ES2588441T3

ES2588441T3 - Junta roscada tubular que tiene un rendimiento mejorado a bajas temperaturas

Info

Publication number: ES2588441T3
Application number: ES11838121.9T
Authority: ES
Inventors: Kunio Goto; Masayoshi Sasaki
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA; Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS; Nippon Steel Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: CA2815791C; AU2011324338A1; EP2635834A1; AU2011324338B2; EP2635834A4; MY158833A; EA023140B1; US20130277961A1; MX2013005089A; PL2635834T3; BR112013011120A2; UA104975C2; CN103299118B; AR083782A1; US9169951B2; JP5408391B2; EA201390652A1; CN103299118A; EP2635834B1; MX336521B

Abstract

Una junta roscada tubular que comprende una unión macho y una unión hembra, teniendo cada una una superficie de contacto que incluye roscas y una porción de contacto metálica sin rosca, caracterizada por que la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra tiene un recubrimiento lubricante sólido termoplástico formado como una capa superior de recubrimiento con tratamiento superficial, conteniendo dicho recubrimiento lubricante sólido termoplástico partículas en una matriz polimérica termoplástica, caracterizado por que las partículas son partículas de copolímero de acrílico y silicona.

Description

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DESCRIPCION

Junta roscada tubular que tiene un rendimiento mejorado a bajas temperaturas Campo tecnico

La presente invencion trata sobre una composicion para formar un recubrimiento lubricante usado para el tratamiento superficial de juntas roscadas tubulares para conectar tubos de acero y, en particular, materiales tubulares para pozos petrolfferos, y para una junta roscada tubular que tiene un recubrimiento lubricante solido formado de esta composicion. Una junta roscada tubular de acuerdo con la presente invencion puede usarse sin aplicar una grasa compuesta a la misma, y puede mostrar una resistencia mejorada al desgaste y a la estanqueidad al gas incluso en un medio ambiente de baja temperatura extrema, por lo que se puede usar para la excavacion de pozos petrolfferos, particularmente en regiones de frfo extremo.

Antecedentes de la tecnica

Los materiales tubulares para pozos petrolfferos tales como tubos y revestimientos para su uso en la excavacion de pozos petrolfferos para recuperar petroleo y gas normalmente se conectan entre sf usando juntas roscadas tubulares. En el pasado, la profundidad de los pozos petrolfferos era de 2000 a 3000 metros, pero en pozos profundos tales como lo son los recien encontrados campos petrolfferos fuera de la costa, alcanzan una profundidad de 8000 a 10000 metros. La longitud del material tubular para pozos petrolfferos es tfpicamente de alrededor de 10 metros, y los tubos que tienen un fluido tal como petroleo crudo que fluye en su interior se rodean por una variedad de revestimientos y, por lo tanto, la cantidad de materiales tubulares para pozos petrolfferos que se conectan entre sf puede llegar a ser de un millar o mas.

En el medio en el que se usan, las juntas roscadas tubulares para materiales tubulares para pozos petrolfferos se someten a cargas en forma de fuerzas tensoras en la direccion axial, causadas por el peso de los materiales tubulares para pozos petrolfferos y las propias juntas, estando compuestas las presiones por presiones internas y externas, y por el calor geotermico. Por lo tanto, deben ser capaces de garantizar la estanqueidad al gas sin que se danen incluso bajo tales condiciones ambientales severas.

Una junta roscada tubular tfpica que se usa para conectar materiales tubulares para pozos petrolfferos tiene una estructura de macho-hembra constituida por un elemento que tiene roscas macho (exteriores) y al cual se hace referencia como un elemento macho y un elemento que tiene roscas hembra (interiores) y al cual se hace referencia como un elemento hembra. Tfpicamente, un elemento macho se forma en ambos extremos de un material tubular para pozos petrolfferos, y un elemento hembra se forma en la superficie interior de ambos lados de un componente de junta roscada (un acoplamiento).

Como se muestra en la figura 1, una junta roscada que tiene una excelente estanqueidad al escape de gas y a la cual se hace referencia como junta roscada especial tiene una porcion de sello y una porcion de reborde (a la que tambien se hace referencia como reborde de torsion) en cada una del elemento macho y hembra. La porcion de sello esta formada en la periferia exterior cerca de la superficie de extremo mas cercana al extremo del elemento macho que a las roscas hembra del elemento hembra, y la porcion de reborde esta formada en la superficie de extremo en el extremo del elemento macho y en la porcion mas lejana correspondiente al elemento hembra. La porcion de sello y la porcion de reborde constituyen una porcion de contacto metalica sin rosca del elemento macho o hembra de la junta roscada tubular, y la porcion de contacto metalica sin rosca y la porcion roscada (roscas macho y hembra) constituyen una superficie de contacto del elemento macho y hembra. Al insertar un extremo (un elemento macho) de un material tubular para pozos petrolfferos en un acoplamiento (un elemento hembra) y apretar las roscas macho del elemento macho y las roscas hembra del acoplamiento hasta que las porciones de reborde del elemento macho y hembra topen entre sf y entonces interfieran con una torsion adecuada, las porciones de sello del elemento macho y hembra entran en contacto fntimo entre sf y forman un sello metal con metal, manteniendo asf la estanqueidad al gas de la junta roscada.

Cuando una tuberfa o carcasa se baja a un pozo petrolffero, debido a varios problemas, una junta roscada que se ha apretado una vez puede aflojarse a veces, se sacan las juntas roscadas, despues se vuelven a apretar y se bajan al pozo. El API (Instituto Americano del Petroleo) requiere una resistencia al desgaste tal que la estanqueidad al gas se mantenga sin que se produzcan desajustes irreparables con referencia al desgaste aun cuando la junta se apriete (enroscado) y se suelte (desenroscado) 10 veces para una junta de una tuberfa y 3 veces para una junta para una carcasa.

Para aumentar la resistencia al desgaste y la estanqueidad al gas cuando se enrosca una junta roscada para materiales tubulares para pozos petrolfferos, se aplica un lfquido lubricante viscoso (grasa lubricante), a la cual se hace referencia como una grasa compuesta y que contiene polvos metalicos pesados, a una superficie de contacto de una junta roscada (es decir, a las roscas y la porcion de contacto metalica sin roscas del macho y la hembra). La grasa compuesta se prescribe en el Boletfn API 5A2.

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En el pasado, se ha propuesto someter la superficie de contacto de una junta roscada a varios tipos de tratamientos superficiales, tal como nitruracion, varios tipos de recubrimiento, tal como recubrimiento con zinc y recubrimiento con compuestos, y el tratamiento de conversion qufmica con fosfato para formar una o mas capas y poder aumentar asf la retencion de grasa compuesta o mejorar las propiedades de deslizamiento. Sin embargo, como se describe a continuacion, el uso de grasa compuesta puede provocar efectos adversos en el medio ambiente y en los humanos.

La grasa compuesta contiene una gran cantidad de polvos metalicos pesados, tales como polvos de zinc, plomo y cobre. En el momento del enroscado de una junta roscada, la grasa que se aplico se puede resbalar o sobresalir hacia la superficie exterior, y existe la posibilidad de que se produzcan efectos adversos en el medio ambiente y, en particular, en la vida marina debido a los metales pesados que son daninos, tal como plomo. Ademas, el proceso de aplicar la grasa compuesta empeora el medio de trabajo y la eficiencia del trabajo, y existe una preocupacion por su toxicidad hacia los humanos.

En anos recientes, como resultado de un decreto en 1998 de la Convencion OSPAR (Convencion de Oslo-Paris) que pretendfa evitar la contaminacion marina en el Noreste Atlantico, se decretaron restricciones medioambientales estrictas en una escala global, y en algunas regiones, el uso de grasa compuesta ya se esta regulando. Por consiguiente, para poder evitar efectos daninos en el medio ambiente y en los humanos durante excavaciones en pozos de gas y pozos petrolfferos, se exigio que las juntas roscadas muestren una excelente resistencia al desgaste sin usar grasas compuestas.

Como una junta roscada que puede usarse para conectar materiales tubulares para pozos petrolfferos sin aplicar grasa compuesta, los solicitantes de la presente solicitud propusieron en el documento WO 2006/104251 una junta roscada tubular donde la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra estuviera recubierta con un recubrimiento de dos capas con un lfquido viscoso o un recubrimiento lubricante semisolido y un recubrimiento solido seco formado sobre la misma. El recubrimiento solido seco puede formarse de una resina termoestable, tal como resina acrflica o una resina que se cura con luz ultravioleta. El recubrimiento lubricante lfquido viscoso o semisolido tiene una adherencia, de manera que la materia extrana se adhiere con facilidad al mismo, pero al formar un recubrimiento solido seco sobre el mismo, se elimina la adherencia. Como el recubrimiento solido seco se destruyo en el momento del enroscado de una junta roscada, no interfiere con las propiedades lubricantes del recubrimiento lubricante colocado debajo.

En el documento WO 2007/42231, los solicitantes de la presente solicitud divulgaron una junta roscada que tiene un recubrimiento lubricante delgado sin adherencia que contiene partfculas lubricante solidas dispersas en una matriz solida que muestra un comportamiento reologico plastico o viscoplastico (propiedades de fluidez) en las roscas (de una union macho y una union hembra). La matriz preferentemente tiene un punto de fusion en el intervalo de 80 a 320 °C, y se formo mediante recubrimiento por pulverizacion en un estado fundido (pulverizacion de fundicion en caliente), mediante recubrimiento con llama de polvo, o mediante recubrimiento por pulverizacion de una emulsion acuosa. Una composicion usada en el metodo de fundicion caliente contiene, por ejemplo, polietileno como polfmero termoplastico, cera (tal como cera carnauba) y jabon metalico (tal como estearato de zinc) como un componente lubricante, y sulfonato de calcio como inhibidor de la corrosion.

En el documento WO 2006/75774, los solicitantes de la presente solicitud describieron una junta roscada tubular en la que la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra esta recubierta por un recubrimiento de dos capas que comprende un recubrimiento lubricante solido que comprende un polvo lubricante y un aglutinante, y un recubrimiento para evitar la corrosion solido que no contiene partfculas solidas formadas sobre el recubrimiento lubricante solido.

Documento de Patente 1: WO 2006/104251

Documento de Patente 2: WO 2007/42231

Documento de Patente 3: WO 2006/75774

El documento WO 2010/043316 divulga una junta roscada tubular de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

Sumario de la invencion

Las juntas roscadas tubulares descritas en los Documentos de Patente 1 a 3 antes mencionados muestran excelentes propiedades de adhesion y de deslizamiento del recubrimiento lubricante solido y suficiente resistencia de desgaste en medios frfos y calientes desde alrededor de -10 °C hasta alrededor de +50 °C. Sin embargo, cuando se expone a un medio ambiente extremadamente frfo desde -60 °C a -20 °C, se produce con facilidad la separacion del recubrimiento lubricante solido debido a la disminucion en la adhesion y la ocurrencia de fracturas debido a la fragilidad del recubrimiento. Ademas, si el enroscado y el desenroscado de una junta roscada se realizan a tan bajas temperaturas, la torsion se vuelve muy alta y la cantidad de veces que se puede realizar la conexion como fndice de resistencia al desgaste se vuelve inadecuada.

