JUNTA ROSCADA PARA TUBO DE ACERO Campo técnico Esta invención trata de una junta roscada para tubos de acero que pueden mostrar excelente a resistencia a excoriación con seguridad sin ser recubiertas de una grasa compuesta que ha sido aplicada a las juntas roscadas cuando se conectan "OCTG" (por sus siglas en inglés: "oil country tubular goods" artículos tubulares para campos petroleros). La junta roscada para tubos de acero de acuerdo con la presente invención puede evitar los efectos nocivos al medio ambiente mundial y en seres humanos que ocasiona la grasa compuesta . Técnica anterior Los OCTG tal y como tubos y revestimientos utilizados en la excavación de pozos de gas y pozos petroleros normalmente se conectan entre si a través de juntas roscadas. En el pasado, la profundidad de los pozos petroleros generalmente era de 2000 a 3000 metros, pero en pozos petroleros profundos tales como los recientes campos petroleros costa fuera, la profundidad de los pozos petroleros llega a 8,000 a 10,000 metros. En el medio ambiente de uso, las juntas roscadas para conectar tales OCTG se someten a diversas fuerzas, tales como fuerzas axiales de tracción ocasionadas por el peso de los OCTG y las juntas roscadas mismas, la combinación de las presiones internas y
externas y el calor geotérmico. En consecuencia, las juntas roscadas utilizadas para OCTG necesitan poder mantener la hermeticidad sin experimentar daños incluso en un ambiente como este. Una junta roscada típica utilizada para conectar
OCTG tiene una estructura de macho-hembra con una porción externamente roscada que se forma en la porción de extremo de un tubo de acero (macho) y una porción internamente roscada en la superficie interior de un acoplamiento (hembra) que es un elemento de conexión separado. Una porción de contacto metal con metal no roscado se forma en la punta de la porción exteriormente roscada del macho y en correspondencia también se forma en la base de la porción internamente roscada de la hembra. Un extremo del tubo de acero se inserta en el acoplamiento, y la porción externamente roscada del macho y la porción internamente roscada de la hembra se aseguran entonces hasta que las porciones de contacto metal con metal no roscadas de estos dos elementos pueden ponerse en contacto unos con otros, formando así un sello metálico que garantiza la hermeticidad. Durante el proceso de bajar los tubos o los revestimientos en un pozo de gas o de petróleo, debido a diversos problemas, se dan casos en los que es necesario aflojar una junta roscada que ya ha sido apretada para conectar los tubos, subir los tubos y la junta roscada, fuera
del pozo, volver a apretar los tubos con la junta, y después volverlos a bajar. El API (Instituto Americano del Petróleo, por sus siglas en inglés) requiere que una junta pueda mantener la hermeticidad sin la ocurrencia de grave agarrotamiento con referencia a excoriación incluso si apretando (preparación) y aflojando (rotura)' se repiten diez veces para una junta para tubos o tres veces para una junta de revestimiento. Al momento de apretar, a fin de aumentar la resistencia a excoriación y la hermeticidad, un lubricante líquido viscoso que contiene polvos de metal pesado y que se denomina como "grasa compuesta" ha sido convencionalmente aplicado a las superficies de contacto (principalmente, las porciones roscadas y las porciones de contacto metal con metal no roscadas) de una junta roscada. Tal grasa compuesta está especificada por el boletín 5A2 del API. En el pasado, se propuso formar una o más capas por tratamiento superficial tal y como nitruración, varios tipos de baños metálicos de protección incluyendo plaqueado de zinc y plaqueado dispersante y fosfatización en las superficies de contacto de una junta roscada a fin de aumentar la retención de una grasa compuesta en las superficies de contacto y por ello aumentar las propiedades de deslizamiento. Sin embargo, como se describe a continuación, el uso de una grasa compuesta representa la amenaza de efectos nocivos en el
medio ambiente y los seres humanos. La grasa compuesta contiene grandes cantidades de polvo de metales pesados tales como zinc, plomo y cobre. Cuando se aprieta una junta roscada, la grasa que ha sido aplicada se sale o derrama a la superficie exterior, y existe la posibilidad de que la grasa ocasione efectos nocivos en el medio ambiente y en especial para la vida marina, en particular a partir de metales pesados perjudiciales tales como el plomo. Además, el proceso de aplicar una grasa compuesta empeora el medio ambiente de trabajo y existe una preocupación por efectos nocivos a los seres humanos . En años recientes, como resultado de la promulgación de 1998 del Tratado de OSPAR (Tratado de Oslo y París) correspondiente para prevenir la contaminación oceánica en el norte del Atlántico, las restricciones con respecto al medio ambiente mundial se han vuelto más estrictas y en algunos países, el uso de la grasa compuesta ya está restringido. En consecuencia, en la excavación de pozos de gas y pozos petroleros, a fin de evitar efectos nocivos para el medio ambiente y los seres humanos, ha llegado a existir una demanda por juntas roscadas que puedan mostrar excelente resistencia a la excoriación sin usar la grasa compuesta. Hasta ahora ha habido algunas propuestas de juntas
roscadas que pueden usarse para la conexión de OCTG en un estado no lubricado sin aplicación de una grasa compuesta. Por ejemplo, JP-A 08-233163, JP-A 08-233164 y JP-A 09-72467 divulgan juntas roscadas que tiene, en las superficies de contacto de una junta roscada un revestimiento de fosfato (conversión química inferior y un revestimiento lubricante sólido superior que contiene un lubricante sólido seleccionado a partir de disulfuro de molibdeno (MoS2) y disulfuro de tungsteno (WS2) en una resina. Las superficies de contacto pueden ser sometidas, con anterioridad a la formación de un revestimiento de fosfato, a tratamiento para aumentar la aspereza superficial o a tratamiento de nitruración. WO 20004-033951 divulga una junta roscada que tiene una capa inferior de un revestimiento protector contra corrosión y una capa superior de un revestimiento lubricante sólido en las superficies de contacto de la junta. El revestimiento protector contra corrosión contiene polvo de zinc en una resina epóxica y el revestimiento lubricante sólido contiene disulfuro de molibdeno (MoS2) u otro lubricante sólido en un aglutinante inorgánico. Sin embargo, en cada una de las juntas roscadas antes descritas diseñadas para uso en un estado no lubricado de la técnica anterior, el revestimiento lubricante sólido que es la última capa es un revestimiento que contiene
partículas de lubricante sólido en una resina, que, como se describe a continuación, ocasiona algunas problemas en su uso real . OCTG normalmente son transportados por transporte marítimo y guardados en exteriores. A fin de prevenir corrosión durante el envío y el almacenamiento anterior al uso, un aceite que evita la oxidación (u otro líquido diseñado para prevención de oxidación) normalmente se aplica a las superficies interior y exterior del tubo. Además, a fin de proteger las superficies de rosca y las porciones de contacto metal con metal no roscado durante el transporte y almacenamiento, un protector se instala a menudo sobre una junta roscada para proteger cada superficie de contacto expuesta del macho y la hembra de la junta. Cuando un tubo de acero para OCTG es enviado en un estado en el cual un acoplamiento se conecta a un extremo del tubo como se muestra en la Figura 1, los protectores se instalan en el otro extremo del tubo y en el otro extremo del acoplamiento. Incluso si los protectores son instalados de esta manera, el aceite para prevención de oxidación que se aplica a las superficies interior y exterior del tubo de acero con anterioridad al transporte penetra en el interior del protector durante el transporte o almacenamiento. Además, las superficies interior y exterior del tubo de acero se mojan con agua que es resultado de condensación de humedad o la
lluvia durante el transporte y almacenamiento, y esta agua también penetra en el interior de los protectores . Tanto el aceite de prevención de oxidación como el agua que han penetrado en el interior del protector entran en contacto con el revestimiento lubricador sólido formado como la última capa sobre las superficies de contacto de la junta roscada. Si la instalación de un protector no se lleva a cabo, tal contacto ocurre con más rapidez. Un revestimiento lubricante sólido se forma a través de partículas de un lubricante sólido tal y como disulfuro de molibdeno o disulfuro de tungsteno dispersos en una aglutinante, de manera que el revestimiento es inherentemente poroso. Por lo tanto, si un aceite preventivo de oxidación entra en contacto con un revestimiento lubricante sólido, fácilmente permea en el recubrimiento que es poroso. Como resultado, el recubrimiento lubricante solo no puede mostrar su función en forma adecuada, y existe la posibilidad de que la resistencia a excoriación de la junta roscada se reduzca marcadamente. Se tiene la teoría de que debido a una reducción en el desempeño del lubricante debido a una reacción química entre el aceite para prevención de óxido y el lubricante sólido o el aglutinante, o debido una presión extrema que se genera en el aceite de prevención de óxido que se confina en el recubrimiento de lubricante por la presión
