WO2023057594A1 - Extrémité filetée d'un composant tubulaire pourvue d'un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome - Google Patents

Extrémité filetée d'un composant tubulaire pourvue d'un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome Download PDF

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WO2023057594A1
WO2023057594A1 PCT/EP2022/077856 EP2022077856W WO2023057594A1 WO 2023057594 A1 WO2023057594 A1 WO 2023057594A1 EP 2022077856 W EP2022077856 W EP 2022077856W WO 2023057594 A1 WO2023057594 A1 WO 2023057594A1
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zinc
chromium
tubular component
weight
threaded end
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Alexandre Antoine
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Vallourec Oil And Gas France
Nippon Steel Corporation
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/565—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel

Definitions

  • TITLE Threaded end of a tubular component provided with a coating comprising a zinc-chromium alloy
  • the present invention relates to a threaded end of a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising at least one thread whose surface is provided with a coating based on zinc and chromium as described below.
  • the invention also relates to a method for preparing a threaded end of a tubular component comprising at least one electrolytic deposition of an aqueous composition based on one or more zinc salts, one or more chromium salts, one or more surfactants and one or more electrolytes, on the surface of the thread of said end.
  • the present invention also relates to a tubular threaded joint comprising at least one threaded end of a tubular component, the surface of the thread of which is covered with a coating based on zinc and chromium as described below.
  • tubular component is meant within the meaning of the present invention any element or accessory having a substantially tubular shape capable of being assembled with another element, of the same type or not, which is intended for drilling and / or the exploitation of a hydrocarbon wells, the transport of oil and gas, the transport and/or storage of hydrogen and the capture of carbon or geothermal energy.
  • threaded end of a tubular component is meant within the meaning of the present invention any end element of a tubular component, as defined above, the surface of which is provided with at least one threaded portion, i. e. a thread, which makes it possible to assemble or connect the tubular component to another component, of the same type or not, in order to form a joint or a connection.
  • threaded end of a tubular component within the meaning of the invention corresponds to any end element of a component tubular comprising at least one threaded surface and participating in the connection of the tubular component with another similar component or not.
  • Each tubular component has one end with at least one male type threaded area, i . e. the thread of which extends over the outer peripheral surface, and/or an end provided with at least one threaded zone of the female type, i . e. whose thread extends over the inner peripheral surface, each intended to be assembled by screwing with the corresponding end of a component, similar or not, in order to form a joint or a connection.
  • threaded tubular components of a connection are generally assembled under defined constraints in order to meet the tightening and sealing requirements imposed by the conditions of use, more precisely a defined torque is targeted.
  • threaded tubular components may have to undergo several cycles of screwing and unscrewing, especially in service.
  • constraints induced include in particular storage resistance constraints requiring the application of storage greases (different from screwing greases applied before commissioning).
  • storage greases different from screwing greases applied before commissioning
  • the screwing and unscrewing operations are generally carried out under heavy axial load, for example under the weight of a tube several meters in length, typically 10 to 13 meters, to be assembled by the vertically threaded joint, possibly aggravated by a slight misalignment of the axis of the threaded elements to be assembled.
  • This induces risks of seizing at the level of the connection elements of the tube, in particular at the level of the threaded zones but also at the level zones in abutment and/or on the metal/metal sealing surfaces. Consequently, it is important to protect these connection elements, in particular the threaded zones, against seizing, by covering them in particular with lubricants.
  • threaded tubular components are often stored and then screwed together in an aggressive environment. This is particularly the case of a situation called “at sea” (offshore in English) in the presence of salt mist or a situation called “on land” (onshore in English) in the presence of sand, dust, and/or other pollutants, causing risks of corrosion. It is therefore customary to use different types of anti-corrosion coating on the surfaces subjected to screwing, which is the case of the threaded areas or else in tight contact, which is the case of the metal/metal sealing surfaces and the abutting areas.
  • a metallic coating based on zinc (Zn) and nickel (Ni) has been developed in order to protect against corrosion and seizure of the connection elements, in particular the threaded areas, of a tubular component.
  • this metallic coating has the major drawback of being prepared from nickel salts which are chemical substances which have harmful effects on human health. Indeed, nickel salts are classified among the so-called substances "CMR", i . e. considered to be carcinogenic, mutagenic and toxic for reproduction.
  • CMR substances which have harmful effects on human health.
  • the metal coating based on zinc and nickel is thus commonly used in industry because of its properties against corrosion and seizing but its toxicity has the parallel consequence of regularly exposing a very large number of operators to health risks. likely to be serious in the long term.
  • zinc (Zn) and cobalt (Co) coatings typically those comprising a content of about 1% by weight of cobalt, also prove to be toxic because their method of preparation is based on the setting work of cobalt salts which are also classified as “CMR” substances.
  • Coatings based on zinc (Zn) and magnesium (Mg) are obtained in particular by electrodeposition of zinc salts and magnesium salts in the presence of solvents at high temperatures, typically at temperatures of the order of 100° C., which makes the preparation process difficult to set up on an industrial scale.
  • zinc (Zn) and magnesium (Mg), zinc (Zn) and iron (Fe) or even zinc (Zn) and manganese (Mn) coatings provide cathodic protection to the substrate of less than that offered by a coating based on zinc (Zn) and nickel (Ni), i.e. therefore a lower anti-corrosion protection, due to the fact that the alloying elements (magnesium, manganese and iron) have lower standard oxidation-reduction potentials to that of nickel.
  • a tubular component intended for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, and capturing carbon or geothermal energy.
  • One of the objectives of the present invention is thus to provide a coating having reduced toxicity, or even non-toxic, and whose anti-corrosion and anti-seizing performance is not negatively affected by the nature of the elements of the alloy so as to protect effectively the threaded elements of a tubular component used to assemble it to another tubular component, similar or not.
  • the object of the present invention is therefore in particular a threaded end of a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen.
  • carbon capture or geothermal energy comprising at least one thread extending over its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) including zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy.
  • the coating comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, of which zinc (Zn) is the major metallic element by weight, relative to the total weight of the alloy covers at least one thread. of the threaded end of the tubular component, as defined above.
  • the threaded end of the tubular component comprises at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface and at least one non-threaded portion, preferably containing a stop and/or a bearing surface. sealing; the threading and the non-threaded portion being covered by a coating comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the major metallic element by weight, compared to the total weight of the alloy.
  • Zn-Cr zinc-chromium alloy
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention covers at least one thread of the threaded end of the tubular component, as defined above, and preferably at least said thread and at least one non-threaded portion , preferably containing a stopper and/or a sealing surface, of the threaded end of the tubular component.
  • the layer comprising the zinc-chromium alloy corresponds both to a coating comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) or a zinc-chromium coating.
  • chromium Zn-Cr
  • the terms “layer” and “coating” can be used interchangeably to designate the deposit of zinc-chromium alloy, as defined according to the invention, covering at least the threading of the threaded end of the component. tubular.
  • the layer comprising the zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is different from the superposition of a layer of zinc (Zn) and a layer of chromium (Cr).
  • a “zinc-chromium (Zn-Cr)” alloy is meant within the meaning of the present invention a mixture comprising zinc and chromium, in which zinc represents the base metal, i. e. the metallic element predominately present in the mixture, and chromium represents a addition metallic element, i.e. a metallic element present or intentionally added to the mixture.
  • the chromium present in the zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is not an impurity or an unwanted metallic element in the alloy.
  • chromium represents the major addition metal element by weight among all the addition metal elements likely to be present in the mixture.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has the advantage of not being toxic because the chromium salts used during the preparation process are not classified among the so-called "CMR” substances, which makes it possible to less expose operators to serious health risks.
  • the chromium present in the zinc-chromium alloy corresponds to/is trivalent chromium Cr (III).
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating in accordance with the invention makes it possible to guarantee effective protection against corrosion and seizing of a threaded end of a tubular component, including in very aggressive environments such as the marine, industrial environment, environments subject to heavy precipitation and/or undergoing high thermal amplitudes.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating used according to the invention thus confers a good level of resistance to corrosion by providing effective cathodic protection of the substrate.
  • the chromium contained in the zinc-chromium metal coating according to the invention is naturally passivated by forming chromium oxide, which makes it possible to guarantee effective protection against corrosion.
  • the natural formation of chromium oxide makes it possible to dispense with the implementation of an additional passivation step aimed at reinforcing the anti-corrosion protection of the substrate, ensuring time savings from an industrial point of view.
  • the zinc-chrome (Zn-Cr) coating also has excellent lubricating properties guaranteeing effective protection against seizure of the threaded end during successive operations of screwing and unscrewing the tubular component.
  • the zinc-chrome (Zn-Cr) coating used according to the invention also has the advantage of being resistant to wear during successive screwings, which allows it to continue to guarantee anti-corrosion and anti-seizing performance even after several screwing/unscrewing cycles without the need for additional anti-corrosion and anti-seizing protection.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention is capable of providing protection against corrosion and seizing over the long term, including after several screwing and unscrewing operations of the tubular component. in an aggressive environment.
  • Wear resistance can in particular be determined by means of an indentation test, in particular a scratch test.
  • This test consists in particular in applying a load, in particular a ball, which is moved under increasing pressure on the surface of the coating until the appearance of flaking, i . e. adhesive failure of the coating.
  • the critical load for which an adhesive failure occurs is measured in particular.
  • the threaded end according to the invention has an increased resistance to corrosion and seizure, including after several screwing and unscrewing cycles of the tubular component provided with said end, and this even in the aggressive environments mentioned above.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has a performance at least as good as that of a zinc-nickel (Zn-Ni) coating with respect to the appearance of red rust. .
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has a performance superior to that of a zinc-nickel (Zn-Ni) coating with respect to the appearance of white rust.
  • the salt spray tests carried out without passivation of the coating, show a rapid appearance of rust.
  • white rust on zinc-nickel (Zn-Ni) coatings and a much slower appearance of this white rust for a zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention, even for a thickness divided by half.
  • zinc (Zn) is the major element by weight relative to the total weight of the alloy.
  • zinc has the highest content by weight among the elements of the alloy.
  • the thread is coated with a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy.
  • Zn-Cr binary zinc-chromium alloy
  • the term "content" corresponds to the concentration by weight of the metallic element considered in relation to the concentration of all the elements present in the alloy.
  • the “content” corresponds to the concentration by weight of the metallic element considered in relation to the total concentration of the mixture.
  • the zinc (Zn) content is greater than 50% by weight, preferably greater than or equal to 60% by weight, more preferably greater than or equal to 65% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • the zinc (Zn) content varies from 70% to 80% by weight, more preferably from 70 to 75% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • the chromium (Cr) content is greater than or equal to 3% by weight, preferably greater than or equal to 20% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • chromium is the only additional metallic element present in the zinc-chromium (Zn-Cr) alloy.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is a mixture comprising zinc, representing the major metallic element by weight relative to the total weight of the alloy, chromium, which is a metallic addition element, preferably the single metallic addition element, and optionally one or more metallic or non-metallic impurities.
