FR3127956A1 - Threaded end of a tubular component provided with a coating comprising a zinc-chromium alloy - Google Patents
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Abstract
La présente invention a donc notamment pour objet une extrémité filetée d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puit d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage. La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d’une extrémité filetée, telle que définie précédemment, d’un composant tubulaire destiné au forage et/ou l’exploitation d’un puit d’hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport ou au stockage d’hydrogène, à la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un dépôt électrolytique sur la surface du filetage de ladite extrémité d’une composition aqueuse comprenant un ou plusieurs sels de zinc, un ou plusieurs sels de chrome, un ou plusieurs électrolytes et un ou plusieurs tensioactifs. Pas de figure pour l’abrégéThe present invention therefore relates in particular to a threaded end of a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, carbon capture or geothermal energy, comprising at least one thread extending over its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, the zinc (Zn) of which is the majority element by weight, relative to the total weight of the alloy. The present invention also relates to a process for preparing a threaded end, as defined above, of a tubular component intended for drilling and/or operating a hydrocarbon well, for transporting oil and gas, transport or storage of hydrogen, carbon capture or geothermal energy, comprising at least one electrolytic deposit on the surface of the thread of said end of an aqueous composition comprising one or more zinc salts, one or more chromium salts, one or more electrolytes and one or more surfactants. No figure for the abstract
Description
La présente invention concerne une extrémité filetée d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage dont la surface est pourvue d’un revêtement à base de zinc et de chrome tel que décrit ci-après.The present invention relates to a threaded end of a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising at least one thread whose surface is provided with a coating based on zinc and chromium as described below.
L’invention se rapporte également à un procédé de préparation d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire comprenant au moins un dépôt par voie électrolytique d’une composition aqueuse à base d’un ou plusieurs sels de zinc, d’un ou plusieurs sels de chrome, d’un ou plusieurs tensioactifs et d’un ou plusieurs électrolytes, sur la surface du filetage de ladite extrémité.The invention also relates to a method for preparing a threaded end of a tubular component comprising at least one electrolytic deposition of an aqueous composition based on one or more zinc salts, one or more chromium salts, one or more surfactants and one or more electrolytes, on the surface of the thread of said end.
La présente invention a aussi trait à un joint fileté tubulaire comprenant au moins une extrémité filetée d’un composant tubulaire dont la surface du filetage est recouverte par un revêtement à base de zinc et de chrome tel que décrit ci-après.The present invention also relates to a tubular threaded joint comprising at least one threaded end of a tubular component, the surface of the thread of which is covered with a coating based on zinc and chromium as described below.
Par composant tubulaire, on entend au sens de la présente invention tout élément ou accessoire ayant une forme sensiblement tubulaire apte à être assemblé à un autre élément, du même type ou non, qui est destiné au forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport et/ou stockage de l’hydrogène et à la captation de carbone ou d’énergie géothermique.By tubular component is meant within the meaning of the present invention any element or accessory having a substantially tubular shape capable of being assembled with another element, of the same type or not, which is intended for drilling and / or the exploitation of a hydrocarbon wells, the transport of oil and gas, the transport and/or storage of hydrogen and the capture of carbon or geothermal energy.
Par extrémité filetée d’un composant tubulaire, on entend au sens de la présente invention tout élément d’extrémité d’un composant tubulaire, tel que défini précédemment, dont la surface est dotée d’au moins une portion filetée, i.e. d’un filetage, qui permet d’assembler ou de connecter le composant tubulaire à un autre composant, du même type ou non, en vue de former un joint ou une connexion.By threaded end of a tubular component, is meant within the meaning of the present invention any end element of a tubular component, as defined above, the surface of which is provided with at least one threaded portion, i.e. a thread, which allows the tubular component to be assembled or connected to another component, of the same type or not, in order to form a joint or a connection.
Ainsi l’extrémité filetée d’un composant tubulaire au sens de l’invention correspond à tout élément d’extrémité d’un composant tubulaire comprenant au moins une surface filetée et participant à la connexion du composant tubulaire avec un autre composant analogue ou non.Thus the threaded end of a tubular component within the meaning of the invention corresponds to any end element of a tubular component comprising at least one threaded surface and participating in the connection of the tubular component with another component, similar or not.
Chaque composant tubulaire comporte une extrémité dotée d’au moins une zone filetée de type mâle, i.e. dont le filetage s’étend sur la surface périphérique extérieure, et/ou une extrémité dotée d’au moins une zone filetée de type femelle, i.e. dont le filetage s’étend sur la surface périphérique intérieure, destinées chacune à être assemblée par vissage avec l’extrémité correspondante d’un composant analogue ou non afin de former un joint ou une connexion.Each tubular component comprises an end provided with at least one male-type threaded zone, i.e. the threading of which extends over the outer peripheral surface, and/or one end provided with at least one female-type threaded zone, i.e. the thread extends over the inner peripheral surface, each intended to be assembled by screwing with the corresponding end of a similar component or not in order to form a joint or a connection.
Les composants tubulaires filetés d’une connexion sont généralement assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d’étanchéités imposés par les conditions d’utilisation, plus précisément un couple défini est ciblé. En outre, les composants tubulaire filetés peuvent avoir à subir plusieurs cycles de vissage et de dévissage, en particulier en service.The threaded tubular components of a connection are generally assembled under defined constraints in order to meet the tightening and sealing requirements imposed by the conditions of use, more precisely a defined torque is targeted. In addition, threaded tubular components may have to undergo several screwing and unscrewing cycles, particularly in service.
Les conditions d’utilisation de ces composants tubulaires filetés donnent lieu à différents types de contraintes qui sont susceptibles d’être réduites, voire minimisées, notamment grâce à l’utilisation de films ou de graisses sur les parties sensibles servant à la connexion de ces composants, telles que les zones filetées, les zones en butée, ou encore les surfaces d’étanchéité métal / métal.The conditions of use of these threaded tubular components give rise to different types of stresses which are likely to be reduced, or even minimized, in particular thanks to the use of films or greases on the sensitive parts used to connect these components. , such as threaded areas, abutting areas, or even metal/metal sealing surfaces.
Les contraintes induites comprennent notamment des contraintes de tenues en stockage nécessitant l’application de graisses de stockage (différentes des graisses de vissage appliquées avant la mise en service). Il existe néanmoins d’autres solutions consistant à utiliser des revêtements organiques ou métalliques.The stresses induced include in particular storage resistance stresses requiring the application of storage greases (different from screwing greases applied before commissioning). However, there are other solutions consisting of using organic or metallic coatings.
Les opérations de vissage et de dévissage se font généralement sous forte charge axiale, par exemple sous le poids d’un tube de plusieurs mètres de longueur, typiquement de 10 à 13 mètres, à assembler par le joint fileté verticalement, éventuellement aggravé par un léger désalignement de l’axe des éléments filetés à assembler. Ceci induit des risques de grippage au niveau des éléments de connexion du tube, notamment au niveau des zones filetées mais également au niveau des zones en butée et/ou sur les surfaces d’étanchéité métal/métal. En conséquence, il s’avère important de protéger contre le grippage ces éléments de connexion, en particulier les zones filetées, en les recouvrant notamment par des lubrifiants.The screwing and unscrewing operations are generally carried out under heavy axial load, for example under the weight of a tube several meters in length, typically 10 to 13 meters, to be assembled by the threaded joint vertically, possibly aggravated by a slight misalignment of the axis of the threaded elements to be assembled. This leads to risks of seizing at the level of the tube connection elements, in particular at the level of the threaded zones but also at the level of the abutment zones and/or on the metal/metal sealing surfaces. Consequently, it is important to protect against seizing these connection elements, in particular the threaded areas, by covering them in particular with lubricants.
En outre, les composants tubulaires filetés sont souvent stockés, puis vissés, dans un environnement agressif. C’est notamment le cas d’une situation dite « en mer » (offshore en langue anglaise) en présence de brouillard salin ou d’une situation dite « à terre » (onshore en langue anglaise) en présence de sable, de poussières, et/ou autres polluants, provoquant des risques de corrosion. Il est donc usuel d’employer différents types de revêtement contre la corrosion sur les surfaces sollicitées en vissage, ce qui est le cas des zones filetées ou bien en contact serrant, ce qui est le cas des surfaces d’étanchéité métal/métal et des zones en butée.In addition, threaded tubular components are often stored and then screwed together in an aggressive environment. This is particularly the case of a situation called "at sea" (offshore in English) in the presence of salt mist or a situation called "on land" (onshore in English) in the presence of sand, dust, and/or other pollutants, causing risks of corrosion. It is therefore customary to use different types of coating against corrosion on the surfaces subjected to screwing, which is the case of the threaded areas or else in tight contact, which is the case of the metal/metal sealing surfaces and the abutting areas.
Toutefois, compte tenu des normes environnementales, il apparait que l’emploi de graisses répondant au standard API RP 5A3 (American Petrol Institute) ne constitue pas une solution viable pour le long terme, dans la mesure où ces graisses sont amenées à être extrudées hors des composants tubulaires et à être relâchées dans l’environnement ou par exemple dans un puits, induisant des bouchons qui nécessitent des opérations spéciales de nettoyage.However, taking into account environmental standards, it appears that the use of greases meeting the API RP 5A3 standard ( American Petrol Institute ) does not constitute a viable solution for the long term, insofar as these greases are required to be extruded outside tubular components and to be released into the environment or for example into a well, causing plugs which require special cleaning operations.
