BRPI0616121B1

BRPI0616121B1 - junta roscada para tubos de aço e pino e caixa de junta roscada

Info

Publication number: BRPI0616121B1
Application number: BRPI0616121A
Authority: BR
Inventors: Ikegami Hiroaki; Goto Kunio; Nagasaku Shigeo; Onishi Shigeo
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel Corp; Sumitomo Metal Ind; Vallourec Mannesmann Oil & Gas France; Vallourec Oil & Gas France
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2019-01-15
Also published as: WO2007026970A1; CA2621036C; PL1920180T3; RU2364781C1; EP1920180A4; NO20081099L; CA2621036A1; US20080217916A1; JP2007071231A; ES2594653T3; US7740285B2; EP1920180A1; CN101300443A; CN101300443B; BRPI0616121A2; JP4275656B2; NO340418B1; AR055151A1; EP1920180B1

Abstract

junta roscada para tubos de aço. a presente invenção refere-se a uma junta roscada para tubos de aço consistindo de um pino 1 e uma caixa 2, cada qual tendo uma porção roscada (1a, 2a) e uma porção de contacto de metal não roscada (lb, 2b) exibe adequada resistência ao vazamento e resistência a escoriações quan- do usada para composição de artigos tubulares de campo petrolífero com aplicação de um dope verde ou mesmo sem qualquer dope. a junta roscada possui uma primeira camada de galvanização, de galvanização de liga de sn-bi ou galvanização de ligas de sn-bi-cu, formada na superfície de contacto de pelo menos um de pino 1 e caixa 2. a primeira camada de galvanização pode ter uma segunda camada de galvanização selecionada das galvanização de sn, galvanização de cu e galvanização de ni no seu lado inferior e pelo menos uma camada de um revestimento lubrificante e,particularmente, um revestimento lubrificante sólido, no seu lado superior.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para JUNTA ROSCADA PARA TUBOS DE AÇO E PINO E CAIXA DE JUNTA ROSCADA. Campo Técnico

Esta invenção refere-se a uma junta roscada para tubos de aço 5 que têm melhorado a resistência à escoriação e que é apropriada para uso na composição de artigos tubulares de campo petrolífero.

Técnica Anterior

Artigos tubulares de campo petrolífero (OCTG) usados nos campos petrolíferos e campos de gás natural podem ter uma extensão total que 10 algumas vezes atinge várias milhares de metros. Tais artigos tubulares de campo petrolífero longos são tipicamente montados pela conexão de um grande número de tubos de aço tendo uma extensão unitária de cerca de dez a doze metros por meio de acoplamentos que são membros tubulares f curtos. O material do qual os tubos de aço e acoplamentos são formados é * 15 usualmente aço ao carbono, aço inoxidável ou aço de liga de alto teor, de- pendendo do ambiente de uso.

Estes tubos de aço são conectados por engate roscado de um pino tendo uma porção roscada macho na sua superfície periférica externa e uma caixa tendo uma porção roscada fêmea na sua superfície periférica in20 terna. Tipicamente, um pino é formado em cada extremidade de um tubo de • aço e uma caixa é formada no interior de um acoplamento. A parte conectora formada por um pino e uma caixa é uma junta roscada.

No caso de uma junta roscada para tubos de aço para a qual um alto grau de hermeticidade ao ar é requerido, a ponta da porção roscada 25 macho do pino e a porção de base da porção roscada fêmea da caixa cada qual possui uma porção de contato de metal não roscada formada na mesma. Pela inserção de uma extremidade de um tubo de aço em um acoplamento e aperto da porção roscada macho do pino e da porção roscada fêmea da caixa até as porções de contato de metal não roscada do pino e da 30 caixa serem levadas ao contato entre si, uma vedação de metal a metal que assegura a hermeticidade ao ar é formada.

A figura 9 ilustra esquematicamente uma junta roscada tendo

este tipo de estrutura de pino-caixa. Um pino 1 possui uma porção roscada macho 1a na sua superfície periférica externa e uma porção de contato de metal não roscada 1b na sua ponta. Correspondentemente, uma caixa possui uma porção roscada fêmea 2a na sua superfície periférica interna e uma 5 porção de contato de metal não roscada 2b na sua parte interna. A composição, isto é, a conexão de OCTG é realizada pelo engate das porções roscadas do pino 1 e da caixa 2 um com outro e aperto das porções roscadas até as porções de contato de metal não roscadas do pino 1 e da caixa 2 contactarem entre si.

A fim de realizar a inspeção periódica e similar, OCTG são elevados de um poço e a desconexão é realizada, isto é, as porções roscadas de uma junta roscada são afrouxadas e os tubos de aço são separados do acoplamento. Após completar a inspeção, a composição de OCTG é realizada novamente apertando as porções roscadas do pino e da caixa e eles são 15 novamente abaixados em um poço. As superfícies de contato deslizante das porções roscadas 1a e 2a do pino 1 e caixa 2 e as porções de contato de metal não roscada 1b e 2b repetidamente experimentam uma forte força friccional no momento da composição e desconexão de OCTG. Consequentemente, se uma junta roscada não tiver suficiente resistência às forças fric20 cionais, vedação incompleta (pobre resistência ao vazamento) e escoriação (gripagem severa irreparável) ocorrem nas porções roscadas 1a e 2a e par ticularmente nas porções de contato de metal não roscada 1 b e 2b, quando o aperto e afrouxamento são repetidamente realizados.

Portanto, as juntas roscadas para tubos de aço para uso na 25 composição de OCTG são requeridas que sejam capazes de (a) resistir às forças de tração na direção axial devido ao peso dos tubos de aço conectados, (b) resistir à pressão dos fluidos interno e externo e (c) manter boa resistência ao vazamento e resistência a escoriação, quando elas são repetidamente usadas (sofrem repetida composição e desconexão) pelo menos 30 quatro vezes no caso de invólucro (tubos de grande diâmetro) e pelo menos dez vezes no caso de tubagem (tubos de pequeno diâmetro). Nos recentes anos, tem havido uma tendência de os poços de petróleo se tornarem mais e mais profundos e a frequência de uso de OCTG em condições severas tais como nas regiões polares está aumentando, assim demandas estritas crescentes estão sendo realizadas com respeito à qualidade das juntas roscadas.

No passado, como proposto na Patente Japonesa η- H0112995/1989 (B), por exemplo, a fim de prover a superfície de contato (incluindo a superfície das porções roscadas 1a, 2a e porções de contato de metal não roscadas 1b, 2b) do pino 1 ou caixa 2 de uma junta roscada com aperfeiçoada resistência às escoriações, a superfície foi submetida ao tratamento 10 da superfície tal como chapeamento com cobre ou tratamento com fosfato e uma graxa composta (também referida como dope) contendo metais pesados tais como Pb foi aplicada à superfície tratada para lubrificação.

