ENSEMBLE POUR LA REALISATION D'UN JOINT FILETE TUBULAIRE RESISTANT AU GRIPPAGE [1] La présente invention concerne les connexions filetées destinées au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures, et plus précisément l'optimisation de la performance globale d'une connexion en termes de résistance au grippage et d'étanchéité aux gaz, au moyen d'une synergie de revêtements thermoplastiques solides dont un au moins comprend une résine thermoplastique amorphe liquide. [2] Par connexions filetées, on entend tout ensemble constitué de deux éléments de forme sensiblement tubulaire aptes à être assemblés entre eux par vissage, en vue de constituer, notamment, soit une garniture apte à forer un puits d'hydrocarbures, soit une colonne montante sous-marine pour la maintenance (appelée aussi work over riser) ou l'exploitation de tels puits, telle qu'un riser, soit une colonne de cuvelage ou de production intervenant dans l'exploitation du puits. [3] Chaque élément tubulaire comporte une portion d'extrémité dotée d'une zone 15 filetée mâle ou d'une zone filetée femelle destinée à être vissée avec une portion d'extrémité correspondante d'un élément analogue. Ainsi assemblés, les éléments composent ce que l'on appelle un joint ou une connexion. [4] Ces composants tubulaires filetés d'une connexion sont assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d'étanchéité 20 imposées par les conditions d'utilisation. En outre, il faut savoir que les composants tubulaires filetés peuvent avoir à subir plusieurs cycles de vissage et de dévissage, en particulier en service. [5] Les conditions d'utilisation de ces composants tubulaires filetés donnent lieu à différents types de contraintes, qui rendent nécessaire l'utilisation de films sur les 25 parties sensibles de ces composants, telles que les zones filetées, les zones en butée, ou encore les surfaces d'étanchéité. [6] Ainsi, les opérations de vissage se font généralement sous forte charge axiale, par exemple du fait du poids d'un tube de plusieurs mètres de longueur à assembler par le joint fileté, éventuellement aggravées par un léger désalignement de 30 l'axe des éléments filetés à assembler. Ceci induit des risques de mauvais accostage des butées, (mauvaise pressurisation des portées d'étanchéité) et ceci induit des risques de grippage au niveau des zones filetées et/ou au niveau des surfaces d'étanchéité métal / métal. C'est pour ces raisons qu'on revêt couramment les zones filetées ainsi que les surfaces d'étanchéité métal/métal avec des lubrifiants. [7] Dans les concepts actuels, il est nécessaire de choisir un coefficient de frottement de manière à obtenir une valeur de couple sur butée au moins égale à une valeur seuil. Par ce moyen, on peut éviter de réduire la valeur du couple optimal de vissage défini pour ce type de joint et pour la graisse API de référence, et dans des cas extrêmes éviter de ne plus assurer la fonction de la butée. [8] Plusieurs approches ont consisté pour certaines, à différencier le coefficient de frottement en fonction de la zone de sollicitation en appliquant préférentiellement un vernis de glissement au PTFE dans les filetages (zone de sollicitation longitudinale au mouvement) sans revêtir la zone de sollicitation axiale ou butée afin de générer localement un coefficient de frottement élevé (cf par exemple le document US20090033087). [9] D'autres approches ont consisté à privilégier un couple d'accostage inférieur à 70% de la valeur du couple de serrage optimum au moyen de revêtements essentiellement viscoplastiques (cf par exemple les documents W02008/125740, W02009/072486). Or un revêtement thermoplastique essentiellement cireux présente un risque de plastification de la butée avant d'avoir atteint le couple de serrage optimum notamment pour les connexions de petites dimensions et de faible épaisseur de type T&C (threaded and coupled) ou des connections dites « High Torque ». [10] Pour l'homme du métier, il est possible d'accroître les efforts de cisaillement pendant le régime dit de frottement en plastification de la butée de vissage (c'est-à-dire en fin de phase de serrage) par un effet élastique au moyen de matériaux thermoplastique au comportement rhéorésistant dans une matrice de consistance solide (cf par exemple le document W02010043316). Cependant, la résistance au cisaillement entraîne un échauffement excessif susceptible de modifier les propriétés rhéologiques viscoplastiques de la matrice dans la zone de sollicitation longitudinale au mouvement et d'affecter l'effet de feuil qui permet un grand nombre de vissage/dévissages. [011] Pour contourner le problème, l'homme du métier a choisi d'ajuster l'effet élastique par migration surfacique ou par imprégnation d'un agent de glissement dans une matrice thermoplastique solide à haut point de ramollissement dans le but de réduire la valeur du couple d'accostage sans affecter le couple sur butée en fonction de la zone de sollicitation et assurer une résistance au grippage y compris dans le cas d'une rupture du film au-delà du plafond de contrainte (cf par exemple les documents W02010114168 et W02012049194). Bien que l'effet soit avéré dans la zone de démarrage et en fin de serrage, le film lubrifiant est facilement extrudé en écailles abondantes à cause d'une conjonction de facteurs attribuée au choix des polymères 5 thermoplastiques qui constituent la matrice. Un point de ramollissement ou de fusion de préférence compris entre 80°C et 320°C, largement supérieur à une température correspondant à celles auxquelles les constituants sont exposés lors du stockage ou de l'utilisation, afin d'éviter qu'ils ne capturent par leur caractère collant les poussières et autres contaminants. Et des polymères comme un co-polyamide de dimères d'acide 10 qui présentent un comportement thermodynamique caoutchoutique rendent la matrice très cohésive en opposition à la force d'adhésion. [12] Alternativement, le brevet W02009057754 et plus récemment le brevet W02012060472 proposent de réaliser une couche mince d'un film lubrifiant à consistance pâteuse ou cireuse (dite « semi-sèche » ou « semi-dry » en anglais) 15 comprenant des matériaux qui confèrent une résistance au frottement dépendante de la pression de contact. Ces solutions mettent en jeu un dérivé colophanique ou résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C ou un fluorure de calcium par exemple. Le principe de freinage est cependant surtout limité attribué au fait que la matrice hautement visqueuse contribue à limiter le 20 glissement à l'interface métal-métal et augmente par conséquent le frottement. De plus, le film mince n'est pas à l'état solide ce qui est un inconvénient lors du transport, du stockage et de l'utilisation (risque de contamination). [13] A partir de ce constat, la présente invention se fonde sur une synergie des propriétés requises en appliquant deux revêtements thermoplastiques solides, ayant 25 un coefficient de frottement et un comportement thermodynamique différentiel, en vis-à-vis et indifféremment sur l'extrémité filetée mâle ou femelle de la connexion. La présente invention propose ainsi d'obtenir un couple sur butée supérieur ou égal à 100% en conservant le film lubrifiant le plus longtemps possible entre les surfaces en contact pour assurer une performance en lubrification optimale. 30 [014] En particulier, la présente invention porte sur un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté, comprenant un premier et un second composants tubulaires chacun d'axe de révolution et dotés chacun en l'une de leurs extrémités d'une zone filetée réalisée sur la surface périphérique extérieure ou intérieure du composant selon que l'extrémité filetée est du type mâle ou femelle, lesdites extrémités étant aptes à coopérer en vissage et s'achevant par une surface terminale, au moins une première surface de contact étant ménagée sur l'une des extrémités et au moins une seconde surface de contact étant ménagée sur l'extrémités correspondante, de sorte que les première et seconde surfaces de contact entrent en contact lors du vissage des 5 extrémités, caractérisé en ce que les première et seconde surfaces de contact peuvent être chacune revêtues respectivement d'un premier et d'un second films secs thermoplastiques dont les matrices peuvent être constituées d'un ou plusieurs polymères thermoplastiques, l'un seulement des premier et second films secs thermoplastiques comportant en outre une résine thermoplastique amorphe liquide de 10 viscosité dynamique comprise entre 2000 et 40000 mPa.s à 25°C. [15] Des caractéristiques optionnelles, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après. [16] Les première et seconde surfaces de contact peuvent être une partie des zones filetées. 