Afin de répondre aux problématiques de résistance durable à la corrosion et au grippage ainsi qu’aux prérogatives liées à l’environnement, des alternatives aux graisses ont déjà été mises en œuvre dans l’état de la technique.In order to respond to the problems of lasting resistance to corrosion and seizing as well as to the prerogatives linked to the environment, alternatives to greases have already been implemented in the state of the art.
A cet effet, il a notamment été développé un revêtement métallique à base de zinc (Zn) et de nickel (Ni) afin de protéger contre la corrosion et le grippage les éléments de connexion, notamment les zones filetées, d’un composant tubulaire.To this end, a metallic coating based on zinc (Zn) and nickel (Ni) has been developed in order to protect against corrosion and seizure of the connection elements, in particular the threaded areas, of a tubular component.
Cependant, en dépit de bonnes performances de résistance à la corrosion et au grippage, ce revêtement métallique présente l’inconvénient majeur d’être préparé à partir de sels de nickel qui sont des substances chimiques ayant des effets nocifs pour la santé humaine. En effet, les sels de nickel sont classés parmi les substances dites « CMR », i.e. considérées comme étant cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction.However, despite good performance in terms of resistance to corrosion and seizing, this metallic coating has the major drawback of being prepared from nickel salts, which are chemical substances with harmful effects on human health. Indeed, nickel salts are classified among the so-called “CMR” substances, i.e. considered to be carcinogenic, mutagenic and toxic for reproduction.
Le revêtement métallique à base de zinc et de nickel est ainsi couramment utilisé en industrie en raison de ses propriétés contre la corrosion et le grippage mais sa toxicité a parallèlement pour conséquence d’exposer régulièrement un très grand nombre d’opérateurs à des risques de santé susceptibles de s’avérer graves sur le long terme.The metal coating based on zinc and nickel is thus commonly used in industry because of its properties against corrosion and seizing, but its toxicity has the parallel consequence of regularly exposing a very large number of operators to health risks. likely to be serious in the long term.
D’autres revêtements métalliques à base de zinc ont aussi été développés en vue d’assurer une protection contre la corrosion et le grippage des éléments de connexion d’un composant tubulaire.Other zinc-based metallic coatings have also been developed to provide protection against corrosion and seizure of the connection elements of a tubular component.
Néanmoins, il a été observé que les revêtements métalliques ainsi envisagés ne constituent pas une solution viable pour diverses raisons.Nevertheless, it has been observed that the metallic coatings thus envisaged do not constitute a viable solution for various reasons.
A titre d’exemple, les revêtements de zinc (Zn) et de cobalt (Co), typiquement ceux comprenant une teneur d’environ 1% en poids de cobalt, s’avèrent également toxiques car leur procédé de préparation repose sur la mise en œuvre de sels de cobalt qui sont eux aussi classés parmi les substances dites « CMR ».By way of example, zinc (Zn) and cobalt (Co) coatings, typically those comprising a content of about 1% by weight of cobalt, also prove to be toxic because their preparation process is based on the work of cobalt salts which are also classified as “CMR” substances.
De manière similaire, les revêtements de zinc (Zn) et de cadmium (Cd) présentent le désavantage d’être obtenus avec des sels de cadmium qui sont aussi des substances toxiques pour la santé humaine.Similarly, zinc (Zn) and cadmium (Cd) coatings have the disadvantage of being obtained with cadmium salts which are also toxic substances for human health.
Les revêtements à base d’étain (Sn) et de zinc (Zn), notamment ceux comprenant de 70 à 80% en poids d’étain et de 20 à 30% en poids de zinc, offrent une protection anticorrosion intéressante mais présentent une résistance thermique faible, notamment vis-à-vis des hautes températures, ainsi que des coûts élevés de fabrication. Ces désavantages sont notamment liés à la forte teneur en étain utilisée pour préparer ce type de revêtements.Coatings based on tin (Sn) and zinc (Zn), in particular those comprising 70 to 80% by weight of tin and 20 to 30% by weight of zinc, offer an interesting anticorrosion protection but have a resistance low thermal, especially vis-à-vis high temperatures, as well as high manufacturing costs. These disadvantages are in particular linked to the high content of tin used to prepare this type of coating.
Les revêtements à base de zinc (Zn) et de magnésium (Mg) sont quant à eux notamment obtenus par électrodéposition des sels de zinc et des sels de magnésium en présence de solvants à des températures élevées, typiquement à des températures de l’ordre de 100°C, ce qui rend le procédé de préparation difficile à mettre en place à l’échelle industrielle.Coatings based on zinc (Zn) and magnesium (Mg) are obtained in particular by electrodeposition of zinc salts and magnesium salts in the presence of solvents at high temperatures, typically at temperatures of the order of 100° C., which makes the preparation process difficult to set up on an industrial scale.
Les revêtements à base de zinc (Zn) et de fer (Fe), en particulier ceux contenant une teneur supérieure à 10% en poids de fer, présentent le désavantage de s’oxyder en formant une rouille rouge susceptible d’être confondue avec l’oxydation rouge du fer du substrat.Coatings based on zinc (Zn) and iron (Fe), in particular those containing a content greater than 10% by weight of iron, have the disadvantage of oxidizing, forming a red rust likely to be confused with the red oxidation of the substrate iron.
De manière générale, les revêtements de zinc (Zn) et de magnésium (Mg), de zinc (Zn) et de fer (Fe) ou encore de zinc (Zn) et de manganèse (Mn) apportent une protection cathodique au substrat inférieure à celle offerte par un revêtement à base de zinc (Zn) et de nickel (Ni), soit donc une protection anticorrosion plus faible, du fait que les éléments d’alliages (magnésium, manganèse et fer) ont des potentiels standards d’oxydoréduction inférieurs à celui du nickel.In general, zinc (Zn) and magnesium (Mg), zinc (Zn) and iron (Fe) or even zinc (Zn) and manganese (Mn) coatings provide cathodic protection to the substrate of less than that offered by a coating based on zinc (Zn) and nickel (Ni), i.e. therefore a lower anti-corrosion protection, due to the fact that the alloying elements (magnesium, manganese and iron) have lower standard oxidation-reduction potentials to that of nickel.
Ainsi il existe un réel besoin de proposer un revêtement capable de surmonter les inconvénients précédemment mentionnés, c’est-à-dire qui présente une toxicité réduite, voire minimisée, tout en étant capable de protéger efficacement contre la corrosion et le grippage les extrémités filetées d’un composant tubulaire destiné au forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, transport de pétrole et de gaz, transport ou le stockage d’hydrogène, et à la captation de carbone ou la géothermie.Thus there is a real need to provide a coating capable of overcoming the drawbacks mentioned above, that is to say which has reduced or even minimized toxicity, while being capable of effectively protecting the threaded ends against corrosion and seizing. a tubular component intended for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, and capturing carbon or geothermal energy.
L’un des objectifs de la présente invention est ainsi de proposer un revêtement ayant une toxicité réduite, voire non toxique, et dont les performances anticorrosion et antigrippage ne sont pas négativement affectées par la nature des éléments de l’alliage de manière à protéger efficacement les éléments filetés d’un composant tubulaire servant à l’assembler à un autre composant tubulaire analogue ou non.One of the objectives of the present invention is thus to propose a coating having reduced toxicity, or even non-toxic, and whose anti-corrosion and anti-seizing performance is not negatively affected by the nature of the elements of the alloy so as to effectively protect the threaded elements of a tubular component used to assemble it to another tubular component, similar or not.
La présente invention a donc notamment pour objet une extrémité filetée d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puit d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.The present invention therefore relates in particular to a threaded end of a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, carbon capture or geothermal energy, comprising at least one thread extending over its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, the zinc (Zn) of which is the majority element by weight, relative to the total weight of the alloy.
En d’autres termes, le revêtement comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément métallique majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage, recouvre au moins un filetage de l’extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment.In other words, the coating comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy of which zinc (Zn) is the major metallic element by weight, relative to the total weight of the alloy, covers at least one thread of the threaded end of the tubular component, as defined previously.
Préférentiellement, l’extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment, comprend au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure et au moins une portion non filetée, de préférence contenant une butée et/ou une portée d’étanchéité ; le filetage et la portion non filetée étant recouverts par un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément métallique majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.Preferably, the threaded end of the tubular component, as defined previously, comprises at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface and at least one non-threaded portion, preferably containing a stop and/or a bearing surface. sealing; the threading and the non-threaded portion being covered by a coating comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the main metallic element by weight, relative to the total weight of the alloy.
Autrement dit, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention recouvre au moins un filetage de l’extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment, et de préférence au moins ledit filetage et au moins une portion non filetée, de préférence contenant une butée et/ou une portée d’étanchéité, de l’extrémité filetée du composant tubulaire.In other words, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention covers at least one thread of the threaded end of the tubular component, as defined previously, and preferably at least said thread and at least one non-threaded portion , preferably containing a stopper and/or a sealing surface, of the threaded end of the tubular component.
