RU2214478C2

RU2214478C2 - Method for increasing wear resistance of threaded joints

Info

Publication number: RU2214478C2
Application number: RU2001127494/02A
Authority: RU
Inventors: В.И. Балабанов; В.И. Сёмин
Original assignee: Балабанов Виктор Иванович; Сёмин Владимир Иванович
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-10-20

Abstract

FIELD: machine engineering, namely processes and methods for enhancing wear resistance of different types of threaded joints. SUBSTANCE: method comprises steps of moistening surface of threaded joints at rotating technological fluid and applying onto said surface coating of ductile copper-containing alloy; using technological fluid containing (mass.%): copper salts, 3 - 5; zinc salts, 1 - 2; glucose, 5 - 10; boric acid, 3 - 10; glycerin, 40 -50; water - the balance; washing treated surfaces by means of 5-15% aqueous solution of glycerin and drying them by different ways; at first applying onto dried coatings vanish such as XB-784 or the like and then applying layer of lubrication composition including 1 - 99% of copper-containing powder or fine powder in grease. Method provides smoothing of treated surface of threaded joint, its lowered roughness. EFFECT: increased strength of undersurface layer of threaded joint due to cold working. 2 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам повышения износостойкости, защиты от водородного изнашивания и повышения герметичности различных резьбовых соединений нанесением фрикционных пластичных покрытий. The invention relates to methods for increasing wear resistance, protection against hydrogen wear and increasing the tightness of various threaded joints by applying friction plastic coatings.

Известны различные способы нанесения фрикционных покрытий пластичных металлов и сплавов на трущиеся поверхности различных ответственных деталей, таких как гильзы цилиндров, шейки коленчатого вала, поверхности катания и гребни колес железнодорожного транспорта в целях повышения антиизносных и противозадирных свойств [1]. There are various methods of applying friction coatings of ductile metals and alloys on the friction surfaces of various critical parts, such as cylinder liners, crankshaft journals, rolling surfaces and wheel flanges of railway vehicles in order to increase anti-wear and extreme pressure properties [1].

Недостатками этих методов является то, что данные способы не распространяются на резьбовые соединения, а также то, что при транспортировке, хранении или использовании в условиях агрессивных сред, например, применяемых при бурении нефтегазовых скважин и химических соединений, входящих в состав добываемого продукта, наблюдается окисление и последующее корродирование нанесенного покрытия. The disadvantages of these methods are that these methods do not apply to threaded connections, and also that during transportation, storage or use in aggressive environments, for example, used in drilling oil and gas wells and chemical compounds that make up the product, oxidation is observed and subsequent corrosion of the applied coating.

Известен способ повышения износостойкости поверхности резьбовых соединений, включающий смачивание поверхности резьбовых соединений при вращении жидкой технологической средой на основе воды и глицерина с включением солей меди и нанесение на поверхность резьбовых соединений покрытия из пластичного медьсодержащего сплава [2]. There is a method of increasing the wear resistance of the surface of threaded joints, including wetting the surface of threaded joints during rotation with a liquid technological medium based on water and glycerol with the inclusion of copper salts and applying a coating of plastic copper-containing alloy to the surface of threaded joints [2].

Недостатком данного метода является наличие в технологической среде соляной кислоты, а также отсутствие консервационных операций, что усиливает коррозионные процессы на поверхности нанесенного покрытия и может привести к его полному корродированию при транспортировке, хранении или применении в условиях агрессивных сред. The disadvantage of this method is the presence in the technological environment of hydrochloric acid, as well as the lack of conservation operations, which enhances the corrosion processes on the surface of the applied coating and can lead to its complete corrosion during transportation, storage or use in aggressive environments.

Техническим результатом изобретения является повышение износостойкости и герметичности соединения и создание условий для длительного сохранения полученных покрытий при работе, транспортировке и хранении в агрессивных средах. The technical result of the invention is to increase the wear resistance and tightness of the compound and create conditions for the long-term preservation of the resulting coatings during operation, transportation and storage in aggressive environments.

Для достижения технического результата предлагается способ повышения износостойкости поверхности резьбовых соединений, включающий смачивание поверхности резьбовых соединений при вращении жидкой технологической средой на основе воды и глицерина с включением солей меди и нанесение на поверхность резьбовых соединений покрытия из пластичного медьсодержащего сплава. To achieve a technical result, a method is proposed to increase the wear resistance of the surface of threaded joints, including wetting the surface of threaded joints when rotating with a liquid technological medium based on water and glycerol with the inclusion of copper salts and applying a coating of a plastic copper-containing alloy to the surface of the threaded joints.

При этом в жидкую технологическую среду дополнительно вводят соли цинка, глюкозу, борную кислоту при следующем составе, мас.%:
Соли меди - 3 - 5
Соли цинка - 1 - 2
Глюкоза - 5 - 10
Борная кислота - 3 - 10
Глицерин - 40 - 50
Вода - Остальное
Обрабатывающий инструмент вводят в соприкосновение с указанной поверхностью под усилием, величина которого вызывает появление резкого свистящего звука, при этом обработанную поверхность по окончании моют 5-15%-ным раствором глицерина в воде.In this case, zinc salts, glucose, boric acid are additionally introduced into the liquid process medium in the following composition, wt.%:
Copper salts - 3 - 5
Zinc salts - 1 - 2
Glucose - 5 - 10
Boric acid - 3 - 10
Glycerin - 40 - 50
Water - Else
The processing tool is brought into contact with the specified surface under effort, the magnitude of which causes the appearance of a sharp whistling sound, while the treated surface is washed with a 5-15% solution of glycerol in water at the end.

