MX2010006072A - Junta roscada para tubos. - Google Patents

Abstract

Junta roscada para tubos constituida por un perno y una caja, teniendo cada uno una superficie de contacto de metal sin roscar, donde la superficie de contacto de la caja tiene un recubrimiento lubricante sólido que tiene una conducta reológica plástica o viscoplástica como una capa exterior, y la superficie de contacto del perno tiene un recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una resina curable de UV como la capa exterior.

Description

JUNTA ROSCADA PARA TUBOS Campo Técnico ! Esta invención se relaciona- con juntas roscadas para tubos para utilizarse en la conexión de tubos de acero j y particularmente productos tubulares en campo petrolero (OCTG) entre si y ' para un método* de tratamiento de superficie para la junta roscada. La junta roscada para tubos de acuerdo con la presente invención ' puede exhibir excelente resistencia a erosión y resistencia a la corrosión sin la aplicación de grasa compuesta que en el pasado se ha aplicado a las juntas . roscadas para tubos cuando se conecten ¡ los productos tubulares de campo petrolero entre si.- Correspondientemente, esta junta roscada para tubos puede evitar efectos dañinos en el ambiente global y humano causado por grasa compuesta.

Antecedentes de la Invención Los productos tubulares de campo petrolero como tubería y tubería de revestimiento utilizada en la excavación de pozos petroleros están conectados usualmente entre sí por juntas roscadas para tuberías. En el pasado, la profundidad de pozos petroleros era típicamente de 2,000 - 3,000 metros, pero en pozos petroleros profundos como los recientes campos petroleros costafuera, la profundidad puede llegar a 8,000 - 10,000 metros.

En este ambiente de uso, las juntas roscadas para conectarse con productos tubulares de campos petroleros I I están sujetos a cárgas como fuerzas tensoras axiales i causadas por el peso de los productos tubulares del campo petrolero y las juntas roscadas para los tubos en sí i mismos, la combinacijón de presiones internas y externas y t el calor geotérmico. | Correspondientemente, necesitan poder mantener hermeticidajd de gas sin pásar por daños aún en este ambiente severo1 ¡ Una junta ¡ roscada típica para tubos utilizada I para conectar productos tubulares de campo petrolero entre sí que tiene una estructura de caja de pernos. Un perno es i un componente de la junta que tiene una rosca macho formada i en el extremo de unj producto tubular de campo petrolero, por ejemplo, y una caja que es un componente de la junta j I que tiene una rosca hembra formada en la superficie interior de un conector roscado (un acoplamiento) . En el I caso de una junta roscada, referida como junta premium que : I tiene una hermeticidad de gas superior, porciones de i i contacto de metal sin roscar se forman en la punta de la Í I rosca macho del perno y en la porción base de la rosca hembra de la caja. ;Las porciones de! contacto de metal sin i roscar pueden incluir una porción de sello de metal formada i : en una superficie cilindrica del perno o de la caja y un i codo de torsión formado en una superficie cilindrica del I perno o de la caja,! y un codo de torsión que está . casi perpendicular a la dirección axial de la junta roscada. Cuando uno de los extremos de un producto tubular del campo petrolero se inserta dentro de un conector roscado y la rosca macho del perno y la rosca hembra de la caja se ajustan, las porciones de contacto de metal sin roscar del ! perno y de la caja se ponen en contacto entre sí con una i cantidad prescrita de interferencia de manera que forman un sello de metal a metal y de esta forma proveen hermeticidad para el gas.

I Durante el proceso de bajar la tubería o la i tubería de recubrimiento en un pozo petrolero, debido a diversos problemas, algunas veces es necesario desconectar una junta que ha sido conectada una vez, para levantarla fuera del pozo petrolero, para reconectarla y volverla a I bajar. API (Instituto Americano del Petróleo) requiere i resistencia a la erosión de manera que la llamada erosión o agarre severo no ocurra y la hermeticidad de gas se mantenga aún si el acoplamiento (conexión) y desacoplamiento (desconexión) se repiten diez veces para i I una junta para tubería o tres veces para una junta de tubería de revestimiento.

En el momento del acoplamiento, con el fin de incrementar la resistencia de erosión y hermeticidad de gas, un lubricante líquido viscosos que contiene polvos de I metal pesado y que se refiere a una grasa compuesta se aplica a las superficies de contacto (las porciones roscadas y las porciones de contacto de metal sin roscar del perno y la caja) de una junta roscada para tubos. Esta grasa compuesta se especifica por el boletín 5A2 de la API . i La grasa compuesta también exhibe resistencia a la corrosión al evitar la ocurrencia de óxido en una superficie de contacto a la cual se aplica.