que se genera al momento de apretar una junta roscada, resulta por lo mismo en la interrupción de la unión del recubrimiento lubricante. En forma similar, el agua condensada y el agua de lluvia que penetran en el interior del protector y entran en contacto con el recubrimiento lubricante sólido fácilmente permean en ese recubrimiento. Como resultado, existe la posibilidad que propiedades lubricantes del recubrimiento disminuyan debido a una reacción del agua con el lubricante sólido o que la apariencia superficial se empeore en particular cuando el recubrimiento contiene cobre. Estos problemas ocasionados por un aceite para prevención de oxidación o agua resultan del hecho de que la última capa de lubricante sólido no está efectivamente protegida. Una capa protectora contra corrosión que se forma debajo del recubrimiento lubricante sólido para protección del tubo de acero mismo como se divulga en WO 2004/033951 no puede solucionar estos problemas. Divulgación de la Invención Esta invención proporciona una junta roscada para tubos de acero que tiene excelente resistencia a excoriación y que es capaz de evitar empeorar la apariencia de la superficie. La junta roscada puede ser utilizada- sin la aplicación de una grasa compuesta que tiene efectos nocivos para el medio ambiente mundial tal y como la vida marina y
los seres humanos. La junta roscada no muestra una reducción marcada en la resistencia de excoriación incluso si un aceite de prevención de oxidación se aplica a las superficies interna y externa de un tubo a fin de prevenir la corrosión durante el transporte y almacenamiento, y una disminución marcada en resistencia a excoriación o empeorar la apariencia incluso si estas superficies de un tubo quedan expuestas a agua condensada o agua de lluvia durante el transporte o almacenamiento . De acuerdo con la presente invención, al formar una capa protectora contra corrosión sólida no porosa que no contiene partículas sólidas encima de una capa lubricante sólida formada en las superficies de contacto de una junta roscada, una junta roscada para tubos de acero pueden suministrarse con excelente resistencia a excoriación en un estado no lubricado (sin aplicación de una grasa compuesta) y sin disminución considerable en el desempeño durante transporte y almacenamiento. Una junta roscada para tubos de acero de acuerdo con la presente invención comprende un macho y una hembra que tienen respectivas superficies de contacto que entran en contacto una con otra cuando la junta se aprieta, en donde las superficies de contacto de por lo menos uno del macho y la hembra están recubiertos con una capa lubricante sólida que comprende un polvo lubricante y un aglutinante y con una
capa protectora contra corrosión sólida que no contienen partículas sólidas formadas en la parte superior de la capa lubricante sólida. En esta especificación, un macho significa un elemento de una junta roscada que tiene una porción internamente roscada que se acopla con la porción externamente roscada del macho. Típicamente, ambos extremos de un tubo de acero forman un macho en sus superficies, y ambos lados de un acoplamiento, que es un elemento de conexión separado, forman una hembra en sus superficies internas. Al contrario es teóricamente posible que las superficies internas de ambos extremos de un tubo de acero sean una hembra y que un acoplamiento esté formado de un macho. Además, también existen juntas roscadas integrales que pueden conectarse directamente entre sí, sin utilizar un acoplamiento y en donde un extremo de un tubo de acero forma un macho y el otro extremo del mismo forma una hembra. La presente invención puede aplicarse a cualquiera de estas juntas roscadas. En una junta roscada para tubos de acero de acuerdo con la presente invención, un recubrimiento protector contra corrosión no poroso sólido se forma como la última capa. Como resultado, incluso si las superficies interior y exterior de un tubo de acero son recubiertas con un aceite para prevención de óxido u otro líquido para prevención de óxido
con anterioridad al envío o si son expuestas a agua condensada o agua de lluvia durante el transporte y almacenamiento, el líquido de prevención contra óxido o agua es bloqueado por la última capa de protección contra corrosión sólida y por ello se previene que permee en el recubrimiento lubricante sólido en la superficie de la junta roscada durante el transporte y almacenamiento, evitando así una reducción en el desempeño en el lubricante y que empeora la apariencia de la superficie. Al momento de apretar la junta roscada, el recubrimiento de protección contra corrosión gradualmente se gasta en las porciones de contacto debido al rozamiento que ocurre durante el apriete, y el recubrimiento lubricante sólido subyacente queda expuesto y puede mostrar su acción lubricante. Por lo tanto, la excelente resistencia a excoriación que puede prevenir la ocurrencia de excoriación durante apriete y desapriete repetidos puede lograrse en un estado no lubricado sin utilizar una grasa compuesta. De ese modo, se puede prevenir el empeorar el ambiente de trabajo y la contaminación del ambiente, en particular el medio ambiente marino, que acompaña el uso de una grasa compuesta que tiene la posibilidad de flotar en las cercanías al momento de su aplicación o en el momento del apriete. Además, el proceso de aplicar una grasa compuesta en el campo se vuelve innecesario, de manera que el tiempo que se requiere
para apretar el OCTG se acorta. En una junta roscada para tubos de acero, de acuerdo con la presente invención, la última capa en la forma de un recubrimiento protector contra corrosión sólido puede constar totalmente de una resina orgánica. Tal recubrimiento protector contra corrosión sólido ha aumentado las propiedades para prevención de la corrosión. El aglutinante utilizado en el recubrimiento lubricante sólido como la capa más baja puede ser ya sea un aglutinante inorgánico (un compuesto polímero inorgánico) o un aglutinante orgánico (una resina orgánica) . Cuando el aglutinante del recubrimiento lubricante sólido es una resina orgánica, el recubrimiento protector contra corrosión sólido puede formarse total o parcialmente a partir de la resina orgánica utilizada para el aglutinante de la capa inferior. Esto hace posible aumentar la adhesión entre el recubrimiento lubricante sólido inferior y el recubrimiento protector contra corrosión sólido superior, y se puede aumentar más la resistencia a excoriación de una junta roscada para tubos de acero. En una forma de realización preferida, un recubrimiento lubricante sólido y un recubrimiento protector contra corrosión sólido se forman en las superficies de contacto de la hembra de una junta roscada. Una hembra normalmente se forma en un acoplamiento corto, de manera que
el proceso para formar un recubrimiento sobre una hembra puede llevarse a cabo más fácilmente que sobre un macho. Además, esta forma de realización es más económica en comparación con la formación de un recubrimiento sólido y un recubrimiento protector contra corrosión sólido tanto en el macho como en la hembra. Cuando el recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector contra corrosión sólido se forman en las superficies de contacto solamente de un elemento del macho y la hembra, el otro elemento puede ser tratado de manera que se forme una o más capas de recubrimiento seleccionado de un zinc o un recubrimiento de aleación de zinc, un recubrimiento con chapa metálica, un recubrimiento con fosfato, un recubrimiento de oxalato, un recubrimiento de borato y un recubrimiento protector contra corrosión sólido sobre las superficies de contacto del mismo. Al impartir propiedades de prevención contra corrosión al otro elemento en esa forma, las propiedades de prevención contra corrosión de la junta roscada para tubos de acero pueden aumentarse. Alternativamente, un recubrimiento lubricante sólido puede formarse en las superficies de contacto del otro elemento para aumentar adicionalmente la resistencia a excoriación de la junta roscada. De manera similar cuando el recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector contra
corrosión sólido se forman en las superficies de contacto de solamente uno del macho y la hembra, el otro elemento puede ser tratado de manera que se forme ya sea un recubrimiento lubricante sólido o un recubrimiento protector contra corrosión sólido en las superficies de contacto de los mismos después de que las superficies de contacto fueron sometidas a tratamiento superficial preparatorio para aspereza de superficie seleccionado de decapado, soplado por chorro de arena, plaqueado por choque con zinc o una aleación de zinc, revestimiento metálico, nitruración suave, plaqueado de metal compuesto, fosfatización, tratamiento de oxalato y tratamiento de borato. De ese modo, a través del conocido efecto anchor que proporciona la aspereza de la superficie, la adhesión del recubrimiento sólido o del recubrimiento protector de contra corrosión sólido a las superficies de contacto se puede aumentar, y se vuelve difícil que se lleve a cabo el desprendimiento del recubrimiento' durante el transporte o almacenamiento, resultando en una mejora adicional en las propiedades para prevención contra corrosión o las propiedades lubricantes en una junta roscada para tubos de acero. Las superficies de contacto de una junta roscada en las cuales el recubrimiento lubricante sólido inferior y el recubrimiento protector contra corrosión sólido no poroso superior están formados de acuerdo con la presente invención