  • additional metallic element is meant, within the meaning of the invention, an additional alloying element deliberately present or added to the alloy.
  • an addition metallic element is not an impurity.
  • the chromium present in the alloy according to the invention is not an impurity.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content greater than or equal to 3% by weight comprise at least one crystalline phase of the Cr-Zn-17 phase type, which in particular has a resistance to increased corrosion compared to a coating consisting only of zinc.
  • the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • the zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy (Zn-Cr), have the advantage of being particularly adherent. at the surface, coherent and homogeneous while having excellent anti-corrosion properties, in particular anti-corrosion properties equal to or greater than those of zinc-based coatings, in particular coatings based on zinc and nickel.
  • the quality of the coating according to the invention is thus significantly improved, in particular in terms of adhesion, consistency and resistance to wear, for chromium contents ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight. of the alloy, with respect to coatings based on zinc and chromium having a chromium content strictly less than 20% by weight ( ⁇ 20% by weight) or strictly greater than 30% by weight (>30% in weight).
  • zinc-chromium (Zn-Cr) coatings having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight comprise at least one Crystalline phase of the gamma phase type conferring an anticorrosion property five times greater than that of a coating consisting solely of zinc (i.e. a coating whose zinc content is 100% by weight relative to the total weight of the coating).
  • this crystalline phase lies in the fact that it has a centered cubic structure and thus has certain elements of symmetry in common with the crystal lattice of the austenite of certain steels serving as a substrate, which promotes epitaxial growth and leads better adhesion of the coating to the substrate.
  • the zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight exhibit better adhesion to the substrate than the coatings based on zinc and chromium having a chromium content strictly lower than 20%. by weight ( ⁇ 20% by weight) or strictly greater than 30% by weight (>30% by weight).
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight have a structure of better quality and increased toughness.
  • zinc-chromium (Zn-Cr) coatings with a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the alloy, have anti-corrosion properties 14 times superior to those of a coating.
  • the chromium (Cr) content varies from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings according to the invention having a chromium content ranging from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy resist loads at least as high as the coatings based on zinc and nickel while having excellent anti-corrosion properties, especially in aggressive environments.
  • the zinc-chromium coatings according to the invention having a chromium content ranging from 25 to 30% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy are more resistant to abrasion in the long term than coatings based on zinc and nickel while having excellent anti-corrosion properties.
  • the chromium (Cr) content is 27% by weight relative to the total weight of the zinc-chromium alloy.
  • the zinc (Zn) content varies from 70% to 80% by weight and the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc alloy. -chromium.
  • the layer comprising a zinc-chromium alloy is a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy.
  • the thread is coated with a layer consisting of a binary zinc-chromium alloy (Zn-Cr) of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the thread.
  • Zn-Cr binary zinc-chromium alloy
  • alloy and the chromium (Cr) content varies from 20 to 30% by weight relative to the total weight of the alloy.
  • the layer comprising the zinc-chromium alloy (Zn-Cr) is electrolytically deposited.
  • electrolytic deposition makes it possible to deposit zinc and chromium at very high current density on the substrate, in particular at a deposition rate of the order of 7 ⁇ m/min. This deposition rate is three times greater than that of the deposition of a layer consisting of an alloy of zinc and nickel.
  • the layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy has a thickness ranging from 4 to 20 ⁇ m.
  • a thickness makes it possible to apply the zinc-chromium layer more optimally on at least the threading of a threaded end of a tubular component.
  • the deposition of the zinc-chromium (Zn-Cr) layer according to the invention is better distributed over the threading for thicknesses ranging from 4 to 20 ⁇ m providing improved protection in terms of corrosion and seizing.
  • Such a thickness thus makes it possible to optimally match the geometry of the threads of the end of the tubular component.
  • from 4 ⁇ m protection against corrosion is fully achieved, and up to 20 ⁇ m the layer remains dense without admitting any fragility. Beyond 20 ⁇ m, there is a risk of having a layer likely to be too thick for the machining clearance of the connection.
  • the layer comprising a zinc-chromium alloy comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc alloy.
  • -chromium and a thickness ranging from 4 to 20 ⁇ m, preferably ranging from 10 to 20 ⁇ m.
  • Zinc-chromium (Zn-Cr) coatings having a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the alloy and whose thickness varies from 4 to 20 ⁇ m, preferably ranging from 10 to 20 ⁇ m, have the advantage of being optimally distributed on the thread and of being particularly adherent, homogeneous, coherent and resistant to wear while presenting excellent corrosion properties.
  • the layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) is not coated with a passivation layer comprising trivalent chromium (Cr(III)).
  • the zinc-chromium coating is advantageously not covered by a passivation layer comprising trivalent chromium (Cr(III)).
  • the threaded end of the tubular component further comprises at least one non-threaded part coated with the layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention.
  • Zn-Cr zinc-chromium alloy
  • the non-threaded part comprises a stopper.
  • the non-threaded part comprises a sealing surface.
  • the non-threaded part coated with the layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention comprises a stop and/or a sealing surface.
  • the threaded end of the tubular component is made of steel.
  • the steel threaded end of the tubular component as described above comprises at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with at least one layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn -Cr) comprising a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy (Zn-Cr).
  • Zn -Cr zinc-chromium alloy
  • the steel threaded end of the tubular component as described above comprises at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface, the thread of which is coated with at least one layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn -Cr) comprising a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, preferably ranging from 25 to 30% by weight, relative to the total weight of the zinc-chromium alloy, and a thickness ranging from 4 to 20 ⁇ m .
  • Zn -Cr zinc-chromium alloy
  • the surface of the thread and possibly of the non-threaded part, as defined above, coated with a zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention may have a surface roughness, in particular a surface roughness (Ra) ranging from 1.6 to 3.2 ⁇ m.
  • the surface of the thread and of the non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface, coated with a zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention, can have a surface roughness, in particular a surface roughness (Ra) ranging from 1.6 to 3.2 ⁇ m.
  • the surface roughness can be obtained by a sandblasting process.
  • the surface of the thread, and possibly the surface of the non-threaded part can be treated beforehand by a mechanical treatment, preferably a sandblasting process.
  • the roughness of the surface makes it possible to improve the adhesion of the zinc-chrome (Zn-Cr) coating as well as its resistance to wear.
  • the surface of the thread, and optionally of the non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface is previously treated by a sandblasting process, and the zinc-chromium coating (Zn -Cr) comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight and, preferably, a thickness ranging from 4 to 20 ⁇ m.
  • the invention also relates to the use of a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, as defined above, to protect against corrosion and seizing at least one threaded end of a tubular component as defined previously.
  • a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy, as defined above, to protect against corrosion and seizing at least one threaded end of a tubular component as defined previously.
  • the present invention also has as object and a process for preparing a threaded end, as defined above, of a tubular component intended for the drilling and/or the exploitation of a hydrocarbon well, for the transport of oil and gas, transport or storage of hydrogen, carbon capture or geothermal energy, comprising at least one electrolytic deposit on at least the surface of the thread of said end of an aqueous composition comprising one or more zinc salts, one or more chromium salts, one or more electrolytes and one or more surfactants, preferably nonionic.
  • the method according to the invention makes it possible to lead to the deposition of a layer comprising at least one zinc-chromium alloy (Zn-Cr), as defined previously, homogeneous, compact and capable of being uniformly distributed over the threads of the threaded end.
  • Zn-Cr zinc-chromium alloy
  • the method according to the invention can also comprise a preparation of the surface to be coated, preferably by a mechanical treatment, more preferably a sandblasting process.
  • the preparation of the surface to be coated by a mechanical treatment preferably a sandblasting process, makes it possible to improve the adhesion of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating and minimizes the risks of fragile behavior of the coating.
  • the method according to the invention may comprise a preparation of the surface of the thread and of a non-threaded part preferably comprising an abutment and/or a sealing surface, by a mechanical treatment, preferably by a sandblasting process.
  • the method according to the invention may comprise sandblasting the surface to be coated of the threaded end, preferably sandblasting the surface of the thread and of a non-threaded part comprising a stop and/or a sealing range.
  • the method according to the invention comprises sandblasting the surface to be coated and the electrolytic deposition of the aqueous composition previously defined on at least the sandblasted surface of the thread, preferably the sandblasted surface of the thread and of the part non-threaded preferably comprising a stopper and/or a sealing surface.
  • the zinc-chromium coating obtained sports a surface having a homogeneous aesthetic appearance.
  • the rate of deposition of the aqueous composition relative to the rate of deposition of the composition on the surface to be coated is between 4 to 20 ⁇ m/min, preferably 5 to 7 ⁇ m/min.
  • Zinc salts and chromium salts are soluble in the aqueous composition.
  • the chromium (Cr) salt(s) are salts of trivalent chromium Cr(III).
  • the electrolytic deposition is carried out at a current density greater than at least 30 amperes/dm 2 .
  • a sufficient agitation speed of the aqueous composition for example a speed of 0.23 m/s at the cathode, advantageously makes it possible to increase the current density without risking causing burn spots that risk causing a degradation of the appearance of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
  • the electrolytic deposition is carried out at a current density ranging from 30 amperes/dm 2 to 50 amperes/dm 2 .
  • the weight ratio between the chromium salt(s) and the zinc salt(s) varies from 0.8 to 1.4.
  • the surfactant or surfactants are chosen from the group consisting of nonionic surfactants.
  • the nonionic surfactant is chosen from the group consisting of (poly)alkoxylated fatty alcohols, in particular C8-C40 (poly)alkoxylated fatty alcohols, in particular poly(ethylene glycol) octyl ether, and oxirane, 2 -methyl, polymer with oxirane, mono 2-naphthaonyl ether.
  • the presence of the surfactant in the aqueous composition makes it possible to deposit the chromium together with the zinc.
  • the deposit obtained does not contain chromium. This is notably due to the formation of zinc hydroxides, resulting from the rise in pH at the cathode due to the release of dihydrogen, liable to block the diffusion of chromium towards the cathode. This absence of chromium deposition can also be explained by the existence of a shift in reduction potentials (chromium reduction potential becoming lower than that of zinc and/or water reduction potential).
  • the presence of at least one surfactant thus makes it possible to facilitate the diffusion of the chromium in the diffusion layer and/or to reduce the cathodic overvoltage of the chromium and/or to increase the cathodic overvoltage of the electrolysis of the water, which minimizes the release of dihydrogen and the formation of zinc hydroxides.
  • the surfactant is present in a concentration ranging from 0.3 to 3 mmol/L.
  • the surfactant concentration makes it possible to modulate the shine of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
  • the increase in the concentration of surfactant makes it possible to reinforce the shine of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
  • the zinc salts can be chosen from zinc sulphate, zinc chloride, zinc sulfamate, preferably the zinc salt will be zinc sulphate.
  • the chromium salts can be chosen according to the nature of the zinc salt. If the preference is zinc sulphate, then chromium sulphate will preferably be chosen.