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El objeto de la presente invencion es proporcionar una junta roscada tubular que suprima la formacion de oxidacion y muestre una excelente resistencia al desgaste y a la estanqueidad al gas sin usar grasa compuesta, incluso en un entorno de frfo extremo y que no tenga una superficie adherente.

Como resultado de estudios que buscan tener suficiente resistencia al desgaste, resistencia a la oxidacion y estanqueidad al gas sin un aumento extremo en las torsiones de enroscado y desenroscado de una junta roscada incluso si no se usa solo en regiones frfas, calidas y tropicales, donde la temperature ambiental es de alrededor de - 20 °C a alrededor de +50 °C, sino tambien en regiones de frfo extremo a -60 °C a -20 °C, los inventores de la presente obtuvieron los siguientes hallazgos.

1) Es efectivo un recubrimiento lubricante termoplastico que contiene partfculas de copolfmero particular tales

como partfculas copolimericas de acrflico y silicona en una matriz polimerica termoplastica.

2) La resistencia al desgaste se mejora mas cuando el recubrimiento contiene un lubricante solido ademas de las

partfculas copolimericas.

3) Una resina de poliolefina o una resina copolimerica de acetato etileno-vinilo se prefiere como polfmero

termoplastico, que sirve como una matriz (material base) del recubrimiento, y se prefiere grafito como un

lubricante solido.

Desde un aspecto, la presente invencion es una junta roscada tubular que comprende una union macho y hembra, cada una teniendo una superficie de contacto que incluye roscas y una porcion de contacto de metal sin roscas, caracterizada por que la superficie de contacto de al menos una de la union macho y hembra tiene un recubrimiento lubricante solido termoplastico formado como una capa de recubrimiento de tratamiento superficial superior, conteniendo dicho recubrimiento lubricante solido termoplastico partfculas en una matriz de polfmero termoplastico, caracterizada por que las partfculas son partfculas de copolfmero de silicona acrflica.

Esta junta roscada tubular es adecuada para su uso en la conexion de productos tubulares de pozos petrolfferos. En una realizacion, el recubrimiento lubricante solido termoplastico esta formado sobre la superficie de contacto de una de la union macho y hembra, y la superficie de contacto de la otra de la union macho y hembra tiene un recubrimiento de proteccion contra la corrosion solido basado en una resina de curado ultravioleta como la capa de recubrimiento de tratamiento superficial superior.

En el copolfmero de una resina de silicona que se uso en la presente invencion, la resina de silicona tiene una baja friccion (en adelante se conocera a estas resinas en conjunto como resinas de baja friccion), y el propio copolfmero tambien mantiene una baja friccion. Por lo tanto, las partfculas de este copolfmero funcionan como partfculas lubricantes capaces de conferir lubricidad a un recubrimiento. En adelante, las partfculas de este copolfmero pueden llamarse partfculas copolimericas de baja friccion. Las partfculas de una resina de silicona solas pueden ser insuficientes para vincular la resistencia de un polfmero termoplastico que constituya la matriz de un recubrimiento lubricante. Al copolimerizar las partfculas con una resina termoplastica, las partfculas tienen una resistencia de union aumentada en la matriz polimerica termoplastica.

Durante la formacion de un recubrimiento lubricante, las partfculas copolimericas de baja friccion sobresalen de la superficie de recubrimiento con la porcion de resina de silicona de las partfculas copolimericas que hacen frente hacia fuera debido a la accion de la tension superficial y la afinidad de la matriz polimerica termoplastica que es mayor para la resina termoplastica del copolfmero en comparacion con la resina de silicona de la misma. Como resultado, como se muestra en las figuras 5(a) y 5(b), en la etapa inicial de enroscado de una junta roscada cuando la presion superficial todavfa es baja (en el estado de reborde bajo), la superficie del elemento de oposicion entra en contacto primero con las partfculas copolimericas de baja friccion que sobresalen desde la superficie del recubrimiento lubricante, lo que disminuye el coeficiente de friccion del recubrimiento. Cuando se realiza el enroscado para producir una alta presion de ajuste, las partfculas copolimericas de baja friccion salientes se incrustan en el recubrimiento principalmente debido a su deformacion plastica, y la superficie del elemento de oposicion tambien entra en contacto con la matriz polimerica termoplastica, lo que aumenta el coeficiente de friccion del recubrimiento total en comparacion con el de una baja presion de ajuste. Cuando se repite la operacion de enroscado, el recubrimiento lubricante todavfa permanece en el estado que se muestra en las figuras 5(a) y 5(b) en el segundo y ultimo ciclo del enroscado, aunque se desgasten las partfculas copolimericas de baja friccion hasta cierto grado, y se puede mantener todavfa una resistencia al desgaste satisfactoria.

En terminos generales, el coeficiente de friccion de un recubrimiento hecho solo con una matriz polimerica termoplastica se encuentra en el intervalo de 0,1 a 0,2, mientras que un recubrimiento que contiene partfculas copolimericas de baja friccion en la matriz se encuentra entre 0,01 y 0,1. En particular, el coeficiente de friccion del recubrimiento lubricante en el estado que se muestra en la figura 5(a) se encuentra en 0,05. En general, un coeficiente de friccion de 0,1 o mayor se considera de alta friccion, y un coeficiente de friccion de 0,05 o menor se considera de baja friccion.

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Las partfculas copolimericas de baja friccion son partfculas copolimericas de acrflico y silicona y, mas preferentemente, partfculas copolimericas de acrflico y silicona que tienen un diametro promedio de partfcula de 10 a 40 micrometros. Su contenido en el recubrimiento es preferentemente del 0,5 al 30 % en masa.

La matriz polimerica termoplastica es preferentemente de uno o mas polfmeros seleccionados de una resina de poliolefina y una resina copolimerica de acetato de etileno vinilo.

El recubrimiento lubricante solido termoplastico contiene preferentemente ademas un lubricante solido, y el lubricante solido es preferentemente grafito.

Desde otro punto de vista, la presente invencion es un metodo para fabricar una junta roscada tubular que tiene una capa de recubrimiento con tratamiento superficial, comprendiendo dicha junta roscada tubular una union macho y una union hembra, cada una teniendo una superficie de contacto que incluye roscas y una porcion de contacto metalica sin roscas, caracterizado por que se forma un recubrimiento lubricante solido como una capa de recubrimiento con tratamiento superficial superior en la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho y hembra mediante la aplicacion de una composicion que comprende (1) un material de matriz de polfmero termoplastico, y (2) partfculas de copolfmero de acrflico y silicona, en el que el material de la matriz de polfmero termoplastico esta en un estado fundido, seguido por enfriamiento.

En una realizacion de este metodo, el recubrimiento lubricante solido se forma en la superficie de contacto de un elemento de la union macho y la union hembra, y se forma un recubrimiento solido para proteger contra la corrosion en la superficie de contacto del otro elemento de la union macho y la union hembra como capa de recubrimiento superior con tratamiento superficial mediante la aplicacion de una composicion basada en una resina de curado ultravioleta seguida de irradiacion con luz ultravioleta.

La presente invencion puede formar un recubrimiento lubricante solido termoplastico que tenga una excelente resistencia al desgaste en la superficie de contacto de una junta roscada tubular sin usar una grasa compuesta. El recubrimiento lubricante solido tiene un excelente rendimiento en un medio de baja temperatura, e incluso en entornos de bajas temperaturas extremas de -60 °C a -20 °C, la torsion de enroscado y la torsion de desenroscado de una junta roscada no aumentan mucho y casi no se observa deterioro en el recubrimiento lubricante solido. Ademas, este recubrimiento muestra las mismas excelentes propiedades de resistencia al desgaste, la estanqueidad al gas, y para evitar el oxido que la grasa compuesta lograda.

Breve explicacion de los dibujos

La figura 1 muestra de manera esquematica las porciones de contacto metalicas sin rosca (porciones de reborde y las porciones de sello) de una union macho y una union hembra de una junta roscada especial.

La figura 2 muestra de forma esquematica la estructura de unidad de un tubo de acero y un acoplamiento en el momento del envfo del tubo de acero.

La figura 3 muestra de manera esquematica las porciones de conexion de una junta roscada.

La figura 4 es una vista explicativa que muestra las superficies de contacto de una junta roscada tubular de acuerdo con la presente invencion, la figura 4(a) muestra un ejemplo de rugosidad superficial de una superficie de contacto en sf, y la figura 4(b) muestra un ejemplo de formacion de un recubrimiento de tratamiento superficial preparativo para la rugosidad superficial de una superficie de contacto.

La figura 5 muestra de manera esquematica el mecanismo de operacion de un recubrimiento lubricante de acuerdo con la presente invencion.

Modos de realizar la invencion

A continuacion, se describira de forma mas especffica realizaciones de una junta roscada tubular de acuerdo con la presente invencion a modo de ejemplo.

La figura 2 muestra de manera esquematica el estado de un tubo de acero para material tubular para pozos petrolfferos y un acoplamiento al momento del envfo. Una union macho 1 que tiene roscas macho 3a en su superficie exterior formadas en ambos extremos de un tubo de acero A, y una union hembra 2 que tiene roscas hembra en su superficie interior formadas en ambos lados de un acoplamiento B. Una union macho significa un elemento de una junta roscada que tiene roscas macho, y una union hembra significa un elemento de una junta roscada con roscas hembra. El acoplamiento B se conecta previamente a un extremo del tubo de acero A. Antes del envfo, se instala un protector (que no se muestra) para proteger las roscas en la union macho del tubo de acero y de la union hembra del acoplamiento B que no se conectan al otro elemento, y estos protectores se quitan antes de usar el recubrimiento lubricante.

Como se muestra en la figura, en una junta roscada tubular tfpica, se forma una union macho en la superficie exterior de ambos extremos del tubo de acero, y una union hembra se forma en la superficie interior de un acoplamiento que es un componente separado. Existen juntas roscadas tubulares integrales que no usan un acoplamiento y que tienen una union macho en un extremo de un tubo de acero y una union hembra en el otro

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extremo del mismo. Una junta roscada tubular de acuerdo con la presente invencion puede ser de cualquiera de estos tipos de junta roscada.

La figura 3 muestra de manera esquematica la estructura de una junta roscada tubular tfpica. La junta roscada esta constituida por una union macho 1 formada en la superficie exterior del extremo de un tubo de acero A y una union hembra 2 formada en la superficie interior de un acoplamiento B. La union macho 1 tiene roscas macho 3a, una porcion de sello 4a colocada en el extremo del tubo de acero, y una porcion de reborde 5 en el extremo del tubo de acero. De manera correspondiente, la union hembra 2 tiene roscas hembra 3b, y una porcion de sello 4b y una porcion de reborde en la parte lateral de las roscas lejanas al extremo de la union hembra.

