EA028772B1 - Узел для создания устойчивого к истиранию резьбового трубного соединения - Google Patents
Узел для создания устойчивого к истиранию резьбового трубного соединения Download PDFInfo
- Publication number
- EA028772B1 EA028772B1 EA201590971A EA201590971A EA028772B1 EA 028772 B1 EA028772 B1 EA 028772B1 EA 201590971 A EA201590971 A EA 201590971A EA 201590971 A EA201590971 A EA 201590971A EA 028772 B1 EA028772 B1 EA 028772B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- thermoplastic
- creating
- threaded connection
- connection according
- node
- Prior art date
Links
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 108
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 61
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 39
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 34
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 28
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 18
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 14
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 11
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical group [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 239000000539 dimer Substances 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N abietic acid Chemical class C([C@@H]12)CC(C(C)C)=CC1=CC[C@@H]1[C@]2(C)CCC[C@@]1(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N acrylic acid methyl ester Natural products COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006272 aromatic hydrocarbon resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004203 carnauba wax Substances 0.000 claims description 4
- 235000013869 carnauba wax Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004200 microcrystalline wax Substances 0.000 claims description 4
- 235000019808 microcrystalline wax Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 claims description 3
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 3
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 claims description 3
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- AFNRRBXCCXDRPS-UHFFFAOYSA-N tin(ii) sulfide Chemical class [Sn]=S AFNRRBXCCXDRPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 150000004764 thiosulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920005603 alternating copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 64
- 239000010408 film Substances 0.000 description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 48
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 39
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 22
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 22
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 22
- 208000035874 Excoriation Diseases 0.000 description 20
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 11
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 11
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 6
- CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L hydron;manganese(2+);phosphate Chemical compound [Mn+2].OP([O-])([O-])=O CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 5
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 240000002989 Euphorbia neriifolia Species 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 3
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 2
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 2
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 2
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N sebacic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenebismuth Chemical class [Bi]=S RBWFXUOHBJGAMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 2
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004821 Contact adhesive Substances 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 229920006271 aliphatic hydrocarbon resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 235000019383 crystalline wax Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 1
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diamine Natural products NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 235000019809 paraffin wax Nutrition 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 1
- 239000006223 plastic coating Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 150000003097 polyterpenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229920006135 semi-crystalline thermoplastic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000011885 synergistic combination Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
- E21B17/02—Couplings; joints
- E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
- E21B17/042—Threaded
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
- F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T403/00—Joints and connections
- Y10T403/57—Distinct end coupler
- Y10T403/5746—Continuous thread
Abstract
Изобретение относится к узлу для создания резьбового соединения, содержащему первый и второй трубные компоненты, каждый из которых имеет ось (10) вращения и оснащен на одном из своих концов (1, 2) резьбовой зоной (3; 4), образованной на наружной или внутренней периферийной поверхности компонента в зависимости от того, является ли тип резьбового конца охватываемым или охватывающим, при этом указанные концы (1, 2) способны взаимодействовать путем свинчивания и оканчиваются конечной поверхностью (7, 8), при этом по меньшей мере одна первая контактная поверхность расположена на одном из концов (1, 2) и по меньшей мере одна вторая контактная поверхность расположена на соответствующем конце (1, 2) таким образом, чтобы первая и вторая контактные поверхности вступали в контакт при свинчивании концов (1, 2), отличающемуся тем, что каждая из первой и второй контактных поверхностей соответственно покрыты первой и второй сухими термопластичными пленками, матрицы которых состоят из одного или нескольких термопластичных полимеров, при этом лишь одна из первой и второй сухих термопластичных пленок дополнительно содержит жидкую аморфную термопластичную смолу с динамической вязкостью в диапазоне от 2000 до 40000 мПа∙с при 25°С.
Description
Настоящее изобретение относится к резьбовым соединениям для бурения и/или эксплуатации углеводородных скважин, и точнее, к оптимизации общей технической характеристики соединения применительно к устойчивости к истиранию и газонепроницаемому уплотнению посредством синергетического объединения твердых термопластичных покрытий, по меньшей мере одно из которых содержит жидкую аморфную термопластичную смолу.
Термин резьбовые соединения обозначает любой узел, состоящий из двух элементов, по существу, трубчатой формы, способных соединяться друг с другом посредством свинчивания, в частности, с целью образования штанги, которая может быть использована для бурения углеводородной скважины, или водоотделяющей колонны для ремонта скважин, или водоотделяющей колонны для эксплуатации скважины этого типа, или колонны обсадных или насосно-компрессорных труб, используемой в эксплуатации скважины.
Каждый трубный компонент содержит концевую часть, оснащенную зоной с наружной резьбой или зоной с внутренней резьбой, предназначенную для свинчивания с соответствующей концевой частью аналогичного элемента. Соединенные таким образом элементы образуют так называемое соединение.
Такие резьбовые трубные компоненты соединения соединены под определенными нагрузками для того, чтобы соответствовать требованиям для посадки с натягом и уплотнения, налагаемым условиями эксплуатации. Кроме этого, также должно быть известно, что для резьбовых трубных компонентов может быть необходимо пройти несколько циклов свинчивания-развинчивания, в частности, при эксплуатации.
Условия использования таких резьбовых трубных компонентов вызывают различные типы нагрузок, что делает невозможным использование пленок на чувствительных частях таких компонентов, как резьбовые зоны, стыкуемые зоны или поверхности уплотнения.
Таким образом, операции свинчивания обычно осуществляются под высокой осевой нагрузкой, например, из-за веса трубы длиной несколько метров, предназначенной для соединения посредством резьбового соединения, возможно ухудшаемой небольшим смещением оси резьбовых элементов, предназначенных для соединения. Это приводит к рискам плохого резьбового упорного соединения стыков (плохой герметизации поверхностей уплотнения) и это приводит к риску истирания в резьбовых зонах и/или на поверхностях уплотнения металл-металл. Следовательно, резьбовые зоны и поверхности уплотнения металл-металл обычно покрывают смазочными веществами.
В современных конструкциях необходимо выбирать коэффициент трения таким образом, чтобы получить величину сопротивления крутящему моменту на упорном уступе, по меньшей мере равную пороговой величине. Таким образом возможно избежать уменьшения величины оптимального крутящего момента свинчивания, определенной для этого типа соединения и для эталонной смазки ΑΡΙ, и в крайних случаях избежать потери возможности гарантировать функционирование стыка.
Некоторые подходы состояли из дифференциации коэффициента трения в зависимости от зоны действия нагрузки путем предпочтительного нанесения покрытия со связующим на основе ΡΤΡΈ на витки резьбы (зона действия нагрузки при продольном перемещении) без покрытия осевой или стыковой зоны действия нагрузки для локального создания высокого коэффициента трения (см., например, документ И8 20090033087).
Другие подходы состояли из концентрации на крутящем моменте резьбового упорного соединения, равном менее 70% величины оптимального крутящего момента затяжки, используя, по существу, вязкопластичные покрытия (см., например, документы \УО 2008/125740, \УО 2009/072486). Тем не менее, по существу, воскообразное термопластичное покрытие вызывает риск пластификации стыка перед тем, как он достигнет оптимального крутящего момента затяжки, в частности, для тонких соединений с малыми размерами типа Т&С (с резьбой и муфтой) или соединений, известных как соединения с высоким крутящим моментом.
Специалист в данной области может увеличить усилия сдвига в ходе фазы, известной как фрикционная пластификация стыка свинчивания (т.е. к концу фазы затягивания) посредством упругого эффекта, используя термопластичные материалы с устойчивостью к текучести в матрице с твердой консистенцией (см., например, документ \УО 2010043316). Тем не менее, устойчивость к сдвигу приводит к излишнему нагреву, обладающему склонностью модифицировать реологические вязкопластичные свойства матрицы в зоне действия нагрузки при продольном перемещении, и воздействовать на эффект пленки, позволяющий осуществлять большое количество операций свинчивания/развинчивания.
Для преодоления этой проблемы специалист в данной области выбрал регулировку эластичного эффекта путем поверхностной миграции или путем насыщения модификатором трения твердой термопластичной матрицы с высокой температурой размягчения с целью уменьшения величины крутящего момента резьбового упорного соединения без воздействия на сопротивление крутящему моменту на упорном уступе в зависимости от зоны действия нагрузки и от обеспечения устойчивости к истиранию, даже в случае разрыва пленки при превышении предельного уровня нагрузки (см., например, документы \УО 2010114168 и \УО 2012049194). Хотя эффект возникает в начальной зоне и в конце затягивания, смазочная пленка легко выдавливается в виде множества хлопьев из-за сочетания факторов, связанных с выбором термопластичных полимеров, составляющих матрицу. Температура размягчения или темпера- 1 028772 тура плавления предпочтительно находится в диапазоне от 80 до 320°С и намного выше температуры, воздействующей на составляющие при хранении или эксплуатации для предотвращения налипания на полимеры пыли и других загрязнителей из-за их липкости. Кроме этого, полимеры, такие как сополиамид димеров кислот, которые обладают каучукоподобными термодинамическими свойствами, придают матрице высокую связность, противодействующую силе сцепления.
В качестве альтернативы, в патентном документе νθ 2009057754 и более современном патентном документе νθ 2012060472 было предложено производство тонкого слоя смазочной пленки с пастообразной или воскообразной консистенцией (известной как полусухая пленка), содержащей материалы, обеспечивающие устойчивость к трению, зависящую от давления в зоне контакта. В этих решениях используют производное канифоли или повышающую клейкость твердую смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С или, например, фторид кальция. Тем не менее, принцип торможения сильно ограничен в связи с тем фактом, что высоковязкая матрица способствует ограничению скольжения на границе металл-металл и, как результат, увеличивает трение. Кроме этого, тонкая пленка не находится в твердом состоянии, что является недостатком при транспортировке, хранении и эксплуатации (риск загрязнения).
На основании этого наблюдения настоящее изобретение основано на синергетическом эффекте требуемых свойств путем нанесения двух твердых термопластичных покрытий, обладающих разными коэффициентами трения и термодинамическими свойствами, обращенных друг к другу и не зависящих от расположения на охватываемом или охватывающем конце соединения. Таким образом, настоящее изобретение предлагает получение сопротивления крутящему моменту на упорном уступе, составляющего 100% или более эталонной величины смазки ΑΡΙ 5А3, сохраняя смазочную пленку как можно дольше между контактирующими поверхностями для того, чтобы обеспечить оптимальную техническую характеристику смазки.