Au sens de l’invention, dans la suite du texte, la couche comprenant de l’alliage zinc-chrome (Zn-Cr) correspond aussi bien à un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) ou un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr). Ainsi, dans la description, les termes « couche » et « revêtement » peuvent être indifféremment employés pour désigner le dépôt d’alliage zinc-chrome, tel que défini selon l’invention, recouvrant au moins le filetage de l’extrémité filetée du composant tubulaire.Within the meaning of the invention, in the rest of the text, the layer comprising zinc-chromium alloy (Zn-Cr) corresponds both to a coating comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) or a zinc-chromium coating chromium (Zn-Cr). Thus, in the description, the terms “layer” and “coating” can be used interchangeably to designate the deposit of zinc-chromium alloy, as defined according to the invention, covering at least the threading of the threaded end of the component. tubular.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention présente l’avantage de ne pas être toxique car les sels de chrome utilisés au cours du procédé de préparation ne sont pas classés parmi les substances dites « CMR » ce qui permet de moins exposer les opérateurs à des risques graves pour leur santé.The zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has the advantage of not being toxic because the chromium salts used during the preparation process are not classified among the so-called "CMR" substances, which makes it possible to less expose operators to serious health risks.
Le chrome présent dans l’alliage zinc-chrome (Zn-Cr) correspond/est du chrome trivalent Cr (III).The chromium present in the zinc-chromium alloy (Zn-Cr) corresponds to/is trivalent chromium Cr (III).
De plus, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) conforme à l’invention permet de garantir une protection efficace contre la corrosion et le grippage d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire, y compris dans des environnements très agressifs tels que le milieu marin, industriel, les environnements sujets à de fortes précipitations et/ou subissant de fortes amplitudes thermiques.In addition, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating in accordance with the invention makes it possible to guarantee effective protection against corrosion and seizing of a threaded end of a tubular component, including in very aggressive environments such as the marine, industrial environment, environments subject to heavy precipitation and/or undergoing high thermal amplitudes.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) utilisé selon l’invention confère ainsi un bon niveau de résistance à la corrosion en apportant une protection cathodique efficace du substrat.The zinc-chromium (Zn-Cr) coating used according to the invention thus confers a good level of corrosion resistance by providing effective cathodic protection of the substrate.
En effet, le chrome contenu dans le revêtement métallique zinc-chrome selon l’invention se passive naturellement en formant de l’oxyde de chrome ce qui permet de garantir une protection efficace contre la corrosion. Ainsi la formation naturelle de l’oxyde de chrome permet de s’affranchir de la mise en œuvre d’une étape supplémentaire de passivation visant à renforcer la protection anticorrosion du substrat assurant un gain de temps d’un point de vue industriel.Indeed, the chromium contained in the zinc-chromium metallic coating according to the invention is naturally passivated by forming chromium oxide, which makes it possible to guarantee effective protection against corrosion. Thus the natural formation of chromium oxide makes it possible to dispense with the implementation of an additional passivation step aimed at reinforcing the anti-corrosion protection of the substrate, thus saving time from an industrial point of view.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente aussi d’excellentes propriétés de lubrification garantissant une protection efficace contre le grippage de l’extrémité filetée lors des opérations successives de vissage et dévissage du composant tubulaire.The zinc-chrome (Zn-Cr) coating also has excellent lubricating properties guaranteeing effective protection against seizing of the threaded end during successive operations of screwing and unscrewing the tubular component.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) utilisé selon l’invention présente également l’avantage d’être résistant à l’usure lors de vissages successifs ce qui lui permet de continuer à garantir des performances de tenue anticorrosion et antigrippage même après plusieurs cycles de vissage/dévissage sans nécessiter de protection anticorrosion et antigrippage complémentaire.The zinc-chrome (Zn-Cr) coating used according to the invention also has the advantage of being resistant to wear during successive screwings, which allows it to continue to guarantee anti-corrosion and anti-seizing performance even after several screwing/unscrewing cycles without the need for additional anti-corrosion and anti-seizing protection.
En d’autres termes, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention est capable d’assurer une protection contre la corrosion et le grippage sur le long terme, y compris après plusieurs opérations de vissage et dévissage du composant tubulaire dans un environnement agressif.In other words, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention is capable of providing protection against corrosion and seizing over the long term, including after several screwing and unscrewing operations of the tubular component. in an aggressive environment.
La résistance à l’usure peut notamment être déterminée par le biais d’un essai d’indentation, notamment un test Scratch. Ce test consiste notamment à appliquer une charge, en particulier une bille, qui est déplacée à pression croissante sur la surface du revêtement jusqu’à l’apparition d’un écaillage, i.e. d’une rupture adhésive du revêtement. La charge critique pour laquelle une rupture adhésive se produit est notamment mesurée.Wear resistance can be determined in particular by means of an indentation test, in particular a scratch test. This test consists in particular in applying a load, in particular a ball, which is moved at increasing pressure on the surface of the coating until the appearance of flaking, i.e. an adhesive rupture of the coating. The critical load for which an adhesive failure occurs is measured in particular.
Ainsi l’extrémité filetée selon l’invention arbore une résistance accrue à la corrosion et au grippage, y compris après plusieurs cycles de vissage et de dévissage du composant tubulaire pourvue de ladite extrémité, et ceci même dans des milieux agressifs précédemment mentionnés.Thus the threaded end according to the invention has an increased resistance to corrosion and seizing, including after several screwing and unscrewing cycles of the tubular component provided with said end, and this even in the aggressive environments mentioned above.
Par ailleurs, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention présente une performance au moins aussi bonne que celle d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) vis-à-vis de l’apparition de rouille rouge.Furthermore, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has a performance at least as good as that of a zinc-nickel (Zn-Ni) coating with respect to the appearance of red rust. .
En outre, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention présente une performance supérieure à celle d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) vis-à-vis de l’apparition de rouille blanche.In addition, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has a performance superior to that of a zinc-nickel (Zn-Ni) coating with respect to the appearance of white rust.
En particulier, les tests au brouillard salin, réalisés sans passivation du revêtement, montrent une apparition rapide de rouille blanche sur des revêtements zinc-nickel (Zn-Ni) et une apparition beaucoup plus lente de cette rouille blanche pour un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention, même pour une épaisseur divisée de moitié.In particular, the salt spray tests, carried out without passivation of the coating, show a rapid appearance of white rust on zinc-nickel (Zn-Ni) coatings and a much slower appearance of this white rust for a zinc-chromium coating ( Zn-Cr) according to the invention, even for a thickness divided by half.
Au sens de la présente invention, l’expression « le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids par rapport au poids total de l’alliage » signifie que le zinc présente la teneur la plus élevée en poids parmi les éléments de l’alliage.Within the meaning of the present invention, the expression "zinc (Zn) is the major element by weight relative to the total weight of the alloy" means that zinc has the highest content by weight among the elements of the alloy. 'alloy.
Selon un mode de réalisation, le filetage est revêtu par une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.According to one embodiment, the thread is coated with a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy. .
Selon un mode de réalisation, la teneur en zinc (Zn) est supérieure ou égale à 50% en poids, de préférence supérieure ou égale à 60% en poids, plus préférentiellement supérieure ou égale à 65% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.According to one embodiment, the zinc (Zn) content is greater than or equal to 50% by weight, preferably greater than or equal to 60% by weight, more preferably greater than or equal to 65% by weight, relative to the total weight zinc-chromium alloy.
De préférence, la teneur en en zinc (Zn) varie de 70% à 80% en poids, plus préférentiellement de 70 à 75% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.Preferably, the zinc (Zn) content varies from 70% to 80% by weight, more preferably from 70 to 75% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
Selon un mode de réalisation préféré, la teneur en chrome (Cr) est supérieure ou égale à 3% en poids, de préférence supérieure ou égale à 20% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.According to a preferred embodiment, the chromium (Cr) content is greater than or equal to 3% by weight, preferably greater than or equal to 20% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
En effet, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention ayant une teneur en chrome supérieure ou égale à 3 % en poids comportent au moins une phase cristalline de type phase Cr-Zn-17, qui présente notamment une résistance à la corrosion accrue par rapport à un revêtement constitué uniquement de zinc.Indeed, the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content greater than or equal to 3% by weight comprise at least one crystalline phase of the Cr-Zn-17 phase type, which in particular has a resistance to increased corrosion compared to a coating consisting only of zinc.
Selon un mode de réalisation l’invention, la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.According to one embodiment of the invention, the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
Les revêtements zinc-chrome selon l’invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome (Zn-Cr), ont l’avantage d’être particulièrement adhérents à la surface, cohérents et homogènes tout en ayant d’excellentes propriétés anticorrosion, notamment des propriétés anticorrosion égales ou supérieures à celles de revêtements à base de zinc, en particulier des revêtements à base de zinc et de nickel.The zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy (Zn-Cr), have the advantage of being particularly adherent to the surface, consistent and homogeneous while having excellent anti-corrosion properties, in particular anti-corrosion properties equal to or better than those of zinc-based coatings, in particular zinc and nickel-based coatings.