La porcion de sello y la porcion de reborde de cada una de las uniones macho 1 y hembra 2 constituyen una porcion de contacto metalica sin rosca y las roscas y la porcion de contacto metalica sin rosca (es decir, la porcion de sello y la porcion de reborde) constituyen una superficie de contacto de la junta roscada. Estas superficies de contacto de union macho y de union hembra requieren tener resistencia al desgaste, estanqueidad al gas, y resistencia a la corrosion. En el pasado, para este proposito, se aplicaba una grasa compuesta que contenfa polvos metalicos pesados, o se formaba un recubrimiento lubricante lfquido viscoso o semisolido en las superficies de contacto. Sin embargo, debido a la preocupacion por los efectos adversos de los metales pesados en humanos y en el medio ambiente, se estan estudiando las juntas roscadas con recubrimiento lubricante solido que pueden usarse para conectar materiales tubulares para pozos petrolfferos sin aplicar una grasa compuesta. Un recubrimiento lubricante solido es de manera tfpica un recubrimiento de resina que contiene lubricante solido.

Sin embargo, si un recubrimiento lubricante solido convencional se usa en un entorno de frfo extremo de -60 °C a - 20 °C, existen problemas de que la torsion de enroscado inicial se vuelva alta, que las porciones de contacto metalicas sin rosca que garantizan el estanqueidad al gas no entren en contacto con una presion de enroscado prescrita, y que las roscas no se acoplen en su totalidad (una condicion a la que se hace referencia como rebordes desunidos), por lo que se lleva a cabo el desgaste con facilidad durante el enroscado, e incluso si se puede lograr el enroscado, la torsion de desenroscado inicial al momento del desenroscado se vuelve extremadamente alta. Ademas, cuando las lenguetas usadas para el enroscado de los tubos tienen una baja capacidad, puede ocurrir el problema de que el enroscado no se lleve a cabo debido a una torsion insuficiente.

De acuerdo con la presente invencion, como se muestra en las figuras 4(a) y 4(b) con respecto a las porciones de sello, la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho y hembra se recubre con un recubrimiento lubricante solido termoplastico particular 31a formado como un recubrimiento de tratamiento superficial superior sobre la superficie de acero 30a o 30b. Este recubrimiento lubricante solido muestra una funcion para impartir lubricacion aun si se expone a medios de frfo extremo de -60 °C a -20 °C, puede evitar el desgaste de una junta roscada mientras que evita un aumento en la torsion en el momento de enroscar o desenroscar, y puede garantizar la estanqueidad al gas despues del enroscado.

El sustrato para el recubrimiento lubricante 31a (es decir, la superficie de contacto de la junta roscada) se proporciona preferentemente con una superficie rugosa. Como se muestra en la figura 4(a), la rugosidad superficial puede lograrse mediante la rugosidad superficial directa de la superficie del acero 30a mediante tratamiento de granallado o decapado, o se puede lograr al formar un recubrimiento de tratamiento superficial preparativo 32 que tiene una superficie rugosa en la superficie del acero 30b antes de formar el recubrimiento lubricante 31a.

El recubrimiento lubricante solido 31a puede realizarse al aplicar una composicion que forma un recubrimiento lubricante solido calentada a una suficiente temperatura para fundir la matriz polimerica termoplastica mediante un metodo apropiado como lo es la aplicacion con brocha, con aerosol, o por inmersion y despues la solidificacion del recubrimiento mediante metodos de enfriamiento tal como enfriamiento con aire o enfriamiento natural. De manera alternativa, se puede aplicar una composicion lfquida que contenga un disolvente en una forma convencional.

Se puede formar un recubrimiento lubricante solido en las superficies de contacto de ambas uniones macho y hembra, pero para una union macho y una union hembra que se conectan entre sf antes del envfo como se muestra en la figura 2, es suficiente formar un recubrimiento lubricante en la superficie de contacto de solo una de las uniones macho o hembra. En este caso, es conveniente formar un recubrimiento lubricante en la superficie de contacto de un acoplamiento (de manera normal la superficie de contacto de la union hembra; puesto que la aplicacion del recubrimiento es mas facil en el acoplamiento (un elemento corto) en lugar de en un tubo de acero largo.

Para una union macho y una union hembra que no estan conectadas antes del envfo, se prefiere formar un recubrimiento lubricante solido en las superficies de contacto de ambas uniones macho y hembra para poder impartir de manera simultanea las propiedades lubricantes y las propiedades para evitar la oxidacion de las superficies. De manera alternativa, se puede formar un recubrimiento lubricante solido en la superficie de contacto de solo una de las uniones macho o hembra (tal como lo es la union hembra), y se puede formar un recubrimiento solido para proteger contra la corrosion en la superficie de contacto del otro elemento (en este caso la union macho). En cualquier caso, la resistencia al desgaste, la estanqueidad al gas, y la resistencia a la oxidacion pueden impartirse a una junta roscada. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion es preferentemente un recubrimiento que se

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cura con luz ultravioleta, y se forma preferentemente despues del tratamiento superficial preparativo para la aspereza superficial.

El recubrimiento lubricante debe cubrir la totalidad de la superficie de contacto de la union macho y/o la union hembra, pero tambien la presente invencion incluye el caso en que solo se recubre una porcion de la superficie de contacto (como lo es solo la porcion de contacto metalica sin roscas).

[Recubrimiento lubricante solido termoplastico)

En la presente invencion, se formo un recubrimiento lubricante solido termoplastico en la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra que constituyen una junta roscada tubular. Este recubrimiento lubricante solido requiere evitar que ocurran los desajustes de rebordes en donde la torsion de enroscado al inicio del enroscado se vuelve alta y evitar que la torsion de desenroscado inicial sea alta para evitar de manera adecuada el desgaste cuando se conectan los tubos de acero mediante la junta roscada no solo a una temperatura frfa y en regiones tropicales (entre -20 °C y +50 °C), sino tambien en regiones de frfo extremo (entre - 60 °C y -20 °C) asf como tambien prevenir la oxidacion durante el almacenamiento.

Una composicion para formar un recubrimiento lubricante solido termoplastico consta de una matriz polimerica termoplastica y de partfculas copolimericas de baja friccion. Por consiguiente, el recubrimiento lubricante solido termoplastico que se formo tiene una estructura que contiene partfculas copolimericas de baja friccion dispersas en la matriz polimerica termoplastica. Como el recubrimiento contiene partfculas copolimericas de baja friccion, el recubrimiento muestra un efecto para reducir la friccion y se mejora de manera visible la resistencia al desgaste de una junta roscada. Ademas, las partfculas copolimericas de baja friccion pueden mostrar de manera adecuada el efecto reductor de friccion aun en temperaturas de frfo extremo.

Se prefiere usar un polfmero termoplastico que tenga una temperatura de fusion (o temperatura de ablandamiento; aplica de igual manera a continuacion) de 80 °C a 320 °C para formar una matriz polimerica termoplastica de un recubrimiento lubricante solido termoplastico. La temperatura de fusion esta preferentemente en el intervalo de 90 °C a 200 °C. Si la temperatura de fusion de un polfmero termoplastico forma una matriz de un recubrimiento, se vuelve diffcil realizar la aplicacion del estado fundido como es el caso el recubrimiento fundido en caliente. Por otra parte, si la temperatura de fusion es muy baja, el recubrimiento lubricante solido se ablanda cuando se expone a una alta temperatura en regiones tropicales o en verano aun en regiones templadas, lo que lleva a un deterioro en el rendimiento.

Ejemplos de polfmeros termoplasticos que se pueden usar como material de matriz en la presente invencion incluyen, aunque no se limitan a estos, poliolefinas, poliestirenos, poliuretanos, poliamidas, poliesteres, policarbonatos, resinas de acrflico, y resinas epoxi termoplasticas. El polfmero termoplastico puede ser un homopolfmero o un copolfmero.

Como se describira despues, una superficie de contacto de una junta roscada tubular que es un sustrato en el que se forma un recubrimiento lubricante puede someterse antes a un tratamiento superficial preparativo como lo es el tratamiento o recubrimiento de conversion qufmica. Desde los puntos de vista de la adhesion del sustrato, las propiedades que forman una pelfcula, la capacidad de recubrimiento, la viscosidad en el momento de la fundicion, y la dispersion de las partfculas copolimericas de baja friccion, es preferible que el polfmero termoplastico que se usa sea una mezcla de una variedad de tipos de polfmeros termoplasticos que tengan diferentes propiedades como lo es el punto de fusion, el punto de ablandamiento y la temperatura de transicion vftrea.

Los polfmeros termoplasticos preferidos en particular para usarse como un material de matriz son las resinas de poliolefina y las resinas copolimericas de acetato de etileno vinilo, y se prefiere en particular el uso de una mezcla de al menos dos resinas de poliolefina que tengan diferentes puntos de fusion o puntos de ablandamiento y una resina copolimerica de acetato de etileno vinilo.

Las partfculas copolimericas de baja friccion dispersas en una matriz de polfmero termoplastico muestran el efecto de disminucion de friccion y disminucion de torsion incluso en temperaturas de frfo extremo. Por lo tanto, un recubrimiento lubricante solido termoplastico que contiene estas partfculas puede mostrar una gran disminucion de friccion mientras que mantiene la adhesion del recubrimiento incluso en temperaturas de frfo extremo de entre -60 °C y 20 °C. Este hecho se descubrio primero por los inventores de la presente invencion.

Las partfculas copolimericas de baja friccion que se usaron en la presente invencion son en forma de un polvo de un copolfmero obtenido por copolimerizacion de una resina de baja friccion con un monomero de otra resina termoplastica. Este copolfmero puede ser un copolfmero bloqueador. Aun cuando se usan las partfculas de un copolfmero de una resina de baja friccion tal como una resina de silicona con una resina termoplastica, la porcion de resina de baja friccion que tiene buenas propiedades de deslizamiento a bajas temperaturas siempre hace frente a las superficies de deslizamiento, lo que permite mantener de manera sustancial el mismo nivel de buenas propiedades lubricantes que cuando se usan solo las partfculas de una resina de baja friccion. Ademas, la porcion de resina termoplastica de las partfculas copolimericas es compatible con el polfmero termoplastico que forma una

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matriz de recubrimiento, de manera que las partfculas se vinculan con gran fuerza a la matriz. Por lo tanto, aun si se aplica una gran presion de ajuste, las partfculas no se deshacen con facilidad en el caso de usar las partfculas hechas solo de una resina de baja friccion. Aunque las propiedades lubricantes son buenas en un inicio cuando se usan partfculas hechas solo de resina de baja friccion tal como una resina de silicona o una resina de fluorocarbono, la resistencia al desgaste y la durabilidad del recubrimiento disminuye porque las partfculas disminuyen, y no se pueden mantener buenas propiedades lubricantes.

Como la resina termoplastica que forma un copolfmero con una resina de baja friccion, se prefiere seleccionar una resina que tenga afinidad con el polfmero termoplastico usado como una matriz del recubrimiento de resina termoplastica. Por ejemplo, es posible usar una resina termoplastica que sea del mismo tipo que el polfmero termoplastico usado como la matriz del recubrimiento.

Un copolfmero de una resina de baja friccion y un monomero de resina termoplastica puede prepararse mediante la copolimerizacion del monomero de resina termoplastica con una silicona reactiva que tiene un grupo funcional capaz de reaccionar con el monomero de resina termoplastica que se introdujo con anterioridad en la resina. El grupo funcional reactivo que puede introducirse en una resina de silicona es un grupo (met)acrflico en el caso de copolimerizacion con una resina acrflica.

