RU2607520C1

RU2607520C1 - Threaded connections sealing lubricant

Info

Publication number: RU2607520C1
Application number: RU2015147670A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Дринберг; Алексей Васильевич Токарев; Павел Алексеевич Токарев
Original assignee: Алексей Васильевич Токарев
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: present invention relates to lubricant for sealing of threaded connections, containing fluorine-containing copolymer, graphite, corrosion inhibitor, supplemented with resilient elastic acrylic copolymer and solvent at following ratio of components in %: Resilient elastic acrylic copolymer 10–18; Fluorine-containing copolymer 25–40; Graphite 4–6; Corrosion inhibitor 0.5–5.0; Solvent 49–58.

EFFECT: technical result of this invention is improvement of threaded connections sealing lubricant reliability and efficiency due to reducing force during multiple screwing down - unscrewing and preventing metal “baking”.

1 cl, 2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к уплотнительным материалам для резьбовых соединений, снижающих энергозатраты при многократном свинчивании и развинчивании, возникающие вследствие образования ржавчины и прикипания металла внутренней и внешней поверхностей резьбы.The invention relates to sealing materials for threaded connections that reduce energy consumption during repeated screwing and unscrewing, resulting from the formation of rust and adhesion of metal to the internal and external surfaces of the thread.

Для уплотнения резьбовых соединений с давних пор используют различные материалы: масляные краски, волокна различного происхождения, полимерные материалы, например, ленту ФУМ. Известны способы уплотнения при помощи пластиковых материалов в виде ленты (патент РФ на изобретение №2163917, опубл. 23.02.1999 г.). Однако эти способы уплотнения и герметизации удобны для однократного применения. Для труб высокого давления (газ, нефтепроводы, магистральные водопроводы и т.д.) простейшие способы уплотнения не пригодны.Various materials have been used to seal threaded joints for a long time: oil paints, fibers of various origins, polymeric materials, for example, FUM tape. Known methods of sealing using plastic materials in the form of a tape (RF patent for the invention No. 2163917, publ. 02.23.1999). However, these sealing and sealing methods are convenient for single use. For high pressure pipes (gas, oil pipelines, main water pipelines, etc.), the simplest sealing methods are not suitable.

Достаточно надежны способы герметизации, использующие термическую обработку. Например, в патентах РФ на изобретения №2498144 и №2227240 предложены составы на основе сополимера трифторэтилена и гексафторпропилена и графита, которые после нанесения подвергаются термообработке при температуре 300-350°С.Reliable sealing methods using heat treatment are sufficiently reliable. For example, in RF patents for inventions No. 2498144 and No. 2227240, compositions are proposed based on a copolymer of trifluoroethylene and hexafluoropropylene and graphite, which after application are subjected to heat treatment at a temperature of 300-350 ° C.

Известен способ обработки резьбовых соединений путем нанесения слоя алюминия толщиной 10-15 мкм с последующим нагревом при 620-650°С до образования интерметаллического слоя (патент РФ на изобретение №2049150).A known method of processing threaded joints by applying a layer of aluminum with a thickness of 10-15 microns, followed by heating at 620-650 ° C to form an intermetallic layer (RF patent for the invention No. 2049150).

В патенте РФ на изобретение №2248495 используется смазочное покрытие с пористым цинком.The RF patent for invention No. 2248495 uses a lubricating coating with porous zinc.

Состав для герметизации резьбовых соединений по патенту РФ на изобретение №2187545 получен путем смешивания пластичной смазки ПК-1 с графитом, ингибитором коррозии и политетраэтиленом с последующим нагревом при температуре 60-150°С.The composition for sealing threaded connections according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2187545 was obtained by mixing grease PK-1 with graphite, a corrosion inhibitor and polytetraethylene, followed by heating at a temperature of 60-150 ° C.

Перечисленные способы герметизации резьбовых соединений достаточно трудо- и энергоемки. Более простыми способами герметизации являются смазки.The listed methods of sealing threaded joints are quite labor-consuming and energy-intensive. Simpler sealing methods are lubricants.