В частности, настоящее изобретение относится к узлу для создания резьбового соединения, содержащему первый и второй трубные компоненты, каждый из которых имеет ось вращения и оснащен на одном из своих концов резьбовой зоной, образованной на наружной или внутренней периферийной поверхности компонента в зависимости от того, является ли тип резьбового конца охватываемым или охватывающим, при этом указанные концы способны взаимодействовать путем свинчивания и оканчиваются конечной поверхностью, при этом по меньшей мере одна первая контактная поверхность расположена на одном из концов и по меньшей мере одна вторая контактная поверхность расположена на соответствующем конце таким образом, чтобы первая и вторая контактные поверхности вступали в контакт при свинчивании концов, отличающемуся тем, что каждая из первой и второй контактных поверхностей могут соответственно быть покрыты первой и второй сухими термопластичными пленками, матрицы которых могут состоять из одного или нескольких термопластичных полимеров, при этом лишь одна из первой и второй сухих термопластичных пленок дополнительно содержит жидкую аморфную термопластичную смолу с динамической вязкостью в диапазоне от 2000 до 40000 мПа-с при 25°С.
Необязательные, вспомогательные или заменяющие характеристики изложены ниже.
Первая и вторая контактные поверхности могут являться частью резьбовых зон.
Первая и вторая контактные поверхности могут являться поверхностями уплотнения, расположенными на кольцевой поверхности концов первого и второго трубных компонентов.
Первая и вторая контактные поверхности могут являться стыковыми поверхностями, расположенными на конечных поверхностях указанных концов.
Термопластичный полимер или полимеры, составляющие матрицу первой и второй сухих пленок, могут иметь полукристаллическую структуру и температуру плавления в диапазоне от 60 до 170°С.
Термопластичный полимер или полимеры могут быть выбраны из списка, включающего сополимерные смолы, содержащие сополимеры этилена и винилацетата, сополимеры этилена и этилакрилата, сополимеры этилена и метилакрилата, сополимеры с чередующимися блоками аморфного бутилакрилатного полимера между двумя кристаллическими полиметилметакрилатными полимерами и сополиамиды на основе димеров, полученных из реакции поликонденсации между двуосновной кислотой и диамином.
Термопластичный полимер или полимеры могут представлять собой сополимер этилена и винилацетата с процентным содержанием винилацетата в диапазоне от 18 до 40%, предпочтительно равным 28%.
Соотношение концентрации жидкой аморфной термопластичной смолы к концентрации полимеров может находиться в диапазоне от 1,5 до 2.
Жидкая аморфная термопластичная смола может быть выбрана из списка, включающего производные канифольной кислоты, этерифицированные метанолом или триэтиленгликолем, ароматические углеводородные смолы с молекулярной массой, составляющей менее 500 г/моль, гидроксилированные полиэфирные смолы, полиизобутилены и полиалкилметакрилаты.
Термопластичные сухие пленки также могут содержать один или несколько восков, выбранных из списка, включающего парафины, микрокристаллические воски, карнаубские воски, полиэтиленовые воски, амидные воски и гидрогенизированные касторовые масла.
Процентное содержание по весу восков в термопластичной сухой пленке может находиться в диа- 2 028772 пазоне от 3 до 20%.
Сухие термопластичные пленки также содержат частицы твердых смазочных веществ, выбранных из списка, включающего графит, нитрид бора, оксид цинка, дисульфид молибдена, фторид графита, сульфиды олова, сульфиды висмута, тиосульфаты, политетрафторэтилен и полиамиды.
Процентное содержание по весу частиц твердого смазывающего вещества в сухой термопластичной пленке может находиться в диапазоне от 2 до 20%.
Сухие термопластичные пленки также могут содержать сложную соль алкиларилсульфокислоты, нейтрализованную карбонатом кальция, при этом процентное содержание по весу остается ниже 40%.
Сухие термопластичные пленки также могут содержать замедлитель коррозии, предпочтительно диоксид кремния, ионозамещенный кальцием, при этом процентное содержание по весу замедлителя коррозии находится в диапазоне от 5 до 15 вес.%.
Сухие термопластичные пленки также могут содержать полидиметилсилоксановое или перфторполиэфирное масло, при этом указанное масло обладает кинематической вязкостью в диапазоне от 100 до 1850 мм 7с при 20°С, при этом процентное содержание по весу указанного масла находится в диапазоне от 2 до 10%.
Первая и вторая контактные поверхности могут быть заранее обработаны на этапе подготовки поверхности, выбранной из группы, включающей пескоструйную обработку, конверсионные обработки и электролитическое осаждение, перед покрытием каждой поверхности сухой термопластичной пленкой.
Признаки и преимущества изобретения будут описаны более подробно в нижеприведенном описании, содержащем ссылки на сопроводительные графические материалы, на которых на фиг. 1 показан схематический вид соединения, полученного в результате соединения двух трубных компонентов посредством свинчивания;
на фиг. 2 показан схематический вид кривой свинчивания для двух резьбовых трубных компонентов;
на фиг. 3-7 показаны кривые результатов испытаний; на фиг. 8 показан схематический вид испытательной установки; на фиг. 9 показан схематический вид конфигурации соединения; на фиг. 10 показан схематический вид испытательной установки.
Изобретение применимо к резьбовым соединениям, относящимся к типу, изображенному на фиг. 1. Этот тип соединения содержит первый трубный компонент с осью 10 вращения, оснащенный охватываемой концевой частью 1, и второй трубный компонент с осью 10 вращения, оснащенный охватывающей концевой частью 2. Каждая из концевых частей 1 и 2 имеет конечную поверхность, расположенную перпендикулярно соответствующей оси 10 вращения, и соответственно оснащены резьбовыми зонами 3 и 4, взаимодействующими друг с другом для взаимного соединения двух компонентов посредством свинчивания. Резьбовые зоны 3 и 4 могут относиться к трапециевидному, самоблокирующемуся или другому типу резьбы. Кроме этого, поверхности 5, 6 уплотнения металл-металл, предназначенные для вступления в герметичное сцепление друг с другом после соединения двух резьбовых компонентов посредством свинчивания, расположены соответственно на охватываемой 1 и охватывающей 2 концевых частях вблизи резьбовых зон 3, 4. Охватываемая концевая часть 1 имеет конечную поверхность 7, способную упираться в соответствующую поверхность 8, расположенную на охватывающей концевой части 2, когда один из двух компонентов ввинчен в другой. Соединение также содержит две поверхности 5 и 6 уплотнения, соответственно расположенные на концевых частях 1 и 2 и предназначенные для вступления в герметичный зажимной контакт после образования соединения посредством свинчивания.
В зависимости от типа стыковки или соединения стык между конечной поверхностью 7 и соответствующей поверхностью 8 также может быть заменен самоблокирующимся взаимодействием путем сцепления резьбовых зон 3, 4, относящихся к типу, описанному например, в документах И8 4822081, И8 КБ 30467 или И8 КЕ 34467.
В зависимости от конструкции или требований к применению концевые части 1 и 2 трубных компонентов могут быть покрытыми частично или полностью. В качестве примера резьбовые зоны 3 и 4 могут быть частично или полностью покрыты. Это также верно для поверхностей 5 и 6 уплотнения и для стыковых поверхностей, когда они расположены на концевой поверхности 7 и на соответствующей поверхности 8.
Далее будут описаны возникновение и подробности изобретения.
Общая техническая характеристика резьбовой трубной системы состоит в предотвращении адгезионного изнашивания путем предоставления достаточного разделения контактирующих поверхностей с помощью достаточной смазки и гарантированного обеспечения газонепроницаемого уплотнения соединения в зоне стыка.
На фиг. 2 показана кривая свинчивания для соединения, а именно увеличение крутящего момента в зависимости от количества оборотов и от увеличения давления в зоне контакта. Как видно, профиль крутящего момента свинчивания для высококачественных соединений может быть разделен на четыре части.
В начале свинчивания крутизна кривой является небольшой, поскольку наружные витки резьбы
- 3 028772 элемента с наружной резьбой (или ниппеля) первого компонента резьбового трубного соединения еще не находятся в радиальном сцеплении с внутренними витками резьбы соответствующего элемента с внутренней резьбой (или муфты) второго компонента того же резьбового трубного соединения.
Далее геометрическое сцепление витков резьбы элемента с наружной резьбой и элемента с внутренней резьбой создает увеличивающееся радиальное сцепление по мере продолжения свинчивания (тем самым образуя небольшой, но увеличивающийся крутящий момент свинчивания).
Далее крутизна кривой увеличивается, что соответствует появлению радиального сцепления между поверхностями уплотнения или даже между витками резьбы. Эта часть заканчивается по достижении крутящего момента резьбового упорного соединения, 5>НТ.
Заключительная часть заканчивается, когда стыковые поверхности состыкованы вдоль оси и когда достигнут максимальный допустимый крутящий момент свинчивания, МТУ.
Максимальный крутящий момент свинчивания МТУ, соответствующий концу заключительной части, известен как крутящий момент пластификации. Считается, что после этого крутящего момента пластификации охватываемый стык свинчивания (концевая часть элемента с наружной резьбой) и/или охватывающий стык свинчивания (зона, расположенная за кольцевой поверхностью стыка элемента с внутренней резьбой) подвергаются пластической деформации, также способной ухудшить техническую характеристику уплотняющего контакта между поверхностями уплотнения путем пластификации поверхностей уплотнения.
Разница между величинами крутящего момента пластификации МТУ и крутящего момента резьбового упорного соединения §ЬТ известна как сопротивление крутящему моменту на упорном уступе. Резьбовое трубное соединение подвергается оптимальной затяжке в конце свинчивания, что гарантирует оптимальную механическую прочность резьбового соединения, например, противодействующую растягивающим усилиям, но также противодействующую случайному разъединению при эксплуатации, а также способствующую оптимальным техническим характеристикам уплотнения.
Хорошая техническая характеристика характеризуется прежде всего крутящим моментом резьбового упорного соединения (8ЬТ), отвечающим следующему неравенству:
(3) 8ЬТ<0,56 МТУ, где МТУ - максимальный допустимый крутящий момент.
Неравенство (3) связано со следующими неравенствами:
(1) 8ЬТ<0,70 ОТ, (2) ОТ<0,80 МТУ, где ОТ - оптимальный крутящий момент.
