BR112013017016B1 - componente tubular roscado, união tubular roscada e processo para revestir um componente tubular roscado - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA REVESTIMENTO DE UM COMPONENTE TUBULAR ROSCADO, O COMPONENTE TUBULAR ROSCADO E A RESULTANTE UNIÃO. A presente invenção refere-se a um componente tubular roscado para perfurar poços de hidrocarbonetos ou trabalhar neles, o dito componente tubular tem uma das suas extremidades (1; 2) uma zona roscada (3; 4) produzida na sua superfície periférica exterior ou interior, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, em que pelo menos uma porção da extremidade (1; 2) é revestida com pelo menos uma película de poliuretano (12), 100% em estado sólido, com uma estrutura essencialmente rígida, baseada em uma matriz de poliuretano e de poliureia, em que a funcionalidade do uretano é predominante no que diz respeito à funcionalidade da ureia, em uma proporção de pelo menos 55% em peso.

Description

A presente invenção refere-se a um componente tubular roscado utilizado para perfurar poços de hidrocarbonetos e trabalhar neles, e mais precisamente à extremidade roscada de um tal componente, sendo a dita extremidade do tipo macho ou fêmea e capaz de ser ligada a uma extremidade correspondente de outro componente para formar uma união.

A invenção também se refere a um processo para produzir uma película resistente à gripagem e resistente à corrosão em um tal componente tubular.

Um componente que é "usado para perfurar e trabalhar poços de hidrocarbonetos" significa qualquer elemento que é na forma substancialmente tubular destinado a ser ligado a outro elemento do mesmo tipo ou de outro modo para finalmente constituir uma coluna para a perfuração de um poço de hidrocarbonetos, um tubo de subida ou um tubo de subida para trabalhos de recondicionamento, ou para uma camisa da coluna ou tubagens da coluna usadas no trabalho dos poços. A invenção também é aplicável a componentes usados em uma coluna de perfuração, tais como tubos de perfuração, tubos de perfuração pesados, casquilhos de perfuração e as porções das ligações de tubos e tubos pesados conhecidos como juntas ferramenta.

Cada componente tubular compreende uma extremidade provida com uma zona roscada macho e/ou uma extremidade provida com uma zona roscada fêmea cada uma destinada a ser ligada por aperto ("makeup") à correspondente extremidade de outro componente, o conjunto define uma união.

Componentes tubulares roscados são ligados debaixo de cargas definidas de forma a satisfazer os requisitos para um ajuste de interferência e estanque imposto pelas condições de serviço, sabendo que no poço, os componenets tubulares roscados podem ser obrigados a passar por vários ciclos de aperto-desaperto ("makeup-breakout").

As condições para o uso de tais componentes tubulares roscados dão origem a diferentes tipos de cargas que tornam necessária a utilização de revestimentos nas porções sensíveis de tais componentes, tais como as zonas roscadas, as superfícies de encosto ou de vedação.

As operações de aperto são geralmente realizadas sob elevada carga axial, por exemplo, o peso de um tubo com vários metros de comprimento a ser ligado pela união roscada, possivelmente localizado com um ligeiro desalinhamento do eixo dos elementos roscados a serem ligados, o que provoca um risco de gripagem nas zonas roscadas e nas superfícies de vedação metal/metal. Por esta razão, é necessário revestir com lubrificantes as zonas roscadas, as superfícies de encosto e as superfícies de vedação metal/metal.

Além disso, os componentes tubulares roscados são armazenados (por vezes, durante vários anos), em seguida montados por aperto em um ambiente hostil. Este é o caso, por exemplo, em uma situação de alto mar com espuma do mar e em terra quando a areia, a poeira ou outros poluentes estão presentes. Assim, é necessário usar revestimentos contra a corrosão, nas superfícies que têm de cooperar por aperto (zonas roscadas) ou por contacto de interferência (superfícies de vedação metal/metal). É também necessário tratar as superfícies contra a corrosão.

Do ponto de vista ambiental, no entanto, parece que o uso de massas lubrificantes para o aperto conforme a norma API (American Petroleum Institute) RP 5A3 não constitui uma solução a longo prazo, porque tais massas lubrificantes, que contêm metais pesados, podem ser expulsas dos componentes tubulares e libertadas para o meio ambiente ou para dentro do poço, o que resulta em entupimento o que exige operações especiais de limpeza. Além disso, tais massas lubrificantes têm de ser aplicadas no local, para cada operação de aperto.

De modo a ultrapassar os problemas de se exigir uma resistência à corrosão de longo prazo e resistência à gripagem e para satisfazer as prerrogativas ambientais, os principais protagonistas no domínio das uniões roscadas têm vindo activamente a desenvolver revestimentos sólidos, secos (ou seja, não pastosos e não pegajosos como as massas lubrificantes), que são ao mesmo tempo lubrificantes e protegem contra a corrosão, e que podem ser aplicados de forma definitiva, na fábrica, aos componentes tubulares, no final do seu processo de fabrico e que estão, então, prontos para a montagem por aperto.

Em especial, estão a ser desenvolvidos revestimentos que são inertes no que respeita ao meio ambiente e que são resistentes ao desgaste e às condições atmosféricas e climáticas.

Além disso, a publicação WO 2001/070918 divulga um processo para a deposição de um revestimento anti-gripagem em uniões roscadas que têm resinas de poliuretano como possíveis ligantes alternativos. A função anti-gripagem é proporcionada por meio de compostos orgânicos ou inorgânicos, que são capazes de libertar gás a altas temperaturas, tais como aquelas encontradas em um poço, gerando assim um aumento no volume livre compressivel no contacto, a fim de facilitar o aperto/desaperto sem gripagem. O ligante é, principalmente, um poliuretano termoplástico, mono ou bicomponente, dependendo da reactividade, ou da dispersão aquosa.

Finalmente, a publicação WO 2005/045188 propõe, para uma união tubular roscada do tipo "expansível", um processo para a deposição de um revestimento com uma matriz líquida ou pastosa do tipo polissulfureto, mas também do tipo poliuretano elastomérico bicomponente, que podem ser curados na ausência conjunta de oxigénio e de umidade. A performance de alongamento é preferida sobre a performance mecânica (resistência à ruptura sob tensão, dureza, resistência à abrasão, força de aderência), em contraste com o que é procurado pela invenção.

A presente invenção é baseada na descoberta de que a utilização de matrizes particulares de poliuretano e de poliureia significa que podem ser obtidas películas lubrificantes secas que são altamente resistentes ao desgaste, são antigripagem, têm alta resistência mecânica, com um baixo coeficiente de atrito e que são resistentes às condições de trabalho extremas nos poços de hidrocarbonetos. As soluções empregadas também podem ser adaptadas a diferentes graus de metais para as uniões dos componentes tubulares acima citados.