La qualité du revêtement selon l’invention est ainsi significativement améliorée, notamment en termes d’adhérence, de cohérence et de résistance à l’usure, pour des teneurs en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage, vis-à-vis de revêtements à base de zinc et de chrome ayant une teneur en chrome strictement inférieure à 20% en poids (<20% en poids) ou strictement supérieure à 30% en poids (>30% en poids).The quality of the coating according to the invention is thus significantly improved, in particular in terms of adhesion, consistency and resistance to wear, for chromium contents ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the alloy, with respect to coatings based on zinc and chromium having a chromium content strictly lower than 20% by weight (<20% by weight) or strictly higher than 30% by weight (>30% by weight).
En particulier, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids comportent au moins une phase cristalline de type phase gamma conférant une propriété anticorrosion cinq fois supérieure à celle d’un revêtement constitué uniquement de zinc (i.e. un revêtement dont la teneur en zinc est de 100% en poids par rapport au poids total du revêtement).In particular, zinc-chromium (Zn-Cr) coatings having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight comprise at least one crystalline phase of the gamma phase type conferring an anticorrosion property five times greater than that of a coating consisting only zinc (i.e. a coating whose zinc content is 100% by weight relative to the total weight of the coating).
L’avantage de cette phase cristalline réside dans le fait qu’elle présente une structure cubique centrée et possède ainsi certains éléments de symétrie communs avec le réseau cristallin de l’austénite de certains aciers servant de substrat, ce qui favorise une croissance épitaxiale et conduit à une meilleure adhésion du revêtement sur le substrat.The advantage of this crystalline phase lies in the fact that it has a centered cubic structure and thus has certain elements of symmetry in common with the crystal lattice of the austenite of certain steels serving as a substrate, which promotes epitaxial growth and leads better adhesion of the coating to the substrate.
Ainsi, les revêtements zinc-chrome selon l’invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids présentent une meilleure adhérence au substrat que les revêtements à base de zinc et de chrome ayant une teneur en chrome strictement inférieure à 20% en poids (<20% en poids) ou strictement supérieure à 30% en poids (>30% en poids).Thus, the zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight have better adhesion to the substrate than the coatings based on zinc and chromium having a chromium content strictly lower than 20% by weight (<20% by weight) or strictly greater than 30% by weight (>30% by weight).
En d’autres termes, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids présentent une structure de meilleure qualité et une tenue accrue.In other words, the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight have a better quality structure and increased toughness.
Par ailleurs, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage, présentent des propriétés anticorrosion 14 fois supérieures à celles d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) pour la rouille blanche.On the other hand, zinc-chromium (Zn-Cr) coatings with a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the alloy, have anti-corrosion properties 14 times greater than those of a coating. zinc-nickel (Zn-Ni) for white rust.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la teneur en chrome (Cr) varie de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.According to one embodiment of the invention, the chromium (Cr) content varies from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
Les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention ayant une teneur en chrome allant de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome résistent à des charges au moins aussi importantes que les revêtements à base de zinc et de nickel tout en ayant d’excellentes propriétés anticorrosion, notamment dans des milieux agressifs.The zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content ranging from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy resist loads at least as high as the coatings based on zinc and nickel while having excellent anti-corrosion properties, especially in aggressive environments.
Les revêtements zinc-chrome selon l’invention ayant une teneur en chrome allant de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome résistent mieux à l’abrasion sur le long terme que des revêtements à base de zinc et de nickel tout en ayant d’excellentes propriétés anticorrosion.The zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy are more resistant to abrasion over the long term than coatings based on zinc and nickel while having excellent anti-corrosion properties.
Avantageusement, la teneur en en chrome (Cr) est de 27% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.Advantageously, the chromium (Cr) content is 27% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
Selon un mode de réalisation préféré, la teneur en zinc (Zn) varie de 70% à 80% en poids et la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.According to a preferred embodiment, the zinc (Zn) content varies from 70% to 80% by weight and the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc alloy. -chromium.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche comprenant un alliage zinc-chrome, telle que définie précédemment, est une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome.According to a preferred embodiment, the layer comprising a zinc-chromium alloy, as defined above, is a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy.
Selon un mode de réalisation préféré, le filetage est revêtu par une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage et la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids par rapport au poids total de l’alliage.According to a preferred embodiment, the thread is coated with a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the majority element by weight, relative to the total weight of the alloy and the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight relative to the total weight of the alloy.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche comprenant de l’alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est déposée par voie électrolytique.According to a preferred embodiment, the layer comprising the zinc-chromium alloy (Zn-Cr) is electrolytically deposited.
Avantageusement, le dépôt par voie électrolytique, ou électrodéposition, permet de déposer le zinc et le chrome à de très haute densité de courant sur le substrat, en particulier à une vitesse de dépôt de l’ordre de 7 µm/min. Cette vitesse de dépôt est trois fois supérieure à celle du dépôt d’une couche constituée d’un alliage de zinc et de nickel.Advantageously, electrolytic deposition, or electrodeposition, makes it possible to deposit zinc and chromium at very high current density on the substrate, in particular at a deposition rate of the order of 7 μm/min. This deposition rate is three times greater than that of the deposition of a layer consisting of an alloy of zinc and nickel.
Selon un mode de réalisation, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) présente une épaisseur allant de 4 à 20 µm. Une telle épaisseur permet d’appliquer de manière plus optimale la couche zinc-chrome sur au moins le filetage d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire. En d’autres termes, le dépôt de la couche zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention est mieux répartie sur le filetage pour des épaisseurs allant de 4 à 20 µm assurant une protection améliorée en matière de corrosion et de grippage. Une telle épaisseur permet ainsi d’épouser de manière optimale la géométrie des filets de l’extrémité du composant tubulaire.According to one embodiment, the layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy has a thickness ranging from 4 to 20 μm. Such a thickness makes it possible to more optimally apply the zinc-chromium layer on at least the thread of a threaded end of a tubular component. In other words, the deposit of the zinc-chromium (Zn-Cr) layer according to the invention is better distributed on the thread for thicknesses ranging from 4 to 20 μm providing improved protection in terms of corrosion and seizing. Such a thickness thus makes it possible to optimally match the geometry of the threads of the end of the tubular component.
Avantageusement, à partir de 4 µm la protection contre la corrosion est pleinement atteinte, et jusqu’à 20 µm la couche reste dense sans admettre aucune fragilité. Au-delà de 20 µm, il existe un risque d’avoir une couche susceptible d’être trop épaisse pour le jeu d’usinage de la connexion.Advantageously, from 4 µm the protection against corrosion is fully achieved, and up to 20 µm the layer remains dense without admitting any fragility. Beyond 20 µm, there is a risk of having a layer that may be too thick for the machining clearance of the connection.
Avantageusement, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome et une épaisseur allant de 4 à 20 µm, de préférence allant de 10 à 20 µm.Advantageously, the layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc alloy. -chromium and a thickness ranging from 4 to 20 μm, preferably ranging from 10 to 20 μm.
Les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage et dont l’épaisseur varie de 4 à 20 µm, de préférence allant de 10 à 20 µm, ont l’avantage d’être répartie de manière optimale sur le filetage et d’être particulièrement adhérents, homogènes, cohérents et résistants à l’usure tout en présentant d’excellentes propriétés de corrosion.Zinc-chromium (Zn-Cr) coatings having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the alloy and whose thickness varies from 4 to 20 μm, preferably ranging from 10 to 20 μm, have the advantage of being optimally distributed on the thread and of being particularly adherent, homogeneous, coherent and resistant to wear while presenting excellent corrosion properties.
Avantageusement, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) n’est pas revêtue d’une couche de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).Advantageously, the layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is not coated with a passivation layer comprising trivalent chromium (Cr(III)).
En effet, la formation naturelle de l’oxyde de chrome à partir du chrome contenu dans le revêtement permet de se passer d’une étape additionnelle de passivation visant à renforcer la protection anticorrosion.Indeed, the natural formation of chromium oxide from the chromium contained in the coating makes it possible to do without an additional passivation step aimed at reinforcing the anti-corrosion protection.
Ainsi le revêtement zinc-chrome n’est avantageusement pas recouvert par une couche de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).Thus the zinc-chromium coating is advantageously not covered by a passivation layer comprising trivalent chromium (Cr(III)).
Préférentiellement, l’extrémité filetée du composant tubulaire comprend en outre au moins une partie non filetée revêtue par la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.Preferably, the threaded end of the tubular component further comprises at least one non-threaded part coated with the layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to the invention.
De préférence, la partie non filetée comprend une butée.Preferably, the non-threaded part comprises a stopper.
De préférence, la partie non filetée comprend une portée d’étanchéité.Preferably, the non-threaded part comprises a sealing surface.
Selon un mode de réalisation préférée, la partie non filetée revêtue par la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention comprend une butée et/ou une portée d’étanchéité.According to a preferred embodiment, the non-threaded part coated with the layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention comprises a stop and/or a sealing surface.
Préférentiellement, l’extrémité filetée du composant tubulaire est en acier.Preferably, the threaded end of the tubular component is made of steel.