Hoje, todavia, em vista da prevenção da poluição ambiental global que está se tornando um problema prioritário, o uso de dope contendo 15 Pb está sendo restrito. O dope que não contém metais pesados tais como Pb, Zn e Cu(referido como dope verde) tem sido desenvolvido e está sendo usado, porém seu desempenho lubrificante é inadequado e a ocorrência de escoriações não pode ser prevenida particularmente quando uma junta tratada é feita de um material que é relativamente suscetível à escoriação tal 20 como aço inoxidável ou aço de liga superior.

Outros processos de aperfeiçoar a resistência ao vazamento e resistência às escoriações que têm sido propostas incluem (1) um processo em que um pó de fluororesina é disperso em uma camada de chapeamento, (2) um processo em que um revestimento protetor lubrificante é formado por 25 sublimação catódica, e (3) um processo usando um revestimento lubrificante sólido ao invés de graxa composta, porém nenhum destes processos tem conseguido resistência ao vazamento e resistência à escoriação suficientes. Descrição da Invenção

O objetivo desta invenção é prover uma junta roscada para tu30 bos de aço que podem exibir suficiente resistência ao vazamento e resistência à escoriação quando usado com um dope verde ou sem qualquer dope.

Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção compreende um pino e uma caixa cada qual tendo uma superfície de contato incluindo uma porção roscada e uma porção de contato de metal não roscada, caracterizada por ter uma primeira camada de chapeamento formada da chapeamento de liga de Sn-Bi ou chapeamento de liga de Sn-Bi5 Cu pelo menos em uma parte da superfície de contato de pelo menos um dentre pino e caixa.

Bi (Bismuto) é conhecido como material tendo baixa fricção. Tem sido constatado que, quando Bi é ligado com Sn(estanho), Bi tem o efeito de aperfeiçoar a fragilidade a baixa temperatura de Sn conhecido como pest 10 de estanho e o efeito de aperfeiçoar grandemente a resistência à escoriação no momento de composição e desconexão repetidas de OCTG usando juntas roscadas. Devido ao efeito de Bi na melhoria da fragilidade a baixa temperatura de Sn, uma liga de Sn-Bi exibe um efeito preventivo de pest de estanho de modo que Sn não mais vira em pó devido à transformação em α 15 a baixas temperaturas. Uma liga de Sn-Bi-Cu é ligeiramente mais dura comparada à liga de Sn-Bi, porém adição de Cu a uma liga de Sn-Bi provê as vantagens que não apenas é o efeito preventivo de pest de estanho obtido, mas a resistência ao desgaste é também aumentada.

O teor de Bi na liga de Sn-Bi e na liga de Sn-Bi-Cu fica de prefe20 rência na faixa de 0,5 - 10 % em massa e mais de preferência 1 - 5% em massa. O teor de Cu na liga de Sn- Bi-Cu fica de preferência na faixa de 2-I5 % em massas e mais de preferência 5 - 10% em massa. O restante destas ligas é geralmente Sn e impurezas, mas também é possível que as ligas contenham, ainda, Zn e/ou Pb em uma quantidade de até 5% em massa pa25 ra cada.

Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção pode ter uma segunda camada de chapeamento formada de chapeamento de Sn, chapeamento de Cu ou chapeamento de Ni entre a primeira camada de chapeamento e a superfície de contato da junta roscada. 30 Quando esta segunda camada de chapeamento é formada sob a primeira camada de chapeamento, a escoriação pode ser prevenida suficientemente mesmo que a primeira camada de chapeamento de uma liga de Sn-Bi ou

Sn-Bi-Cu formada sobre a segunda camada de chapeamento fosse relativamente fina.

A resistência à escoriação pode ainda ser aumentada pela formação pelo menos de uma camada de revestimento lubrificante na primeira 5 camada de chapeamento. O revestimento lubrificante pode ser uma camada simples de um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido ou pode ser uma camada simples de um revestimento lubrificante sólido.Em uma outra concretização, o revestimento lubrificante tem uma camada inferior de um revestimento lubrificante sólido e uma camada superior de um re10 vestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido.

Um revestimento lubrificante sólido de preferência contém um pó lubrificante sólido em um aglutinante a fim de aumentar as propriedades librificantes do revestimento. Pela pressão aplicada durante a composição e desconexão repetidas de um OCTG, o pó lubrificante sólido torna-se embu15 tido na primeira camada de chapeamento de uma liga de Sn-Bio ou liga de Sn-Bi-Cu. A quantidade de pó lubrificante sólido que é embutida aumenta em proporção à pressão e ao número de vezes que composição e desconexão são realizadas. Portanto, mesmo que a pressão se torne alta ou a junta roscada seja repetidamente usada, um efeito lubrificante é mantido pelo pó 20 lubrificante sólido embutido e o efeito de prevenção de escoriação por uma junta roscada de acordo com a presente invenção é aumentado.

O efeito de melhorar a resistência à escoriação por um pó lubrificante embutido na primeira camada de chapeamento pode ser realizado em uma maneira similar quando o revestimento lubrificante é um revestimento 25 de líquido viscoso ou semi sólido que contém um pó lubrificante sólido.

Quando um revestimento lubrificante sólido contendo um pó lubrificante sólido é formado diretamente na superfície de um metal de base, uma vez que o metal de base é muito duro, o pó lubrificante sólido facilmente se desprende sem ser embutido no metal de base no momento da com30 posição e desconexão, assim o efeito acima descrito não pode ser conseguido.

Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente

invenção tem melhorada resistência ao vazamento e resistência à escoriação em relação aos produtos convencionais e exibe adequada resistência ao vazamento e resistência à escoriação sem o uso da graxa composta, que tem muitos problemas do ponto de vista ambiental. Consequentemente, a 5 ocorrência de escoriações pode ser efetivamente suprimida ou pela aplicação de um dope verde ou sem qualquer dope.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista seccional transversal esquemática da superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com 10 uma primeira concretização da presente invenção.

A figura 2 é uma vista seccional transversal esquemática da superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma segunda concretização da presente invenção.

A figura 3 é uma vista seccional transversal esquemática da su15 perfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma terceira concretização da presente invenção.

A figura 4 é uma vista seccional transversal esquemática da superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma quarta concretização da presente invenção.

A figura 5 é uma vista seccional transversal da superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com uma quinta concretização da presente invenção.

A figura 6 é uma vista seccional transversal esquemática da superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço de acordo com 25 uma sexta concretização da presente invenção.

A figura 7 é uma fotografia mostrando o grau de umectabilidade de uma superfície chapeada com Cu.