Mais precisamente, a invenção diz respeito a um componente tubular roscado para perfurar poços de hidrocarbonetos ou trabalhar nos mesmos, o dito componente tubular tem em uma das suas extremidades uma zona roscada produzida na sua superfície periférica exterior ou interior, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, em que pelo menos uma porção da extremidade é revestida com pelo menos uma película seca com uma dureza Shore D superior a 50 e que compreende uma matriz de poliuretano e de poliureia, em que a funcionalidade de uretano é predominante no que diz respeito à funcionalidade da ureia, em uma proporção de pelo menos 55% em peso.

Características opcionais, que são complementares ou de substituição, são definidas abaixo.

A matriz de poliuretano e de poliureia é do tipo monocomponente.

A matriz de poliuretano e de poliureia é obtida a partir de um monômero de tipo poliol com um peso molecular elevado, de um agente de extensão de cadeia e de isocianatos aromáticos livres que podem ser curados por poliadição usando umidade.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende: • um pré-polímero de isocianato multifuncional com uma funcionalidade de pelo menos 2, preparado a partir de uma mistura de poliéter, polibutadieno ou polióis de poliéster hidroxilado com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol e isocianatos aromáticos do tipo de di-isocianato de difenilmetano, em excesso; • um correagente do tipo mono- ou bis-oxazolidona a fim de iniciar a reação e diluir o pré-polímero; • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo di- isocianato de hexametileno por forma a manter a cura; • um catalisador para o pré-polímero do tipo éter etílico dimorpholino ou dibutil laurato de estanho; • um plastificante para controlar a formação de espuma durante a formação da película, em particular do tipo de fosfato de trietileno.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende ainda um eliminador de umidade, a fim de estabilizar o pré-polímero durante o armazenamento através da captura de água residual, sendo o dito eliminador de umidade do tipo isocianato de sulfonilo p-tolueno, ortoformato de trimetil ou ortoacetato de trimetil.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende ainda um eliminador de CO2 do tipo óxido de cálcio ou óxido de magnésio, a fim de controlar a formação de espuma e a formação de bolhas durante a reação.

A matriz de poliuretano e de poliureia é do tipo bicomponente.

A matriz de poliuretano e de poliureia é obtida a partir de uma mistura de polióis fundíveis por calor e poliaminas com um peso molecular baixo, que pode ser curada por policondensação utilizando um poli- isocianato alifático.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende: • um pré-polímero de poliol selecionado a partir de poliéster, poliéter e polióis de polibutadieno com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol curado usando um poli-isocianato alifático; • uma poliamina fundível por calor, com uma funcionalidade de 2 ou mais e com uma massa molecular na gama de 168 a 600 g/mol, em particular 4,4'-metileno-bis (2-cloroanilina); e • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo de di- isocianato de hexametileno, em excesso.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende ainda pelo menos um lubrificante sólido como um agente redutor de atrito, selecionado de entre a categoria de lubrificantes sólidos de classe 1, 2, 3 ou 4, em uma proporção em peso na gama de 5% a 30%.

O lubrificante sólido é selecionado entre: • um lubrificante sólido da classe 2 do tipo Bi2S3; • um lubrificante sólido de classe 4 do tipo PTFE; e uma combinação destes.

A matriz de poliuretano e de poliureia compreende ainda um inibidor de corrosão.

Toda a zona roscada é revestida com uma película de poliuretano.

O componente tubular roscado compreende uma superfície de vedação metal/metal, sendo a referida superfície de vedação revestida com película de poliuretano.

A invenção também diz respeito a uma união tubular roscada que compreende um componente tubular com rosca macho e um componente tubular com rosca fêmea montados por aperto um no outro, em que pelo menos um dos ditos componentes tubulares roscados é como definido acima.

A invenção também diz respeito a um processo para o revestimento de um componente tubular roscado para perfurar poços de hidrocarbonetos ou trabalhar nos mesmos, tendo o dito componente tubular, em uma das suas extremidades, uma zona roscada produzida na sua superfície periférica exterior ou interior, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, que compreende as seguintes etapas: • produção de uma matriz de poliuretano e de poliureia tal como acima definida, em estado líquido; • aplicação da matriz de poliuretano e de poliureia no estado líquido por pulverização sobre uma porção da extremidade do dito componente tubular roscado; e • cura da matriz para formar uma película de poliuretano com uma estrutura essencialmente rígida

Características opcionais do processo de revestimento, que são complementares ou de substituição, são definidas a seguir.

A matriz de poliuretano e de poliureia é uma matriz monocomponente, tal como definida acima.

A cura da película de poliuretano é iniciada pela aplicação de uma umidade relativa de pelo menos 60% RH a uma temperatura de pelo menos 20°C, opcionalmente seguida por secagem.

A secagem é realizada em um forno de secagem de infravermelhos ou convecção fornecido com vapor de água.

A matriz de poliuretano e de poliureia é uma matriz bicomponente tal como definida acima.

A película de poliuretano é curada por meio de um dispositivo de pulverização de bicomponente, com mistura externa de endurecedor.

A cura da película de poliuretano é seguida por uma secagem em estufa ou operação pós-cura a uma temperatura de 90°C.

As características e vantagens da invenção serão descritas em mais pormenor na descrição que se segue, feita com referência às figuras anexas, nos quais: • Figura 1 é uma vista esquemática de uma união resultante da ligação entre dois componentes tubulares por aperto; • Figura 2 é uma vista esquemática de uma curva de aperto para dois componentes tubulares roscados; • Figura 3 é uma vista esquemática de um substrato revestido com uma película lubrificante seca; • Figura 4 é uma vista esquemática de uma instalação de ensaio; • Figura 5 é uma vista esquemática de uma outra instalação de ensaio; • Figura 6 é uma vista esquemática de uma outra instalação de ensaio;

As Figuras 7 e 8 mostarm curvas de ensaio.

A união roscada mostrada na Figura 1 compreende um primeiro componente tubular com um eixo de revolução 10 provido de uma extremidade macho 1, e um segundo componente tubular com um eixo de revolução 10 provido de uma extremidade fêmea 2. As duas extremidades 1 e 2 terminam, cada uma, em uma superfície terminal que está orientada radialmente em relação ao eixo 10 da união roscada e são respectivamente providas com zonas roscadas 3 e 4, que cooperam mutuamente para a ligação mútua por aperto dos dois componentes. As zonas roscadas 3 e 4

podem ser do tipo rosca trapezoidal, autoblocante, etc. Além disso, superfícies de vedação metal/metal 5, 6 que se pretende que entrem em contacto de interferência de vedação uma contra a outra depois de ligar os dois componentes roscados por aperto são proporcionadas, respectivamente, nas extremidades macho e fêmea perto das zonas roscadas 3, 4. Finalmente, a extremidade macho 1 termina em uma superfície terminal 7 que vai encostar contra uma superfície correspondente 8, proporcionada na extremidade fêmea 2, quando as duas extremidades são apertadas uma na outra.

O Requerente também previu outras configurações em que o encosto formado no presente caso pelas duas superfícies de contacto 7 e 8 é substituído por cooperação de interferência autoblocante das zonas roscadas 3, 4 (ver US 4822081, US RE 30467 e US RE 34467).

