RU2606388C1

RU2606388C1 - Thread lubricant

Info

Publication number: RU2606388C1
Application number: RU2015129646A
Authority: RU
Inventors: Семен Михайлович Блажнов; Александр Петрович Козловцев; Дарья Александровна Овчинникова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательское производственное предприятие"ВАЛЬМА"
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: present invention relates to thread lubricant composition based on of industrial oils I-20A and PAOM-20, containing calcium stearate, calcium oxide, acetic acid, Maksoil D depressing agent, wherein it contains graphene concentrate and components, in following ratio of components, wt%:

Sr.No Component Content, wt%. PAOM – 20 From 23.12 to 28.87 I-20A From 44.88 to 56.04 Calcium stearate From 8.42 to 6.80 Calcium oxide From 2.04 to 2.12 Acetic acid From 2.14 to 3.17 Maksoil D From 1.02 to 1.27 Graphene concentrate From 2 to 18.

EFFECT: technical result of this invention is improved lubricant tribological characteristics on threaded connections surface of casing, tubing and line pipes, increasing in lubricant sealing capacity at normal and low temperatures, as well as improvement of antiscuff properties.

1 cl, 2 tbl

Description

Резьбовая смазка относится к области производства и применения смазочных материалов и может быть использовано на поверхности резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб при нормальных и пониженных температурах.Thread lubricant belongs to the field of production and application of lubricants and can be used on the surface of threaded joints of casing, tubing and pipe at normal and low temperatures.

Известно смазочное масло, описанное в патенте №2146277 с приоритетом от 10.09.1996 г., опубл. 10.03.2000 г., содержащее минеральное масло и твердую добавку - порошок фуллереновой сажи в количестве 1-5 масс. %.Known lubricating oil described in patent No. 2146277 with a priority of 09/10/1996, publ. 03/10/2000, containing mineral oil and a solid additive - powder of fullerene soot in the amount of 1-5 mass. %

Известна технология получения резьбовой смазки (Техническое заключение. Допуск по производству и применению. Смазка резьбовая Р-402, №1608 от 21.06.2002, Госстандарт России, 2002 г.), по которой индустриальное масло И-40А нагревают в мешалке до 75-80°С, затем добавляют техническую стеариновую кислоту и раствор 12-15% гидроокиси лития. Компонентный состав резьбовой смазки указан в таблице №2. Смесь нагревают до 85-95°С, при этом проходит омыление стеариновой кислоты гидроксидом лития. Завершение омыления контролируют по содержанию свободной щелочи (0,06-0,1 мас. % в пересчете на гидроксид натрия). В полученную мыломасляную основу добавляют стеарат алюминия и обезвоживают с перемешиванием при остаточном давлении 0,05 МПа в течение 7-10 часов. В обезвоженную мыломасляную основу, нагретую до 100-120°С, прибавляют эфир-2 (сложный эфир пентаэритрита и СЖК С5-С9 по СТП 4-155-83) и смесь разогревают до 200°С при перемешивании в течение 0,5 часа. В готовую мыломасляную основу вводят при перемешивании графит марки "П", порошок медный марки ПМС-1, порошок цинковый марки ПЦР-4 и порошок свинцовый марки ПС-2. При достижении однородности смазка анализируется по показателям ТУ 301-04-020-92. Количество компонентов, необходимых для приготовления резьбовой смазки, приведено в таблице №2.A known technology for the production of threaded grease (Technical conclusion. Tolerance for production and use. Threaded grease R-402, No. 1608 of 06/21/2002, Gosstandart of Russia, 2002), according to which industrial oil I-40A is heated in a mixer to 75-80 ° C, then add technical stearic acid and a solution of 12-15% lithium hydroxide. The component composition of the thread lubricant is shown in table No. 2. The mixture is heated to 85-95 ° C, while saponification of stearic acid with lithium hydroxide takes place. The completion of saponification is controlled by the content of free alkali (0.06-0.1 wt.% In terms of sodium hydroxide). Aluminum stearate is added to the resulting oil and oil base and dehydrated with stirring at a residual pressure of 0.05 MPa for 7-10 hours. Ether-2 (pentaerythritol ester and FFA C5-C9 according to STP 4-155-83) is added to the dehydrated soap and oil base heated to 100-120 ° C and the mixture is heated to 200 ° C with stirring for 0.5 hour. In the finished soap and oil base, “P” grade graphite, PMS-1 copper powder, PTsR-4 zinc powder and PS-2 lead powder are introduced with stirring. Upon reaching homogeneity, the lubricant is analyzed according to TU 301-04-020-92. The number of components required for the preparation of threaded grease is shown in table No. 2.