A figura 8 é uma fotografia mostrando o grau de umectabilidade da superfície chapeada com liga de Sn-Bi.

A figura 9 é uma vista seccional transversal esquemática de um pino e uma caixa de uma junta roscada típica para tubos de aço.

Melhor Modalidade para Realizar a Invenção

A presente invenção será explicada abaixo com respeito a várias concretizações em conjunção com os desenhos anexos. Na explicação que se segue, a menos que de outro modo especificado, % significa % em massa.

Similarmente a uma junta roscada convencional para tubos de aço mostrada na figura 9, uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção é constituída por um pino tendo uma porção roscada macho e uma porção de contato de metal não roscada na sua superfície periférica externa e uma caixa tendo uma porção roscada fêmea e uma 10 porção de contato de metal não roscada na sua superfície periférica interna.

As superfícies das porções roscadas e das porções de contato de metal não roscadas do pino e da caixa são as superfícies de contato que contactam entre si durante a composição de OCTG pelo aperto das porções roscadas. Na presente invenção, pelo menos uma parte da superfície de contato de 15 pelo menos um dentre pino e caixa possui uma primeira camada de chapeamento de liga de Sn-Bi ou chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu formada nos mesmos. Em algumas concretizações da presente invenção, uma segunda camada de chapeamento selecionada da chapeamento de Sn, chapeamento de Cu e chapeamento de Ni é formada entre a primeira camada de chapea20 mento e metal de base, e/ou pelo menos uma camada de um revestimento lubrificante é provida sobre a primeira camada de chapeamento.

Tipicamente, um pino é formado em ambas as extremidades de um tubo de aço e uma caixa é formada no interior de um acoplamento, que é um membro curto separado do tubo de aço. Outras juntas roscadas denomi25 nadas juntas roscadas integrais são conhecidas e usadas, nas quais um pino é formado em uma extremidade de um tubo de aço e uma caixa é formada na outra extremidade, de modo que os tubos de aço são conectados entre si sem usar um acoplamento. Em princípio, uma junta roscada na qual um pino é formado na superfície periférica externa de um acoplamento e 30 uma caixa é formada na superfície periférica interna de ambas as extremidades de um tubo de aço é também concebível. A presente invenção pode ser aplicada a quaisquer destes tipos de juntas roscadas.

Os efeitos da presente invenção podem ser atingidos quando uma primeira camada de chapeamento de acordo com a presente invenção e opcionalmente uma segunda camada de chapeamento e/ou um revestimento lubrificante são providas na superfície de contato de apenas um den5 tre o pino e a caixa. Por exemplo, com uma junta roscada típica tendo um pino em ambas as extremidades de um tubo de aço, tratamento de acordo com a presente invenção pode ser realizado apenas na superfície de contato da caixa, que é mais fácil para tratar. Neste caso, a superfície de contato do membro restante, caixa neste caso, pode ser não tratada (permanece como 10 usinada), ou pode ser submetida a um tratamento lubrificante convencional apropriado.

Exemplos não limitativos dos materiais que podem ser usados para formar uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção e consequentemente um tubo de aço e acoplamento são aços ao 15 carbono, aço inoxidável e aço de liga superior, Antes de submeter à chapeamento de acordo com a presente invenção, a superfície de contato de uma junta roscada pode sofrer aspereza da superfície pelo jato de areias, jato de injeção ou outro processo.

As figuras 1-6, cada qual mostra esquematicamente a seção 20 transversal da superfície de contato de um pino ou uma caixa de uma junta roscada de acordo com diferentes concretizações da presente invenção em que pelo menos uma camada formada pelo tratamento da superfície e incluindo uma primeira camada de chapeamento é formada na superfície de contato.

Na junta roscada mostrada na figura 1, a superfície de contato de um metal de base 5 de um pino ou uma caixa tem apenas uma primeira camada de chapeamento 6 formada na mesma pela chapeamento de liga de Sn-Bí ou chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu. A primeira camada de chapeamento pode ser formada por ambas as galvanizações, de liga de Sn-Bi e de 30 Sn-Bi-Cu.

É usualmente preferido que a espessura da primeira camada de chapeamento 6 esteja na faixa de 3-30 pm e mais de preferência 5-25 pm.

Quando uma segunda camada de chapeamento que é descrita mais tarde não é formada sob a primeira camada de chapeamento, a primeira camada de preferência possui uma espessura maior na faixa acima mencionada, por exemplo, entre 10 e 30 pm. Por outro lado, quando a segunda camada de 5 chapeamento é formada e/ou um revestimento lubrificante sólido que é também descrito mais tarde é formado, a espessura da primeira camada de chapeamento pode ser tão fina quanto 15 pm ou menos. Neste caso, a espessura da primeira camada de chapeamento está de preferência na faixa de 3-20 pm e mais de preferência 5-15 pm.

O chapeamento de liga de Sn-Bi pode ser realizada de acordo com eletro-estanhagem (eletrogalvanização com Sn) usando uma solução de chapeamento alcalina ou uma solução de chapeamento acídica, por exemplo. Quando um composto Bi é adicionado a um composto Sn na solução de chapeamento de modo a formar um chapeamento de ligas de Sn-Bi em que Bi é co-precipitado com Sn, a dureza do revestimento chapeado resultante é grandemente aumentada em comparação aquela do chapeamento de Sn pura (Hv: 8-10). Por exemplo, um revestimento chapeado de liga de Sn-Bi contendo 0,5% - 10% de Bi tem uma dureza que é 2-3 vezes tão alta quanto aquela de chapeamento com Sn pura e, portanto, possui uma resis20 tência ao desgaste aumentada. Ao mesmo tempo, a fragilidade a baixa temperatura (pest Sn) de chapeamento de Sn é aperfeiçoada pela coprecipitação de Bi.

Similarmente, a chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu pode ser formada pela realização de eletrogalvanização usando uma solução de chape25 amento contendo um composto de Bi e um composto de Cu em adição a um composto de Sn. A chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu proporciona os efeitos acima descritos de Bi e possui uma dureza de chapeamento mais alta, assim sua resistência ao desgaste é mesmo mais alta.

Um exemplo de uma solução de chapeamento alcalina para 30 chapeamento de liga de Sn-Bi contém 100 - 110 g/L de estanato de potássio, 35 - 60 g/L de hidróxido de potássio e 0,5- 1,5 g/L como metal de Bi de um composto de Bi. As condições de chapeamento típicas com esta solução de chapeamento são uma temperatura de banho de 75 - 85²C e uma densidade de corrente de 0,5 - 3 A/dm².