La partfcula copolimerica de baja friccion que puede usarse de forma ventajosa en la presente invencion es una partfcula copolimerica de acrflico y silicona. Este copolfmero particular (en polvo) se puede obtener mediante la copolimerizacion de una resina de silicona con un monomero acrflico, y que puede prepararse mediante la copolimerizacion de un poliorganosiloxano que tiene un grupo terminal polimerizable de radical libre (tal como el grupo (met)acrflico) con un ester de (met)acrilato. La proporcion del poliorganosiloxano y el ester de (met)acrilato en este copolfmero es preferentemente es de 60-80:20-40 en proporcion de masa. El tamano de las partfculas de copolfmero es preferentemente tal que el diametro de partfcula promedio esta en el intervalo de 10 - 400 micrometros.

La copolimerizacion se puede llevar a cabo mediante polimerizacion por emulsion o similar usando un medio liquido apropiado y un iniciador de polimerizacion de radical libre. El copolfmero resultante en la forma de una emulsion se somete a separacion de solidos y lfquidos para recuperar los solidos, y se obtienen las partfculas copolimericas deseadas en forma de partfculas secundarias que son agregadas de las partfculas diminutas en la emulsion (partfculas primarias). En la presente invencion, las partfculas y el diametro de partfcula significan partfculas secundarias y el diametro de partfcula de las partfculas secundarias, respectivamente. La forma de las partfculas copolimericas puede ser amorfa o esferica, pero preferentemente es esferica, es decir, las partfculas son preferentemente partfculas esfericas.

Las partfculas copolimericas esfericas de acrflico y silicona que tienen un diametro de partfcula promedio de 10 - 40 micrometros son apropiadas en particular para la presente invencion. Las partfculas copolimericas esfericas de acrflico y silicona que tienen un diametro de partfcula promedio de 30 micrometros las vende Nissin Chemical Industry, Ltd. con el nombre de producto de Chaline R-170S. Este producto se puede usar como partfculas de copolfmero de baja friccion en la presente invencion.

El recubrimiento lubricante solido termoplastico contiene partfculas de copolfmero de baja friccion, preferentemente partfculas de copolfmero de acrflico y silicona, dispersas en una matriz de polfmero termoplastico. En el caso de una junta roscada tubular para conectar materiales tubulares para pozos petrolfferos, el contenido de partfculas copolimericas de acrflico y silicona se encuentra preferentemente entre el 1 y el 20 % en masa. Si este contenido es menor al 0,5 % en masa, el efecto para reducir la friccion y la adhesion del recubrimiento son insuficientes a temperaturas de frfo extremo, mientras que, si el contenido excede del 30 %, la habilidad para formar un recubrimiento disminuye, y puede dificultar la formacion de un recubrimiento de calidad.

Para poder mejorar todavfa mas las propiedades lubricantes, el recubrimiento lubricante solido termoplastico puede contener ademas varios lubricantes solidos. Un lubricante solido significa un polvo que tiene propiedades lubricantes. Los lubricantes solidos pueden clasificarse mas o menos de la siguiente manera:

(1) los que muestran propiedades lubricantes debido a que tienen una estructura cristalina que se desliza con facilidad como lo es una estructura cristalina con capa hexagonal (por ejemplo, grafito, oxido de zinc, y nitruro de boro);

(2) los que muestran propiedades lubricantes debido a que tiene un elemento reactivo en adicion a una estructura cristalina (por ejemplo, disulfuro de molibdeno, disulfuro de tungsteno, fluoruro de grafito, sulfuro de estano, y sulfuro de bismuto);

(3) los que muestran propiedades lubricantes debido a que tiene una reactividad qufmica (por ejemplo, ciertos compuestos de tiosulfato), y

(4) los que muestran propiedades lubricantes debido al comportamiento plastico o visco plastico ajo una tension de friccion (por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE) y poliamidas).

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Cualquiera de estos tipos de lubricantes puede usarse, pero se prefiere el tipo (1). Los lubricantes solidos de tipo (1) pueden usarse solos, o pueden usarse en combinacion con lubricantes solidos de tipo (2) y/o tipo (4).

El grafito es un lubricante solido particularmente preferido desde los puntos de vista de no interferir con los efectos de partfculas copolimericas de acrflico y silicona, asf como tambien la adhesion y prevencion de oxidacion, y el grafito amorfo (terreo) es todavfa mas preferido desde el punto de vista de la habilidad para formar un recubrimiento. El contenido del lubricante solido en el recubrimiento lubricante solido termoplastico esta preferentemente en el intervalo del 2 al 15 % en masa.

Ademas de un lubricante solido, el recubrimiento lubricante solido termoplastico puede contener un polvo inorganico para ajustar las propiedades de deslizamiento. Los ejemplos de dicho poder inorganico son dioxido de titanio y oxido de bismuto. Para poder fortalecer las propiedades que evitan la oxidacion de un recubrimiento, el recubrimiento lubricante solido termoplastico puede contener un agente anticorrosivo. Un ejemplo de un agente anticorrosivo preferido es sflice intercambiado con ion de calcio. Tambien se pueden usar repelentes de agua reactivos disponibles de manera comercial. Estos polvos inorganicos, agentes anticorrosivos, y otros aditivos pueden estar presentes en el recubrimiento lubricante termoplastico en una cantidad total de hasta 20 % en masa.

Ademas de los componentes antes descritos, el recubrimiento lubricante solido termoplastico puede contener pequenas cantidades de otros aditivos seleccionados de agentes activos superficiales, colorantes, antioxidantes, y similares en una cantidad de como maximo un 5 % en masa, por ejemplo. Tambien puede contener un agente de presion extrema, un lubricante lfquido, o similar en una cantidad extremadamente pequena de como maximo un 2 % en masa.

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona una composicion formadora de recubrimiento lubricante solido para formar el recubrimiento lubricante solido termoplastico antes descrito (a la que se hara referencia en adelante como composicion de recubrimiento). Esta composicion de recubrimiento puede ser una composicion sin disolvente (o libre de disolvente) que consiste esencialmente en los componentes antes descritos, o puede ser una composicion con base de disolvente en donde se disuelve una matriz polimerica termoplastica en un disolvente.

Una composicion de recubrimiento sin disolvente puede prepararse, por ejemplo, mediante la adicion de partfculas copolimericas de acrflico y silicona, un lubricante solido y otros aditivos a una matriz polimerica termoplastica granulada seguido de mezcla y amasado. De manera alternativa, se puede usar una mezcla de polvos en donde todos los componentes en polvo se mezclan como una composicion de recubrimiento. Un material de recubrimiento sin disolvente tiene las ventajas de que puede formar un recubrimiento lubricante en un periodo corto de tiempo y que no hay evaporacion de disolventes organicos que sean daninos para el medio ambiente.

Esta composicion de recubrimiento sin disolventes puede formar un recubrimiento lubricante solido termoplastico mediante el metodo de fundido en caliente, por ejemplo. En este metodo, una composicion de recubrimiento (que contiene la matriz polimerica termoplastica y varios polvos) que se calientan para hacer que la matriz polimerica termoplastica se funda y forme una composicion lfquida que tiene una baja viscosidad suficiente para recubrir se rocio con una pistola de pulverizacion que tiene la habilidad de mantener una temperatura fija (por lo general, alrededor de la misma temperatura que la composicion en un estado granulado). La temperatura a la que se calienta la composicion es preferentemente entre 10 °C - 50 °C mas alta al punto de fusion (la temperatura de fusion o la temperatura de ablandamiento) de la matriz polimerica termoplastica. Es aceptable que las partfculas copolimericas de baja friccion en la composicion de recubrimiento (como las partfculas copolimericas de acrflico y silicona) se fundan de manera parcial durante el calentamiento.

Cuando se recubre el sustrato (es decir, la superficie de contacto de una union macho y/o una union hembra) se prefiere precalentar a una mayor temperatura que la del punto de fusion de la matriz polimerica termoplastica. Al realizar el precalentado, se puede obtener una buena habilidad de recubrimiento. Cuando la composicion de recubrimiento contiene una pequena cantidad (como lo es como maximo del 2 %) de un agente activo superficial como lo es el polidimetilsiloxano, se puede formar un buen recubrimiento aun si el sustrato no se precalienta o si la temperatura de precalentado es menor a la del punto de fusion de la matriz polimerica.

La composicion de recubrimiento se calento y derritio dentro de un tanque equipado con un aparato de agitacion adecuado, y se coloco en la cabeza de pulverizacion (que se mantiene a una temperatura prescrita) de una pistola de pulverizacion a traves de una bomba medidora con un compresor y se rocfa el sustrato. La temperatura a la que se mantiene el interior del tanque y la cabeza de pulverizacion se ajusta de acuerdo con el punto de fusion de la matriz polimerica en la composicion.

El sustrato se enfrfa entonces con enfriamiento por aire o enfriamiento natural para solidificar la matriz polimerica termoplastica y formar un recubrimiento lubricante solido termoplastico de acuerdo con la presente invencion sobre el sustrato. El espesor de un recubrimiento lubricante solido termoplastico formado de esta manera esta preferentemente en el intervalo de 10 - 200 pm y de mayor preferencia en el intervalo de 25 - 100 pm. Si el espesor del recubrimiento lubricante solido termoplastico es muy delgado, las propiedades lubricantes de una junta roscada tubular son insuficientes y se facilita la ocurrencia de desgaste al momento del enroscado y desenroscado. Este

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recubrimiento lubricante solido termoplastico tambien tiene resistencia a la corrosion hasta cierto grado, pero si el espesor de recubrimiento es muy poco, la resistencia a la corrosion se vuelve inadecuada y la resistencia a la corrosion de la superficie de contacto de una junta roscada tubular disminuye.

Por otra parte, si el espesor del recubrimiento lubricante solido termoplastico es mucho, no solo se desperdicia lubricante, sino que tambien es contrario a la prevencion de contaminacion del medio ambiente, el cual es uno de los objetos de la presente invencion.

Cuando el recubrimiento lubricante solido termoplastico y el recubrimiento solido protector a la corrosion antes descrito que se formo segun se considero necesario se forman sobre una superficie de contacto que tiene su aspereza superficial aumentada mediante tratamiento superficial preparativo, ambos tienen preferentemente un mayor espesor de recubrimiento que la aspereza Rmax del sustrato que tiene una aspereza superficial aumentada. Si el espesor no es mayor al de esta aspereza, a veces no es posible cubrir por completo la superficie del sustrato. El espesor de recubrimiento cuando el sustrato tiene una superficie aspera es el valor promedio del espesor del recubrimiento de todo el recubrimiento, lo que se puede calcular con el area superficial, la masa, y la densidad del recubrimiento.

[Recubrimiento solido para proteger de la corrosion]

Cuando se forma el recubrimiento lubricante solido termoplastico en la superficie de contacto de solo una de las uniones macho y hembra (como lo es la union hembra) de una junta roscada tubular, la superficie de contacto de otro elemento (la union macho) puede pasar solo por el tratamiento superficial preparativo que se describira mas adelante. Sin embargo, para poder impartir las propiedades preventivas de oxidacion, se forma preferentemente un recubrimiento solido para proteger de la corrosion como capa de recubrimiento con tratamiento superficial superior en la superficie de contacto del otro elemento.

