NO20141241L

NO20141241L - Gjenget forbindelse for stålrør

Info

Publication number: NO20141241L
Application number: NO20141241A
Authority: NO
Inventors: Kunio Goto; Toshiro Anraku
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2003-12-10
Also published as: NO336077B1; NO20034578L; MXPA03009329A; NO20034578D0; CN1252407C; CN100519984C; WO2002084162A1; CA2443528A1; EP1378698A4; NO337522B1; RU2258859C2; CA2608043C; BR0208890A; DE60238800D1; BR0208890B1; CN1509387A; DE60238749D1; EP1378698A1; RU2003132692A; US6659509B2

Abstract

En gjenget forbindelse for stålrør som er dannet av en hanndel og en hunndel som har en kontaktflate som inkluderer gjengede partier og et ikke gjenget metallkontaktparti, hvor kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen har et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver, et fibrøst fyllstoff og et bindemiddel hvor masseforholdet mellom det fibrøse fyllstoffet og bindemidlet er i området fra 0,01 til 0,5, hvorved særlig rivingsbestandighet ved høye temperaturer kan forbedres.

Description

Gjenget forbindelse for stålrør

Beskrivelse

Oppfinnelsen vedrører en gjenget forbindelse for stålrør til bruk ved sammenføyning av stålrør, så som rør i oljebrønner. Mer bestemt vedrører denne oppfinnelsen en gjenget forbindelse for stålrør som har utmerket rivingsbestandighet og gasstetthet, og som ikke krever påføring av et rørgjengesmøre-middel som inneholder et tungmetallpulver, hvilken påføring vanligvis ble utført før hver gang innfesting ble utført, for å forhindre riving i forbindelsen.

Rør for oljebrønner, som er stålrør som brukes ved boring av oljebrønner, forbindes med hverandre med en gjenget forbindelse for stålrør. Den gjengede forbindelsen omfatter en hanndel (pin) som har en hanngjenge og en hunndel (box) som har en hunngjenge.

Som skjematisk vist på figur 1 er en hanngjenge 3A vanligvis dannet på utsiden av begge ender av et stålrør A for å danne en hanndel 1, og en hunngjenge 3B er dannet på begge sider av den innvendige overflate av et separat forbindelseselement i form av en muffeformet kopling B, for å danne en hunndel 2. Som vist på figur 1 transporteres stålrøret A vanligvis i en tilstand hvor en kopling B tidligere er forbundet til en ende.

En gjenget forbindelse for stålrør utsettes for sammensatt trykk på grunn av aksiale strekkrefter som er forårsaket av vekten av stålrøret og koplingen, og innvendige og utvendige trykk nede i grunnen, og den utsettes også for varme nede i grunnen. En gjenget forbindelse må derfor opprettholde tetthet (tetningsevne) uten at den skades selv under slike tilstander. I tillegg, under prosessen med nedsetting av rør i oljebrønner, er det ofte slik at en forbindelse som en gang har blitt festet løsnes (løsgjøres) og deretter festes på ny. Ifølge API (American Petroleum Institute) er det derfor ønskelig at det ikke er noen forekomst av alvorlig fastbiting (seizing) benevnt riving (galling) og at gasstetthet opprettholdes selv om innfesting (sammenskruing) og løsning (skruing fra hverandre) utføres ti ganger for forbindelser for produksjonsrør (tubing) og tre ganger for forbindelser for foringsrør (casing).

I de senere år, for å forbedre gasstettheten, har man generelt begynt å bruke spesielle gjengede forbindelser som er i stand til å danne en metall-mot- metall tetning. I denne type gjenget forbindelse har både hanndelen og hunndelen et ugjenget metallkontaktparti i tillegg til et gjenget parti som har en hanngjenge eller en hunngjenge, og både det gjengede parti og det ugjengede metallkontaktparti danner en kontaktflate mellom hanndelen og hunndelen. De ugjengede metall-kontaktpartier på hanndelen og hunndelen kommer i nær kontakt med hverandre slik at det dannes et metall-mot-metall tetningsparti, og dette bidrar til en økning i gasstettheten.

I en slik gjenget forbindelse som er i stand til å danne en metall-mot-metall tetning har det blitt brukt smørende fett med høy smøreevne, benevnt rørgjenge-smøremiddel (compound grease), for å hindre riving i kontaktflaten, særlige metall kontaktflaten. Dette fettet, som er en type flytende smøremiddel, påføres på kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen før innfesting. Dette fettet inneholder imidlertid en stor mengde skadelig tungmetallpulver. Når fettet som klemmes ut til omkretsen under innfesting rengjøres med et rengjørings-middel, strømmer rørgjengesmøremidlet og det brukte rengjøringsmidlet ut i havet eller grunnen, og forårsaker miljøforurensning, og dette har etter hvert blitt ansett som et problem. I tillegg var det et problem at påføringen av fett og rengjøring som ble gjentatt før hver innfesting reduserte arbeidseffektiviteten på feltet.

Som gjengede forbindelser for stålrør som ikke behøver påføring av et rørgjengesmøremiddel, viser US 3,869,393 A, JP 08-103724A, JP 08-233163A, JP 08-233164A og JP 09-72467A gjengede forbindelser hvor et fast smøremiddel-belegg som omfatter en harpiks som et bindemiddel og molybdendisulfid eller wolframdisulfid som et fast smøremiddel påføres på et gjenget parti og et ugjenget metallkontakt-parti (dvs. på kontaktflaten) av det minste det ene av en hanndel og en hunndel.

I disse japanske patentpublikasjonene, for å øke adhesjonen mellom det faste smøremiddelbelegget og underlagsstålet, er det, som et lag av underbelegg for det faste smøremiddelbelegget, beskrevet å danne et lag av kjemisk omdannet belegg med manganfosfat eller en kombinasjon av et nitridlag og et lag av kjemisk omdannet belegg med manganfosfat, eller å forsyne kontaktflaten med overflateruhet som har en Rmaks på 5-40 nm.

I JP 08-103724A er det beskrevet som et smørende pulver å bruke et molybdendisulfid pulver som har en partikkeldiameter på 0,45-10 nm og fortrinnsvis 2-5 nm, som målt med Fischer-metoden. Med en partikkeldiameter på mindre enn 0,45 nm oppnås det ingen effekt av forbedring mot riving, mens en partikkelstørrelse på 10 nm eller mer ikke gir noen ytterligere effekt ved forbedring av smøreevnen, og gjør det vanskelig å justere tykkelsen av et fast smøremiddel-belegg.

Det kan forventes at bruken av en gjenget forbindelse hvor kontaktflaten til en hanndel og en hunndel har et fast smørende belegg for å tilveiebringe smøre-evne for denne, vil gjøre det mulig å unnvære påføringen av et rørgjengesmøre-middel og således unngå de ovennevnte problemer med hensyn på omgivelsen og arbeidseffektiviteten.

Med et konvensjonelt fast smørende belegg er det imidlertid ikke mulig å oppnå en høy anti-fastbitingseffekt så som den som kan oppnås med påføring av et rørgjengesmøremiddel, og en fastbitingsfeil benevnt riving opptrer etter at innfesting og løsning er gjentatt mindre enn 10 ganger. Det var følgelig et problem at det ikke var mulig å forhindre riving på en stabil måte og opprettholde gasstettheten.

Det har nylig blitt ønskelig med en varmebestandig gjenget forbindelse for stålrør til bruk i oljebrønner med høy temperatur hvor temperaturen når 250-300°C, hvilket er høyere enn temperaturen i konvensjonelle oljebrønner, eller i oljebrønner med dampinjeksjon hvor damp ved en høy temperatur nær en kritisk temperatur (eksempelvis rundt 350°C) injiseres for å forbedre oljeutvinningen. Det er derfor tilfelle hvor det er påkrevet at en gjenget forbindelse garanterer rivingsbestandighet og gasstetthet selv når en forbindelse som har blitt festet utsettes for en oppvarmingstest ved en temperatur på 250°C eller høyere og deretter utsettes for løsning og fornyet innfesting.

En konvensjonell gjenget forbindelse hvor det er dannet et fast smørende belegg på kontaktflaten hadde faktisk en ekstremt lavere rivingsbestandighet sammenlignet med det tilfellet hvor det ble påført et rørgjengesmøremiddel, særlig når det ble utsatt for en høytemperaturomgivelse.

Med en konvensjonell gjenget forbindelse på hvilken det er tildannet et fast smørende belegg er det således likevel nødvendig å påføre et rørgjengesmøre-middel, og de ovennevnte problemer med hensyn på omgivelsen og arbeidseffektiviteten kan ikke elimineres.

Det er en hensikt med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en gjenget forbindelse for stålrør som har et fast smørende belegg som er i stand til å opprettholde rivingsbestandighet og gasstetthet på en stabil måte uten påføring av et rørgjengesmøremiddel.

Det er en annen hensikt med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en gjenget forbindelse for stålrør som har forbedret rivingsbestandighet, som kan forhindre forekomsten av riving og en reduksjon i gasstetthet ved gjentatt innfesting og løsning uten påføring av et rørgjengesmøremiddel når den brukes ved boring etter råolje i høytemperaturomgivelser så som i dype oljebrønner med høy temperatur eller oljebrønner for dampinjeksjon.

Oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelse undersøkte hvorfor det opptrer en forskjell i ytelse mellom faste smørende belegg, mens man konsentrerer seg om strukturene for de faste smørende belegg. Som et resultat av dette ble det funnet at bestandigheten mot riving i et fast smørende belegg i en test med gjentatt innfesting-løsning bestemmes av tilstanden for fordelingen (formen til aggregatene) for et smørende pulver som finnes i belegget istedenfor partikkeldiameteren for selve det smørende belegget, som beskrevet i JP 08-103724A.

Det vil si, når største delen av partiklene i et smørende belegg i et fast smørende belegg aggregeres slik at de er tilstede i form av store masser av aggregater eller sekundærpartikler som har en størrelse på 15-60 nm i ekvivalent sirkulær diameter (ekvivalent diameter i en sirkel med likt areal) som er definert nedenfor, kan det sikres en stabil rivingsbestandighet.

I tillegg ble det også funnet at forekomsten av riving som er særlig signifikant når innfesting og løsning gjentas i en høytemperaturomgivelse skyldes at et fast smørende belegg raskt slites av på grunn av dets reduserte abrasjonsbestandighet ved en høy temperatur, og at abrasjonsbestandigheten ved høy temperatur for et fast smørende belegg tydelig kan økes ved å inkorporere en fibrøs fyllmasse i belegget.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en gjenget forbindelse for stålrør som omfatter en hanndel og en hunndel som hver har en kontaktflate som inkluderer et gjenget parti og et ugjenget metallkontaktparti,karakterisert vedat kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen har et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver, en fibrøs fyllmasse, og et bindemiddel hvor masseforholdet mellom den fibrøse fyllmasse og bindemidlet er i området fra 0,01 til 0,5.

I en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det smørende pulver en eller flere pulveraktige substanser valgt fra molybdendisulfid, wolframdisulfid, organo-molybdenforbindelser, grafitt, bornitrid og polytetrafluoretylen.

Foretrukket har kontaktflaten til i det minste det ene av hanndelen og hunndelen et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver og et bindemiddel, hvor andelen av areal av et tverrsnitt langs tykkelsen av det faste smørende belegg som er opptatt av sekundære partikler av det smørende pulver som har en ekvivalent sirkulær diameter på 15-60 nm er fra 5% til 90%.

I den foreliggende oppfinnelse betyr partikkeldiameteren av en sekundær partikkel diameteren av et pulveraggregat (sekundær partikkel) som befinner seg i et fast smørende belegg. Den ekvivalente sirkulære diameter av en sekundær partikkel i et smørende pulver vil bli beskrevet nedenfor.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er som beskrevet tidligere et diagram som skjematisk viser en typisk sammenstilling av et stålrør og en gjenget kopling på tidspunktet for forsendelse av stålrøret. Figur 2 er et diagram som skjematisk viser et sammenføyningsparti for en typisk gjenget forbindelse for stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figur 3 er et skjematisk diagram som viser relasjonen mellom den ekvivalente sirkulære diameter av en sekundær partikkel i et smørende pulver og rivingsbestandighet. Figur 4 er et skjematisk diagram som viser relasjonen mellom andelen av areal som er opptatt av sekundær partikler i smørende pulver som har en ekvivalent sirkulær diameter på 15-60 nm i et fast smørende belegg og rivingsbestandighet. Figur 2 er et diagram som skjematisk viser strukturen i en typisk gjenget forbindelse for stålrør. På figuren er 1 en hanndel, 2 en hunndel, 3 et gjenget parti, 4 er et ugjenget metallkontaktparti og 5 er et skulderparti. I den følgende

beskrivelse vil et ugjenget metallkontaktparti også bli vist til simpelthen som et metallkontaktparti.

Som vist på figur 2 består en typisk gjenget forbindelse av en hanndel 1 som har et gjenget parti 3 (mer presist et hanngjengeparti) og et ugjenget metallkontaktparti 4 som er dannet på den utvendige overflate i en ende av et stålrør, og en hunndel 2 har et gjenget parti 3 (mer presist et hunngjengeparti) og et ugjenget metallkontaktparti 4 som er dannet på den innvendige overflate av et gjenget forbindelseselement (en kopling). Lokaliseringen av en hanndel og en hunndel er imidlertid ikke begrenset til det som er vist. For eksempel kan en kopling utelates ved å tildanne en hanndel i en ende av et stålrør og en hunndel i den andre enden av røret, eller en hanndel (en hanngjenge) kan tildannes på en kopling med en hunndel dannet i begge ender av et stålrør.

Det gjengede parti 3 og det (ugjengede) metallkontaktparti 4 på hver av hanndelen og hunndelen utgjør en kontaktflate på den gjengede forbindelse. Det er nødvendig at kontaktflaten og særlig det ugjengede metallkontaktparti som er mer mottakelig for riving har rivingsbestandighet. For dette formål blir det innen kjent teknikk påført et rørgjengesmøremiddel som inneholder et tungmetallpulver på kontaktflaten, men bruken av et rørgjengesmøremiddel involverer mange problemer sett ut fra omgivelsen og arbeidseffektivitet.

For å løse disse problemene har det blitt utviklet en gjenget forbindelse som ikke krever påføring av et rørgjengesmøremiddel, og som har et fast smørende belegg på kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen, dannet ved påføring av et beleggfluid som inneholder en harpiks og et smørende pulver i et løsemiddel på kontaktflaten, etterfulgt av oppvarming av det våte belegget, som beskrevet i JP 08-103724A, osv. Som tidligere beskrevet kan det imidlertid med en konvensjonell gjenget forbindelse av denne type ikke garanteres rivingsbestandighet og lufttetthet på en stabil måte.

Oppfinnerne for den foreliggende oppfinnelse fremstilte et eksperimentelt beleggfluid for å danne et fast smøremiddelbelegg hvor det ble brukt et molybdendisulfid-pulver som hadde en midlere partikkeldiameter på 3,5 nm som et smørende pulver, en polyamidimid harpiks som et bindemiddel, og et blandet løsemiddel av etanol og toluen (50:50) som et løsemiddel for å oppløse harpiksen og dispergere det smørende pulver. I dette tilfellet kunne graden av aggregering av molybdendisulfidpulveret varieres ved å justere viskositeten av beleggfluidet og lengden av tiden som fluidet fikk stå etter blanding med omrøring, og det ble funnet at nyttevirkningen av det resulterende faste smørende belegget med hensyn på rivingsbestandighet sterkt varierer med størrelsen av de sekundære partikler som var dannet ved aggregering.

Det vil si, selv når det samme smørende pulver som er et molybdendisulfidpulver som har en midlere partikkeldiameter på 3,5 u.m brukes sammen med den samme harpiksen som et løsemiddel for å danne et fast smørende belegg, varierer rivingsbestandigheten i det resulterende belegget. Det ble funnet at en av de faktorer som bestemmer variasjonen i rivingsbestandigheten er graden av aggregering av det smørende belegg i et fast smørende belegg.

I tilfellet et smørende pulver som har en midlere partikkeldiameter (midlere diameter av primærpartiklene) som for eksempel er så liten som 10 nm eller mindre, når det smørende pulver dispergeres i en harpiksløsning for å danne et beleggfluid, aggregeres de primære partiklene i pulveret i fluidet for å danne sekundære partikler. I et fast smørende belegg som er dannet ved påføring av beleggfluidet og tørking, er derfor det smørende pulveret også for det meste til stede i form av sekundære partikler som er dannet ved aggregering av primære partikler (dvs. molybdendisulfidpartikler som har en midlere diameter på 3,5 nm i det ovenfor beskrevne eksempel).

Oppfinnerne for den foreliggende oppfinnelse utførte et eksperiment hvor et beleggfluid som hadde en forskjellig grad av aggregering av et smørende pulver ble brukt for å danne et fast smørende belegg som har en forskjellig grad av aggregering av pulveret, for å undersøke relasjonen mellom rivingsbestandigheten (brukstid før opptreden av riving) og diameteren av sekundærpartiklene (en midlere verdi av ekvivalente sirkulære diametre) i belegget, og oppnådde resultatene som er vist på figur 3. Av denne figuren kan det sees at rivings-bestandigheten er god når de sekundære partiklene i et smørende pulver som er tilstede i et fast smørende belegg har en ekvivalent sirkulær diameter i området 15-60 nm.

I praksis er imidlertid graden av aggregering i et smørende pulver ikke enhetlig i et fast smørende belegg, og enkelte primære partikler kan fortsatt være tilstede som primære partikler eller kan danne mindre sekundære partikler. Effekten av variasjon i graden av aggregering ble derfor også undersøkt. Som et resultat av dette, som vist på figur 4, ble det funnet at rivingsbestandigheten til et fast smørende belegg er betydelig forbedret når andelen av areal av et tverrsnitt langs tykkelsen av belegget som er opptatt av sekundære partikler av det smørende pulveret som har en ekvivalent sirkulær diameter på 15-60 u.m er fra 5% til 90%.

I den foreliggende oppfinnelse blir den ekvivalente sirkulære diameter (ekvivalent diameter av en sirkel med et likt areal) for en sekundær partikkel i et tverrsnitt av et fast smørende belegg bestemt ved observasjon av et tverrsnitt langs tykkelsen av det faste smørende belegg under et scanner-elektron-mikroskop. Det vil si at en elektron mikrograf av beleggets tverrsnitt utsettes for dataassistert bildeanalyse for å bestemme tverrsnittsarealene til individuelle sekundære partikler, og diameteren av sirkelen som har det samme areal som tverrsnittsarealet for hver sekundære partikler tas som den ekvivalente sirkulære diameter av den sekundære partikkelen. Den ekvivalente sirkulære diameter blir heretter referert til simpelthen som den ekvivalente diameter.