también pueden ser sometidos, con anterioridad a la formación del recubrimiento inferior a tratamiento superficial preparatorio seleccionado a partir de decapado, explosión, plaqueado por choque con zinc o una aleación de zinc, revestimiento metálico, nitruración suave, revestimiento metálico compuesto, fosfatización, tratamiento de oxalato y tratamiento de borato a fin de endurecer la superficie. También en este casi, debido al efecto de fijación, la adhesión del recubrimiento lubricante sólido inferior a las superficies de contacto puede aumentarse, y es difícil que se lleve a cabo el descascarillado del recubrimiento lubricante sólido, conduciendo a una mejora adicional en la resistencia contra excoriación. El espesor de cada uno del recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido de preferencia es 5-40 µm. Esto es suficiente para impartir un efecto anticorrosivo adecuado, excelente resistencia a excoriación y hermeticidad a una junta roscada para tubos de acero . Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra a través de un esquema la estructura ensamblada de un tubo de acero y un acoplamiento al momento de envío del tubo de acero. La Figura 2 muestra a través de un esquema las porciones de conexión de una junta roscada para los tubos de
acero . Las Figura 3 (a) y 3 (b) son vistas que muestran dos modos de hacer que las superficies sean ásperas al contacto. Mejor modo para llevar a cabo la invención La presente invención se explicará con respecto a las formas de realización que aparecen en los dibujos. (Estructura ensamblada de una junta roscada) La Figura 1 ilustra en forma esquemática la estructura ensamblada de la junta roscada típica que muestra el estado de un tubo de acero para un OCTG y un acoplamiento al momento de envío. Un tubo de acero A tiene en ambos extremos un macho 1 que tiene una porción exteriormente roscada 3a que se forma en su superficie exterior, y un acoplamiento (un elemento roscado de conexión) B tiene en ambos lados una hembra 2 que tiene una porción internamente roscada 3b que se forma en su superficie interior. Una de las hembras del acoplamiento B se conecta a uno de los machos del tubo A. Aunque no se muestre en el dibujo, normalmente un protector se monta en el otro macho del tubo de acero A y también en la otra hembra del acoplamiento B antes del transporte a fin de proteger las superficies de contacto de estos machos y hembras no conectados . Estos protectores son retirados con anterioridad al uso de la junta roscada. La Figura 2 muestra de manera esquemática la estructura representativa para tubos de acero (denominada
sencillamente más adelante como "junta roscada") . La junta roscada está constituida por un macho 1 formado en la superficie exterior del extremo de un tubo de acero A y una hembra 2 formada en la superficie interior de un acoplamiento B . El macho 1 tiene una porción externamente roscada 3a y una porción de contacto metal con metal no roscada 4a que se coloca en el extremo del tubo de acero. En correspondencia con lo mismo, la hembra 2 tiene una porción internamente roscada 3b y una porción de contacto metal con metal no roscada 4b colocadas en el lado interior de la porción roscada 3b. Las porciones roscadas 3a y 3b y las porciones de contacto metal con metal no roscadas 4a y 4b del macho 1 y la hembra 2, respectivamente, son las superficies de contacto de la junta roscada. Estas superficies de contacto es necesario que cuenten con resistencia a la excoriación, con hermeticidad y que sean a prueba de corrosión. En el pasado, para este fin, una grasa compuesta que contenía polvos de metales pesados se aplicaba, o un recubrimiento lubricante sólido se formaba en las superficies de contacto. No obstante, como se declaró anteriormente, estas dos técnicas anteriores tenían problemas en el uso real debido a los efectos perjudiciales para seres humanos y el medio ambiente o debido a un menor desempeño que incluía la resistencia a la excoriación durante el transporte y el almacenamiento.
De acuerdo con la presente invención, una capa inferior en la forma de un recubrimiento lubricante sólido y una capa superior en la forma de un recubrimiento protector anticorrosivo se forman en las superficies de contacto de por lo menos uno del macho 1 y la hembra 2. El recubrimiento lubricante sólido puede ser el mismo que se usa en la técnica anterior y contiene uno o más tipos de polvo lubricante en una resina. El recubrimiento protector anticorrosivo sólido es un recubrimiento no poroso homogéneo que no contiene partículas sólidas, y que sirve como barrera para proteger el recubrimiento lubricante sólido subyacente. Como se describe anteriormente, al momento de la unión, el recubrimiento protector anticorrosivo superior se desgaste gradualmente debido al rozamiento para exponer el recubrimiento lubricante sólido inferior, permitiendo así que el recubrimiento lubricante sólido muestre su acción lubricante de manera suficiente. Por lo tanto, a pesar de la presencia del recubrimiento protector superior arriba del recubrimiento lubricante sólido, se puede impartir excelente resistencia a la excoriación a una junta roscada en un estado no lubricado sin aplicación de una grasa compuesta. Además, debido a la función de barrera de la capa protectora anticorrosivo superior, incluso si las superficies interior y exterior de un tubo de acero están recubiertas con un aceite antiherrumbre o líquido antiherrumbre al momento del
transporte o si quedan expuestos al agua condensada o al agua de lluvia durante el transporte y el almacenamiento, el líquido o el agua no pueden permear hacia el recubrimiento lubricante sólido inferior a través del recubrimiento protector no poroso superior, y se evita una reducción en el funcionamiento durante el transporte o almacenamiento ocasionados por esta permeación. (Aspereza de las superficies de contacto) Las superficies de contacto de por lo menos uno del macho y la hembra en donde la capa inferior de un recubrimiento lubricante sólido y una capa superior de un recubrimiento protector anticorrosivo sólido se forman de acuerdo con la presente invención de preferencia son sometidos a tratamiento superficial preparatorio para aspereza de superficie de manera que la aspereza superficial Rmax sea mayor que la aspereza superficial obtenida a través de rectificación con máquina (3 a 5 µm) a fin de asegurar que el recubrimiento lubricante sólido que se forma en la misma tenga buena adhesión. Sin embargo, el objeto de la presente invención puede obtenerse incluso si el recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido se forman sin el tratamiento superficial preparatorio para hacer ásperas las superficies de contacto. La Figura 3 muestra dos modos de hacer ásperas las superficies de contacto.
En un primer modo de hacer áspera la superficie que aparece en la Figura 3 (a) , la superficie de un acero 30a mismo se hace áspero mediante tratamiento superficial preparatorio, y un recubrimiento lubricante sólido 31a y un recubrimiento protector anticorrosivo 32a se forman en secuencia directamente arriba de la misma. Este modo de hacer áspera la superficie puede obtenerse por voladura en donde un material de soplado por chorro de arena tal y como granalla que tiene forma esférica o arena gruesa que tiene una forma angular se proyecta contra la superficie, o por decapado en donde la superficie se sumerge en un ácido fuerte tal y como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico o ácido fluorhídrico. En un segundo modo de hacer áspera la superficie que aparece en la Figura 3 (b) , una capa primaria base 33 con superficie áspera se forma a través del tratamiento superficial preparatorio arriba de la superficie de un acero 30b y un recubrimiento lubricante sólido 31b y un recubrimiento protector anticorrosivo 32b se forma en secuencia arriba de la capa primaria. De ese modo, la capa primaria 33 se coloca entre la superficie de contacto del acero 30b y el recubrimiento lubricante sólido 31b. Ejemplos del tratamiento superficial preparatorio para formar una capa primaria son el tratamiento de conversión química tal y como el tratamiento con fosfato (fosfatización) , tratamiento con
oxalato y tratamiento con borato (la aspereza de la superficie aumenta con la proliferación de los cristales mediante el tratamiento de conversión química) , revestimiento metálico tal y como revestimiento con cobre o revestimiento con hierro (las proyecciones son de preferencia plaqueadas, de manera que la superficie se vuelva ligeramente más áspera) , plaqueado por choque con zinc o una aleación de zinc que forma un recubrimiento poroso de zinc o aleación de zinc, nitruración suave que forma un capa de nitruro (tal y como tratamiento Tufftriding) , y revestimiento metálico compuesto que forma un recubrimiento poroso que contiene finas partículas sólidas diseminadas en una matriz metálica. Ya sea en el primero como en el segundo modo de hacer áspera las superficies de contacto, la aspereza superficial Rmax que se obtiene a través del tratamiento superficial preparatorio de preferencia se encuentra en el rango de 5-40 µm. Si Rmax es menor de 5 µm, la adhesión del recubrimiento lubricante sólido a la superficie y la capacidad de la superficie para retener un recubrimiento pueden volverse inadecuada. Si Rmax excede 40 µm, el rozamiento de la superficie aumenta y el recubrimiento lubricante sólido no puede resistir las fuerzas de corte y fuerzas compresivas que el recubrimiento recibe cuando se aplica una gran presión a la superficie durante la unión, facilitando por lo mismo que se ocasione la rotura o