15 [017] Les première et seconde surfaces de contact peuvent être des surfaces d'étanchéité ménagées sur la surface circonférentielle des extrémités des premier et un second composants tubulaires. [018] Les première et seconde surfaces de contact peuvent être des surfaces de butée ménagées sur la surface terminale desdites extrémités. 20 [019] Le ou les polymères thermoplastiques constituant la matrice des premier et second films secs peuvent avoir une structure semi-cristalline et une température de fusion comprise entre 60°C et 170°C. [20] Le ou les polymères thermoplastiques peut ou peuvent être choisis dans la liste définie par les résines copolymères contenant des copolymères éthylène-vinyl 25 acétates, des copolymères éthylène-éthyl acrylate, des copolymères éthylène-méthyl acrylate, des copolymères à blocs alternant un polymère acrylate de butyle amorphe entre deux polymères polyméthylméthacrylate cristallins, les copolyamides à base de dimères issus de la réaction de polycondensation entre un diacide et une diamine. [21] Le ou les polymères thermoplastiques peut ou peuvent être un copolymère 30 éthylène-vinyl acétate dont la proportion d'acétate de vinyle est comprise entre 18 et 40%, et préférentiellement égale à 28%. [22] Le rapport de concentration entre la résine thermoplastique amorphe liquide et les polymères peut être compris entre 1.5 et 2. [23] La résine thermoplastique amorphe liquide peut être choisie dans la liste définie par les dérivés d'acide colophanique estérifiés au méthanol ou au triéthylène glycol, les résines hydrocarbonées aromatiques de masse moléculaire inférieure à 500 g/mol, les résines polyester hydroxylées, les polyisobutylènes, les polyalkylméthacrylates. [24] Les films secs thermoplastiques peuvent comprendre également une ou plusieurs cires choisies dans la liste définie par les paraffines, les cires microcristallines, les cires de carnauba, les cires de polyéthylène, les cires d'amides, les huiles de ricin hydrogénées. [025] La proportion en masse de cires dans le film sec thermoplastique peut être comprise entre 3% et 20%. [26] Les films secs thermoplastiques peuvent comprendre également des particules de lubrifiants solides choisis dans la liste définie par le graphite, le nitrure de bore, l'oxyde de zinc, le bisulfure de molybdène, le fluorure de graphite, les sulfures 15 d'étain, les sulfures de bismuth, thiosulfates, le polytétrafluoréthylène, les polyamides. [27] La proportion en masse de particules de lubrifiants solides dans le film sec thermoplastique peut être comprise entre 2% et 20%. [28] Les films secs thermoplastiques peuvent comprendre également un sel complexe d'acide alkyarylsulfonique neutralisé par un carbonate de calcium, la 20 proportion en masse restant inférieure à 40%. [29] Les films secs thermoplastiques peuvent comprendre également un inhibiteur de corrosion, de préférence de la silice échangeuse d'ions calcium, la proportion en masse de l'inhibiteur de corrosion étant comprise entre 5 et 15% en masse. [30] Les films secs thermoplastiques peuvent comprendre également une huile de 25 polydiméthylsiloxane ou de perfluoropolyéther, ladite huile ayant une viscosité cinématique comprise entre 100 et 1850 mm2/s à 20°C, et la proportion en masse de ladite huile étant comprise entre 2 et 10%. [31] Les première et seconde surfaces de contact peuvent être traitées préalablement par une étape de préparation de surface choisie dans le groupe 30 constitué par le sablage, les traitements de conversion, les dépôts électrolytiques, avant d'être chacune revêtue du film sec thermoplastique. [32] Des caractéristiques et avantages de l'invention sont exposés plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés. [33] La figure 1 est une vue schématique d'un joint résultant de l'assemblage par vissage de deux composants tubulaires. [034] La figure 2 est une vue schématique de la courbe de vissage de deux composants tubulaires filetés. [35] Les figures 3 à 7 représentent des courbes de résultats d'essais. [36] La figure 8 est une vue schématique d'une installation de test. [37] La figure 9 est une vue schématique d'une configuration de connexion [038] La figure 10 est une vue schématique d'une installation de test. [39] L'invention trouve son application dans les joints filetés tels que représentés en figure 1. Ce type de joint comprend un premier composant tubulaire d'axe de révolution 10 et doté d'une portion d'extrémité mâle 1 et un second composant tubulaire d'axe de révolution 10 et doté d'une portion d'extrémité femelle 2. Les portions d'extrémité 1 et 2 présentent chacune une surface terminale disposée perpendiculairement à leur axe de révolution 10 respectif et sont respectivement dotées d'une zone filetée 3 et 4, lesquelles coopèrent entre elles pour l'assemblage mutuel par vissage des composants. Les zones filetées 3 et 4 peuvent être du type à filet trapézoïdal, autobloquantes, ou autre. De plus, des surfaces d'étanchéité métal/métal 5, 6, destinées à être en contact serrant étanche l'une contre l'autre après assemblage par vissage des deux composants filetés, sont ménagées respectivement sur les portions d'extrémités mâle 1 et femelle 2, au voisinage des zones filetées 3, 4. La portion d'extrémité mâle 1 présente une surface terminale 7 qui peut venir en en butée, lorsque les deux composants sont vissés l'un à l'autre, contre une surface correspondante 8 ménagée sur la portion d'extrémité femelle 2. Le joint comprend en outre deux surfaces d'étanchéité 5 et 6 disposées respectivement sur les portions d'extrémité 1 et 2 et destinées à venir en contact serrant étanche lorsque le joint est vissé. [40] Selon le type de joint ou de connexion, la butée entre la surface terminale 7 et 30 la surface correspondante 8 peut aussi être remplacée par des zones filetées 3, 4, agencées en coopération en serrage autobloquant du type décrit, par exemple, dans US 4 822 081, US RE 30 647 ou US RE 34467. [41] Selon les exigences liées au design et à l'utilisation, les portions d'extrémité 1 et 2 des composants tubulaires peuvent être revêtues partiellement ou totalement. Par exemple, les zones filetées 3 et 4 peuvent être partiellement ou intégralement revêtues. Il en est de même pour les surfaces d'étanchéité 5 et 6 et pour les surfaces de butée, lorsqu'elles sont prévues au niveau de la surface terminale 7 et de la surface correspondante 8. [42] Nous allons maintenant revenir sur l'origine et le détail de l'invention. [43] La performance globale pour un système fileté tubulaire consiste à prévenir l'usure adhésive par une séparation des surfaces en contact suffisante au moyen d'une 10 lubrification adéquate et à garantir l'étanchéité aux gaz de la connexion dans la zone de butée. [44] La figure 2 présente une courbe de vissage d'une connexion à savoir l'augmentation du couple en fonction du nombre de tours et de la pression croissante dans le contact. Comme on peut l'observer, un profil de couple de vissage de joints « 15 premium » peut être décomposé en quatre parties. [45] En début de vissage, la pente est faible car les filets extérieurs de l'élément fileté mâle (ou « pin ») d'un premier composant de joint fileté tubulaire ne présentent pas encore de serrage radial avec les filets intérieurs d'un élément fileté femelle correspondant (ou « box ») d'un second composant de ce même joint fileté tubulaire. 