Andelen av areal av et tverrsnitt av et fast smørende belegg som er opptatt av partikler bestemmes ved observasjon av et tverrsnitt langs tykkelsen av et fast smørende belegg under et scanner-elektron mikroskop, og måling av tverrsnittsarealet av hver partikkel som opptrer i fem tilfeldig valgte kvadratiske synsfelt på 100 mm for en 200 X mikrograf ved hjelp av en dataassistert bildeanalyse. For hvert synsfelt måles alle partiklene som har en ekvivalent diameter som faller innenfor området fra 0,3 til 100 um med hensyn på tverrsnittsareal, og det samlede areal av tverrsnittsarealer av disse sekundære partiklene som har en ekvivalent diameter på 15-60 nm beregnes for å bestemme andelen av det totale areal i forhold til arealet av synsfeltet, hvilket er andelen av arealet som skal bestemmes. "Andelen av areal som er opptatt av sekundære partikler som har en ekvivalent diameter på 15-60nm" som det her brukes er gjennomsnittet som er bestemt for de fem synsfeltene. I den foreliggende oppfinnelse anses de partiklene i et smørende pulver som har en ekvivalent diameter på mindre enn 0,3 nm eller større enn 100 nm for å være neglisjerbare.

I en gjenget forbindelse for stålrør ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelse dannes et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver og et bindemiddel på kontaktflaten for i det minste det ene av hanndelen og hunndelen som utgjør forbindelsen, og andelen av arealet av et tverrsnitt langs tykkelsen av det faste smørende belegget som opptas av sekundære partikler av det smørende pulveret som har en ekvivalent diameter på 15-60 u.m (i det følgende blir andelen enkelte ganger referert til som "andel av areal opptatt av 15-60 nm sekundær partikler") er fra 5% til 90%. En slik gjenget forbindelse kan avhjelpe det problemet man finner i en gjenget forbindelse ifølge kjent teknikk som har et fast smørende belegg, hvor frekvensen av forekomsten av gjengede forbindelser som har dårlig rivingsbestandighet er høy i det tilfellet hvor et rørgjengesmøremiddel som inneholder et tungmetallpulver ikke påføres.

Årsaken til at forbedret rivingsbestandighet oppnås på stabil måte når andelen av areal som er opptatt av 15-60 u.m sekundære partikler i et tverrsnitt av et fast smørende belegg er fra 5% til 90% har ikke blitt fullstendig klarlagt, men anses for det inneværende å være som følger.

Det antas at når et fast smørende belegg som er dannet på en gjenget forbindelse utsettes for gjentatt glidende friksjon mens den gjengede forbindelsen festes og løsnes, dannes det avslitte partikler som omfatter et smørende pulver og et bindemiddel på grunn av friksjonen, og de bidrar til å forhindre metall-mot-metall-kontakt ved kontaktgrenseflaten og til å redusere friksjon, slik at det oppvises en anti-rivingseffekt. Hvis partiklene i et smørende pulver i et fast smørende belegg er så små som for eksempel 0,4-10 nm, er også de avslitte partiklene som er dannet fra belegget på grunn av glidefriksjonen så små at de ikke frembringer en tilstrekkelig effekt til å hindre metall-mot-metall-kontakt ved friksjonsgrenseflaten, og riving er tilbøyelig til lett å forekomme. I motsetning til dette, når et smørende pulver aggregeres for å danne store sekundære partikler, er de avslitte partiklene også store, slik at metall-mot-metall-kontakt effektivt kan forhindres ved kontaktgrenseflaten, og rivingsbestandigheten forbedres vesentlig.

Den ekvivalente diameter av sekundære partikler i smørende pulver som er effektiv til å forbedre rivingsbestandighet er i området 15-60 nm. Hvis den ekvivalente diameter er mindre enn 15 nm, hindres metall-mot-metall-kontakt og følgelig riving ikke tilstrekkelig effektivt av de ovennevnte årsaker. Hvis den er større enn 60 nm har det resulterende faste smørende belegg ikke bare en redusert styrke, men også en redusert adhesjon til underlagets overflate, slik at belegget lett kan skalle av under innfesting og løsning, og forekomsten av riving kan ikke hindres. Med hensyn på rivingsbestandighet og styrke og adhesjon for et fast smørende belegg, er det foretrukket at den ekvivalente diameter av de sekundære partikler er 20-50 nm.

Andelen (mengdeforholdet) av sekundære partikler som har en ekvivalent diameter på 15-60 u.m i et belegg er 15-90% uttrykt ved andelen av areal som er opptatt av slike sekundære partikler i hele området av et tverrsnitt av belegget. Hvis andelen av arealet er mindre enn 5%, er mengden av sekundære partikler av smørende pulver som befinner seg i kontaktgrenseflaten så liten at den ikke tilveiebringer en tilstrekkelig effekt mot å forhindre riving. Hvis den er større enn 90% har belegget en redusert styrke og en redusert adhesjon til underlagets overflate, og også i dette tilfellet tilveiebringer belegget ikke en tilstrekkelig effekt mot å forhindre riving. Med hensyn på rivingsbestandighet og adhesjon er det foretrukket at den ovenforbeskrevne andel er i området 10-85%, mer foretrukket 30-85%, og mest foretrukket 50-85%.

I henhold til en første utførelse som nettopp er nevnt kan det faste smørende belegg hovedsakelig bestå av et smørende pulver og et bindemiddel, selv om det faste smørende belegg kan inneholde andre bestanddeler så lenge de ikke har en signifikant uheldig effekt på beleggets egenskaper. Belegget kan dannes ved påføring av et beleggfluid, hvilket omfatter et smørende pulver i en bindemiddelløsning som inneholder et bindemiddel som er oppløst (eller dispergert) i et løsemiddel, etterfulgt av tørking. Påføringen kan utføres med enhver egnet fremgangsmåte som er kjent innen teknikken, inkludert børste-bestrykning, dypping og luftspraying.

Det smørende pulver er ikke begrenset til et pulver av molybdendisulfid, og resultater som ligner de ovenstående kan fremkomme ved bruk av et pulver av wolframdisulfid, grafitt, organo-molybden-forbindelser (eksempelvis molybden dialkyltiofosfater og molybden dialkyltiokarbamater), PTFE (polytetrafluoretylen), eller BN (bornitrid). Ett eller flere av disse materialene kan brukes som et smørende pulver.

Bindemidlet kan enten være en organisk harpiks eller en uorganisk polymer.

En organisk harpiks som har termisk bestandighet og et akseptabelt nivå av hardhet og abrasjonsbestandighet er egnet til bruk som et bindemiddel. Eksempler på en slik harpiks inkluderer varmherdende harpikser så som epoksy-harpikser, polyimidharpikser, polykarbodiiminharpikser, polyetersulfoner, polyeter-eterketoner, fenolharpikser, furanharpikser, ureaharpikser og akrylharpikser, såvel som termoplastiske harpikser så som polyamidimidharpikser, polyetylen-harpikser, silikonharpikser og polystyrenharpikser.

Et løsemiddel som brukes sammen med en organisk harpiks kan være et enkelt løsemiddel eller et blandet løsemiddel valgt fra forskjellige løsemidler med lavt kokepunkt, inkludert hydrokarboner (eksempelvis toluen) og alkoholer (eksempelvis isopropylalkohol).

I de tilfeller hvor bindemidlet er en organisk harpiks, ut fra hensyn til adhesjon og abrasjonsbestandighet av det resulterende smørende belegget, er det foretrukket at påføringen av et beleggfluid etterfølges av oppvarming av belegget for herding. Oppvarmingen utføres fortrinnsvis ved en temperatur på 120°C eller høyere, og mer foretrukket 150-380°C. Varigheten av oppvarmingen kan bestemmes i avhengighet av størrelsen av den gjengede forbindelsen for stålrør, og er fortrinnsvis 30 minutter eller lengere og mer foretrukket 30-60 minutter.

En uorganisk polymer som kan brukes som et bindemiddel ved den foreliggende oppfinnelse er et filmdannende materiale som har en tredimensjonal fornettet struktur av metall-oksygenbindinger, så som Ti-O, Si-O, Zr-O, Mn-O, Ce-0, eller Be-O, som er dannet med en filmdannende metode som kalles sol-gel-metoden. En slik uorganisk polymer kan dannes ved hydrolyse og etterfølgende kondensasjon av et metallalkoksid. Nyttige metallalkoksider inkluderer de forbindelser hvor alkoksygruppene er nedre alkoksygrupper så som metoksy, etoksy, isopropoksy, propoksy, isobutoksy, butoksy og tert-butoksy. Et foretrukket metallalkoksid er et titan- eller silisium alkoksid, og særlig et titan alkoksid. Den meste foretrukne forbindelse er titan isopropoksid, siden det har utmerkede filmdannende egenskaper. I tillegg til metallalkoksider, kan metallklorider så som titan tetraklorid og metallkarboksylater også brukes.

Metallalkoksidet som brukes til å danne en uorganisk polymer kan være en forbindelse så som et silan-koplingsmiddel hvor en del av alkoksygruppene er erstattet med en alkylgruppe som kan ha en funksjonell gruppe.