Um exemplo de uma solução de chapeamento acídica para chapeamento de liga de Sn-Bi contém 130 g/L de um ácido orgânico, 10 g/L como metal de Sn de um composto de Sn e 3g/L como metal de Bi de um composto de Bi. As condições de chapeamento típicas com esta solução de chapeamento são uma temperatura de banho de 30-40^sC e uma densidade de corrente de 0,3 -3,5 A/dm².

Um exemplo de uma solução de chapeamento acídica para cha10 peamento de liga de Sn-Bi-Cu contém 130-180 g/L de um ácido orgânico, 15 g/L como metal de Sn de um composto de Sn, 1,5 g/L como metal de Bi de um composto de Bi e 1 g/L como metal de Cu de um composto de Cu. As condições de chapeamento típicas com esta solução de chapeamento são uma temperatura de banho de 15 - 30^sC e uma densidade de corrente de

0,5 - 3,5 A/dm².

Para cada uma destas soluções de chapeamento, a fonte para cada metal pode ser selecionada dos compostos apropriados do metal que são solúveis na solução de chapeamento.

Na junta roscada para tubos de aço mostrados na figura 2, uma segunda camada de chapeamento 7 da chapeamento de Sn, chapeamento de Cu ou chapeamento de Ni é formada como uma camada de subgalvanização na superfície de um metal de base 5 e uma primeira camada de chapeamento 6 da chapeamento de liga de Sn-Bi ou chapeamento de ligas de Sn-Bi-Cu é formada sobre a segunda camada de chapeamento 7. A segun25 da camada de chapeamento pode também ser formada por duas ou mais galvanizações (tais como camada de chapeamento de Ni e chapeamento de Cu).

A espessura da segunda camada de chapeamento 7 é de preferência 1 - 15 pm e mais de preferência 2 - 10 pm no caso de chapeamento de Sn ou 1 - 15pm e mais de preferência 1 - 10 pm no caso de chapeamento de Ni ou Cu.

A chapeamento de Sn pode ser formada, por exemplo, usando uma solução de chapeamento que contém 200 g/L de fluoroborato estanhoso, 125 g/L de ácido fluorobórico, 25 g/L de ácido bórico, 2 g/L de gelatina e 1 g/L de β-naftol, pela realização de eletrogalvanização a uma temperatura de banho de 20 - 25^eC e uma densidade de corrente de 1-5A/dm². A chape5 amento de Sn é tipicamente realizada em tal banho de fluoroborato, porém levando em consideração a facilidade de tratamento de água residual, uma solução de chapeamento de Sn comercialmente disponível com base em um sulfonato orgânico pode também ser usada.

Chapeamento de Cu e chapeamento de Ni podem ser realizados 10 pelo processo de eletrochapeamento de Ni ou Cu convencional. Os banhos de eletrochapeamento útil para a chapeamento de Cu incluem um banho de cianeto de cobre, um banho de sulfato de cobre e um banho de pirofosfato de cobre. Destes, um banho de cianeto de cobre e um banho de sulfato de cobre são preferidos. Os banhos de eletrogalvanização úteis para a chape15 amento de Ni incluem um banho de watts níquel, um banho de cloreto de níquel, um banho de sulfamato de níquel e um banho de cloreto de amônio (banho de chapeamento de níquel de baixa temperatura). Destes, um banho de watts níquel e um banho de cloreto de níquel são preferidos.

Na concretização mostrada na figura 1, a primeira camada 6 de 20 uma liga de Sn-Bi ou uma liga de Sn-Bi-Cu é formada na superfície de contato de uma junta roscada. Na concretização mostrada na figura 2, a segunda camada de chapeamento 7 de chapeamento de Sn, Cu ou Ni é inicialmente formada na superfície de contato e então a primeira camada de chapeamento 6 é formada.

Quando o metal de base 5 é aço ao carbono, é possível formar a primeira camada de chapeamento 6 (figura 1) ou a segunda camada de chapeamento 7 (figura 2) com boa adesão mesmo se fosse diretamente formada na superfície de aço.

Por outro lado, no caso em que o metal de base 5 é um aço ino30 xidável ou aço de liga superior, se a primeira camada de chapeamento de chapeamento de Sn-Bi ou chapeamento de Sn-Bi-Cu for diretamente formada na superfície de aço, o revestimento chapeado resultante possui pobre adesão à superfície e é possível descolar-se facilmente. Portanto, a superfície de contato das juntas roscadas é de preferência submetida ao chapeamento por eletrodeposição de Cu ou Ni antes de chapear com chapeamento com liga de Sn-Bi ou liga de Sn-Bi-Cu para formar uma primeira camada de 5 chapeamento. Nesse caso, a primeira camada de chapeamento com boa adesão pode ser formada na superfície de contato via chapeamento por eletrodeposição.

Similarmente, quando a segunda camada de chapeamento 7 é inicialmente formada na superfície de contato como mostrado na figura 2, se 10 o metal de base 5 for aço inoxidável ou aço de liga superior, é preferível realizar previamente ao chapeamento por eletrodeposição de Ni ou Cu. Todavia, no caso em que a segunda camada de chapeamento é uma camada de chapeamento de Ni ou Cu fina, por exemplo, na ordem de 1-3 pm, é possível formar a segunda camada de chapeamento com boa adesão na superfí15 cie de aço inoxidável ou aço de liga superior mesmo que a chapeamento por eletrodeposição prévia fosse omitida.

A chapeamento por eletrodeposição de Ni ou Cu pode ser realizada em uma maneira convencional. Geralmente, o chapeamento por eletrodeposição de Ni é conduzida usando um banho de cloreto de níquel, en20 quanto que o chapeamento por eletrodeposição de Cu é realizada usando um banho de cianeto de cobre. Em outro caso, o tempo de chapeamento é curto o bastante para formar um revestimento chapeado de menos que 1 pm e de preferência no máxim 0,5 pm.

Na junta roscada para tubos de aço mostrada na figura 3, a su25 perfície da primeira camada de chapeamento 6 da chapeamento de liga de Sn-Bi ou da liga de Sn-Bi-Cu é coberta com um revestimento lubrificante 8, Na figura 3 e 4, a estrutura sob a primeira camada chapeada 6 não é mostrada, porém pode ser a mesma que na figura 1 ou figura 2.

Exemplos do revestimento lubrificante são um revestimento lu30 brificante sólido tal como aquele descrito nas Patentes Japonesas N— 65751/2001-A, 221288/2002-A, 327875/2002-A ou 348587/2002-A (um revestimento cozido compreendendo um pó lubrificante sólido disperso em um

aglutinante) ou um revestimento de líquido viscoso ou semi-sólido tal como aquele descrito na Patente Japonesa n^e 173692/2002-A ou 53013/2004-A (um revestimento compreendendo vários componentes lubrificantes em um óleo de base).