Como se describio anteriormente con respecto a la Figura 1, hasta el momento en que se usa en realidad una junta roscada tubular, con frecuencia se instala un protector en la union macho y en la union hembra que no se ha conectado al otro elemento. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion no debe destruirse bajo al menos la fuerza aplicada cuando se instala el protector en el mismo, no se debe disolver cuando se exponga al agua que se forma por la condensacion debido al punto de condensacion debido al transporte o almacenamiento, y no debe ablandarse con facilidad con altas temperaturas que excedan los 40 °C.

En una realizacion preferida de la presente invencion, un recubrimiento solido para proteger de la corrosion que puede satisfacer estas propiedades se formo de la composicion con base en una resina que se cura con luz ultravioleta, que se sabe puede formar un recubrimiento de alta resistencia. Las composiciones de resina conocidas que comprenden al menos un monomero, un oligomero, y un iniciado de foto-polimerizacion puede usarse como una resina que se cura con luz ultravioleta. No existen limitaciones particulares en los componentes o compuestos de una resina que se cura con luz ultravioleta siempre que se produzca una reaccion de foto-polimerizacion mediante la irradiacion con luz ultravioleta para formar un recubrimiento endurecido.

Algunos ejemplos no limitativos de monomeros son esteres polivalentes (di, tri o mas) de alcoholes polihfdricos con acido (met) acrflico, varios (met) acrilatos, N-vinilpirrolidona, N-vinilcaprolactan y estirenos. Algunos ejemplos no limitantes de oligomeros son epoxi (met) acrilatos, uretano (met) acrilatos, poliester (met) acrilatos, polieter (met) acrilatos, y silicona (met) acrilatos.

Los iniciadores utiles para la foto-polimerizacion son compuestos que tienen absorcion en una region de longitud de onda de 260 - 450 nm, algunos ejemplos de que son benzoina o sus derivados, benzofenona y sus derivados, acetofenona y sus derivados, cetona de Michler, bencilo y sus derivados, monosulfidas de tetralquiltiauran, y tioxanos. Se prefieren los tioxanos en particular.

Desde los puntos de vista de la resistencia del recubrimiento y las propiedades de deslizamiento, se formo un recubrimiento solido para proteger de la corrosion de una resina que se cura con luz ultravioleta que puede contener aditivos seleccionados de lubricantes, rellenos fibrosos, y agentes anticorrosivos en el recubrimiento.

Ejemplos de un lubricante son jabones metalicos como el estearato de calcio y el estearato de zinc, y la resina (PTFE) de politetrafluoroetileno. Un ejemplo de un relleno fibroso es el carbonato de calcio acicular como Whiskal que se vende por Marue Calcium Co., Ltd. Uno o mas de estos aditivos se pueden agregar a una cantidad de 0,05 - 0,35 partes por masa con respecto a una parte en masa de la resina que se cura con luz ultravioleta. Si la cantidad es menor a 0.05 partes, la resistencia del recubrimiento es a veces inadecuada. Por otra parte, si la cantidad excede 0,35 partes, la viscosidad de una composicion de recubrimiento se vuelve alta y la facilidad para recubrir disminuye, y esto a veces lleva a la disminucion de la resistencia del recubrimiento.

Ejemplos de un agente anticorrosivo son tripolifosfato de aluminio y fosfito de aluminio. El agente anticorrosivo puede agregarse en una cantidad de hasta 0,10 partes por masa con respecto a una parte en masa de la resina que se cura con luz ultravioleta.

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Un recubrimiento solido para proteger de la corrosion formado de una resina que se cura con luz ultravioleta por lo general es transparente. Desde el punto de vista de facilitar la inspeccion de calidad (como lo es el espesor del recubrimiento) mediante examen visual o al procesar la imagen del recubrimiento solido para proteger de la corrosion que se formo, el recubrimiento solido para proteger de la corrosion puede contener colorante. Los colorantes que se usan pueden seleccionarse de pigmentos, tenidos y materiales fluorescentes. Los materiales fluorescentes a veces no dan coloracion a un recubrimiento en una luz visible, pero le dan coloracion al recubrimiento al menos bajo luz ultravioleta. Por lo tanto, se incluyen como colorantes en la presente invencion. Estos colorantes se encuentran comercialmente disponibles y no existen restricciones particulares siempre y cuando sea posible la inspeccion de calidad de un recubrimiento solido para proteger de la corrosion de manera visual o mediante procesamiento de imagen. Se pueden usar ya sea colorantes organicos o inorganicos.

La transparencia de un recubrimiento solido para proteger de la corrosion disminuye o desaparece cuando se agrega un pigmento. Si el recubrimiento solido para proteger de la corrosion se vuelve de color, es diffcil inspeccionar los danos de las roscas de la union macho que forma un sustrato. Por consiguiente, cuando se uso un pigmento, se prefiere uno que tenga un alto grado de brillo como un pigmento amarillo o blanco. Desde el punto de vista de evitar la corrosion, el diametro de partfcula de un pigmento se prefiere lo mas pequeno posible, y se prefiere usar un pigmento con un diametro de partfcula promedio de como maximo 5 pm. Los tintes no disminuyen mucho la transparencia de un recubrimiento solido para proteger de la corrosion, por lo que no hay problemas en usar un tinte que tenga un color fuerte como azul o rojo. La cantidad agregada del pigmento o un tinte es preferentemente un maximo de 0,05 partes por masa con respecto a una parte en masa de la resina que se cura con luz ultravioleta. Si la cantidad excede 0,05 partes por masa, la resistencia a la corrosion puede disminuir. Una cantidad mas preferida agregada es como maximo de 0,02 partes por masa.

Un material fluorescente puede ser cualquiera de los pigmentos fluorescentes, un tinte fluorescente y un fosforo usado en una pintura fluorescente. Los pigmentos fluorescentes se categorizan mas o meones en pigmentos fluorescentes inorganicos y pigmentos fluorescentes diurnos.

Ejemplos de pigmentos fluorescentes inorganicos son los que tiene base de sulfuro de zinc o sulfuro de cadmio y zinc (que contienen un activador metalico), los fosfatos de calcio halogenado, cloroapatitos de estroncio activados con tierras raras, y similares. Dos o mas de estos se pueden usar en combinacion. Los pigmentos fluorescentes inorganicos tienen excelente resistencia al clima y al calor.

Existen varios tipos de pigmentos fluorescentes diurnos, pero los tipos principales son los tipos de solucion solida de resina sintetica en el que un tinte fluorescente se incorpora en una resina sintetica sin color para formar un pigmento. Los tintes fluorescentes pueden usarse tambien solos. Varios tipos de pigmentos fluorescentes organicos o inorganicos y, en particular, los tipos de solucion solida de resina sintetica se usan en pinturas fluorescentes y en tintas para impresiones fluorescentes, y estos fosforos (materiales fluorescentes) pueden usarse como pigmentos fluorescentes o tintes fluorescentes.

Un recubrimiento solido para proteger de la corrosion que contiene un pigmento fluorescente o tinte es incoloro o tiene un color transparente a simple vista con luz. Sin embargo, cuando se irradia luz negra o luz ultravioleta, se vuelve fluorescente y obtiene color, y es posible observar si el recubrimiento se encuentra presente o no y se puede observar si el espesor del recubrimiento es irregular o no. Como el recubrimiento es transparente con luz visible, el sustrato debajo del recubrimiento solido para proteger de la corrosion, es decir, la superficie del sustrato puede observarse con facilidad. Por consiguiente, la inspeccion visual por dano de las roscas de una junta roscada no se obstruye con el recubrimiento solido para proteger de la corrosion.

La cantidad agregada de estos materiales fluorescentes es preferentemente de alrededor de hasta 0,05 partes por masa con respecto a una parte en masa de la resina que se cura con luz ultravioleta. Si las cantidades agregadas exceden 0,05 partes por masa, la resistencia a la corrosion puede disminuir. Una cantidad agregada mas preferida es de como maximo 0,02 partes por masa.

Para poder llevar a cabo el control de calidad no solo del recubrimiento solido para proteger de la corrosion, sino tambien de las roscas subyacentes, se prefiere usar un material fluorescente y, en particular, un pigmento fluorescente como un colorante.

Despues de una composicion con base en una resina que se cura con luz ultravioleta (incluyendo una composicion que consiste esencialmente de componentes de una resina que se cura con luz ultravioleta) se aplico a la superficie de contacto de una junta roscada, el recubrimiento se endurecio al irradiar luz ultravioleta para formar el recubrimiento solido para proteger de la corrosion hecho de una capa de resina endurecida con luz ultravioleta.

Al repetir el recubrimiento e irradiar la luz ultravioleta, es posible formar un recubrimiento solido para proteger de la corrosion que tenga dos o mas capas de una resina que se cura con luz ultravioleta. Al usar multiples capas de un recubrimiento solido para proteger de la corrosion, la resistencia del recubrimiento aumenta mucho mas, el recubrimiento solido para proteger de la corrosion no se destruye aun cuando se aplica una gran fuerza al momento de enroscar la junta roscada, y la resistencia a la corrosion de la junta roscada tambien aumenta aun mas. En la

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presente invencion, como el recubrimiento lubricante no esta presente debajo del recubrimiento solido para proteger de la corrosion, no es necesario que el recubrimiento solido para proteger de la corrosion se destruya durante el enroscado de la junta roscada. Al no destruir el recubrimiento solido para proteger de la corrosion se aumenta la resistencia a la corrosion de una junta roscada.

La irradiacion de luz ultravioleta puede llevarse a cabo usando un aparato de irradiacion de luz ultravioleta disponible de manera comercial que tenga una longitud de onda de salida en la region de 200 - 450 nm. Ejemplos de fuentes de luz ultravioleta son las lamparas de vapor de mercurio de alta presion, las lamparas de vapor de mercurio de ultra alta presion, las lamparas de xenon, las lamparas de arco de carbono, las lamparas de halogenuro metalico, y la luz solar. La longitud de tiempo utilizada para irradiar y la resistencia de la luz ultravioleta irradiada pueden establecerse de manera apropiada segun lo considere la persona experta en la tecnica.

El espesor del recubrimiento solido para proteger de la corrosion (el espesor total de recubrimiento cuando hay dos o mas capas de una resina que se cura con luz ultravioleta) esta preferentemente en el intervalo de 5 - 50 pm y de mayor preferencia en el intervalo de 10 - 40 pm. Preferentemente, es mas delgado que el espesor del recubrimiento lubricante solido formado en el elemento opuesto. Si el espesor del recubrimiento solido para proteger de la corrosion es muy delgado, no funciona de manera adecuada como recubrimiento para proteger de la corrosion, y la resistencia a la corrosion de una junta roscada tubular puede ser inadecuada. Por otra parte, si el espesor del recubrimiento solido para proteger de la corrosion excede los 50 pm, cuando un elemento protector como lo es un protector que tiene un alto estanqueidad al gas se instala en el extremo de un material tubular para pozos petrolfferos, el recubrimiento solido para proteger de la corrosion puede destruirse por la fuerza utilizada al momento de instalar el protector, y la resistencia a la corrosion de una junta roscada tubular se vuelve inadecuada. Ademas, en este momento, se descarga polvo producido por el desgaste en el medio ambiente y el medio de trabajo empeora. Ademas, un recubrimiento solido para proteger de la corrosion que tiene un espesor mayor al espesor del recubrimiento lubricante solido en el elemento opuesto puede interferir con el rendimiento lubricante del recubrimiento lubricante.