Når bindemidlet er en uorganisk polymer kan det brukes forskjellige organiske løsemidler så som polare løsemidler som inkluderer alkoholer (eksempelvis etyl alkohol, isopropyl alkohol og butyl alkohol) og ketoner, hydrokarboner og halogenerte hydrokarboner. For å fremme dannelsen av et belegg, kan metallalkoksidet i løsning på forhånd være delvis hydrolyser! før påføringen. I tillegg kan en liten mengde vann og/eller en syre som en hydrolytisk katalysator tilsettes til en løsning av et metallalkoksid for å akselerere hydrolyse etter påføring.

Etter at et smørende pulver er dispergert i en løsning av et metallalkoksid eller en annen substans som danner en uorganisk polymer for å danne et belegg-fluid, blir beleggfluidet påført på kontaktflaten på en hanndel og/eller hunndel og deretter tørket. For å akselerere dannelsen av et belegg ved hydrolyse av alkoksidet, kan det utføres fuktning etter påføringen. Fuktningen kan utføres ved å la hanndelen og/eller hunndelen stå i atmosfæren, fortrinnsvis med en atmosfære som har en fuktighet på 70% eller mer, i en viss periode. Befuktningen etterfølges fortrinnsvis av oppvarming. Oppvarming tjener til å akselerere hydrolyse-reaksjonen og den etterfølgende kondensasjon av det resulterende hydrolysat såvel som avgivelse av alkoholen som dannes som et biprodukt i hydrolyse-reaksjonen, hvilket reduserer den tiden som er nødvendig for å danne belegget og intensivere adhesjonen til det resulterende faste smørende belegget, hvilket fører til forbedret rivingsbestandighet. Oppvarmingen utføres fortrinnsvis etter at løsemidlet har fordampet. Oppvarmingstemperaturen er fortrinnsvis i området 100-200°C, hvilket er nær kokepunktet for alkohol biproduktet. Oppvarming med varm luft er mer effektivt.

Ifølge en første utførelse av den foreliggende oppfinnelse er et smørende pulver til stede i et fast smørende belegg på en slik måte at sekundære partikler av pulveret som har en ekvivalent diameter på 15-60 nm opptar 5-90% av hele området i et tverrsnitt av belegget.

En mulig fremgangsmåte til å oppnå et slikt belegg er at et smørende pulver som har en primær partikkeldiameter på 15-60 u.m brukes i en slik mengde at andelen av areal som opptas av de primære partiklene er 5-90% av hele arealet av tverrsnittet av belegget (i dette tilfellet kan andelen av areal approksimeres med andelen av volum), mens aggregering av pulveret i et belegg-fluid forhindres. Hvis det for eksempel brukes et grovt smørende pulver som har en midlere partikkeldiameter på 25-50 u.m, og dannes et beleggfluid som har en høy viskositet, er det vanskelig for pulveret å aggregere i beleggfluidet, og mange av pulverpartiklene forblir som primærpartikler. Hvis aggregeringen ikke skjer, er diameteren av sekundær partiklene den samme som for primærpartiklene. Det er derfor på en pålitelig måte mulig å danne et fast smørende belegg som tilfredsstiller krav om andelen av areal som er opptatt av sekundær partiklene i et smørende pulver som angitt ifølge den foreliggende oppfinnelse. Denne fremgangsmåten har imidlertid det problem at det smørende pulver er grovt, og at fordelingen av det smørende pulveret har en tilbøyelighet til å være ujevn, særlig hvis andelen av areal er liten.

En mer foretrukket fremgangsmåte er å bruke et smørende pulver som har en midlere primær partikkeldiameter på 15 nm eller mindre. Det smørende pulver aggregeres i et beleggfluid etter at det blandes med en harpiks og et løsemiddel, slik at primærpartiklene vokser til sekundærpartikler som dannes ved å forbinde et antall av primærpartiklene i en slik utstrekning at andelen av areal som er opptatt av sekundærpartiklene som har en ekvivalent diameter på 15-60 u.m er 5-90%. Ved denne fremgangsmåten er det foretrukket at det smørende pulveret har en midlere partikkeldiameter for primærpartikler på 0,5-15 u.m og mer foretrukket 1-10 nm. Hvis den midlere diameter av primærpartiklene er mindre enn 0,5 nm, har aggregeringen en tilbøyelighet til å skje ujevnt, og styringen av aggregeringen blir vanskelig. Graden av aggregering av pulveret (dvs. diameteren av sekundærpartikler) kan justeres av mengden av løsemidlet og/eller viskositeten av beleggfluidet, og lengden av tiden som beleggfluidet får stå (i ro). Etter som mengden av løsemidlet økes eller viskositeten reduseres, har således aggregeringen en tilbøyelighet til å fortsette hurtig mens et beleggfluid får stå. Jo lengere tid det står, jo lengere fortsetter selvsagt aggregeringen.

Ifølge en konvensjonell vanlig oppfatning har det blitt ansett som nyttig å bruke et beleggfluid hvor pulveret som befinner seg i dette dispergeres så jevnt som mulig for å gjøre det resulterende belegget ensartet, dvs. å påføre et belegg-fluid umiddelbart etter omrøring, i motsetning til dette, ifølge den foreliggende oppfinnelse, får et beleggfluid stå for å aggregere partiklene i et smørende pulver før bruk for påføring.

Andelen av areal som opptas av de sekundære partiklene avhenger også av volumforholdet mellom bindemidlet og smørende pulver. Således, under antagelse av at alle partiklene i et smørende belegg i et belegg er i form av sekundære partikler som har en ekvivalent diameter på 15-60 nm, kan andelen av areal approksimeres med andelen av volum av det smørende pulver i forhold til det totale volum av bindemidlet og det smørende pulver. I dette tilfellet fremstilles en beleggsammensetning på en slik måte at andelen av volum (volumprosenten) av det smørende pulver i forhold til det samlede volum av bindemidlet og det smørende pulver er 5-90%, hvilket gjør det mulig å danne et fast smørende belegg hvor andelen av areal av de sekundære partiklene er 5-90%. Det er imidlertid tilfellet hvor ikke alt det smørende pulveret vokser til å danne sekundære partikler som har en ekvivalent diameter på 15-60 u.m. i slike tilfeller, ved å ta omfanget av aggregering i betraktning, tilsettes det smørende pulveret i en mengde i volum-prosent som er større enn den ønskede andel av areal av de sekundære partiklene.

Deretter, i en gjenget forbindelse for stålrør ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse, inkluderes en viss mengde av en fibrøs fyllmasse i et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver og et bindemiddel, hvorved det faste smørende belegg har en betydelig forbedret abrasjonsbestandighet, særlig ved høye temperaturer. Som et resultat av dette, selv i tilfellet av en gjenget forbindelse for stålrør som brukes i en høytemperatur-omgivelse så som en oljebrønn med høy temperatur eller en oljebrønn med dampinjeksjon, er det mulig i vesentlig grad å forhindre forekomsten av riving under gjentatt innfesting og løsning uten påføring av et rørgjengesmøremiddel.

Det fibrøse fyllstoff som brukes ved den foreliggende oppfinnelse kan for eksempel være et hvilket som helst av kunstige mineralfibre, naturlig forekommende mineralfibre, varmebestandige høyfaste, organiske fibre og metallfibre. Det fibrøse fyllstoffet kan enten være i form av trådformede krystaller som nålformede enkeltstående krystaller eller korte fibre som er dannet ved oppskjæring av fibre av kontinuerlig filament.

De trådformede krystaller som er nålformede enkeltstående krystaller inkluderer fibre av keramisk materiale så som alumina, silika, mulitt, zirkondioksid, silisiumkarbid og silisiumnitrid, fibre av metaller så som kopper og stål, og fibre av uorganiske forbindelser så som kaliumtitanat, sinkoksid og aluminiumborat. Fibrene av kontinuerlig filament inkluderer glassfibre, polykrystallinske karbonfibre, metallfibre så som fibre av wolfram, molybden, kopper, nikkel og stål, og forskjellige organiske fibre. Et eksempel på varmebestandige organiske fibre med høy fasthet er Kevlar™. Fibre av kontinuerlig filament brukes fortrinnsvis i form av korte fibre som har en lengde fra 10-500 nm.

Sett ut fra hensynet til forbedring i abrasjonsbestandighet for et fast smørende belegg ved høye temperaturer, er foretrukne fibrøse fyllstoffer uorganiske fibrøse fyllstoffer, og særlig trådformede krystaller av de ovenforbeskrevne keramiske materialer og uorganiske forbindelser, karbonfibre, glassfibre og lignende er foretrukket. Mer foretrukne fibrøse fyllstoffer er trådformede krystaller av et eller flere materialer valgt fra kaliumtitanat, sinkoksid, aluminium borat, silisiumkarbid og silisiumnitrid. Når bindemidlet er en harpiks, er kaliumtitanat, sinkoksid og silisiumkarbid særlig foretrukket ut fra hensynet til dispersjonsevne av fibre i en harpiks.

Når det fibrøse fyllstoffet er trådformede krystaller er det ønskelig at deres tverrsnittsdiameter er 0,1-25 nm. Hvis tverrsnittsdiameteren er mindre enn 0,1 nm, kan det være at det faste smørende belegg som er dannet på kontaktflaten i en gjenget forbindelse for stålrør kan ha utilstrekkelig abrasjonsbestandighet ved høye temperaturer eller beleggstyrke. På den annen side, hvis de trådformede krystaller har en tverrsnittsdiameter som er større enn 25 nm, kan det være at det faste smørende belegget har en redusert styrke eller adhesjon. Tilsvarende, i tilfellet hvor fibre av kontinuerlig filament brukes som det fibrøse fyllstoff, er deres diameter fortrinnsvis den samme som ovenfor. Trådformede krystaller kan brukes som de er uten oppskjæring, men hvis det er vanskelig å dispergere dem jevnt i belegget, kan de brukes etter at de er skåret til en passende kortere lengde.