Эта техническая характеристика также характеризуется большим сопротивлением крутящему моменту на упорном уступе (АТ), создающим достаточную энергию на безрезьбовой металлической контактной части. Соответствие неравенствам (1) и (2) гарантирует большую гибкость при определении оптимального крутящего момента свинчивания в зависимости от размера и категории соединения. Если соответствие по меньшей мере одному из неравенств не соблюдено, возникают два больших риска ухудшения технической характеристики соединения:
риск пластической деформации части стыка до завершения свинчивания в том случае, если сопротивление крутящему моменту на упорном уступе является недостаточным, и крутящий момент свинчивания является высоким;
риск отсутствия резьбового упорного соединения в безрезьбовой металлической контактной части и риск неполного свинчивания в том случае, если крутящий момент резьбового упорного соединения не отвечает по меньшей мере одному из уравнений (1)-(3).
В настоящее время смазки, применяемые для соединений, включающие смазки, не содержащие тяжелых металлов, отвечают данному требованию и предлагают превосходные технические характеристики независимо от размеров и категории соединения. Точнее, смазки на масляной основе, сложные загустители и смазочные или металлические твердые вещества комбинируют два противоположных, но взаимодополняющих реологических свойства: режим течения с низким трением в гидродинамической фазе и пьезовязкий характер в смазочной фазе под высоким давлением. Пьезокоэффициент вязкости соответствует повышению вязкости базового масла под давлением. В частности, это свойство полезно при смазывании механических систем, где изменение вязкости масла обуславливает его правильную ориентацию. Устройства для изменения скорости, например, в ходе свинчивания, требуют пьезовязких масел изза сложности передачи крутящего момента между металлическими деталями, не находящимися в контакте и подверженных высоким давлениям.
Также были изложены другие объяснения, в частности, относительно смазок АР1, указывающие на то, что металлы, такие как свинец и медь, создают высокое сопротивление трению путем дробления при повышении давлений в зоне контакта.
В случае твердых покрытий данное взаимное противодействие может быть преодолено путем регулировки коэффициента трения посредством множества твердых покрытий, нанесенных разными образами в зависимости от зоны свинчивания для того, чтобы выполнять различные функции смазки, устойчивости к истиранию и герметизации, и в основном состоящих из твердых смазочных веществ в расходуемом связующем веществе, отверждаемом при нагревании. Твердые смазочные вещества также
- 4 028772 мом связующем веществе, отверждаемом при нагревании. Твердые смазочные вещества также образуют коэффициенты трения в диапазоне от 0,02 до 0,12 в зависимости от химических свойств и кристаллической структуры. Таким образом, не содержащая покрытия безрезьбовая металлическая контактная часть подвергается лишь подготовке поверхности или химической конверсии, такой как обработка фосфатом цинка, для искусственного повышения величины трения при высоком давлении.
Другие последовательные подходы относительно твердых термопластичных покрытий сделали вклад в восстановление низкого трения при высоких скоростях и низком давлении в зонах контакта в витках резьбы (150-500 МПа), сохраняя сопротивление крутящему моменту на упорном уступе, превышающее или равное эталонной величине для смазки ΑΡΙ5Α3. В связи с этим одно покрытие наносится либо на витки резьбы, либо на герметичный стык и содержит материал, устойчивый к текучести, такой как повышающая клейкость твердая смола с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С или сополиамидная смола в сочетании с силиконовым или перфторированным смазочным маслом в преимущественно вязкопластичной матрице. При формировании смазочной пленки поверхностная миграция смазочного масла компенсирует увеличение коэффициента трения, вызванное сопротивлением движению под высоким давлением в зоне свинчивания.
Тем не менее, исследование высокого сопротивления крутящему моменту на упорном уступе ограничено механическими элементами, соединенными со свободным объемом, сцеплением между двумя контактирующими поверхностями, допусками на механическую обработку, геометрической формой соединения и, в частности, толщиной и поверхностью области, находящейся в контакте с безрезьбовой металлической контактной частью. Подход, связанный с устойчивостью к текучести, посредством материалов с естественной устойчивостью к перемещению в некоторых случаях предоставил доказательства ограничения способности смазочной пленки к повторному скоплению, а именно к течению в область нагрузки и к сохранению третьей субстанции в контакте в течение максимального возможного периода времени. Одно следствие заключено в формировании экструдатов и хлопьев, полученных в результате высокоэластичных свойств или даже эластомерных свойств смазочной пленки. Экструдаты и хлопья оказывают вредное воздействие, поскольку они вызывают риск загрязнения скважин, в частности, в случае буровых скважин, эксплуатируемых в Северном море и отвечающих требованиям конвенции Ο8ΡΑΚ (1998). Высокое сопротивление перемещению термопластичных материалов (полимеров или смол) в преимущественно аморфной структуре является результатом большого модуля упругости под сдвигающей/сжимающей нагрузкой и/или стекловидных свойств в области нагрузки/температуры, связанных со многими вторичными межмолекулярными взаимодействиями (гидрофобными связями, связями Ван дер Ваальса, водородными связями, полярными связями), усиливающими слипание, а не приклеивание к поверхностям.
Следовательно, в некоторых случаях не соблюдается соответствие неравенству (1), несмотря на получение большого сопротивления крутящему моменту на упорном уступе.
Для увеличения способности смазочной пленки сдвигаться и течь в зависимости от температуры и нагрузки можно использовать кристаллические воски или кристаллические металлсодержащие мыла с вязкопластичными, тягучими свойствами. Тем не менее, существует высокий риск уменьшения сдвигающей нагрузки, в том числе под высокими давлениями, и как результат, риск уменьшения диапазона крутящего момента, которое может быть использовано для определения оптимального крутящего момента свинчивания между высокими и низкими сцеплениями соединения.
Таким образом, предпочтительно использовать жидкую аморфную термопластичную смолу, являющуюся достаточно вязкой для сохранения резерва крутящего момента посредством вспомогательного пьезовязкого эффекта под высокой нагрузкой и являющуюся достаточно клейкой и липкой для обеспечения повторного скопления образованных остатков смазочной пленки.
Для преодоления проблем, связанных с твердыми термопластичными покрытиями, настоящее изобретение предлагает формирование третьей субстанции, способной исправлять взаимное противодействие и способной расширять диапазон крутящего момента свинчивания и увеличивать срок службы соединения.
Инновация заключается в соединении двух твердых термопластичных покрытий с синергетическими техническими характеристиками, при этом по меньшей мере одна из них содержит жидкую аморфную термопластичную смолу с динамической вязкостью в диапазоне от 2000 до 40000 мПа-с при 25°С. На фиг. 3 показано, что если продукт А, нанесенный на охватываемую часть и на охватывающую часть, обеспечивает низкий крутящий момент резьбового упорного соединения §ЬТ и низкий крутящий момент пластификации МТУ, и продукт В, нанесенный на охватываемую часть и на охватывающую часть, обеспечивает высокий крутящий момент резьбового упорного соединения §ЬТ и высокий крутящий момент пластификации МТУ, то соединение, покрытое продуктом А с одной стороны и продуктом В с другой стороны, может получить неожиданный результат, а именно низкий крутящий момент резьбового упорного соединения §ЬТ и высокий крутящий момент пластификации МТУ.
Для предотвращения истирания при каждом свинчивании и для гарантированного обеспечения герметичности соединения смазочная пленка должна сохраняться как можно дольше между двумя контактирующими поверхностями. Смазочная пленка также должна гарантировать удобный резерв крутящего
- 5 028772 момента для того, чтобы облегчить определение оптимального крутящего момента свинчивания независимо от категории соединения (веса, диаметра) и независимо от типа сцепления.
Настоящее изобретение предлагает нанесение на каждую из зон соединения, предназначенных для вступления в контакт, покрытия с матрицей, состоящей из одного или нескольких термопластичных полимеров, являющейся сухой и твердой (т.е. не липкой на ощупь), гибкой, клейкой под нагрузкой, устойчивой к текучести под высоким давлением и демонстрирующей хорошие смазочные свойства.
На одной из двух зон соединения, предназначенных для вступления в контакт, твердое термопластичное покрытие также содержит жидкую аморфную термопластичную смолу с динамической вязкостью в диапазоне от 2000 до 40000 мПа-с при 25°С.
Термопластичное покрытие, дополненное жидкой аморфной термопластичной смолой, также может содержать твердые смазочные вещества для улучшения смазочных свойств и воски для регулировки сдвигающей нагрузки и термомеханических свойств.
Термопластичный полимер преимущественно имеет полукристаллическую структуру и температуру плавления или температуру размягчения в диапазоне от 60 до 170°С. Если температура плавления термопластичного полимера является слишком высокой, нанесение покрытия в расплавленном состоянии становится трудным, как в случае с покрытиями, для которых необходим способ, известный как способ нанесения покрытий из расплава. Если температура плавления является слишком низкой, твердая смазочная пленка размягчается при воздействии на нее высоких температур, например, в областях с тропическим климатом или летом в областях с умеренным климатом, что может привести к ухудшению технической характеристики.
В частности, термопластичные полимеры, которые могут применяться, представляют собой сополимерные смолы, содержащие полярные группы, такие как сополимеры этилена и винилацетата, сополимеры этилена и этилакрилата, сополимеры этилена и метилакрилата, а также сополимеры с чередующимися блоками аморфного бутилакрилатного полимера между двумя кристаллическими полиметилметакрилатными полимерами, и при этом процентное содержание аморфного полимера превышает 70%.
Полукристаллические термопластичные полимеры также могут представлять собой сополиамиды на основе димеров (расплавленные полиамиды), полученных из реакции поликонденсации между двуосновной кислотой (адипиновой кислотой, себациновой кислотой, додекановой кислотой, терефталевой кислотой) и диамином (этилендиамином, гексаметилендиамином, пиперазином, полиоксиалкилендиамином, ароматическими аминами, димердиамином, диаминами с разветвленной цепью). Сополиамиды выбраны из-за их способности приклеиваться путем механического присоединения к пористым подложкам и, в первую очередь благодаря своим амидным функциональным группам, к полярным подложкам. Сополиамиды на основе димеров также выбираются из-за своей устойчивости к текучести. Сополиамиды на основе димеров имеют температуру стеклования в диапазоне от -55 до 25°С, предпочтительно менее -20°С, что наделяет их каучукоподобными свойствами в диапазоне нагрузок и температур, характерном для свинчивания. Термопластичная матрица может содержать всего один сополиамид или смесь сополиамидов на основе димеров в концентрации, находящейся в диапазоне от 20 до 70% массы смазочной пленки.