  • the conductive salts/carrier salts can be selected from the group consisting of sodium sulphate, potassium sulphate and ammonium sulphate and mixtures thereof, preferably sodium sulphate.
  • the conductive salts/carrier salts ensure the electrical conductivity during the process.
  • the aqueous composition further comprises one or more amino acids, preferably glycine.
  • Glycine makes it possible to produce zinc-chrome (Zn-Cr) coatings according to the invention which are shiny, semi-shiny or matte.
  • the glycine content in the aqueous composition can vary from 50 to 75 g/l relative to the total concentration of the composition.
  • the glycine content makes it possible to modulate the matte appearance of the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating has a matte appearance.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating has a shiny appearance.
  • the pH of the aqueous composition can vary from 1.5 to 3.5, preferably varies from 2 to 2.5.
  • the pH of the aqueous composition is in particular greater than 3.5, the risks of precipitation of the chromium salts are increased in the bath, thus between 1.5 and 3.5 pH the risks are minimized.
  • the process according to the invention is implemented at a temperature ranging from 35°C to 45°C. Below 35°C, the effectiveness of the composition may be insufficient and above 45°C, the chemical components may be degraded.
  • the aqueous composition comprises:
  • one or more conductive salts/support salts preferably sodium sulphate
  • surfactants preferably nonionic
  • the method according to the invention does not include an additional step of forming an anti-corrosion conversion layer of the passivation type comprising trivalent chromium (Cr(III)).
  • the method according to the invention does not comprise a step of forming a passivation anti-corrosion conversion layer comprising trivalent chromium (Cr(III)) after the deposition of the layer comprising a zinc-chromium alloy.
  • Another object of the invention is a tubular component for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising a threaded end according to the invention containing at least one thread extending on its outer or inner peripheral surface which is covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr), in accordance with the invention, of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy.
  • Zn-Cr zinc-chromium alloy
  • the threaded end is as previously defined.
  • the layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy is as previously defined.
  • the tubular component has improved resistance to corrosion and seizing.
  • the tubular component is of the male type and comprises at least one thread extending over its outer peripheral surface.
  • the tubular component is of the male type and comprises at least one thread extending over its outer peripheral surface and at least one non-threaded part, preferably chosen from a stop and/or a sealing surface.
  • the tubular component is of the female type and comprises at least one thread extending over its inner peripheral surface.
  • the tubular component is of the female type and comprises at least one thread extending over its inner peripheral surface and at least one non-threaded part, preferably chosen from a stop and/or a sealing surface.
  • the tubular component is provided with an axis of revolution.
  • the tubular component according to the invention is more particularly made of steel, and in particular of steel, the steels as described in the API 5CT standards, for example those comprising carbon in a proportion of less than 0.25%, and or preferably, steels with a grade as defi ned according to ISO standards! 1960 and ISO 13680, and or a carbon steel H40, J55, K55, M65, L80, C90, C95, T95, P I 10, Q 125, or a martensitic steel 13 Cr or S 13 Cr, or Duplex 22Cr + 25Cr , or Super-Duplex 25Cr, or austenitic Fe 27Cr.
  • the invention also relates to the use of a tubular component as defined above for drilling and/or mining. of a hydrocarbon well, the transport of oil and gas, the transport or storage of hydrogen, carbon capture or geothermal energy.
  • the invention relates to the use of the tubular component as defined above for drilling and/or operating a hydrocarbon well.
  • the present invention also relates to a tubular threaded joint for drilling and/or operating a hydrocarbon well, transporting oil and gas, transporting or storing hydrogen, capturing carbon or geothermal energy, comprising a threaded end of a male-type tubular component having at least one thread extending over its outer peripheral surface and a threaded end of a female-type tubular component having at least one thread extending over its inner peripheral surface, screwed one into the other, at least one of said ends being as defined previously, in particular the threading of which is covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy such as previously defined.
  • Zn-Cr zinc-chromium
  • the tubular threaded joint according to the invention notably has better resistance to corrosion and seizing, including in aggressive environments as defined above.
  • the two threaded ends are as defined above.
  • the threaded end of the male-type tubular component has at least one thread, which extends over its outer peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to the invention as described above.
  • Zn-Cr zinc-chromium
  • the threaded end of the female-type tubular component has at least one thread, which extends over its inner peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention as described above.
  • Zn-Cr zinc-chromium alloy
  • the threaded end of the male-type tubular component has at least one thread, which extends over its outer peripheral surface, covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to the invention
  • the threaded end of the female-type tubular component has at least one thread, which extends on its inner peripheral surface, covered with a layer comprising a zinc-chromium alloy (Zn-Cr) according to the invention.
  • the tubular threaded joint comprises a threaded end of a male-type tubular component having at least one thread extending on its outer peripheral surface and at least one non-threaded part selected from an abutment and/or a bearing surface. sealing with metal/metal interference, and a threaded end of a female-type tubular component having at least one thread extending on its inner peripheral surface and at least one non-threaded part selected from a stopper and/or a seat sealing with metal-to-metal interference; the threading and the non-threaded part being covered by a layer comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy according to the invention as described previously.
  • Zn-Cr zinc-chromium
  • FIG 1 is a schematic view of a joint resulting from the assembly by screwing of two tubular components.
  • FIG 2 is an enlarged view of a boxed area A of Figure 1.
  • FIG 3 is a detailed view of the cooperation between the threads of two assembled tubular components.
  • FIG 4 is a detailed view of a connection element (thread) according to the invention covered with a zinc-chromium coating according to the invention.
  • FIG 5 is a diagram comparing the time for appearance of a white rust layer of intensity 2 and intensity 3, after exposure to a salt spray test, on the surface of a zinc-nickel coating ( Zn—Ni) and the surface of a zinc-chromium (Zn—Cr) coating according to the invention.
  • FIG 6 is a diagram comparing the total recovery time by a layer of white rust of intensity 2, after exposure to a salt spray test, of the surface of a zinc-nickel (Zn-Ni) coating and of the surface of a (Zn-Cr) coating according to the invention.
  • the threaded joint represented in FIG. 1 comprises a first tubular component with an axis of revolution 9 and equipped with a male end 1 and a second tubular component with an axis of revolution 9 and equipped with a female end 2.
  • two ends 1 and 2 each end in a terminal surface oriented radially with respect to the axis 9 of the threaded joint and are respectively provided with threaded portions 3 and 4 which cooperate with each other for the mutual assembly by screwing of the two components .
  • the threaded portions 3 and 4 can be of the trapezoidal thread type or others.
  • the threaded portions have vanishing profile threads at the respective ends of the threaded portions. These vanishing profiles extend over part of the axial extent of the threaded portion. In particular, part e of the threaded portion with vanishing profile 10 does not cooperate with a complementary thread.
  • metal / metal sealing surfaces (seals) 5, 6 intended to be in leaktight clamping contact one against the other after assembly by screwing the two threaded components, are formed respectively on the male and female ends in the vicinity of the etched wire portions 3, 4.
  • the male end 1 ends with a terminal surface 7 which comes into abutment against a corresponding surface 8 m formed on the female end 2 when the two ends are screwed into each other.
  • the surfaces 7 and 8 are called abutments.
  • FIG 3 the detail of a thread of a threaded portion is shown.
  • Each thread thus comprises if a load flank 11 forming an angle 12 of between ⁇ 5° and +5° relative to the normal N of the axis 10 of connection.
  • the load flank is connected by a vertex 13 to an assembly flank 14.
  • the connection shown is such that in the final position of the assembly, the load flanks of the male threaded portion 3 are in contact with the corresponding load sides of the female threaded portion 4.
  • a coating 15 as defined in the invention.
  • a zinc-chromium coating comprising a zinc-chromium (Zn-Cr) alloy of which zinc (Zn) is the major element by weight, relative to the total weight of the alloy.
  • the coating 15 comprises a chromium content ranging from 20 to 30% by weight, more preferably ranging from 25 to 30% by weight, and a zinc content ranging from 70 to 80% by weight, more preferably ranging from 70 75% by weight, relative to the total weight of the alloy.
  • the zinc-chromium semi-gloss coating was obtained from an aqueous composition containing 75g/L of glycine.
  • the zinc-chromium coating is compared to zinc-nickel (Zn-Ni) coatings, of which zinc is the major element by weight, comprising different weight contents of nickel ranging from 10 to 18% by weight.
  • the percentage by weight is calculated relative to the total weight of the alloy.
  • the coatings were subjected to tribological tests (scratch test and bowden test) in order to determine the critical load for which peeling of the coatings is observed (plastic deformation), the initial coefficient of friction as well as the number of cycles that the coatings are able to bear.
  • the coatings were also subjected to a salt spray test to determine their anti-corrosion performance.
  • the experimental conditions implement a tungsten carbide ball which is applied to the coatings and moved with an increasing load ranging from I ON to 260 N with a speed of movement of the ball of 4.20 mm/s, a duration of 2.38 seconds, a ball size of 5mm and a track length of 10mm.
  • the coefficient of friction was measured from the frictional force and the pressure load at that time.
  • the tungsten carbide ball is applied to the coatings and moved with a pressing load of 30 N and 100 N, with a ball moving speed of 4.20 mm/s, a duration of 2.38 seconds, a ball size of 5 mm and a track length of 10 mm.
  • the initial coefficient of friction was determined in order to evaluate the lubricating properties of the coating.
  • the number of cycles (number of passages of the ball over the surface) was measured for each coating to evaluate their resistance to abrasion.
  • the zinc-chromium coating has an endurance at least as great as the zinc-nickel coatings for a load of 30N.
  • the zinc-chromium coating according to the invention has better resistance to wear than the zinc-nickel coatings whose nickel content varies from 10 to 18% by weight.
  • the zinc-chromium (Zn-Cr) coating according to the invention has improved endurance, i.e. therefore a superior wear resistance, compared to a zinc-nickel (Zn-Cr) coating. -Neither).
  • the corrosion tests consisted of a neutral salt spray test carried out in a climatic chamber under the following conditions: 35°C with a saline solution at 50 g/L with a density between 1.029 and 1.036 at 25°C, with a pH between 6.5 and 7.2 at 25°C and recovered at an average rate of 1.5 ml/h.
  • the appearance of red rust is evaluated by determining, in increasing order, the degree of rusting Re, which corresponds to the percentage of rusted surface in relation to the total surface.
  • the degree of rusting in an increasing order from ReO to Re2 after exposure corresponds to the rusted surface compared to the total surface.
  • Re2 0.5% total surface rusting
  • Re6 40%-50% total surface rusting.
  • Table 4 thus shows that the zinc-chromium (Zn-Cr) coatings exhibit performance that is at least as good with respect to the appearance of red rust as a zinc-nickel coating. Anti-corrosion performance - appearance of white rust
  • the presence of white rust corresponds to the oxidation of the coating, in particular to the oxidation of zinc, and is evaluated by measuring, after exposure to salt spray, its time of appearance and its time of total covering of the surface of the coating. .