Como pode ser visto nas Figuras 1 e 3, pelo menos uma das uniões tubulares roscadas é revestida em uma porção da sua extremidade 1, denominada o substrato 11, com uma película 12 de poliuretano com uma dureza Shore de 50 ou mais, compreendendo uma matriz de poliuretano e de poliureia, em que a funcionalidade de uretano predomina sobre a funcionalidade da ureia em uma proporção de mais de 55% em peso.

Uma vez que a funcionalidade do uretano predomina sobre a funcionalidade da ureia, é obtida uma certa rigidez e um certa dureza da película, o que garante uma boa resistência à abrasão. Essa predominância da funcionalidade de uretano sobre a funcionalidade da ureia é obtida através de uma escolha judiciosa de certos parâmetros do processo, tais como a escolha dos componentes e dos pesos moleculares.

Estes revestimentos de poliuretano rígido são distinguidos pela natureza do oligômero e do agente de cura utilizado, mas também pela natureza da reação que ocorre, pelo grau de cura e pelo processo que é 100% no estado sólido (sem dissolução, nem dispersão do poliuretano).

De acordo com D K Chattopadhyay (Prog. Polym Sei. 32(2007), 352-418), duas reacções estão na origem da obtenção de revestimentos rígidos de poliuretano: • uma reação exotérmica entre um di-isocianato e um monômero funcionalizado de hidroxilo (poliéter, poliol de poliéster poliol, esquema 1) ou monômero funcionalizado de amina (poliamina, esquema 2) para um bicomponente:

Esquema 2 • uma reação exotérmica em duas etapas a partir de um pré- 10 polímero de poliéster funcionalizado com isocianato iniciado por hidratação (esquema 3), para um monocomponente:

Esquema 3 Uma primeira etapa consiste em fazer reagir as funções do 15 isocianato com água, sob condições de temperatura e umidade relativa (esquema 4) o o

isocianato Água Ácido carbâmico Diamina Dióxido de Carbono Esquema 4

Em uma segunda etapa, as poliaminas podem reagir com os poli-isocianatos livres (esquema 2).

Assim, o Requerente tratou, preferencialmente, com poliuretanos rígidos pelas suas propriedades mecânicas de dureza, flexibilidade, rigidez sob carga, mas acima de tudo, para superar as limitações ambientais relacionados com a emissão de compostos orgânicos voláteis (VOC, acrônimo inglês do termo Volatile Organic Compounds).

Além disso, foram usados polímeros de poliol de baixa massa molecular para obter ligantes de baixa viscosidade, a fim de reduzir a utilização de solventes orgânicos que libertam VOC, mas isso contribuiu para um aumento da reatividade e faz com que a manipulação dos produtos seja restritiva. Uma alternativa correspondeu à utilização de um correagente à base de oxazolidina, nomeadamente, nos polímeros monocomponentes em que a cura é iniciada por umidade. As oxazolidinas facilitam tanto a redução da viscosidade do poliol de elevada massa molecular ou de polímeros de poliamina, mas a sua natureza química de álcool aminado bloqueado significa que podem iniciar e acelerar a cura por hidrólise das funções reativas do hidroxilo e da amina expostos a condições favoráveis de umidade.

Assim, a partir dos existentes revestimentos de poliuretano rígido, o Requerente prestou particular atenção aos revestimentos de poliuretano rígido e de poliureia devido ao seu elevado grau de cura que induz uma densa rede intermolecular produzindo propriedades de dureza, de resistência à corrosão e de resistência a substâncias químicas que são superiores a outras classes.

Uma das principais diferenças entre um poliuretano rígido e um poliuretano macio (ou elastômero) é dada pelo rácio entre o pré-polímero funcionalizado de isocianato e o poliol e/ou polímero de poliamina. Quanto mais próximo de 1 é o rácio, mais rígido é o revestimento de poliuretano/poliureia obtido. Um dos meios para medir a rigidez e, assim, o grau de cura é a dureza da película em diferentes escalas {Shore D e Shore A ou dureza do lápis) utilizando um durômetro. A maior dureza Shore (> 50 Shore D) é medida por um rácio de 1, enquanto que uma menor dureza

Shore (30 Shore A), correspondente a um revestimento macio ou elastomérico, é medido para rácios menores do que 0,4.

O Requerente estava particularmente interessado em revestimentos híbridos de poliuretano/poliureia que têm outras vantagens associadas à combinação das funções de uretano e ureia no mesmo revestimento. Em contraste com a fração de poliuretano na película curada, a fração de poliureia proporciona superiores energia de coesão, estabilidade térmica e aderência devido à maior polaridade. A polaridade é acentuada pelo aumento da porção hidrofílica ligada à função da ureia.

A fração da poliureia proporciona ao revestimento flexibilidade e relativa insensibilidade à umidade durante o processo, em contraste com o sistema apenas de poliuretano.

Uma vez que as reações cinéticas entre a função amina e um isocianato são preferenciais comparadas com as existentes entre a função hidroxilo e um isocianato, a formação de espuma nos sistemas de poliureia ou nos sistemas que incorporam poliureias é quase impossível. Em todos os outros casos, em particular se estiver presente um catalisador para a reação, a formação de espuma pode resultar na redução na densidade da rede, da porosidade e em uma performance inferior.

A matriz acima citada pode ser do tipo monocomponente ou do tipo bicomponente.

A matriz de poliuretano monocomponente é obtida a partir de um monômero do tipo poliol de peso molecular elevado, de um agente de extensão de cadeia e de isocianatos aromáticos livres que pode ser curada por poliadição por meio de umidade.

Como um exemplo, a matriz monocomponente pode compreender: • um pré-polímero de isocianato multifuncional com uma funcionalidade de pelo menos 2, preparado a partir de uma mistura de poliéter, polibutadieno ou polióis de poliéster hidroxilado com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol e isocianatos aromáticos do tipo de di-isocianato de difenilmetano, em excesso; • um correagente do tipo mono- ou bis-oxazolidona a fim de iniciar a reação e diluir o pré-polímero; • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo di- isocianato de hexametileno por forma a manter a cura; • um catalisador para o pré-polímero do tipo éter etílico dimorpholino ou dibutil laurato de estanho; • um plastificante para controlar a formação de espuma durante a formação da película, em particular do tipo fosfato de trietileno.

Esta matriz monocomponente pode ainda compreender um eliminador de umidade, a fim de estabilizar o pré-polímero durante o armazenamento através da captura de água residual, em particular, do tipo isocianato de sulfonilo p-tolueno, ortoformato de trimetil ou ortoacetato de trimetil.

Se necessário, podem também compreender um eliminador de C02 do tipo óxido de cálcio ou do tipo óxido de magnésio, a fim de controlar a formação de espuma e a formação de bolhas durante a reação.

A matriz de poliuretano bicomponente é obtida a partir de uma mistura de polióis fundíveis por calor e poliaminas com pesos moleculares baixos que pode ser curada por policondensação utilizando um poli- isocianato alifático.