Exemplos de um pó lubrificante sólido preferido que está presente no revestimento lubrificante sólido incluem, porém não limitados a, grafita, M0S2 (dissulfeto de molibdênio), WS2 (dissulfeto de tungstênio), BN (boro nítríto), PTFE (polítetrafluoroetileno) CF (fluoreto de carbono) e CaCO₃ (carbonato de cálcio). Destes, grafita e MoS₂ são os mais preferidos. Estes têm 10 uma estrutura cristalina em camada tendo uma alta resistência de ligação interplano e uma baixa resistência de ligação interplano e eles são possíveis de causar deslaminação de planos de cristal que provê um efeito deslizante e assim são apropriados para melhorar a resistência à escoriação.

Como um aglutinante que é usado para formar 0 revestimento lubrificante sólido, vários materiais capazes de formar um filme orgânico ou inorgânico podem ser usados. Exemplos de um material capaz de formar um filme orgânico são resinas orgânicas tendo uma boa resistência ao calor tal como resinas epóxi, resinas de poliamida e resinas de polimida-amida. Exemplos de um material capaz de formar um filme inorgânico são substân20 cias orgânicas ou inorgânicas tais como sílica sol, alcoxissilanas e alcóxidos de titânio que podem formar um revestimento de oxido de metal.

Um revestimento lubrificante sólido pode ser formado pela mistura de um pó lubrificante sólido com uma solução aglutinante para formar uma composição de revestimento, aplicação da composição de revestimento 25 à superfície de contato de uma junta roscada para tubos de aço e secagem do revestimento de preferência pelo aquecimento para cozer o revestimento. A temperatura de aquecimento depende do tipo do aglutinante e, quando o aglutinante é uma resina epóxi, é de preferência em torno de 150-250²C.

Um revestimento lubrificante sólido preferido possui uma espes30 sura de revestimento de 5 - 30pm e contém 10 - 50% de um pó lubrificante sólido. O chapeamento com liga de Sn-Βί ou Sn-Bi-Cu que é a camada de chapeamento contactante com o revestimento lubrificante sólido tem boa afinidade para líquidos, assim o revestimento lubrificante sólido formado nesta chapeamento possui boa adesão.

O revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido de preferência não contém uma quantidade substancial de pó de metais pesa5 dos tais como Pb, Zn e Cu que são prejudiciais ao meio ambiente e aos homens. Tal revestimento lubrificante compreende uma quantidade considerável de um ou mais componentes lubrificantes (tais como ceras, sabões de metal e vários tipos de sais de metal básico de um ácido orgânico incluindo sulfonatos de Ca ou Ba básicos, fenato, salicilato e carboxilato) em um óleo 10 de base (tais como óleo mineral, éster de ácido graxo superior ou graxas). A forma do revestimento lubrificante, isto é, se é um líquido viscoso ou semisólido, depende da viscosidade deste óleo de base e da quantidade de componentes lubrificantes. Uma espessura preferida do revestimento de líquido viscoso ou semi-sólido é 10 - 200 pm.

A figura 4 mostra uma concretização em que o revestimento lubrificante consiste em uma camada inferior na forma de um revestimento lubrificante sólido 8a e uma camada superior na forma de um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semisólido 8b. O revestimento lubrificante sólido inferior e o revestimento de líquido viscoso superior ou semisólido 20 constituindo as duas camadas 8a e 8b, respectivamente, podem ser os mesmos que descritos acima.

A figura 5 ilustra uma concretização em que uma primeira camada 6 de chapeamento com liga de Sn-Bi ou liga de Sn-Bi-Cu é formada na superfície de um metal de base 5 e um revestimento lubrificante 8al sólido 25 contendo MoS2- é formado sobre a primeira camada de chapeamento 6. O revestimento lubrificante sólido 8al pode ser formado como acima descrito pela aplicação de uma composição de revestimento compreendendo pó de M0S2 disperso em um aglutinante como uma resina epóxi seguida pelo cozimento. A espessura do revestimento é de preferência em torno de 3-30pm 30 para a primeira camada de chapeamento 6 e em torno de 5 - 30-pm para o revestimento lubrificante sólido, com a espessura total das duas camadas estando em torno de 10 - 45 pm.

A figura 6 ilustra uma concretização que é a mesma que aquela mostrada na figura 5, exceto que o revestimento lubrificante sólido é um revestimento lubrificante sólido contendo grafita 8a2.

Quando um revestimento lubrificante sólido é formado sobre a primeira camada de chapeamento 6 de uma liga de Sn-Bi ou Sn-Bi-Cu como mostrado nas figura 5 e figura 6, pode ser preferível formar uma camada de chapeamento de Cu fina não ilustrada com uma espessura de 1 - 3pm como uma segunda camada de chapeamento inferior. Quando uma camada de chapeamento de Cu fina formada sob a primeira camada de chapeamento 6, 10 devido ao calor no momento do cozimento do revestimento lubrificante sólido 8al ou 8a2 (que é geralmente realizada as 150-250⁹C), uma camada de um composto intermetálico de Sn-Bi-Cu é formada com um gradiente de concentração suave entre a primeira camada de chapeamento e metal de base 5, pelo que a resistência do adesivo da primeira camada de chapeamento 6 15 é aumentada.

É possível formar uma ou mais das primeira e segunda camadas de chapeamento e camada de chapeamento pelo eletrodeposição pela chapeamento não elétrica ou chapeamento em fase de vapor ao invés de pelo eletrogalvanização. Todavia, a eletrogalvanização é preferida devido a sua 20 eficiência e economia.

Uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção é de preferência usada para composição de OCTG sem aplicação de dope ou após aplicação de um dope verde. Particularmente, uma junta roscada tendo um revestimento lubrificante sólido 8a, 8al ou 8a2 formado em 25 uma primeira camada de chapeamento 6 de liga de Sn-Bi ou Sn-Bi-Cu como mostrado nas figuras 4 a 6 exibe propriedades lubrificantes muito altas devido à capacidade do pó lubrificante sólido no revestimento lubrificante ser embutido sob pressão na primeira camada de chapeamento que é relativamente mole e provê boa resistência à escoriação mesmo que fosse usado 30 para a composição de OCTG sem aplicação de dope. Quando um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semisólido for formado sobre o revestimento lubrificante sólido, a resistência à escoriação é ainda aumentada.

' 16

Similarmente, quando apenas um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido for formado sobre a primeira camada de chapeamento, se for conter sólido lubrificante (por exemplo, um carbonato de metal alcalinoterroso que é contido em um sal de metal básico de um ácido orgânico), o 5 aperfeiçoamento acima descrito na lubrificação e resistência à escoriação devido a natureza das partículas sólidas de se encravar na primeira camada do chapeamento pode ser conseguido.

