como um material para formar a camada sólida, uma cera pode ser qualquer cera, cera animal, vegetal, mineral ou sintética. Exemplos de ceras úteis incluem ceras de abelha e ceras de baleia como ceras animais, ceras de madeira, ceras de carnaúba, ceras de candelila, e ceras de arroz como ceras vegetais, ceras de parafina, ceras microcristalinas, petrolato, ceras de linhita, ozocerite, e ceresina como ceras minerais, e ceras de óxido, ceras de polietileno, ceras Fischer-Tropsch, ceras de amida, e óleos de ma-mona endurecidos (ceras de mamona) como ceras sintéticas.

Um ácido graxo em grande percentagem pode ser um ácido mono-, di- ou tricarboxílico 10 ou mais átomos de carbono. O grupo hidro-carbila do ácido pode ser ou saturado ou insaturado.

Um álcool em grande percentagem pode ser um álcool primário, secundário ou terciário que apresenta 12 ou mais átomos de carbono. O grupo hidrocarbila do álcool pode ser ou saturado ou insaturado.

Exemplos de resinas úteis incluem resinas acrílicas, resinas de polietileno, resinas de poliestireno, resinas de polipropileno, resinas de cloreto de polivinila, resinas de acetato de polivinila, resinas de uretano, resinas de epóxi, náilon 6.6, resinas fenólicas, resinas de uréia, resinas de melami-na, e resinas de silicone.

Como um óleo secante gordurento, ou óleo semi-secante, podem ser usados vários óleos incluindo, por exemplo, óleo de linhaça, óleo de mamona e óleo de colza.

Dentre os materiais orgânicos descritos acima, uma cera é mais preferida para a formação da camada sólida em vista de sua lubricidade e modo de ruptura. Em particular, ceras de parafina, ceras de óxido, ceras mi-crocristalinas, petrolato, ceras de madeira, ozocerite e ceresina são preferidas. A fim de formar a camada sólida, o material orgânico sólido que é usado (por exemplo, uma cera) se toma líquido, seja com a dissolução do mesmo em um solvente volátil apropriado, seja com o seu aquecimento até a fusão, sendo então aplicado sobre a camada líquida inferior para formar uma camada sólida. A aplicação pode ser executada por borrifo ou revestimento com escova. A fim de formar a camada sólida superior como uma camada distinta da camada líquida inferior, os materiais usados para formarem a camada sólida são selecionados de tal maneira que o material orgânico e o solvente, caso sejam usados, não se dissolvam por completo na camada inferior, enquanto da formação da camada sólida. O material orgânico sólido pode também ser usado em uma forma de pó para ser disperso em um solvente apropriado. A dispersão resultante é então aplicada sobre a camada líquida inferior, e é aquecida para remover o solvente e fundir o pó que forma uma camada sólida. O material que forma a camada sólida pode ser dissolvido na camada líquida inferior, enquanto o material se encontra na forma líquida. Em tal caso, os materiais das camadas sólida e líquida são dissolvidos entre si e formam um revestimento lubrificante sólido ou semi-sólido de camada única, de acordo com a segunda concretização, que é descrito posteriormente de forma mais abrangente. A camada sólida pode também ser formada a partir de um pó lubrificante com a ligação do mesmo de maneira desprendível com um aglu-tinante, de modo a formar um revestimento que apresenta uma resistência mecânica relativamente baixa. O pó lubrificante pode ser um pó de dissulfeto de molibdênio, um dissulfeto de tungstênio, grafite, mica, nitreto de boro ou politetrafluoroetileno. Além disso, o pó de uma resina que apresenta um ponto de fusão abaixo de 120°C pode também ser usado como um pó lubri- ficante na presente invenção, uma vez que tal pó será fundido e se tornará líquido com a elevação da temperatura devido ao calor de atrito gerado durante o aperto da junta rosqueada, podendo assim exibir lubricidade. Um exemplo de tal pó de resina é um pó de polietileno ou poliestireno. Preferivelmente, o diâmetro de partícula do pó lubrificante é de 10 pm ou menos pela razão descrita acima, se ele não se fundir abaixo de 120°C.