20 [046] Ensuite, l'interférence géométrique des filets des éléments filetés mâle et femelle génère un serrage radial croissant au fur et à mesure du vissage (en générant un couple de vissage faible mais croissant). [47] Puis, la pente de la courbe s'accentue, ce qui correspond à l'apparition d'interférence radiale entre les surfaces d'étanchéité ou bien entre les filets. Cette 25 partie s'achève lorsque le couple d'accostage ShT est atteint. [48] La dernière partie, s'achève lorsque les surfaces de butée sont en butée axiale et lorsque le couple maximum admissible de vissage MTV est atteint. [49] Le couple maximum de vissage MTV qui correspond à la fin de la dernière partie est appelé couple de plastification. Au-delà de ce couple de plastification, on 30 considère que la butée de vissage mâle (partie d'extrémité de l'élément fileté mâle) et/ou la butée de vissage femelle (zone située derrière la surface annulaire de butée de l'élément fileté femelle) font l'objet d'une déformation plastique, laquelle peut dégrader les performances d'étanchéité du contact entre surfaces d'étanchéité par plastification également des surfaces d'étanchéité. [050] La différence entre les valeurs du couple de plastification MTV et du couple d'accostage ShT est appelée couple sur butée. Un joint fileté tubulaire fait l'objet d'un 5 serrage optimal en fin de vissage, qui garantit une résistance mécanique optimale de l'assemblage fileté, par exemple aux efforts de traction mais aussi au dévissage accidentel en service, et des performances optimales d'étanchéité. [051] Une bonne performance est caractérisée tout d'abord par un couple d'accostage (ShT) qui répond à l'inéquation suivante : 10 (3) ShT < 0.56 MTV Avec MTV: couple maximum admissible L'inéquation (3) étant en relation avec les inéquations suivantes : (1) ShT < 0.70 OT (2) OT < 0.80 MTV 15 Avec OT: couple optimum Cette performance est également caractérisée par un large couple sur butée (AT) qui génère suffisamment d'énergie au niveau de la portée-butée. Le respect des inéquations (1) et (2) garantit une grande latitude dans la détermination du couple 20 optimum de vissage en fonction de la dimension et du grade de connexion. En cas de non-respect d'au moins une des inéquations, il existe deux risques majeurs d'affaiblir la performance de la connexion : le risque de déformer plastiquement une partie de la butée avant d'avoir achevé le vissage dans le cas où le couple sur butée est insuffisant et le couple de vissage 25 élevé le risque de ne pas accoster au niveau de la zone de portée-butée et d'avoir un vissage incomplet dans le cas où le couple d'accostage ne respecte pas l'une au moins des équations (1) à (3) [052] Actuellement, les graisses utilisées pour les connexions, y compris les 30 graisses exemptes de métaux lourds répondent à cette exigence et offrent d'excellentes performances quelle que soient la dimension et le grade de la connexion. Précisément, les graisses à base d'huile, d'épaississants complexes et de solides lubrifiants ou métalliques combinent deux propriétés rhéologiques antagonistes mais complémentaires : un comportement d'écoulement avec un frottement faible en régime hydrodynamique et un comportement «piézovisqueux » en régime de lubrification sous forte contrainte de pression. La piézoviscosité correspond à une augmentation de la 5 viscosité de l'huile de base sous l'effet d'une pression. Cette propriété est tout particulièrement utile dans des systèmes mécaniques lubrifiés dont la variation de la viscosité de l'huile conditionne le bon fonctionnement. Les dispositifs à variation de vitesse comme c'est le cas au cours du vissage nécessitent des huiles à piézoviscosité en raison de la difficulté de transmettre un couple entre des pièces métalliques sans 10 contacts et soumises à de fortes pressions. [053] D'autres explications sont également avancées, notamment dans le cas des graisses API indiquant que les métaux comme le plomb et le cuivre génèrent une résistance élevée au frottement par écrasement lorsque les pressions de contacts augmentent. 15 [054] Dans le cas de revêtements solides, cet antagonisme peut être contourné par l'ajustement du coefficient de frottement au moyen de plusieurs revêtements solides appliqués différemment en fonction de la zone de vissage pour assurer les différentes fonctions de lubrification, de résistance au grippage, d'étanchéité et constitués majoritairement de solides lubrifiants dans un liant thermodurcissable sacrificiel. Les 20 lubrifiants solides génèrent par ailleurs des coefficients de frottements compris entre 0.02 et 0.12 selon la nature chimique et la structure cristalline. La zone de butée non revêtue reçoit alors uniquement une préparation de surface ou conversion chimique comme une phosphatation au zinc pour augmenter artificiellement la valeur du frottement sous forte pression. 25 [055] D'autres approches successives de revêtements thermoplastiques solides ont contribué à restaurer un frottement faible sous haute vitesse et faible pression de contact dans le filetage (150 - 500 M Pa) en préservant une valeur du couple sur butée supérieure ou égale à la valeur de référence de la graisse API5A3. Pour se faire, un revêtement unique est appliqué indifféremment sur le filetage et la butée d'étanchéité 30 et comprend un matériau rhéo-résistant comme une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C ou une résine copolyamide en combinaison avec une huile lubrifiante silicone ou perfluorée dans une matrice majoritairement viscoplastique. Lors de la formation du film lubrifiant, la migration surfacique de l'huile lubrifiante compense l'accroissement du coefficient de frottement résultant d'une résistance au mouvement sous forte pression au cours du vissage. [56] Cependant, la recherche d'un couple sur butée supérieur est limitée par des éléments mécaniques liés au volume libre, aux interférences entre les deux surfaces en contact, aux tolérances d'usinages, à la géométrie de la connexion et notamment à l'épaisseur et à la surface de l'aire en contact dans la zone de portée non filetée. L'approche par la rhéo-résistance au moyen de matériaux ayant une résistance naturelle au mouvement a mis en évidence dans certains cas des limites dans la capacité du film lubrifiant à se ré-agglomérer à savoir s'écouler dans le domaine de contrainte et maintenir le troisième corps dans le contact le plus longtemps possible. Une conséquence réside dans la formation d'extrudats et de copeaux issus d'un comportement fortement élastique voire élastomérique du film lubrifiant. Les extrudats et copeaux étant préjudiciables car ils présentent un risque de pollution pour les puits et en particulier dans le cas des puits de forage exploités en Mer du Nord et soumis à la convention OSPAR (1998). La grande résistance au mouvement des matériaux thermoplastiques (polymères ou résines) dont la structure est majoritairement amorphe est la résultante d'un module élastique élevé sous contrainte de cisaillement/compression et/ou d'un comportement vitreux dans le domaine contrainte/température associé à de nombreuses interactions secondaires intermoléculaires (liaisons hydrophobes, Van der Waals, hydrogène, polaires) renforçant la cohésion plus que l'adhésion aux surfaces. [57] Il s'ensuit que dans certains cas, l'inéquation (1) n'est pas respectée malgré l'obtention d'un large couple sur butée. [58] Pour augmenter la capacité du film lubrifiant à se cisailler et s'écouler dans le domaine de contrainte et de température, il est possible d'utiliser des cires cristallines ou des savons métalliques cristallins au comportement viscoplastique et ductile. Mais le risque est grand de réduire la contrainte de cisaillement y compris sous des pressions élevées et par conséquent de réduire la fenêtre de couple permettant la détermination du couple de vissage optimum entre les hautes et faibles interférences de la connexion. [59] II est donc préférable d'utiliser une résine thermoplastique amorphe liquide suffisamment visqueuse pour préserver la réserve de couple grâce à un effet supplémentaire piézovisqueux sous forte contrainte et suffisamment adhésive et collante (propriété de « tack ») pour assurer la ré-agglomération des débris du film lubrifiant formé. [60] Pour contourner les problématiques des revêtements thermoplastiques solides, la présente invention se propose de former un troisième corps adéquat 5 correcteur d'antagonisme capable à la fois d'élargir la fenêtre des couples de vissage et de prolonger la durée de vie de la connexion. [61] L'innovation consiste à associer deux revêtements thermoplastiques solides aux performances synergiques dont l'un au moins comprend une résine thermoplastique amorphe liquide de viscosité dynamique comprise entre 2000 et 10 40000 mPa.s à 25°C. La figure 3 montre en effet que si un produit A appliqué sur la partie mâle et sur la partie femelle donne un bas couple d'accostage ShT et un bas couple de plastification MTV, et un produit B appliqué sur la partie mâle et sur la partie femelle donne