No caso de uma junta roscada de acordo com a presente invenção como mostrado na figura 1 ou figura 2 em que nenhum revestimento 10 lubrificante é formado de modo que a primeira camada de chapeamento de um liga de Sn-Bi ou Sn-Bi-Cu seja exposta, é geralmente preferível usar a junta roscada para composição de OCTG após a aplicação de dope verde.

O dope é geralmente uma composição semisólida ou sólida contendo um ou mais espessadores e opcionalmente outras partículas sólidas 15 dispersas no óleo lubrificante. Espessadores úteis incluem sabões de metal, complexos de Ca, derivados de uréia, sais de metal e derivados de bentonl· tas. Um tipo de dope que é substancialmente livre de pó de metal pesado e tem boa biodegradabilidade é referido como dope verde. Embora não haja definição específica de dope verde, como um padrão estimado, o dope verde 20 deverá ter um valor de BOD de pelo menos 60%. O dope verde é distinguível em termos de biodegradabilidade de um revestimento lubrificante semisólido que pode ser formado sobre a primeira camada de chapeamento de acordo com a presente invenção. A consistência de um dope é medida pela penetração definida em JIS K 2220 5,3 na mesma maneira que da graxa.

Um revestimento lubrificante de líquido viscoso possui uma consistência muito inferior, que pode ser medida por um viscômetro padrão tal como viscômetro Brookfield. Sua viscosidade geralmente fica no máximo 10.000 cSt a 40⁹C.

Exemplos

Os seguintes exemplos destinam-se a demonstrar os efeitos da presente invenção, porém os mesmos não pretendem limitar a presente invenção em qualquer maneira. Nos exemplos, a superfície de contato incluin17 do a porção roscada e a porção de contato de metal não roscada de um pino será referida como superfície de pino e a superfície de contato incluindo a porção roscada e a porção de contato de metal não roscada de uma caixa será referida como superfície de caixa.

As juntas roscadas para tubos de aço que foram preparados nos exemplos foram constituídas por um pino formado em cada extremidade de tubo de aço sem costura para testar que media um diâmetro externo de 244,5mm, uma espessura da parede de 13,84mm e uma extensão de l.200mm e uma caixa formada no interior de um acoplamento. Cada pino 10 tinha uma porção roscada macho e uma porção de contato de metal não roscada formada na sua superfície periférica externa e cada caixa tinha uma porção roscada fêmea e uma porção de contato de metal não roscada formada na sua superfície periférica interna. O tubo de aço e acoplamento foram feitos de aço 13 Cr, que é um aço de alta liga contendo Cr a 13%, Ni a 15 0,1% e Mo a 0,4%.

Como mostrado na tabela 1 e tabela 2, pelo menos uma camada de chapeamento e opcionalmente pelo menos um revestimento lubrificante sobre a chapeamento foram formados na superfície de caixa de cada acoplamento. A tabela 1 ilustra exemplos de trabalho de acordo com a presente 20 invenção em que nenhum revestimento lubrificante foi formado nos Exemplos 1 - 8 e um ou dois revestimentos lubrificantes foram formados nos Exemplos 9 - 13. A tabela 1 ilustra exemplos comparativos em que a camada de chapeamento mais alta não era uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi ou Sn-Bi-Cu.

A chapeamento de liga de Sn-Bi e a chapeamento de liga de SnBi-Cu mostradas na tabela 1 foram formadas pela eletrodeposição usando a solução de chapeamento acídica acima descrita (usando as respectivas fontes de metal na forma de um sal de ácido orgânico). A composição de liga desta chapeamento de liga era aproximadamente de Bi a 3% para a chape30 amento de liga de Si - Bi e aproximadamente de Bi a 3% e aproximadamente Cu a 7,5% para o chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu. O chapeamento de liga de Sn-Cu usada em alguns exemplos comparativos foi formada pela ele18 trodeposição usando uma solução de chapeamento alcalina. O teor de Cu da chapeamento de liga de Sn-Cu era aproximadamente de 50%.

Quando uma segunda camada de chapeamento for formada antes da primeira camada, era formada pela eletrodeposição. O banho de ele5 trodeposição usado era um banho de sulfonato para chapeamento de Sn, um banho de cloreto de níquel para chapeamento de Ni e um banho de cianeto de cobre para chapeamento de Cu.

Embora não mostrada nas tabelas 1 e 2, cada superfície de caixa que era desengordurada era previamente submetida à chapeamento por 10 eletrodeposição de Ni com uma espessura de 0,5 pm usando um banho de cloreto de níquel para chapeamento por eletrodeposição antes da última camada de chapeamento indicada nas tabelas ser formada, em vista do metal de base que era aço de alta liga. Todavia, nos Exemplos 4 e 13 e Exemplos Comparativos 1 - 3 e 5 - 7 em que a última camada de chapeamento 15 era uma camada de chapeamento de Ni com uma espessura de 1pm, o chapeamento por eletrodeposição de Ni não foi realizada.

Os revestimentos lubrificantes usados nos exemplos eram revestimentos lubrificantes sólidos e um revestimento lubrificante de líquido viscoso (grafita ou dissulfeto de molíbdênío) em uma resina epóxi e foi for20 mado pela aplicação de uma composição de revestimento seguido pelo cozimento a uma temperatura de aproximadamente 200^gC. O teor de pó lubrificante nos revestimentos lubrificantes sólidos era de 30% no caso de grafita e 40% no caso de dissulfeto de molibdênio (M0S2).

O revestimento lubrificante de líquido viscoso continha cera e um 25 sulfonato de cálcio básico como componentes lubrificantes em um óleo mineral como um óleo de base.

As juntas roscadas tendo superfícies de caixa tratadas na maneira mostrada nas tabelas 1 e 2 foram submetidas ao seguinte teste de escoriações.

(Teste de Escoriações)

Um pino na extremidade de um tubo de aço foi inserido na caixa de um acoplamento. A superfície do pino tinha previamente sido jateada com

contas de vidro. Em alguns exemplos, um dope verde comercialmente disponível havia previamente sido aplicado à superfície de caixa. Para estimular a composição e desconexão de OCTG, as porções roscadas do pino e da caixa foram engatadas e apertadas com um torque de 49351,8 N-m (36400 5 pé-lb) à temperatura ambiente até as porções de contato de metal não roscadas do pino e da caixa contactarem entre si para composição e então elas foram desengatadas para desconectar o tubo de aço do acoplamento para desconexão. Então, a superfície da caixa era visualmente observada para determinar se as escoriações ocorreram ou não.

Este procedimento de composição e desconexão era realizado até dez vezes e a resistência às escoriações foi avaliada pelo ciclo de composição e desconexão até a ocorrência de escoriações (gripagem severa não reparável). Quando a gripagem ligeira reparável for observada, o teste foi continuado após o reparo da junta roscada. Os resultados são mostrados 15 nas Tabelas 1 e 2.