Для того чтобы обладать податливостью и гибкостью, термопластичный сополимер должен иметь прочность при растяжении менее 10 мПа, удлинение при разрыве в диапазоне от 10 до 1100%, предпочтительно удлинение при разрыве менее 600%. Термопластичный сополимер, предпочтительно сополимер этилена и винилацетата, будет обладать процентным содержанием винилацетата в диапазоне от 18 до 40%. Низкое процентное содержание винилацетата улучшает сочетаемость с другими составляющими матрицы, в частности с восками. Высокое процентное содержание винилацетата повышает растворимость, улучшает гибкость и прочность пленки. Сополимер этилена и винилацетата с процентным содержанием винилацетата, равным 28%, является предпочтительным.
Для того чтобы термопластичная матрица могла приклеиваться под нагрузкой, совместимость полукристаллического термопластичного сополимера обычно улучшают посредством твердой повышающей клейкость смолы. Повышающая клейкость смола обеспечивает клейкость и вязкость при температурах выше температуры размягчения. Смесь будет обеспечивать достаточную клейкость, если модуль упругости С' составляет менее 107 Па в области нагрузки и температуры, и слишком большую клейкость, если модуль составляет менее 106 Па, как в случае с контактным клеем (Р8Л). что приведет к риску нарушения способности пленки не собирать пыль и загрязнители. В других случаях будет возможно выбирать термопластичный полимер, чей механизм приклеивания обусловлен механическим присоединением.
Повышающая клейкость твердая смола имеет температуру размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, предпочтительно выше температуры размягчения термопластичного полимера, для того чтобы увеличить модуль упругости, вязкость или жесткость смеси в зависимости от температурного диапазона и, как следствие, коэффициента трения. После смешивания смолы с расплавленным полимером смола становится включенной, увеличивает межмолекулярные взаимодействия и нарушает организацию кристаллической структуры полимера. Соотношение между полимером и смолой предпочтительно находится в диапазоне от 20/80 до 40/60, и доля аморфной структуры в термопластичной матрице составляет бо- 6 028772 лее 50% для того, чтобы регулировать устойчивость к текучести. По мере увеличения доли аморфной структуры в термопластичном материале или смеси устойчивость к текучести, измеренная относительно величины для эталонной смазки ΑΡΙ5Α3 с помощью испытания Бриджмена, увеличивается почти асимптотически.
В частности, твердые повышающие клейкость смолы, которые могут использоваться, представляют собой производные смоляной кислоты или канифольной кислоты, этерифицированные глицерином, пентаэритритолом или полимеризованной канифольной кислотой, или терпеновые, политерпеновые или фенольно-терпеновые смолы, терпенстирольные смолы. К тому же могут использоваться алифатические и/или ароматические углеводородные смолы, поскольку их высокогидрофобные свойства обеспечивают превосходную влагостойкость и уменьшают паропроницаемость.
Для регулировки реологических свойств в соответствии с применением, предпочтительно формировать смесь из термопластичных полимеров, твердой повышающей клейкость смолы и восков с разными температурами плавления или температурами размягчения в широком диапазоне температур. Воск не только оказывает воздействие на предотвращение истирания путем уменьшения сдвигающей нагрузки и, как результат, коэффициента трения, но также способствует повышению текучести матрицы в расплавленном состоянии и снижению клейкости образованного покрытия. Воски могут быть минерального (парафиновые или микрокристаллические воски), растительного (карнаубский воск) или синтетического происхождения (полиэтиленовые воски, амидные воски или воски на основе гидрогенизированного касторового масла). Смесь микрокристаллического воска с высокой проникающей способностью и гидрогенизированного касторового масла является предпочтительной для увеличения склеивания и пластичности матрицы. Процентное содержание восков более 20 вес.% в покрытии может значительно уменьшить устойчивость к текучести. Минимум 3 вес.% воска необходимо для наблюдения вышеописанных эффектов.
Для увеличения смазочных свойств термопластичная матрица может дополнительно содержать разные твердые смазочные частицы. Термин твердое смазочное вещество, использованный здесь, обозначает твердую стабильную субстанцию, которая, будучи помещенной между двумя поверхностями трения, может уменьшить коэффициент трения и уменьшить изнашивание и повреждение поверхностей. Эти субстанции могут быть разделены на разные категории, определенные их функциональным механизмом и их структурой, а именно класс 1 - твердые субстанции, смазочные свойства которых обусловлены их кристаллической структурой, например графит, нитрид бора или оксид цинка;
класс 2 - твердые тела, смазочные свойства которых обусловлены их кристаллической структурой, а также реактивным химическим элементом в их композиции, например дисульфид молибдена Μοδ2, фторид графита, сульфиды олова или сульфиды висмута;
класс 3 - твердые субстанции, смазочные свойства которых обусловлены их химической реактивностью, например определенные химические соединения тиосульфатного типа;
класс 4 - твердые субстанции, смазочные свойства которых обусловлены пластичными или вязкопластичными свойствами под нагрузкой от сил трения, например политетрафторэтилен (ΡΤΡΈ) или полиамиды.
Может использоваться каждый из классов твердых смазочных веществ; в частности может использоваться по меньшей мере одно многослойное смазочное твердое вещество с эффектом пленки из класса 1 таким образом, чтобы оно не мешало другим свойствам. Тем не менее, предпочтительно использовать сочетание нескольких твердых смазочных веществ разных классов для того, чтобы увеличивать свойство в зависимости от природы поверхности. На углеродистой стали, содержащей электролитическое покрытие сплавом Си-δη-Ζη, будет предпочтительно использовать сочетание твердого смазочного вещества из класса 2 с сернистым химическим элементом для химического поглощения и смазочного твердого вещества из класса 4 для регулировки пластичных свойств под нагрузкой от сил трения. Процентное содержание твердых смазочных частиц в смазочной пленке находится в диапазоне от 2 до 20 вес.%.
Для улучшения пластичности, сопротивления к истиранию и антикоррозионного эффекта можно добавить сложную соль ароматической органической кислоты, предпочтительно алкиларилсульфокислоты, нейтрализованную карбонатом кальция, распределенную в виде коллоидных микрочастиц в масле. Соль щелочного металла или щелочно-земельного металла находится в избытке таким образом, чтобы щелочность находилась в диапазоне от 250 до 450 мг КОН/г. При температуре окружающего воздуха эта субстанция образует пленку, являющуюся гидрофобной для барьерного эффекта, защищающего от механизма коррозии, и смазочной, с одной стороны, благодаря физическому поглощению излишней соли металла и, с другой стороны, благодаря химическому поглощению функциональной группы органической кислоты на металлической поверхности. Концентрация сложной соли ароматической органической кислоты не превышает 40 вес.% термопластичной матрицы. Смазочная пленка становится полутвердой, если концентрация составляет более 40 вес.% термопластичной матрицы.
Для усиления барьерного эффекта и антикоррозионного свойства термопластичная матрица может содержать замедлитель коррозии, такой как диоксид кремния, ионозамещенный кальцием. Концентрация диоксида кремния, замещенного кальцием, в смазочной пленке находится в диапазоне от 5 до 15 вес.%.
- 7 028772
В частности, для того чтобы избежать явления сильного резьбового упорного соединения, предпочтительно значительно уменьшить коэффициент трения для низких нагрузок от сил трения (150-500 мПа), вызванных сцеплениями витков резьбы и поверхности в момент резьбового упорного соединения. Для уменьшения коэффициента трения предпочтительно использовать модификатор трения, не совместимый с другими субстанциями матрицы, для того чтобы облегчить поверхностную миграцию и не изменить величину устойчивости к текучести. Модификаторы трения, которые могут быть использованы, представляют собой масла с низким коэффициентом трения (полидиметилсилоксановое или перфторполиэфирное) с кинематической вязкостью в диапазоне от 100 до 1850 мм/с при 20°С. Процентное содержание полидиметилсилоксанового масла находится в диапазоне от 2 до 10 вес.% в покрытии.
Наконец, твердое термопластичное покрытие может содержать до 2 вес.% других добавок, таких как смачивающие вещества, диспергирующие вещества, красители или, в частности, антиокислители для способствования тепловой устойчивости полимеров и термопластичных смол в окисляющей среде.
Заявитель продемонстрировал технические характеристики связи двух твердых термопластичных покрытий, где по меньшей мере одно из них содержит жидкую аморфную термопластичную смолу согласно изобретению. В связи с этим заявитель провел сравнительные испытания традиционных покрытий и покрытий согласно изобретению, при этом целью этих испытаний являлась, с одной стороны, оценка крутящих моментов свинчивания с помощью испытания Бриджмена и, с другой стороны, оценка коэффициентов трения посредством склерометрического испытания.
Модифицированный трибометр Бриджмена может использоваться для оценки крутящего момента и трения на контактирующих поверхностях при высоких давлениях Герца. Устройство для испытания Бриджмена было описано, в частности, в статье за авторством Ό. КиЫтапп-ХУПкйогГ и др., Р1акОс Пои ЬсЪуссп Впйдтап ап\з1к ипйет Ы§П ргеккигек, Р Ма(ет. Кек., νοί. 6, по 12, Эес 1991. Схематический и функциональный пример установки Бриджмена изображен на фиг. 10. Эта установка содержит диск Эр. который может быть приведен во вращение с выбранными скоростями;
первую наковальню ЕС1 предпочтительно конического типа, постоянно прикрепленную к первой поверхности диска ΌΡ;
вторую наковальню ЕС2 предпочтительно конического типа, постоянно прикрепленную ко второй поверхности диска ΌΡ, противоположной его первой поверхности;
первый ЕР1 и второй ЕР2 сжимающие элементы, такие как поршни, например, способные оказывать выбранные осевые давления Р;
третью наковальню ЕС3 предпочтительно цилиндрического типа, постоянно прикрепленную к одной поверхности первого сжимающего элемента ЕР1;
четвертую наковальню ЕС4 предпочтительно цилиндрического типа, постоянно прикрепленную к одной поверхности второго сжимающего элемента ЕР2.
