带有干保护涂层的管式螺纹元件制造技术

涂层(11)包含附着到底材(13)上的固体基质，其中分散有来自至少两类的固体润滑剂的粒子，对这些固体润滑剂的选择使得它们自身之间和与基质成分一起发挥协同效应。本发明专利技术提供保护以防止烃井中使用的螺纹元件的螺纹的腐蚀和粘扣。

【技术实现步骤摘要】
带有干保护涂层的管式螺纹元件本申请是基于申请日为2006年10月4日、申请号为200680037855.5、专利技术名称为“带有干保护涂层的管式螺纹元件”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于螺纹管式连接件的螺纹元件。
技术介绍
在烃井中所用管式部件(管或接箍(coupling))的末端制成的螺纹元件必须首先受保护以防止在井场在运输和储存过程中的腐蚀，为此，它们传统上在离开生产车间时用保护性油脂或油进行涂布。在井中，它们可能不得不经过数个上扣-卸扣(makeup-breakout)循环。上扣操作在高轴向载荷下，例如在要通过螺纹连接件垂直装配的数米长(通常10至13米长)的管的重量下垂直进行，这存在粘扣(galling)的危险，特别是在螺纹处。此外，由于要装配的管垂直悬置，所述载荷也可能由于要装配的螺纹元件轴的轻微错位而限于局部，这提高了粘扣的危险。因此，图1显示了在错位下经由两个10至13米长的管1和2的螺纹连接件进行的现场装配，动力钳3用于将管1的阳螺纹部分4上扣到管2的阴螺纹部分5中。为了保护敏感部件如螺纹以防在上扣-卸扣操作过程中的粘扣，螺纹传统上要除去保护性油脂，并用专用的上扣油脂进行涂覆，该上扣油脂例如是符合APIBul5A2或5A3规格的油脂。除了必须现场提供第二次涂布的缺点之外，含有重金属和/或有毒金属如铅的这类油脂的使用也造成井和环境的污染，因为过量油脂在上扣过程中从螺纹中被挤出。美国US6933264提出了用单涂布代替双涂布，这是使用润滑剂的薄层在螺纹元件生产车间进行的，该润滑剂具有蜡质稠度(被称作半干的)，包含至少一种具有化学作用的极压添加剂。但是，所述半干涂层具有要求机械保护以防止在运输和储存过程中被粉尘或砂粒污染的缺点。US4414247、US4630849、US6027145、US-B2-6679526、US-2004/0166341A1和国际专利申请WO-2004/033951提出用在螺纹元件生产车间施加的各种保护性固体涂层代替油脂，该保护性固体涂层包含附着到底材上的固体基质，在该基质中分散着固体润滑粒子；二硫化钼MoS2是其中最特别列举的化合物。这类涂层尽管优于油脂，但仍然不能完全令人满意。特别地，在井场条件下，该涂层常常剥落和/或粒子从其摩擦表面上被磨除并分散到环境中，这类事件要求将管式部件送回到车间。此外，这类涂层通常要求通过在炉中加热至大约200℃数十分钟甚至超过1小时来进行硬化，这显著提高了涂层生产周期的复杂性，这无法与螺纹的机械加工相关联。此外，它们通常不保护或者没有充分保护螺纹元件以防止腐蚀，因此US-B2-6679526和WO-2004/033951提出施加单独的腐蚀抑制材料层(在第一个文献中为羧酸的金属盐，在第二个文献中为含锌粒子的环氧树脂)。这类双层涂层需要更为复杂的生产周期并且仍然没有克服粒子磨除的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：至少从现场条件下的摩擦学角度来看和在施加涂层的生产率方面，以及任选地从腐蚀角度来看，克服已知油脂和干或半干涂层的缺点。术语“在现场条件下的上扣”是指在垂直位置的上扣，其中(i)第一螺纹元件固定在垂直位置，和(ii)置于可以为13米长的管的底端或者与该底端结为一体的、要上扣到第一螺纹元件内的第二螺纹元件用起重装置保持基本垂直在第一螺纹元件的上方，该第二螺纹元件随后使用合适的装置(例如动力钳)上扣到第一元件内。类似地，术语“在现场条件下的卸扣”是指卸扣垂直放置的第一和第二螺纹元件并由此支撑管的重量并且可能产生错位，要卸扣的管悬置于起重装置上。