Innholdet av fibrøs fyllmasse i et fast smørende belegg er slik at masseforholdet mellom fibrøst fyllstoff og bindemiddel er i området 0,01-0,5. Hvis dette masseforholdet er mindre enn 0,01 er det ikke mulig å forbedre en gjenget forbindelse for stålrør tilstrekkelig med hensyn på rivingsbestandighet ved høye temperaturer. Hvis dette masseforholdet er større enn 0,5 har det resulterende faste smøremiddelbelegget utilstrekkelig styrke og adhesjon til underlagets overflate. Masseforholdet er fortrinnsvis i området 0,05-0,4 og mer foretrukket 0,1-0,3.

Typene av smørende pulver og bindemiddel som brukes i et fast smørende belegg for en gjenget forbindelse for stålrør ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse kan være de samme som de som er beskrevet for den første utførelse.

Således, selv om det ikke er noen begrensning på det smørende pulver så lenge det har en smørende effekt, er et pulver av et eller flere materialer valgt fra molybdendisulfid, wolframdisulfid, organo-molybdenforbindelser, grafitt, bornitrid og polytetrafluoretylen foretrukket ut fra hensynet til rivingsbestandighet. Molybdendisulfid, wolframdisulfid, grafitt og bornitrid er mer foretrukket utfra hensynet til abrasjonsbestandighet ved høye temperaturer.

Det smørende pulver har fortrinnsvis en midlere partikkeldiameter (midlere diameter av primærpartikler) i området 0,5-60 u.m. Som tidligere angitt har et smørende pulver som har en midlere partikkeldiameter på mindre enn 0,5 u.m en tilbøyelighet til å aggregere ujevnt, og det kan således være vanskelig å dispergere det enhetlig i et fast smørende belegg, og egenskapene til det resulterende belegget kan lokalt bli dårlige. På den annen side, hvis den midlere partikkeldiameter i det smørende pulveret er mindre enn 60 u.m, kan ikke bare styrken men også adhesjonen til underlagets overflate reduseres i en slik grad at forekomsten av riving ikke kan forhindres.

Bindemidlet kan være ethvert materiale som er i stand til å binde et smørende pulver og et fibrøst fyllstoff, og både de ovenforbeskrevne harpikser og uorganiske polymerer kan brukes. Et foretrukket bindemiddel som brukes i en annen utførelse er et organisk harpiks.

I en gjenget forbindelse for stålrør ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det ingen begrensning på forholdet mellom smørende pulver og harpiks bindemiddel i et fast smørende belegg, men det er foretrukket at det har et masseforhold mellom det smørende pulver og bindemiddel i området 0,3-9,0, sett ut fra hensynet til rivingsbestandighet. Hvis masseforholdet mellom smørende pulver og bindemiddel er mindre enn 0,3, kan det være at mengden av det smørende pulver i de ovenforbeskrevne avslitte partikler kan være utilstrekkelig, og rivingsbestandigheten kan bli dårlig. På den annen side, hvis masseforholdet er større enn 9,0, kan det være at det faste smørende belegget har utilstrekkelig styrke, slik at det ikke kan motstå et høyt trykk og har en redusert adhesjon til underlagets overflate, hvilket bevirker at rivings-bestandigheten og gasstettheten blir dårligere. Masseforholdet mellom det smørende pulveret og bindemidlet er fortrinnsvis i området 0,5-9,0 ut fra hensynet til rivingsbestandighet, og mer foretrukket i området 1,0-8,5 når man videre tar adhesjonen i betraktning.

Et beleggfluid fremstilles ved dispergering av et smørende pulver og et fibrøst fyllstoff i en løsning (eller dispersjon) av et bindemiddel. En gjenget forbindelse for stålrør ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse fremkommer ved å påføre beleggfluidet på kontaktflaten på i det minste hanndelen og hunndelen i en gjenget forbindelse og tørking av det våtbelegget for å danne et fast smørende belegg. Beleggfluidet som er fremstilt som angitt ovenfor kan umiddelbart brukes til påføring, men som beskrevet med hensyn på den første utførelse, kan man la det stå for å aggregere det smørende pulveret før det brukes til påføring.

I hver av den første og annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det ønskelig at det faste smørende belegget har en tykkelse på minst 5 nm og ikke mer enn 50 nm. Det smørende pulveret som finnes i det faste smørende belegget har sine utstrekninger over hele kontaktflaten under et høyt trykk, og oppviser dermed en forbedret rivingsbestandighet. Med et fast smørende belegg som har en tykkelse på mindre enn 5 nm kan mengden av smørende pulver som befinner seg i dette være liten, og beleggets effektivitet til å forbedre smøreevnen kan reduseres. Når tykkelsen av det faste smørende belegget er større enn 50 nm, er det tilfellet hvor gasstettheten reduseres på grunn av utilstrekkelig tiltrekking under innfesting, eller hvis trykket øker for å garantere gasstettheten, kan det lett skje riving, eller det faste smørende belegget kan skalle av for lett. Ut fra hensynet til rivingsbestandigheten er tykkelsen av det faste smørende belegget mer foretrukket minst 15 nm og maksimalt 40 nm.

Forskjellige additiver inkludert et anti-korrosivt middel kan tilsettes til det faste smørende belegget så lenge de ikke negativt påvirker rivings-bestandigheten. Det kan for eksempel tilsettes et eller flere pulvere valgt fra sinkpulver, et krompigment, silika og alumina. I tillegg kan det være tilstede et fargestoff, slik at det resulterende faste smørende belegget farges. Hvis det er hensiktsmessig kan beleggfluidet inneholde et eller flere additiver så som et dispergeringsmiddel, et antiskummende middel og et fortykningsmiddel.

Det er ønskelig at kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen som et fast smørende belegg er tildannet på ifølge den foreliggende oppfinnelse, på forhånd er gjort ru, slik at overflaten har en ruhet (R maks) som er større enn overflateruheten som maskineri (3-5nm) for å garantere adhesjonen til det faste smørende belegget.

Fremgangsmåten til å gjøre overflaten ru kan være en fremgangsmåte til å gjøre selve ståloverflaten ru, så som blåsing med sand eller harde partikler og dypping i en sterk styreløsning så som svovelsyre, saltsyre, salpetersyre og fluorsyre, for å gjøre overflaten ru. En annen mulig fremgangsmåte er å danne et lag av et primært (underliggende) belegg som har en overflate som er mer ru enn ståloverflaten for å gjøre den overflaten som påføringen skal skje på ru. Laget av det primære belegget er anordnet mellom kontaktflaten i forbindelsen og det faste smørende belegget.

Eksempler på en fremgangsmåte for å danne et slikt lag av primærbelegg inkluderer en fremgangsmåte til å danne et kjemisk omdannet belegg, så som en fosfatbehandling, oksalatbehandling eller boratbehandling (hvor overflateruheten av krystallaget øker etter som de dannede krystaller vokser), en fremgangsmåte til elektroplettering med et metall så som kopper eller jern (hvor topper eller hevede punkter fortrinnsvis pletteres slik at overflaten blir litt ru), en fremgangsmåte til støtplettering hvor partikler som har en jernkjerne som er belagt med sink eller en sink-jernlegering blåses ved bruk av sentrifugalkraft eller pneumatisk trykk for å danne et belegg av sink eller en sink-jernlegering, en fremgangsmåte til myk nitridherding for dannelse av et nitridlag (eksempelvis tuftrering), en fremgangsmåte med et metallisk komposittbelegg hvor det dannes et porøst belegg som omfatter faste finpartikler i et metall, og lignende.

Ut fra hensynet til adhesjon av et fast smørende belegg, er det foretrukket med et porøst belegg, særlig et kjemisk omdannet belegg som er dannet ved fosfatering (med manganfosfat, sinkfosfat, jern-manganfosfat eller sink-kalsium-fosfat) eller et belegg av sink eller en sink-jernlegering som er dannet ved støt-plettering. Sett ut fra hensynet til adhesjon er et mer foretrukket belegg et manganfosfatbelegg, eller sett ut fra hensynet til å hindre rust er et mer foretrukket belegg et sinkbelegg eller et sink-jernlegeringsbelegg.

Både et fosfatbelegg som er dannet ved behandling med kjemisk omdannelse og et sinkbelegg eller et sink-jernlegeringsbelegg som er dannet med støtplettering er porøse, slik at de kan tilveiebringe et fast smørende belegg med en økt adhesjon. Som et resultat av dette hindres det faste smørende belegget i å skalle av mens den gjengede forbindelsen utsettes for gjentatt innfesting og løsning, og det fortsetter å forhindre metall-mot-metall-kontakt og bidrar til enda en ytterligere forbedring i gasstetthet og forhindring av rust i forbindelsen.

Selv om laget av primærbelegg er porøst, blir det ifølge den foreliggende oppfinnelse tildannet et fast smørende belegg på dette, og hulrommene i det porøse laget av primærbelegg blokkeres eller settes, hvilket forårsaker at det ikke skjer noen reduksjon i rustforhindring eller gasstetthet. Når det porøse laget av primærbelegg er et sinkbelegg eller et sink-jernlegeringsbelegg som er dannet ved støtplettering, siden sink er et metall som er mer uedelt (mindre edelt) enn jern, oppviser det en ofrende anti-korrosiv effekt ved ionisering fortrinnsvis til jern, og det kan oppnås en enda ytterligere forbedret rustforhindring.