Se ha propuesto sujetar previamente las superficies de contacto de las juntas roscadas de los tubos para varios tipos · de tratamiento de superficie como nitruración, varios tipos de enchapado incluyendo enchapado de zinc y enchapado compuesto, y tratamiento de conversión química de fosfato para formar una o más capas del mismo con el fin de incrementar la retención de la grasa compuesta y mejorar las propiedades de deslizamiento. Sin i embargo, como se describió anteriormente, el uso de grasa compuesta impone la amenaza de efectos dañinos al medio ambiente y a los humanos .

La grasa compuesta contiene grandes cantidades de polvos de metales pesados como zinc, plomo y cobre. Cuando i se acopla una junta roscada para tubos, la grasa que se ha i aplicado se desvanece o fluye hacia el exterior de la superficie, y existe la posibilidad de producir efectos dañinos en el ambiente y especialmente en la vida marina, particularmente debido a metales pesados dañinos como plomo. Adicionalmehte, el proceso de aplicar la grasa compuesta empeora el¡ ambiente de trabajo y también existe la preocupación de los efectos dañinos sobre los humanos.

En años ! recientes, como resultado de la promulgación en 1998 de la Convención OSPAR (Convención de Oslo-París) para evitar la contaminación del océano en el Noreste del Atlántico, estrictas restricciones concernientes al medio ambiente global se han impuesto cada vez más, y en algunas regiones, el uso de grasa compuesta ya ha sido restringido. Correspondientemente, con el fin de evitar los efectos dañinos en el ambiente y en los humanos en la excavación de los pozos de gas y los pozos de petróleo, se ha desarrollado una demanda para las juntas roscadas para tubos que pueden exhibir excelente resistencia a la erosión sin usar grasa compuesta.

Otro problema de la grasa compuesta es que contiene una gran cantidad de lubricante sólido tipificado por grafito, de manera que el recubrimiento no es transparente . Un perno que tiene una porción roscada en la superficie exterior del tubo se daña más fácilmente por problemas durante ; la transportación o durante el acoplamiento que es una caja que tiene una porción roscada en la superficie interna del tubo, de manera que la porción roscada de un perno con frecuencia se inspecciona por daños antes de las operaciones de acoplamiento. Cuando una grasa compuesta se aplica ¡ a un perno, es necesario quitar la grasa compuesta aplicada en el momento de esta inspección y después es necesario! volver a aplicar la grasa compuesta después de la inspección. Como se describió anteriormente, i esta operación es ¦ dañina al medio ambiente y causa problemas. Si un recubrimiento de lubricante es transparente, una porción roscada puede inspeccionarse por daños si retirar el recubrimiento y la inspección puede hacerse más fácil.

¡ Ya que una junta roscada, que puede utilizarse para la conexión de productos tubulares en campos petroleros sin aplicación de grasa compuesta, los presentes inventores previamente han propuesto en WO 2006/104251 una junta roscada para tubos en los que la superficie de I contacto de por lo menos uno de los pernos y una caja está recubierta con un recubrimiento de dos capas comprende un líquido viscoso o un recubrimiento lubricante semisólido y en la parte superior es un recubrimiento sólido seco. El recubrimiento sólido seco puede formarse a partir de una I resina de termo fraguado comó una resina de acrílico o un recubrimiento de uná resina curable con UV. El líquido viscoso o recubrimiento lubricante semi-sólido es pegajoso y pueden adherirse materias extrañas a éste, pero a través i de formar un recubrimiento sólido seco encima, se elimina I su pegajosidad. El recubrimiento sólido seco se rompe en el momento de hacer, una junta roscada, de manera que no interfiere con las propiedades lubricantes del recubrimiento lubricante debajo de: éste. Esta junta roscada para tubos tiene excelentes propiedades lubricantes y suficiente resistencia a raspamiento, pero es necesario para formar una estructura de dos capas del recubrimiento lubricante y el recubrimiento sólido seco, de manera que los costos son altos! Adicionalmente, cuando la estructura de dos capas se rompe en el momento de acoplarse, se forman hojuelas y su apariencia subsecuente no es buena.

Adicionalmente, el recubrimiento tiene baja transparencia.