В патенте РФ на изобретение №2230090 предлагается смазка на основе графита, обработанного при 800-1000°С и жидкого стекло-силиката натрия. Однако применение высокотемпературной обработки является затруднением при изготовлении данного состава.In the patent of the Russian Federation for invention No. 2230090, a lubricant based on graphite processed at 800-1000 ° C and liquid glass-sodium silicate is proposed. However, the use of high temperature processing is a difficulty in the manufacture of this composition.

Наиболее близкой к предлагаемому решению является смазка по патенту РФ на изобретение №2229501, опубл. 18.03.2003 г. на основе индустриального масла. Жировую основу - индустриальное масло - предварительно выпаривают в вакууме, затем при температуре 60-80°С смешивают с ингибитором - бактерицидом, полифторэтиленом с разными фракциями, пластичной смазкой типа ЛКС-металлургическая и графитом.Closest to the proposed solution is the lubricant according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2229501, publ. 03/18/2003, based on industrial oil. The fat base - industrial oil - is pre-evaporated in vacuo, then mixed with an inhibitor - bactericide, polyfluoroethylene with different fractions, LKS-metallurgical grease and graphite at a temperature of 60-80 ° C.

Недостатком перечисленных смазок является тот факт, что после нанесения эти составы находятся в пластическом состоянии, поэтому до скручивания они могут при соприкосновении легко деформироваться и даже удаляться.The disadvantage of these lubricants is the fact that after application, these compounds are in a plastic state, therefore, prior to twisting, they can easily deform and even be removed when touched.

Для устранения этих недостатков необходимо использовать термопластичные, упруго-эластичные полимеры, которые после деформации восстанавливают свою форму и обладают высокими адгезионными свойствами и хорошей упругостью. Это, например, из группы акриловых полимеров. - Акроплен.To eliminate these disadvantages, it is necessary to use thermoplastic, resiliently elastic polymers, which, after deformation, restore their shape and have high adhesive properties and good elasticity. This is, for example, from the group of acrylic polymers. - Acroplen.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности и эффективности смазки для герметизации резьбовых соединений за счет снижения усилия при многократных завинчиваниях - развинчиваниях и предотвращениях «спекания» металла.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability and effectiveness of the lubricant for sealing threaded joints by reducing the force during repeated screwing - unscrewing and preventing "sintering" of the metal.

Для достижения заявленного результата смазка для герметизации резьбовых соединений, содержащая фторсополимер, графит, ингибитор коррозии, дополнена упруго-гибким полимером и растворителем при следующем составе компонентов в %:To achieve the stated result, a lubricant for sealing threaded joints containing a fluoropolymer, graphite, a corrosion inhibitor is supplemented with an elastic-flexible polymer and solvent with the following composition in%:

Упруго-эластичный акриловый сополимер (пленкообразователь)Elastic-elastic acrylic copolymer (film former) 10-1810-18 Фторсополимер (наполнитель)Fluoropolymer (filler) 25-4025-40 Графит(наполнитель)Graphite (filler) 4-64-6 Ингибитор коррозииCorrosion inhibitor 0,5-5,00.5-5.0 РастворительSolvent 49-5849-58

Введение в состав смазки пленкообразователя в виде упруго-гибкого полимера позволяет восстанавливаться покрытию после развинчивания.The introduction of a film former in the form of an elastic flexible polymer into the lubricant allows the coating to recover after being unscrewed.

Введение растворителя позволяет добиться при нанесении необходимой вязкости смазки.The introduction of solvent allows you to achieve when applying the necessary viscosity of the lubricant.

Состав получают прямым смешением компонентов при комнатной температуре. Состав наносят любым методом (кистью, распылителем, спреем).The composition is obtained by direct mixing of the components at room temperature. The composition is applied by any method (brush, spray, spray).

Высыхание происходит (при нормальной температуре) за 10-25 мин.Drying occurs (at normal temperature) in 10-25 minutes.

Полученное покрытие обладает определенной твердостью - не прилипает, не сдирается в отличие от большинства смазок, используемых для этих целей.The resulting coating has a certain hardness - does not stick, does not peel off, unlike most lubricants used for these purposes.

Толщина покрытий зависит от вязкости состава, регулируемой его разбавлением соответствующим растворителем.The thickness of the coatings depends on the viscosity of the composition, controlled by its dilution with an appropriate solvent.