Det porøse sinkbelegget eller sink-jernbelegget kan dannes med støt-pletteringsmetoden, hvilket er en slags metode til tørr prosessplettering, og særlig med en blåsepletteringsmetode hvor det brukes en blåseanordning for å forårsake at partikler støter mot overflaten som skal pletteres. Blåseanordninger som er nyttig for blåseplettering inkluderer en blåseanordning med høyttrykksfluid hvor partikler blåses ved bruk av et høyttrykksfluid, så som trykkluft, og en mekanisk blåseanordning hvor det brukes et rotorblad så som et skovlehjul. Begge deler kan brukes.

Partiklene som brukes i blåseplettering er metallpartikler som har sink eller en sink-jernlegering i det minste på sin overflate. Selv om partiklene kan være laget utelukkende av sink eller en sink-jernlegering, er foretrukne partikler det blåsematerialet som er beskrevet i JP 59-9312B. Dette blåsematerialet består av partikler som har en kjerne av jern eller en jernlegering og et lag av sink eller en sink-jernlegering som overflaten av kjernen er dekket med. Partiklene inneholder fortrinnsvis sink eller en sink-jernlegering i en mengde på 20-60 masse% og har en partikkeldiameter på 0,2-1,5 nm.

Når partiklene som har en jernbasert kjerne som er belagt med sink eller en sink-jernlegering blåses på et underlag, blir kun sinken eller sink-jernlegeringen som danner belegglaget på partiklene avsatt på underlaget, slik at det dannes et belegg av sink eller en sink-jernlegering. Blåseplettering kan danne et plettert belegg med en god adhesjon på en ståloverflate uavhengig av stålets sammensetning. Det er således mulig å danne et lag av sinkbelegg eller et sinklegerings-belegg med god adhesjon på kontaktflaten i en gjenget forbindelse som er laget av et bredt mangfold av stål, inkludert fra et karbonstål til et høylegert stål.

Når en av de ovenforbeskrevne forskjellige lag av primærbelegg dannes, er det ingen begrensning på tykkelsen av laget, men utfra hensynet til å forhindre rust og adhesjon, er det fortrinnsvis i området 5-40 u.m. Med en tykkelse på mindre enn 5 nm kan det være at tilstrekkelig rustforhindring ikke oppnås. En tykkelse større enn 40 nm kan forårsake en reduksjon i adhesjonen til et fast smørende belegg som tildannes på dette.

Selv om det smørende belegg kan påføres på kontaktflaten både på hanndelen og hunndelen, kan hensikten med den foreliggende oppfinnelse oppnås ved å påføre belegget kun på et av disse elementene, og dette er fordelaktig med hensyn på kostnader. I slike tilfeller dannes det faste smørende belegget med en relativt enkel operasjon hvis det dannes på kontaktflaten på en hunndel, som er kortere. Det andre forbindelseselementet (fortrinnsvis en hanndel), som det faste smørende belegget ikke påføres på, kan være ubelagt. Særlig når hanndelen og hunndelen er midlertidig festet til hverandre før forsendelse som vist på figur 1, kan det andre forbindelseselementet, eksempelvis hanndelen, hindres i å ruste selv når dets kontaktflate er ubelagt (eksempelvis selv om det er som maskineri), siden kontaktflaten på hanndelen ved den midlertidige innfesting bringes i nær kontakt med belegget som er dannet på kontaktflaten på hunndelen. Det faste smørende belegget kan påføres på kun en del av kontaktflaten, særlig kun på metallkontaktpartiet.

Når en hunndel forbindes til en hanndel på et stålrør i en ende av røret som vist på figur 1, forblir imidlertid den andre hanndelen på stålrøret som er lokalisert i den motsatte ende av røret og den ikke-sammenføyde halvdelen av hunndelen blottlagt mot atmosfæren. Disse blottlagte kontaktflatene på hanndelen og hunndelen kan utsettes for en passende overflatebehandling for å tilveiebringe rustforhindring med eller uten smøreevne, og/eller kan beskyttes ved innfesting av en passende beskyttelse. Slik overflatebehandling kan påføres på kontaktflaten på det ovennevnte andre forbindelseselementet.

Når et fast smørende belegg dannes på kontaktflaten på kun den ene av hanndelen og hunndelen, er det ønskelig at kontaktflaten på det andre elementet har en overflateruhet på maksimalt 10 nm Rmaks. Det andre elementet har en overflateruhet som er større enn 10 nm, gir det det faste smørende belegget en økt friksjonskoeffisient, og etter som overflateruheten øker, kan det være at adhesjonen for det faste smørende belegget øker i geometrisk progresjon, hvilket forårsaker for tidlig utsliting av det faste smørende belegget under gjentatt innfesting og løsning av forbindelsen, og gjør det umulig å opprettholde rivingsbestandighet, rustforhindring og gasstetthet. Når et fast smørende belegg er dannet på kontaktflaten både på hanndelen og hunndelen, har det faste smørende belegget som er dannet på hver av disse forbindelseselementene fortrinnsvis en overflateruhet (etter belegging) på maksimalt 10 nm.

En gjenget forbindelse for stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse kan festes uten påføring av et rørgjengesmøremiddel, men en olje kan påføres på det faste smørende belegget eller kontaktflaten på det motsvarende elementet som skal sammenføyes, hvis dette er ønskelig. I det sistnevnte tilfellet er det ingen begrensning på oljen som påføres, og et hvilket som helst av en mineralolje, en syntetisk esterolje og en animalsk eller vegetabilsk olje kan brukes. Forskjellige additiver så som et rusthindrende middel og et middel for ekstremt trykk som konvensjonelt har blitt brukt i smørende oljer kan tilsettes til oljen. Hvis et slikt additiv er en væske kan det brukes alene som en olje som påføres.

Nyttige rusthindrende midler inkluderer basiske metallsulfonater, basiske metallfenater, basiske metallkarboksylater og lignende. Som et middel for ekstremt trykk kan det brukes kjente midler så som de som er svovel-, fosfor-, eller klorholdige og organometallsalter. I tillegg kan andre additiver så som en antioksidant, en flytepunktsenker og en viskositetsindeksforbedrer tilsettes til oljen.

Eksempler

(Eksempel 1-8 og Sammenlignende eksempel 1-3)

Disse eksemplene illustrerer den første utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Kontaktflaten på hver av hanndelen og hunndelen i en gjenget forbindelse for stålrør [utvendig diameter: 7 tommer (178 mm), veggtykkelse: 0,408 tommer (10,4 mm)] som er laget av et materiale som er valgt fra et karbonstål A, et Cr-Mo stål B, et 13% Cr stål C, og et høylegert stål D som hver har en sammensetning som er vist i tabell 1 (riving opptrer lettest med D, og riving blir suksessivt vanskeligere med C, B og A) ble utsatt for overflatebehandlingen (overflate-for-behandling og dannelse av et fast smøremiddelbelegg, hvis det var noe) som er vist i tabell 2 for å danne gjengede forbindelser for eksempler ifølge den foreliggende oppfinnelse og sammenlignende eksempler, som hvert hadde et fast smørende belegg i kontaktflaten for i det minste den ene av hanndelen og hunndelen. Detaljene ved overflatebehandlingen er beskrevet senere for hvert eksempel.

Tabell 2 viser dataene for forbehandlingen, dvs. overflateruheten i Rmaks (R) av underlagsstålet og tykkelsen av et lag av primærbelegg (t) for hver av hanndelen og hunndelen, såvel som sammensetningen av et fast smørende belegg, dvs. det særlige bindemiddel og smørende pulver som ble brukt, andelen av areal (A) som var opptatt av sekundærpartikler i det smørende pulver som hadde en ekvivalent diameter på 15-60 nm i et tverrsnitt av belegget langs dets tykkelse som bestemt på den ovennevnte måte, og tykkelsen av det smørende belegg (t) som var dannet på den forbehandlede overflate av hanndelen og/eller hunndelen.

Ved bruk av en gjenget forbindelse som hadde et fast smørende belegg på kontaktflaten av hanndelen og/eller hunndelen, ble det utført en test ved gjentagende feste- og rusteoperasjoner opptil 20 ganger med en innfestingshastighet på 10 omdreininger pr. minutt og et innfestingsdreiemoment på 10.340 ft-lbs (14.019 Nm) mens forekomsten av fastbiting eller riving ble undersøkt. Når fastbiting forekom under testen, ble etterfølgende fastbiting utført etter at overflaten som hadde fastbiting var reparert ved bearbeiding, men testen ble avsluttet på det punkt hvor alvorlig fastbiting (riving) forekom, slik at innfestingen ikke kunne utføres selv med overflatebearbeiding, eller løsning ikke var mulig. I alle de gjengede forbindelsene som var testet, ble det ikke funnet noen fastbiting før innfesting og løsning var gjentatt fem ganger, slik at forekomsten av fastbiting eller riving og rusting den sjette og senere ganger er vist i tabell 3.

På kontaktflaten på hanndelen eller hunndelen som et fast smørende belegg ikke ble dannet på, ble det påført en kommersielt tilgjengelig, ordinær rusthindrende olje som ikke inneholdt tungmetallpulver, for å hindre at overflaten rustet. Testen med innfesting og løsning ble utført uten å fjerne den rusthindrende oljen.