Tabela 1

Exemplo	Estrutura da superfície da caixa (na ordem da camada superior para inferior) (o valor em parênteses é a espessura do revestimento)	Aplic. dope verde	Result.de teste de escoriações (n² de ciclos de composicão/desconexão antes da escoriação)
Exemplo 1	Chapeamento c/liga Sn-Bi(15gm)	Sim	8 vezes
Não	6 vezes
Exemplo 2	Chapeamento com galvaniz. De Sn (5gm)	Sim	10 vezes
Não	8 vezes
Exemplo 3	Chapeamento c/liga Sn-Bi(14pm); Galvaniz. de Cu (3 pm)	Sim	10 vezes
Exemplo 4	Chapeamento c/liga Sn-Bi (25pm); Galvaniz. de Ni (1 pm)	Sim	10 vezes
Exemplo 5	Chapeamento c/liga Sn-Bi(12pm)	Sim	8 vezes
Exemplo 6	Chapeamento c/liga Sn-Bi-Cu (10 pm); galvaniz. de Sn(10pm)	Sim	10 vezes

Exemplo	Estrutura da superfície da caixa (na ordem da camada superior para inferior) (o valor em parênteses é a espessura do revestimento)	Aplic. dope verde	Result.de teste de escoriações (n- de ciclos de composicão/desconexão antes da escoriação)
Exemplo 7	Chapeamento c/liga Sn-Bi-Cu(15 Mm); galvaniz. de Cu (5 pm)	Sim	10 vezes
Exemplo 8	Chapeamento c/liga Sn-Bi- Cu(15pm); Galvaniz. de Ni (5 pm)	Sim	10 vezes
Exemplo 9	Revestimento lubrificante sólido contendo grafita(30 pm); Galvaniz. de ligas SN-Bi(5pm)	Não	8 vezes
Exemplo 10	Revestimento lubrificante sólido contendo grafita(30 pm); Galvaniz. de Sn-Bi (11pm); Galvaniz. de Sn (3 pm)	Não	8 vezes
Exemplo 11	Revestimento lubrificante de liq. viscoso(200pm); revestimento lubrif. sólido contendo grafita(IOpm);	Não	10 vezes
Exemplo 12	Revestimento lubrificante de liq. viscoso (200 pm); revestimento lubrif.sólido contendo grafita(10 pm); galvaniz. de ligas Sn-Bi(IOpm); galvaniz. Sn (5 pm)	Não	10 vezes
Exemplo 13	Revestimento lubrificante de liq. viscoso (200pm); Revestimento lubrificante sólido contendo grafita (10 pm); galvaniz. de liga Sn-Bi (10pm); galvaniz. de Cu (5 pm); Deposição de Ni (1 pm)	Não	10 vezes

Tabela 2

Exemplo Comparativo	Estrutura da superfície da caixa (na ordem da camada superior para inferior) (o valor em parênteses é a espessura do revestimento)	Aplic. dope verde	Result.de teste de escoriações (n^Q de ciclos de composicão/desconexão antes da escoriação)
Exemplo Comparativo 1	Galvaniz. de Cu(10 pm); Galvaniz. de Ni (1 pm);	Sim	4 vezes
Não	1 vez
Exemplo Comparativo 2	Revestimento lubrif.sólido contendo grafitas (25pm); Galvaniz. de Cu (10pm ); Galvaniz. de Ni (1 pm)	Sim	4 vezes
Não	1 vez
Exemplo Comparativo 3	Revestimento lubrif.sólido contendo MoS₂ (25 pm); Galvaniz. de Cu (lOpm); Galvaniz. de Ni (I pm)	Sim	4 vezes
Exemplo Comparativo 4	Galvaniz. de Cu-SN (10 pm)	Sim	6 vezes
Exemplo Comparativo 5	Galvaniz. de Cu (8 pm); Galvaniz. de Ni (1 pm)	Não	2 vezes
Exemplo Comparativo 6	Revestimento lubrif.sólido contendo grafita (25 pm); Galvaniz. de Cu (8 pm); Galvaniz. de Ni (1 pm)	Não	2 vezes
Exemplo Comparativo 7	Revestimento lubrif.sólido contendo MoS₂ (25 pm); Galvaniz. de Cu ( 9pm); Galvaniz. de Ni (1pm)	Não	2 vezes
Exemplo Comparativo 8	Revestimento lubrif.sólido contendo grafita (25 pm); Galvaniz. de Cu-Sn(12pm)	Não	3 vezes

Exemplo 1

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de liga Sn-Bi com uma espessura de 15 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado na superfície da caixa, a composição e 5 ruptura puderam ser realizadas oito vezes sem a ocorrência de escoriações. Quando a mesma superfície da caixa foi submetida ao teste de escoriações sem a aplicação de dope verde, a composição e ruptura puderam ser realizadas seis vezes, sem a ocorrência de escoriações.

Exemplo 2

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Sn inferior com uma espessura de 5 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi superior com uma espessura de 12 pm. No teste de escoriação que foi realizado após dope verde ser aplicado na superfície da caixa, a composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de 15 escoriações. Quando a mesma superfície da caixa foi submetida ao teste de escoriação sem a aplicação de dope verde, a composição e desconexão puderam ser realizadas oito vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 3

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Cu inferior com uma espessura de 3 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi superior com uma espessura de 14 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a composição e a desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 4

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi com uma espessura de 15 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a composição e 30 desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 5

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de ligas de Sn-Bi-Cu com uma espessura de 12 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a composição e desconexão puderam ser realizadas oito vezes sem a ocorrência de 5 escoriação.

Exemplo 6

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Sn inferior com uma espessura de 10 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu superior com uma espessura de 10 pm. No teste de escori10 ação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 7

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Cu 15 inferior com uma espessura de 5 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu com uma espessura de 15 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a composição e a desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 8

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 5 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu superior com uma espessura de 15 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado à superfície da caixa, a 25 composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 9

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi com uma espessura de 5 pm e um revestimento lubrificante sólido 30 contendo grafita com uma espessura de 30 pm formado na camada de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a composição e desconexão puderam ser realizadas oito vezes sem a

ocorrência de escoriação.

