适合于钢管用螺纹接头防锈的光固化性组合物制造技术

在金属基材表面并且特别是在用于连接石油工业用管材的螺纹接头的表面上形成具有优异的气密性、对基材的粘合性、润滑性、耐磨损性和防腐性的薄且高度透明的涂层。为形成光固化涂层使用光固化性组合物，所述光固化性组合物包括(A)光固化性(甲基)丙烯酸酯树脂，(B)选自单官能(甲基)丙烯酸酯单体和二官能(甲基)丙烯酸酯单体的(甲基)丙烯酸酯单体，(C)三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯单体，(D)光聚合引发剂，(E)苯并三唑防锈剂，(F)选自磷酸盐防锈颜料和钙离子交换二氧化硅的防锈颜料和(G)磷酸酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光固化性组合物(photocurable composition)及其用途(如光固化(photocured)涂层、具有光固化涂层的基材和具有光固化涂层的钢管用螺纹接头)、使用所述组合物的钢管用螺纹接头的防锈方法和制造具有光固化涂层的钢管用螺纹接头的方法。根据本专利技术的光固化性组合物特别适合用于连接钢管、特别是石油工业用管材(OCTG)的钢管用螺纹接头的防锈表面处理。
技术介绍
用于挖掘油井以开发原油和天然气的石油工业用管材(如原油或其他液体流经其中的配管(tubing)和围绕配管的套管(casing))典型地具有十几米长，并使用螺纹接头连接直至实现接触油的长度。过去，油井的深度为2,000至3,000米。然而，最近，在如海下油田用深油井中，油井的深度可达到8,000至10,000米以上。在其使用环境中，用于连接石油工业用管材的螺纹接头受到负荷例如由石油工业用管材和螺纹接头自身的重量引起的沿轴向的拉力、由内外表面压力引起的复合压力和地热的作用。因此，需要钢管用螺纹接头甚至在如此严酷的环境下也能够保持石油工业用管材的气密性而不受损。典型的用于连接石油工业用管材的螺纹接头具有例如图1中示意性示出的销-套盒(pin-box)结构。销1为具有阳或外螺纹3a的连接组件，其典型地形成于石油工业用管材A的末端。套盒2为具有阴或内螺纹3b的连接组件，其典型地形成于螺纹接头构<br>件B(管接头(coupling))的内表面。无螺纹金属接触部形成于接近销1的阳螺纹3a的前端(distal end)以及接近套盒2的阴螺纹3b的基端(proximal end)。通过将石油工业用管材A的一端插入螺纹接头构件B并紧固阳螺纹3a和阴螺纹3b，以便使销和套盒的无螺纹金属接触部彼此连接，保证了石油工业用管材A的气密性。在下降配管或套管至油井内的过程中，由于各种问题，有时将以前已连接的螺纹接头提升出油井外，重新紧固，然后再下降入油井。API(美国石油协会)对耐磨损性和气密性的要求是这样的：即使进行组装(紧固)和拆开(松开)配管的接头十次和套管的接头三次，也不发生称为磨损(galling)的不可恢复的磨伤(seizing)，并保持石油工业用管材的气密性。为了增加组装时的气密性和耐磨损性，过去将包含重金属粉末的粘性液体润滑剂(称为复合油脂)涂布于螺纹接头的接触面(螺纹部和无螺纹金属接触部)。此类复合油脂由API BUL 5A2规定。复合油脂还显示防腐性(防锈性)，原因是其防止在其所涂布的接触面上的锈形成。以增加复合油脂的保持性(油脂对螺纹接头接触面的粘合性)并改善螺纹接头的润滑性为目的，已提出了进行各种类型的表面处理，如氮化处理、镀覆处理(如锌系镀或分散镀)或磷酸盐处理，从而在螺纹接头的接触面形成一层或多层表面处理层。然而，复合油脂的使用具有对环境和人类造成不利影响的担忧的问题。复合油脂包含大量重金属粉末如锌、铅和铜。因此，在螺纹接头组装时，涂布的油脂被洗脱或溢出至外表面，存在有害重金属如铅等对环境(特别是海洋生物)具有不利影响的可能。此外，涂布复合油脂的过程使工作环境劣化，故存在对人体造成毒性作用的担忧。近年来，作为1998年涉及防止东北大西洋的海洋污染的OSPAR公约(奥斯陆-巴黎(Oslo-Paris)公约)颁布的结果，在全球范围内正在提高对环境的严格限制，并且某些地区已限制了复合油脂的使用。因此，为了避免气井和油井挖掘对环境和人类的不利影响，发展了对不使用复合油脂也可显示优异的耐磨损性的螺纹接头的需求。复合油脂的另一问题在于其包含大量以石墨为代表的固体润滑剂，并形成不透明的涂层。在运输期间或组装时，管体外表面上具有螺纹部的销比管体内表面上具有螺纹部的套盒更易遭受损害。因此，为了避免由形成于管外表面上的销的螺纹部的损害所引起的突发磨损，在组装操作前通常对销进行针对其螺纹部的损害的目测检验。