Eksempel 1

En gjenget forbindelse som var laget av karbonstål som hadde den ovennevnte sammensetning A ble utsatt for den følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på en hunngjenge ble forbehandlet med sandblåsing med sand nr. 80 for å få en overflateruhet på 10 nm. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfid ble tildannet på denne overflaten til en tykkelse på 25 nm på den måte som beskrevet nedenfor.

Et beleggfluid ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver som hadde en midlere partikkeldiameter på 12 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 65 masse%) i et slikt forhold at volumfraksjonen av pulveret (volumfraksjon slik dette brukes i dette og etterfølgende eksempler er volumfraksjonen av pulver basert på det totale volum av pulver og bindemiddel) var 80%, fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å bevirke at molybdendisulfidpulveret aggregerte. Beleggfluidet ble påført på kontaktflaten på hunndelen, og hunndelen ble deretter oppvarmet i atmosfæren i 30 minutter ved 260°C i en varmeovn for å tørke og herde belegget og danne et fast smørende belegg.

Kontaktflaten på hanndelen var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping (med en overflateruhet på 2nm).

I de følgende eksempler er dataene som er vist i tabell 2 ikke angitt, og det skal vises til tabell 2.

Eksempel 2

En gjenget forbindelse som var laget av karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt for den følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av et polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfid ble dannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluid som ble brukt ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver (80% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 3,5 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 83 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere molybdendisulfidpulveret.

Kontaktflaten på hanndelen var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Eksempel 3

En gjenget forbindelse som var laget av Cr-Mo-stål som hadde sammensetning B ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en epoksyharpiks som inneholdt wolframdisulfid ble dannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1, med unntak av at oppvarmingstemperaturen ble endret til 230°C. Beleggfluidet som ble brukt av fremstilt ved å tilsette en epoksyharpiks og et wolframdisulfidpulver (80% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 2 nm til et løsemiddel (tetrahydrofuran:cykloheksanon = 50:50, 68 masse%), etterfulgt av omrøring og la fluidet stå for å aggregere molybdendisulfidpulveret.

Eksempel 4

En gjenget forbindelse som var laget av et 13%-Cr-stål som hadde sammensetning C ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinsliping forbehandlet med blåseplettering for å danne et belegg med en sink-jernlegering. Et fast smørende belegg av en fenolharpiks som inneholdt grafitt ble dannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1, med unntak av at oppvarmingstemperaturen var endret til 170°C.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved tilsetting av fenolharpiks og et grafittpulver (60% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 1,0 nm til et løsemiddel (N-metyl-2-pyrrolidon:xylen = 65:35, 70 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere grafittpulveret.

Eksempel 5

En gjenget forbindelse som var laget av et høylegert stål som hadde sammensetning D ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet med blåseplettering for å danne et belegg med en sink-jernlegering. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfid ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved tilsetting av en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver (80% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 1,5 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 85 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere molybdendisulfidpulveret.

Kontaktflaten på hanndelen ble etter maskinering forbehandlet med blåseplettering for å danne et sinkbelegg. Et fast smørende belegg av Ti-O-basert uorganisk polymer som inneholdt et molybdendisulfidpulver (med en midlere partikkeldiameter på 14u.m) ble dannet.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved blanding av titan tetra-isopropoksid som et bindemiddel og det ovennevnte smørende pulver med et løsemiddel (xylen:butyl alkohol:sykloheksan = 20:10:30, 70 masse%), slik at summen av mengden av bindemiddel som omformet til TiC>2og mengden av pulver var 30 masse% (volumfraksjonen av det smørende pulver var 55% basert på det totale volum av bindemidlet og det smørende pulver), fulgt av å la fluidet stå for å aggregere det smørende pulver. Etter påføring av beleggfluidet lot man det resulterende belegget være i atmosfæren i 3 timer, og deretter ble det herdet ved blåsing med varm luft ved 150°C i 10 minutter.

Eksempel 6

En gjenget forbindelse som var laget av karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hanndelen ble etter maskinering forbehandlet ved tildanning av et kjemisk omdannet belegg med sinkfosfat. Et fast smørende belegg av en Ti-O-basert uorganisk polymer som inneholdt et molybdendisulfidpulver (med en midlere partikkeldiameter på 14 u.m) ble tildannet på denne overflate.

Beleggfluidet ble fremstilt ved å blande titan tetra-isopropoksid som et bindemiddel og det ovennevnte smørende pulver med det samme løsemiddel som ble brukt i eksempel 5, slik at summen av mengden av bindemiddel som omformet til T1O2 og mengden av pulver var 40 masse% (volumfraksjonen av det smørende pulver var 40% basert på det totale volum av bindemidlet og det smørende pulver), fulgt av å la fluidet stå for å aggregere det smørende pulver. Det faste smørende belegg ble dannet på denne overflaten på samme måte som anvendt i eksempel 5 for å danne et smørende belegg på overflaten av hanndelen.

Kontaktflaten på hunndelen var i en tilstand som maskiner, fremkommet ved sliping.

Eksempel 7

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved tildanning av et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en Ti-O-basert uorganisk polymer som inneholdt et bornitridpulver (med en midlere partikkeldiameter på 6nm) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 6. Beleggfluidet ble fremstilt ved å blande titan tetra-isopropoksid som et bindemiddel og det ovennevnte smørende pulver med det samme løsemiddel som ble brukt i eksempel 5, slik at summen av mengden av bindemiddel som omformet til Ti02og mengden av pulver var 30 masse%

(volumfraksjonen av det smørende pulver var 20% basert på det totale volum av bindemidlet og det smørende pulver), fulgt av å la fluidet stå for å aggregere det smørende pulver.

Eksempel 8

En gjenget forbindelse som var laget av et karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt forfølgende overflatebehandling.

En kontaktflate på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et PTFE-pulver ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et PTFE-pulver (med en midlere partikkeldiameter og 1,0 nm) (90% volumfraksjon) til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 85 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere PTFE-pulveret.

Som vist i tabell 3, når de gjengede forbindelser som er vist i de ovenstående eksempler 1-8 ble utsatt for en test hvor innfesting og løsning ble gjentatt 20 ganger, skjedde det en svak fastbiting i enkelte eksempler i den attende og senere kjøringer, men selv i slike tilfeller kunne innfesting og løsning gjentas tjue ganger med overflatebearbeiding.

Sammenlignende eksempel 1

Kontaktflaten på hanndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfid (A=0%) ble tildannet på overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluidet ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver (80% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 3,2 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 50 masse%) fulgt av grundig omrøring, og det ble umiddelbart brukt uten å la det stå for å hindre molybdendisulfidpulveret i å aggregere.

Som vist i tabell 3, i testen med innfesting og løsning, forekom det ingen fastbiting inntil innfesting og løsning ble gjentatt åtte ganger. I den niende og tiende kjøringen forekom det imidlertid en svak fastbiting, og overflatebearbeiding ble utført for å fortsette testen. Til slutt, i den ellevte kjøringen, forekom det alvorlig fastbiting (riving), og testen ble avsluttet.

Sammenlignende eksempel 2

En gjenget forbindelse som var laget av karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt forfølgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybden disulfid (A = 3%) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver (5% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 4,0 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 28 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere molybdendisulfidpulveret.

Som vist i eksempel 3, i testen med innfesting og løsning, forekom det ingen fastbiting inntil innfesting og løsning ble gjentatt seks ganger. I den syvende og åttende kjøringen forekom det imidlertid en svak fastbiting, og overflatebearbeiding ble utført for å fortsette testen. Til slutt, i den niende kjøringen, forekom det alvorlig fastbiting (riving), og testen ble avsluttet. På grunn av den kjensgjerning at andelen av areal som var opptatt av molybdendisulfid som hadde en ekvivalent diameter på 15-60 nm var så liten som 3%, var rivings-bestandigheten utilstrekkelig.

Sammenlignende eksempel 3

Kontaktflaten på hunndelen ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfid (A = 95%) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 1.

Beleggfluidet som ble brukt ble fremstilt ved å tilsette en polyamidimidharpiks og et molybdendisulfidpulver (95% volumfraksjon) som hadde en midlere partikkeldiameter på 7,0 nm til et løsemiddel (etanol:toluen = 50:50, 80 masse%), fulgt av omrøring og å la fluidet stå for å aggregere molybdendisulfidpulveret.

Som vist i tabell 3, i testen med innfesting og løsning, forekom det ingen fastbiting inntil innfesting og løsning ble gjentatt fem ganger. I den sjette og syvende kjøringen forekom det imidlertid en svak fastbiting, og overflatebearbeiding ble utført for å fortsette testen. Til slutt, i den åttende kjøringen, forekom det alvorlig fastbiting (riving), og testen ble avsluttet. Andelen av areal som var opptatt av molybdendisulfid som hadde en ekvivalent diameter på 15-60 u.m som var så stor som 95% synes å forårsake at styrken og adhesjonen til det faste smørende belegget sterkt reduseres, hvilket fører til utilstrekkelig rivingsbestandighet.

( Eksempel 9- 17 og sammenlignende eksempel 4- 5)

Disse eksemplene viser den annen utførelse av den foreliggende oppfinnelse.