  • the intensity of the layer of white rust covering the coatings is classified according to the following increasing order:
  • Figure 5 compares the time of appearance of a layer of white rust of intensity 2 and intensity 3, after exposure to the salt spray test, on the surface of a zinc-nickel coating [Zn-Ni with 14 % by weight of nickel and a thickness of 10 ⁇ m] and the surface of a zinc-chromium coating [Zn-Cr with 27% by weight of chromium and a thickness of 5 ⁇ m],
  • Figure 5 shows a rapid appearance of a layer of white rust of intensity 2 on the surface of the zinc-nickel coating [Zn-Ni with 14% by weight of nickel and a thickness of 10 ⁇ m], from 24 hours, while a layer of white rust of intensity 2 only appears after 170 hours on the surface of a zinc-chromium coating [Zn-Cr with 27% by weight of chromium and a thickness of 5 ⁇ m],
  • Figure 5 also shows the rapid appearance of a layer of white rust of intensity 3 on the zinc-nickel coating [Zn-Ni with 14% by weight of nickel and a thickness of 10 ⁇ m], from 24 hours, while 'a layer of white rust of intensity 3 appears only at after 336 hours for a zinc-chromium coating [Zn-Cr with 27% by weight of chromium and a thickness of 5 ⁇ m].
  • Figure 6 compares the total surface coverage time of a zinc-nickel coating [Zn-Ni with 14 wt% nickel and a thickness of 10 ⁇ m] and a zinc-chromium coating [Zn-Cr with 27 % by weight of chromium and a thickness of 5 pm] by a layer of white rust of intensity 2.
  • Figure 6 shows that the total recovery time of the surface of the zinc-nickel coating [Zn-Ni with 14% nickel weight and a thickness of 10 ⁇ m] by a layer of white rust of intensity 2 is 24 hours while that this covering time by this same layer is 336 hours for a zinc-chromium coating [Zn-Cr with 27% by weight of chromium and a thickness of 5 ⁇ m].

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Abstract

La présente invention a donc notamment pour objet une extrémité filetée 1,2 d'un composant tubulaire pour le forage et/ou l'exploitation d'un puit d'hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d'hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage 3,4 s'étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par une couche 15 comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l'élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l'alliage. La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d'une extrémité filetée 1,2, telle que définie précédemment, d'un composant tubulaire destiné au forage et/ou l'exploitation d'un puit d'hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport ou au stockage d'hydrogène, à la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un dépôt électrolytique sur la surface du filetage 3,4 de ladite extrémité d'une composition aqueuse comprenant un ou plusieurs sels de zinc, un ou plusieurs sels de chrome, un ou plusieurs électrolytes et un ou plusieurs tensioactifs.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Extrémité filetée d’un composant tubulaire pourvue d’un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome
La présente invention concerne une extrémité filetée d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage dont la surface est pourvue d’un revêtement à base de zinc et de chrome tel que décrit ci-après.
L’ invention se rapporte également à un procédé de préparation d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire comprenant au moins un dépôt par voie électrolytique d’une composition aqueuse à base d’un ou plusieurs sels de zinc, d’un ou plusieurs sels de chrome, d’un ou plusieurs tensioactifs et d’un ou plusieurs électrolytes, sur la surface du filetage de ladite extrémité.
La présente invention a aussi trait à un j oint fileté tubulaire comprenant au moins une extrémité filetée d’un composant tubulaire dont la surface du filetage est recouverte par un revêtement à base de zinc et de chrome tel que décrit ci-après.
Par composant tubulaire, on entend au sens de la présente invention tout élément ou accessoire ayant une forme sensiblement tubulaire apte à être assemblé à un autre élément, du même type ou non, qui est destiné au forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport et/ou stockage de l ’ hydrogène et à la captation de carbone ou d’ énergie géothermique.
Par extrémité filetée d’un composant tubulaire, on entend au sens de la présente invention tout élément d’ extrémité d’un composant tubulaire, tel que défini précédemment, dont la surface est dotée d’ au moins une portion filetée, i . e. d’un filetage, qui permet d’ assembler ou de connecter le composant tubulaire à un autre composant, du même type ou non, en vue de former un j oint ou une connexion.
Ainsi l ’ extrémité filetée d’un composant tubulaire au sens de l ’ invention correspond à tout élément d’ extrémité d’un composant tubulaire comprenant au moins une surface filetée et participant à la connexion du composant tubulaire avec un autre composant analogue ou non.
Chaque composant tubulaire comporte une extrémité dotée d’ au moins une zone filetée de type mâle, i . e. dont le filetage s’ étend sur la surface périphérique extérieure, et/ou une extrémité dotée d’ au moins une zone filetée de type femelle, i . e. dont le filetage s’ étend sur la surface périphérique intérieure, destinées chacune à être assemblée par vissage avec l ’ extrémité correspondante d’un composant analogue ou non afin de former un j oint ou une connexion.
Les composants tubulaires filetés d’une connexion sont généralement assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d’ étanchéités imposés par les conditions d’utilisation, plus précisément un couple défini est ciblé. En outre, les composants tubulaires filetés peuvent avoir à subir plusieurs cycles de vissage et de dévissage, en particulier en service.
Les conditions d’utilisation de ces composants tubulaires filetés donnent lieu à différents types de contraintes qui sont susceptibles d’ être réduites, voire minimisées, notamment grâce à l ’utilisation de films ou de graisses sur les parties sensibles servant à la connexion de ces composants, telles que les zones filetées, les zones en butée, ou encore les surfaces d’ étanchéité métal / métal.
Les contraintes induites comprennent notamment des contraintes de tenues en stockage nécessitant l ’ application de graisses de stockage (différentes des graisses de vi ssage appliquées avant la mise en service). Il existe néanmoins d’ autres solutions consistant à utiliser des revêtements organiques ou métalliques.
Les opérations de vissage et de dévissage se font généralement sous forte charge axiale, par exemple sous le poids d’un tube de plusieurs mètres de longueur, typiquement de 10 à 13 mètres, à assembler par le j oint fileté verticalement, éventuellement aggravé par un léger désalignement de l ’ axe des éléments filetés à assembler. Ceci induit des risques de grippage au niveau des éléments de connexion du tube, notamment au niveau des zones filetées mai s également au niveau des zones en butée et/ou sur les surfaces d’ étanchéité métal/métal . En conséquence, il s’ avère important de protéger contre le grippage ces éléments de connexion, en particulier les zones fi letées, en les recouvrant notamment par des lubrifiants.
En outre, les composants tubulaires filetés sont souvent stockés, puis vissés, dans un environnement agressif. C’ est notamment le cas d’une situation dite « en mer » (offshore en langue anglaise) en présence de brouillard salin ou d’une situation dite « à terre » (onshore en langue anglaise) en présence de sable, de poussières, et/ou autres polluants, provoquant des risques de corrosion. Il est donc usuel d’ employer différents types de revêtement contre la corrosion sur les surfaces sollicitées en vissage, ce qui est le cas des zones filetées ou bien en contact serrant, ce qui est le cas des surfaces d’ étanchéité métal/métal et des zones en butée.
Toutefois, compte tenu des normes environnementales, il apparait que l ’ emploi de graisses répondant au standard API RP 5A3 (American Petrol Institute) ne constitue pas une solution viable pour le long terme, dans la mesure où ces graisses sont amenées à être extrudées hors des composants tubulaires et à être relâchées dans l ’ environnement ou par exemple dans un puits, induisant des bouchons qui nécessitent des opérations spéciales de nettoyage.
Afin de répondre aux problématiques de résistance durable à la corrosion et au grippage ainsi qu’ aux prérogatives liées à l ’ environnement, des alternatives aux grai sses ont déj à été mises en œuvre dans l ’ état de la technique.
A cet effet, il a notamment été développé un revêtement métallique à base de zinc (Zn) et de nickel (Ni) afin de protéger contre la corrosion et le grippage les éléments de connexion, notamment les zones filetées, d’un composant tubulaire.
Cependant, en dépit de bonnes performances de résistance à la corrosion et au grippage, ce revêtement métallique présente l ’ inconvénient maj eur d’ être préparé à partir de sels de nickel qui sont des substances chimiques ayant des effets nocifs pour la santé humaine. En effet, les sels de nickel sont classés parmi les substances dites « CMR », i . e. considérées comme étant cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction.
Le revêtement métallique à base de zinc et de nickel est ainsi couramment utilisé en industrie en raison de ses propriétés contre la corrosion et le grippage mais sa toxicité a parallèlement pour conséquence d’ exposer régulièrement un très grand nombre d’ opérateurs à des risques de santé susceptibles de s’ avérer graves sur le long terme.
D’ autres revêtements métalliques à base de zinc ont aussi été développés en vue d’ assurer une protection contre la corrosion et le grippage des éléments de connexion d’un composant tubulaire.
Néanmoin s, il a été observé que les revêtements métalliques ainsi envi sagés ne constituent pas une solution viable pour diverses raisons.
A titre d’ exemple, les revêtements de zinc (Zn) et de cobalt (Co), typiquement ceux comprenant une teneur d’ environ 1 % en poids de cobalt, s’ avèrent également toxiques car leur procédé de préparation repose sur la mise en œuvre de sels de cobalt qui sont eux aussi classés parmi les substances dites « CMR » .
De manière similaire, les revêtements de zinc (Zn) et de cadmium (Cd) présentent le désavantage d’ être obtenus avec des sels de cadmium qui sont aussi des substances toxiques pour la santé humaine.
Les revêtements à base d’ étain (Sn) et de zinc (Zn), notamment ceux comprenant de 70 à 80% en poids d’ étain et de 20 à 30% en poids de zinc, offrent une protection anticorrosion intéressante mais présentent une résistance thermique faible, notamment vis-à-vis des hautes températures, ainsi que des coûts élevés de fabrication. Ces désavantages sont notamment liés à la forte teneur en étain utilisée pour préparer ce type de revêtements.
Les revêtements à base de zinc (Zn) et de magnésium (Mg) sont quant à eux notamment obtenus par électrodéposition des sels de zinc et des sels de magnésium en présence de solvants à des températures élevées, typiquement à des températures de l ’ ordre de 100°C, ce qui rend le procédé de préparation difficile à mettre en place à l ’ échelle industrielle. Les revêtements à base de zinc (Zn) et de fer (Fe), en particulier ceux contenant une teneur supérieure à 10% en poids de fer, présentent le désavantage de s’ oxyder en formant une rouille rouge susceptible d’ être confondue avec l ’ oxydation rouge du fer du substrat.
De manière générale, les revêtements de zinc (Zn) et de magnésium (Mg), de zinc (Zn) et de fer (Fe) ou encore de zinc (Zn) et de manganèse (Mn) apportent une protection cathodique au substrat inférieure à celle offerte par un revêtement à base de zinc (Zn) et de nickel (Ni), soit donc une protection anticorrosion plus faible, du fait que les éléments d’ alliages (magnésium, manganèse et fer) ont des potentiels standards d’ oxydoréduction inférieurs à celui du nickel .