descascarillado de recubrimiento lubricante sólido. Dos o más tipos de tratamiento superficial preparatorio pueden llevarse a cabo para hacer áspera la superficie. Desde el punto de vista de la adhesión de un recubrimiento lubricante sólido, un recubrimiento poroso y en particular un recubrimiento formado por fosfatización (por ejemplo el tratamiento con fosfato de manganeso, fosfato de zinc, fosfato de hierro y manganeso o fosfato de zinc y calcio) o un recubrimiento de zinc o de aleación de zinc y hierro formado por plaqueado por choque se prefiere. El más preferido desde el punto de vista de la adhesión es un recubrimiento de fosfato de manganeso. Desde el punto de vista de la prevención anticorrosiva, se prefiere más un recubrimiento poroso de zinc o de aleación de zinc y hierro, ya que el zinc puede esperarse que suministre una capacidad propiciatoria a prueba de corrosión. Tanto un recubrimiento formado por fosf tización como un recubrimiento de zinc o de aleación de zinc y hierro formado por plaqueado por choque son porosos. Por lo tanto, un recubrimiento lubricante sólido que se forma encima de tal recubrimiento tiene una adhesión incrementada a través del denominado "efecto de fijación". Como resultado, se vuelve difícil que ocurra descascarillado del recubrimiento sólido incluso si la unión y desunión se repiten, y el contacto directo entre las superficies metálicas se previene
efectivamente, contribuyendo por lo mismo a aumentar la resistencia a excoriación, la hermeticidad y la prevención anticorrosiva . La fosfatización se puede llevar a cabo mediante inmersión o aspersión de manera convencional utilizando una solución acida para fosfatización que comúnmente para un material de acero revestido con zinc. Por ejemplo, una solución para fosfatización de tipo fosfato de zinc que contiene 1-150 g/L de iones de fosfato, 3-70 g/L de iones de zinc, 1-100 g/L de iones de nitrato y 0.30 g/L de iones de níquel puede ser utilizada. Otro ejemplo que se puede utilizar es una solución de fosfatización de tipo fosfato de manganeso que normalmente se utiliza en las juntas roscadas. La temperatura de la solución durante el tratamiento puede ser de temperatura ambiente hasta 100 °C. La duración del tratamiento puede fijarse dependiendo del espesor del recubrimiento deseado que va a formarse y normalmente hasta los 15 minutos. A fin de promover la formación de un recubrimiento de fosfato, la superficie que va a ser tratada puede tratarse preliminarmente con una solución acuosa que contiene titanio coloidal para modificación superficial con anterioridad a la fosfatización. Después de la fosfatización, es preferible realizar enjuague con agua o agua caliente seguido por secado. El plaqueado por choque normalmente se puede llevar
a cabo haciendo chocar las partículas para el plaqueado contra un material que va a ser plaqueado, y esto incluye el plaqueado mecánico en el cual las partículas de plaqueado y el material que va a ser plaqueado se hacen incidir en un barril giratorio y plaqueado por soplado por chorro de arena en el cual un dispositivo de soplado por chorro de arena se utiliza para soplar las partículas de plaqueado contra el material que va a ser plaqueado. En la presente invención, debido a que sólo las superficies de contacto son plaqueadas, de preferencia se utiliza plaqueado por soplado por chorro de arena a través de lo cual el plaqueado localizado es posible. El plaqueado por chorro se puede realizar utilizando, por ejemplo, partículas de plaqueado que tienen un núcleo con base de hierro recubierto con una capa superficial de zinc o una aleación de zinc como partículas de soplado por chorro de arena que se impactan contra las superficies de contacto de un macho y/o una hembra que van a ser plaqueados. La cantidad de la capa superficial de zinc o aleación de zinc en las partículas de preferencia está en el rango de 20-60% por peso, y el diámetro de las partículas de preferencia en el rango de 0.2 - 1.5 mm. Tales partículas se pueden preparar a través de un método en el cual un polvo de hierro o aleación de hierro que forma el núcleo es plaqueado con zinc o una aleación de zinc (tal y como una aleación de Zn-Fe-Al) y después es termotratado para formar una capa de
aleación de hierro- zinc en la interconexión entre el núcleo y el metalizado, o por método de aleación mecánica. Un ejemplo de un producto comercialmente disponible de tales partículas es "Hierro Z" fabricado por Dowa Iron Powder Co . , Ltd. Ejemplos de un dispositivo de soplado por chorro de arena que puede ser utilizado incluyen un dispositivo de soplado por chorro de arena de fluido a alta presión que soplan las partículas utilizando un fluido a alta presión tal y como aire comprimido, y un dispositivo de chorreo mecánico que utiliza un rotor u otras paletas giratorias. Cuando las partículas antes descritas son chorreadas contra un sustrato que va a ser metalizado tal y como una superficie de contacto de una junta roscada, solamente las capas superficiales de zinc o una aleación de zinc de las partículas se adhiere al sustrato de manera individual de manera que se forma un recubrimiento poroso de zinc o una aleación de zinc sobre el sustrato. Esta técnica de plaqueado por soplado por chorro de arena puede formar un recubrimiento metalizado que tiene buena adición a la superficie de acero independientemente de la composición del acero . Desde los puntos de vista de prevención anticorrosiva y adhesión, el espesor de la capa de zinc o aleación de zinc que se forma por plaqueado por choque de preferencia es 5-40 µm. Si es menor a 5 µm, no se garantiza
la resistencia anticorrosiva adecuada en alguno de los casos. Por otro lado, si excede de 40 µm, la adhesión al recubrimiento lubricante sólido tiende a disminuir. Incluso si otro método se utiliza para tratamiento superficial preparatorio, el tratamiento superficial se lleva a cabo de manera que se forme un recubrimiento primario que tiene una aspereza superficial Rmax en el rango de 5-40 µm. (Recubrimiento lubricante sólido) Un recubrimiento lubricante sólido en la presente invención es un recubrimiento que comprende uno o más tipos de polvo de lubricante sólido y un aglutinante como una matriz. Principalmente, es un recubrimiento heterogéneo que contiene un polvo de lubricante sólido unido a un aglutinante . El polvo de lubricante sólido es un polvo que muestra un efecto lubricante y puede formarse a partir de materiales que han sido convencionalmente utilizados como lubricantes sólidos. Un material 'que no tiene un efecto adverso en el ambiente es preferible como polvo lubricante. Ejemplos de polvos lubricantes preferidos incluyen polvos inorgánicos de un material que tiene una estructura de cristales en capas tipo grafito tales como disulfuro de molibdeno (MoS2) , disulfuro de tungsteno (WS2) , grafito y nitruro de borón (BN) , así como también un polvo de politetrafluoroetileno. El diámetro promedio de partícula del
polvo lubricante de preferencia se encuentra en el rango de 0.5 - 15 µm. La cantidad de polvo lubricante sólido en el recubrimiento lubricante sólido (la cantidad total cuando se usa dos o más tipos de polvos) de preferencia se selecciona de manera que la relación de masa del polvo lubricante sólido con el aglutinante en el recubrimiento está en el rango de 0.3-0.9. Si la cantidad de polvo lubricante es demasiado poco, la resistencia a excoriación se disminuye y si es demasiado grande, la adhesión y la resistencia del recubrimiento lubricante sólido disminuyen. En la presente invención, como el recubrimiento lubricante sólido está revestido con un recubrimiento protector anticorrosivo sólido, en comparación con el caso en que el recubrimiento lubricante sólido es la última capa, el contenido de polvo lubricante en un recubrimiento lubricante sólido puede aumentarse . El recubrimiento lubricante sólido puede contener uno o más tipos de polvos adicionales diferentes a un polvo sólido. Ejemplos de tales polvos son el zinc, el cobre, níquel, estaño u otros polvos metálicos y el sílice u otros polvos inorgánicos cada uno para aumentarla resistencia anticorrosiva. Cuando otros polvos están contenidos, la relación de masa de la cantidad total de los otros polvos y el polvo lubricante para la cantidad de aglutinante de
preferencia es a lo sumo 0.9. El aglutinante del recubrimiento, lubricante sólido es un material que tiene la capacidad para formar una película. Este puede ser una resina orgánica o un compuesto polimérico inorgánico. Como el aglutinante, la misma clase de material que se usa para el material que constituye el recubrimiento protector anticorrosivo sólido superior puede usarse, como se describe más delante de manera más detallada. El espesor del recubrimiento lubricante sólido de preferencia es por lo menos 5 µm. El polvo lubricante contenido en el recubrimiento lubricante sólido se disemina sobre todas las superficies de contacto de una junta roscada cuando este recibe una gran presión de manera que pueda mostrar excelente resistencia a la excoriación. Si el espesor del recubrimiento lubricante sólido es menor que 5 µm, la cantidad absoluta del polvo lubricante presente en las superficies de contacto se hace demasiado poco para ejercer su efecto lubricante en forma adecuada. Si el espesor de recubrimiento lubricante sólido supera 40 µm, la cantidad de apriete que se logra por interferencia entre las roscas macho y hembra se vuelve inadecuada, conduciendo a reducción de hermeticidad. Si la presión aplicada durante la unión se aumenta a fin de asegurar la hermeticidad, hay una preocupación de que puedan ocurrir más fácilmente problemas tales como excoriación y descascarillado del recubrimiento.