Uma camada sólida que compreenda um pó lubrificante pode ser formada com a ligação do pó com um aglutinante apropriado. O agluti-nante pode ser um ou mais dos seguintes componentes: uma nitrocelulose, uma resina acrílica, uma resina de cloreto de polivinila, um polivinilbutiral, uma borracha, e uma fluororresina, por exemplo, e a camada sólida é preferivelmente formada com a secagem na temperatura ambiente. Outros processos de ligação, tal como fornada ou cruzamento reativo, são difíceis de serem executados devido à presença da camada líquida inferior.

De acordo com a segunda concretização da presente invenção, a superfície de contato de pelo menos um deles, o pino ou a caixa, apresenta um revestimento lubrificante formado na mesma que é sólido ou semi-sólido em 40°C e que é formado de uma mistura que compreende um óleo lubrificante que está na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C e uma cera que está na forma sólida em 40°C. Conforme descrito acima;-este revestimento lubrificante apresenta uma lubricidade reduzida, e a cera no revestimento será fundida pelo calor de atrito gerado durante o aperto da junta rosqueada, fazendo assim com que todo o revestimento seja liquefeito e exiba boas propriedades antidesgastantes com uma função auto-reparadora. A fim de que o revestimento lubrificante exerça tal efeito, sua espessura estará preferivelmente na faixa de 1 - 1000 μιτι, e, mais preferivelmente, de 10 - 100 pm.Um revestimento relativamente espesso não representa apenas uma perda de materiais, mas é também indesejável a partir do ponto de vista ambiental. O "óleo lubrificante que está na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0°C e abaixo de 40°C" (adiante denominado simplesmente de óleo lubrificante), que é usado no revestimento lubrificante, pode ser o mesmo material que o lubrificante líquido que pode ser usado para formar a camada líquida inferior do revestimento lubrificante na primeira concretização acima descrita. Desse modo, o óleo lubrificante líquido é preferivelmente um ou mais materiais selecionados a partir de óleos minerais, óleos de éster sintético, óleos animais ou vegetais, e sais de metal básico de um ácido orgânico. Uma viscosidade preferível do óleo é também igual àquela descrita acima. O óleo lubrificante pode incluir um ou mais aditivos apropriados (por exemplo, um inibidor de corrosão, um antioxidante, um modificador de viscosidade, um aperfeiçoador de oleosidade, um agente de pressão extrema, e/ou um pó sólido).

Similarmente, a "cera que está na forma sólida em 40°C" (adiante denominada simplesmente de cera) e os tipos de ceras preferíveis podem ser iguais àqueles descritos acima para a primeira concretização, com relação à camada sólida superior. O ponto de fusão da cera está acima de 40°C e preferivelmente abaixo de 120°C pela razão acima descrita. A mistura pode incluir, além do óleo lubrificante e da cera, um aditivo sólido que é sólido em 40°C. O aditivo sólido pode ser um ou mais materiais selecionados de resinas, ácido graxo em grande percentagem, sais de metal de um ácido graxo, álcoois em grande percentagem, gorduras, óleos secantes, e óleos semi-secantes. —· — Destes aditivos sólidos, os sais de metal de um ácido graxo incluem sais de metal alcalino e sais de metal alcalino-terroso (por exemplo, sais de sódio e sais de cálcio) de um ácido graxo, tal como ácido esteárico, ácido oléico, ácido palmítico, ou semelhante. Sais de metal alcalino e sais de metal alcalino de ácido esteárico ou ácido oléico são preferidos, sendo preferidos, em particular, estearato de sódio e estearato de cálcio. Exemplos de outros aditivos sólidos são iguais àqueles descritos para a primeira concretização com relação aos materiais sólidos que podem ser usados para formar a camada sólida. A proporção do óleo lubrificante e da cera na mistura é selecionada de tal maneira que um revestimento lubrificante sólido ou semi-sólido possa ser formado a partir da mistura. Se a proporção do óleo lubrificante for alta demais, um revestimento líquido será formado. Uma proporção preferida é tal que a relação de massa do óleo lubrificante-cera está na faixa de 1:10 a 10:1 e, preferivelmente, de 1:4 a 4:1.