特别地，本专利技术提供了用于螺纹管式连接件的防粘扣螺纹元件，其包括涂有不触粘(stickytothetouch)并附着到底材上的固体薄涂层的螺纹，该涂层包含固体基质，其中悬浮着固体润滑剂的粒子。根据本专利技术，该固体基质是润滑的并表现出塑性或粘塑性类型的流变性能，并且固体润滑剂的所述粒子包含选自如下文定义的第1、2、3和4类中的至少两类的润滑剂的粒子。下面列出本专利技术的任选特征，它们可以是补充性或替代性的：·所述基质具有80℃至320℃的熔点；·所述基质包含至少一种热塑性聚合物；·所述热塑性聚合物是聚乙烯；·所述基质包含至少一种金属皂；·该皂适合有助于捕获摩擦产生的涂层碎屑；·该皂是硬脂酸锌；·所述基质包含植物、动物、矿物或合成来源的至少一种蜡；·该蜡适合有助于捕获通过摩擦产生的来自涂层的碎屑；·该蜡是巴西棕榈蜡；·所述基质包含至少一种腐蚀抑制剂；·腐蚀抑制剂是磺酸钙衍生物；·选择该皂以改进在ISO9227标准盐雾腐蚀试验下出现腐蚀的时间；·所述基质包含至少一种在100℃下的运动粘度为至少850mm2/s的液体聚合物；·所述液体聚合物不溶于水；·所述液体聚合物选自聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丁烯、聚异丁烯和聚二烷基硅氧烷；·所述基质包含至少一种表面活性剂；·所述基质包含至少一种着色剂；·所述基质包含至少一种抗氧化剂；·固体润滑剂粒子包含至少一种来自第2类的固体润滑剂和至少一种来自第4类的固体润滑剂的粒子；·固体润滑剂粒子包含至少一种来自第1类的固体润滑剂、至少一种来自第2类的固体润滑剂和至少一种来自第4类的固体润滑剂的粒子；·固体润滑剂粒子不含石墨粒子；·固体润滑剂粒子包含至少氮化硼粒子作为来自第1类的固体润滑剂；·固体润滑剂粒子不含二硫化钼粒子；·固体润滑剂粒子包含至少一种选自氟化石墨、锡的硫化物和铋的硫化物的来自第2类的固体润滑剂的粒子；·固体润滑剂粒子包含至少聚四氟乙烯粒子作为来自第4类的固体润滑剂；·所述涂层包含至少一种具有球形几何尺寸的富勒烯的分子；·该基质的重量组成如下：·该基质的重量组成如下：·固体润滑剂的重量组成如下：氟化石墨20％至99％氮化硼0％至30％聚四氟乙烯1％至80％·固体润滑剂的重量组成如下：锡的硫化物20％至99％氮化硼0％至30％聚四氟乙烯1％至80％·固体润滑剂的重量组成如下：铋的硫化物20％至99％氮化硼0％至30％聚四氟乙烯1％至80％·涂层的重量组成如下：基质70％至95％固体润滑剂5％至30％·涂层厚度为10微米至50微米；·该涂层也施加到密封表面上，该密封表面适合与第二螺纹元件的相应表面在该两个螺纹元件通过上扣连接后进行密封干涉接触。本专利技术还涉及包括阳螺纹元件和阴螺纹元件的螺纹管式连接件，其中所述螺纹元件的至少之一如上定义，还涉及用于精制(finishing)螺纹管式元件的方法，其中在要涂布的表面经过适合改进涂层粘附性的表面处理之后，如上定义的固体防粘扣涂层的薄层被施加到至少螺纹表面上。本专利技术的方法可以包括下列特征中的至少一些：·将涂层的成分加热至高于基质熔点的温度，随后通过喷涂包含熔融基质的所述成分来施加涂层；·通过将由涂层成分形成的粉末投射穿过火焰来施加涂层；·通过喷涂其中分散有涂层成分的水乳液来施加涂层；·将螺纹元件加热至80℃或更高的温度；·将螺纹元件保持在环境温度下；·所述表面处理选自机械处理、化学处理和非反应性沉积；·要涂布的表面是金属表面，且所述表面处理是用于所述表面的化学转化的处理；·所述化学转化处理是磷酸盐化；·在所述表面处理后进行用具有防腐蚀作用的纳米材料(11)浸渍要涂布的表面的凹凸或孔隙(12)的处理；·所述纳米材料是氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于螺纹管式连接件的防粘扣螺纹元件，其包括涂有不触粘并附着到底材上的固体薄涂层的螺纹，该涂层包含固体基质，其中分散有固体润滑剂的粒子，其特征在于固体基质是润滑的并表现出塑性或粘塑性类型的流变性能，并且固体润滑剂的所述粒子包含来自第1、2、3和4类中的至少两类的润滑剂的粒子。