Como um exemplo, a matriz bicomponente pode compreender: • um pré-polímero de poliol selecionado a partir de poliéster, poliéter e polióis de polibutadieno com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol; • mma poliamina fundível por calor, com uma funcionalidade de 2 ou mais e com uma massa molecular na gama de 168 a 600 g/mol, em particular 4,4'-metileno-bis (2-cloroanilina); e • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo di- isocianato de hexametileno, em excesso.

A matriz da presente invenção pode também compreender partículas de lubrificante sólido de pelo menos uma das classes 1, 2, 3 e 4, em uma proporção em peso na gama de 5% a 30%. De preferência, o dito lubrificante sólido é selecionado a partir de um lubrificante sólido de classe 2 do tipo BÍ2S3, um lubrificante sólido de classe 4 do tipo PTFE, e uma combinação destes.

O termo "lubrificante sólido" como aqui usado significa um corpo sólido e estável o qual, ao ser interposto entre duas superfícies de atrito, pode reduzir o coeficiente de atrito e reduzir o desgaste e danos das superfícies. Estes corpos podem ser classificados em diferentes categorias definidas pelo seu mecanismo funcional e a sua estrutura, a saber: • classe 1: corpos sólidos que devem as suas propriedades lubrificantes à sua estrutura cristalina, por exemplo, grafite, óxido de zinco (ZnO) ou nitreto de boro (BN); • classe 2: corpos sólidos que devem as suas propriedades lubrificantes à sua estrutura cristalina e também a um elemento químico reativo na sua composição, por exemplo, dissulfeto de molibdênio MoS2, fluoreto de grafite, sulfuretos de estanho, sulfuretos de bismuto, dissulfeto de tungsténio, ou fluoreto de cálcio; • classe 3: corpos sólidos que devem as suas propriedades lubrificantes à sua reatividade química, por exemplo, alguns compostos químicos do tipo do tiossulfato, ou Desilube 88® vendido por Desilube Technologies Inc.; • classe 4: corpos sólidos que devem as suas propriedades lubrificantes a um comportamento plástico ou viscoplástico sob tensões de atrito, por exemplo, politetrafluoretileno (PTFE) ou poliamidas. • A matriz pode também incorporar outros aditivos, tais como um inibidor de corrosão, por exemplo.

O processo de revestimento da invenção consiste essencialmente na pulverização da película de poliuretano, no estado líquido, sobre o componente tubular roscado e, em seguida, polimerizá-lo, o que significa que pode ser obtido um revestimento com superior resistência ao atrito e à abrasão e propriedades de aderência.

É obtida uma película rígida de poliuretano com uma dureza Shore D superior a 50 por meio de uma matriz de poliuretano e de poliureia não incluindo e não necessitando de qualquer adição de um solvente ou diluente.

O processo de revestimento pode ser realizado rapidamente quer na porção macho ou fêmea de um componente tubular.

A presente invenção pode vantajosamente ser usada para substituir um revestimento epóxico acrílico curado por luz ultravioleta na porção macho da união, proporcionando, assim, uma performance de deslizamento e uma protecção anti-corrosão superiores ou equivalentes com um poliuretano monocomponente rígido.

Além disso, a presente invenção significa que podem ser obtidos coeficientes de atrito menores do que 0,06, independentemente da pressão e da zona da rosca, com um poliuretano bicomponente rígido e, assim, podem ser obtidos valores de torque de ombro ("shouldering torque") relativamente baixos.

A superior dureza dos revestimentos de poliuretano rígido aponta para um modelo de atrito por deslizamento no contato para aumentar a longevidade do revestimento, em contraste com outros revestimentos que são friáveis, mesmo sob cargas baixas.

O Requerente selecionou preferencialmente realizar a deposição por pulverização, isto é, um processo em estado sólido a 100%, de uma matriz de poliuretano e de poliureia com uma estrutura rígida associada com uma alta dureza: • uma matriz de poliuretano monocomponente obtida por poliadição por meio de iniciação pela umidade; • uma matriz de poliuretano bicomponente obtida por policondensação.

A reação de cura da película monocomponente é iniciada acima de uma umidade relativa de 60% RH a 20°C. Pode ser seguida por secagem. A velocidade de cura é aumentada com um aumento do nível de umidade e da temperatura.

No caso de uma película monocomponente, a cura inicial para se obter um verniz seco pode ser realizada em duas etapas:

A primeira compreende as seguintes operações: • aplicação de um mínimo de umidade relativa de 70% RH durante 10 minutos a 30°C; ou • aplicação de uma umidade relativa de 70% RH durante 10 minutos a 90°C.

A segunda compreende as seguintes operações: • secagem em um forno a 80°C durante duas horas; ou • secagem em um forno a 130°C durante 15 minutos.

Ela está seca ao toque 25 minutos após a cura. Em todos os casos, após o arrefecimento, a cura é realizada sob umidade relativa e à temperatura ambiente, ao ar, de modo que esteja completa após um mínimo de 24 horas.

Além disso, existem poucos ou nenhuns riscos de corrosão instantânea ou oxidação instantânea ("flash rusting") durante a fase de secagem já que a natureza hidrófila da porção de isocianato, que está ligeiramente em excesso, é suficiente para impedir que a água seja retida sob a forma de vapor ou condensada como uma interfase entre o revestimento formado e o substrato. Toda a água residual reage com as funções isocianato, por hidrólise, para favorecer a polimerização até ao final da cura.

A secagem pode ser realizada em um forno de secagem por infravermelhos ou por convecção. O forno pode ser fornecido com vapor de água por meio de um gerador de umidade controlada, se necessário.

A cura de películas bicomponentes é muito mais rápida. Uma vez que o tempo de ajuste pode ser inferior a 2 minutos à temperatura ambiente, a cura é efectuada utilizando um sistema de pulverização do bicomponente, por exemplo, como o que está proposto por Walther ou Devilbiss, com uma pistola com mistura externa de endurecedor. É usado fazendo reagir o composto A de poliol e/ou poliamina e o composto ou endurecedor B no estado líquido em uma proporção na gama de 1,07 a 1,12.

A secagem em estufa ou pós-cura a uma temperatura de 90°C imediatamente após a aplicação pode aumentar a velocidade de cura e evitar a reatividade com a umidade no ar ambiente.

O Requerente realizou um certo número de ensaios de avaliação.

As propriedades de resistência à água foram avaliadas por meio de ensaios acelerados de exposição às condições de umidade e as propriedades tribo-reológicas do material formulado ou revestimento lubrificante foram determinadas por meio de um teste de indentação deslizante ("Scratch test") para o valor de atrito e adesão.

A resistência à gripagem foi avaliada por meio de um ensaio tribológico Falex em uma configuração de acordo com as da união.

Os ensaios de corrosão consistem em um ensaio de pulverização de sal realizado em uma câmara climática de acordo com as seguintes condições: 35°C com uma solução salina de 50 g/L, com uma 15 densidade na gama de 1,029 a 1,036 a 25° C, com um pH na gama de 6,5 a 7,2 a 25°C e recuperada a uma velocidade média de 1,5 mL/h.