Quando um aditivo sólido for incluído na mistura, a quantidade do aditivo sólido (a quantidade total, quando dois ou mais aditivos forem usados) será preferivelmente de 0,5% a 30% em massa da mistura. A adição de um óleo secante e um óleo semi-secante estende o período de tempo exigido para secar o revestimento em um estado semi-sólido, de modo que seja preferível para limitar a quantidade de tal óleo, quando ele for acrescentado.

Em uma junta rosqueada, de acordo com a segunda concretização, que apresenta um revestimento lubrificante formado de uma mistura de óleo lubrificante e de uma cera, é preferido que a mistura tenha sido aquecida pelo menos a temperatura na qual a cera é liquefeita. Assim, o óleo lubrificante e a cera são misturados entre si na forma líquida para formarem uma mistura substancialmente homogênea na qual a cera e o óleo lubrificante são dissolvidos mutuamente. A mistura líquida forma, com o esfriamento, um revestimento sólido ou semi-sólido que apresenta uma lubricidade reduzida ou toque de secagem aperfeiçoado, mesmo que a proporção do óleo lubrificante seja relativamente alta. A temperatura na qual a cera é liquefeita é a temperatura na qual a cera é liquefeita para fazer com que toda a mistura da cera e do óleo lubrificante seja liquefeita. A temperatura pode estar abaixo do ponto de fusão da cera, uma vez que a cera pode ser liquefeita em uma temperatura abaixo de seu ponto de fusão devido à coexistência do óleo lubrificante. O aquecimento da mistura pode ser executado em qualquer momento depois da formação da mistura, isto é, antes, durante, ou depois da formação do revestimento lubrificante.

Por exemplo, a mistura pode ser aquecida pelo menos a temperatura na qual a cera é liquefeita, antes que ela seja aplicada à superfície de contato de uma junta rosqueada. Neste caso, uma vez que a mistura pode ser aquecida com a agitação, a dissolução da cera e do óleo lubrificante entre si pode ser alcançada de modo eficiente. A mistura aquecida pode ser aplicada à superfície de contato, seja enquanto ela está quente e permanece na forma líquida, seja depois do esfriamento a uma temperatura na qual a cera se solidifica. Quando a mistura aquecida for aplicada em uma temperatura que é mais alta do que a temperatura na qual a cera se solidifica, é possível aplicar a mistura sem diluição com um solvente. Quando a temperatura da mistura que é aplicada for mais baixa do que a temperatura na qual a cera se solidifica, será mais fácil aplicar a mistura depois de sua dissolução com um solvente. Em cada caso, pode ser aquecida a superfície de contato da junta rosqueada à qual é aplicada a mistura. O aquecimento da mistura pelo menos à temperatura na qual a cera é liquefeita pode ser executado durante a formação do revestimento lubrificante, com o aquecimento da superfície de contato da junta rosqueada a ser revestida, ou depois da formação do revestimento lubrificante com o aquecimento do revestimento lubrificante aplicado. Quando um solvente for usado para diluir a mistura a ser aplicada, o revestimento aplicado será, às vezes, aquecido a fim de evaporar o solvente. Em tal caso, a temperatura de aquecimento poderá ficar acima da temperatura na qual a cera é liquefeita, simultaneamente alcançando assim a evaporação do solvente e a dissolução da cera e do óleo lubrificante mutuamente. Naturalmente, o aquecimento da mistura, pelo menos na temperatura na qual a cera é liquefeita, pode ser executado duas ou mais vezes antes, durante ou depois da formação do revestimento lubrificante.

Quando a mistura a ser aplicada for diluída com um solvente, solventes úteis poderão ser iguais àqueles descritos com relação à primeira concretização. É preferível usar um solvente que possa dissolver a cera e que seja compatível com o óleo lubrificante. Mesmo no caso em que a mistura é aquecida e aplicada antes da cera se solidificar, a mistura pode ser diluída com um solvente a fim de aperfeiçoar a aplicabilidade da mesma. A aplicação pode ser executada por qualquer processo apropriado, tal como revestimento com pincel, borrifo, e revestimento por imersão.