No obstante, dependiendo de la forma geométrica de las roscas, es posible hacer que el espesor del recubrimiento lubricante sólido sea mayor que 40 µm. Desde el punto de vista de la economía y la resistencia a excoriación, un espesor más preferido del recubrimiento lubricante sólido es por lo menos 10 µm y a lo sumo 40 µm. (Materiales para el aglutinante del recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido) Un material formador de película se utiliza tanto para el aglutinante del recubrimiento lubricante sólido como para el recubrimiento protector anticorrosivo sólido. Para cualquiera, una resina orgánica o un compuesto polimérico inorgánico pueden ser utilizados. Una resina orgánica preferida es la que tiene resistencia térmica, una dureza adecuada y una resistencia adecuada al desgaste. Ejemplos de tal resina orgánica incluyen resinas termoendurecibles como la resinas epóxicas, resinas de poliimida, resinas de poliamida-imida, policarbodiimida, poliétersulfonas, poliétercetonas, resinas fenólicas y resinas de furano, así como también resinas de polietileno, resinas de silicón y fluororresinas . Un recubrimiento lubricante sólido o un recubrimiento protector anticorrosivo sólido se puede formar aplicando una composición de recubrimiento de resina (una solución o una dispersión de una resina o una resina misma en
forma líquida) seguida por secado. En este caso del recubrimiento lubricante sólido, con anterioridad a la aplicación, un polvo lubricante se agrega a la composición de recubrimiento de resina y se dispersa uniformemente en el mismo. A fin de aumentar la adhesión del recubrimiento lubricante sólido o el recubrimiento protector anticorrosivo sólido, la aplicación de una composición de recubrimiento de resina es preferiblemente seguida por termoendurecimiento. El termoendurecimiento de preferencia se realiza a una temperatura de por lo menos 120°C y mejor aún de 150 a 380°C. La duración del calentamiento de preferencia es por lo menos 30 minutos y más preferiblemente 30-60 minutos. El termoendurecimiento se puede llevar a cabo después de formar el recubrimiento lubricante sólido y de nuevo después de formar el recubrimiento protector anticorrosivo sólido, o puede llevarse a cabo sólo después de formar el recubrimiento protector anticorrosivo sólido. Un compuesto polimérico inorgánico es un compuesto que tiene una estructura en la cual enlaces de metal -oxigeno tales como Ti-0, Si-O, Zr-O, Mn-O, Ce-0 ó Ba-O, son reticulados tridimensionalmente . Tal compuesto polimérico inorgánico se puede formar mediante hidrólisis y condensación de un compuesto metálico hidrolizable tal y como un alcóxido metálico o un cloruro metálico. Un compuesto de metal
hidrolizable que contiene un grupo funcional tal y como un grupo amino o epóxico como lo ejemplifica un agente acoplador de silanos o un agente acoplador de titanato también se puede usar para formar el compuesto polimérico inorgánico. Cuando se usa un compuesto polimérico inorgánico, un recubrimiento lubricante sólido o recubrimiento protector anticorrosivo sólido se puede formar mediante la aplicación de una solución del compuesto de metal hidrolizable o un hidrolizado parcial del mismo en un solvente, seguido por, si es necesario, tratamiento humidificador y/o calentamiento. Naturalmente, en el caso del recubrimiento lubricante sólido, un polvo lubricante se dispersa en la solución antes de la aplicación del mismo. El tratamiento humidificador puede realizarse a fin promover la hidrólisis del compuesto de metal hidrolizable. Esto se puede llevar a cabo permitiendo que el recubrimiento aplicado repose al aire, de preferencia en un aire húmedo que tiene una humedad relativa de por lo menos 70%, durante cierto tiempo. Preferiblemente el tratamiento humidificador es seguido por calentamiento a fin de asegurar la hidrólisis del compuesto de metal y la condensación del hidrolizado resultante y la descarga de los productos secundarios formados por la hidrólisis (un alcohol cuando el compuesto de metal es un alcóxido metálico) y condensación (agua) , haciendo por lo mismo posible que se forme un recubrimiento
en un período corto de tiempo. Además, la adhesión del recubrimiento resultante se fortalece. El calentamiento de preferencia se lleva a cabo después de evaporación del solvente que permanece en el recubrimiento aplicado y la temperatura de calentamiento de preferencia es una temperatura que varía entre 50 y 200°C, que se aproxima a la temperatura de ebullición del producto secundario del alcohol. El calentamiento en horno caliente es más efectivo. (Recubrimiento protector anticorrosivo sólido) El recubrimiento protector anticorrosivo sólido es un recubrimiento no poroso que no contiene ninguna partícula sólida. Al igual que el aglutinante del recubrimiento protector anticorrosivo sólido, éste se puede formar a partir de un material formador de película. El recubrimiento protector anticorrosivo sólido de preferencia se forma en esencia de una resina orgánica. También es posible formar el recubrimiento protector anticorrosivo sólido de un compuesto polimérico inorgánico, aunque un recubrimiento formado a partir de un compuesto polimérico inorgánico por lo general tiene una mayor tendencia a la formación de vacíos que un recubrimiento de resina orgánica y es inferior en propiedades a prueba de corrosión. El recubrimiento protector anticorrosivo sólido puede contener aditivos diferentes a partículas sólidas. Por
ejemplo, a fin de dar al recubrimiento mayores propiedades protectoras anticorrosivas, la sílice coloidal o las ceras se pueden agregar a la composición de recubrimiento de resina que se utiliza para formar el recubrimiento protector anticorrosivo sólido. Cuando el recubrimiento protector anticorrosivo sólido se forma sustancialmente en su totalidad o parcialmente d una resina orgánica, de preferencia es mejor que por lo menos una parte del aglutinante del recubrimiento lubricante sólido es la misma resina que se utiliza para el recubrimiento protector anticorrosivo sólido de manera que la misma resina orgánica esté presente en el aglutinante del recubrimiento sólido inferior y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido superior. Como resultado, la adhesión del recubrimiento protector anticorrosivo sólido al recubrimiento lubricante sólido se aumenta marcadamente y el efecto del recubrimiento protector anticorrosivo sólido sobre la protección del recubrimiento lubricante sólido subyacente puede lograrse de manera más efectiva. El espesor del recubrimiento protector anticorrosivo sólido de preferencia es por lo menos 5 µm. Si el recubrimiento protector anticorrosivo sólido tiene un espesor de menos de 5 µm, él mismo no puede proporcionar efectos satisfactorios a prueba de corrosión. Si el espesor es mayor que 40 µm, por el mismo motivo que se declara con
respecto al recubrimiento lubricante sólido, hay una inquietud de que ocurran problemas con respecto a la hermeticidad, la resistencia a excoriación y a la adhesión del recubrimiento. Si embargo, dependiendo de la forma geométrica de las roscas, es posible hacer que el espesor del recubrimiento sea mayor que 40 µm. Si el espesor total del recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido es demasiado, existe la inquietud de un efecto adverso particularmente en la hermeticidad y la resistencia excoriación, de manera que el espesor total de estas dos capas de recubrimiento de preferencia debe ser a lo sumo 60 µm y mejor aún a lo sumo 50 µm. (Porciones en las cuales se forman los recubrimientos) El recubrimiento lubricante sólido antes descrito y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido se pueden formar sobre las superficies de contacto de uno o ambos del macho y la hembra. El objeto de la presente invención puede lograrse adecuadamente incluso si estas dos capas de recubrimiento se forman en las superficies de contacto solamente de un elemento, de manera que sea económico formar estas capas de recubrimiento en solamente un elemento del macho y la hembra. En este caso, el proceso para formar un recubrimiento en la hembra es más fácil que en el macho. Cuando las superficies de contacto de solamente un
elemento de la hembra y el macho se recubren con un recubrimiento lubricante sólido y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido de acuerdo con la presente invención, las superficies de contacto de otro elemento en el cual no se forman estas dos capas de recubrimiento (que de preferencia es el macho y que se denomina más adelante como el otro elemento) puede quedar sin recubrimiento (desnudo) o recubierto con otro o más recubrimientos . En particular, cuando un tubo de acero y un acoplamiento se ensamblan para conectarlos provisionalmente en el momento de transporte como se muestra en la Figura 1, incluso si las superficies de contacto del otro elemento tal y como el macho están desnudas, las superficies de contacto de un macho al cual se conecta una hembra se encuentran en íntimo contacto con los recubrimientos que se forma en las superficies de contacto de la hembra, y el herrumbre de las superficies de contacto del macho también se pueden prevenir a través de los recubrimientos de la hembra. Sin embargo, un acoplamiento se instala en un tubo de acero para OCTG en sólo en un extremo del mismo, mientras que el macho en el otro extremo del tubo y la hembra en un lado del acoplamiento quedan expuestos. Un protector a menudo se instala en el macho o la hembra expuestos para proteger las porciones roscadas, aunque el protector no previene el paso del aire o el agua.