Como un recubrimiento solido para proteger de la corrosion con base en una resina que se cura con luz ultravioleta es transparente, la condicion de un sustrato puede observarse sin quitar el recubrimiento, y las roscas pueden inspeccionarse desde arriba del recubrimiento antes del enroscado. Por consiguiente, al formar este recubrimiento solido para proteger de la corrosion en la superficie de contacto de una union macho en donde se formaron las roscas en su superficie exterior y, por lo tanto, son mas susceptibles a danos que las roscas de una union hembra, es posible inspeccionar con facilidad el dano de las roscas de una union macho mientras que se deja el recubrimiento en su lugar.

[Tratamiento superficial preparativo]

Las roscas y las porciones de sello de una union macho y una union hembra que constituyen las superficies de contacto de una junta roscada tubular se formaron con operaciones de corte que incluyen el cortado de rosca. Su aspereza superficial es por lo general de 3 - 5 pm. Si la aspereza superficial de las superficies de contacto es mayor a esta cantidad, la adhesion de un recubrimiento formado sobre estos aumenta, y como resultado, se mejora el rendimiento en la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosion. Por lo tanto, antes de formar un recubrimiento, se prefiere llevar a cabo el tratamiento superficial preparativo que puede aumentar la aspereza superficial en la superficie de contacto de al menos una o preferentemente en ambas uniones macho y hembra.

Ejemplos de dicho tratamiento superficial preparativo son el lijado de materiales como el granallado esferico o granado angular, decapado por inmersion en una solucion altamente acida como el acido sulfurico, acido clorhfdrico, acido nftrico o acido fluorhfdrico para hacer aspera la piel. Estos tratamientos pueden aumentar la aspereza superficial del propio sustrato.

Ejemplos de otro tipo de tratamiento superficial preparativo son mediante tratamiento de conversion qufmica como el tratamiento con fosfato, el tratamiento con oxalato, o el tratamiento con borato, y recubrimiento con metal. Estos metodos forman una capa subyacente que tiene una gran aspereza superficial y una alta adhesion en la superficie del sustrato. Un recubrimiento de conversion qufmica se forma mediante un tratamiento de conversion qufmica hecho de cristales aciculares con una gran aspereza superficial. Ejemplos de recubrimiento con metal son la galvanoplastia con cobre, hierro, o aleaciones de los mismos (las proyecciones se recubren preferentemente, de forma que la superficie se vuelve un poco aspera); y el recubrimiento por impacto aleacion de zinc o zinc se proyectan usando fuerza centrffuga o presion de aire, por lo que forma un recubrimiento metalico poroso mediante la eliminacion de las partfculas de zinc o de la aleacion de zinc y hierro; y se forma un compuesto metalico con un recubrimiento que tiene partfculas solidas diminutas dispersas en el metal.

Sin importar que metodo se use para el tratamiento superficial preliminar de las superficies de contacto, la aspereza superficial Rmax resultante de la aspereza superficial por el tratamiento superficial preparativo es preferentemente 5 - 40 pm. Si Rmax es menor a 5 pm, la adhesion y retencion del recubrimiento lubricante puede volverse inadecuada. Por otra parte, si Rmax excede los 40 pm, la friccion aumenta, y puede que el recubrimiento no aguante las fuerzas cortantes y las fuerzas compresoras cuando se aplica una alta presion, lo que causa que el recubrimiento se

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destruya con facilidad o se descarapele. Se pueden usar dos o mas tipos de tratamiento superficial preparativo para la aspereza superficial combinados. Ademas, se pueden llevar a cabo tipos diferentes de tratamiento superficial preparativo en una union macho y en la union hembra.

Desde el punto de vista de la adhesion del recubrimiento solido para proteger de la corrosion o del recubrimiento lubricante solido, se prefiere el tratamiento superficial preparativo que puede formar un recubrimiento poroso. En particular, el tratamiento con fosfato usando fosfato de manganeso, fosfato de zinc, fosfato de manganeso de hierro, o fosfato de calcio y zinc, o el recubrimiento por impacto para formar una aleacion de zinc o zinc con hierro se prefiere como tratamiento superficial preparativo. Desde el punto de vista de la adhesion de un recubrimiento que se forma sobre si, se prefiere un recubrimiento de fosfato de manganeso, y desde el punto de vista de la resistencia a la corrosion, se prefiere un recubrimiento de aleacion de zinc y hierro o de zinc ya que se puede esperar un efecto preventivo de corrosion sacrificial con el zinc.

El tratamiento de conversion qufmica con fosfato de manganeso se prefiere particularmente como tratamiento superficial preparativo para un recubrimiento lubricante solido, y el tratamiento de conversion qufmica con fosfato de zinc o el recubrimiento de aleacion de zinc o zinc y hierro por impacto se prefieren en particular como tratamiento superficial preparativo de un recubrimiento solido para proteger de la corrosion.

Un recubrimiento formado mediante tratamiento con fosfato y un recubrimiento con zinc o aleacion de zinc y hierro se formo mediante recubrimiento por impacto son recubrimientos porosos. Al formar un recubrimiento solido para proteger de la corrosion o un recubrimiento lubricante solido sobre dicho recubrimiento poroso, la adhesion del recubrimiento superior aumenta mediante el llamado efecto de ancla del recubrimiento poroso subyacente. Como resultado, se vuelve diffcil el descarapelado del recubrimiento lubricante solido o del recubrimiento solido para proteger de la corrosion cuando se lleva a cabo un enroscado o desenroscado repetido, y la resistencia al desgaste, la estanqueidad al gas, y la resistencia a la corrosion se aumentan todavfa mas.

El tratamiento con fosfato puede llevarse a cabo mediante la inmersion o pulverizacion de una manera convencional. Se puede usar una solucion fosfatada acida que se usa por lo general para materiales de acero recubiertos con zinc. Por ejemplo, se puede usar una solucion fosfatada de zinc que contiene 1 - 150 g/L de iones de fosfato, 3 - 70 g/L de iones de zinc, 1 - 100 g/L de iones de nitrato, y 0 - 30 g/L de iones de nfquel. Tambien es posible usar una disolucion fosfatada de manganeso que se usa de forma normal para juntas roscadas. La temperatura de la solucion puede ser desde temperatura ambiente hasta 100 °C, y la duracion del tratamiento puede ser de hasta 15 minutos dependiendo del espesor del recubrimiento deseado. Para poder promover la formacion de un recubrimiento, antes del tratamiento con fosfato, se puede suministrar una solucion acuosa acondicionadora de superficie que contenga titanio coloidal para tratar la superficie. Despues del tratamiento con fosfato, se prefiere la realizacion de un lavado con agua frfa o caliente seguido de secado.

El recubrimiento por impacto puede llevarse a cabo mediante recubrimiento mecanico en donde las partfculas se impactan con un material que se va a recubrir dentro de un barril giratorio, o mediante el recubrimiento por granallado en donde las partfculas se impactan contra un material que se va a recubrir usando un aparato de granallado. En la presente invencion, como es suficiente recubrir solo la superficie de contacto, se prefiere usar el recubrimiento por granallado que se puede realizar el recubrimiento localizado.

Por ejemplo, un material granallado en forma de partfculas que tienen un nucleo de hierro recubierto con zinc o una aleacion de zinc (como lo es la aleacion de zinc y hierro) que se granalla contra la superficie de contacto que se va a recubrir. El contenido de zinc o una aleacion de zinc en las partfculas se encuentran preferentemente en el intervalo de 20 - 60 % en masa, y el diametro de las partfculas esta preferentemente en el intervalo de 0,2 a 1,5 mm. El granallado de las partfculas causa que solo el zinc o la aleacion de zinc que esta en la capa de recubrimiento de las partfculas se adhiera a la superficie de contacto, y se forma un recubrimiento poroso hecho de zinc o de una aleacion de zinc sobre la superficie de contacto. Este recubrimiento por impacto puede formar un recubrimiento metalico poroso que tenga una buena adhesion a una superficie de acero sin importar la composicion del acero.

Desde los puntos de vista de la resistencia a la corrosion y a la adhesion, el espesor de la capa de zinc o de la aleacion de zinc formada por recubrimiento por impacto es preferentemente 5 - 40 pm. Si es menor a 5 pm, no se puede garantizar la resistencia a la corrosion adecuada. Por otra parte, si excede 40 pm, la adhesion del recubrimiento lubricante formado del mismo puede terminar disminuyendo. De forma similar, el espesor de un recubrimiento de fosfato esta preferentemente en el intervalo de 5 - 40 pm.

Otro tipo de tratamiento superficial preparativo es un tipo particular de galvanoplastia de capa unica o capas multiples, que es efectivo para aumentar la resistencia al desgaste cuando se usa para formar un sustrato para el recubrimiento lubricante solido, aunque no proporciona un efecto de aspereza superficial. Ejemplos de dicha galvanoplastia de capa unica con Cu, Ni, Sn, recubrimiento de capa unica con aleacion de Cu-Sn como se divulga en el documento JP 2003-74763, recubrimiento de dos capas con capa de Cu y una capa de Sn, y recubrimiento con tres capas con una capa de Ni, una capa de Cu y una capa de Sn. Se prefieren el recubrimiento con aleacion de Cu- Sn, el recubrimiento de dos capas con capa de Cu y una capa de Sn, y el recubrimiento con tres capas con una capa de Ni, una capa de Cu y una capa de Sn para un tubo de acero hecho de un acero que tiene un contenido de

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Ejemplos

A continuacion, se describiran los ejemplos de la presente invencion. Sin embargo, la presente invencion no esta limitada a estos ejemplos. En los ejemplos, a la superficie de contacto de una union macho se hara referencia como superficie de union macho y a la superficie de contacto de una union hembra se le hara referencia como superficie de union hembra. A menos de que se especifique lo contrario, el porcentaje y las partes en los ejemplos significan porcentaje en masa y partes por masa, de manera respectiva.

Ejemplo 1

La superficie de union macho y la superficie de union hembra de una junta roscada tubular (diametro exterior de 17,78 cm (7 pulgadas), espesor de pared de 1,036 cm (0,408 pulgadas)) hecha de un acero de carbono (C: 0,21 %, Si: 0,25 %, Mn: 1,1 %, P: 0,02 %, S: 0,01 %, Cu: 0,04 %, Ni: 0,06 %, Cr: 0,17 %, Mo: 0,04 %, resto: hierro e impurezas) se sometio al siguiente tratamiento superficial preparativo.