Ainsi il existe un réel besoin de proposer un revêtement capable de surmonter les inconvénients précédemment mentionnés, c’ est-à-dire qui présente une toxicité réduite, voire minimisée, tout en étant capable de protéger efficacement contre la corrosion et le grippage les extrémités filetées d’un composant tubulaire destiné au forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, transport de pétrole et de gaz, transport ou le stockage d’ hydrogène, et à la captation de carbone ou la géothermie.
L’un des obj ectifs de la présente invention est ainsi de proposer un revêtement ayant une toxicité réduite, voire non toxique, et dont les performances anticorrosion et antigrippage ne sont pas négativement affectées par la nature des éléments de l ’ alliage de manière à protéger efficacement les éléments filetés d’un composant tubulaire servant à l ’ assembler à un autre composant tubulaire analogue ou non.
La présente invention a donc notamment pour obj et une extrémité filetée d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puit d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’ hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l ’ élément maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage. En d’ autres termes, le revêtement comprenant un alliage zinc- chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l ’ élément métallique maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage, recouvre au moins un filetage de l ’ extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment.
Préférentiellement, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment, comprend au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure et au moins une portion non filetée, de préférence contenant une butée et/ou une portée d’ étanchéité ; le filetage et la portion non filetée étant recouverts par un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l ’ élément métallique maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage.
Autrement dit, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention recouvre au moins un filetage de l ’ extrémité filetée du composant tubulaire, tel que défini précédemment, et de préférence au moins ledit filetage et au moins une portion non filetée, de préférence contenant une butée et/ou une portée d’ étanchéité, de l ’ extrémité filetée du composant tubulaire.
Au sens de l ’ invention, dans la suite du texte, la couche comprenant de l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) correspond aussi bien à un revêtement comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) ou un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr). Ainsi, dans la description, les termes « couche » et « revêtement » peuvent être indifféremment employés pour désigner le dépôt d’ alliage zinc-chrome, tel que défini selon l ’ invention, recouvrant au moins le filetage de l ’ extrémité filetée du composant tubulaire.
Conformément à la présente invention, la couche comprenant l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est différente de la superposition d’une couche de zinc (Zn) et d’une couche de chrome (Cr).
Par un alliage « zinc-chrome (Zn-Cr) », on entend au sens de la présente invention un mélange comprenant du zinc et du chrome, dans lequel le zinc représente le métal de base, i . e. l ’ élément métallique présent maj oritairement dans le mélange, et le chrome représente un élément métallique d’ addition, i .e. un élément métallique présent ou aj outé volontairement dans le mélange.
En d’ autres termes, le chrome présent dans l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) n’ est pas une impureté ou un élément métallique non désiré dans l ’ alliage.
Encore en d’ autres termes, le chrome représente l ’ élément métallique d’ addition maj oritaire en poids parmi tous les éléments métalliques d’ addition susceptibles d’ être présents dans le mélange.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention présente l ’ avantage de ne pas être toxique car les sels de chrome utilisés au cours du procédé de préparation ne sont pas classés parmi les substances dites « CMR » ce qui permet de moins exposer les opérateurs à des risques graves pour leur santé.
Le chrome présent dans l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) correspond/est du chrome trivalent Cr (III).
De plus, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) conforme à l ’ invention permet de garantir une protection efficace contre la corrosion et le grippage d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire, y compris dans des environnements très agressifs tels que le milieu marin, industriel, les environnements suj ets à de fortes précipitations et/ou subissant de fortes amplitudes thermiques.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) utilisé selon l ’ invention confère ainsi un bon niveau de résistance à la corrosion en apportant une protection cathodique efficace du substrat.
En effet, le chrome contenu dans le revêtement métallique zinc- chrome selon l ’ invention se passive naturellement en formant de l ’ oxyde de chrome ce qui permet de garantir une protection efficace contre la corrosion. Ainsi la formation naturelle de l ’ oxyde de chrome permet de s’ affranchir de la mise en œuvre d’une étape supplémentaire de passivation visant à renforcer la protection anticorrosion du sub strat assurant un gain de temps d’un point de vue industriel .
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente aussi d’ excellentes propriétés de lubrification garantissant une protection efficace contre le grippage de l ’ extrémité filetée lors des opérations successives de vissage et dévissage du composant tubulaire.
Le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) utilisé selon l ’invention présente également l ’ avantage d’ être résistant à l ’usure lors de vissages successifs ce qui lui permet de continuer à garantir des performances de tenue anticorrosion et antigrippage même après plusieurs cycles de vissage/dévi ssage sans nécessiter de protection anticorrosion et antigrippage complémentaire.
En d’ autres termes, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention est capable d’ assurer une protection contre la corrosion et le grippage sur le long terme, y compris après plusieurs opérations de vissage et dévissage du composant tubulaire dans un environnement agressif.
La résistance à l ’usure peut notamment être déterminée par le biai s d’un essai d’ indentation, notamment un test Scratch. Ce test consiste notamment à appliquer une charge, en particulier une bille, qui est déplacée à pression croi ssante sur la surface du revêtement jusqu’ à l ’ apparition d’un écaillage, i . e. d’une rupture adhésive du revêtement. La charge critique pour laquelle une rupture adhésive se produit est notamment mesurée.
Ainsi l ’ extrémité filetée selon l ’ invention arbore une résistance accrue à la corrosion et au grippage, y compris après plusieurs cycles de vissage et de dévissage du composant tubulaire pourvue de ladite extrémité, et ceci même dans des mili eux agressifs précédemment mentionnés.
Par ailleurs, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention présente une performance au moins aussi bonne que celle d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) vis-à-vis de l ’ apparition de rouille rouge.
En outre, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention présente une performance supérieure à celle d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) vis-à-vis de l ’ apparition de rouille blanche.
En particulier, les tests au brouillard salin, réalisés sans passivation du revêtement, montrent une apparition rapide de rouille blanche sur des revêtements zinc-nickel (Zn-Ni) et une apparition beaucoup plus lente de cette rouille blanche pour un revêtement zinc- chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention, même pour une épaisseur divisée de moitié.
Au sens de la présente invention, l ’ expression « le zinc (Zn) est l ’ élément maj oritaire en poids par rapport au poids total de l ’ alliage » signifie que le zinc présente la teneur la plus élevée en poids parmi les éléments de l ’ alliage.
Selon un mode de réalisation, le filetage est revêtu par une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l ’ élément maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage.
Conformément à la présente invention, le terme « teneur » correspond à la concentration pondérale de l ’ élément métallique considéré par rapport à la concentration de l ’ ensemble des éléments présents dans l ’ alliage.
En d’ autres termes, la « teneur » correspond à la concentration pondérale de l ’ élément métallique considéré par rapport à la concentration totale du mélange.
Selon un mode de réalisation, la teneur en zinc (Zn) est supérieure à 50% en poids, de préférence supérieure ou égale à 60% en poids, plus préférentiellement supérieure ou égale à 65% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
De préférence, la teneur en en zinc (Zn) varie de 70% à 80% en poids, plus préférentiellement de 70 à 75% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
Selon un mode de réalisation préféré, la teneur en chrome (Cr) est supérieure ou égale à 3% en poids, de préférence supérieure ou égale à 20% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
De préférence, le chrome est le seul élément métallique d’ addition présent dans l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr).
De préférence, l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est un mélange comprenant du zinc, représentant l ’ élément métallique maj oritaire en poids par rapport au poids total de l ’ alliage, du chrome, qui est un élément métallique d’ addition, de préférence le seul élément métallique d’ addition, et éventuellement une ou plusieurs impuretés métalliques ou non.
Par « élément métallique d’ addition », on entend au sens de l ’ invention un élément d’ alliage d’ addition volontairement présent ou aj outé dans l ’ alliage.
Autrement dit, un élément métallique d’ addition n’ est pas une impureté.
Encore, autrement dit, le chrome présent dans l ’ alliage selon l ’ invention n’ est pas une impureté.
En effet, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention ayant une teneur en chrome supérieure ou égale à 3 % en poids comportent au moins une phase cristalline de type phase Cr-Zn- 17, qui présente notamment une résistance à la corrosion accrue par rapport à un revêtement constitué uniquement de zinc.
Selon un mode de réalisation l ’ invention, la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
Les revêtements zinc-chrome selon l ’ invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr), ont l ’ avantage d’ être particulièrement adhérents à la surface, cohérents et homogènes tout en ayant d’ excellentes propriétés anticorrosion, notamment des propriétés anticorrosion égales ou supérieures à celles de revêtements à base de zinc, en particulier des revêtements à base de zinc et de nickel .
La qualité du revêtement selon l ’ invention est ainsi significativement améliorée, notamment en termes d’ adhérence, de cohérence et de rési stance à l ’usure, pour des teneurs en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage, vis-à-vis de revêtements à base de zinc et de chrome ayant une teneur en chrome strictement inférieure à 20% en poids (<20% en poids) ou strictement supérieure à 30% en poids (>30% en poids).
En particulier, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids comportent au moins une phase cristalline de type phase gamma conférant une propriété anticorrosion cinq fois supérieure à celle d’un revêtement constitué uniquement de zinc (i . e. un revêtement dont la teneur en zinc est de 100% en poids par rapport au poids total du revêtement).
L’ avantage de cette phase cristalline réside dans le fait qu’ elle présente une structure cubique centrée et possède ainsi certains éléments de symétrie communs avec le réseau cristallin de l ’ austénite de certains aciers servant de substrat, ce qui favorise une croissance épitaxiale et conduit à une meilleure adhésion du revêtement sur le substrat.
Ainsi, les revêtements zinc-chrome selon l ’invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids présentent une meilleure adhérence au substrat que les revêtements à base de zinc et de chrome ayant une teneur en chrome strictement inférieure à 20% en poids (<20% en poids) ou strictement supérieure à 30% en poids (>30% en poids).
En d’ autres termes, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids présentent une structure de meilleure qualité et une tenue accrue.
Par ailleurs, les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage, présentent des propriétés anticorrosion 14 fois supérieures à celles d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) pour la rouille blanche.
Selon un mode de réalisation de l ’invention, la teneur en chrome (Cr) varie de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
Les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention ayant une teneur en chrome allant de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome rési stent à des charges au moins aussi importantes que les revêtements à base de zinc et de nickel tout en ayant d’ excellentes propriétés anticorrosion, notamment dans des milieux agressifs.
Les revêtements zinc-chrome selon l ’ invention ayant une teneur en chrome allant de 25 à 30% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome résistent mieux à l ’ abrasion sur le long terme que des revêtements à base de zinc et de nickel tout en ayant d’ excellentes propriétés anticorrosion.
Avantageusement, la teneur en en chrome (Cr) est de 27% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
Selon un mode de réalisation préféré, la teneur en zinc (Zn) varie de 70% à 80% en poids et la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche comprenant un alliage zinc-chrome, telle que définie précédemment, est une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome.