Por lo tanto, cuando un recubrimiento lubricante sólido y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido de acuerdo con la presente invención se forman solamente en la hembra, el macho en un extremo al cual una hembra no se instala queda expuesto al aire. En este caso, a fin de impartir propiedades a prueba de corrosión o tanto propiedades a prueba de corrosión como propiedades lubricantes a las superficies de contacto del otro elemento (es decir, el macho) , las superficies de contacto del otro elemento se pueden recubrir con una o más capas de recubrimiento mediante tratamiento de superficie adecuado. Este recubrimiento puede ser ya sea un recubrimiento de secado o no secado siempre y cuando no sea nocivo para el ambiente o los seres humanos . El recubrimiento en las superficies de contacto del otro elemento puede ser cualquier recubrimiento primario formado por el tratamiento superficial preparatorio antes descrito que se puede realizar con anterioridad a la formación de un recubrimiento lubricante sólido de acuerdo con la presente invención. Específicamente, puede ser seleccionado a partir de un recubrimiento poroso de zinc o aleación de zinc formado por plaqueado por choque, un recubrimiento metálico plaqueado, un recubrimiento de conversión química tal y como un fosfato, un oxalato o un recubrimiento de borato. Alternativamente, un recubrimiento
para el otro elemento puede ser un recubrimiento cerámico inorgánico. Ejemplos de un recubrimiento cerámico son un recubrimiento compuesto de una cerámica especial y un metal especial tales como recubrimiento de Tomoe Works Co . , Ltd., y un recubrimiento Raydent que es un revestimiento metálico que tiene una capa laminada de partículas de cerámica ultrafinas suministrado por Raydent Industrial Co . , Ltd. Otra opción para tal recubrimiento es formar un recubrimiento protector anticorrosivo sólido como se describe anteriormente de manera directa sobre las superficies de contacto del otro elemento. De estos recubrimientos, un recubrimiento poroso de zinc o aleación de zinc, un recubrimiento de metal plaqueado y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido tienen buen efecto a prueba de corrosión, aunque los otros recubrimientos son altamente efectivos al mejorar las propiedades de desplazamiento . Un recubrimiento de metal plaqueado para protección a prueba de corrosión de preferencia es uno que tenga altas propiedades a prueba de corrosión tales como el recubrimiento plaqueado de zinc, una aleación de zinc, níquel, cobre o una aleación de cobre-estaño. Ejemplos de un recubrimiento de fosfato son un recubrimiento de fosfato de manganeso, un recubrimiento de fosfato de zinc, un recubrimiento de fosfato de zinc y calcio y un recubrimiento de fosfato- zinc y hierro. Un recubrimiento de oxalato puede ser un recubrimiento de un
oxalato de metal tal y como el oxalato de hierro (FeC20 ) y/o un exalato de níquel (NiC204) que se forma por inmersión en una solución acuosa de ácido oxálico (C2H204) un recubrimiento de borato puede ser un recubrimiento de un borato de metal tal y como borato de potasio. El peso del recubrimiento de estos recubrimientos puede ser el mismo que el convencionalmente utilizado para estos recubrimientos y puede determinarse de manera que imparte en forma adecuada propiedades a prueba de corrosión y/o propiedades lubricantes sin que sea excesivo. Es posible formar dos o más capas de estos recubrimientos, como para formar un recubrimiento de fosfato, un recubrimiento de oxalato o un recubrimiento de borato encima de un recubrimiento poroso de zinc o aleación de zinc o un recubrimiento de metal plaqueado. En las superficies de contacto del otro elemento, en lugar de formar el recubrimiento primario antes descrito el recubrimiento protector anticorrosivo sólido, es posible formar solamente el mismo tipo de recubrimiento lubricante sólido (un recubrimiento que contiene un polvo lubricante en un aglutinante) como se usa como capa de recubrimiento inferior en la presente invención. El espesor de un recubrimiento en el otro elemento de preferencia está en el rango de 5-40 µm por el mismo motivo declarado anteriormente. A fin de garantizar la durabilidad del recubrimiento lubricante sólido y el
recubrimiento protector anticorrosivo sólido que se forman en la hembra con el que el otro elemento (macho) entra en contacto, la aspereza superficial Rmax del otro elemento de preferencia se encuentra en el rango de 1-10 µm. Si la aspereza superficial de las superficies de contacto del otro elemento (macho) es mayor que 10 µm, existe la posibilidad de que el recubrimiento protector anticorrosivo sólido o el recubrimiento lubricante sólido formado en la hembra se dañen y sea descascarillado por el macho al momento de unir y desunir una junta roscada. Cuando se forma un recubrimiento protector anticorrosivo sólido o recubrimiento lubricante sólido en las superficies de contacto del otro elemento, a fin de mejorar la adhesión de estos recubrimientos, cualquiera del tratamiento superficial preparatorio antes descrito para aspereza superficial se puede utilizar. Principalmente, cualquier tratamiento para hacer áspera las superficies de contacto mismas tal y como decapado o soplado por chorro de arena, o tratamiento para formar un recubrimiento primario con una superficie áspera tal y como plaqueado por choque con zinc o aleación de zinc, revestimiento metálico, tratamiento de nitruración suave, revestimiento metálico compuesto, fosfatización, tratamiento con oxalato o tratamiento con borato se pueden llevar a cabo en las superficies de contacto del otro elemento con anterioridad a la formación de un
recubrimiento protector anticorrosivo sólido o un recubrimiento lubricante sólido. También es posible emplear dos o más tipos de tratamiento superficial preparatorio secuencialmente . Como se describe anteriormente, de preferencia la aspereza superficial Rmax de las superficies de contacto del otro elemento deben ser a lo sumo 10 µm. El tratamiento superficial preparatorio para hacer ásperas las superficies de contacto del otro elemento de preferencia se controla de manera que se asegure que tal aspereza superficial preferible se obtenga después que se forma el recubrimiento protector anticorrosivo sólido o el recubrimiento lubricante sólido sobre estas superficies. Ejemplos Los siguientes ejemplos tienen como intención ilustrar la presente invención y no limitar la misma en alguna forma. En los ejemplos, las superficies de contacto que incluyen la porción roscada macho y la porción de contacto metal con metal no roscado del macho se denominarán las "superficies machos" y las superficies de contacto que incluyen la porción roscada hembra y la porción de contacto metal con metal no roscada de la hembra se denominarán como las "superficies hembras " . Las juntas roscadas (diámetro exterior: 17.78 cm (= 7 pulgadas), espesor de pared: 1.036 cm (= 0.408 pulgadas))
para OCTG se produjeron de un acero de carbono A, un acero de Cromo-Molibdeno B, un 13% de acero de cromo C, y un acero de aleación elevada D cada uno con la composición que aparece en la Tabla 1. Las superficies de macho y hembra de cada junta roscada se sometieron por separado a tratamiento superficial preparatorio y después a uno o dos tipos de tratamiento superficial cada uno para formar un recubrimiento como se muestra en la Tabla 2 y como se describe posteriormente para cada ejemplo. Cuando solo un recubrimiento individual se formó, el recubrimiento se indicaba en la columna de la última capa en la Tabla 2. Cuando dos tipos de recubrimiento se formaban, el primero y el segundo recubrimiento eran indicados en las columnas de capa intermedia y última capa, respectivamente, en la Tabla 2. En los ejemplos de acuerdo con la presente invención, las capas intermedias y exterior son un recubrimiento lubricante sólido y una capa protectora anticorrosivo sólida. En todos los ejemplos, cada uno de los recubrimientos lubricantes sólidos y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido se formó por un recubrimiento en aerosol seguido por termoendurecimiento que se llevó a cabo por calentamiento a temperatura que supera a 100°C durante 30 minutos. En algunos ejemplos, a fin de evaluar la
resistencia a la corrosión cuando se expone a agua condensada y agua de lluvia, después de que el tratamiento superficial se termina, las superficies hembras se sometieron a la prueba de aspersión de sal especificada en JIS Z2371 durante 100 horas . A partir de entonces, las superficies se observaron y una prueba de unión y desunión se realizó entonces en la junta roscada. En los otros ejemplos, a fin de simular las condiciones durante almacenamiento de OCTG, después de que el tratamiento superficial se termina, un aceite a prueba de herrumbre comercialmente disponible se aplicó a las superficies macho y las superficies hembras de cada junta roscada y la junta se dejó por una semana. Después de lo cual, el aceite a prueba de herrumbre en la superficie se limpió y después de que se observaron las superficies hembras, se llevó a cabo una prueba de unión y desunión en la junta roscada. La unión se llevó a cabo a una velocidad de unión de 10 rpm con un par torsor de unión de 14 kN-m, y la ocurrencia de agarrotamiento o excoriación de las superficies de contacto de macho y hembra después de desunir se investigó. Cuando los daños debidos a agarrotamiento que ocurrieron durante la unión fueron leves y fue posible reanudar la unión después de la reparación, la reparación se
llevó a cabo y se continuó con la unión y desunión. Cuando grave agarrotamiento o excoriación irreparable ocurrió, se terminó la prueba. Los resultados de prueba se muestran en la Tabla 3. TABLA 1 (% de masa, equilibrio: Fe e impurezas inevitables
TABLA 2
lubricante; M = Relación de masa de polvo lubricante para aglutinante de resina; N = Relación de masa de polvo de cobre para polvo de lubricante,
* Condición aplicada con anterioridad a prueba de unión y desunión; ** La grasa compuesta contiene metales pesados tales como plomo y es nocivo para seres humanos y el medio ambiente.