Для испытания смазочной композиции два куска материала, идентичного материалу, составляющему резьбовой элемент, покрывают указанным составом для образования первого 81 и второго 82 образцов. Затем первый образец 81 помещают между свободными поверхностями первой ЕС1 и третьей ЕС3 наковален, и второй образец 82 помещают между свободными поверхностями второй ЕС2 и четвертой ЕС4 наковален. Затем диск ЭР вращают с выбранной скоростью и одновременно прикладывают выбранное осевое давление Р (например порядка 1,5 ГПа) каждым из первого ЕР1 и второго ЕР2 сжимающих элементов, и измеряют крутящий момент свинчивания, которому подвергается каждый образец 81, 82. Осевое давление, скорость вращения и угол вращения выбираются в испытании Бриджмена для того, чтобы моделировать давление Герца и относительную скорость стыковых поверхностей в конце свинчивания. Используя эту установку, можно зафиксировать несколько различных пар параметров (крутящий момент свинчивания, скорость вращения) для воздействия предопределенными крутящими моментами свинчивания на образцы 81 и 82 и, таким образом, для того, чтобы проверить, будут ли эти образцы 81 и 82 точно следовать заданному профилю крутящего момента свинчивания, и в частности, достигнут ли они количества полных оборотов перед истиранием, по меньшей мере равного пороговой величине, выбранной в соответствии с выбранными крутящими моментами свинчивания.
В настоящем случае выбранное давление в зоне контакта было повышено до 1 ГПа, и скорость вращения была повышена до 1 об/мин. Испытываемые образцы были выполнены из углеродистой стали, подвергшейся машинной обработке и затем покрытой разными составами сухой пленки.
Устройство для склерометрического испытания, схематически изображенное на фиг. 8, позволяет определять силу сцепления или приклеивание пленки к поверхности или подготовку поверхности. Этот способ, состоящий из сдвига и деформации пленки сферическим шариком, подвергаемым увеличивающейся нагрузке, также позволяет определять два трибологических параметра, важных для износоустойчивости, а именно коэффициент трения и критическую нагрузку, соответствующую возникновению потери слипания пленки.
В экспериментальных условиях используется сферический шарик, выполненный из карбида вольфрама, диаметром 5 мм, и металлический образец, выполненный из углеродистой стали ХС или Ζ20Ο13 с шероховатостью Ка менее 1 мкм, с необязательной подготовкой поверхности, которая соответственно может представлять собой пескоструйную обработку, обработку фосфатом цинка или марганца, и осаж- 8 028772 денное электролитическое покрытие из трех металлов Си-δη-Ζη. Параметры режима эксплуатации включают нагрузку, увеличивающуюся от 10 до 310 Н (со скоростью увеличения нагрузки, равной 15 Н/с), скорость смещения шарика 2 мм/с, длительность 20 с и длину борозды 40 мм.
Испытания проводились на твердом термопластичном покрытии, содержащем термопластичную матрицу, состоящую из сополимеров этилена и винилацетата, канифольной кислоты, этерифицированной глицерином, с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, восков и полидиметилсилоксанового масла. Последнее продемонстрировало коэффициент трения от 0,07 до 0,08 под низкими нагрузками давления (приблизительно 200 МПа) и величину устойчивости к текучести в диапазоне от 90 до 100% величины эталонной смазки ΑΡΙ5Α3. В случае свинчивания соединения 7 29# С8 Ь80 УЛМ ТОР НС, где твердое термопластичное покрытие симметрично нанесено на охватываемую и охватывающую часть, реотрибологические свойства указанного покрытия обозначают возможность соблюдения правил свинчивания, а именно крутящий момент резьбового упорного соединения на 70% меньше оптимального крутящего момента свинчивания, определенного для соединения, и составляет менее 56% от максимального крутящего момента свинчивания, но абсолютная величина максимального крутящего момента свинчивания, определенная независимо от сцеплений машинной обработки (ЬЬ-ΡΝΒΝ или ННΡΡΒ8), остается меньше крутящего момента свинчивания эталонного соединения с высоким крутящим моментом УЛМ ТОР для такого же размера (крутящий момент свинчивания 1шет тах, определенный в УЛМ Ριιηηίηβ Воок), как видно на фиг. 4. На фиг. 4 схематически показаны в виде гистограммы, величины для вертикального превышения крутящего момента свинчивания с весом 420 кг.
Для сравнения твердое термопластичное покрытие, содержащее термопластичную матрицу, преимущественно состоящую из сополиамидов на основе димеров, амидного воска и полидиметилсилоксанового масла, имело коэффициент трения, равный 0,12, при тех же условиях, что были описаны раньше, и величину устойчивости к текучести, превышающую 105% величины для эталонной смазки ΑΡΙ5Α3. В случае свинчивания соединения 7 23# С8 Ь80 УЛМ21, где твердое термопластичное покрытие нанесено на охватывающую часть и защитная эпоксидно-акриловая смола, как описано в документе νθ 2010140703, нанесена на охватываемую часть, хорошие реотрибологические свойства указанного покрытия не могли соответствовать правилам свинчивания с оптимальным крутящим моментом свинчивания, равным 17700 Нм. Смазочная пленка была особенно вязкоэластичной под нагрузкой от сил трения, что воздействовало на резерв крутящего момента, как продемонстрировано увеличением крутящего момента резьбового упорного соединения и уменьшением сопротивления крутящему моменту на упорном уступе для увеличивающихся сцеплений машинной обработки. Высокая вязкоэластичность не позволяет смазочной пленке течь и приклеиваться в зоне нагрузки. Смазочная пленка выдавливается из области контакта, что приводит к появлению незащищенного участка металла с фазой ограниченного смазывания. Истирание быстро возникает после 5 последовательных операций свинчивания/развинчивания.
Для оценки улучшения общих технических характеристик соединения, содержащего покрытие, в одном варианте осуществления изобретения термопластичное покрытие, содержащее жидкую аморфную термопластичную смолу, нанесено на другие части соединения.
Согласно изобретению жидкая аморфная термопластичная смола в термопластичной матрице, обладающей устойчивостью к текучести, может быть использована для адаптации термомеханических свойств для того, чтобы увеличить способность смазочной пленки сдвигаться и течь в зоне нагрузки/температуры.
В настоящем случае термомеханические свойства были определены посредством термодинамического анализа сжатия/сдвига (ИМТЛ) с помощью аппарата ТТИМЛ Т101423, предоставленного компанией Ττίΐοη ТесЬпо1одю. Температура была повышена от -100 до 100°С со скоростью 2°С/мин; частота деформирования составляла 1 Гц и деформация воздействовала на линейную область.
На фиг. 5 показано изменение в режиме сдвига модуля упругости (О') и модуля вязкости (О) смазочной пленки, содержащей термопластичный полимер сополиамидного типа на основе димеров с жидкой аморфной термопластичной смолой и без нее. Модуль упругости (или модуль сохранения) выражен в Па и выражает действительную часть комплексного модуля М*. Модуль вязкости (или модуль потерь) выражает мнимую часть комплексного модуля М*.
Изменение модуля упругости О' материала, содержащего жидкую аморфную термопластичную смолу, приводит к перемещению температуры размягчения и температуры застывания к более низким температурам. Увеличение модуля вязкости О приводит к большему рассеиванию энергии в форме тепла при сдвиге, что характерно для увеличения его устойчивости к текучести посредством смягчающего эффекта.
Кроме этого, устойчивость к текучести подтверждается измеренной величиной, которая на 130% выше величины эталонной смазки ΑΡΙ5Α3, определенной с помощью испытания Бриджмена.
В то же время изменение коэффициента трения в зависимости от увеличения нагрузки, измеренное посредством склерометрического испытания, на фиг. 6 указывает на то, что коэффициент трения в общем увеличивается с нагрузкой, когда смазочная пленка является устойчивой к текучести. Напротив, эталонное термопластичное покрытие, являющееся полностью кристаллическим (описано в патенте νθ 2009072486), характеризуется устойчивым или даже уменьшающимся коэффициентом трения. На фиг. 6
- 9 028772 представлено изменение коэффициента трения в зависимости от увеличения нагрузки.
Жидкие аморфные термопластичные смолы, которые могут использоваться, представляют собой производные канифольной кислоты, этерифицированные метанолом или триэтиленгликолем, ароматические углеводородные смолы с молекулярной массой, составляющей менее 500 г/моль, гидроксилированные полиэфирные смолы, полиизобутилены или полиалкилметакрилаты. Жидкая смола должна иметь динамическую вязкость в диапазоне от 2000 до 40000 мПа-с при 25°С (измеренную вискозиметром Брукфилда). Динамическая вязкость более 40000 мПа-с при 25°С не демонстрирует улучшений термомеханических свойств. Жидкая аморфная термопластичная смола должна иметь температуру стеклования менее -10°С, предпочтительно менее -20°С. Концентрация жидкой аморфной термопластичной смолы в термопластичной матрице находится в диапазоне от 40 до 60%. Также предпочтительно соотношение концентрации жидкой смолы и полимера находится в диапазоне от 1,5 до 2. При соотношении менее 1,5 уменьшается склеивание, в то время как при соотношении более 2 ухудшается улавливание пыли и загрязнителей (например песка) пленкой, образованной для температуры хранения выше 50°С.
В случае свинчивания соединения 7 23# С8 Ь80 УАМ 21, в котором твердое термопластичное покрытие содержит жидкую аморфную термопластичную смолу, относящуюся к канифольной кислоте, этерифицированную метанолом и нанесенную симметрично на охватываемую и охватывающую части, изменение термомеханических свойств смазочной пленки, а именно повышенная способность течь в диапазоне нагрузок и температур при свинчивании, означает, что образование экструдатов и хлопьев может быть существенно ограничено. В то же время вспомогательный эффект устойчивости к текучести, обеспеченный жидкой аморфной термопластичной смолой, положительно проявляется посредством увеличения максимального крутящего момента свинчивания (МТУ) и отрицательно проявляется посредством увеличения крутящего момента резьбового упорного соединения. Величина крутящего момента резьбового упорного соединения составляет чуть больше 70% величины оптимального крутящего момента свинчивания и увеличивается с увеличением свинчиваний/развинчиваний. Таким образом, покрытие поверхностей, приводимых в контакт, симметричным образом, т.е. покрытие всех поверхностей твердым термопластичном покрытием, содержащим жидкую аморфную термопластичную смолу, не рекомендуется.
Согласно изобретению конфигурация, в которой охватываемая и охватывающая поверхности, приводимые в контакт, покрыты твердым термопластичным покрытием, при этом одна из них содержит жидкую аморфную термопластичную смолу, демонстрирует синергетический эффект, проявляемый в улучшенных термомеханических свойствах и расширении диапазона крутящего момента свинчивания, при этом соблюдены неравенства (1), (2) и (3), описанные выше.