De préférence, l’extrémité filetée en acier du composant tubulaire tel que décrit précédemment comprend au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par au moins une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome (Zn-Cr).Preferably, the threaded steel end of the tubular component as described above comprises at least one thread extending over its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with at least one layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn -Cr) comprising a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy (Zn-Cr).
De préférence, l’extrémité filetée en acier du composant tubulaire tel que décrit précédemment comprend au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par au moins une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome, et une épaisseur allant de 4 à 20 µm.Preferably, the threaded steel end of the tubular component as described above comprises at least one thread extending over its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with at least one layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn -Cr) comprising a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy, and a thickness ranging from 4 to 20 μm .
Selon un mode de réalisation, la surface du filetage et éventuellement de la partie non filetée, telle que définie précédemment, revêtue par un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention, peut présenter une rugosité de surface, en particulier une rugosité de surface (Ra) allant de 1,6 à 3,2 µm.According to one embodiment, the surface of the thread and possibly of the non-threaded part, as defined above, coated with a zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention, may have a surface roughness, in particular a surface roughness (Ra) ranging from 1.6 to 3.2 µm.
Selon un mode de réalisation, la surface du filetage et de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’étanchéité, revêtue par un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention, peut présenter une rugosité de surface, en particulier une rugosité de surface (Ra) allant de 1,6 à 3,2 µm.According to one embodiment, the surface of the thread and of the non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface, coated with a zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention, can have a surface roughness, in particular a surface roughness (Ra) ranging from 1.6 to 3.2 μm.
La rugosité de surface peut être obtenue par un procédé de sablage.The surface roughness can be obtained by a sandblasting process.
En d’autres termes, la surface du filetage, et éventuellement la surface de la partie non filetée, peu(ven)t être traitée(s) préalablement par un traitement mécanique, de préférence un procédé de sablage.In other words, the surface of the thread, and possibly the surface of the non-threaded part, can be treated beforehand by a mechanical treatment, preferably a sandblasting process.
La rugosité de la surface permet d’améliorer l’adhésion du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) ainsi que sa résistance à l’usure.The roughness of the surface improves the adhesion of the zinc-chrome (Zn-Cr) coating as well as its resistance to wear.
Selon un mode de réalisation préférée, la surface du filetage, et éventuellement de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’étanchéité, est préalablement traitée par un procédé de sablage, et le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids et, de préférence, une épaisseur allant de 4 à 20 µm.According to a preferred embodiment, the surface of the thread, and optionally of the non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface, is previously treated by a sandblasting process, and the zinc-chromium coating (Zn -Cr) comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight and, preferably, a thickness ranging from 4 to 20 μm.
L’invention concerne aussi l’utilisation d’une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), tel que défini précédemment, pour protéger de la corrosion et du grippage au moins une extrémité filetée d’un composant tubulaire telle que définie précédemment.The invention also relates to the use of a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, as defined above, to protect against corrosion and seizing at least one threaded end of a tubular component as defined previously.
La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d’une extrémité filetée, telle que définie précédemment, d’un composant tubulaire destiné au forage et/ou l’exploitation d’un puit d’hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport ou au stockage d’hydrogène, à la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un dépôt électrolytique sur au moins la surface du filetage de ladite extrémité d’une composition aqueuse comprenant un ou plusieurs sels de zinc, un ou plusieurs sels de chrome, un ou plusieurs électrolytes et un ou plusieurs tensioactifs, de préférence non-ioniques.The present invention also relates to a process for the preparation of a threaded end, as defined above, of a tubular component intended for the drilling and/or the exploitation of a hydrocarbon well, for the transport of oil and gas, transport or storage of hydrogen, carbon capture or geothermal energy, comprising at least one electrolytic deposit on at least the surface of the thread of said end of an aqueous composition comprising one or more zinc salts, a or more chromium salts, one or more electrolytes and one or more surfactants, preferably nonionic.
Le procédé selon l’invention permet de conduire au dépôt d’une couche comprenant au moins un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), telle que définie précédemment, homogène, compact et susceptible d’être uniformément répartie sur les filets de l’extrémité filetée.The method according to the invention makes it possible to lead to the deposition of a layer comprising at least one zinc-chromium alloy (Zn-Cr), as defined previously, homogeneous, compact and capable of being uniformly distributed over the threads of the threaded end.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention peut également comprendre une préparation de la surface à revêtir, de préférence par un traitement mécanique, plus préférentiellement un procédé de sablage.According to one embodiment, the method according to the invention can also comprise a preparation of the surface to be coated, preferably by a mechanical treatment, more preferably a sandblasting process.
La préparation de la surface à revêtir par un traitement mécanique, de préférence un procédé de sablage, permet d’améliorer l’adhésion du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) et minimise les risques de comportement fragile du revêtement.Preparing the surface to be coated by a mechanical treatment, preferably a sandblasting process, improves the adhesion of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating and minimizes the risk of brittle behavior of the coating.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention peut comprendre une préparation de la surface du filetage et d’une partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’étanchéité, par un traitement mécanique, de préférence par un procédé de sablage.According to one embodiment, the method according to the invention may comprise a preparation of the surface of the thread and of a non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface, by a mechanical treatment, preferably by a sandblasting process.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention peut comprendre un sablage de la surface à revêtir de l’extrémité filetée, de préférence le sablage de la surface du filetage et d’une partie non filetée comprenant une butée et/ou une portée d’étanchéité.According to one embodiment, the method according to the invention may comprise sandblasting of the surface to be coated with the threaded end, preferably sandblasting of the surface of the thread and of a non-threaded part comprising an abutment and/or a sealing range.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend un sablage de la surface à revêtir et le dépôt électrolytique de la composition aqueuse précédemment définie sur au moins la surface sablée du filetage, de préférence la surface sablée du filetage et de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’étanchéité.According to one embodiment, the method according to the invention comprises sandblasting the surface to be coated and the electrolytic deposition of the aqueous composition previously defined on at least the sandblasted surface of the thread, preferably the sandblasted surface of the thread and of the part non-threaded preferably comprising a stopper and/or a sealing surface.
De plus, le revêtement zinc-chrome obtenu arbore une surface ayant un aspect esthétique homogène.In addition, the zinc-chromium coating obtained sports a surface having a homogeneous aesthetic appearance.
Selon un mode de réalisation préférée, la vitesse de dépôt de la composition aqueuse sur la vitesse de dépôt de la composition sur la surface à revêtir est compris entre 4 à 20 µm/min, de préférence 5 à 7 µm/min.According to a preferred embodiment, the rate of deposition of the aqueous composition relative to the rate of deposition of the composition on the surface to be coated is between 4 to 20 μm/min, preferably 5 to 7 μm/min.
Les sels de zinc et les sels de chrome sont solubles dans la composition aqueuse.Zinc salts and chromium salts are soluble in the aqueous composition.
Conformément à l’invention, le ou les sels de chrome (Cr) sont des sels de chrome trivalent Cr(III).In accordance with the invention, the chromium (Cr) salt(s) are salts of trivalent chromium Cr(III).
De préférence, le dépôt électrolytique est réalisé à une densité de courant supérieure à au moins 30 ampères/dm2.Preferably, the electrolytic deposition is carried out at a current density greater than at least 30 amperes/dm 2 .
En particulier, une vitesse d’agitation suffisante de la composition aqueuse, par exemple une vitesse de 0.23 m/s au niveau de la cathode, permet d’augmenter avantageusement la densité de courant sans risquer de provoquer de tâches de brûlures risquant de provoquer une dégradation de l’aspect du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.In particular, a sufficient agitation speed of the aqueous composition, for example a speed of 0.23 m/s at the cathode, advantageously makes it possible to increase the current density without risking causing burn spots that risk causing a degradation of the appearance of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
Plus préférentiellement, le dépôt électrolytique est réalisé à une densité de courant allant de 30 ampères/dm² à 50 ampères/dm2.More preferably, the electrolytic deposition is carried out at a current density ranging from 30 amperes/dm² to 50 amperes/dm 2 .
En dessous de 30 ampères/dm², l’incorporation du chrome est diminuée voire inhibée et le revêtement obtenu présente des tâches gris foncé, représentant des zones sans chrome.Below 30 amperes/dm², the incorporation of chromium is reduced or even inhibited and the coating obtained presents dark gray spots, representing areas without chromium.
Selon un mode de réalisation, le rapport pondéral entre le ou les sels de chrome et le ou les sels de zinc varie de 0,8 à 1,4.According to one embodiment, the weight ratio between the chromium salt(s) and the zinc salt(s) varies from 0.8 to 1.4.
De préférence, le ou les tensioactifs sont choisis dans le groupe constitué par les tensioactifs non ioniques.Preferably, the surfactant or surfactants are chosen from the group consisting of nonionic surfactants.
De préférence, le tensioactif non ionique est choisi dans le groupe constitué par les alcools gras (poly)alcoxylés, notamment les alcools gras en C8-C40(poly)alcoxylés, en particulier le poly(éthylène glycol) octyl éther, et oxirane, 2-méthyl, polymère avec oxirane, mono 2-naphtaonyl éther.Preferably, the nonionic surfactant is chosen from the group consisting of (poly)alkoxylated fatty alcohols, in particular C 8 -C 40 (poly)alkoxylated fatty alcohols, in particular poly(ethylene glycol) octyl ether, and oxirane , 2-methyl, polymer with oxirane, mono 2-naphthaonyl ether.