Conforme descrito com relação à primeira concretização, a superfície de contato do pino e/ou da caixa de uma junta rosqueada a ser revestida pode ser submetida ao tratamento preliminar de superfície antes que a mistura seja aplicada à mesma. Quando a mistura contiver um solvente, o revestimento será seco para remover o solvente, caso necessário, com o aquecimento. Com o esfriamento do revestimento à temperatura ambiente e/ou remoção do solvente, é formado um revestimento sólido ou semi-sólido de uma mistura na qual o óleo lubrificante e a cera foram dissolvidos entre si. Este revestimento apresenta uma lubricidade reduzida; assim, é minimizada a adesão de matéria estranha ao mesmo.

Tanto na primeira concretização, como na segunda concretização, quando o revestimento lubrificante for formado em uma das superfícies de contato do pino e da caixa, a outra superfície de contato na qual o revestimento lubrificante não é formado será preferivelmente submetida ao tratamento preliminar de superfície, selecionado a partir a blindagem (por exemplo, blindagem de zinco ou cobre), tratamento de conversão química de fosfato (por exemplo, tratamento com fosfato de manganês), e tratamento de conversão química de oxalato (por exemplo, tratamento com oxalato de ferro), a fim de aperfeiçoar as propriedades antidesgastantes. Tal tratamento preliminar de superfície pode também ser aplicado à superfície de contato na qual é formado o revestimento lubrificante.

Quando o tratamento preliminar de superfície pelo tratamento de conversão química, em particular, com um sal de fosfato ou oxalato, for aplicado pelo menos a um deles,o pino ou a caixa, será preferido que um sal de metal ou um ácido graxo seja incluído como um aditivo sólido no revestimento lubrificante. Isto possibilita a provisão da junta rosqueada para tubos de aço com propriedades antidesgastantes aperfeiçoadas adicionais, de modo a assegurar que a ocorrência de desgaste possa ser evitada, mesmo que os tubos de aço tenham um tamanho maior, tais como os tubos de revestimento.

Na primeira concretização, o sal de metal de um ácido graxo é preferivelmente incluído na camada líquida inferior. Na segunda concretiza- ção, ele é naturalmente incluído na mistura que compreende um lubrificante e uma cera. Quando o revestimento lubrificante contendo um sal de metal de um ácido graxo for formado na superfície de contato do pino ou da caixa apenas, o tratamento preliminar de superfície pelo tratamento de conversão química poderá ser aplicado à superfície de contato da caixa ou do pino, ou à superfície de ambos. O sal de metal de um ácido graxo pode ser selecionado a partir de vários sais, embora o estereato de sódio e o estereato de cálcio sejam particularmente preferidos. A quantidade do sal de metal de ácido graxo está preferivelmente na faixa de 5 - 30% em massa da camada líquida, na primeira concretização, ou da mistura, na segunda concretização.

Tanto na primeira concretização, como na segunda concretização da presente invenção, o revestimento lubrificante formado na superfície de contato do pino e/ou da caixa de uma junta rosqueada para tubos de aço apresenta uma lubricidade reduzida ou pegajosidade de superfície, de modo que é difícil que matéria estranha seja aderida ao mesmo, sendo, portanto, possível impedir o decréscimo nas propriedades antidesgastantes causadas pela adesão de matéria estranha. Adicionalmente, diferente de uma aplicação simples de um óleo lubrificante, uma grande quantidade de lubrificante líquido ou óleo lubrificante pode ser retida na superfície de contato, uma vez que ela é confinada pela camada sólida sobrejacente, na primeira concretização, ou tomando o revestimento sólido ou semi-sólido, na segunda concretização. Contudo, durante o aperto ou o afrouxamento, o revestimento lubrificante pode atuar como um revestimento líquido, devido à ruptura da camada sólida superior, na primeira concretização, ou à fusão da cera causada pelo calor de atrito gerado para liquefazer o revestimento, na segunda concretização, de modo que podem ser alcançadas funções de boa lubricidade e auto-reparadoras que são características de um lubrificante líquido. Como resultado, podem ser obtidas as boas propriedades antidesgastantes, o que permite executar os repetidos aperto e afrouxamento sem a aplicação de uma graxa composta para cada aperto, mesmo se alguma matéria estranha, tal como ferrugem ou grãos soprados, estiver presente dentro do tubo de aço a ser conectado. A junta rosqueada para tubos de aço, de acordo com a presente invenção, também apresenta boas propriedades de prevenção de ferrugem, de modo a ficar protegida da ferrugem, enquanto armazenada por um longo período de tempo. Entretanto, caso desejado, um membro de proteção capaz de vedar a superfície de contato pode ser conectado ao pino e/ou à caixa.