As amostras que estavam intactas sem ferrugem correspondem à classe ReO da norma ISO 9227, após a exposição. O processo proporciona um meio de verificar que a qualidade comparativa de um 20 material metálico, com ou sem um revestimento de protecção à corrosão (revestimento metálico ou orgânico em material metálico), é mantida.

Os ensaios de resistência à água consistem em sujeitar as amostras a um ensaio de corrosão acelerada em conformidade com a norma DIN 50017 realizado em uma câmara climática. Este ensaio, que 25 compreende um ciclo por dia, consiste em depositar vapor de água por condensação de acordo com as seguintes condições: 35°C, 90% de umidade relativa durante 8 horas, permitindo, em seguida, que a amostra seque. Depois de 7 ciclos, é feita uma verificação para ver se o substrato protegido pelo revestimento seco ficou corroído.

Excelente resistência deve corresponder às classificações da norma ISO 4628: sem corrosão, sem formação de bolhas, sem fissuras, nem escamação de uma chapa de aço carbono ou crômio como maquinada ou tratada por fosfatação com zinco (8 a 20 g/m2 de depósito de fosfato) ou manganésio (4 a 16 g/m2 de fosfato). O substrato de referência pode também ser tratado com um depósito eletrolitico de uma liga ternária de Cu- Zn-Sn com uma camada intermediária de Ni.

O ensaio de imersão em água é muito mais severo do que o ensaio de resistência à água da norma DIN 50017. Ele consiste em testar a resistência à água dos revestimentos. É derivado da norma ASTM D870-09 relativa a tintas industriais e de automóveis.

A imersão na água pode causar que os revestimentos se degradem. O conhecimento sobre a maneira pela qual um revestimento resiste à imersão em água é útil para prever a sua vida útil. A ruptura ou falha em um ensaio de imersão em água pode ser causada por um certo número de fatores, em particular, uma deficiência no próprio revestimento, a contaminação do substrato ou a preparação insuficiente da superfície. Assim, o ensaio é útil para avaliar apenas o revestimento ou sistemas completos de revestimento.

O ensaio consiste em imergir metade de uma amostra 20 em água desmineralizada 21, por um período de 168 horas, a 40°C em um forno 22, como mostrado na Figura 5. A aderência, a formação de bolhas, a ferrugem ou poros são observados visualmente para indicar a sensibilidade do revestimento à água. O ensaio pode ser seguido pela determinação da aderência úmida usando um teste de indentação deslizante.

O teste conhecido como o "teste de indentação deslizante" ("Scratch test"), mostrado esquematicamente na Figura 4, permite que a força de aderência ou a aderência de uma película a uma superfície ou preparação da superfície seja determinada. O processo, que consiste no corte e deformação de uma película com um grânulo esférico submetido a uma carga crescente, também permite a determinação de dois parâmetros tribológicos principais, nomeademente, o coeficiente de atrito e a carga crítica correspondente ao aparecimento de uma perda de coesão da película. O teste é particularmente adequado para revestimentos com um modelo de atrito de deslizamento, tais como poliuretanos.

As amostras são revestidas por pulverização pneumática. As condições de cura da película são específicas e dependem principalmente das características físico-químicas do ligante.

As condições experimentais empregam um penetrador esférico formado de Inconel 718 com um diâmetro de 5 mm e uma amostra de metal formada de aço carbono XC48 ou aço ao crômio Z20C13, como maquinado ou com uma fosfatação de zinco ou com uma preparação de superfície tipo depósito electrolítico de Cu-Sn-Zn.

Os parâmetros são: um aumento de carga de 10 N a 310 N a uma velocidade de aumento de carga de 15 N/s, ou um aumento de carga de 250 N a 750 N a uma velocidade de aumento de carga de 25 N/s para os revestimentos mais resistentes à abrasão. A velocidade de deslocamento do grânulo é de 2 mm/s durante um período de 20 segundos (o comprimento do rasto é de 40 mm).

O coeficiente de atrito medido é considerado baixo quando está na gama μ = 0,05 para uma carga de 10 N e μ = 0,09 para uma carga de 310 N. Um μ de 0,07 foi medido para uma carga de 310 N em uma superfície de aço carbono. Deve notar-se que é necessário definir claramente as condições de carga e de operação do ensaio para cada tipo de revestimento.

O teste da quadrícula ("cross hatch test") consiste em determinar a resistência de um revestimento mono ou multi-camada a ser separado de um substrato, quando o revestimento é quadriculado através de incisões feitas até ao dito substrato, em conformidade com uma classificação em seis categorias. Excelente aderência do revestimento ao substrato deve corresponder à classe 0 da norma ISO 2409 (2007): bordas perfeitamente lisas para as incisões, nenhum dos quadrados da quadrícula se apresenta destacado. A fim de ter em conta o ambiente, o teste da quadrícula é realizado após terem sido colocados em meio úmido (35°C e 90% de umidade relativa). Nenhuma mudança na aparência, sem formação de bolhas, sem corrosão, sem fissuras, sem escamação correspondem às classificações da norma ISO 4628, e sem perda de aderência são características de boa resistência à umidade.

A resistência ao desgaste de alta pressão (também denominado teste Falex) utiliza um pino rotativo 23, comprimido entre dois blocos em forma de V 24 e 25, como descrito na Figura 6. O teste Falex é utilizado, em 5 particular a altas velocidades para avaliar as propriedades anti-desgaste e de pressão extrema dos fluidos lubrificantes de acordo com as normas ASTM D 2670 e ASTM D 3233, mas também é utilizado a baixas velocidades para avaliar lubrificantes sólidos, em conformidade com o processo ASTM D 2625. O teste Falex está adaptado para acomodar uniões 10 roscadas utilizadas no trabalho em poços de hidrocarbonetos na medida em que utiliza: • uma geometria de contacto semi-fechada (para assegurar que um terceiro corpo lubrificante é retido); • uma geometria cilíndrica para os pinos adaptada para 15 aplicação de um revestimento tipo poliuretano; • uma gama de pressão-velocidade (diagrama PV), que coincide com a da união; • a possibilidade de realização de testes de direção única ou alternada, a fim de simular a operações do tipo fazer e desfazer ("make and 20 break operations").

As condições do teste são como se segue: • carga = 785 N; • velocidade de rotação do pino = 60 rpm; • média da pressão de contacto metal/metal = 560 MPa; 25* velocidade de deslizamento do pino = 20 mm/s.

O objetivo deste teste é simular, determinar e comparar a resistência (resistência à gripagem) dos vários revestimentos, sem a necessidade de realizar a determinação nas uniões.

O critério de gripagem é definido utilizando a norma ASTM D 30 2625-94 respeitante à medição da capacidade de carga da película do lubrificante sólido e corresponde a um acentuado aumento do torque em comparação com o estado inicial na ordem de 1130 N.mm ou do coeficiente de atrito na ordem de 0,15 para uma carga de 785 N.