Покрытие дополнительно сушат, а затем покрывают лаком и слоем смазочной композиции, состоящей из 1-99%-ного медьсодержащего порошка или пудры в пластичной смазке. The coating is additionally dried, and then coated with a varnish and a layer of a lubricating composition consisting of 1-99% copper-containing powder or powder in a grease.

Пример нанесения покрытия на резьбу нефтегазовой трубы типа НКТ. An example of coating a thread of an oil and gas pipe such as tubing.

Для осуществления обработки предлагаемым способом поверхность резьбы нефтегазовой трубы типа НКТ требуется удерживающее и вращающее устройство, например токарный станок. Труба устанавливается на токарный станок, а в его резцедержатель устанавливается специальное приспособление для фрикционно-механического нанесения покрытий или зажимается пруток из наносимого материала, например латуни Л: ГОСТ 1060-90 (химический состав по ГОСТ 15527-70). Поверхность для обработки смачивается следующим предлагаемым составом, мас. %:
Соли меди - 5
Соли цинка - 2
Глюкоза - 10
Борная кислота - 10
Глицерин - 50
Вода - Остальное
Натирающие элементы устройства или торец прутка вводят в соприкосновение с указанной поверхностью с определенным усилием и включают вращающее устройство. Появление резкого свистящего звука указывает на протекание процесса нанесения покрытия.To implement the processing of the proposed method, the surface of the thread of an oil and gas pipe such as tubing requires a holding and rotating device, for example a lathe. The pipe is installed on a lathe, and a special device for friction-mechanical coating is installed in its tool holder or a bar made of applied material is clamped, for example, brass L: GOST 1060-90 (chemical composition according to GOST 15527-70). The surface for processing is wetted by the following proposed composition, wt. %:
Copper salts - 5
Zinc salts - 2
Glucose - 10
Boric acid - 10
Glycerin - 50
Water - Else
The rubbing elements of the device or the end face of the bar are brought into contact with the specified surface with a certain force and include a rotary device. The appearance of a sharp whistling sound indicates the course of the coating process.

Обработка производится до получения равномерного золотистого или красноватого цвета покрытия, без пропусков и крупных частиц перенесенного металла (натиров). Processing is carried out until a uniform golden or reddish color of the coating is obtained, without gaps and large particles of transferred metal (natir).

Обработанные поверхности по окончании моют 5-15%-ным раствором глицерина в воде и сушат различными подручными способами (тепло, воздух ветошь и т.д. ). At the end, the treated surfaces are washed with a 5-15% solution of glycerol in water and dried with various improvised methods (heat, air, rags, etc.).

Высушенные покрытия покрывают лаком типа ХВ-784 или аналогичным, а затем слоем смазочной композиции, состоящей из 1-99%-ного медьсодержащего порошка или пудры в пластичной смазке. После чего привод станка выключается. Труба снимается со станка. The dried coatings are varnished with an XB-784 type or similar and then with a layer of a lubricating composition consisting of 1-99% copper-containing powder or powder in a grease. After that, the machine drive turns off. The pipe is removed from the machine.

Предлагаемый способ обработки обеспечивает: выглаживание обработанной поверхности резьбы с уменьшением ее шероховатости; упрочнение подповерхностного слоя за счет наклепа; образование в результате диффузии пластичной антиизносной композиционной структуры поверхности; защиту от проникновения во внутренние структуры металла свободного водорода (защита от водородного изнашивания); наличие на обработанных поверхностях слоя твердосмазочного антифрикционного покрытия, что благоприятно воздействует на сопряженные поверхности, вследствие частичного переноса на них с обработанной резьбы пластичного покрытия при скручивании резьбового соединения и более длительное сохранение ее геометрии, а также повышение герметичности резьбовых и длительное сохранение полученных покрытий в условиях агрессивных сред. The proposed processing method provides: smoothing the machined surface of the thread with a decrease in its roughness; hardening of the subsurface layer due to hardening; the formation as a result of diffusion of the plastic anti-wear composite surface structure; protection against penetration into the internal structures of the metal of free hydrogen (protection against hydrogen wear); the presence on the treated surfaces of a layer of a solid lubricant antifriction coating, which favorably affects the mating surfaces, due to the partial transfer of a plastic coating from them to the machined thread when twisting the threaded joint and longer preservation of its geometry, as well as increasing the tightness of the threaded and long-term preservation of the resulting coatings under aggressive conditions wednesday

Источники информации
1. Патент РФ 2112663. Способ повышения износостойкости поверхности катания колесной пары.Sources of information
1. Patent of the Russian Federation 2112663. A method of increasing the wear resistance of a rolling surface of a wheelset.

2. SU 1838447 A3, С 23 С 26/00. Способ повышения износостойкости резьбовых соединений. 2. SU 1838447 A3, C 23 C 26/00. A way to increase the wear resistance of threaded joints.

Claims

1. A method of increasing the wear resistance of the surface of threaded joints, including wetting the surface of the threaded joints when rotating with a liquid technological medium based on water and glycerol with the inclusion of copper salts and applying a coating of a plastic copper-containing alloy to the surface of the threaded joints, characterized in that they are additionally introduced into the liquid technological medium zinc salts, glucose, boric acid in the following composition, wt.%:
Copper Salts - 3-5
Zinc Salts - 1-2
Glucose - 5-10
Boric acid - 3-10
Glycerin - 40-50
Water - Else
and the processing tool is brought into contact with the indicated surface under effort, the value of which causes the appearance of a sharp whistling sound, while the treated surface is washed with a 5-15% solution of glycerol in water at the end of the coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coating is additionally dried, and then coated with varnish and a layer of a lubricating composition consisting of 1-99% copper-containing powder or powder in a grease.