De acordo com a presente invenção, se toma possível impedir a ocorrência de desgaste durante os repetidos aperto e afrouxamento, mesmo no caso de uma junta rosqueada para tubos de aço que é relativamente suscetível ao desgaste, tal como uma junta de um aço de liga alto, uma junta para tubos de aço de um diâmetro grande (por exemplo, junta de tubos de revestimento), ou uma junta que apresente uma maior interferência na porção rosqueada a fim de aumentar as propriedades de vedação. Além disso, uma vez que a junta rosqueada fica livre da adesão de matéria estranha ao revestimento lubrificante, cuja adesão acontece facilmente com um lubrificante líquido, pode ser evitada uma redução nas propriedades antidesgas-tantes devido à adesão de matéria estranha, e a junta rosqueada pode ser manipulada com facilidade.

Exemplos Nos seguintes exemplos, um teste de repetidos aperto e-afrou-xamento foi executado com o uso de uma junta rosqueada para tubos de aço, que compreendia um pino formado em cada extremidade da superfície externa de um tubo para poços de petróleo [diâmetro externo: 7 polegadas (17,8 mm)] feito de um aço 13Cr ou aço ao carbono e uma caixa se casando com o pino e formada na superfície interna de um membro de acoplamento do mesmo aço que o pino. Cada um deles, o pino ou a caixa, apresentou uma porção rosqueada e uma porção de contato de metal não-rosqueada, de modo que a junta rosqueada fosse do tipo capaz de formar uma vedação de metal contra metal. Um aço 13Cr é um dos aços de liga em grande porcentagem que são conhecidos como sendo suscetíveis ao desgaste.

Na seguinte descrição, a superfície da porção rosqueada e da porção de contato de metal não-rosqueada de um pino é meramente denominada de superfície de pino, e a superfície da porção rosqueada e da porção de contato de metal não-rosqueada de uma caixa é meramente denominada de superfície de caixa. Em todos os exemplos, um revestimento lubrificante foi formado apenas na superfície da caixa (isto é, na porção rosqueada e na porção de contato de metal não-rosqueada de uma caixa).

[Exemplo 11 Este exemplo ilustra uma junta rosqueada feita de um aço 13Cr que apresenta um revestimento lubrificante que compreende uma camada líquida inferior e uma camada sólida superior formadas na superfície da caixa da junta, de acordo com a primeira concretização da presente invenção. A superfície de pino da junta permaneceu sem tratamento. A superfície da caixa foi preliminarmente tratada por lançamento de fragmentos de chumbo, e dentro de uma hora a partir de então, ela foi revestida com um revestimento lubrificante que apresentava uma camada líquida e uma camada sólida na maneira sumarizada na Tabela 1.

Na Tabela 1, a viscosidade do material para uma camada líquida é o valor medido em 40°C. No caso de uma camada líquida feita de um sal de metal básico de um ácido orgânico (sulfonato de Ba ou Ca), ela foi usada para aplicação depois da diluição com um solvente volátil (xiíeno). No caso de uma camada sólida feita de um pó de-mica, c-pó foi disperso em uma solução de nitrocelulose, que foi aplicada por borrifo. A camada aplicada não é entremesclada com a camada líquida inferior, e, depois da evaporação da água derivada da solução nitrocelulose, foi formada uma camada sólida compreendendo um pó de mica que foi frouxamente ligado com a nitrocelulose. A junta rosqueada tratada, conforme descrito acima, foi submetida a operações de simulação de teste de repetidos aperto e afrouxamento no campo. A velocidade rotacional da junta durante o aperto e o afrouxamento era de 20 rpm, e o torque de aperto era de 15.000 pés-libras (cerca de 20.000 J). O aperto e o afrouxamento foram repetidos até que o desgaste ocorresse. Quando foi encontrado um emperramento leve ou brando que pode ser reparado por meio de retificação, o teste (aperto) foi continuado depois do reparo. Os resultados são mostrados na Tabela 2. As propriedades antidesgastantes de uma junta rosqueada serão boas, se o número de tempos repetidos de aperto e afrouxamento antes do desgaste for 10 ou maior neste teste.