Selon un mode de réalisation préféré, le filetage est revêtu par une couche constituée d’un alliage binaire zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l ’ élément maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage et la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche comprenant de l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est déposée par voie électrolytique.
Avantageusement, le dépôt par voie électrolytique, ou électrodéposition, permet de déposer le zinc et le chrome à de très haute densité de courant sur le substrat, en particulier à une vitesse de dépôt de l ’ ordre de 7 pm/min. Cette vitesse de dépôt est trois fois supérieure à celle du dépôt d’une couche constituée d’un alliage de zinc et de nickel .
Selon un mode de réalisation, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) présente une épaisseur allant de 4 à 20 pm. Une telle épaisseur permet d’ appliquer de manière plus optimale la couche zinc-chrome sur au moins le filetage d’une extrémité filetée d’un composant tubulaire. En d’ autres termes, le dépôt de la couche zinc- chrome (Zn-Cr) selon l ’invention est mieux répartie sur le filetage pour des épaisseurs allant de 4 à 20 pm assurant une protection améliorée en matière de corrosion et de grippage. Une telle épaisseur permet ainsi d’ épouser de manière optimale la géométrie des filets de l ’ extrémité du composant tubulaire. Avantageusement, à partir de 4 pm la protection contre la corrosion est pleinement atteinte, et jusqu’ à 20 pm la couche reste dense sans admettre aucune fragilité. Au-delà de 20 pm, il existe un risque d’ avoir une couche susceptible d’ être trop épaisse pour le j eu d’usinage de la connexion.
Avantageusement, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome et une épaisseur allant de 4 à 20 pm, de préférence allant de 10 à 20 pm.
Les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) ayant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage et dont l ’ épaisseur varie de 4 à 20 pm, de préférence allant de 10 à 20 pm, ont l ’ avantage d’ être répartie de manière optimale sur le filetage et d’ être particulièrement adhérents, homogènes, cohérents et résistants à l ’usure tout en présentant d’ excellentes propriétés de corrosion.
Avantageusement, la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) n’ est pas revêtue d’une couche de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).
En effet, la formation naturelle de l ’ oxyde de chrome à partir du chrome contenu dans le revêtement permet de se passer d’une étape additionnelle de passivation vi sant à renforcer la protection anticorrosion.
Ainsi le revêtement zinc-chrome n’ est avantageusement pas recouvert par une couche de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).
Préférentiellement, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire comprend en outre au moins une partie non filetée revêtue par la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention.
De préférence, la partie non filetée comprend une butée.
De préférence, la partie non filetée comprend une portée d’ étanchéité. Selon un mode de réalisation préférée, la partie non filetée revêtue par la couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention comprend une butée et/ou une portée d’ étanchéité.
Préférentiellement, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire est en acier.
De préférence, l ’ extrémité filetée en acier du composant tubulaire tel que décrit précédemment comprend au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par au moins une couche comprenant un alliage zinc- chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome (Zn-Cr).
De préférence, l ’ extrémité filetée en acier du composant tubulaire tel que décrit précédemment comprend au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, dont le filetage est revêtu par au moins une couche comprenant un alliage zinc- chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, de préférence allant de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage zinc-chrome, et une épaisseur allant de 4 à 20 pm.
Selon un mode de réalisation, la surface du filetage et éventuellement de la partie non filetée, telle que définie précédemment, revêtue par un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention, peut présenter une rugosité de surface, en particulier une rugosité de surface (Ra) allant de 1 ,6 à 3 ,2 pm.
Selon un mode de réalisation, la surface du filetage et de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’ étanchéité, revêtue par un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention, peut présenter une rugosité de surface, en particulier une rugosité de surface (Ra) allant de 1 ,6 à 3 ,2 pm.
La rugosité de surface peut être obtenue par un procédé de sablage.
En d’ autres termes, la surface du filetage, et éventuellement la surface de la partie non filetée, peu(ven)t être traitée(s) préalablement par un traitement mécanique, de préférence un procédé de sablage. La rugosité de la surface permet d’ améliorer l ’ adhésion du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) ainsi que sa résistance à l ’usure.
Selon un mode de réalisation préférée, la surface du filetage, et éventuellement de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’ étanchéité, est préalablement traitée par un procédé de sablage, et le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids et, de préférence, une épaisseur allant de 4 à 20 pm.
L’ invention concerne aussi l ’utilisation d’une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), tel que défini précédemment, pour protéger de la corrosion et du grippage au moins une extrémité filetée d’un composant tubulaire telle que définie précédemment.
La présente invention a également pour obj et un procédé de préparation d’une extrémité filetée, telle que définie précédemment, d’un composant tubulaire destiné au forage et/ou l ’ exploitation d’un puit d’ hydrocarbure, au transport de pétrole et de gaz, au transport ou au stockage d’ hydrogène, à la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un dépôt électrolytique sur au moins la surface du filetage de ladite extrémité d’une composition aqueuse comprenant un ou plusieurs sels de zinc, un ou plusieurs sels de chrome, un ou plusieurs électrolytes et un ou plusieurs tensioactifs, de préférence non-ioniques.
Le procédé selon l ’ invention permet de conduire au dépôt d’une couche comprenant au moins un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), telle que définie précédemment, homogène, compact et susceptible d’ être uniformément répartie sur les filets de l ’ extrémité filetée.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l ’invention peut également comprendre une préparation de l a surface à revêtir, de préférence par un traitement mécanique, plus préférentiellement un procédé de sablage.
La préparation de la surface à revêtir par un traitement mécanique, de préférence un procédé de sablage, permet d’ améliorer l ’ adhésion du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) et minimise les risques de comportement fragile du revêtement. Selon un mode de réalisation, le procédé selon l ’invention peut comprendre une préparation de la surface du filetage et d’une partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’ étanchéité, par un traitement mécanique, de préférence par un procédé de sablage.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l ’invention peut comprendre un sablage de la surface à revêtir de l ’ extrémité filetée, de préférence le sablage de la surface du filetage et d’une partie non filetée comprenant une butée et/ou une portée d’ étanchéité.
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l ’invention comprend un sablage de la surface à revêtir et le dépôt électrolytique de la composition aqueuse précédemment définie sur au moins la surface sablée du filetage, de préférence la surface sablée du filetage et de la partie non filetée comprenant de préférence une butée et/ou une portée d’ étanchéité.
De plus, le revêtement zinc-chrome obtenu arbore une surface ayant un aspect esthétique homogène.
Selon un mode de réalisation préférée, la vitesse de dépôt de la composition aqueuse sur la vitesse de dépôt de la composition sur la surface à revêtir est compri s entre 4 à 20 pm/min, de préférence 5 à 7 pm/min.
Les sels de zinc et les sel s de chrome sont solubles dans la composition aqueuse.
Conformément à l ’invention, le ou les sel s de chrome (Cr) sont des sel s de chrome trivalent Cr(III).
De préférence, le dépôt électrolytique est réalisé à une densité de courant supérieure à au moins 30 ampères/dm2.
En particulier, une vitesse d’ agitation suffisante de la composition aqueuse, par exemple une vitesse de 0.23 m/s au niveau de la cathode, permet d’ augmenter avantageusement la densité de courant sans risquer de provoquer de tâches de brûlures ri squant de provoquer une dégradation de l ’ aspect du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention. Plus préférentiellement, le dépôt électrolytique est réali sé à une densité de courant allant de 30 ampères/dm2 à 50 ampères/dm2.
En dessous de 30 ampères/dm2, l ’ incorporation du chrome est diminuée voire inhibée et le revêtement obtenu présente des tâches gris foncé, représentant des zones sans chrome.
Selon un mode de réalisation, le rapport pondéral entre le ou les sels de chrome et le ou les sels de zinc varie de 0,8 à 1 ,4.
De préférence, le ou les tensioactifs sont choisis dans le groupe constitué par les tensioactifs non ioniques.
De préférence, le tensioactif non ionique est choisi dans le groupe constitué par les alcools gras (poly)alcoxylés, notamment les alcools gras en C8-C40 (poly)alcoxylés, en particulier le poly(éthylène glycol) octyl éther, et oxirane, 2-méthyl, polymère avec oxirane, mono 2-naphtaonyl éther.
La présence du tensioactif dans la composition aqueuse permet de déposer le chrome conj ointement avec le zinc.
En effet, il a été observé qu’ en l ’ absence de tensioactif, le dépôt obtenu ne contient pas de chrome. Ceci est notamment dû à la formation d’ hydroxydes de zinc, résultant de l ’ élévation du pH à la cathode en raison d’un dégagement de dihydrogène, susceptible de bloquer la diffusion du chrome vers la cathode. Cette absence de dépôt du chrome peut aussi s’ expliquer par l ’ existence d’un décalage des potentiels de réduction (potentiel de réduction du chrome devenant inférieur à celui du zinc et/ou du potentiel de réduction de l’ eau).
La présence d’ au moins un tensioactif permet ainsi de faciliter la diffusion du chrome dans la couche de diffusion et/ou de diminuer la surtension cathodique du chrome et/ou d’ augmenter la surtension cathodique de l ’ électrolyse de l ’ eau ce qui permet de minimiser le dégagement de dihydrogène et la formation d’ hydroxydes de zinc.
De préférence, le tensioactif est présent dans une concentration allant de 0.3 à 3 mmol/L.
La concentration en tensioactif permet de moduler la brillance du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention. De préférence, l ’ augmentation de la concentration en tensioactif permet de renforcer la brillance du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention.
De préférence, les sels de zinc peuvent être choisis parmi le sulfate de zinc, le chlorure de zinc, le sulfamate de zinc, préférentiellement le sel de zinc sera du sulfate de zinc.
De préférence, les sels de chrome peuvent être choisi s en fonction de la nature du sel de zinc. Si la préférence est le sulfate de zinc, alors on choisira préférentiellement le sulfate de chrome.
Les sels conducteurs/sels support peuvent être choisis dans le groupe constitué par le sulfate de sodium, le sulfate de potassium et le sulfate d’ ammonium et leurs mélanges, de préférence le sulfate de sodium. Les sels conducteurs/sel s support permettent d’ assurer la conductivité électrique au cours du procédé.
De préférence, la composition aqueuse comprend en outre un ou plusieurs acides aminés, de préférence de la glycine.
La glycine permet de conduire à des revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention brillants, semi-brillants ou mats.
La teneur en glycine dans la composition aqueuse peut varier de 50 à 75 g/1 par rapport à la concentration totale de la composition.
La teneur en glycine permet de moduler l ’ aspect mat du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention.
De préférence, lorsqu’ on augmente la teneur en glycine et l ’ on diminue la teneur en tensioactif, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente un aspect mat.
De préférence, lorsqu’ on diminue la teneur en glycine et l ’ on augmente la teneur en tensioactif, le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) présente un aspect brillant.