Для демонстрации благоприятных термомеханических свойств третьей субстанции смесь, состоящая из равных частей двух покрытий с разными композициями, по меньшей мере одно из которых содержит жидкую аморфную термопластичную смолу, сравнили с эталоном, соответствующим термопластичному покрытию, содержащему твердую повышающую клейкость смолу, асимметрично нанесенную на две части соединения. На фиг. 7 показано, что модуль упругости С' смеси (обозначенный как синергия на фиг. 7) ниже модуля упругости эталона (обозначенного как симметричный на фиг. 7). Это верно и для модуля вязкости С. Полученная третья субстанция обладала качеством совмещения термомеханических свойств каждого из покрытий с целью повышения общей технической характеристики. Меньшие модули и сохранение соотношения между модулями С и С' приводят к меньшей устойчивости к сдвигу и сохранению устойчивости к текучести.
Заявитель также провел определенное количество испытаний для того, чтобы количественно определить технические характеристики связи двух твердых термопластичных покрытий, где по меньшей мере одно из них содержит жидкую аморфную термопластичную смолу согласно изобретению.
Применительно к экспериментальным условиям термопластичное покрытие выполнено с помощью способа нанесения покрытий из расплава на части, предназначенной для покрытия, а именно на резьбовой зоне, безрезьбовой металлической контактной части и/или стыковых поверхностях.
Согласно способу нанесения покрытий из расплава композицию, содержащую термопластичную матрицу, добавки и порошки, расплавляют для обеспечения достаточно низкой вязкости для того, чтобы покрытие можно было наносить путем пневматического распыления с помощью пистолета, обладающего способностью поддерживать фиксированную температуру, близкую к температуре, при которой композиция находится в расплавленном состоянии. Температура, до которой нагревается композиция, предпочтительно находится в диапазоне от 10 до 50°С выше температуры плавления термопластичной матрицы. Преимущественно температура будет находиться в диапазоне от 130 до 160°С таким образом, чтобы комплексная вязкость при сдвиге (измеренная реометром с конфигурацией плоскость-плоскость) составляла менее 20 Па-с. Субстрат, предназначенный для покрытия, предпочтительно предварительно нагревают до температуры, превышающей или равной температуре расплавленной композиции, для облегчения смачивания и распространения.
Композицию, нагретую и расплавленную в резервуаре, оснащенном средствами механического перемешивания, направляют к пистолету посредством насоса и распыляют на субстрат.
- 10 028772
Субстрат затем охлаждают воздухом или СО2 для затвердевания термопластичной матрицы и образования твердой термопластичной смазочной пленки.
Толщина образованной смазочной пленки предпочтительно находится в диапазоне от 25 до 100 мкм. Если бы она была тоньше, она бы не обладала достаточной толщиной для обеспечения сопротивления истиранию, а также устойчивости к коррозии. Толщина, превышающая этот диапазон, приводит к естественному выдавливанию излишков и дополнительному риску загрязнения окружающей среды.
В качестве альтернативы композиция может быть растворена в органическом растворителе с температурой кипения выше 150°С для непосредственного нанесения на холодный субстрат без выполнения этапа плавления термопластичной матрицы. Затем твердую термопластичную смазочную пленку предпочтительно наносят на шершавую поверхность. На фиг. 9 схематически показана конфигурация соединения, содержащего субстрат 100 или 200, подготовку поверхности 101, 201, 203 и твердую термопластичную смазочную пленку 102 или 202. Шершавая поверхность увеличивает площадь контактной поверхности и, как результат, увеличивает склеивание и способность удерживать смазку, в частности, в фазе ограниченной смазки. Шероховатость поверхности может быть получена путем механической пескоструйной обработки стали или путем подготовки поверхности с использованием химической конверсии, такой как обработка фосфатом цинка или фосфатом марганца.
Предпочтительно средняя шероховатость, Ка, находится в диапазоне от 1 до 3,5 мкм и максимальная пиковая высота или Ктах находится в диапазоне от 5 до 25 мкм.
Толщина образованной пленки должна по меньшей мере превышать максимальную пиковую высоту или Ктах.
Субстрат может быть выполнен из углеродистой стали или нержавеющей стали, содержащей по меньшей мере 13% Сг. Для повышения устойчивости к истиранию стали и особенно нержавеющей стали, содержащей по меньшей мере 13% Сг, электролитическое покрытие медью или предпочтительно сплавом трех металлов Си-δη-Ζη может быть нанесено на слой № на поверхности субстрата. Электролитическое покрытие Си-δη-Ζη повышает твердость и обеспечивает вспомогательное разделение охватываемой и охватывающей поверхностей в зоне контакта для того, чтобы предотвратить истирание.
Преимущественно по меньшей мере одна из двух контактирующих поверхностей подвергается механической пескоструйной обработке (203) с максимальной глубиной в диапазоне от 10 до 25 мкм.
Во-первых, заявитель продемонстрировал эффекты настоящего изобретения путем его использования с разными типами соединений (обозначенными пример 1-пример 2) и путем сравнения этих изменений с соединениями, покрытыми традиционными пленками (обозначенными Сравнительные примеры 1-6).
Категория и размеры соединения из углеродистой стали и подробности подготовок охватываемой и охватывающей поверхностей показаны в табл. 1.
Таблица 1
| Примеры | Соединение | Подготовка поверхности | |
| Охватываемая часть | Охватывающая часть | ||
| Пример № 1 | 7” 29# Ь80 УАМ ТОР | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Обработка фосфатом марганца (Ктах =11 мкм) |
| Пример № 2 | 9”5/8 47# Ь80 УАМ ТОР | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Электролитическое покрытие Си-δηΖη + слой Νΐ (ТЬ = 12 мкм) |
| Сравнительный пример №1 | 7” 23# Ь80 УАМ 21 | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Обработка фосфатом марганца (Ктах =11 мкм) |
| Сравнительный пример №2 | 7” 29# Ь80 УАМ ТОР | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Обработка фосфатом марганца (Ктах =11 мкм) |
| Сравнительный пример №3 | 9”5/8 47# Ь80 УАМ ТОР | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Электролитическое покрытие Си-δηΖη + слой Νΐ (ТЬ = 12 мкм) |
| Сравнительный пример №4 | 7” 23# Ь80 УАМ 21 | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Обработка фосфатом марганца (Ктах =11 мкм) |
| Сравнительный пример №5 | 7” 23# Ь80 УАМ 21 | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Обработка фосфатом марганца (Ктах =11 мкм) |
| Сравнительный пример №6 | 7” 23# Ь80 УАМ 21 | Обработка фосфатом цинка (Ктах = 5 мкм) | Электролитическое покрытие Си-δηΖη + слой Νΐ (ТЬ = 12 мкм) |
где Ктах - максимальная пиковая высота, и ТН - толщина слоя.
- 11 028772
Композиция смазочных пленок показана в табл. 2 для каждого примера и каждого сравнительного примера. Процентные составы представлены относительно общего веса состава.
Для изображения эффектов настоящего изобретения, в частности расширения диапазона крутящего момента, заявитель определил максимальное сопротивление крутящему моменту на упорном уступе перед пластификацией (или превышением крутящего момента). Для изображения эффектов настоящего изобретения применительно к устойчивости к истиранию заявитель определил количество операций свинчивания/развинчивания, выполненных при крутящем моменте свинчивания соединения, и среднюю величину крутящего момента резьбового упорного соединения. Результаты показаны в табл. 3.
В каждом испытании свинчивание осуществлялось клещами в вертикальном положении с весом 420 кг. Свинчивания выполнялись 10 раз со скоростью 10 и 15 об/мин в начале свинчивания и со скоростью 1 и 2 об/мин в конце свинчивания в зоне стыка. После разъединения визуально оценивалось состояние истирания охватываемой и охватывающей частей. Наличие хлопьев или выдавливания, соответствующее слабой способности третьей субстанции к повторному скоплению в области контакта, было тождественно несоответствующим термомеханическим свойствам.
Пример 1.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, не содержащей жидкой аморфной термопластичной смолы, но вместо этого содержащей твердую повышающую клейкость смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, было нанесено на охватывающую часть и твердое термопластичное покрытие, матрица которого содержала жидкую аморфную термопластичную смолу, было нанесено на охватываемую часть соединения 7 29# Ь80 УАМ ТОР. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 17750 Нм. Было измерено увеличение диапазона крутящего момента на 80% без воздействия на крутящий момент резьбового упорного соединения в сравнении со сравнительным примером 2. Отсутствие выдавливания или образования хлопьев указывало на наличие синергетического эффекта применительно к термомеханическим свойствам, отвечающим за повторное скопление, третьей субстанции. После 10 операций свинчивания/развинчивания не наблюдалось сильного истирания.
Пример 2.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, не содержащей жидкой аморфной термопластичной смолы, но вместо этого содержащей твердую повышающую клейкость смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, было нанесено на охватывающую часть и твердое термопластичное покрытие, матрица которого содержала жидкую аморфную термопластичную смолу, было нанесено на охватываемую часть соединения 9 5/8 47# Ь80 УАМ ТОР. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 19200 Нм. Увеличения окна крутящего момента на 13% и значительное увеличение сопротивления крутящему моменту на упорном уступе на 60% подтвердило синергетический эффект. Также было видно общее увеличение защиты от истирания. После 10 операций свинчивания/развинчивания не наблюдалось истирания.
Сравнительный пример 1.
Вязкая смазка ВсЫоПГс 4010ΝΜ, не содержащая тяжелых металлов, опасных для окружающей среды, таких как свинец, была нанесена на охватываемую часть и охватывающую часть соединения 7 23# Ь80 УАМ 21 для образования смазочной пленки. Количество смазки, нанесенной на контактирующие поверхности, составляло 50 г. Максимальное сопротивление крутящему моменту на упорном уступе перед пластификацией, определенное испытанием на превышение крутящего момента для больших сцеплений машинной обработки (НН-ΡΡΒδ), составляло 13950 Нм. Сопротивление крутящему моменту на упорном уступе для каждого примера сравнили с этой эталонной величиной, равной 100. Свинчивания/развинчивания осуществлялись последовательно, обновляя смазку между каждым свинчиванием, и выполнялись до оптимального крутящего момента свинчивания, а именно 16400 Нм. После 10 операций свинчивания/развинчивания на соединении не наблюдалось истирания.