un haut couple d'accostage ShT et un haut couple de plastification MTV, alors une connexion revêtue d'un produit A d'un coté et B de l'autre permet d'obtenir un 15 résultat surprenant donnant un bas couple d'accostage ShT et un haut couple de plastification MW [62] Pour prévenir un grippage à chaque vissage et assurer l'étanchéité de la connexion, il faut maintenir un film lubrifiant le plus longtemps possible entre les surfaces en contact. Il faut également que le film lubrifiant garantisse une confortable 20 réserve de couple pour faciliter la détermination du couple de vissage optimum quels que soient les grades de connexion (poids, diamètre), et quelles que soient les interférences. [63] La présente invention propose d'appliquer sur chacune des zones de la connexion amenées à être en contact, un revêtement dont la matrice, constituée d'un 25 ou plusieurs polymères thermoplastiques, est solide et sèche (c'est à dire non-collante au toucher), souple, adhérente sous contrainte, rhéo-résistante sous forte contrainte de pression et démontre de bonnes propriétés de lubrification. [64] Sur une seule des deux zones de la connexion amenées à être en contact, le revêtement thermoplastique solide comprend également une résine thermoplastique 30 amorphe liquide de viscosité dynamique comprise entre 2000 et 40000 mPa.s à 25°C. [65] Le revêtement thermoplastique additivé avec la résine thermoplastique amorphe liquide, peut comprendre aussi des lubrifiants solides pour améliorer les propriétés de lubrification et des cires pour ajuster la contrainte de cisaillement et les propriétés thermomécaniques. [66] Le polymère thermoplastique présente avantageusement une structure semicristalline et une température de fusion ou de ramollissement comprise entre 60°C et 5 170°C. Si la température de fusion du polymère thermoplastique est trop élevée, il devient difficile d'appliquer le revêtement dans son état fondu comme c'est le cas pour les revêtements impliquant un procédé dit « hotmelt ». Si la température de fusion est trop faible, le film lubrifiant solide se ramollit quand il est exposé à des hautes températures comme dans les régions tropicales ou en été dans les régions tempérées 10 pouvant conduire à une dégradation des performances. [67] Particulièrement, les polymères thermoplastiques qui peuvent être utilisés sont les résines copolymères contenant des groupes polaires comme les copolymères éthylène-vinyl acétate, les copolymères éthylène-éthyl acrylate, les copolymères éthylène-méthyl acrylate, mais également les copolymères à blocs alternant un 15 polymère acrylate de butyle amorphe entre deux polymères polyméthylméthacrylate cristallins et où la proportion de polymère amorphe est supérieure à 70%. [68] Les polymères thermoplastiques semi-cristallin peuvent également être des copolyamides à base de dimères (polyamide hotmelt) issus de la réaction de polycondensation entre un diacide (acide adipique, acide sébacique, acide 20 dodécanedioïque, acide téréphtalique) et une diamine (éthylènediamine, hexaméthylènediamine, piperazine, polyoxyalkylenediamine, amines aromatiques, dimerdiamine, diamines branchées). Les copolyamides sont sélectionnés pour leur capacité d'adhésion par ancrage mécanique dans les supports poreux et principalement par ses fonctions amide sur les supports polaires. Les copolyamides à 25 base dimères sont également sélectionnés pour leur propriété de « rhéo-résistance ». Les copolyamides à base de dimères ont une température de transition vitreuse comprise entre -55°C et 25°C et de préférence inférieure à -20°C leur conférant un comportement caoutchoutique dans la plage de contrainte et de température représentative d'un vissage. La matrice thermoplastique peut comprendre un seul ou 30 un mélange de copolyamides à base de dimères dans une concentration comprise entre 20 et 70% en masse du film lubrifiant. [69] Pour être souple et flexible, le copolymère thermoplastique aura une résistance à la traction (ou tensile strength) inférieure à 10 MPa, une élongation à la rupture comprise entre 10 et 1100% et préférablement une élongation à la rupture inférieure à 600%. Le copolymère thermoplastique et de préférence un copolymère éthylène-vinyl acétate aura une proportion d'acétate de vinyle comprise entre 18 et 40%. Une faible proportion d'acétate de vinyle améliore la compatibilité avec les autres constituants de la matrice et notamment les cires. Une proportion élevée d'acétate de vinyle augmente la solubilité, améliore la flexibilité et la résistance du film. Un copolymère éthylène-vinyl acétate ayant une proportion d'acétate de vinyle de 28% est préféré. [70] Pour que la matrice thermoplastique soit adhérente sous contrainte, on compatibilise généralement le copolymère thermoplastique semi-cristallin avec une résine «tackifiante» solide. La résine «tackifiante» apporte du collant et de la viscosité au-dessus de la température de ramollissement. Le mélange apportera suffisamment de collant (tack) si le module élastique G' est inférieur à 107 Pa dans le domaine de contrainte et de température et trop si le module est inférieur à 106 Pa comme c'est le cas pour un adhésif sous pression (PSA) avec pour risque d'affecter la capacité du film à ne pas capturer poussières et polluants. Dans d'autres cas, il sera possible de sélectionner un polymère thermoplastique dont le mécanisme d'adhésion se fait par ancrage mécanique. [71] La résine «tackifiante» solide présente un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C, de préférence supérieur à celui du polymère thermoplastique, pour accroître le module élastique, la viscosité ou la rigidité du mélange en fonction du domaine de température, et par conséquent le coefficient de frottement. Après avoir mélangé la résine dans le polymère fondu, la résine s'intercale, augmente les interactions intermoléculaires et désorganise la structure cristalline du polymère. Le ratio entre le polymère et la résine est préférablement compris entre 20 / 80 et 40 / 60 et la part de structure amorphe dans la matrice thermoplastique est supérieure à 50% pour ajuster la propriété de « rhéorésistance ». Une étroite relation, montre que la « rhéorésistance », mesurée par rapport à la valeur d'une graisse de référence API 5A3 au moyen du Bridgman test, augmente pour atteindre une asymptote lorsque la part de structure amorphe dans un matériau ou un mélange thermoplastique s'accroît. [072] Particulièrement, les résines «tackifiantes» solides qui peuvent être utilisées sont les dérivés d'acide résinique ou d'acide colophanique estérifié à la glycérine, à la pentaérythrite ou d'acide colophanique polymérisé, les résines terpéniques, polyterpéniques ou terpéniques phénoliques, les résines styréniques terpéniques. Accessoirement, les résines hydrocarbonées aliphatiques et/ou aromatiques peuvent être utilisées car leur caractère très hydrophobe apporte une excellente résistance à l'humidité et réduit la perméabilité à la vapeur d'eau. [73] Pour réguler les propriétés rhéologiques relatives à l'applicabilité, il est préférable de former un mélange de polymères thermoplastiques, de résine « tackifiante » solide et de cires ayant des points de fusion ou de ramollissement différents dans un large intervalle de température. Une cire n'a pas seulement un effet sur la prévention du grippage par réduction de la contrainte de cisaillement et par conséquent le coefficient de frottement mais elle contribue aussi à augmenter la fluidité de la matrice à l'état fondu et à diminuer le collant du revêtement formé. Les cires peuvent être d'origine minérale (cires de paraffine ou microcristallines), végétale (cire de carnauba) ou synthétique (cires de polyéthylène, cires d'amides ou huile de ricin hydrogénée). Un mélange d'une cire microcristalline ayant une haute pénétrabilité et d'une huile de ricin hydrogénée est préférable pour accroître l'adhésion et la ductilité de la matrice. Une proportion de cires supérieure à 20% en masse dans le revêtement peut drastiquement diminuer la « rhéorésistance ». Un minimum de 3% en masse de cire est nécessaire pour observer les effets décrits ci-dessus. [74] Pour augmenter les propriétés de lubrification, la matrice thermoplastique peut additionnellement contenir différents particules solides lubrifiantes On entend ici par « lubrifiant solide » un corps solide et stable qui en s'intercalant entre