Separadamente, a fim de avaliar a lubricidade, uma superfície principal de uma peça de teste na forma de bloco do aço 13Cr (20 mm quadrados, 10 mm na espessura) foi submetida ao mesmo tratamento preliminar, conforme aplicado à caixa no teste descrito acima, e um revestimento lubrificante apresentando uma camada líquida e uma camada sólida foi então formado na mesma em condições semelhantes, conforme descrito na Tabela 2. A peça de teste foi pesada em uma balança de precisão depois da formação de cada das camadas líquida e sólida para determinar o peso do revestimento de cada camada. A espessura aproximada de cada camada foi calculada a partir do peso do revestimento e da densidade aproximada da camada. Estes valores são mostrados na Tabela 1. A peça de teste foi então colocada com seu revestimento lubrificante virado para baixo sobre um prato Petri que apresenta pó de ferro colocado abundante aí. Um minuto mais tarde, a peça de teste foi retirada do prato e pesada em uma balança de precisão para determinar o peso do pó de ferro que adere ao revestimento lubrificante como uma medida da lubricidade do revestimento. Os resultados deste teste para lubricidade são também mostrados na Tabela 2. A lubricidade de um revestimento lubrificante será aceitável, se o peso do pó de ferro aderente for 5 g/m2 ou menos, uma vez que foi descoberto, por meio de testes, que a adesão de crostas de até 5 g/m2, caso ocorra localmente, não induziu prontamente ao desgaste.

Tabela 1 * Exemplo comparativo ** A viscosidade da cera de óxido em 90°C era de cerca de 10 cSt.

Tabela 2 * Exemplo comparativo Conforme pode ser visto a partir da Tabela 2, o revestimento lubrificante que foi compreendido unicamente de uma camada sólida como um exemplo comparativo (Corrida N° 6) apresentou uma baixa lubricidade, mas conferiu à junta rosqueada propriedades antidesgastantes pobres, conforme demonstrado pelo número de repetidas vezes de aperto e afrouxamento como sendo cinco. Por outro lado, o revestimento lubrificante que foi unicamente compreendido de uma camada líquida como outro exemplo comparativo (Corrida N° 7) exibiu propriedades antidesgastantes suficientes, mas sua lubricidade foi inaceitável.

Em contraste, todas as juntas rosqueadas que apresentam um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção (Corridas N— 1-5), satisfizeram por completo os níveis exigidos tanto para as propriedades antidesgastantes como para a lubricidade. Em particular, nas Corridas N— 3 e 5, nas quais a camada líquida é formada de um sal de metal básico de um ácido orgânico foram mostradas propriedades antidesgastantes aperfeiçoadas. As propriedades antidesgastantes obtidas nas Corridas N— 3 e 7, nas quais a camada líquida é formada do mesmo material, apresentarem o mesmo nível, indicando que a formação de uma camada sólida na camada líquida na Corrida N° 3 não interferiu com uma boa lubricidade atributável à camada líquida.