La présence du tensioactif dans la composition aqueuse permet de déposer le chrome conjointement avec le zinc.The presence of the surfactant in the aqueous composition makes it possible to deposit the chromium together with the zinc.
En effet, il a été observé qu’en l’absence de tensioactif, le dépôt obtenu ne contient pas de chrome. Ceci est notamment dû à la formation d’hydroxydes de zinc, résultant de l’élévation du pH à la cathode en raison d’un dégagement de dihydrogène, susceptible de bloquer la diffusion du chrome vers la cathode. Cette absence de dépôt du chrome peut aussi s’expliquer par l’existence d’un décalage des potentiels de réduction (potentiel de réduction du chrome devenant inférieur à celui du zinc et/ou du potentiel de réduction de l’eau).Indeed, it has been observed that in the absence of surfactant, the deposit obtained does not contain chromium. This is notably due to the formation of zinc hydroxides, resulting from the rise in pH at the cathode due to the release of dihydrogen, likely to block the diffusion of chromium towards the cathode. This absence of chromium deposition can also be explained by the existence of a shift in reduction potentials (chromium reduction potential becoming lower than that of zinc and/or water reduction potential).
La présence d’au moins un tensioactif permet ainsi de faciliter la diffusion du chrome dans la couche de diffusion et/ou de diminuer la surtension cathodique du chrome et/ou d’augmenter la surtension cathodique de l’électrolyse de l’eau ce qui permet de minimiser le dégagement de dihydrogène et la formation d’hydroxydes de zinc.The presence of at least one surfactant thus makes it possible to facilitate the diffusion of the chromium in the diffusion layer and/or to reduce the cathodic overvoltage of the chromium and/or to increase the cathodic overvoltage of the electrolysis of the water, which minimizes the release of dihydrogen and the formation of zinc hydroxides.
De préférence, le tensioactif est présent dans une concentration allant de 0.3 à 3 mmol/L.Preferably, the surfactant is present in a concentration ranging from 0.3 to 3 mmol/L.
La concentration en tensioactif permet de moduler la brillance du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.The surfactant concentration makes it possible to modulate the shine of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
De préférence, l’augmentation de la concentration en tensioactif permet de renforcer la brillance du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.Preferably, the increase in the concentration of surfactant makes it possible to reinforce the shine of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
De préférence, les sels de zinc peuvent être choisis parmi le sulfate de zinc, le chlorure de zinc, le sulfamate de zinc, préférentiellement le sel de zinc sera du sulfate de zinc.Preferably, the zinc salts can be chosen from zinc sulphate, zinc chloride, zinc sulfamate, preferably the zinc salt will be zinc sulphate.
De préférence, les sels de chrome peuvent être choisis en fonction de la nature du sel de zinc. Si la préférence est le sulfate de zinc, alors on choisira préférentiellement le sulfate de chrome.Preferably, the chromium salts can be chosen according to the nature of the zinc salt. If the preference is zinc sulphate, then chromium sulphate will preferably be chosen.
Les sels conducteurs/sels support peuvent être choisis dans le groupe constitué par le sulfate de sodium, le sulfate de potassium et le sulfate d’ammonium et leurs mélanges, de préférence le sulfate de sodium. Les sels conducteurs/sels support permettent d’assurer la conductivité électrique au cours du procédé.The conductive salts/carrier salts can be selected from the group consisting of sodium sulphate, potassium sulphate and ammonium sulphate and mixtures thereof, preferably sodium sulphate. Conductive salts/carrier salts ensure electrical conductivity during the process.
De préférence, la composition aqueuse comprend en outre un ou plusieurs acides aminés, de préférence de la glycine.Preferably, the aqueous composition further comprises one or more amino acids, preferably glycine.
La glycine permet de conduire à des revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention brillants, semi-brillants ou mats.Glycine makes it possible to produce zinc-chrome (Zn-Cr) coatings according to the invention which are shiny, semi-shiny or matte.
La teneur en glycine dans la composition aqueuse peut varier de 50 à 75 g/l par rapport à la concentration totale de la composition.The glycine content in the aqueous composition can vary from 50 to 75 g/l relative to the total concentration of the composition.
La teneur en glycine permet de moduler l’aspect mat du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.The glycine content makes it possible to modulate the matte appearance of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
De préférence, lorsqu’on augmente la teneur en glycine et l’on diminue la teneur en tensioactif, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente un aspect mat.Preferably, when the glycine content is increased and the surfactant content is decreased, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating has a matt appearance.
De préférence, lorsqu’on diminue la teneur en glycine et l’on augmente la teneur en tensioactif, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente un aspect brillant.Preferably, when the glycine content is reduced and the surfactant content is increased, the zinc-chromium (Zn-Cr) coating has a shiny appearance.
Lorsque que le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) est brillant sur une surface non sablée ou semi-brillant sur une surface sablée, les propriétés mécaniques du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) sont supérieures à celles d’un revêtement zinc-chrome (Zr-Cr) ayant un aspect mat.When the zinc-chromium (Zn-Cr) coating is shiny on an unsanded surface or semi-shiny on a sanded surface, the mechanical properties of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating are superior to those of a zinc coating. -chrome (Zr-Cr) having a matte appearance.
Le pH de la composition aqueuse peut varier de 1,5 à 3,5, de préférence varie de 2 à 2,5.The pH of the aqueous composition can vary from 1.5 to 3.5, preferably varies from 2 to 2.5.
En effet, lorsque le pH de la composition aqueuse est notamment supérieur à 3,5, les risques de précipitation des sels de chrome sont accrus dans le bain, ainsi entre 1,5 et 3,5 de pH les risques sont minimisés.Indeed, when the pH of the aqueous composition is in particular greater than 3.5, the risks of precipitation of the chromium salts are increased in the bath, thus between 1.5 and 3.5 pH the risks are minimized.
Le procédé selon l’invention est mis en œuvre à une température allant de 35°C à 45°C. En dessous de 35°C, l’efficacité de la composition peut être insuffisante et au-dessus de 45°C, les composants chimiques peuvent être dégradés.The process according to the invention is implemented at a temperature ranging from 35°C to 45°C. Below 35°C, the effectiveness of the composition may be insufficient and above 45°C, the chemical components may be degraded.
De préférence, la composition aqueuse comprend :
- un ou plusieurs sels de zinc,
- un ou plusieurs sels de chrome,
- un ou plusieurs sels conducteurs/sels support, de préférence du sulfate de sodium,
- un ou plusieurs tensioactifs, de préférence non ioniques, et
- optionnellement un ou plusieurs acides aminés, de préférence de la glycine.Preferably, the aqueous composition comprises:
- one or more zinc salts,
- one or more chromium salts,
- one or more conductive salts/support salts, preferably sodium sulphate,
- one or more surfactants, preferably nonionic, and
- optionally one or more amino acids, preferably glycine.
Avantageusement, le procédé selon l’invention ne comprend pas une étape additionnelle de formation d’une couche de conversion anti-corrosion de type passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).Advantageously, the method according to the invention does not include an additional step of forming an anti-corrosion conversion layer of the passivation type comprising trivalent chromium (Cr(III)).
En d’autres termes, avantageusement, le procédé selon l’invention ne comprend pas une étape de formation d’une couche de conversion anti-corrosion de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)) après le dépôt de la couche comprenant un alliage zinc-chrome.In other words, advantageously, the method according to the invention does not comprise a step of forming a passivation anti-corrosion conversion layer comprising trivalent chromium (Cr(III)) after the deposition of the layer comprising a zinc-chromium alloy.
L’invention a encore pour objet un composant tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant une extrémité filetée selon l’invention contenant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure qui est recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), conforme à l’invention, dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.Another subject of the invention is a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising a threaded end according to the invention containing at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface which is covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr), in accordance with the invention, of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy.
L’extrémité filetée est telle que précédemment définie.The threaded end is as previously defined.
La couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est telle que précédemment définie.The layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is as previously defined.
Le composant tubulaire présente une tenue à la corrosion et au grippage améliorée.The tubular component has improved resistance to corrosion and seizing.
Préférentiellement, le composant tubulaire est de type mâle et comporte au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure.Preferably, the tubular component is of the male type and comprises at least one thread extending over its outer peripheral surface.
Plus préférentiellement, le composant tubulaire est de type mâle et comporte au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure et au moins une partie non filetée, de préférence choisie parmi une butée et/ou une portée d’étanchéité.More preferably, the tubular component is of the male type and comprises at least one thread extending over its outer peripheral surface and at least one non-threaded part, preferably chosen from among a stop and/or a sealing surface.
Préférentiellement, le composant tubulaire est de type femelle et comporte au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique intérieure.Preferably, the tubular component is of the female type and comprises at least one thread extending over its inner peripheral surface.
Plus préférentiellement, le composant tubulaire est de type femelle et comporte au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique intérieure et au moins une partie non filetée, de préférence choisie parmi une butée et/ou une portée d’étanchéité.More preferably, the tubular component is of the female type and comprises at least one thread extending over its inner peripheral surface and at least one non-threaded part, preferably chosen from a stop and/or a sealing surface.