A película de poliuretano mono ou bicomponente rígido da invenção oferece as seguintes vantagens principais: • dureza do revestimento maior ou igual à das resinas de epóxi, o que proporciona um modelo reforçado de atrito por deslizamento sobre as superfícies sem nenhum fenómeno da cola-desliza ("stick-slip"), o que significa que um tratamento de superfície anti-gripagem, tal como depósitos eletrolíticos de Cu-Sn-Zn, pode ser dispensado. As propriedades do revestimento são, assim, mantidas ao longo do tempo, assegurando que as operações M&B (M&B é o acrônimo to termo inglês "make and breaks" = "fazer e desfazer") são reprodutíveis; • superior resistência ao impacto, especialmente em relação às resinas epóxicas acrílicas, reforçando a performance mecânica sob cargas de corte/ compressão; « superior aderência e flexibilidade da película no substrato em comparação com resinas de epóxi, reforçando a aplicabilidade a geometrias complexas, tais como uma rosca; • efeito barreira do eletrólito reforçado (em particular, nenhuma água residual na secagem), garantindo uma melhor proteção anti- 20 corrosão, mesmo sem inibidores de corrosão; • baixo impacto ecológico e grande segurança para o utilizador por causa da ausência de compostos orgânicos voláteis (VOC); • conservação das propriedades mecânicas na gama de -40°C a +125°C dado que as temperaturas de transição vítrea são excluídas desta 25 gama.

O pensamento actual nesta matéria cai em um certo número de campos tecnológicos, cada um com lacunas.

As resinas epóxicas acrílicas curadas usando raios UV, particularmente utilizadas como um revestimento protetor e descritas nas publicações WO 2006/104251 e WO 2009/072486, têm a desvantagem de não poderem ser aplicadas a uma união fêmea, ou caixa, devido à geometria da rosca.

As resinas de poliuretano atualmente aplicadas na técnica de uniões roscadas são da classe dos termopláticos elastoméricos reativos, o que pode vantajosamente proporcionar à união uma vedação, mas, em que as propriedades mecânicas são inferiores às dos poliuretanos rígidos.

As técnicas baseadas em resinas epóxicas termoendurecíveis exigem a aplicação de uma camada protetora inferior de proteção contra a corrosão, possivelmente um primário de afinação e uma camada superior lubrificante, aumentando necessariamente o tempo de fabrico.

Em resposta a esta tecnologia, a obtenção de um revestimento ultra-resistente curado por calor do tipo poliuretano rígido significa que as propriedades de atrito e as propriedades de afinação em várias superfícies ou preparações de superfície e a proteção necessária para uma resposta adequada aos problemas de uma união, podem ser combinadas em uma única camada, independentemente da zona da rosca que está em carga.

O Requerente centrou-se na obtenção de revestimentos de poliuretano rígido como se segue: • um poliuretano monocomponente comercializado pelo fornecedor HK Wentworth sob o nome comercial Electrolube NVOC, pela sua dureza de lápis 7H que é maior do que a do fluoroetano, pela sua flexibilidade e pela excelente aderência a substratos metálicos; • um poliuretano/poliureia bicomponente comercializado pelo fornecedor Merylithe sob o nome comercial Isolythe 115, pelo seu processo rápido de produção, pela sua elevada dureza de 750 Hv comparada com aços carbono, pela sua flexibilidade e pela sua elevada resistência mecânica.

Em primeiro lugar, o Requerente determinou as condições experimentais para a preparação de um revestimento de poliuretano monocomponente.

O poliuretano monocomponente NVOC pode ser diluído em um solvente orgânico não hidroxilado sem VOCs (compostos orgânicos voláteis) do tipo de carbonato de propileno, a fim de ajustar a sua viscosidade. A

viscosidade deve estar na gama de 70 a 200 cPs a 20°C para assegurar uma boa cobertura por pulverização pneumática.

A adição de um agente tensoativo de silicone polidimetilsiloxano pode ser previsto de modo a melhorar o umedecimento do suporte.

A reação dos polióis nas funções isocianato liberta uma grande quantidade de CO2, que pode ser incluída nas borbulhas ou bolhas. Um composto do tipo magnésio alcalino ou óxido de cálcio pode ser adicionado como um eliminador de C02.

A aplicação sobre o substrato, à temperatura ambiente na gama de 10°C a 30°C, foi realizada por pulverização, utilizando uma pistola pneumática com um bocal 1,7 mm e uma pressão de 400 a 600kPa (4 a 6 bares).

O substrato revestido foi, então, introduzido em um forno a 90°C e curado durante 10 minutos, com uma umidade relativa de pelo menos 80% obtida por meio de vapor de água gerado usando um balão de Erlenmeyer contendo água aquecida à temperatura de ebulição disposto fora do forno e ligado no forno a um dispositivo de câmara que acomoda o tamanho da amostra através de um tubo flexível com um isolamento térmico. A iniciação da cura foi seguida por uma fase de secagem à temperatura ambiente durante 72 horas.

Uma alternativa consiste em colocar um recipiente de água quente com um volume de mais de 1 L no interior do forno.

Podem ser previstos outros processos e consistem no aquecimento do substrato por meio de indução. O vapor de água é gerado usando um balão de Erlenmeyer que contém água aquecida à temperatura de ebulição e difundido para a vizinhança da amostra. A umidade relativa é mais difícil de controlar, mas permanece em um nível medido entre 65% e 90%.

A espessura da película úmida deve ser aproximadamente 20% maior do que a desejada para a película seca por causa da perda de CO2 durante a reação por meio de evaporação. A espessura da película seca está na gama de 30 a 50 μm.

Em segundo lugar, o Requerente determinou as condições experimentais para a preparação de um revestimento de poliuretano bicomponente.

Os poliuretano/poliureia bicomponentes estudados compreendem um componente A, preparado a partir de uma mistura de poliéster de poliol e de 4,4'-metileno-bis (2-cloroanilina). O componente A teve a característica de ser líquido a partir de 70°C por causa da presença da poliamina com um ponto de fusão na gama de 85°C a 90°C.

A fim de ser capaz de o aplicar em laboratório, o Requerente aqueceu e homogeneizou o componente A a 90°C. De modo a evitar a recristalização prematura, o componente A foi diluído a 30% em peso, com um solvente orgânico compatível isento de VOC do tipo éster dibásico tal como um éster de metilo, de preferência um éster de isobutilo.

Sob estas condições, o componente A diluído tinha uma viscosidade inferior a 200 MPa.s a 20°C e inferior a 100 MPa.s a 90°C, e pode ser armazenado durante, pelo menos, dois meses à temperatura ambiente sem risco de cristalização.

O componente líquido B com uma viscosidade na gama de 1 a 2 Pa.s, foi misturado no componente A, à temperatura ambiente, e de preferência, no componente A a 90°C, a fim de facilitar a homogeneidade.

As quantidades em peso empregues para a mistura foram de 52% do componente diluído A e de 48% do componente B.

Após homogeneização durante 30 a 40 segundos com agitação mecânica lenta, a fim de evitar a incorporação de bolhas de ar, a mistura foi aplicada ao suporte à temperatura ambiente, usando um aplicador de película.

O suporte foi em seguida introduzido em um forno de pós-cura durante 15 minutos a 90°C. A espessura da película seca obtida estava na gama de 20 a 40 μm.