Недостатком известной технологии является низкая наносимость резьбовой смазки согласно составу (табл. №2) на резьбовые соединения обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб при минус 17,8°С (0°F) в соответствии с методикой (Рекомендуемая практика на смазки для резьбы обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб. AP1 5A3, Американский нефтяной институт, 1996 г.), которая составляет 52,0 мас. %.A disadvantage of the known technology is the low applicability of threaded grease according to the composition (Table No. 2) to threaded joints of casing, tubing and tubing at minus 17.8 ° C (0 ° F) in accordance with the methodology (Recommended Practice for Thread Lubricants casing, tubing and piping. AP1 5A3, American Petroleum Institute, 1996), which is 52.0 wt. %

Самым близким к заявленному изобретению по своей технической сущности является пластичный смазочный материал, описанный в патенте РФ №2268291 с приоритетом от 26.03.2004 г. опубл. 20.01.2006 г. содержащий базовую пластичную смазку и фуллереновую сажу или фуллереновую сажу после экстракции из нее фуллеренов в концентрации 1-5% от массы материала.The closest to the claimed invention in its technical essence is a plastic lubricant described in RF patent No. 2268291 with priority dated March 26, 2004, publ. 01/20/2006, containing base grease and fullerene soot or fullerene soot after extraction of fullerenes from it in a concentration of 1-5% by weight of the material.

Но данный смазочный материал не обладает повышенной герметизирующей способностью на поверхности резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб, при нормальных и пониженных температурах, а также не обладает улучшенными противоизносными и противозадирными свойствами.But this lubricant does not have increased sealing ability on the surface of threaded joints of casing, tubing and pipe, at normal and low temperatures, and also does not have improved anti-wear and extreme pressure properties.

Предлагаемое техническое решение направлено на получение следующего технического результата, улучшение трибологических характеристик смазки на поверхности резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб, повышение герметизирующих способностей смазки при нормальных и пониженных температурах, а также улучшение противозадирных свойств.The proposed technical solution is aimed at obtaining the following technical result, improving the tribological characteristics of the lubricant on the surface of the threaded joints of casing, tubing and pipe pipes, increasing the sealing properties of the lubricant at normal and low temperatures, as well as improving the extreme pressure properties.

Поставленная задача решается за счет того, что состав резьбовой смазки на основе индустриального масла И-20А и ПАОМ-20, содержащей стеарат кальция, окись кальция, уксусную кислоту, дополнительно содержит концентрат графена, компоненты при следующем соотношении компонентов, % масс.:The problem is solved due to the fact that the composition of the threaded lubricant based on industrial oil I-20A and PAOM-20, containing calcium stearate, calcium oxide, acetic acid, additionally contains graphene concentrate, components in the following ratio, wt.

Состав и свойства компонентов:The composition and properties of the components:

- ПАОМ-20 - полиальфаолефиновое масло, компонент основы смазки- PAOM-20 - polyalphaolefin oil, a lubricant base component

- Масло И-20А - базовое масло I группы по API, компонент основы смазки- I-20A oil - API group I base oil, lubricant base component

- Стеарат кальция или оксистеарат кальция - кальциевое мыло стеариновой кислоты, загуститель смазки- Calcium stearate or calcium oxystearate - calcium soap stearic acid, thickener lubricant

- Окись кальция - оксид кальция, омыляющий реагент- Calcium oxide - calcium oxide, saponifying reagent

- Уксусная кислота - компонент загущающего комплекса- Acetic acid - component of the thickening complex

- Присадка Максойл Д - раствор полимеров в органическом растворителе, депрессорная присадка, понижает температуру застывания масла, повышает герметизирующую способность при пониженных температурах- Additive Maxoil D - a solution of polymers in an organic solvent, a depressant additive, lowers the pour point of the oil, increases the sealing ability at low temperatures

- Концентрат графена - суспензия графена, повышает трибологические характеристики и герметизирующие способности смазки.- Graphene concentrate - a suspension of graphene, increases the tribological characteristics and sealing properties of the lubricant.