Для достижения герметичности толщина покрытий должна быть в пределах от 50 до 100 мкм. В том случае, когда не нужна герметичность, а необходима легкость свинчивания, развинчивания и отсутствие «прикипания», толщина покрытия составляет 10-15 мкм.To achieve tightness, the thickness of the coatings should be in the range from 50 to 100 microns. In the case when tightness is not needed, but ease of screwing, unscrewing and the absence of “sticking” are necessary, the coating thickness is 10-15 microns.

Испытания предлагаемой смазки проводились в ООО «ВНИИТНЕФТЬ», в котором разработана методика испытаний. В данном случае для нанесения покрытий использовали бурильные замки ЗП-77-33 и ЗП-127-62, на резьбовую поверхность которых наносили предлагаемое покрытие толщиной от 30 до 65 мкм. Определялись моменты свинчивания и развинчивания.Tests of the proposed lubricant were carried out at VNIITNEFT LLC, which developed a test procedure. In this case, for applying coatings, ZP-77-33 and ZP-127-62 drill joints were used, on the threaded surface of which the proposed coating was applied with a thickness of 30 to 65 μm. The moments of screwing and unscrewing were determined.

Для испытаний было изготовлено два состава смазки:For testing, two lubricant formulations were made:

Пример 1:Example 1:

Смола Degalan 65/15 (Упруго-эластичный полимер)Resin Degalan 65/15 (Elastic polymer) 14,414,4 ПолитетрафторэтиленPolytetrafluoroethylene 24,524.5 ГрафитGraphite 6,06.0 Ингибитор коррозии НМ-1Corrosion Inhibitor NM-1 1,21,2 Ацетон в качестве ратворителя -Acetone as a solvent - 53,953.9 100%one hundred%

Пример 2Example 2

Пленкообразователь АкропленAcroplen film former 15,815.8 ПолитетрафторэтиленPolytetrafluoroethylene 25,225,2 ГрафитGraphite 7,27.2 Ингибитор коррозии Ferrkon FLSHCorrosion Inhibitor Ferrkon FLSH 1,01,0 АцетонAcetone 46,146.1 БензинPetrol 4,74.7 100%one hundred%

Испытания проводили в три цикла. Исходное свинчивание осуществлялось с крутящим моментом 2010-4000 н⋅м. Образцы свинчивались и развинчивались с фиксацией крутящего момента. После последнего развинчивания проводились гидравлические испытания на стенде СТР-2000 при давлении 500-1500 атм. Время выдержки образца 5 мкм. Результаты испытаний представлены в таблице.The tests were carried out in three cycles. The initial make-up was carried out with a torque of 2010-4000 n⋅m. Samples were screwed and unscrewed to fix the torque. After the last unscrewing, hydraulic tests were carried out at the STP-2000 bench at a pressure of 500-1500 atm. The exposure time of the sample is 5 μm. The test results are presented in the table.

Как видно из таблицы, герметичность после испытаний сохранялась. Было установлено, что предлагаемое покрытие для бурильных труб позволяет избежать задиров при проработке резьбы.As can be seen from the table, the tightness was maintained after the tests. It was found that the proposed coating for drill pipes avoids scoring during threading.

В результате осмотра после испытаний на свинчивание и развинчивание задиров и вырывов, смятия витков резьбы не обнаружено, наблюдался равномерный абразивный износ резьбы. Прихватов, заеданий, выкрашивания металла с поверхности резьбы в процессе испытаний не было. Бурильные замки выдержали испытания на внутреннее гидравлическое давление 500-1500 атм. после третьего свинчивания.As a result of inspection after testing for screwing and unscrewing of scoring and tearing, wrinkling of thread turns was not detected, uniform abrasive wear of the thread was observed. There were no sticks, seizing, or chipping of the metal from the surface of the thread during the tests. Drill locks withstood tests for internal hydraulic pressure of 500-1500 atm. after the third make-up.

Claims

A lubricant for sealing threaded connections, including fluoropolymer, graphite, corrosion inhibitor, characterized in that it is supplemented with an elastic-elastic acrylic copolymer and a solvent with the following composition of components:

Elastic elastic acrylic copolymer 10-18 Fluoropolymer 25-35 Graphite 4-6 Corrosion inhibitor 0.5-1.5 Solvent 49-58