Lorsque que le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) est brillant sur une surface non sablée ou semi-brillant sur une surface sablée, les propriétés mécaniques du revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) sont supérieures à celles d’un revêtement zinc-chrome (Zr-Cr) ayant un aspect mat. Le pH de la composition aqueuse peut varier de 1 , 5 à 3 , 5, de préférence varie de 2 à 2,5.
En effet, lorsque le pH de la composition aqueuse est notamment supérieur à 3, 5, les risques de précipitation des sels de chrome sont accrus dans le bain, ainsi entre 1 , 5 et 3 ,5 de pH les risques sont minimisés.
Le procédé selon l’ invention est mis en œuvre à une température allant de 35 °C à 45°C. En dessous de 35 °C, l ’ efficacité de la composition peut être insuffisante et au-dessus de 45 °C, les composants chimiques peuvent être dégradés.
De préférence, la composition aqueuse comprend :
- un ou plusieurs sels de zinc,
- un ou plusieurs sels de chrome,
- un ou plusieurs sels conducteurs/sels support, de préférence du sulfate de sodium,
- un ou plusieurs tensioactifs, de préférence non ioniques, et
- optionnellement un ou plusieurs acides aminés, de préférence de la glycine.
Avantageusement, le procédé selon l ’invention ne comprend pas une étape additionnelle de formation d’une couche de conversion anticorrosion de type passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)).
En d’ autres termes, avantageusement, le procédé selon l ’ invention ne comprend pas une étape de formation d’une couche de conversion anti-corrosion de passivation comprenant du chrome trivalent (Cr(III)) après le dépôt de la couche comprenant un alliage zinc-chrome.
L’ invention a encore pour obj et un composant tubulaire pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’ hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant une extrémité filetée selon l ’ invention contenant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure qui est recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr), conforme à l ’ invention, dont le zinc (Zn) est l ’ élément maj oritaire en poids, par rapport au poids total de l ’ alliage.
L’ extrémité filetée est telle que précédemment définie.
La couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) est telle que précédemment définie.
Le composant tubulaire présente une tenue à la corrosion et au grippage améliorée.
Préférentiellement, le composant tubulaire est de type mâle et comporte au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure.
Plus préférentiellement, le composant tubulaire est de type mâle et comporte au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure et au moins une partie non filetée, de préférence choisie parmi une butée et/ou une portée d’ étanchéité.
Préférentiellement, le composant tubulaire est de type femelle et comporte au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure.
Plus préférentiellement, le composant tubulaire est de type femelle et comporte au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure et au moins une partie non filetée, de préférence choisie parmi une butée et/ou une portée d’ étanchéité.
Conformément à l ’invention, le composant tubulaire est pourvu d’un axe de révolution.
Le composant tubulaire selon l ’invention est plus particulièrement réalisé en acier, et en particulier en acier, les aciers tels que décrits dans les normes API 5CT, par exemple ceux comprenant du carbone en proportion inférieure à 0,25 %, et ou préférentiellement, les aciers présentant un grade tel que défi ni selon les normes ISO ! 1960 et ISO 13680, et ou encore un acier carbone H40, J55, K55, M65, L80, C90, C95, T95, P I 10, Q 125, ou encore un acier martensitique 13 Cr ou S 13 Cr, ou Duplex 22Cr + 25Cr, ou Super-Duplex 25Cr, ou austénitique Fe 27Cr.
L’ invention concerne aussi l ’utili sation d’un composant tubul aire tel que défini précédemment pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’ hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie.
De préférence, l ’ inventi on porte sur l ’utilisation du composant tubulaire tel que défini précédemment pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure.
La présente invention se rapporte également à un j oint fileté tubulaire pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type mâle présentant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure et une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type femelle présentant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure, vissées l ’une dans l ’ autre, l’une au moins desdites extrémités étant telle que définie précédemment, en particulier dont le filetage est recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) telle que définie précédemment.
Le j oint fileté tubulaire selon l ’invention présente notamment une meilleure rési stance à la corrosion et au grippage, y compri s dans des milieux agressifs tels que définis précédemment.
De préférence, les deux extrémités filetées sont telles que définies précédemment.
Selon un aspect de l ’ invention, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire de type mâle présente au moins un filetage, qui s’ étend sur sa surface périphérique extérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l’ invention telle que décrite précédemment.
Selon un autre aspect de l ’invention, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire de type femelle présente au moins un filetage, qui s’ étend sur sa surface périphérique intérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention telle que décrite précédemment.
Selon encore un autre aspect de l’ invention, l ’ extrémité filetée du composant tubulaire de type mâle présente au moins un filetage, qui s’ étend sur sa surface périphérique extérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention, et l ’ extrémité filetée du composant tubulaire de type femelle présente au moins un filetage, qui s’ étend sur sa surface périphérique intérieure, recouvert par une couche comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention.
De préférence, le j oint fileté tubulaire comprend une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type mâle présentant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure et au moins une partie non filetée choisie parmi une butée et/ou une portée d’ étanchéité avec une interférence métal/métal, et une extrémité filetée d’un composant tubulaire de type femelle présentant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure et au moins une partie non filetée choisie parmi une butée et/ou une portée d’ étanchéité avec une interférence métal/métal ; le filetage et la partie non filetée étant recouverts par une couche comprenant un alliage zinc- chrome (Zn-Cr) selon l’ invention tel que décrit précédemment.
Dans le texte de la description, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine, notamment dans les expressions « compris entre » et « allant de ... à ... » .
Par ailleurs, l ’ expression « au moins un » utilisée dans la présente description est équivalente à l ’ expression « un ou plusieurs » .
Des caractéristiques de l'invention sont exposées plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés.
[Fig 1 ] est une vue schématique d’un j oint résultant de l ’ assemblage par vissage de deux composants tubulaires.
[Fig 2] est une vue agrandie d’une zone encadrée A de la figure 1.
[Fig 3 ] est une vue détaillée de la coopération entre les filets de deux composants tubulaires assemblés.
[Fig 4] est une vue détaillée d’un élément de connexion (filetage) selon l ’invention recouvert d’un revêtement zinc-chrome conforme à l ’invention. [Fig 5] est un diagramme comparant le temps d’ apparition d’une couche de rouille blanche d’ intensité 2 et d’ intensité 3 , après exposition à un test au brouillard salin, sur la surface d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) et la surface d’un revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) conforme à l ’ invention.
[Fig 6] est un diagramme comparant le temps de recouvrement total par une couche de rouille blanche d’ intensité 2, après exposition à un test au brouillard salin, de la surface d’un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni) et de la surface d’un revêtement (Zn-Cr) conforme à l ’invention.
Le j oint fileté représenté sur la figure 1 , comprend un premier composant tubulaire d’ axe de révolution 9 et doté d’une extrémité mâle 1 et un second composant tubulaire d’ axe de révolution 9 et doté d’une extrémité femelle 2. Les deux extrémités 1 et 2 s’ achèvent chacune par une surface terminale orientée radialement par rapport à l ’ axe 9 du j oint fileté et sont respectivement dotées de portions filetées 3 et 4 qui coopèrent entre elles pour l'assemblage mutuel par vissage des deux composants. Les portions fil etées 3 et 4 peuvent être du type à filet trapézoïdal ou autres. Dans l ’ exemple représenté, les portions filetées présentent des filets à profils évanouissant aux extrémités respectives des portions filetées. Ces profils évanouissant s’ étendent sur une parti e de l ’ étendue axiale de la portion filetée. Notamment, une parti e de la portion filetée à profil évanouissant 10 ne coopère pas avec un filetage complémentaire.
De plus, comme représenté sur la figure 2, des surfaces d’étanchéité métal/métal (portées) 5, 6 destinées à être en contact serrant étanche l ’une contre l ’ autre après assemblage par vissage des deux composants filetés, sont ménagées respectivement sur les extrémités mâle et femelle au voi sinage des portions fil etées 3 , 4. Enfin, l ’ extrémité mâle 1 s’ achève par une surface terminale 7 qui vient en butée contre une surface correspondante 8 m énagée sur l ’ extrémité femelle 2 lorsque les deux extrémités sont vissées l ’une dans l ’ autre. Les surfaces 7 et 8 sont dénommées butées.
A la figure 3 , le détail d’un filet d’une portion fileté est représenté. Chaque filet comporte ain si un flanc de charge 1 1 formant un angle 12 compris entre -5° et +5° relativement à la normale N de l’axe 10 de connexion. Le flanc de charge est relié par un sommet 13 à un flanc d’assemblage 14. En particulier, la connexion représentée est telle qu’en position finale de l’assemblage, les flancs de charge de la portion filetée mâle 3 sont en contact avec les flancs de charges correspondants de la portion filetée femelle 4.
Sur la figure 4, est représentée l’extrémité mâle 1 d’un composant tubulaire dont la portion filetée 3 et la surface d’étanchéité 5 (portée) sont recouvertes d’un revêtement 15 tel que défini dans l’invention, c’est-à-dire un revêtement zinc-chrome comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.
De préférence, le revêtement 15 comprend une teneur en chrome allant de 20 à 30% en poids, plus préférentiellement allant de 25 à 30% en poids, et une teneur en zinc allant de 70 à 80% en poids, plus préférentiellement allant de 70 à 75% en poids, par rapport au poids total de l’alliage.
Exemple de réalisation
On réali se sur un filetage en acier carbone grade L80, un dépôt par voie électrolytique, tel que décrit ci-dessus d’un revêtement métallique semi-brillant comprenant un alliage de zinc-chrome (Zn-Cr) comprenant une teneur en chrome de 27% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage.
Le revêtement semi-brillant zinc-chrome a été obtenu à partir d’une composition aqueuse contenant 75g/L de glycine.
Le revêtement zinc-chrome est comparé à des revêtements zinc- nickel (Zn-Ni), dont le zinc est l ’ élément maj oritaire en poids, comportant différentes teneurs pondérales en nickel allant de 10 à 18% en poids. Le pourcentage en poids est calculé par rapport au poids total de l ’ alliage.
Les revêtements ont été soumis à des tests tribologiques (test scratch et test bowden) afin de déterminer la charge critique pour laquelle on constate un écaillage des revêtements (déformation plastique), le coefficient de frottement initial ainsi que le nombre de cycles que les revêtements sont capables de supporter.
Les revêtements ont également été soumi s à un test au brouillard salin pour déterminer leurs performances anticorrosion.
Scratch test
Les conditions expérimentales mettent en œuvre une bille en carbure de tungstène qui est appliquée sur les revêtements et déplacée avec une charge croissante allant de I ON à 260 N avec une vitesse de déplacement de la bille de 4,20 mm/s, une durée de 2,38 secondes, une taille de bille de 5 mm et une longueur de piste de 10 mm.
Les résultats de scratch test sont représentés dans le tableau 1 Résultats
Tableau 1
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Les résultats des essais scratch tests décrits dans le tableau 1 montrent que le revêtement zinc-chrome semi -brillant résiste j usqu’ à des charges au moins aussi importantes que celles auxquelles résistent les revêtements zinc-nickel ayant une teneur en nickel allant de 10 à 18% en poids par rapport au poids total de l ’ alliage.