En O 2007/042231, los presentes inventores revelaron una junta roscada para tubos en los que una capa delgada de lubricante que no está pegajosa y que tiene partículas de lubricante sólido se dispersan en una matriz sólida exhibiendo ¡ propiedades reológicas plásticas o viscoplásticas (conducta de flujo) se forman en las porciones roscadas de un perno y una caja. El punto de i fusión de la matriz preferentemente está en el rango de 80 - 320 °C y se forma á través de recubrimiento pro rocío en I masa fundida (rocío I fundido en caliente), recubriendo con una de eno de carnauba) y un jabón ¡de metal (como estearato de zinc) como componentes lubricantes y un sulfonato de calcio como inhibidor de corrosión. Esta junta roscada para tubos tiene excelentes propiedades lubricantes y resistencia a la corrosión. Sin embargo, ya que el recubrimiento no es transparente, es difícil realizar la inspección por daños de las roscas en ía superficie exterior del perno en preparación para situaciones en las que el raspamiento ocurre repentinamente debido a daño a las roscas en la superficie exterior del perno.

En WO2006/75774 , una junta roscada para tubos es revelada donde la superficie de contacto de por lo menos un perno y una caja se, recubren con un recubrimiento de dos capas que comprenden! un recubrimiento de lubricante sólido conteniendo un polvo: lubricante y un aglutinador y encima un recubrimiento sólido de protector de corrosión que no contiene partículas sólidas. Esta junta roscada para tubos tiene una resistencia extremadamente alta a la corrosión, pero el recubrimiento de lubricante sólido sustancialmente no tiene propiedades reológicas plásticas o viscoplásticas . Por lo tanto, aún si el recubrimiento sólido protector de corrosión formado encima se rompen en el momento de acoplar una junta roscada, es difícil que los pedazos rotos se incrusten en el recubrimiento lubricante sólido subyacente y las propiedades lubricantes son relativamente pobres .

Revelación de la Invención El objeto cié la' presente invención es proveer una junta roscada para tubos que suprime la formación de óxido y exhibe excjelente resistencia de raspamiento y hermeticidad de gas ísin usar un compuesto de grasa y que í tiene una sola capa |de un recubrimiento de tratamiento de superficie formado en cada uno del perno y la caja, el recubrimiento tiene j una superficie no pegajosa y buena apariencia que permite facilidad de inspección y un método de tratamiento de superficie del mismo.

! El objetivó descrito anteriormente se logra al recubrir la superficie de contacto de un perno con un recubrimiento sólido; protector de corrosión basado en una i ¦ , resina curable con LTV y recubre la superficie de contacto de una caja con un recubrimiento lubricante sólido que. i tiene propiedades reológicas plásticas o viscoplásticas y que no fluye bajo presión normal sino que bajo alta presión (como una formada de una, composición de masa fundida en caliente) . J La presenté invención es una junta roscada para I tubos constituida por un perno y una caja, cada una con una superficie de contacto que comprende . una Procion roscada y i una porción de contabto de metal sin roscar, caracterizada porque la superficie de contacto de la caja tiene un I recubrimiento lubricante sólido con una conducta reológica ¡ plástica y viscoplástica como una capa superior y la superficie de contacto del perno tiene un recubrimiento sólido protector de corrosión basado en una resina curable con UV en la capa exterior.

El recubrimiento lubricante "sólido" y recubrimiento protector de corrosión "sólido" indica que estos recubrimientos' son sólidos a temperatura ambiente y específicamente aquí : que son sólidos a una temperatura que I no es superior a 40° iC.

Desde el punto de vista de la presente invención es un método de tratamiento de superficie para una junta roscada para tubos constituidos por un perno y una caja, cada uno teniendo una superficie de contacto que comprende una porción roscada y una porción de contacto de metal sin roscar, caracterizada por formar un recubrimiento lubricante sólido j que tiene propiedades reológicas plásticas o viscoplásticas en la superficie de contacto de I la caja, y formando un recubrimiento protector de corrosión i sólido en la superficie de contacto del perno a través de la aplicación de una composición basada en una resina curable con UV seguida por irradiación de rayos UV.