deux surfaces de frottement permet d'abaisser le coefficient de frottement et de réduire l'usure et l'endommagement des surfaces. Ces corps peuvent être classés en différentes catégories définies par leur mécanisme de fonctionnement et leur structure : classe 1: corps solides devant leurs propriétés lubrifiantes à leur structure cristalline, par exemple le graphite ou le nitrure de bore, l'oxyde de zinc, - classe 2: corps solides devant leurs propriétés lubrifiantes d'une part à leur structure cristalline et d'autre part à un élément chimique réactif de leur composition, par exemple le bisulfure de molybdène MoS2, le fluorure de graphite, les sulfures d'étain ou les sulfures de bismuth, classe 3: corps solides devant leurs propriétés lubrifiantes à leur réactivité 30 chimique, par exemple certains composés chimiques de type thiosulfates, classe 4: corps solides devant leurs propriétés lubrifiantes à un comportement plastique ou viscoplastique sous contrainte de frottement, par exemple le polytétrafluoréthylène (PTFE) ou les polyamides [75] Chacune des classes de solides lubrifiants peut être utilisée et particulièrement au moins un solide lubrifiant lamellaire à effet de feuilles de classe 1 pour ne pas interférer avec les autres propriétés. Il est préférable néanmoins d'utiliser une combinaison entre plusieurs solides lubrifiants de classe différente pour accroître 5 la propriété en fonction de la nature de la surface. Il sera préféré sur un acier au carbone revêtu d'un dépôt électrolytique d'un alliage Cu-Sn-Zn, une combinaison entre un solide lubrifiant de classe 2 ayant un élément chimique soufre pour l'absorption chimique et un solide lubrifiant de classe 4 pour ajuster le comportement plastique sous contrainte de frottement. La proportion de solides lubrifiants dans le film lubrifiant 10 est comprise entre 2 et 20% en masse. [76] Pour améliorer la ductilité, l'effet anti-grippant et la protection contre la corrosion, il est possible d'ajouter un sel complexe d'un acide organique aromatique et de préférence un acide alkylarylsulfonique neutralisé par un carbonate de calcium dispersé comme des microparticules colloïdales dans une huile. Le sel de métal alcalin 15 ou alcalino-terreux est en quantité excessive de manière à ce que l'alcalinité soit comprise entre 250 et 450 mgKOH/g. A température ambiante, cette substance génère un film à la fois hydrophobe pour un effet barrière protégeant contre le mécanisme de corrosion et lubrifiant d'une part par une absorption physique du sel métallique en excès et d'autre part par une absorption chimique de la fonction acide organique sur la 20 surface du métal. La concentration en sel complexe d'acide organique aromatique n'excède pas 40% en masse de la matrice thermoplastique. Le film lubrifiant devenant semi-solide si la concentration est supérieure à 40% en masse de la matrice thermoplastique. [77] Pour renforcer l'effet barrière et la propriété anticorrosion, la matrice 25 thermoplastique peut contenir un inhibiteur de corrosion comme une silice échangeuse d'ions calcium. La concentration dans le film lubrifiant de silice échangeuse d'ions calcium est comprise entre 5 et 15% en masse. [78] Pour prévenir particulièrement le phénomène de « high shouldering », il est préférable de réduire significativement le coefficient de frottement pour des faibles 30 contraintes de frottement (150 - 500 MPa) générées par les interférences des filets et de la portée au moment de l'accostage. Pour réduire le coefficient de frottement, il est préférable d'utiliser un agent de glissement non compatible avec les autres substances de la matrice pour faciliter la migration surfacique et pour ne pas affecter la valeur de la « rhéorésistance ». Les agents de glissement qui peuvent être utilisées sont des huiles de faible frottement (polydiméthylsiloxane ou perfluoropolyéther) de viscosité cinématique comprise entre 100 et 1850 mm2/s à 20°C. La proportion d'une huile polydiméthylsiloxane est comprise entre 2 et 10% en masse dans le revêtement. [79] Enfin, le revêtement thermoplastique solide peut contenir jusqu'à 2% en masse d'autres additifs comme des agents mouillants, des agents dispersants, des colorants ou particulièrement des antioxydants pour la stabilité thermique des polymères et résines thermoplastiques en milieu oxydant. [80] La Demanderesse a mis en évidence les performances de l'association de deux revêtements thermoplastiques solides dont l'un au moins comprend une résine thermoplastique amorphe liquide, conformément à l'invention. Pour ce faire, la Demanderesse a réalisé des essais comparatifs entre des revêtements classiques et des revêtements conformes à l'invention, ces essais visant pour les uns à évaluer les couples de vissage au moyen du test Bridgman et visant pour les autres à évaluer les coefficients de frottement au moyen du test Scratch. [081] Le tribomètre Bridgman modifié permet l'évaluation du couple et du frottement de surfaces en contact sous des pressions de Hertz élevées. Le dispositif de test Bridgman est notamment décrit dans l'article de D. Kuhlmann-VVilsdorf et al. «Plastic flow between Bridgman anvils under high pressures», J. Mater. Res., Vol. 6, N° 12, Dec 1991. Un exemple schématique et fonctionnel d'une machine de Bridgman est illustré sur la figure 10. Cette machine comprend : - un disque DQ pouvant être entraîné en rotation selon des vitesses choisies, - une première enclume EC1, de préférence de type conique, solidarisée fixement à une première face du disque DQ, - une deuxième enclume EC2, de préférence de type conique, solidarisée fixement à une deuxième face du disque DQ, opposée à sa première face, - des premier EP1 et second EP2 éléments de pression, comme par exemple des pistons, propres à exercer des pressions axiales choisies P, - une troisième enclume EC3, de préférence de type cylindrique, solidarisée fixement à une face du premier élément de pression EP1, - une quatrième enclume EC4, de préférence de type cylindrique, solidarisée fixement à une face du second élément de pression EP2. [82] Pour tester une composition de lubrification, on recouvre avec ladite composition deux morceaux d'un matériau identique à celui constituant un élément fileté, de manière à former des premier Si et second S2 échantillons. Puis, on intercale le premier échantillon Si entre les faces libres des première EC1 et troisième EC3 enclumes, et le second échantillon S2 entre les faces libres des deuxième EC2 et quatrième EC4 enclumes. Ensuite, on fait tourner le disque DQ à une vitesse choisie tout en appliquant une pression axiale choisie P (par exemple de l'ordre de 1,5 GPa) avec chacun des premier EP1 et second EP2 éléments de pression, et l'on mesure le couple de vissage subi par chaque échantillon Si, S2. La pression axiale, la vitesse de rotation et l'angle de rotation sont choisis dans l'essai Bridgman pour simuler la pression de Hertz et la vitesse relative des surfaces de butée en fin de vissage. Grâce à une telle machine, on peut fixer plusieurs paires différentes (couple de vissage, vitesse de rotation) pour imposer des couples de vissage déterminés pour les échantillons Si et S2, et ainsi vérifier si ces échantillons Si et S2 suivent à peu près un profil de couple de vissage donné, et notamment s'ils permettent l'obtention d'un nombre de tours parcourus avant grippage au moins égal à une valeur seuil choisie par rapport aux couples de vissage choisis. [83] Dans le cas présent, la pression de contact choisie est de 1 GPa et la vitesse de rotation est de 1 tr/mn. Les échantillons testés sont en acier au carbone, usinés puis 20 revêtus de différentes formulations de films secs. [84] Le dispositif de test Scratch représenté en figure 8 permet d'évaluer la force d'adhésion, ou l'adhérence, d'un film sur une surface ou préparation de surface. Cette méthode consistant à cisailler et déformer un film avec une bille sphérique soumise à une charge croissante permet également de déterminer le coefficient de frottement et 25 la charge critique correspondant à l'apparition d'une décohésion du film, qui sont deux paramètres tribologiques importants relatifs à la résistance à l'usure. [85] Les conditions expérimentales mettent en oeuvre une bille sphérique en carbure de tungstène de diamètre de 5 mm ainsi qu'une éprouvette métallique en acier au carbone XC ou Z20C13 présentant une rugosité Ra < 1pm