Сравнительный пример 2.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, не содержащей жидкой аморфной термопластичной смолы, но вместо этого содержащей твердую повышающую клейкость смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, было нанесено на охватываемую и охватывающую части соединения 7 29# Ь80 УАМ ТОР. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 16000 Нм. Для того чтобы оценить способность смазочной пленки защищать субстрат или подготовку поверхности от коррозии, термопластичное покрытие было нанесено на образцы (100x150x0,8 мм), выполненные из углеродистой стали с одинаковой подготовкой поверхности. Образцы подвергли испытанию посредством аэрозольного орошения соляным раствором (согласно стандарту ΙδΟ 9227, при температуре 35°С в течение 500 ч), испытанию в атмосфере водного конденсата (согласно стандарту ΙδΟ 6270, при температуре 40°С, относительной влажности 95% в течение 1000 ч) и ускоренному климатическому или циклическому испытанию на коррозию, характерную для экстремальных условий хранения (согласно стандарту УЭА 621-415, в течение 3 циклов). По завершении трех испытаний ржавчина не наблюдалась.
Сравнительный пример № 3.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, не содержащей жидкой аморф- 12 028772 ной термопластичной смолы, но вместо этого содержащей твердую повышающую клейкость смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, было нанесено на охватывающую часть, и эпоксидно-акриловая смола, отвержденная ультрафиолетовым светом и содержащая полиэтиленовый воск и замедлитель коррозии типа, относящегося к полифосфату алюминия, была нанесена на охватываемую часть соединения 9 5/8 47# Ь80 УАМ ТОР. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 18900 Нм. По завершении трех испытаний, а именно испытания орошением соляным раствором, испытания в атмосфере водного конденсата и циклического испытания на коррозию, ржавчина не наблюдалась.
Сравнительный пример № 4.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, не содержащей жидкой аморфной термопластичной смолы, но вместо этого содержащей твердую повышающую клейкость смолу с температурой размягчения в диапазоне от 60 до 200°С, было нанесено на охватываемую и охватывающую части соединения 7 23# Ь80 УАМ 21. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 17500 Нм. Сильное истирание витков резьбы было зафиксировано на 10-й операции свинчивания/развинчивания. Стыковые поверхности остались в неизменном виде. Для определения герметичности безрезьбовой металлической контактной части соединения в условиях скважины было проведено высокотемпературное (180°С) испытание на герметичность при внешнем давлении согласно процедуре, описанной в стандарте 180 13679: 2011. В конце испытания сравнительного примера 2 утечка не наблюдалась.
Сравнительный пример 5.
Твердое термопластичное покрытие с термопластичной матрицей, содержащей жидкую аморфную термопластичную смолу, было нанесено на охватываемую и охватывающую части соединения 7 23# Ь80 УАМ 21. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 17500 Нм. Величина крутящего момента резьбового упорного соединения была на 70% выше величины оптимального крутящего момента из 6-й операции свинчивания/развинчивания. Сильное истирание витков резьбы было зафиксировано на 9-й операции свинчивания/развинчивания, но стыковые поверхности остались в неизменном виде. Тем не менее, свинчивание было прекращено из-за того, что механические свойства соединения больше не гарантировались. Смазочная пленка полностью защитила подготовку поверхности, поскольку ржавчина не появилась в конце трех испытаний: испытания орошением соляным раствором, испытания в атмосфере водного конденсата и циклического испытания на коррозию.
Сравнительный пример 6.
Твердое термопластичное покрытие, матрица которого была полностью кристаллической, было нанесено на охватывающую часть, и эпоксидно-акриловая смола, отвержденная ультрафиолетовым светом и содержащая полиэтиленовый воск и замедлитель коррозии типа, относящегося к полифосфату алюминия, была нанесена на охватываемую часть соединения 7 23# Ь80 УАМ 21. Оптимальный крутящий момент свинчивания составлял 10800 Нм. После 10 операций свинчивания/развинчивания не наблюдалось истирания соединения. Напротив, максимальный крутящий момент свинчивания был значительно ниже оптимального крутящего момента свинчивания с эталонной смазкой АР15А3 для соединения с высоким крутящим моментом с такими же размерами. Был риск пластификации безрезьбовой металлической контактной части перед достижением оптимального крутящего момента свинчивания. В этом случае подобная смазка не может подходить для всех категорий соединений.
Таблица 2
| Примеры | Композиция смазочной пленки (% по весу) | ||||||
| Состав термопластичной матрицы | Замедлитель коррозии | Модификатор трения | Твердые смазочные вещества | ||||
| 1 и 2 | Охватываем ая часть | Сополиамид (22) | Вязкая жидкость на основе сложного эфира канифоли (40) | Воски (13) | Диоксид кремния, ионозамещенный кальцием (10) | Силиконовое масло (5) | Βΐ2δ3 (8) РТЕЕ (2) |
| Охватываю щая часть | ЕУА (17,5) | Сложный эфир канифоли (30) | Воски (17,5) | Диоксид кремния, ионозамещенный кальцием (10) | Силиконовое масло (5) | Βί233 (16) РТЕЕ (4) | |
| Сравнительный пример № 1 | Смазка Ве§1ой£е 4010ΝΜ (содержащая металлсодержащее мыло из кальция и графита) | ||||||
| Сравнительный пример № 2, 3 и 4 | ЕУА (17,5) | Сложный эфир канифоли (30) | Воски (17,5) | Диоксид кремния, ионозамещенный кальцием (10) | Силиконовое масло (5) | Βΐ233 (16) РТЕЕ (4) | |
| Сравнительный пример № 5 | Сополиамид (22) | Вязкая жидкость на основе сложного эфира канифоли (40) | Воски (13) | Диоксид кремния, ионозамещенный кальцием (10) | Силиконовое масло (5) | Βΐ2δ3 (8) РТЕЕ (2) | |
| Сравнительный пример № 6 | Полиэтиленовы й воск (10) Карнаубский воск (15) | Стеарат Ζη (15) | Полиалкилмета крилат (5) | Оксидный воск кальциевое мыло (40) | ΖηΟ, ΤίΟ2, Βΐ2Ο3(11) | Фторид углерода(4) |
- 13 028772
Таблица 3
- - испытание прекращено.
Сопротивление крутящему моменту на упорном уступе: разница между МТУ (ЬЬ-ΡΝΒΝ) и 8ИТ (ΗΗ-ΡΤΒ8), выраженная в Нм.
ΔΤ (%) - сопротивление крутящему моменту на упорном уступе в конфигурации НН-РТВ8, выраженное в виде % эталонной смазки (сравнительный пример 1).
8ИТ (%) - соотношение крутящего момента резьбового упорного соединения и оптимального крутящего момента свинчивания в конфигурации НН-РТВ8 по результатам всех операций свинчивания без сильного истирания.
Claims (18)
1. Узел для создания резьбового соединения, содержащий первый и второй трубные компоненты, каждый из которых имеет ось (10) вращения и оснащен на одном из своих концов (1, 2) резьбовой зоной (3, 4), образованной на наружной или внутренней периферийной поверхности компонента в зависимости от того, является ли тип резьбового конца охватываемым или охватывающим, при этом указанные концы (1, 2) способны взаимодействовать путем свинчивания и оканчиваются конечной поверхностью (7, 8), при этом по меньшей мере одна первая контактная поверхность расположена на одном из концов (1, 2), и по меньшей мере одна вторая контактная поверхность расположена на соответствующем конце (1, 2) таким образом, чтобы первая и вторая контактные поверхности вступали в контакт при свинчивании концов (1, 2), отличающийся тем, что каждая из первой и второй контактных поверхностей соответственно покрыты первой и второй сухими термопластичными пленками, матрицы которых состоят из одного или нескольких термопластичных полимеров, при этом лишь одна из первой и второй сухих термопластичных пленок дополнительно содержит жидкую аморфную термопластичную смолу с динамической вязкостью в диапазоне от 2000 до 40000 мПа-с при 25°С.
2. Узел для создания резьбового соединения по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая контактные поверхности содержат часть резьбовых зон (3, 4).
3. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первая и вторая контактные поверхности содержат поверхности уплотнения, расположенные на кольцевой поверхности концов (1, 2) первого и второго трубных компонентов.
4. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первая и вторая контактные поверхности содержат стыковые поверхности, расположенные на конечных поверхностях (7, 8) указанных концов (1, 2).
5. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что термопластичный полимер или полимеры, составляющие матрицу первой и второй сухих пленок, имеют полукристаллическую структуру и температуру плавления в диапазоне от 60 до 170°С.
6. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что термопластичный полимер или полимеры выбран или выбраны из списка, включающего сополимерные смолы, содержащие сополимеры этилена и винилацетата, сополимеры этилена и этилакрилата, сополимеры этилена и метилакрилата, сополимеры с чередующимися блоками аморфного бутилакрилатного полимера между двумя кристаллическими полиметилметакрилатными полимерами и сополиамиды на основе димеров, полученных из реакции поликонденсации между двухосновной кислотой и диамином.
7. Узел для создания резьбового соединения по предыдущему пункту, отличающийся тем, что термопластичный полимер представляет собой сополимер этилена и винилацетата с процентным содержанием винилацетата в диапазоне от 18 до 40%, предпочтительно равным 28%.
8. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что жидкая аморфная термопластичная смола, включенная лишь в одну из первой и второй сухих термопластичных пленок, имеет температуру стеклования менее -10°С, предпочтительно менее -20°С.
9. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что соотношение концентраций жидкой аморфной термопластичной смолы и полимеров находится
- 14 028772 в диапазоне от 1,5 до 2.
10. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что жидкая аморфная термопластичная смола выбрана из списка, включающего производные канифольной кислоты, этерифицированные метанолом или триэтиленгликолем, ароматические углеводородные смолы с молекулярной массой, составляющей менее 500 г/моль, гидроксилированные полиэфирные смолы, полиизобутилены и полиалкилметакрилаты.
11. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что термопластичные сухие пленки также содержат один или несколько восков, выбранных из списка, включающего парафины, микрокристаллические воски, карнаубские воски, полиэтиленовые воски, амидные воски и гидрогенизированные касторовые масла.
12. Узел для создания резьбового соединения по предыдущему пункту, отличающийся тем, что процентное содержание по весу восков в термопластичной сухой пленке находится в диапазоне от 3 до 20%.
13. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сухие термопластичные пленки также содержат частицы твердых смазочных веществ, выбранных из списка, включающего графит, нитрид бора, оксид цинка, дисульфид молибдена, фторид графита, сульфиды олова, сульфиды висмута, тиосульфаты, политетрафторэтилен и полиамиды.