Algunas formas de realización de la presente invención incluyen ló siguiente: - el recubrimiento protector de corrosión sólido está formado de dos o más capas cada una basada en una I resina curable con UV; - la superficie de contacto de por lo menos uno de entre el perno y la caja previamente pasa por un tratamiento de superficie preparatorio a través de un método seleccionado1 de entre explosión, desoxidación, tratamiento de conversión química con fosfato, tratamiento de conversión química con oxalato, tratamiento de conversión química con borato, enchapado metálico o una combinación de dos o ¡más de estos métodos; - el recubrimiento de lubricante sólido se forma I ? por recubrimiento de ¡rocío de una composición fundida; i la composición comprende un polímero I termoplástico, una cera, un jabón de metal, y un lubricante sólido; - la composición además contiene un inhibidor de corrosión; - la composición además contiene un inhibidor de corrosión y una resina líquida insoluble en agua; - en adición a la resina curable con UV, el recubrimiento protector de corrosión sólido contiene un lubricante, un relleno fibroso y/o un agente para evitar la i oxidación; - el lubricante es una cera; ! - adicionalmente a la resina curable con ÜV, el recubrimiento protector de corrosión !sólido contiene por lo i menos un aditivo seleccionado de un pigmento, un tinte y un agente fluorescente; i - la junt roscada para tubos se utiliza para conectar productos tubulares de un campo petrolero entre S Í . ! De acuerdo con la presente invención, a través del recubrir la superficie de contacto (la Proción roscada y la Proción de contacto de metal sin roscar) de un perno, que es un componente de la junta roscada para tubos que i tienen una estructura de perno-caja, con un recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una resina curable con UV y a través de recubrimiento de la superficie de contacto de una caja, que es el otro componente de la junta, con un recubrimiento de lubricante sólido que tiene propiedades reológicas plásticas y vi'scoplásticas y capaces de fluir bajo una 1 alta presión de superficie como un recubrimiento de tipo masa fundida en caliente, suficiente resistencia a la corrosión y resistencia al raspamiento (propiedades lubricantes) pueden impartirse a las superficies de contacto de una junta roscada para tubos solamente al formar un recubrimiento de tratamiento de superficie relativamente económico en la forma de una sola capa en cada una de las superficies de contacto sin aplicación de una grasa compuesta.

De esta ;forma, debido ,a la habilidad del i i I recubrimiento lubricante sólido antes descrito para fluir bajo una alta presión, aunque se aplique solamente a la superficie de contacto de, una caja, exhibe alto desempeño I lubricante, y raspamiento de una junta roscada para tubos puede evitarse aun cuando el acoplamiento y desacoplamiento se repitan. El recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una resina curable con UV (comprende predominantemente una resina curable por UV) formada en la superficie de contacto de una caja es dura, y cuando el perno tiene este recubrimiento se ajusta a la caja teniendo el recubrimiento lubricante descrito anteriormente, no afecta adversamente la resistencia de raspamiento de la junta roscada para los tubos.

La capa protectora de corrosión sólida basada en una resina curable con UV es altamente transparente. Por lo tanto la inspección en cuanto a daños de una porción roscada de un perno que puede fácilmente sufrir daños externos que pueden desempeñarse sin retirar el recubrimiento de tratamiento de la superficie y la carga I inspeccionar roscas antes del acoplamiento puede ser reducida ampliamente .

El recubrimiento lubricante sólido que tiene las propiedades reológic s antes descritas como una del tipo de masa fundida en caliente y por supuesto, el recubrimiento i protector de corrosión sólido cada uno tiene una superficie superficie de contacto en sí misma sufre endurecimiento de la superficie y la Figura 3(b) muestra un ejemplo de formar un recubrimiento para el tratamiento de superficie í preparatoria para ha'cer áspera la superficie encima de la I superficie de contacto.

Mejor modo para llevar a cabo la invención A continuación, una forma de realización de una i junta roscada para J tubos de acuerdo con la presente invención se explicará en detalle.

I La Figura 1 muestra esquemáticamente la j estructura ensamblada de una junta roscada típica para tubos que muestran leí estado de un tubo de acero para productos tubulares i de campo petrolero y un conector roscado en el momento del embarque. Un perno 1 tiene una I porción roscada machó 3a en su superficie exterior se forma i en ambos extremos dé un tubo de acero A y una caja 2 que tiene una porción ¡roscada hembra 3b en su superficie ¡ interior que se forma en ambos lados de un conector roscado (un acoplamiento) . ¡Un perno se refiere a un componente de I la junta roscada qué tiene una rosca macho formada en el i extremo de un primerj elemento tubular (un tubo de acero en i ; el ejemplo ilustrado) , y una caja se refiere a un í componente de junta! roscada que tiene una rosca hembra formada en el extremo de un segundo elemento tubular (un I acoplamiento en el ejemplo ilustrado) . El acoplamiento B se conecta previamente a un extremo del tubo de acero A.

Aunque no se muestra,1 antes del embargue, un protector para i proteger la porción j roscada se monta en cada uno de los pernos sin montar del tubo de acero y la caja no conectada del acoplamiento B. : El protector se retira antes de usar la junta roscada.