Исследования показали, что значительное улучшение трибологических характеристик смазки на поверхности резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб, а также повышение герметизирующих способностей смазки при нормальных и пониженных температурах получено при введении в состав резьбовой смазки концентрата графена, за счет того, что графен обладает способностью модифицировать поверхность металла, снижая трение и препятствуя образованию задиров на поверхности резьбы.Studies have shown that a significant improvement in the tribological characteristics of the lubricant on the surface of threaded joints of casing, tubing and pipe pipes, as well as an increase in the sealing ability of the lubricant at normal and low temperatures, was obtained when graphene concentrate was introduced into the composition of the threaded lubricant, due to the fact that graphene has the ability to modify the surface of the metal, reducing friction and preventing the formation of scoring on the surface of the thread.

Заявленную резьбовую смазку получают следующим образом. The claimed threaded lubricant is prepared as follows.

В аппарат, снабженный перемешивающим устройством (смеситель), загружают расчетное количество минерального масла И-20А при 75°С, и также при температуре 75°С ПАОМ, представляющее собой полиальфаолефиновое масло с кинематической вязкостью 20 мм²/с при 100 гр., стеарат кальция, окись кальция, уксусную кислоту (75°С). Смесь нагревают до 95°С, при перемешивании и нагревании происходит нейтрализация кислот и образование ацетата кальция и кальциевых мыл. При этом выделяется вода. Реакционная смесь, состоящая из основы (И-20А, ПАОМ-20), мыл и воды при перемешивании нагревается до 130-140°C с целью обезвоживания. Обезвоженная реакционная смесь подвергается термообработке при температуре 225°С, при этом образуется комплексный загуститель смазки. Термообработанная смесь охлаждается до 50°С, после чего вводится расчетное количество присадки Максойл Д и концентрат графена.In the apparatus equipped with a mixing device (mixer), the calculated amount of I-20A mineral oil is loaded at 75 ° C, and also at a temperature of 75 ° C PAOM, which is a polyalphaolefin oil with a kinematic viscosity of 20 mm ² / s at 100 g, stearate calcium, calcium oxide, acetic acid (75 ° C). The mixture is heated to 95 ° C, with stirring and heating, the neutralization of acids and the formation of calcium acetate and calcium soaps occur. In this case, water is released. The reaction mixture, consisting of a base (I-20A, PAOM-20), soaps and water with stirring, is heated to 130-140 ° C for the purpose of dehydration. The dehydrated reaction mixture is subjected to heat treatment at a temperature of 225 ° C, and a complex lubricant thickener is formed. The heat-treated mixture is cooled to 50 ° C, after which the calculated amount of Maxoil D additive and graphene concentrate are introduced.

Предлагаемый состав резьбовой смазки, содержащей концентрат графена в количестве от от 2 до 18% масс., позволяет улучшить трибологические характеристики смазки на поверхности резьбовых соединений обсадных, насосно-компрессорных и трубопроводных труб, а также повысить наносимость и герметизирующие свойства смазки при нормальных и пониженных температурах.The proposed composition of a threaded lubricant containing graphene concentrate in an amount of from 2 to 18% by mass allows improving the tribological characteristics of the lubricant on the surface of threaded joints of casing, tubing and tubing, as well as increasing the applicability and sealing properties of the lubricant at normal and low temperatures .

Claims

The composition of the thread lubricant based on industrial oil I-20A and PAOM-20, containing calcium stearate, calcium oxide, acetic acid, depressant Maxoil D, characterized in that it contains graphene concentrate and components, in the following ratio, wt.