【技术特征摘要】
2005.10.14 FR 05105031.用于螺纹管式连接件的防粘扣螺纹元件，其包括涂有不触粘并附着到底材上的固体薄涂层的螺纹，该涂层包含固体基质，其中分散有固体润滑剂的粒子，其特征在于固体基质是润滑的并表现出塑性或粘塑性类型的流变性能，并且固体润滑剂的所述粒子包含至少一种来自第1类的固体润滑剂、至少一种来自第2类的固体润滑剂和至少一种来自第4类的固体润滑剂的粒子，第1类：其润滑性质归因于其晶体结构的固体；第2类：其润滑性质归因于其晶体结构且归因于其组成中的反应性化学元素的固体；第3类：其润滑性质归因于其化学反应性的固体；第4类：其润滑性质归因于在摩擦应力下的塑性或粘塑性的固体；并且来自第1类的固体润滑剂的粒子不含石墨粒子；并且来自第2类的固体润滑剂的粒子不含二硫化钼粒子。2.根据权利要求1所述的螺纹元件，其中所述基质具有80℃至320℃的熔点。3.根据权利要求1或权利要求2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种热塑性聚合物。4.根据权利要求3所述的螺纹元件，其中所述热塑性聚合物是聚乙烯。5.根据权利要求1所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种金属皂。6.根据权利要求5所述的螺纹元件，其中该皂有助于捕获摩擦产生的涂层碎屑。7.根据权利要求5所述的螺纹元件，其中该皂是硬脂酸锌。8.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少植物、动物、矿物或合成来源的蜡。9.根据权利要求8所述的螺纹元件，其中该蜡有助于捕获通过摩擦产生的来自涂层的碎屑。10.根据权利要求8所述的螺纹元件，其中该蜡是巴西棕榈蜡。11.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种腐蚀抑制剂。12.根据权利要求5所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种腐蚀抑制剂。13.根据权利要求12所述的螺纹元件，其中腐蚀抑制剂是磺酸钙衍生物。14.根据权利要求5、6、12或13所述的螺纹元件，其中选择该皂以改进在ISO9227盐雾腐蚀试验下出现腐蚀的时间。15.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种在100℃下的运动粘度为至少850mm2/s的液体聚合物。16.根据权利要求15所述的螺纹元件，其中所述液体聚合物不溶于水。17.根据权利要求15所述的螺纹元件，其中所述液体聚合物选自聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丁烯、聚异丁烯或聚二烷基硅氧烷。18.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中该基质包含至少一种表面活性剂。19.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种着色剂。20.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中所述基质包含至少一种抗氧化剂。21.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中固体润滑剂粒子包含至少氮化硼粒子作为来自第1类的固体润滑剂。22.根据权利要求1或2所述的螺纹元件，其中固体润滑剂粒子包含至少一种选自锡的硫化物或铋的硫化物的来自第2类的固体润滑剂的粒子。23.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·博尔代，L·吉洛，E·皮内尔，E·加德，
申请(专利权)人：瓦卢莱克油气法国公司，新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：法国;FR