Os resultados obtidos serão agora descritos.

Em primeiro lugar, o Requerente avaliou a performance de aderência dos revestimentos de poliuretano mono e bicomponente não sujeitos a carga de modo a compará-la, nomeadamente, com a performance obtida para os revestimentos do tipo epóxi, epóxico acrílico e fluoroetano.

O revestimento de epóxi consistiu em uma dispersão aquosa de oligômero do tipo resina de bisfenol A endurecida usando um tipo de endurecedor de diamina funcionalizada. Este tipo de revestimento de epóxi é mencionado em particular na publicação WO 2008/090411.

O revestimento époxico acrílico consistiu de uma mistura de resina de diacrilato (1-metil-1,2-etanodiil)-bis-[óxi (metil-2,1-etanodi-ila)] e de triacrilato de trimetilolpropano curada por radiação ultravioleta. Este tipo de revestimento, com uma dureza de lápis 3H, é mencionado em particular nas publicações WO 2006/104251 e WO 2009/072486.

O revestimento de fluoroetano consistiu de uma dispersão aquosa de polímero de éter vinílico de flúor etileno endurecido usando um endurecedor de poli-isocianato alifático.

A aderência a vários substratos metálicos foi determinada utilizando o teste de indentação deslizante para cargas crescentes desde 10 N a 750 N que correspondem a pressões de contato aço/aço na gama de 1,0 a 4,5 GPa. Os valores para o módulo de Young tirados da literatura para os polímeros termoendurecíveis tipo poliuretano rígido estavam na gama de 4 a 5 GPa. Usando estes valores, foi possível estimar que a pressão média estava na gama de 150 a 450 MPa para cargas na gama de 10 a 310 N. Estas pressões correspondem às pressões teóricas determinadas para as roscas durante o aperto dos ombros ("shouldering").

A Tabela 1 resume as rugosidades determinadas utilizando um rugosímetro em conformidade com a norma ISO 1997 para as amostras utilizadas.

Tabela 1: rugosidade das amostras de teste em função da preparação da superfície

As cargas críticas para o teste de indentação deslizante, bem como as aderências utilizando o teste da quadrícula em conformidade com a norma ISO 2409 (classe 0 para excelente aderência, classe 5 para aderência medíocre) são apresentadas nas Tabelas 2, 3, 4 e 5, respectivamente, para um substrato de aço carbono como maquinado (XC48 5 AsM), aço carbono com fosfatação de zinco ou manganês (PhZn), laminados de aço inoxidável contendo 13% de cromo (13Cr) e aço carbono revestido com um depósito electrolítico Cu-Sn-Zn (TA).

Tabela 2: comparação da aderência em XC48 AsM

Tabela 3: comparação da aderência em PhZn  

Tabela 4: comparação de aderência em 13Cr

Tabela 5: comparação de aderência em TA

Os revestimentos de poliuretano mono ou bicomponente rígido têm aderências têm relativamente elevadas, independentemente da natureza química da preparação da superfície. O ensaio permitiu que fosse expressa a capacidade do revestimento para permanecer no lugar no 10 contato sob tensão corte/compressão. Uma elevada força de aderência e de coesão permite uma separação suficiente das superfícies para aumentar a longevidade e resistência à gripagem. A resistência do revestimento de poliuretano é comparável à de uma resina epóxica e substancialmente maior do que a de uma resina epóxica acrílica curada por UV.

As resinas rígidas de poliuretano, e em particular a resina de monocomponente com cura iniciada por umidade, foram seleccionadas pela sua flexibilidade e impermeabilidade em relação a outras naturezas químicas. A Tabela 6 mostra os resultados de aderência depois de 168 horas de imersão em água desmineralizada a 40°C.

Tabela 6a: comparação da aderência depois de imersão em água desmineralizada de um revestimento de poliuretano monocomponente rigido em XC48 AsM

Tabela 6b: comparação da aderência depois imersão em água desmineralizada de um revestimento de poliuretano monocomponente rigido 100% no estado sólido em diferentes substratos

O poliuretano monocomponente rígido tinha uma notável 10 impermeabilidade e excelente aderência úmida. No que diz respeito às cargas críticas, é importante notar que a aderência não foi influenciada pelo teste de imersão e pôde ser reforçada sob as condições do teste, confirmando assim a importância desta tecnologia, uma vez que a cura pode ser continuada ao longo do tempo se a umidade relativa é superior ao limite 15 de ativação da reação. A umidade é consumida até à saturação, limitando assim os problemas com a formação de bolhas ou da fraca ligação da camada interfacial.

A fim de ilustrar a impermeabilidade do revestimento, o Requerente realizou medições de ângulo de contato em uma gotícula de 3 20 μL de água destilada, colocada na superfície do revestimento seco, usando um goniómetro de Kruss DSA 100 (diâmetro da agulha = 0,52 mm) conforme mostrado na Tabela 7.

Tabela 7

Em segundo lugar, o Requerente avaliou as performances 5 tribológicas dos revestimentos de poliuretano mono e bicomponente rígido não sujeitos a carga, a fim de compará-las, nomeadamente, com as obtidas para os revestimentos do tipo epóxi, epóxi acrílico e do tipo fluoroetano.

Tabela 8

Independentemente do método de deposição, o coeficiente de atrito para um revestimento de poliuretano rígido foi inferior a μ = 0,080 para cargas de 310 N ou menos, o que corresponde a pressões de contacto metal/ metal atingindo 3,5 GPa, independentemente do substrato, o que assegura uma boa lubrificação mesmo sem um aditivo redutor de atrito. O coeficiente de atrito estava na gama de μ = 0,080 a μ = 0,13 para cargas na gama de 250 a 750 N, correspondente a pressões de contacto metal/metal que atingem 4,5 GPa. As curvas de atrito em aço carbono revestido que ilustram estes resultados nas Figuras 7 e 8 mostram um baixo coeficiente de atrito, estável para o estado sólido a 100% da resina PU 2K (2 componentes), em comparação com a resina epóxica acrílica curada por UV que, a partir de uma carga de 200 N, exibe severa delaminação assinalada por atrito errático e elevado. O atrito na Figura 8 foi crescente como uma função da carga aplicada, mas manteve-se inferior a μ = 0,12.

O baixo valor do atrito foi induzido pela elevada dureza e pela força de aderência relativamente elevada dos poliuretanos rígidos selecionados, demonstrando assim um modelo de atrito de deslizamento superior.

Estáveis coeficientes de atrito, inferiores a μ = 0,06 para pressões na gama de 150 a 400 MPa, correspondem à média das pressões nas roscas durante o aperto dos ombros ("shouldering") durante a montagem convencional por aperto significa que ao apertar as uniões 7" 29# L80 VAM TOP HT, as quais são altamente sensíveis à gripagem (o torque de aperto é de 29900 Nm), podem prever-se relativamente baixos valores de torque de ombro ("shouldering torque"), em oposição a torques de ombro de entre 68% e 74% para uma resina de fluoretano com valores de atrito elevados, especialmente em uma amostra de aço carbono com um depósito eletrolítico de Cu-Sn-Zn (FR 906320).