Exemplo 21 Este exemplo ilustra uma junta rosqueada feita de um aço 13Cr ou um aço ao carbono que apresenta um revestimento lubrificante de uma mistura que compreende um óleo lubrificante e uma cera formados na superfície da caixa da junta, de acordo com a segunda concretização da presente invenção. A superfície do pino da junta, à qual foi aplicado um revestimento lubrificante, foi submetida ao tratamento preliminar de superfície, que era um tratamento de conversão química com fosfato de manganês para um pino feito de um aço ao carbono, ou blindagem de cobre para um pino feito de um aço 13Cr. A superfície da caixa foi preliminarmente tratada da mesma maneira como no Exemplo 1(por lançamento de fragmentos de chumbo), e dentro de uma hora a partir de então, ela foi revestida com um revestimento lubrificante de uma mistura que compreende um óleo lubrificante, cera e, opcionalmente, um aditivo sólido na maneira sumarizada na Tabela 3. A aplicação da mistura foi executada depois que a mistura foi aquecida para liquefazer a mistura (liquefazer a cera) ou depois de sua dissolução com um solvente para formar o líquido da mistura. A viscosidade mostrada na Tabela 3 era o valor medido em 40°C. A proporção dos componentes da mistura mostrados na Tabela 3 era a relação de massa. A Tabela 4 mostra a constituição de cada mistura usada para revestir a superfície da caixa, a temperatura de aquecimento, e o processo de revestimento. A junta rosqueada que apresenta as superfícies do pino e da caixa tratadas, conforme descrito acima, foi testada quanto às propriedades antidesgastantes, da mesma maneira conforme descrito no Exemplo 1. A lubricidade do revestimento lubrificante foi também avaliada, da mesma maneira conforme descrito no Exemplo 1. Os resultados são mostrados na Tabela 5. Esta tabela também mostra a espessura aproximada do revestimento lubrificante que foi determinada a partir do peso do revestimento lubrificante formado em uma peça de teste na forma de bloco para avaliação da lubricidade e a partir de sua densidade aproximada. * Exemplo comparativo Conforme pode ser visto a partir da Tabela 5, todas as juntas rosqueadas que apresentam um revestimento lubrificante de uma mistura que compreende um óleo lubrificante e uma cera, de acordo com a presente invenção, satisfizeram por completo os níveis exigidos tanto para as propriedades antidesgastantes como para a lubricidade. Também, neste exemplo, no caso de uma junta rosqueada feita de um aço 13Cr que é conhecido como sendo suscetível ao desgaste, as propriedades antidesgastantes da junta foram consideradas como sendo adicionalmente aperfeiçoadas até certo ponto, quando um sal de metal básico de um ácido orgânico foi usado como um óleo lubrificante (Corridas N25 3 - 6). Por outro lado, no caso de uma junta rosqueada feita de um aço ao carbono, quando a superfície do pino não-lubrificada foi submetida ao tratamento preliminar de superfície com a fosfatagem com fosfato de manganês, as propriedades antidesgastantes particularmente boas demonstradas pelo número de repetidas vezes de aperto e afrouxamento como sendo 20 ou maior foram obtidas com um revestimento lubrificante contendo um sal de metal de um ácido graxo como um aditivo sólido (Corridas 17 -24), permitindo assim impedira ocorrência de desgaste mesmo em uma junta rosqueada para tubos de aço que apresentem um diâmetro grande que é conhecido como sendo suscetível ao desgaste.

Em contraste, quando um óleo lubrificante foi misturado com uma resina no lugar de uma cera, como um exemplo comparativo, ou as propriedades antidesgastantes se mostraram pobres (Corrida N° 25), ou a lubricidade foi inaceitável (Corrida N° 26).

REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Junta rosqueada para tubos de aço, que compreende um pino (1) e uma caixa (2), cada qual apresentando uma superfície de contato que inclui uma porção rosqueada (3, 4) e uma porção de contato de metal não-rosqueada (8), e que apresenta um revestimento lubrificante na superfície de contato pelo menos de um deles, o pino ou a caixa, caracterizada pelo fato do revestimento lubrificante compreender uma camada lubrificante inferior que está na forma líquida na faixa de temperatura acima de 0*C e abaixo de 40Ό e uma camada lubrificante superior que está na forma sólida em 40*C.

2. Junta rosqueada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a superfície de contato pelo menos um deles, o pino ou a caixa, é submetida ao tratamento preliminar de superfície.

3. Junta rosqueada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que apresenta o revestimento lubrificante na superfície de contato de um deles, o pino ou a caixa, em que a superfície de contato de outro deles, o pino e a caixa, apresentam um revestimento formado pelo tratamento preliminar de superfície selecionado a partir da blindagem e do tratamento de conversão química com um fosfato ou um oxalato.

4. Junta rosqueada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o tratamento preliminar de superfície é um tratamento de conversão química com um fosfato ou oxalato, e em que o revestimento lubrificante contém um sal de metal de ácido graxo como um aditivo sólido.

5. Junta rosqueada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o sal de metal de ácido graxo é uma ou mais substâncias selecionadas dos sais de metal alcalino e dos sais de metal alcalino-terroso de ácido esteárico ou ácido oléico.

6. Junta rosqueada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a camada lubrificante na forma líquida ou do óleo lubrificante compreende um ou mais materiais selecionados dos óleos minerais, óleos de éster sintético, óleos animais ou vegetais, e sais de metal básico de um ácido orgânico.