当已涂布了复合油脂时，在检验时必须通过将已涂布的复合油脂洗脱来清洁销，并随后在检验后重新涂布复合油脂。如上所述，此类操作对环境是有害的并且费时。如果涂层是透明的，那么在不移除已涂布的涂层时便可目测检验螺纹部的损害，并可大大降低检验所需的劳力。石油工业用管材制造后，有时其会储存几个月或更长时间，直至其实际使用。因此，将“储存油脂(storage grease)”涂布于螺纹接头的接触面。与复合油脂类似，储存油脂是不透明的，故每次进行检验，都必须将其洗脱。因此，与复合油脂类似，储存油脂具有环境问题。在如下所述的专利文献1至3中，本申请人之一提出以下螺纹接头，其可在不涂布复合油脂或储存油脂的情况下连接石油工业用管材。专利文献1(WO 2006/104251)：一种螺纹接头，其中销和套盒至少之一的接触面涂布有具有双层结构的涂层(双层涂层)，所述双层结构由下层粘性液体或半固体润滑涂层和上层干燥固体涂层所组成。所述干燥固体涂层可由热固性树脂如丙烯酸类树脂或紫外固化树脂形成。由于粘性液体或半固体润滑涂层是粘着的，所以异物易于附着其上，但通过在其上面形成干燥固体涂层，会消除其胶粘性。在组装螺纹接头时会破坏干燥固体涂层，该上层涂层并不损害其下方的润滑涂层的润滑性。专利文献2(WO 2007/042231)：一种螺纹接头，其具有形成于螺纹部(如销或套盒)上的薄且非粘着的润滑涂层。所述润滑涂层包含分散于显示塑性或粘塑性流变特性(流动特性)的固体基质的固体润滑颗粒。固体基质优选具有熔点80至320℃的范围。通过在熔融态喷涂(热熔喷涂)、使用粉末的火焰喷涂或水乳(aqueous emulsion)的喷涂来形成该润滑涂层。用于热熔喷涂的组合物包括作为热塑性聚合物的聚乙烯、作为润滑组分的蜡(如巴西棕榈蜡)和金属皂(如硬脂酸锌)以及作为腐蚀抑制剂的磺酸钙。专利文献3(WO 2006/075774)：一种螺纹接头，其中销和套盒至少之一的接触面涂布有双层涂层，所述双层涂层由包括润滑粉末和粘结剂的下层固体润滑涂层和不包含固体颗粒的上层固体防腐涂层构成。此外，专利文献4(JP 2002-080511A1)公开了光固化性组合物，其包括(A)光固化性(甲基)丙烯酸酯树脂、(B)含羧基的单官能(甲基)丙烯酸酯单体、(C)磷酸(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate phosphate)化合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.02 JP 2009-1329371.一种光固化性组合物，其包括：
(A)光固化性(甲基)丙烯酸酯树脂，
(B)选自单官能(甲基)丙烯酸酯单体和二官能(甲基)丙烯
酸酯单体的(甲基)丙烯酸酯单体，
(C)三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯单体，
(D)光聚合引发剂，
(E)苯并三唑防锈剂，
(F)选自磷酸盐防锈颜料和钙离子交换二氧化硅的防锈颜
料，和
(G)磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的光固化性组合物，其中所述磷酸
酯(G)为分子中具有磷酸基团的(甲基)丙烯酸酯。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光固化性组合物，其
中所述光固化性(甲基)丙烯酸酯树脂(A)为选自聚酯(甲基)丙烯
酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯和聚氨酯(甲
基)丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1至3任一项所述的光固化性组合物，其包
含，以质量份计，5至50份组分(A)、5至50份组分(B)、5至30份
组分(C)、1至15份组分(D)、0.1至5份组分(E)、1至10份组分(F)
和1至5份组分(G)，其中所述组分(A)至(G)的总量为100质量份。
5.根据权利要求1至4任一项所述的光固化性组合物，其进<...

【专利技术属性】
技术研发人员：流尾知充，龟田佳宪，松本圭司，上村隆之，高桥克，后藤邦夫，今井竜一，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，法国瓦卢莱克曼内斯曼石油天然气公司，中国涂料株式会社，
类型：发明
国别省市：