Em terceiro lugar, o Requerente determinou as propriedades anti-corrosão intrínsecas dos revestimentos da invenção.

Os resultados obtidos em diferentes preparações de superfície com, respectivamente, um revstimento de poliuretano monocomponente rígido e um revestimento de poliuretano bicomponente rígido são mostrados nas Tabelas 9 e 10. Tempo de exposição

Tabela 9: resistência à corrosão para poliuretano monocomponente rígido, NVOC  

Tabela 10: resistência à corrosão para poliuretano bicomponente rígido, Isolythe 115

Tabela 11: Comparação da resistência à corrosão em aço carbono e fosfatação de zinco

O processo para a deposição de um revestimento de poliuretano monocomponente rígido 100% no estado sólido com a iniciação da cura pela umidade é mais protector do que o poliuretano bicomponente rígido e pode atingir 750 horas de exposição com um baixo grau de oxidação do aço carbono como maquinado.

Em comparação com outros revestimentos, os revestimentos de poliuretano rígido, e em particular aqueles para os quais a cura é iniciada pela umidade, apresentam proteção superior contra a corrosão e superior passivação da preparação da superfície, mesmo sem um inibidor de corrosão.

No entanto, deve notar-se que o processo tem de ser totalmente controlado de modo a evitar a formação de bolhas durante a homogeneização e a aplicação. As bolhas podem facilitar a difusão de eletrólitos em direção da interface e iniciar o mecanismo de corrosão.

Claims (22)

1. Componente tubular roscado para perfurar poços de hidrocarbonetos ou trabalhar neles, o dito componente tubular tem em uma das suas extremidades (1; 2) uma zona roscada (3; 4) disposta na sua superfície periférica exterior ou interior, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, caracterizado pelo fato de pelo menos uma porção da extremidade (1; 2) ser revestida com pelo menos uma película seca (12) com uma dureza Shore D superior a 50 e que compreende uma matriz de poliuretano e de poliureia, em que a funcionalidade de uretano é predominante no que diz respeito à funcionalidade da ureia, em uma proporção de pelo menos 55% em peso.

2. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser do tipo monocomponente.

3. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser obtida a partir de um tipo de monômero de poliol com um peso molecular elevado, um agente de extensão de cadeia e isocianatos aromáticos livres que podem ser curados por poliadição usando umidade.

4. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia compreender: • um pré-polímero de isocianato multifuncional com uma funcionalidade de pelo menos 2, preparado a partir de uma mistura de poliéter, polibutadieno ou polióis de poliéster hidroxilado com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol e isocianatos aromáticos do tipo di- isocianato de difenilmetano, em excesso; • um correagente do tipo mono- ou bis-oxazolidona a fim de iniciar a reação e diluir o pré-polímero; • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo di- isocianato de hexametileno a fim de manter a cura; • um catalisador para o pré-polímero do tipo éter etílico dimorfolino ou dibutil laurato de estanho; • um plastificante para controlar a formação de espuma durante a formação da película, em particular do tipo fosfato de trietileno.

5. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia compreender ainda um eliminador de umidade, a fim de estabilizar o pré- polímero durante o armazenamento através da captura da água residual, o dito eliminador de umidade é do tipo isocianato de sulfonilo p-tolueno, ortoformato de trimetil ou ortoacetato de trimetil.

6. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia compreender ainda um eliminador de C02 do tipo óxido de cálcio ou óxido de magnésio, a fim de controlar a formação de espuma e a formação de bolhas durante a reação.

7. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser do tipo bicomponente.

8. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser obtida a partir de uma mistura de polióis fundíveis por calor e poliaminas com um peso molecular baixo, que pode ser curada por policondensação utilizando um poli-isocianato alifático.

9. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia compreender: • um pré-polímero de poliol selecionado a partir de poliéster, poliéter e polióis de polibutadieno com uma massa molecular na gama de 300 a 6000 g/mol curado usando um poli-isocianato alifático (componente A); • uma poliamina fundível por calor, com uma funcionalidade de 2 ou mais e com uma massa molecular na gama de 168 a 600 g/mol, em particular 4,4'-metileno-bis (2-cloroanilina); e • um agente de cura poli-isocianato alifático do tipo di- isocianato de hexametileno, em excesso.

10. Componente tubular roscado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ainda compreender, pelo menos, um lubrificante sólido como um agente redutor de atrito, selecionado de entre a categoria de lubrificantes sólidos da classe 1, 2, 3 ou 4 em uma proporção em peso na gama de 5% a 30%.

11. Componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o lubrificante sólido ser selecionado entre: • um lubrificante sólido da classe 2 do tipo Bi2S3; • um lubrificante sólido de classe 4 do tipo PTFE; e uma combinação dos mesmos.

12. Componente tubular roscado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia compreender ainda um inibidor de corrosão.

13. Componente tubular roscado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado por toda a zona roscada (3; 4) ser revestida com uma película de poliuretano (12).

14. Componente tubular roscado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender uma superfície de vedação metal/metal, sendo a dita superfície de vedação revestida com película de poliuretano (12).

15. União tubular roscada que compreende um componente tubular com rosca macho e um componente tubular com rosca fêmea montados por aperto um no outro, caracterizada por pelo menos um dos ditos componentes tubulares roscados é como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14.

16. Processo para revestir um componente tubular roscado para perfurar poços de hidrocarbonetos ou trabalhar neles, o dito componente tubular tem em uma das suas extremidades (1; 2) uma zona roscada (3, 4) produzida na sua superfície periférica exterior ou interior, dependendo se a extremidade roscada é do tipo macho ou fêmea, caracterizado pelo fato de o processo compreender as seguintes etapas: • produção de uma matriz de poliuretano e de poliureia da película seca do componente tubular roscado como definido em uma das reivindicações 1 a 12, no estado líquido; • aplicação da matriz de poliuretano e de poliureia no estado líquido por pulverização sobre uma porção da extremidade (1; 2) do dito componente tubular roscado; e • cura da matriz para formar uma película de poliuretano (12) com uma estrutura essencialmente rígida.

17. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser uma matriz monocomponente da película seca, tal como definido em uma das reivindicações 2 a 6.

18. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a cura da película de poliuretano ser iniciada pela aplicação de uma umidade relativa de pelo menos 60% RH a uma temperatura de pelo menos 20°C, opcionalmente seguida por secagem.

19. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a secagem ser realizada em um forno de secagem por infravermelhos ou convecção fornecido com vapor de água.

20. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a matriz de poliuretano e de poliureia ser uma matriz bicomponente da película seca, tal como definido em uma das reivindicações 7 a 9.

21. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo com reivindicação 20, caracterizado pelo fato de a película de poliuretano ser curada por meio de um dispositivo de pulverização de bicomponente, com mistura externa de endurecedor.

22. Processo para revestir um componente tubular roscado de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de a cura da película de poliuretano ser seguida por uma secagem em estufa ou operação pós- cura a uma temperatura de 90°C.

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