Test Bowden
Afin d'évaluer les propriétés lubrifiantes (coefficient de friction) de la surface du revêtement, un testeur de friction Bowden disponible dans le commerce (Shinko Engineering Co. , Ltd.) a été utilisé. Dans le testeur de friction Bowden, une bille de carbure de tungstène a été déplacée d'avant en arrière en ligne droite sur un revêtement formé sur une tôle d'acier tandis qu'une charge a été appliquée à la bille.
Le coefficient de frottement a été mesuré à partir de la force de frottement et de la charge de pression à ce moment-là.
Procédure
La bille en carbure de tungstène est appliquée sur les revêtements et déplacée avec une charge de pressage de 30 N et 100 N, avec une vitesse de déplacement de la bille de 4,20 mm/s, une durée de 2,38 secondes, une taille de bille de 5 mm et une longueur de piste de 10 mm .
Le coefficient de frottement initial a été déterminé afin d’ évaluer les propriétés lubrifiantes du revêtement. Le nombre de cycles (nombre de passage de la bille sur la surface) a été mesuré pour chaque revêtement pour évaluer leur tenue à l ’ abrasion.
Les résultats sont indiqués dans les tableaux 2 et 3 suivants. Test Bowden - résultat pour une charge 30N
Figure imgf000029_0001
eau
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
Le test Bowden décrit dans le tableau 2 montre que pour une charge de 30N, les coefficients de frottement initiaux sont plus faibles pour un revêtement zinc-chrome selon l ’ invention que pour des revêtements zinc-nickel .
De plus, le revêtement zinc-chrome présente une endurance au moins aussi importante que les revêtements zinc-nickel pour une charge de 30N.
Test Bowden - résultat pour une charge de 100N
[Tableau 3 ]
Figure imgf000030_0001
Le test Bowden réalisé pour une charge de 100N, décrit dans le tableau 3 , montre que le revêtement zinc-chrome selon l’ invention présente une endurance supérieure à celle des revêtements zinc-nickel .
Il en résulte que le revêtement zinc-chrome selon l’ invention présente une meilleure rési stance à l ’usure que les revêtements zinc- nickel dont la teneur en nickel varie de 10 à 18% en poids.
Il en résulte que plus on augmente la charge, plus le revêtement zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’ invention présente une endurance améliorée, soit donc une résistance à l ’usure supérieure, par rapport à un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni).
Test au brouillard salin
Les tests de corrosion ont consisté en un test au brouillard salin neutre réalisé en enceinte climatique dans les conditions suivantes : 35 °C avec une solution saline à 50 g/L de densité compri se entre 1.029 et 1.036 à 25°C, de pH compris entre 6, 5 et 7,2 à 25°C et récupérée à la vitesse moyenne de 1.5 ml/h.
Au cours de ce test, l ’ apparition de rouille rouge et de rouille blanche a été évaluée. Performances anticorrosion - apparition rouille rouge
L’ apparition de la rouille rouge est évaluée en déterminant dans un ordre croissant le degré d’ enrouillement Re qui correspond au pourcentage de surface enrouillée par rapport à la surface totale.
Des échantillons intacts sans enrouillement rouge doivent alors correspondre à la classe ReO de la norme ISO 9227 après exposition.
Les résultats sont indiqués dans le tableau 4 ci-après.
[Tableau 4]
Figure imgf000031_0001
Le degré d’ enrouillement dans un ordre croissant de ReO à Re2 après exposition correspond à la surface enrouillée par rapport à la surface totale.
Conformément à ce degré d’ enrouillement :
ReO = 0% d’ enrouillement de la surface totale,
Re l = 0,05% d’ enrouillement de la surface totale,
Re2 = 0, 5 % d’ enrouillement de la surface totale, Re6 = 40%-50% d’ enrouillement de la surface totale.
Le tableau 4 montre ainsi que les revêtements zinc-chrome (Zn- Cr) présentent des performances au moins aussi bonnes vis-à-vis de l ’ apparition de la rouille rouge qu’un revêtement zinc-nickel . Performances anticorrosion - apparition de rouille blanche
La présence de la rouille blanche correspond à l ’ oxydation du revêtement, notamment à l ’ oxydation du zinc, et est évaluée en mesurant, après exposition au brouillard salin, son temps d’ apparition et son temps de recouvrement total de la surface du revêtement.
Après exposition au brouillard salin, l ’ intensité de la couche de rouille blanche recouvrant les revêtements est classée selon l ’ ordre croissant suivant :
- rouille blanche d’intensité 1 correspondant à une couche de rouille blanche fine et légère, qu’ on peut appeler également voile,
- rouille blanche d’intensité 2 correspondant à une couche de rouille blanche se présentant sous forme de cristaux,
- rouille blanche d’intensité 3 correspondant à une couche de rouille blanche très dense.
Temps d’ apparition de la rouille blanche
La figure 5 compare le temps d’ apparition d’une couche de rouille blanche d’ intensité 2 et d’intensité 3 , après exposition au test de brouillard salin, sur la surface d’un revêtement zinc-nickel [Zn-Ni avec 14% poids de nickel et une épaisseur de 10 pm] et la surface d’un revêtement zinc-chrome [Zn-Cr avec 27% en poids de chrome et une épaisseur de 5 pm] ,
La figure 5 montre une apparition rapide d’une couche de rouille blanche d’ intensité 2 sur la surface du revêtement zinc-nickel [Zn-Ni avec 14% poids de nickel et une épaisseur de 10 pm], dès 24 heures, tandis qu’une couche de rouille blanche d’ intensité 2 n’ apparait qu’ au bout de 170 heures sur la surface d’un revêtement zinc-chrome [Zn-Cr avec 27% en poids de chrome et une épaisseur de 5 pm] ,
La figure 5 montre également l ’ apparition rapide d’une couche de rouille blanche d’ intensité 3 sur le revêtement zinc-nickel [Zn-Ni avec 14% poids de nickel et une épaisseur de 10 pm], dès 24 heures, tandis qu’une couche de rouille blanche d’ intensité 3 n’ apparait qu’ au bout de 336 heures pour un revêtement zinc-chrome [Zn-Cr avec 27% en poids de chrome et une épaisseur de 5 pm] .
Temps de recouyrement total de la surface du revêtement par de la rouille blanche
La figure 6 compare le temps de recouvrement total de la surface d’un revêtement zinc-nickel [Zn-Ni avec 14% poids de nickel et une épaisseur de 10 pm] et d’un revêtement zinc-chrome [Zn-Cr avec 27% en poids de chrome et une épaisseur de 5 pm] par une couche de rouille blanche d’ intensité 2.
La figure 6 montre que le temps de recouvrement total de la surface du revêtement zinc-nickel [Zn-Ni avec 14% poids de nickel et une épaisseur de 10 pm] par une couche de rouille blanche d’ intensité 2 est de 24 heures tandis que ce temps de recouvrement par cette même couche est de 336 heures pour un revêtement zinc-chrome [Zn-Cr avec 27% en poids de chrome et une épai sseur de 5 pm] .
Conclusion
Les résultats montrent que les revêtements zinc-chrome (Zn-Cr) selon l ’invention présentent des performances supérieures en matière d’ apparition de rouille blanche par rapport à un revêtement zinc-nickel (Zn-Ni).
Il en résulte une meilleure adhésion des couches déposées ultérieurement sur les revêtements zinc-chrome.

Claims

32 REVENDICATIONS
1. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire pour le forage et/ou l’exploitation d’un puit d’hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant au moins un filetage (3,4) s’étendant sur sa surface périphérique extérieure ou intérieure, caractérisée en ce que le filetage (3,4) est revêtu par une couche (15) comprenant un alliage zinc-chrome (Zn-Cr) dont le zinc (Zn) est l’élément majoritaire en poids, par rapport au poids total de l’alliage.
2. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en zinc (Zn) est supérieure à 50% en poids, de préférence supérieure ou égale à 60% en poids, plus préférentiellement supérieure ou égale à 65% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.
3. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en chrome (Cr) est supérieure ou égale à 3% en poids, de préférence supérieure ou égale à 20% en poids par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.
4. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur en chrome (Cr) varie de 20 à 30% en poids, de préférence de 25 à 30% en poids, par rapport au poids total de l’alliage zinc-chrome.
5. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche (15) est déposée par voie électrolytique.
6. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche (15) présente une épaisseur allant de 4 à 20 pm, de préférence allant de 10 à 20 pm.
7. Extrémité filetée (1,2) d’un composant tubulaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’il comprend en outre au moins une partie non filetée revêtue de la couche (15) telle que définie selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. 33
8. Extrémité filetée ( 1 ,2) d’un composant tubulaire selon la revendication 7, caractérisée en ce que la partie non filetée comprend une butée (7, 8) et/ou une portée d’ étanchéité (5,6).
9. Extrémité filetée ( 1 ,2) d’un composant tubulaire selon l ’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’ elle est en acier.
10. Procédé de préparation d’une extrémité filetée ( 1 ,2) d’un composant tubulaire telle que définie sel on l ’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’ il comprend au moins un dépôt électrolytique sur la surface du filetage (3 ,4) de ladite extrémité d’une composition aqueuse comprenant un ou plusieurs sel s de zinc, un ou plusieurs sels de chrome, un ou plusieurs électrolytes et un ou plusieurs tensioactifs, de préférence un ou plusieurs tensioactifs non-ioniques.
1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’ il comprend une préparation de la surface à revêtir, de préférence par un traitement mécanique, plus préférentiellement par un procédé de sablage.
12. Composant tubulaire pour le forage et/ou l ’ exploitation d’un puits d’ hydrocarbure, le transport de pétrole et de gaz, le transport ou le stockage d’ hydrogène, la captation de carbone ou la géothermie, comprenant une extrémité filetée ( 1 ,2) telle que définie selon l ’une quelconque des revendications 1 à 9.
13. Composant tubulaire selon la revendication 12 caractérisé en ce qu’ il est de type mâle et comporte au moins un filetage (3) s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure.
14. Composant tubulaire selon la revendication 12 caractérisé en ce qu’il est de type femelle et comporte au moins un filetage (4) s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure.
15. Joint fileté tubulaire comprenant une extrémité filetée ( 1 ) d’un composant tubulaire de type mâle présentant un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique extérieure et une extrémité filetée (2) d’un composant tubulaire de type femelle présentant au moins un filetage s’ étendant sur sa surface périphérique intérieure, vissées l ’une dans l’autre, caractérisée en ce qu’au moins l’une des extrémités est telle que définie selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017110686A1 (fr) * 2015-12-25 2017-06-29 新日鐵住金株式会社 Joint à vis pour tube et procédé de fabrication de celui-ci
WO2019044961A1 (fr) * 2017-09-04 2019-03-07 新日鐵住金株式会社 Raccord fileté de tuyau, et procédé de fabrication de raccord fileté de tuyau

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