avec éventuellement 30 une préparation de surface respectivement sablage, phosphatation zinc ou manganèse, et dépôt électrolytique ternaire Cu-Sn-Zn. Les paramètres du mode opératoire comprennent une charge croissante de 10N à 310 N (avec une vitesse de montée en charge de15 N/s), une vitesse de déplacement de la bille de 2 mm/s, une durée de 20 s et une longueur de la piste de 40 mm. [86] Des essais ont été réalisés sur un revêtement thermoplastique solide comprenant une matrice thermoplastique constituée d'un copolymère éthylène-vinyl acétate, d'un acide colophanique estérifié à la glycérine ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C, de cires et d'une huile polydiméthysiloxane. Ce dernier a montré un coefficient de frottement de 0.07 à 0.08 sous de faibles contraintes de pression (environ 200MPa) et une valeur de « rhéorésistance » entre 90 et 100% de la valeur d'une référence graisse API5A3. Dans le cas du vissage d'une connexion 7" 29# OS L80 VAM TOP HO où le revêtement thermoplastique solide est appliqué symétriquement sur la partie mâle et femelle, les propriétés rhéo-tribologiques dudit revêtement permettent de respecter les règles de vissage à savoir un couple d'accostage inférieur à 70% du couple optimum de vissage défini pour la connexion et inférieur à 56% du couple maximum de vissage, mais, la valeur absolu du couple maximum de vissage déterminé quelles que soient les interférences d'usinages (LL-PNBN ou HH - PFBS) reste inférieure au couple de vissage de la référence VAM TOP « High Torque » pour la même dimension (couple de vissage « liner max » défini par le Running Book VAM) comme le montre la figure 4. La figure 4 représente schématiquement en histogramme des valeurs de couple en vissage overtorque vertical avec un poids de 420 kg. [87] Comparativement, un revêtement thermoplastique solide comprenant une matrice thermoplastique constituée majoritairement de copolyamides à base de dimères, d'une cire d'amide et d'une huile polydiméthylsiloxane a montré un coefficient de frottement de 0.12 dans les mêmes conditions que précédemment et une valeur de « rhéorésistance » supérieure à 105% de la valeur d'une référence graisse API5A3. Dans le cas du vissage d'une connexion 7" 23# CS L80 VAM21 où le revêtement thermoplastique solide est appliqué sur la partie femelle et une résine époxy-acrylique protectrice comme décrite par le document W02010140703 sur la partie mâle, les bonnes propriétés rhéo-tribologiques du dit revêtement ne permettent néanmoins pas de respecter les règles de vissages avec un couple optimum de vissage de 17700 N.m. Le film lubrifiant est particulièrement viscoélastique sous contrainte de frottement ce qui affecte la réserve de couple comme le montre conjointement l'augmentation du couple d'accostage et la diminution du couple sur butée pour des interférences d'usinage croissantes. Cette importante viscoélasticité ne permet pas au film lubrifiant de s'écouler et d'adhérer dans le domaine de contrainte. Le film lubrifiant est extrudé du contact laissant apparaître le métal sans protection dans un régime limite de lubrification. Le grippage est rapidement atteint après 5 vissages/dévissages successifs. [88] Afin d'évaluer l'amélioration des performances globales de la connexion revêtue selon une mise en oeuvre de l'invention, on a appliqué sur l'autre partie de la 5 connexion un revêtement thermoplastique comprenant une résine thermoplastique amorphe liquide. [89] En accord avec l'invention, une résine thermoplastique amorphe liquide dans une matrice thermoplastique dotée d'une propriété de « rhéorésistance » permet d'adapter les propriétés thermomécaniques pour accroître la capacité du film lubrifiant 10 à se cisailler et s'écouler dans le domaine de contrainte et de température. [90] Dans le cas présent, les propriétés thermomécaniques sont déterminées par une analyse thermodynamique (DMTA) en compression/cisaillement au moyen d'un appareillage de marque « TTDMA T101423 » commercialisé par la société Triton Technologie. La rampe de température de -100 à 100°C est réalisée à 2°C/min, la 15 fréquence de sollicitation est de 1 Hz et la déformation est imposée dans le domaine linéaire. [91] La figure 5 représente l'évolution en mode cisaillement du module élastique (G') et du module visqueux (G") d'un film lubrifiant comprenant un polymère thermoplastique de type copolyamide à base de dimères avec et sans résine 20 thermoplastique amorphe liquide. Le module élastique (ou module de conservation) est exprimé en Pa et représente la partie réelle du module complexe M*. Le module visqueux (ou module de perte) représente la partie imaginaire du module complexe M*. [92] La variation du module élastique G' du matériau comprenant une résine thermoplastique amorphe liquide se traduit par un décalage du point de ramollissement 25 et du point d'écoulement vers les basses températures. L'augmentation du module visqueux G" traduit, elle, une plus grande dissipation d'énergie sous forme de chaleur au cours du cisaillement caractéristique d'une augmentation de la « rhéorésistance » par effet de ramollissement. [93] De plus, la propriété de « rhéorésistance » est confirmée par une mesure 30 supérieure à 130% de la valeur d'une référence graisse API5A3 déterminée au moyen du test Bridgman. [94] Parallèlement, la variation du coefficient de frottement en fonction de la charge croissante mesurée au moyen du Scratch test (ou test de la rayure) en figure 6, indique que la valeur du coefficient de frottement augmente généralement avec la charge lorsque que le film lubrifiant est « rhéo-résistant ». A l'inverse, un revêtement thermoplastique de référence, totalement cristallin (décrit dans le brevet W02009072486), est caractérisé par un coefficient de frottement stable voire décroissant. La figure 6 représente l'évolution du coefficient de frottement en fonction de la charge croissante. [95] Les résines thermoplastiques amorphes liquides qui peuvent être utilisées sont des dérivés d'acide colophanique estérifiés au méthanol ou au triéthylène glycol, les résines hydrocarbonées aromatiques de masse moléculaire inférieure à 500 g/mol, les résines polyester hydroxylées, les polyisobutylènes, les polyalkylméthacrylates. La résine liquide doit avoir une viscosité dynamique comprise entre 2000 et 40000 mPa.s à 25°C (mesurée au viscosimètre Brookfield). Une viscosité dynamique supérieure à 40000 mPa.s à 25°C ne montre aucune amélioration des propriétés thermomécaniques. La résine thermoplastique amorphe liquide doit avoir une température de transition vitreuse inférieure à -10°C et de préférence inférieure à - 20°C. La concentration de la résine thermoplastique amorphe liquide dans la matrice thermoplastique est comprise entre 40 et 60%. Et, il est préférable que le rapport de concentration entre la résine liquide et le polymère soit compris entre 1.5 et 2. Un rapport inférieur à 1.5 diminue l'adhésion alors qu'un rapport supérieur à 2 accentue la captation des poussières et polluants (sable par exemple) par le film formé pour une température de stockage supérieure à 50°C. [96] Dans le cas du vissage d'une connexion 7" 23# CS L80 VAM 21 où le revêtement thermoplastique solide qui contient une résine thermoplastique amorphe liquide de type acide colophanique estérifiée au méthanol est appliqué symétriquement sur la partie mâle et femelle, l'évolution du comportement thermomécaniques du film lubrifiant, à savoir une plus grande capacité d'écoulement dans le domaine de contrainte et de température du vissage, permet de limiter considérablement la formation d'extrudats et de copeaux. Parallèlement, l'effet de « rhéorésistance » supplémentaire apporté par la résine thermoplastique amorphe liquide se manifeste, positivement, par un accroissement du couple maximum de vissage (MTV), et négativement, par un accroissement du couple d'accostage. La valeur du couple d'accostage est légèrement supérieure à 70% de la valeur du couple optimum de vissage et augmente au fur et à mesure des vissages/dévissages. Il n'est donc pas recommandé de revêtir les surfaces amenées à être en contact de manière symétrique, c'est-à-dire avec à chaque fois un revêtement thermoplastique solide qui contient une résine thermoplastique amorphe liquide. [97] En accord avec l'invention, une configuration où les surfaces mâle et femelle amenées à être en contact sont revêtues