TABLA 3
*0 Ninguna ocurrencia de agarrotamiento y excoriación ? Ligero agarrotamiento ocurrió pero fue posible volver a sujetar después de reparación
X Excoriación ocurrió y la reparación no fue posible
Ejemplo 1 Las superficies de hembra y macho de una junta roscada de acero de carbono que tiene la composición A que aparece en la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento de superficie. Las superficies hembras que habían sido terminadas por desbaste a máquina (aspereza de superficie de 3 µm) fueron sumergidas durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso (una solución de fosfatización de tipo fosfato de manganeso a 80 a 95 °C durante el tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento primario que fuese un recubrimiento de fosfato de manganeso con un espesor de 15 µm. En el recubrimiento primario, un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 30 µm se formó a partir de un polvo de grafito con contenido de resina epóxica con un diámetro de partícula promedio de 10 µm y polvo escamoso de cobre con una longitud máxima de 15 µm. La relación de masa de grafito para resina epóxica (M en la Tabla 2) en el recubrimiento sólido era 0.6:1, y la relación de masa de polvo de cobre para grafito (N en la Tabla 2) en el mismo era de 0.2:1. Un recubrimiento protector anticorrosivo sólido formado solamente de una resina epóxica se formó para un espesor de 20 µm encima del recubrimiento lubricante sólido. Las superficies macho que han sido terminadas por
desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en una solución de fosfatización de zinc (una solución de fosfatización de tipo fosfato de zinc) a 75-85°C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento primario que era un recubrimiento de fosfato de zinc con un espesor de 15 µm. Un recubrimiento protector anticorrosivo sólido que tiene un espesor de 20 µm y un consiste solamente de una resina epóxica se formó entonces directamente encima del recubrimiento primario. Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de aprieta y desapriete como se muestra en la Tabla 3, no había ocurrido agarrotamiento o excoriación durante 10 ciclos de apriete y desapriete y los resultados fueron extremadamente buenos. Ejemplos 2 Las superficies hembras y macho de una junta roscada de acero de carbono con composición A que se muestra en la Tabla 1, se sometieron de manera separada al tratamiento superficial exactamente de la misma forma de como se describe en el Ejemplo 1. De este modo, la superficie hembra tuvieron un recubrimiento de fosfato de manganeso interior, un
recubrimiento lubricante sólido intermedio con contenido de polvo de grafito y polvo de cobre en una resina epóxica, y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido final de una resina epóxica. Las superficies macho tenían un recubrimiento de fosfato de zinc inferior y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido superior de una resina epóxica. Las superficies hembras estuvieron expuestas a la prueba de aerosol de sal. Mediante observación de las superficies hembras después de la prueba de aerosol de sal durante 100 horas, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, no hubo ocurrencia de agarrotamiento ni excoriación durante 10 ciclos de apriete y desapriete, los resultados fueron extremadamente buenos. Ejemplo 3 Las superficies de macho y hembra de una junta roscada hecha de acero de Cr-Mo con composición B en la Tabla 1, se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial. Las superficies hembras que habían recibido acabado mediante desbaste a máquina (aspereza de superficie de 3 µm) fueron sometidas a decapado para tratamiento superficial preparatorio para obtener una aspereza de superficie de 10 µm. En las superficies hembras que habían sido tratadas de
esta manera, un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 30 µm se formó a partir de una resina epóxica con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con un diámetro promedio de partícula de 5 µm. La relación de masa M de disulfuro de molibdeno para resina epóxica en el recubrimiento lubricante sólido fue de 0.7:1. Un recubrimiento protector anticorrosivo sólido formado solamente de resina epóxica se formó para un espesor de 20 µm encima de este recubrimiento lubricante sólido. Las superficies macho que habían recibido acabado mediante desbaste a máquina (aspereza superficial) de 3 µm) fueron sometidas a decapado para tratamiento superficial preparatorio para obtener una aspereza superficial de 10 µm. En las superficies macho que habían sido tratadas de esta manera, un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 20 µm se formó a partir de resina de furano con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con diámetro promedio de partícula de 5 µm. La relación de masa M de disulfuro de molibdeno para resina de furano en el recubrimiento lubricante sólido fue de 0.3:1. Ningún recubrimiento protector anticorrosivo sólido formado solamente de resina epóxica se formó sobre él mismo. Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la
apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, no hubo ocurrencia de agarrotamiento o de excoriación durante 10 ciclos de apriete y desapriete y los resultados fueron extremadamente buenos . Ejemplo 4 Las superficies macho y hembra en una junta roscada hecha de acero de aleación elevada con composición D que se muestra en la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial. Las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron sometidas como tratamiento superficial preparatorio a plaqueado por soplado por chorro de arena utilizando partículas que tenían núcleos de hierro recubiertas con zinc para formar un recubrimiento de zinc poroso con un espesor de 7 µm. En el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 30 µm se formó a partir de una resina epóxica con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con diámetro promedio de partícula de 5 µm. La relación de masa M de disulfuro de molibdeno para resina epóxica en el recubrimiento lubricante sólido fue 0.7:1. Un recubrimiento protector anticorrosivo sólido que consta solamente de una resina epóxica y con espesor de 20 µm se formó encima de este recubrimiento lubricante sólido.
Las superficies macho recibieron una aspereza superficial de 10 µm mediante soplado con chorro por arena con arena #80 y un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 20 µm se formó sobre estas superficies a partir de la resina furano con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con diámetro promedio de partícula de 5 µm. La relación de masa M de disulfuro de molibdeno para resina de furano en el recubrimiento lubricante sólido fue 0.3:1. Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, ocurrió ligero agarrotamiento al concluir el décimo ciclo, pero fue posible continuar su uso realizando reparación. Este resultado no representa ningún problema en absoluto con respecto a la resistencia a excoriación. Ej emplo 5 Las superficies hembras y macho de una junta roscada hecha de acero 13Cr con composición C que se muestra en la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial . Las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron
tratadas en la superficie exactamente de la misma manera que se describe en el Ejemplo 4. De este modo, un recubrimiento de zinc poroso formado por soplado por chorro de arena, un recubrimiento lubricante sólido con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno en una resina epóxica, y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido de una resina epóxica se formaron secuencialmente sobre las superficies hembras . Las superficies macho recibieron una aspereza superficial de 10 µm por soplado por chorro de arena utilizando arena #80 y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido con un espesor de 20 µm y que constaba solamente de una resina epóxica se formó en esta superficie. Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, ocurrió ligero agarrotamiento al finalizar el décimo ciclo, aunque fue posible continuar el uso realizando la reparación. Este resultado no representa ningún problema en absoluto desde el punto de vista de resistencia a excoriación. Ejemplo 6 Las superficies de hembra y macho de una junta
roscada hecha de acero 13Cr con composición C que se muestra en la Tabla 1 fueron sometidas por separado al tratamiento de superficie al siguiente. Las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron sometidas a tratamiento superficial preparatorio para soplado por chorro de arena utilizando partículas que tenían un núcleo de hierro recubierto con zinc para formar un recubrimiento de zinc poroso con un espesor de 7 µm. Con base en el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 30 µm y con contenido de polvo de grafito con diámetro promedio de partícula de 10 µm y polvo escamoso de cobre con una longitud máxima de 15 µm en una resina epóxica se formó. La relación de masa M del grafito para la resina epóxica en el recubrimiento lubricante sólido fue de 0.6:1, y la relación de masa N de polvo de cobre para grafito en el mismo fue 0.2:1. Un recubrimiento protector anticorrosivo sólido con espesor de 20 µm y consistente solamente de una resina epóxica se formó encima de este recubrimiento lubricante sólido. Las superficies macho recibieron una aspereza superficial de 10 µm por soplado por chorro de arena de #80 y después un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 20 µm y con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno en una resina de furano con un diámetro promedio de partícula de 5
µm se formó sobre estas superficies. La relación de masa M del disulfuro de molibdeno para la resina de furano en el recubrimiento lubricante sólido fue 0.3:1. Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia superficial. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, ocurrió ligero agarrotamiento desde el octavo ciclo, aunque con reparación, pudo realizarse el apriete y desapriete durante hasta 10 ciclos. Este resultado no presenta problemas con respecto a la resistencia a excoriación. Ejemplo Comparativo 1 Las superficies hembras y macho de una junta roscada de acero de carbono que tiene composición A que se muestra en la Tabla 1 se sujetaron por separado al siguiente tratamiento superficial. Las superficies hembras que habían recibido acabado mediante desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron sumergidas durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso a 80 a 95 °C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con espesor de 15 µm. Una grasa compuesta que cumplía con las normas de API se aplicó
entonces como lubricante . Las superficies macho que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) permanecieron como si no tuviesen mayor tratamiento superficial. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, no hubo ocurrencia de agarrotamiento o excoriación hasta el octavo ciclo, aunque ocurrió ligero agarrotamiento en el noveno ciclo, se realizó la reparación y el apriete y desapriete pudo realizarse hasta 10 ciclos. De ese modo, en este ejemplo, se obtuvo resistencia a excoriación considerablemente buena, aunque debe entenderse que el uso de una grasa compuesta con contenido de una gran cantidad de metales pesados incluyendo el plomo es nocivo para seres humanos y el medio ambiente. Ejemplo Comparativo 2 Las superficies macho y hembra de una junta roscada de acero de carbono que tiene la composición A que se muestra en la Tabla 1 fueron sometidas por separado al mismo tratamiento superficial que se describe en el Ejemplo 1, salvo que el orden de la formación del recubrimiento lubricante sólido y el recubrimiento protector anticorrosivo sólido para las superficies hembras se invirtió como se describe a continuación.