14. Узел для создания резьбового соединения по предыдущему пункту, отличающийся тем, что процентное содержание по весу частиц твердого смазывающего вещества в сухой термопластичной пленке находится в диапазоне от 2 до 20%.
15. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сухие термопластичные пленки также содержат сложную соль алкиларилсульфокислоты, нейтрализованную карбонатом кальция, при этом процентное содержание по весу остается ниже 40 вес.%.
16. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сухие термопластичные пленки также содержат замедлитель коррозии, предпочтительно диоксид кремния, ионозамещенный кальцием, при этом процентное содержание по весу замедлителя коррозии находится в диапазоне от 5 до 15 вес.%.
17. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сухие термопластичные пленки также содержат полидиметилсилоксановое или перфторполиэфирное масло, при этом указанное масло обладает кинематической вязкостью в диапазоне от 100 до 1850 мм2/с при 20°С, при этом процентное содержание по весу указанного масла находится в диапазоне от 2 до 10 вес.%.
18. Узел для создания резьбового соединения по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первая и вторая контактные поверхности заранее обработаны на этапе подготовки поверхности, выбранной из группы, включающей пескоструйную обработку, конверсионные обработки и электролитическое осаждение, перед покрытием каждой поверхности сухой термопластичной пленкой.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1262580A FR3000168B1 (fr) | 2012-12-21 | 2012-12-21 | Ensemble pour la realisation d'un joint filete tubulaire resistant au grippage |
| FR1262580 | 2012-12-21 | ||
| PCT/EP2013/076841 WO2014095817A1 (en) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | Assembly for producing a galling-resistant threaded tubular connection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201590971A1 EA201590971A1 (ru) | 2015-08-31 |
| EA028772B1 true EA028772B1 (ru) | 2017-12-29 |
Family
ID=47989158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201590971A EA028772B1 (ru) | 2012-12-21 | 2013-12-17 | Узел для создания устойчивого к истиранию резьбового трубного соединения |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9863190B2 (ru) |
| EP (1) | EP2935961B1 (ru) |
| JP (1) | JP6437445B2 (ru) |
| CN (1) | CN104870877B (ru) |
| AR (1) | AR094165A1 (ru) |
| AU (1) | AU2013363726B2 (ru) |
| BR (1) | BR112015014186B1 (ru) |
| CA (1) | CA2891525C (ru) |
| EA (1) | EA028772B1 (ru) |
| ES (1) | ES2633934T3 (ru) |
| FR (1) | FR3000168B1 (ru) |
| MX (1) | MX356929B (ru) |
| MY (1) | MY184019A (ru) |
| PL (1) | PL2935961T3 (ru) |
| UA (1) | UA116790C2 (ru) |
| WO (1) | WO2014095817A1 (ru) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AR100804A1 (es) * | 2014-06-23 | 2016-11-02 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Conexión roscada para tuberías de la industria del petróleo y composición para recubrimiento fotocurable |
| EP2959958A1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-30 | Services Petroliers Schlumberger | Temperature-activated desiccant box for protection of components in a downhole assembly |
| AT516684B1 (de) | 2015-01-13 | 2018-08-15 | Voestalpine Tubulars Gmbh & Co Kg | Lösbare Gewindeverbindung mit asymmetrischer Beschichtung |
| SE1500134A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Scrow Ab | Bird-repellent composition |
| NL2014798B1 (en) | 2015-05-12 | 2017-01-27 | Lubo Global Innovation B V | Treaded metallic fastener and process for coating a treaded metallic fastener. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007042231A2 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas France | Tubular threaded element provided with a dry protective coating |
| EP2216576A1 (en) * | 2007-12-04 | 2010-08-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Pipe screw joint |
| EP2474774A1 (en) * | 2009-09-02 | 2012-07-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Protector for threaded joint for pipe |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2698018B1 (fr) * | 1992-11-18 | 1995-01-20 | Inst Francais Du Petrole | Produits colloïdaux renfermant du bore, et/ou du soufre, et/ou du phosphore, leur préparation et leur utilisation comme additifs pour lubrifiants. |
| EP0786616B9 (en) * | 1994-10-04 | 2010-09-08 | NSCT Premium Tubulars B.V. | Steel pipe joint having high galling resistance and surface treatment method thereof |
| JP2005240888A (ja) | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Jfe Steel Kk | 油井管用ねじ継手 |
| JP2005256885A (ja) | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Jfe Steel Kk | 油井管ねじ継手 |
| JP4275656B2 (ja) | 2005-09-02 | 2009-06-10 | 住友金属工業株式会社 | 鋼管用ねじ継手 |
| AR057940A1 (es) | 2005-11-30 | 2007-12-26 | Tenaris Connections Ag | Conexiones roscadas con recubrimientos de alta y baja friccion |
| CN101715524B (zh) | 2007-04-13 | 2014-06-11 | 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司 | 管式螺纹接头、用于其的防粘扣螺纹元件及该螺纹元件的精加工方法 |
| BRPI0819253B1 (pt) | 2007-11-02 | 2022-09-20 | Vallourec Oil And Gas France | Composição para formar um revestimento lubrificante sobre uma junta rosqueada para tubos |
| FR2937046B1 (fr) | 2008-10-15 | 2012-10-19 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Composition de lubrification a coefficient de frottement adaptable, pour un element filete d'un composant de joint filete tubulaire |
| CA2755888C (en) | 2009-03-31 | 2014-01-28 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for pipes |
| BRPI1011280B1 (pt) * | 2009-06-02 | 2020-01-28 | Chugoku Marine Paints | composição fotocurável adequada para a prevenção de ferrugem de uma junta rosqueada para tubos de aço |
| FR2960619B1 (fr) * | 2010-06-01 | 2013-02-15 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Extremite filetee d'un composant tubulaire pour le forage ou l'exploitation des puits d'hydrocarbures, et joint resultant |
| FR2966191B1 (fr) | 2010-10-15 | 2013-11-01 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Composant filete tubulaire et joint resultant |
| UA105334C2 (ru) | 2010-11-05 | 2014-04-25 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорэйшн | Резьбовое соединение труб с улучшенными характеристиками при высоком крутящем моменте |
| UA104975C2 (ru) * | 2010-11-05 | 2014-03-25 | Ніппон Стіл Енд Сумітомо Метал Корпорейшн | Нарезное соединение труб, имеющих улучшенные характеристики при низкой температуре |
-
2012
- 2012-12-21 FR FR1262580A patent/FR3000168B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-12-17 PL PL13805900T patent/PL2935961T3/pl unknown
- 2013-12-17 US US14/648,565 patent/US9863190B2/en active Active
- 2013-12-17 EP EP13805900.1A patent/EP2935961B1/en not_active Not-in-force
- 2013-12-17 WO PCT/EP2013/076841 patent/WO2014095817A1/en active Application Filing
- 2013-12-17 AU AU2013363726A patent/AU2013363726B2/en not_active Ceased
- 2013-12-17 CN CN201380066812.XA patent/CN104870877B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-17 MY MYPI2015701769A patent/MY184019A/en unknown
- 2013-12-17 ES ES13805900.1T patent/ES2633934T3/es active Active
- 2013-12-17 EA EA201590971A patent/EA028772B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-12-17 MX MX2015008044A patent/MX356929B/es active IP Right Grant
- 2013-12-17 JP JP2015548432A patent/JP6437445B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-12-17 BR BR112015014186-2A patent/BR112015014186B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2013-12-17 CA CA2891525A patent/CA2891525C/en active Active
- 2013-12-17 UA UAA201505993A patent/UA116790C2/uk unknown
- 2013-12-19 AR ARP130104893A patent/AR094165A1/es active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007042231A2 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas France | Tubular threaded element provided with a dry protective coating |
| EP2216576A1 (en) * | 2007-12-04 | 2010-08-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Pipe screw joint |
| EP2474774A1 (en) * | 2009-09-02 | 2012-07-11 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Protector for threaded joint for pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104870877B (zh) | 2018-06-01 |
| BR112015014186B1 (pt) | 2020-11-17 |
| AU2013363726B2 (en) | 2018-07-19 |
| JP2016506482A (ja) | 2016-03-03 |
| CA2891525A1 (en) | 2014-06-26 |
| EA201590971A1 (ru) | 2015-08-31 |
| UA116790C2 (uk) | 2018-05-10 |
| WO2014095817A1 (en) | 2014-06-26 |
| ES2633934T3 (es) | 2017-09-26 |
| CA2891525C (en) | 2021-05-25 |
| JP6437445B2 (ja) | 2018-12-12 |
| US9863190B2 (en) | 2018-01-09 |
| EP2935961B1 (en) | 2017-05-10 |
| PL2935961T3 (pl) | 2017-10-31 |
| CN104870877A (zh) | 2015-08-26 |
| FR3000168B1 (fr) | 2015-01-02 |
| AU2013363726A1 (en) | 2015-05-28 |
| MX2015008044A (es) | 2015-10-29 |
| US20150315848A1 (en) | 2015-11-05 |
| EP2935961A1 (en) | 2015-10-28 |
| FR3000168A1 (fr) | 2014-06-27 |
| AR094165A1 (es) | 2015-07-15 |
| MY184019A (en) | 2021-03-17 |
| MX356929B (es) | 2018-06-19 |
| BR112015014186A2 (pt) | 2017-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5444534B2 (ja) | 管状ねじ山付き接続部のコンポーネントのねじ山付き要素のための、摩擦係数順応性を示す潤滑剤組成物 | |
| JP5405448B2 (ja) | 管状ねじ山付き接続部のコンポーネントのねじ山付き要素のための、摩擦係数順応性を示す潤滑剤組成物 | |
| JP5294866B2 (ja) | ネジ付きエレメントおよびそれを用いたネジ式管接続構造ならびにネジ付きエレメントの仕上げ方法 | |
| US9395028B2 (en) | Method for finishing a tubular threaded member with a dry protection coating | |
| EA028772B1 (ru) | Узел для создания устойчивого к истиранию резьбового трубного соединения | |
| JP6077551B2 (ja) | 管状要素及び管状接続部 | |
| AU2011315548B2 (en) | Threaded tubular component and resulting connection | |
| JP2016506482A5 (ru) | ||
| OA17435A (en) | Assembly for producing a galling-resistant threaded tubular connection. | |
| OA16365A (en) | Threaded tubular component and resulting connection. | |
| OA16884A (en) | Threaded tubular component and resulting connection. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM BY KG TJ |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ TM |