par un revêtement thermoplastique solide dont l'un comprend une résine thermoplastique amorphe liquide, montre un effet synergique qui se manifeste par un comportement thermomécanique amélioré et un élargissement de la fenêtre de couple de vissage dans le respect des inéquations (1), (2) et (3) précédemment exposées. [98] Pour illustrer le comportement thermomécanique favorable du troisième corps, un mélange à part égale de deux revêtements de composition différente dont un au moins contient une résine thermoplastique amorphe liquide est comparé à une référence correspondant à un revêtement thermoplastique contenant une résine « tackifiante » solide qui serait appliqué de façon symétrique sur les deux parties de la connexion. La figure 7 montre que le module élastique G' du mélange (noté Synergie sur la figure 7) est inférieur à celui de la référence (notée Symétrique sur la figure 7). Il en va de même pour le module visqueux G". Le troisième corps obtenu est bien de nature à concilier les propriétés thermomécaniques de chacun des revêtements dans le but d'accroître la performance globale. Des modules plus faibles et le maintien du ratio entre les modules G" et G' traduisant une moindre résistance au cisaillement et une conservation de la propriété de rhéo-résistance. [99] La Demanderesse a également pratiqué un certain nombre d'essais pour quantifier les performances de l'association de deux revêtements thermoplastiques solides dont l'un au moins comprend une résine thermoplastique amorphe liquide, conformément à l'invention. [0100] En termes de conditions expérimentales, le revêtement thermoplastique est formé selon un procédé dit « hotmelt » sur la pièce à revêtir à savoir la zone de filetage, la zone de butée et/ou les surfaces en butée. [0101] Selon le procédé dit « hotmelt », la composition comprenant une matrice thermoplastique, des additifs et des poudres est fondue pour avoir une viscosité suffisamment faible pour que le revêtement puisse être appliqué par pulvérisation pneumatique au moyen d'un pistolet ayant la capacité de maintenir une température fixe au voisinage de la température à laquelle la composition est à l'état fondu. La température à laquelle la composition est chauffée est préférablement comprise entre 10 et 50°C au-dessus de la température de fusion de la matrice thermoplastique.
Avantageusement, la température sera comprise entre 130 et 160°C de manière à ce que la viscosité complexe sous cisaillement (mesurée au moyen d'un rhéomètre plan/plan) soit inférieure à 20 Pa.s. Le substrat à revêtir est préférablement préchauffé à une température supérieure ou égale à la température de la composition fondue pour faciliter le mouillage et l'étalement. [0102] La composition, chauffée et fondue dans un réservoir équipé d'une agitation mécanique est envoyée au pistolet au moyen d'une pompe et pulvérisée sur le substrat. [0103] Le substrat est ensuite refroidi par air ou CO2 pour solidifier la matrice 10 thermoplastique et former le film lubrifiant thermoplastique solide. [0104] L'épaisseur du film lubrifiant formé est de préférence comprise entre 25 et 100pm. Une épaisseur inférieure est insuffisante pour assurer la propriété antigrippage ainsi que la résistance à la corrosion. Une épaisseur supérieure à l'intervalle génère une extrusion naturelle de l'excès et un risque supplémentaire pour la pollution 15 environnementale. [0105] Alternativement, la composition peut être dissoute dans un solvant organique de point d'ébullition supérieure à 150°C pour être appliquée directement sur un substrat froid sans passer par une étape de fusion de la matrice thermoplastique. Le film lubrifiant thermoplastique solide est ensuite préférablement appliqué sur une 20 surface rugueuse. La figure 9 représente schématiquement une configuration de la connexion comprenant un substrat 100 ou 200, une préparation de surface 101, 201, 203 et le film lubrifiant thermoplastique solide 102 ou 202. Une surface rugueuse augmente la surface de contact et par conséquent accroît l'adhésion et la capacité de rétention du lubrifiant notamment en régime limite de lubrification. La rugosité de la 25 surface peut être atteinte par un sablage mécanique de l'acier ou peut être atteinte par une préparation de surface au moyen d'une conversion chimique comme une phosphatation au zinc ou manganèse. [0106] II est préférable d'avoir un écart moyen de la rugosité ou Ra compris entre 1 et 3.5 pm et une profondeur maximale des stries ou Rmax comprise entre 5 et 25pm. 30 [0107] L'épaisseur du film formé doit être au moins supérieure à la profondeur maximale des stries ou Rmax. [0108] Le substrat peut être un acier au carbone ou un acier inoxydable avec au moins 13% de Cr. Pour accroître la résistance au grippage de l'acier et surtout de l'acier inoxydable avec au moins 13% de Cr, un dépôt électrolytique de cuivre ou de préférence d'un alliage ternaire Cu-Sn-Zn peut être déposé sur une couche de Ni à la surface du substrat. Un dépôt électrolytique Cu-Sn-Zn accroît la dureté et assure une séparation supplémentaire des surfaces mâle et femelle dans le contact pour prévenir le grippage. [0109] Avantageusement, au moins une des deux surfaces en contact subit un sablage mécanique (203) avec une profondeur maximale des stries comprise entre 10 et 25pm. [0110] Dans un premier temps, la Demanderesse a montré les effets de la présente 10 invention en la mettant en oeuvre sur des connexions selon plusieurs variantes (notés exemple 1 à exemple 2) et en comparant ces variantes à des connexions revêtues de films classiques (notés comparatif 1 à comparatif 6). [0111] Le grade et la dimension de la connexion est en acier au carbone et le détail des préparations de surface mâle et femelle est présenté dans le tableau 1. 15 Exemples Connexion Préparation de surface Partie mâle Partie femelle Exemple n°1 7" 29# L80 VAM TOP Phosphate zinc Phosphate (Rmax = 5um) (Rmax = 11um) Manganèse Exemple n°2 9"5/8 47# L80 VAM Phosphate zinc Dépôt électrolytique TOP (Rmax = 5um) Cu-Sn-Zn + couche Ni (Ep = 12um) Comparatif n°1 7" 23# L80 VAM 21 Phosphate zinc Phosphate (Rmax = 5um) (Rmax = 11um) Manganèse Comparatif n°2 7" 29# L80 VAM TOP Phosphate zinc Phosphate (Rmax = 5um) (Rmax = 11um) Manganèse Comparatif n°3 9"5/8 47# L80 VAM Phosphate zinc Dépôt électrolytique TOP (Rmax = 5um) Cu-Sn-Zn + couche Ni (Ep = 12um) Comparatif n°4 7" 23# L80 VAM 21 Phosphate zinc Phosphate (Rmax = 5um) (Rmax = 11um) Manganèse Comparatif n°5 7" 23# L80 VAM 21 Phosphate zinc Phosphate (Rmax = 5um) (Rmax = hum) Manganèse Comparatif n°6 7" 23# L80 VAM 21 Phosphate zinc Dépôt électrolytique (Rmax = 5um) Cu-Sn-Zn + couche Ni (Ep = 12um) Tableau 1 Avec : Rmax : Profondeur maximale des stries, et Ep : épaisseur de la couche [0112] Pour chaque exemple et chaque comparatif, la composition des films lubrifiants est présentée dans le tableau 2. Les pourcentages sont en masse de la 5 composition totale. [0113] Pour illustrer les effets de la présente invention notamment l'élargissement de la fenêtre de couple, la Demanderesse a déterminé le couple maximum sur butée avant plastification (ou overtorque). Pour illustrer les effets de la présente invention sur la résistance au grippage, la Demanderesse a déterminé le nombre de vissages/dévissages réalisés au couple de vissage de la connexion et la valeur du couple d'accostage moyen. Les résultats sont présentés dans le tableau 3. [0114] A chaque essai, le vissage est réalisé à la clé en position verticale avec un poids de 420kg. Les vissages sont répétés 10 fois et le vissage est réalisé à une vitesse de 10 et 15 tours par minutes en début de vissages, et à une vitesse de 1 et 2 tours par minute en fin de vissage dans la zone de butée. Après dévissage, l'état du grippage sur les parties mâles et femelles est inspecté visuellement. Il est également inspecté la présence de copeaux ou d'extrusion correspondant à une faible capacité de ré-agglomération du troisième corps dans le contact synonyme d'un comportement thermomécanique non approprié. [0115] Exemple n°1 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice thermoplastique ne contient pas une résine thermoplastique amorphe liquide mais une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C est appliqué sur la partie femelle et un revêtement thermoplastique solide dont la matrice comprend une résine thermoplastique amorphe