Por lo que, las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso a 80 a 95 °C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con espesor de 15 µm. en el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento protector anticorrosivo sólido formado solamente de una resina epóxica se formó para un espesor de 20 µm como capa intermedia. Sobre esta capa un recubrimiento lubricante sólido con espesor de 30 µm se formó a partir de una resina epóxica con contenido de polvo de grafito con diámetro promedio de partícula de 10 µm y polvo escamoso de cobre con longitud máxima de 15 µm. La relación de masa M del grafito para la resina epóxica en el recubrimiento lubricante sólido fue 0.6:1, y la relación de masa N del polvo de cobre para el grafito en la misma fue 0.2:1. La estructura de estos recubrimientos era similar a la propuesta en WO 2004/033951 en que ésta tenía un recubrimiento protector anticorrosivo sólido inferior y un recubrimiento lubricante sólido superior. Las superficies macho que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron sometidas a tratamiento superficial exactamente de la misma forma que se describe en el Ejemplo 1, y tuvieron un recubrimiento de fosfato de zinc inferior con espesor de 15
µm y un recubrimiento protector anticorrosivo sólido superior con un espesor de 20 µm y consistente solamente de una resina epóxica . Las superficies hembras fueron expuestas a la prueba de aerosol de sal durante 100 horas. Mediante observación de las superficies hembras después de la prueba de aerosol de sal, la ocurrencia de pátina (gris verduzco) se encontró en las superficies de hembra. Se cree que la pátina se formó al reaccionar el polvo de cobre contenido en el recubrimiento lubricante sólido, que era la última capa en este ejemplo, con el oxígeno en el aire en atmósfera húmeda producto de la prueba de aerosol de sal . En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete no hubo ocurrencia de agarrotamiento ni excoriación hasta el quinto ciclo, aunque ligero agarrotamiento ocurrió en el sexto ciclo. Después de que se realizó la reparación, el apriete y desapriete continuaron hasta el séptimo ciclo, pero grave agarrotamiento o excoriación ocurrió en el octavo ciclo. Ejemplo Comparativo 3 Las superficies de macho y hembra de una junta roscada de acero de Cr-Mo con composición B de la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial . Las superficies hembras que habían recibido acabado
por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) fueron sumergidas durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso a 80 a 95 °C para tratamientos de superficie preparatorio para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con espesor de 15 µm. Con base en el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento lubricante sólido con un espesor de 25 µm y con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con diámetro promedio de partícula de 5 µm en una resina de poliamida-imida se formó. La relación de masa M del disulfuro de molibdeno para la resina de poliamida-imida en el recubrimiento lubricante sólido fue de 1:1. Ningún recubrimiento protector anticorrosivo sólido se formó sobre la misma. Las superficies macho que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) permanecieron como si no tuviesen mayor tratamiento superficial . Mediante observación de las superficies hembras a las cuales se había aplicado y después limpiado aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, no ocurrió agarrotamiento ni excoriación hasta el tercer ciclo, aunque ligero agarrotamiento ocurrió en el cuarto ciclo. Después de
realizarse la reparación, apriete y desapriete continuaron hasta el quinto ciclo aunque grave agarrotamiento o excoriación ocurrieron en el sexto ciclo. Ejemplo Comparativo 4 Las superficies de macho y hembra de junta roscada hecha de acero de Cr-Mo con composición B de la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial . Las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso a 80 a 95CC para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con espesor de 15 µm. En el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento lubricante sólido con un espesor de 15 µm y con contenido de polvo de grafito con diámetro promedio de partícula de 10 µm en una resina epóxica de formó. La relación de masa M de grafito para resina epóxica en el recubrimiento lubricante sólido fue 1:1. Ningún recubrimiento protector anticorrosivo sólido se formó en la misma. Las superficies macho que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en solución de fosfatización de zinc a 75-85°C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento con fosfato de zinc con un espesor de 15 µm.
Mediante observación de las superficies hembras a las que se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, no ocurrió agarrotamiento ni excoriación en el primer ciclo, aunque ligero agarrotamiento ocurrió en el segundo ciclo. Después de que se realizó la reparación se continuó con el apriete y desapriete aunque grave agarrotamiento o excoriación ocurrieron en el tercer ciclo . Ejemplo Comparativo 5 Las superficies macho y hembra de junta roscada hecha de acero de Cr-Mo con composición B de la Tabla 1 se sometieron por separado al siguiente tratamiento superficial. Las superficies hembras que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en una solución de fosfatización de manganeso a 80 a 95 °C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con espesor de 15 µm. En el recubrimiento primario resultante, un recubrimiento protector anticorrosivo sólido con un espesor de 20 µm y hecho solamente de una resma epóxica de formó. En el recubrimiento protector anticorrosivo sólido un recubrimiento lubricante
sólido que tenía un espesor de 25 µm y estaba hecho de resina poliamida-imida con contenido de polvo de disulfuro de molibdeno con un diámetro promedio de partícula de 5 µm. La relación de masa M del disulfuro de molibdeno para la resina de poliamida-imida en el recubrimiento lubricante sólido era 1:1. La estructura de estos recubrimientos tenía un recubrimiento protector anticorrosivo sólido inferior un recubrimiento lubricante sólido superior que es igual al propuesto en WO 2004/033951. Las superficies macho que habían recibido acabado por desbaste a máquina (aspereza superficial de 3 µm) se sumergieron durante 10 minutos en solución de fosfatización de zinc a 75-85°C para tratamiento superficial preparatorio para formar un recubrimiento con fosfato de zinc con un espesor de 15 µm. Mediante observación de las superficies hembras a las cuales se había aplicado y después limpiado un aceite a prueba de herrumbre, no se encontró ningún cambio en la apariencia de la superficie. En la prueba de apriete y desapriete, como se muestra en la Tabla 3, durante 10 ciclos de apriete y desapriete, no ocurrió agarrotamiento ni excoriación hasta el tercer ciclo, aunque ligero agarrotamiento ocurrió en el cuarto ciclo. Después de que se realizó la reparación se continuó con el apriete y desapriete hasta el quinto ciclo pero ocurrió severo agarrotamiento o
excoriación en el sexto ciclo. La presente invención ha sido explicada con respecto a las formas de realización que se consideran preferidas en este momento, aunque la presente invención no se limita a las formas de realización antes descritas. Debe entenderse que se pueden hacer modificaciones y variaciones dentro del espíritu que no sea contrario al concepto técnico de la invención que puede ser entendido a partir de las reivindicaciones anexadas y la especificación general y que una junta rosca para tubos de acero que incluyen tales modificaciones o variación caen dentro del alcance técnico de la presente invención.