La superficie de union macho que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sumergio por 10 minutos en una solucion de fosfato de zinc a 75 - 85 °C para formar un recubrimiento de fosfato de zinc con un espesor de 8 pm (aspereza superficial de 8 pm).

La superficie de union hembra que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sumergio por 10 minutos en una solucion de fosfato de manganeso a 80 - 95 °C para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con un espesor de 12 pm (aspereza superficial de 10 pm).

Una composicion para formar un recubrimiento lubricante solido que tiene la composicion que se describira a continuacion se calento a 160 °C en un tanque equipado con un mecanismo de agitacion adecuado para formar un estado granulado que tenga una viscosidad apropiada para el recubrimiento, y la superficie de union macho y la superficie de union hembra que pasaron por el tratamiento superficial preparativo antes mencionado se precalentaron a 130 °C mediante calentamiento inducido. La composicion para formar el recubrimiento lubricante solido en donde el polfmero de matriz esta en estado granulado se rocio en ambas superficies de union macho y hembra usando una pistola de pulverizacion que tiene una cabeza de pulverizacion con una funcion reguladora de temperatura. Despues de enfriar, se formo un recubrimiento lubricante solido con un espesor de 50 pm.

Composicion de la composicion que forma un recubrimiento lubricante:

(Matriz polimerica termoplastica)

21.5 % de una resina de poliolefina (HM321 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 130 °C),

21.5 % de una resina de copolfmero de acetato de etileno vinilo (HM221 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 105 °C), y

42 % de una poliolefina de bajo peso molecular (210P de Mitsui Chemicals, Inc., punto de ablandamiento de 123 °C)

(Partfculas copolimericas de acrflico y silicona)

10 % de Chaline R-170S (Nissin Chemical Industry Co., Ltd., diametro promedio de partfcula de 30 pm). (Lubricante solido)

5 % de grafito amorfo (Blue P fabricado por Nippon Graphite Industries, Ltd., diametro promedio de partfcula de 7 pm).

Una prueba de enroscado y desenroscado repetida se llevo a cabo hasta 10 veces en una junta roscada tubular tratada como se describio anteriormente (velocidad de enroscado de 10 rpm, torsion de enroscado de 20 kN-m) a temperatura ambiente (alrededor de 20 °C) y a mas o menos -40 °C por enfriamiento de la periferia de la junta roscada con hielo seco. Se investigaron la proporcion de torsion de reborde y la proporcion de torsion de desenroscado en el primer ciclo (ambos fueron valores relativos a la torsion de reborde y la torsion de desenroscado al momento del enroscado dando un valor de 100a una grasa compuesta), la adhesion del recubrimiento lubricante

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solido (que se determino al observar si hubo descarapelado o fisuras en el recubrimiento expuesto a cada temperature, y mediante la condicion del recubrimiento despues del primer ciclo de enroscado y desenroscado), y el estado de desgaste de las superficies de contacto de la union macho y de la union hembra despues del enroscado repetido (la cantidad de veces que se llevo a cabo el enroscado sin que ocurriera desgaste, hasta un maximo de 10 veces; cuando ocurrio un ligero desgaste que se podia reparar, se realizo la reparacion y se continuo el enroscado). Se muestran los resultados en la Tabla 1.

Como se muestra en la Tabla 1, el Ejemplo Comparativo 1 en el que el recubrimiento lubricante solido no incluyo las particulas copolimericas de acrilico y silicona antes descritas, la proporcion de torsion a -40 °C fue extremadamente alta, mientras que en el Ejemplo 1 en el que un recubrimiento lubricante solido que contiene las particulas copolimericas antes descritas, el nivel de torsion fue de mas o menos el mismo que cuando se uso una grasa compuesta tanto a temperatura ambiente como a -40 °C. La adhesion del recubrimiento tambien fue buena. No ocurrio desgaste, y se pudo realizar el enroscado y desenroscado 10 veces.

Ejemplo 2

La superficie de union macho y la superficie de union hembra de la misma junta roscada tubular hecha de un acero de carbono que se uso en el Ejemplo 1 se sometieron al siguiente tratamiento superficial.

La superficie de union macho que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sumergio por 10 minutos en una solucion de fosfato de zinc a 75 - 85 °C para formar un recubrimiento de fosfato de zinc con un espesor de 8 pm (aspereza superficial de 8 pm). Una composicion de recubrimiento de resina que se cura con luz ultravioleta se preparo al agregar 0,05 partes de fosfito de aluminio como agente anticorrosivo y 0,01 partes de cera de polietileno como un lubricante a una parte del contenido de resina de una pintura de resina que se cura con luz ultravioleta con base de resina acrflica hecha por Chugoku Marine Paints Ltd. y se aplico arriba del recubrimiento de fosfato de zinc de la superficie de union macho y se irradio con luz ultravioleta bajo las siguientes condiciones de endurecimiento de recubrimiento y formo un recubrimiento de resina endurecida con luz ultravioleta de un espesor de 25 pm una superficie de union macho. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion resultante fue incoloro y transparente, y las roscas macho de la union macho se pudieron inspeccionar a simple vista o con una lupa desde arriba del recubrimiento.

Lampara UV: Lampara de vapor de mercurio que enfrfa con agua Salida de lampara UV: 4 kW,

Longitud de onda de la luz UV: 260 nm.

La superficie de union hembra que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sometio primero a galvanoplastia mediante recubrimiento con bano de Ni y despues con recubrimiento de aleacion de Cu-Sn-Zn para formar un recubrimiento que tiene un espesor total de 8 pm. Una composicion que forma un recubrimiento lubricante que tiene la siguiente composicion se calento a 160 °C en un tanque equipado con un mecanismo de agitacion adecuado para formar un estado granulado que tenga una viscosidad apropiada para el recubrimiento. Despues de que la superficie de union hembra pasara por el tratamiento superficial preparativo antes mencionado, se precalento a 130 °C mediante calentamiento inducido, la composicion granulada para formar el recubrimiento lubricante solido se aplico en la superficie de union hembra precalentada usando una pistola de pulverizacion que tiene una cabeza de pulverizacion con una funcion reguladora de temperatura. Despues de enfriar, se formo un recubrimiento lubricc.nte solido con un espesor de 50 pm en la superficie de union hembra.

Composicion de la composicion que forma un recubrimiento lubricante:

(Matriz polimerica termoplastica)

22.5 % de una resina de poliolefina (HM321 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 130 °C),

22.5 % de una resina de copolfmero de acetato de etileno vinilo (HM221 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 105 °C), y

45 % de una poliolefina de bajo peso molecular (210P de Mitsui Chemicals, Inc., punto de ablandamiento de 123 °C).

(Particulas copolimericas de acrilico y silicona)

5 % de Chaline R-170S (Nissin Chemical Industry Co., Ltd., diametro promedio de partfcula de 30 pm). (Lubricante solido)

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Una prueba de enroscado y desenroscado se llevo a cabo a temperature ambiente y a alrededor de -40 °C de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como se muestra en la Tabla 1, el Ejemplo Comparativo 1 en el que el recubrimiento lubricante solido no contuvo partfculas copolimericas de acrflico y silicona, la proporcion de torsion a - 40 °C fue extremadamente alta, mientras que en el Ejemplo 2 que tiene un recubrimiento lubricante solido que contiene las partfculas copolimericas de acrflico y silicona, el nivel de torsion fue de mas o menos el mismo que cuando se uso una grasa compuesta tanto a temperatura ambiente como a -40 °C. La adhesion del recubrimiento tambien fue buena. No ocurrio desgaste, y se pudo realizar el enroscado y desenroscado 10 veces.

Ejemplo 3

La superficie de union macho y la superficie de union hembra de una junta roscada tubular (diametro exterior de 24,448 cm (9-5/8 pulgadas), espesor de pared de 1,105 cm (0.435 pulgadas)) hecha de un acero 13Cr (C: 0,19 %, Si: 0,25 %, Mn: 0,9 %, P: 0,02 %, S: 0,01 %, Cu: 0,04 %, Ni: 0,11 %, Cr: 13 %, Mo: 0,04 %, resto: hierro e impurezas) que es mas susceptible al desgaste que el acero de carbono, se sometio al siguiente tratamiento superficial preparativo.

A la superficie de union macho que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se aplico una composicion de recubrimiento de resina que se cura con luz ultravioleta al agregar 0,05 partes de tripolifosfato de aluminio como agente anticorrosivo, 0,01 partes de cera de polietileno como un lubricante, y 0,003 partes de un pigmento fluorescente a una parte del contenido de resina de una pintura de resina que se cura con luz ultravioleta con base de resina acrflica hecha por Chugoku Marine Paints Ltd., y se irradio con luz ultravioleta bajo las siguientes condiciones de endurecimiento de recubrimiento para formar un recubrimiento de resina endurecida con luz ultravioleta de un espesor de 25 pm. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion resultante fue incoloro y transparente, y las roscas macho de la union macho se pudieron inspeccionar a simple vista o con una lupa desde arriba del recubrimiento.

Longitud de onda de la luz UV: 260 nm.

La superficie de union hembra que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sometio primero a galvanoplastia mediante recubrimiento con bario de Ni y despues con recubrimiento de aleacion de Cu-Sn-Zn para formar un recubrimiento que tiene un espesor total de 8 pm. Una composicion que forma un recubrimiento lubricante que tiene la siguiente composicion se calento a 160 °C en un tanque equipado con un mecanismo de agitacion adecuado para formar una composicion que tiene un material de matriz granulado con una viscosidad apropiada para el recubrimiento. Despues de que la superficie de union hembra pasara por el tratamiento superficial preparativo antes mencionado, se precalento a 150 °C mediante calentamiento inducido, la composicion granulada para formar el recubrimiento lubricante solido se aplico en la superficie de union hembra precalentada usando una pistola de pulverizacion que tiene una cabeza de pulverizacion con una funcion reguladora de temperatura. Despues de enfriar, se formo un recubrimiento lubricante solido con un espesor de 100 pm.

Composicion de la composicion que forma un recubrimiento lubricante:

(Matriz polimerica termoplastica)

20 % de una resina de poliolefina (HM321 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 130 °C),

20 % de una resina de copolfmero de acetato de etileno vinilo (HM221 de Cemedine Co. Ltd., punto de ablandamiento de 105 °C), y

40 % de una poliolefina de bajo peso molecular (210P de Mitsui Chemicals, Inc., punto de ablandamiento de 123 °C).

(Partfculas copolimericas de acrflico y silicona)

(Agente anticorrosivo)

5 % de Silicio intercambiado con ion de Ca (Sylysia 52Mo de Fuji Silysia Chemical, Ltd.).

Una prueba de enroscado y desenroscado se llevo a cabo a temperatura ambiente y a alrededor de -40 °C de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como se muestra en la Tabla 1, el Ejemplo Comparativo 1 en el que el

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recubrimiento lubricante solido no contuvo partfculas copolimericas de acrflico y silicona, la proporcion de torsion a - 40 °C fue extremadamente alta, mientras que en el Ejemplo 3, que tiene un recubrimiento lubricante solido que contiene las partfculas copolimericas de acrflico y silicona, el nivel de torsion fue de mas o menos el mismo que cuando se uso una grasa compuesta tanto a temperatura ambiente como a -40 °C. La adhesion del recubrimiento tambien fue buena. No se produjo desgaste, y se pudo realizar el enroscado y desenroscado 10 veces.