Kontaktflaten på hver av hanndelen og hunndelen i en gjenget forbindelse for stålrør (utvendig diameter: 177,8 mm, veggtykkelse: 10,36 mm) som var laget av et materiale valgt fra et karbonstål A, et Cr-Mo-stål B, et 13% Cr-stål C, og et høylegert stål D som hver hadde en sammensetning som er vist i den foregående tabell 1 ble utsatt for overflatebehandlingen (overflateforbehandling og dannelse av et fast smørende belegg, hvis det var noe) som er vist i tabell 4. Beleggfluidet som ble brukt for å danne hver sammensetning av fast smørende belegg ble fremstilt ved å røre sammen bestanddelene for å dispergere et pulver, og det ble umiddelbart brukt til belegging.

Tabell 4 viser dataene for forbehandlingen, dvs. overflateruheten i Rmaks (R) for underlagsstålet og tykkelsen av et lag av primærbelegg (t), for hver av hanndelen og hunndelen, såvel som sammensetningen av et fast smørende belegg, dvs. det bestemte bindemiddel, smørende pulver og fibrøse fyllstoff som ble brukt, masseforholdet mellom smørende pulver og bindemiddel (M) og masseforholdet mellom fibrøst fyllstoff og bindemiddel (F) i belegget, tverrsnittsdiameteren av det fibrøse fyllstoffet (D), og tykkelsen av det smørende belegg (t) som var dannet på den forbehandlede overflate av hanndelen og/eller hunndelen.

Den midlere partikkeldiameter av hvert smørende pulver som ble brukt var som følger:

Ved bruk av en gjenget forbindelse hvor hanndelen og hunndelen hadde blitt behandlet som beskrevet ovenfor, ble det utført en test med innfesting og løsning med en innfestingshastighet på 10 omdreininger pr. minutt og et innfestingsdreiemoment på 14.019 Nm. Etter at den gjengede forbindelse initialt ble innfestet ved omgivelsestemperatur, ble den oppvarmet i 24 timer ved 250°C og deretter tillatt å avkjøles til omgivelsestemperatur før løsning (løsgjøring) ble utført. Operasjonen med innfesting -» oppvarming -» tillatt å avkjøles -»løsning ble gjentatt 10 ganger mens forekomsten av fastbiting eller riving ble undersøkt. Tabell 5 viser resultatene av forekomsten av fastbiting eller riving.

En kommersielt tilgjengelig, ordinær rusthindrende olje som ikke inneholdt tungmetallpulver ble påført på kontaktflaten på hanndelen eller hunndelen som et fast smørende belegg ikke ble tildannet på, for å hindre overflaten i å ruste. Testen med innfesting og løsning ble utført uten å fjerne den rusthindrende oljen.

Eksempel 9

En gjenget forbindelse som er laget av et karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt forfølgende overflatebehandling.

Kontaktflaten på hunndelen ble forbehandlet med sandblåsing med sand nr. 80 slik at den fikk en overflateruhet på 10 u.m. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt molybdendisulfidpulver og nålformede, enkelt-trådformede krystaller av kaliumtitanat (K2O6T1O2) ble tildannet på denne overflaten. Som vist i tabell 4 hadde de trådformede krystallene en tverrsnittsdiameter på 0,2 nm, tykkelsen av det faste smørende belegget var 25 nm, og det faste smørende belegget inneholdt molybdendisulfidpulveret som et smørende pulver og de trådformede krystaller av kaliumtitanat som et fibrøst fyllstoff med masseforhold på 4 henholdsvis 0,1 i forhold til massen av polyamidimid. Det faste smørende belegget ble utsatt for etterbehandling for å herdes ved oppvarming i 30 minutter ved 260°C.

I de følgende eksempler er dataene som er vist i tabell 4 ikke angitt, og det skal vises til tabell 4.

Eksempel 10

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og nålformede trådformede krystaller med enkeltkrystaller av sinkoksid (ZnO) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Eksempel 11

En gjenget forbindelse som var laget av et Cr-Mo-stål som hadde sammensetning B ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en epoksyharpiks som inneholdt et wolframdisulfidpulver og nålformede trådformede krystaller med enkelt krystaller av aluminium borat (9AI2C>3 • 2B2O3) ble dannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9, med unntak av at oppvarmingstemperaturen var endret til 230°C.

Hanndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med sinkfosfat.

Eksempel 12

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet med elektroplettering for å danne et kopperplettert belegg. Et fast smørende belegg av fenolharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver, et grafittpulver og nålformede trådformede krystaller med enkeltkrystaller av silikonkarbid (SiC) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9, med unntak av at oppvarmingstemperaturen var endret til 170°C.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Eksempel 13

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet med blåseplettering for å danne et belegg med en sink-jernlegering. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og trådformede krystaller av silisiumnitrid (Si3N4) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet med blåseplettering for å danne et belegg med en sink-jernlegering. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og nålformede, trådformede krystaller med enkeltkrystaller av kaliumtitanat ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Eksempel 14

Hanndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med sinkfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og karbonfibre med en lengde på ca. 30 nm ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne.

Eksempel 15

En gjenget forbindelse som var laget av et karbonstål som hadde sammensetning A ble utsatt for følgende overflatebehandling.

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og kopper-fibre med en lengde på ca. 80 nm ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Eksempel 16

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og trådformede krystaller av kalsiumsilikat (CaSiOs) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Eksempel 17

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og av kvarts (Si02)-glassfibre med lengde på 100 u.m ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Som vist i tabell 5, når de gjengede forbindelsene som er vist i eksempel 9-17 ble utsatt for innfesting og løsning ti ganger under tilstander som simulerte en oljebrønn med høy temperatur, forekom det i enkelte eksempler svak fastbiting etter at innfesting og løsning var gjentatt sju ganger, men selv i slike tilfeller kunne innfesting og løsning gjentas ti ganger ved overflatebearbeiding. I eksempel 16 hvor tverrsnittsdiameteren av det fibrøse fyllstoffet var så liten som 0,05 nm, og i eksempel 17 hvor tverrsnittsdiameteren av det fibrøse fyllstoffet var så stor som 35 nm, ble abrasjonsbestandigheten ved høye temperaturer noe redusert, men selv i disse eksemplene noterte man en betydelig effekt på å forhindre riving sammenlignet med det følgende konvensjonelle eksempel (Sammenlignende eksempel 4).

Sammenlignende eksempel 4

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver, men som ikke inneholdt noe fibrøst fyllstoff (intet fibrøst fyllstoff var til stede) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Som vist i tabell 5, når innfesting og løsning ble gjentatt ti ganger, forekom det svak fastbiting i den første kjøringen. Innfesting og løsning fortsatte etter overflatebearbeiding, men i den andre kjøringen forekom det alvorlig fastbiting (riving), slik at testen ble avsluttet.

Sammenlignende eksempel 5

Hunndelens overflate ble etter maskinering forbehandlet ved å tildanne et kjemisk omdannet belegg med manganfosfat på denne. Et fast smørende belegg av en polyamidimidharpiks som inneholdt et molybdendisulfidpulver og nålformede trådformede krystaller med enkeltkrystaller av kaliumtitanat (kaliumtitanat som et fibrøst fyllstoff var til stede i en overskytende mengde) ble tildannet på denne overflaten på samme måte som i eksempel 9.

Hanndelens overflate var i en tilstand som maskineri, fremkommet ved sliping.

Som vist i tabell 5, når innfesting og løsning ble gjentatt ti ganger, forekom det svak fastbiting i den andre kjøringen. Ved å utføre overflatebearbeiding kunne innfesting og løsning fortsette inntil den tredje kjøringen, men i den fjerde kjøringen forekom det alvorlig fastbiting (riving), slik at testen ble avsluttet.

Claims

1. Gjenget forbindelse for stålrør som omfatter en hanndel (1) og en hunndel (2) som hver har en kontaktflate som inkluderer et gjenget parti (3) og et ugjenget metallkontaktparti (4), karakterisert ved at kontaktflaten på i det minste det ene av hanndelen og hunndelen har et fast smørende belegg som omfatter et smørende pulver, et fibrøst fyllstoff og et bindemiddel hvor masseforholdet mellom det fibrøse fyllstoffet og bindemidlet er i området fra 0,01 til 0,5.

2. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvor det smørende pulveret er pulver av en eller flere substanser valgt fra molybdendisulfid, wolframdisulfid, organo-molybdenforbindelser, grafitt, bornitrid og polytetrafluoretylen.

3. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvor bindemidlet er en organisk harpiks eller en uorganisk polymer.

4. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvor de fibrøse fyllstoff er i form av fibre av et eller flere materialer valgt fra kaliumtitanat, sinkoksid, aluminiumborat, silisiumkarbid og silisiumnitrid.

5. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvor kontaktflaten som har det faste smørende belegget har en overflateruhet på 5-40 um Rmaks.

6. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvor et lag av porøst belegg er anordnet som et primærbelegg mellom det faste smørende belegget og kontaktflaten.

7. Gjenget forbindelse som angitt i krav 6, hvor laget av porøst belegg er et kjemisk omdannet belegg med fosfat eller et belegg av sink eller en sinklegering.

8. Gjenget forbindelse som angitt i krav 1, hvori andelen av areal av et tverrsnitt langs tykkelsen av det faste smørende belegget som er opptatt av sekundære partikler av det smørende pulveret som har en ekvivalent sirkulær diameter på 15-60 u.m er fra 5% til 90%.

9. Gjenget forbindelse som angitt i krav 8, hvor de sekundære partiklene er aggregater av primærpartikler som har en midlere partikkeldiameter på 0,5-15 um.