Conformément à l’invention, le composant tubulaire est pourvu d’un axe de révolution.According to the invention, the tubular component is provided with an axis of revolution.
Le composant tubulaire selon l’invention est plus particulièrement réalisé en acier, et en particulier en acier, les aciers tels que décrits dans les normes API 5CT, par exemple ceux comprenant du carbone en proportion inférieure à 0,25 %, et ou préférentiellement, les aciers présentant un grade tel que défini selon les normes ISO11960 et ISO13680, et ou encore un acier carbone H40, J55, K55, M65, L80, C90, C95, T95, P110, Q125, ou encore un acier martensitique 13Cr ou S13Cr, ou Duplex 22Cr + 25Cr, ou Super-Duplex 25Cr, ou austénitique Fe 27Cr.The tubular component according to the invention is more particularly made of steel, and in particular of steel, the steels as described in the API 5CT standards, for example those comprising carbon in a proportion of less than 0.25%, and or preferably, steels with a grade as defined according to the ISO11960 and ISO13680 standards, and or even a carbon steel H40, J55, K55, M65, L80, C90, C95, T95, P110, Q125, or even a martensitic steel 13Cr or S13Cr, or Duplex 22Cr + 25Cr, or Super-Duplex 25Cr, or austenitic Fe 27Cr.
L’invention concerne aussi l’utilisation d’un composant tubulaire tel que défini précédemment pour le forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie.The invention also relates to the use of a tubular component as defined above for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen. , carbon capture or geothermal energy.
De préférence, l’invention porte sur l’utilisation du composant tubulaire tel que défini précédemment pour le forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure.Preferably, the invention relates to the use of the tubular component as defined previously for drilling and/or operating a hydrocarbon well.
La présente invention se rapporte également à un joint fileté tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puits d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type mâle présentant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure et une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type femelle présentant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique intérieure, vissées l’une dans l’autre, l’une au moins desdites extrémités étant telle que définie précédemment, en particulier dont le filetage est recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) telle que définie précédemment.The present invention also relates to a tubular threaded joint for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising a threaded end of a male-type tubular component having at least one thread extending on its outer peripheral surface and a threaded end of a female-type tubular component having at least one thread extending on its inner peripheral surface, screwed into each other, at least one of said ends being as defined previously, in particular the threading of which is covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) as defined previously.
Le joint fileté tubulaire selon l’invention présente notamment une meilleure résistance à la corrosion et au grippage, y compris dans des milieux agressifs tels que définis précédemment.The tubular threaded joint according to the invention has in particular better resistance to corrosion and seizing, including in aggressive environments as defined above.
De préférence, les deux extrémités filetées sont telles que définies précédemment.Preferably, the two threaded ends are as defined above.
Selon un aspect de l’invention, l’extrémité filetée du composant tubulaire de type mâle présente au moins un filetage, qui s’étend sur sa surface périphérique extérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention telle que décrite précédemment.According to one aspect of the invention, the threaded end of the male-type tubular component has at least one thread, which extends over its outer peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to the invention as described above.
Selon un autre aspect de l’invention, l’extrémité filetée du composant tubulaire de type femelle présente au moins un filetage, qui s’étend sur sa surface périphérique intérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention telle que décrite précédemment.According to another aspect of the invention, the threaded end of the female-type tubular component has at least one thread, which extends over its inner peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention as described above.
Selon encore un autre aspect de l’invention, l’extrémité filetée du composant tubulaire de type mâle présente au moins un filetage, qui s’étend sur sa surface périphérique extérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention, et l’extrémité filetée du composant tubulaire de type femelle présente au moins un filetage, qui s’étend sur sa surface périphérique intérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention.According to yet another aspect of the invention, the threaded end of the male-type tubular component has at least one thread, which extends over its outer peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr ) according to the invention, and the threaded end of the female-type tubular component has at least one thread, which extends over its inner peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to 'invention.
De préférence, le joint fileté tubulaire comprend une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type mâle présentant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique extérieure et au moins une partie non filetée choisie parmi une butée et/ou une portée d’étanchéité avec une interférence métal/métal, et une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type femelle présentant au moins un filetage s’étendant sur sa surface périphérique intérieure et au moins une partie non filetée choisie parmi une butée et/ou une portée d’étanchéité avec une interférence métal/métal ; le filetage et la partie non filetée étant recouverts par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention tel que décrit précédemment.Preferably, the tubular threaded joint comprises a threaded end of a male-type tubular component having at least one thread extending on its outer peripheral surface and at least one non-threaded part selected from an abutment and/or a bearing surface. sealing with metal/metal interference, and a threaded end of a female-type tubular component having at least one thread extending on its inner peripheral surface and at least one non-threaded part selected from a stopper and/or a seat sealing with metal/metal interference; the threading and the non-threaded part being covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention as described above.
Dans le texte de la description, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre » et « allant de … à … ».
Par ailleurs, l’expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l’expression « un ou plusieurs ».In the text of the description, and unless otherwise indicated, the limits of a range of values are included in this range, in particular in the expressions “included between” and “ranging from … to …”.
Furthermore, the expression “at least one” used in the present description is equivalent to the expression “one or more”.
Des caractéristiques de l'invention sont exposées plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés.Features of the invention are set out in more detail in the description below, with reference to the accompanying drawings.
Le joint fileté représenté sur la
De plus, comme représenté sur la
A la
Sur la
De préférence, le revêtement 15 comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, plus préférentiellement allant de 25 à 30% en poids, et une teneur en zinc allant de 70 à 80% en poids, plus préférentiellement allant de 70 à 75% en poids, par rapport au poids total de l’alliage.Preferably, the coating 15 comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, more preferably ranging from 25 to 30% by weight, and a zinc content ranging from 70 to 80% by weight, more preferably ranging from 70 75% by weight, relative to the total weight of the alloy.
Exemple de réalisationExample of realization
On réalise sur un filetage en acier carbone grade L80, un dépôt par voie électrolytique, tel que décrit ci-dessus d’un revêtement métallique semi-brillant comprenant un alliage de zinc-chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome de 27% en poids par rapport au poids total de l’alliage.Is carried out on a grade L80 carbon steel thread, an electrolytic deposition, as described above, of a semi-gloss metallic coating comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) comprising a chromium content of 27 % by weight relative to the total weight of the alloy.
Le revêtement semi-brillant zinc-chrome a été obtenu à partir d’une composition aqueuse contenant 75g/L de glycine.The zinc-chromium semi-gloss coating was obtained from an aqueous composition containing 75g/L of glycine.
Le revêtement zinc-chrome est comparé à des revêtements zinc-nickel (Zn-Ni), dont le zinc est l’élément majoritaire en poids, comportant différentes teneurs pondérales en nickel allant de 10 à 18% en poids. Le pourcentage en poids est calculé par rapport au poids total de l’alliage.The zinc-chromium coating is compared to zinc-nickel (Zn-Ni) coatings, in which zinc is the major element by weight, with different weight contents of nickel ranging from 10 to 18% by weight. The percentage by weight is calculated relative to the total weight of the alloy.
Les revêtements ont été soumis à des tests tribologiques (test scratch et test bowden) afin de déterminer la charge critique pour laquelle on constate un écaillage des revêtements (déformation plastique), le coefficient de frottement initial ainsi que le nombre de cycles que les revêtements sont capables de supporter.The coatings were subjected to tribological tests (scratch test and bowden test) in order to determine the critical load for which peeling of the coatings is observed (plastic deformation), the initial coefficient of friction as well as the number of cycles that the coatings are able to bear.
Les revêtements ont également été soumis à un test au brouillard salin pour déterminer leurs performances anticorrosion.The coatings were also subjected to a salt spray test to determine their anti-corrosion performance.
Scratch testScratch test
Les conditions expérimentales mettent en œuvre une bille en carbure de tungstène qui est appliquée sur les revêtements et déplacée avec une charge croissante allant de 10N à 260 N avec une vitesse de déplacement de la bille de 4,20 mm/s, une durée de 2,38 secondes, une taille de bille de 5 mm et une longueur de piste de 10 mm.The experimental conditions implement a tungsten carbide ball which is applied to the coatings and moved with an increasing load ranging from 10N to 260 N with a speed of movement of the ball of 4.20 mm/s, a duration of 2 .38 seconds, a ball size of 5 mm and a track length of 10 mm.
Les résultats de scratch test sont représentés dans le tableau 1The scratch test results are shown in Table 1
RésultatsResults
de l’élément métallique X
dans l’alliage (Zn-X)% in weight
of the metallic element X
in the alloy (Zn-X)
(semi-brillant)ZnCr
(semi-gloss)
Les résultats des essais scratch tests décrits dans le tableau 1 montrent que le revêtement zinc-chrome semi-brillant résiste jusqu’à des charges au moins aussi importantes que celles auxquelles résistent les revêtements zinc-nickel ayant une teneur en nickel allant de 10 à 18% en poids par rapport au poids total de l’alliage.The results of the scratch tests described in Table 1 show that the semi-bright zinc-chromium coating resists loads at least as great as those resisted by zinc-nickel coatings with a nickel content ranging from 10 to 18 % by weight relative to the total weight of the alloy.