Exemplo 10

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Sn inferior com uma espessura de 3 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi superior com uma espessura de 11 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita com uma espessura de 30 pm formado sobre as camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem aplicação de dope verde, a composição e a desconexão puderam ser realizadas oito vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 11

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi com uma espessura de 10 pm, e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita inferior com uma espessura de 10 pm e um revestimento lubrificante de líquido viscoso superior com uma espessura de 200 pm for15 mado na camada de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 12

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Sn inferior com uma espessura de 5 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi superior com uma espessura de 10pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita com uma espessura de 10 pm e um revestimento lubrificante de líquido viscoso superior com uma espessura de 200 pm formado nas camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, as composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo 13

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni mais baixa com uma espessura de 1 pm, uma camada de chapeamento de 30 Cu intermediária com uma espessura de 5 pm e uma camada de chapeamento de liga de Sn-Bi superior com uma espessura de 10 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita com uma espessura de 10 pm e

um revestimento lubrificante de líquido viscoso superior com uma espessura de 200 pm formado nas camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a composição e desconexão puderam ser realizadas dez vezes sem a ocorrência de escoriação.

Exemplo Comparativo 1

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com uma espessura de 10 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado na superfície da caixa, a escoriação 10 ocorreu no quarto ciclo de composição e desconexão. Quando a mesmas superfície da caixa foi submetida ao teste de escoriação sem a aplicação de dope verde, a escoriação ocorreu no primeiro ciclo.

Exemplo Comparativo 2

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni 15 inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com uma espessura de 10 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita com uma espessura de 25 pm formado sobre as camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado na superfície da caixa, a escoriação ocorreu no quarto ciclo 20 de composição e desconexão. Quando a mesma superfície da caixa foi submetidas ao teste de escoriação sem a aplicação de doe verde, a escoriação ocorreu no primeiro ciclo.

Exemplo Comparativo 3

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni 25 inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com uma espessura de 10 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo MoS₂ com uma espessura de 25 pm formado sobre as camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado na superfície da caixa, a escoriação ocorreu no quarto ciclo 30 da composição e desconexão.

Exemplo Comparativo 4

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de liga

de Sn-Cu com uma espessura de 10 pm. No teste de escoriação que foi realizado após o dope verde ser aplicado na superfície de caixa, a escoriação ocorreu no sexto ciclo da composição e desconexão.

Exemplo Comparativo 5

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com uma espessura de 8 pm. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a escoriação ocorreu no segundo ciclo de composição e desconexão.

Exemplo Comparativo 6

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com uma espessura de 8 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafitas com uma espessura de 25 pm formado sobre as camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a escoriaçãso ocorreu no segundo ciclo de composição e desconexão.

Exemplo Comparativo 7

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de Ni inferior com uma espessura de 1 pm e uma camada de chapeamento de Cu superior com espessura de 9 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo M0S2 com uma espessura de 25 pm formado sobre as camadas de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem a aplicação de dope verde, a escoriação ocorreu no segundo ciclo de composição e desco25 nexão.

Exemplo Comparativo 8

A superfície da caixa tinha uma camada de chapeamento de liga de Sn-Cu com uma espessura de 12 pm e um revestimento lubrificante sólido contendo grafita com uma espessura de 25 pm formado sobre a camada 30 de chapeamento. No teste de escoriação que foi realizado sem aplicação de dope verde, a escoriação ocorreu no terceiro ciclo de composição e desconexão.

Dos resultados dos exemplos e exemplos comparativos acima descritos, pode ser visto que uma junta roscada para tubos de aço de acordo com a presente invenção mostrou-se claramente mais eficaz na supressão de escoriação do que nos exemplos comparativos.

Diferença em Afinidade

A diferença na afinidade (umectabilidade) entre um revestimento de chapeamento de Cu e revestimento de chapeamento de liga de Sn-Bi foi investigada. As figuras 7 e 8 são fotografias que mostram o estado do espaIhamento do líquido (água) quando uma gota do líquido foi colocada na su10 perfície de um revestimento de chapeamento de Cu (figura 7) e um revestimento de chapeamento de liga de Sn-Bi (figuras 8) formado nos exemplos. A quantidade de espalhamento indica a umectabilidade das superfícies, isto é, sua afinidade em relação ao líquido. O líquido espalhou-se mais no revestimento de liga de Sn-Bi do que no revestimento de chapeamento de Cu, indi15 cando que o chapeamento de ligas de Sn-Bi tinha uma afinidade maior para o líquido.

A diferença na afinidade foi realmente refletida nos resultados de teste de escoriação. Exemplos 9-12, que tinham um revestimento lubrificante sólido contendo grafita formado sobre um revestimento de chapea20 mento de liga de Sn-Bi tinha resistência à escoriação muito superior em relação aos exemplos comparativos 2 e 6, que tinha o mesmo revestimento lubrificante sólido formado sobre um revestimento de chapeamento de Cu. Uma das razões para esta diferença na resistência à escoriação é considerada que seja aquela da afinidade e portanto a adesão do revestimento lubri25 ficante sólido na camada de chapeamento era maior para o revestimento de chapeamento de liga de Sn-Bi do que para o revestimento de chapeamento de Cu.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Junta roscada para tubos de aço consistindo em um pino (1) e uma caixa (2) cada qual tendo uma superfície de contato incluindo uma porção roscada (1a, 2a) e uma porção de contato de metal não roscada (1b, 2b), caracterizada por ter uma primeira camada de chapeamento (6) formada a partir do chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu em pelo menos uma parte da superfície de contato de pelo menos um dentre o pino (1) e a caixa (2).

2. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ter uma segunda camada de chapeamento (7) selecionada dentre chapeamento de Sn, chapeamento de Cu e chapeamento de Ni abaixo da primeira camada de chapeamento.

3. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada por ter pelo menos uma camada de um revestimento lubrificante (8) na superfície da primeira camada de chapeamento.

4. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o revestimento lubrificante (8) compreende uma camada simples de um revestimento lubrificante (8) selecionado dentre um revestimento lubrificante de líquido viscoso, um revestimento lubrificante semi-sólido e um revestimento lubrificante sólido.

5. Junta roscada para tubos de aço de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o revestimento lubrificante compreende uma camada inferior de um revestimento lubrificante sólido (8a) e uma camada superior de um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou revestimento lubrificante semi-sólido (8b).

6. Junta roscada para tubos de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que o revestimento lubrificante sólido contém um pó lubrificante sólido.

7. Pino (1) de uma junta roscada para tubos de aço tendo superfície de contato incluindo uma porção roscada (1a) e uma porção de contato de metal não roscada (1b), caracterizado por ter uma primeira camada de chapeamento formada a partir do chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu em pelo

Petição 870180036923, de 04/05/2018, pág. 7/12 menos uma parte da superfície de contato.

8. Caixa (2) de uma junta roscada para tubos de aço tendo superfície de contato incluindo uma porção roscada (2a) e uma porção de contato de metal não roscada (2b), caracterizada por ter uma primeira camada

5 de chapeamento formada a partir do chapeamento de liga de Sn-Bi-Cu em pelo menos uma parte da superfície de contato.