Las propiedades para evitar la oxidacion que son necesarias para una junta roscada tubular se evaluaron al realizar el mismo recubrimiento lubricante solido que en los Ejemplos 1 a 3 en una superficie de union hembra en una pieza de prueba preparada por separado del mismo acero (70 mm x 150 mm x 2 mm grueso) y se sometio cada pieza de prueba a una prueba de contenedor de humedad (temperatura de 50 °C, humedad relativa de 98 %, duracion de 200 horas). Como resultado, se confirmo que no se produjo oxidacion en ninguno de.los Ejemplos 1 a 3.

Ejemplo Comparativo 1

La superficie de union macho que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sumergio por 10 minutos en una solucion de fosfato de zinc a 75 - 85 °C para formar un recubrimiento de fosfato de zinc con un espesor de 8 pm (aspereza superficial de 8 pm). Una composicion de recubrimiento de resina que endurece con luz ultravioleta se preparo al agregar 0,05 partes de fosfito de aluminio como agente anticorrosivo y 0,01 partes de cera de polietileno como un lubricante a una parte del contenido de resina de una pintura de resina que endurece con luz ultravioleta con base de resina acrflica hecha por Chugoku Marine Paints Ltd. y se aplico arriba del recubrimiento de fosfato de zinc de la superficie de union macho y se irradio con luz ultravioleta bajo las siguientes condiciones de endurecimiento de recubrimiento y formo un recubrimiento de resina endurecida con luz ultravioleta de un espesor de 25 pm de una superficie de union macho. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion resultante fue incoloro y transparente, y las roscas macho de la union macho se pudieron inspeccionar a simple vista o con una lupa desde arriba del recubrimiento.

Longitud de onda de la luz UV: 260 nm.

La superficie de union hembra que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sometio primero a galvanoplastia mediante recubrimiento con bano de Ni y despues con recubrimiento de aleacion de Cu-Sn-Zn para formar un recubrimiento que tiene un espesor total de 8 pm. Una composicion que forma un recubrimiento lubricante que tiene la siguiente composicion (que no contiene partfculas copolimericas de acrflico y silicona) se calento a 120 °C en un tanque equipado con un mecanismo de agitacion adecuado para formar un estado granulado que tenga una viscosidad apropiada para el recubrimiento, y despues de que la superficie de union hembra pasara por el tratamiento superficial preparativo antes mencionado, se precalento a 120 °C mediante calentamiento inducido, la composicion granulada para formar el recubrimiento lubricante solido se aplico en la superficie de union hembra precalentada usando una pistola de pulverizacion que tiene una cabeza de pulverizacion con una funcion reguladora de temperatura. Despues de enfriar, se formo un recubrimiento lubricante solido con un espesor de 50 pm.

Composicion de la composicion que forma un recubrimiento lubricante:

(Matriz polimerica termoplastica)

45 % de una poliolefina de bajo peso molecular (210P de Minui Chemicals, Inc., punto de ablandamiento de 123 °C)

(Lubricante solido)

(Agente anticorrosivo)

Una prueba de enroscado y desenroscado se llevo a cabo a temperatura ambiente y a alrededor de -40 °C de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como se muestra en la Tabla 1, en el Ejemplo Comparativo 1, que no contenfa

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partfculas copolimericas de acrflico y silicona, la proporcion de torsion fue alta en comparacion con los Ejemplos 1 a 3 incluso a 20 °C, y la proporcion de torsion fue extremadamente alta a -40 °C. No hubo problemas con respecto a la adhesion del recubrimiento a bajas temperaturas, pero se produjo desgaste en el quinto enroscado, y se termino la prueba.

Ejemplo Comparativo 2

La superficie de union macho que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sumergio por 10 minutos en una solucion de fosfato de zinc a 75 a 85 °C para formar un recubrimiento de fosfato de zinc con un espesor de 8 pm (aspereza superficial de 8 pm). Una composicion de recubrimiento de resina que se cura con luz ultravioleta se preparo al agregar 0,05 partes de fosfito de aluminio como agente anticorrosivo y 0,01 partes de cera de polietileno como un lubricante a una parte del contenido de resina de una pintura de resina que se cura con luz ultravioleta con base de resina acrflica hecha por Chugoku Marine Paints Ltd. y se aplico arriba del recubrimiento de fosfato de zinc de la superficie de union macho y se irradio con luz ultravioleta bajo las siguientes condiciones de endurecimiento de recubrimiento y formo un recubrimiento de resina endurecida con luz ultravioleta de un espesor de 25 pm de una superficie de union macho. El recubrimiento solido para proteger de la corrosion resultante fue incoloro y transparente, y las roscas macho de la union macho se pudieron inspeccionar a simple vista o con una lupa desde arriba del recubrimiento.

Longitud de onda de la luz UV: 260 nm.

La superficie de union hembra que se termino con la maquina de granallado (aspereza superficial de 3 pm) se sometio primero a galvanoplastia mediante recubrimiento con bano de Ni y despues con recubrimiento de aleacion de Cu-Sn-Zn para formar un recubrimiento que tiene un espesor total de 8 pm. Una composicion que forma un recubrimiento lubricante que tiene la siguiente composicion (que no contiene partfculas copolimericas de acrflico y silicona) se calento a 120 °C en un tanque equipado con un mecanismo de agitacion adecuado para formar un estado granulado que tenga una viscosidad apropiada para el recubrimiento, y despues de que la superficie de union hembra pasara por el tratamiento superficial preparativo antes mencionado, se precalento a 120 °C mediante calentamiento inducido, la composicion granulada para formar el recubrimiento lubricante solido se aplico en la superficie de union hembra precalentada usando una pistola de pulverizacion que tiene una cabeza de pulverizacion con una funcion reguladora de temperatura. Despues de enfriarse, se formo un recubrimiento lubricante solido con un espesor de 50 pm.

Composicion de la composicion que forma un recubrimiento lubricante:

9 % de un homopolfmero de polietileno (Licowax™ PE 520 de Clariant Corporation),

15 % de cera de carnauba,

15 % de estearato de zinc,

5 % de polialquil metacrilato lfquido (ViscoplexTM 6-950 de Rohmax Corporation),

40 % de un inhibidor de corrosion (NA-SuLtM Ca/ W1935 de King Industries Inc.),

3,5 % de grafito fluorado,

1 % de oxido de zinc,

5 % de dioxido de titanio,

5 % de trioxido de bismuto,

1 % de partfculas de resina de silicona (KMP-590 de Nissin Chemical Industry Co., Ltd., diametro promedio de partfcula de 2 pm),

Antioxidante (fabricado por Ciba-Geigy Corporation)

0,3 % de Irganox™ L150,

0,2 % de Irgafos™ 168.

Una prueba de enroscado y desenroscado se llevo a cabo a temperatura ambiente y a alrededor de -40 °C de la misma forma que en el Ejemplo 1. Como se muestra en la Tabla 1, la proporcion de torsion a -40 °C en el Ejemplo Comparativo 2, en donde se formo un recubrimiento lubricante solido de tipo convencional de fundido en caliente para la superficie de union hembra, fue de alrededor de 3 veces tan alta como en los Ejemplos 1 a 3.

Ademas, se observo descarapelado en el recubrimiento a -40 °C. Se desarrollo desgaste en el sexto enroscado de la prueba, y por lo tanto se dio por terminada la prueba.

Tabla 1

n.°: Numero de ciclos sin degaste Proporcion de torsion de reborde en el primer ciclo de enroscado Proporcion de torsion de desenroscado en el primer dicho de enroscado Adhesion del recubrimiento lubricante

20 °C: -40 °C 20 °C -40 °C 20 °C -40 °C 20 °C -40 °C

Ej. 1: 10 10 102 107 105 101 OK OK

Ej. 2: 10 10 114 120 120 104 OK OK

Ej. 3: 10 10 97 103 100 98 OK OK

Com. 1: 10 4 151 333 166 311 OK OK

Com. 2: 10 5 118 393 128 329 OK Muy desgarrado

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La presente invencion se preferidas en la actualidad.

ha explicado anteriormente con respecto a las realizaciones que se consideraron

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REIVINDICACIONES

1. Una junta roscada tubular que comprende una union macho y una union hembra, teniendo cada una una superficie de contacto que incluye roscas y una porcion de contacto metalica sin rosca, caracterizada por que la superficie de contacto de al menos una de las uniones macho o hembra tiene un recubrimiento lubricante solido termoplastico formado como una capa superior de recubrimiento con tratamiento superficial, conteniendo dicho recubrimiento lubricante solido termoplastico partfculas en una matriz polimerica termoplastica, caracterizado por que las partfculas son partfculas de copolfmero de acrflico y silicona.
2. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el recubrimiento lubricante solido termoplastico esta formado en la superficie de contacto de una de las uniones macho o hembra, y la superficie de contacto de la otra union macho o hembra tiene un recubrimiento solido para proteger de la corrosion basado en una resina que se cura con luz ultravioleta como una capa superior de recubrimiento de tratamiento superficial.
3. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que las partfculas de copolfmero de acrflico y silicona en el recubrimiento es entre un 0,5 y un 30 % en masa.
4. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 1, 2 o 3, en la que la matriz polimerica termoplastica comprende uno o mas resinas seleccionadas de una resina de poliolefina y una resina copolimerica de acetato de etileno de vinilo.
5. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 1, 2, 3 o 4, en la que el recubrimiento lubricante solido termoplastico contiene ademas un lubricante solido.
6. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 5, en la que el lubricante solido es grafito.
7. Una junta roscada tubular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el espesor del recubrimiento lubricante solido termoplastico es de 10 a 200 pm.
8. Una junta roscada tubular de acuerdo con la reivindicacion 2, en la que el espesor del recubrimiento solido para proteger de la corrosion es 5 a 50 pm.
9. Una junta roscada tubular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se usa para conectar materiales tubulares para pozos petrolfferos.
10. Un metodo para fabricar una junta roscada tubular que tiene una capa de recubrimiento de tratamiento, comprendiendo dicha junta roscada tubular una union macho y una union hembra, teniendo cada una una superficie de contacto que incluye roscas y una porcion de contacto de metal sin roscas, caracterizado por que se forma un recubrimiento lubricante solido como una capa de recubrimiento de tratamiento de superficie superior sobre la superficie de contacto de al menos una de la union macho y la union hembra mediante la aplicacion de una composicion que comprende (1) un material de matriz de polfmero termoplastico y (2) partfculas de copolfmero de acrflico y silicona, en el que el material de matriz de polfmero termoplastico esta en un estado fundido seguido de enfriamiento.
11. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el recubrimiento lubricante solido esta formado en la superficie de contacto de un elemento de la union macho y la union hembra, y un recubrimiento solido para proteger de la corrosion esta formado en la superficie de contacto del otro elemento de la union macho o de la union hembra como una capa superior de recubrimiento de tratamiento superficial mediante la aplicacion de una composicion basada en una resina que se cura con luz ultravioleta seguido de irradiacion con luz ultravioleta.