Test Bowden
Afin d'évaluer les propriétés lubrifiantes (coefficient de friction) de la surface du revêtement, un testeur de friction Bowden disponible dans le commerce (Shinko Engineering Co., Ltd.) a été utilisé. Dans le testeur de friction Bowden, une bille de carbure de tungstène a été déplacée d'avant en arrière en ligne droite sur un revêtement formé sur une tôle d'acier tandis qu'une charge a été appliquée à la bille. Bowden test
In order to evaluate the lubricating properties (coefficient of friction) of the coating surface, a commercially available Bowden Friction Tester (Shinko Engineering Co., Ltd.) was used. In the Bowden Friction Tester, a tungsten carbide ball was moved back and forth in a straight line over a coating formed on a sheet of steel while a load was applied to the ball.
Le coefficient de frottement a été mesuré à partir de la force de frottement et de la charge de pression à ce moment-là.The coefficient of friction was measured from the frictional force and the pressure load at that time.
Procédure
La bille en carbure de tungstène est appliquée sur les revêtements et déplacée avec une charge de pressage de 30 N et 100 N, avec une vitesse de déplacement de la bille de 4,20 mm/s, une durée de 2,38 secondes, une taille de bille de 5 mm et une longueur de piste de 10 mm. Procedure
The tungsten carbide ball is applied to the coatings and moved with a pressing load of 30 N and 100 N, with a ball moving speed of 4.20 mm/s, a duration of 2.38 seconds, a ball size of 5mm and a track length of 10mm.
Le coefficient de frottement initial a été déterminé afin d’évaluer les propriétés lubrifiantes du revêtement.The initial coefficient of friction was determined in order to evaluate the lubricating properties of the coating.
Le nombre de cycles (nombre de passage de la bille sur la surface) a été mesuré pour chaque revêtement pour évaluer leur tenue à l’abrasion.The number of cycles (number of passages of the ball on the surface) was measured for each coating to assess their resistance to abrasion.
Les résultats sont indiqués dans les tableaux 2 et 3 suivants.The results are shown in Tables 2 and 3 below.
Test Bowden – résultat pour une charge 30NBowden test – result for 30N load
de frottement initialCoefficient
initial friction
(nombre de cycles)Endurance
(number of cycles)
de l’élément métallique X
dans l’alliage (Zn-X)% in weight
of the metallic element X
in the alloy (Zn-X)
(semi-brillant)ZnCr
(semi-gloss)
(semi-brillant)ZnCr
(semi-gloss)
Le test Bowden décrit dans le tableau 2 montre que pour une charge de 30N, les coefficients de frottement initiaux sont plus faibles pour un revêtement zinc-chrome selon l’invention que pour des revêtements zinc-nickel.The Bowden test described in table 2 shows that for a load of 30N, the initial coefficients of friction are lower for a zinc-chromium coating according to the invention than for zinc-nickel coatings.
De plus, le revêtement zinc-chrome présente une endurance au moins aussi importante que les revêtements zinc-nickel pour une charge de 30N.In addition, the zinc-chromium coating has an endurance at least as great as the zinc-nickel coatings for a load of 30N.
Test Bowden – résultat pour une charge de 100NBowden test – result for 100N load
(nombre de cycles)Endurance
(number of cycles)
de l’élément métallique X
dans l’alliage (Zn-X)% in weight
of the metallic element X
in the alloy (Zn-X)
(semi-brillant)ZnCr
(semi-gloss)
Le test Bowden réalisé pour une charge de 100N, décrit dans le tableau 3, montre que le revêtement zinc-chrome selon l’invention présente une endurance supérieure à celle des revêtements zinc-nickel.The Bowden test carried out for a load of 100N, described in Table 3, shows that the zinc-chromium coating according to the invention exhibits greater endurance than that of the zinc-nickel coatings.
Il en résulte que le revêtement zinc-chrome selon l’invention présente une meilleure résistance à l’usure que les revêtements zinc-nickel dont la teneur en nickel varie de 10 à 18% en poids.As a result, the zinc-chromium coating according to the invention has better wear resistance than the zinc-nickel coatings whose nickel content varies from 10 to 18% by weight.
Il en résulte que plus on augmente la charge, plus le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention présente une endurance améliorée, soit donc une résistance à l’usure supérieure, par rapport à un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni).As a result, the more the load is increased, the more the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has improved endurance, i.e. therefore a superior wear resistance, compared to a zinc-nickel (Zn-Cr) coating. -Neither).
Test au brouillard salinSalt spray test
Les tests de corrosion ont consisté en un test au brouillard salin neutre réalisé en enceinte climatique dans les conditions suivantes : 35°C avec une solution saline à 50 g/L de densité comprise entre 1.029 et 1.036 à 25°C, de pH compris entre 6,5 et 7,2 à 25°C et récupérée à la vitesse moyenne de 1.5 ml/h.The corrosion tests consisted of a neutral salt spray test carried out in a climatic chamber under the following conditions: 35°C with a 50 g/L saline solution with a density between 1.029 and 1.036 at 25°C, with a pH between 6.5 and 7.2 at 25°C and recovered at an average rate of 1.5 ml/h.
Au cours de ce test, l’apparition de rouille rouge et de rouille blanche a été évaluée.During this test, the appearance of red rust and white rust was evaluated.
Performances anticorrosion – apparition rouille rougeAnti-corrosion performance – appearance of red rust
L’apparition de la rouille rouge est évaluée en déterminant dans un ordre croissant le degré d’enrouillement Re qui correspond au pourcentage de surface enrouillée par rapport à la surface totale.The appearance of red rust is evaluated by determining, in increasing order, the degree of rusting Re, which corresponds to the percentage of rusted surface in relation to the total surface.
Des échantillons intacts sans enrouillement rouge doivent alors correspondre à la classe Re0 de la norme ISO 9227 après exposition.Intact samples without red rusting must then correspond to class Re0 of the ISO 9227 standard after exposure.
Les résultats sont indiqués dans le tableau 4 ci-après.The results are shown in Table 4 below.
Le degré d’enrouillement dans un ordre croissant de Re0 à Re2 après exposition correspond à la surface enrouillée par rapport à la surface totale.The degree of rusting in an increasing order from Re0 to Re2 after exposure corresponds to the rusted surface compared to the total surface.
Conformément à ce degré d’enrouillement :According to this degree of rusting:
Re0 = 0% d’enrouillement de la surface totale,Re0 = 0% rusting of the total surface,
Re1 = 0,05% d’enrouillement de la surface totale,Re1 = 0.05% rusting of the total surface,
Re2 = 0,5 % d’enrouillement de la surface totale,Re2 = 0.5% rusting of the total surface,
Re6 = 40%-50% d’enrouillement de la surface totale.Re6 = 40%-50% rusting of the total surface.
Le tableau 4 montre ainsi que les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) présentent des performances au moins aussi bonnes vis-à-vis de l’apparition de la rouille rouge qu’un revêtement zinc-nickel.Table 4 thus shows that zinc-chromium (Zn-Cr) coatings perform at least as well with respect to the appearance of red rust as a zinc-nickel coating.
Performances anticorrosion – apparition de rouille blancheAnti-corrosion performance – appearance of white rust
La présence de la rouille blanche correspond à l’oxydation du revêtement, notamment à l’oxydation du zinc, et est évaluée en mesurant, après exposition au brouillard salin, son temps d’apparition et son temps de recouvrement total de la surface du revêtement.The presence of white rust corresponds to the oxidation of the coating, in particular to the oxidation of zinc, and is evaluated by measuring, after exposure to salt spray, its time of appearance and its time of total covering of the surface of the coating. .
Après exposition au brouillard salin, l’intensité de la couche de rouille blanche recouvrant les revêtements est classée selon l’ordre croissant suivant :After exposure to salt spray, the intensity of the layer of white rust covering the coatings is classified according to the following increasing order:
- rouille blanche d’intensité 1 correspondant à une couche de rouille blanche fine et légère, qu’on peut appeler également voile,- white rust of intensity 1 corresponding to a layer of fine and light white rust, which can also be called veil,
- rouille blanche d’intensité 2 correspondant à une couche de rouille blanche se présentant sous forme de cristaux,- white rust of intensity 2 corresponding to a layer of white rust in the form of crystals,
- rouille blanche d’intensité 3 correspondant à une couche de rouille blanche très dense.- white rust of intensity 3 corresponding to a very dense layer of white rust.
Temps d’apparition de la rouille blancheAppearance time of white rust
La
La
La
Temps de recouvrement total de la surface du revêtement par de la rouille blancheTotal covering time of the surface of the coating by white rust
La
La
ConclusionConclusion
Les résultats montrent que les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’invention présentent des performances supérieures en matière d’apparition de rouille blanche par rapport à un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni).The results show that the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention have superior performance in terms of the appearance of white rust compared to a zinc-nickel (Zn-Ni) coating.
Il en résulte une meilleure adhésion des couches déposées ultérieurement sur les revêtements zinc-chrome.This results in better adhesion of the layers subsequently deposited on the zinc-chromium coatings.
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