liquide est appliqué sur la partie mâle d'une connexion 7" 29# L80 VAM TOP. Le couple optimum de vissage est de 17750 N.m. Un accroissement de 80% de la fenêtre de couple est mesuré sans affecter la valeur du couple d'accostage comparativement au comparatif n°2. Aucune extrusion ou formation de copeaux rend compte d'un effet synergique dans le comportement thermomécanique ré-agglomérant du troisième corps formé. Aucun grippage sévère n'est détecté après 10 vissages/dévissages. [0116] Exemple n°2 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice thermoplastique ne contient pas une résine thermoplastique amorphe liquide mais une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C est appliqué sur la partie femelle et un revêtement thermoplastique solide dont la matrice comprend une résine thermoplastique amorphe liquide est appliqué sur la partie mâle d'une connexion 9"5/8 47# L80 VAM TOP. Le couple optimum de vissage est de 19200 N.m. Un accroissement de la fenêtre de couple de 13% et un accroissement significatif du couple sur butée de 60% confirme l'effet synergique. Une augmentation globale de la protection contre le grippage est également visible. Aucun grippage n'est détecté après 10 vissages/dévissages. [0117] Comparatif n°1 : Une graisse visqueuse Bestolife 4010NM ne contenant pas de métaux lourd dangereux pour l'environnement comme le plomb est appliquée sur la partie mâle et la partie femelle d'une connexion 7" 23# L80 VAM 21 pour former un film lubrifiant. La quantité de graisse appliquée sur les surfaces en contact est de 50g. Le 5 couple maximum sur butée avant plastification déterminé par l'essai de survissage pour des interférences d'usinage élevée (HH - PFBS) est de 13950 N.m. Le couple sur butée de chaque exemple a été comparé à cette valeur de référence 100. Les vissages/dévissages sont enchaînés avec renouvellement de la graisse entre chaque vissage et réalisés au couple optimum de vissage soit 16400 N.m. Aucun grippage 10 après 10 vissages/dévissages de la connexion. [0118] Comparatif n°2 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice thermoplastique ne contient pas une résine thermoplastique amorphe liquide mais une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C est appliqué sur la partie mâle et femelle d'une connexion 7" 29# L80 VAM 15 TOP. Le couple optimum de vissage est de 16000 N.m. Afin d'évaluer la capacité du film lubrifiant à protéger contre la corrosion le substrat ou la préparation de surface, le revêtement thermoplastique est appliqué sur des éprouvettes (100 mm x 150 mm x 0.8 mm) en acier au carbone avec la même préparation de surface. Les éprouvettes sont soumises à un essai de brouillard salin (selon la norme ISO 9227, température 35°C 20 pendant 500 heures), à un essai de condensation en chambre humide (selon la norme ISO 6270, température 40°C, humidité relative 95% pendant 1000 heures) et à essai climatique accéléré ou de corrosion cyclique représentatif des conditions de stockages extrêmes (selon la norme VDA 621-415, pendant 3 cycles). Aucune rouille n'est apparue au terme des trois essais. 25 [0119] Comparatif n°3 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice thermoplastique ne contient pas une résine thermoplastique amorphe liquide mais une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C est appliqué sur la partie femelle et une résine époxy-acrylique réticulée au moyen d'ultra-violet comprenant une cire de polyéthylène, un inhibiteur de corrosion de 30 type aluminium polyphosphate est appliquée sur la partie mâle d'une connexion 9 5/8" 47# L80 VAM TOP. Le couple optimum de vissage est de 18900 N.m. Aucune rouille n'est apparue au terme des trois essais de brouillard salin, de condensation en chambre humide et de corrosion cyclique. [0120] Comparatif n°4 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice thermoplastique ne contient pas une résine thermoplastique amorphe liquide mais une résine « tackifiante » solide ayant un point de ramollissement compris entre 60°C et 200°C est appliqué sur la partie mâle et femelle d'une connexion 7" 23# L80 VAM21. 5 Le couple optimum de vissage est de 17500 N.m. Un grippage sévère dans le filetage est enregistré au 10ième vissage/dévissage. Les surfaces en butée sont intactes. Pour déterminer l'étanchéité de la zone de butée d'une connexion dans les conditions de puits, un essai d'étanchéité à haute température (180°C) sans pression externe est réalisé selon la procédure de la norme ISO 13679: 2011. Aucune fuite n'a été 10 constatée au terme de l'essai pour le comparatif n°2. [0121] Comparatif n° 5: Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice comprend une résine thermoplastique amorphe liquide est appliqué sur la partie mâle et femelle d'une connexion 7" 23# L80 VAM 21. Le couple optimum de vissage est de 17500 N.m. La valeur du couple d'accostage est supérieure à 70% de la valeur du 15 couple optimum à partir du 6ième vissage/dévissage. Un grippage sévère dans le filetage est détecté au 9ième vissage/dévissage mais les surfaces en butée sont intactes. Le vissage est néanmoins arrêté car les propriétés mécaniques de la connexion ne sont plus garanties. Le film lubrifiant est totalement protecteur de la préparation de surface car aucune rouille n'est apparue au terme des trois essais de 20 brouillard salin, de condensation en chambre humide et de corrosion cyclique. [0122] Comparatif n°6 : Un revêtement thermoplastique solide dont la matrice est totalement cristalline est appliqué sur la partie femelle et une résine époxy-acrylique réticulée au moyen d'ultra-violet comprenant une cire de polyéthylène, un inhibiteur de corrosion de type aluminium polyphosphate est appliquée sur la partie mâle d'une 25 connexion 7" 23# L80 VAM21.Le couple optimum de vissage est de 10800 N.m. Aucun grippage après 10 vissages/dévissages de la connexion. Par contre, le couple maximum de vissage est très inférieur au couple optimum de vissage à la graisse de référence API5A3 pour une connexion de même dimension dans un grade dit « High Torque ». La zone de butée risque d'être plastifiée avant d'avoir atteint le couple 30 optimum de vissage. Dans ce cas, une telle solution lubrifiante ne peut être étendue à tous les grades de connexion.
Exemples Composition du film lubrifiant (% en masse) Composition de la matrice thermoplastique Inhibiteur de corrosion Modificateur de Lubrifiants frottement solides 1 et2 Partie mâle Copolyamide (22) Rosin ester Waxes (13) Silice échangeuse d'ions Silicone oil (5) Bi253 (8) viscous liquid (40) calcium (10) PTFE (2) Partie femelle EVA (17.5) Rosin ester (30) Waxes (17.5) Silice échangeuse d'ions Silicone oil (5) Bi253 (16) calcium (10) PTFE (4) Comparatif n°1 Graisse Bestolife 4010NM (contenant un savon métallique de calcium et du graphite) Comparatif n°2,3 et 4 EVA (17.5) Rosin ester (30) Waxes (17.5) Silice échangeuse d'ions Silicone oil (5) Bi253 (16) calcium (10) PTFE (4) Comparatif n°5 Copolyamide (22) Rosin ester Waxes (13) Silice échangeuse d'ions Silicone oil (5) Bi253 (8) viscous liquid (40) calcium (10) PTFE (2) Comparatif n°6 Polyethylene wax Zn stearate (15) Poly- Oxide wax - Ca soap ZnO, Ti02, Bi203 Carbon (10) alkylmethacrylate (40) (11) fluoride (4) Carnauba wax (15) (5) Tableau 2 Exemple Nombre de vissage/dévissage (1 -> 10) Couple sur ShT (%) Extrusion, butée (en Copeaux N.m) Exemple n°1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 A 18825 43 105 Non Exemple n°2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 20670 46 128 Non Comparatif n°1 0 0 0 0 0 A A A A A 11300 43 100 Non Comparatif n°2 0 0 0 0 0 0 0 A A A 10400 39 80 Oui Comparatif n°3 0 0 0 0 0 0 0 A X - 18260 50 118 Oui Comparatif n°4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 15542 50 107 Oui Comparatif n°5 0 0 0 0 0 A A X - _ 10000 71 146 Non Comparatif n°6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10950 62 61 Non Tableau 3 O: Pas de grippage, A : Apparition d'un léger grippage (permettant de continuer un nouveau vissage), X : Grippage sévère, -: Essai terminé Couple sur butée : Différence entre MTV (LL- PNBN) et ShT (HH - PFBS) exprimée en N.m AT (%): Couple sur butée en configuration HH - PFBS exprimé en % de la référence graisse (comparatif 1) ShT (%) : Ratio du couple d'accostage sur le couple optimum de vissage en configuration HH - PFBS sur l'ensemble des vissages sans grippage sévère