Típicamente, como se muestra en la figura, un perno se forma en la; superficie exterior de ambos extremos de un tubo de acero 1 y una caja se forma en la superficie I interior de un elemento separado en la forma de un acoplamiento. Sin embargo, de manera inversa, es teóricamente posible hacer la superficie interior de ambos extremos de un tubo de acero una caja y hacer la superficie exterior de un acoplamiento un perno. Adicionalmente , j también existen juntas roscadas integrales para tubos que no usan un acoplamiento y en los cuales se forma un perno en uno de los extremos y una caja se forma en el otro extremo del tubo de acero. En este caso, el primer elemento tubular es un primer tubo de acero y el segundo I elemento tubular es ,un segundo tubo1 de acero. Una junta roscada para tubos de acuerdo con la presente invención puede ser cualquiera de estos tipos. A continuación, la presente invención ;se explicará mientras se toma como ejemplo una junta roscada para tubos del tipo mostrado en I la Figura 1 en la que un perno se forma en la superficie exterior de los dos extremos de un tubo de acero y una caja se forma en la superficie interior de, un acoplamiento.

La Figura 2 muestra . esquemáticamente la estructura de una júnta roscada para los tubos. La junta roscada para tubos está constituida por un perno 1 formado en la superficie exterior del extremo de un tubo de acero A y una caja 2 formada en la superficie interior de un acoplamiento B. El perno 1 tiene una porción roscada macho 3a y en el extremo del tubo de acero tiene una superficie de sellado de metal 4a y un codo de torsión 5. Correspondientemente, la caja 2 tiene una porción roscada hembra 3b, y una superficie de sellado de metal 4b y un codo de torsión 5 . en el lado interior de la porción roscada. La superficie de sellado de metal y el codo de torsión de cada uno: del perno y la caja constituyen una porción de contacto de metal sin roscar.

Las porciones roscadas 3a y 3b, las superficies de sellado de metal 4a y 4b y los codos de torsión 5 del perno 1 y la caja 2 \ son las superficies de contacto de la junta roscada para los tubos. Estas superficies de contacto necesitan tener resistencia de raspamiento, hermeticidad de gas; y resistencia de corrosión. En el pasado, para estos propósitos, la aplicación de grasa i compuesta que contiene polvos de metal pesado se llevaba a cabo, pero como se indicó anteriormente, la grasa compuesta tenía problemas respecto a sus efectos en humanos y el medio ambiente y tenía problemas con respecto a la resistencia al raspamiento en el uso real debido a una disminución en el desempeño durante el almacenamiento o t " I debido a la adhesión 'de materias extrañas. Adicionalmente, i en el momento de inspección de las porciones roscadas antes del acoplamiento eral necesario lavar la grasa compuesta y ! después volverá a aplicar, posteriormente a la inspección.

De acuerdo! ! con la presente invención, como se I I muestra en la Figura 3, con respecto a la superficie de sellado de metal, la superficie de } contacto de un perno puede opcionalmente I tener una capa 31 de tratamiento de superficie preparatoria para el propósito de hacer áspera la superficie de un kcero base 30a y encima de esto formar ¡ un recubrimiento protector de corrosión sólido 32 basado en una resina curable por UV. El recubrimiento protector de corrosión sólido 32 puede constituirse por dos o más capas I basadas en una resina curable UV. La superficie de contacto de una caja! puede opcionalmente tener una capa de í ' 1 I tratamiento de superficie preparatoria 31b para el i ¦ : propósito de hacer áspera la superficie de un acero base 30b y un recubrimiento lubricante sólido 33 se forma encima de esto. En la presente invención, el recubrimiento lubricante sólido es un recubrimiento que tiene una I conducta reológica ¡ plástica o :viscoplástica . Un i : como resultado, las propiedades como la resistencia a raspamiento y la ¡resistencia a ; la corrosión pueden mejorarse. Para este propósito, antes de formar un recubrimiento, el tratamiento de la superficie preparatoria j que puede incrementar la aspereza de la superficie se realiza preferentemente en la superficie de contacto de por lo menos uno de entre el perno y la caja y preferentemente i en ambos .

Los ejemplos del tratamiento de superficie incluyen tratamiento ¡ de explosión que comprende en disparar un material explosivo como un tiro que tiene una forma esférica o grava que' tiene una forma angular, o desoxidado en el que la piel se hace áspera a través de inmersión en una solución de un ácido fuerte como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico o ácido fluorhídrico. Estos i ; son tratamientos qué pueden incrementar la aspereza de la superficie de la base en sí misma.

Los ejemplos de los métodos de tratamiento preparatorio de superficie son los métodos de tratamiento de conversión química como un tratamiento de conversión química de fosfato, \ tratamiento de conversión química de oxalato, y tratamiento de conversión química de borato así como enchapado metálico.

El tratamiento de conversión química incrementa la aspereza de la superficie al formar un recubrimiento de ¡ I I conversión química de cristales aciculares que tienen una alta aspereza de superficie y de esta forma pueden I , l incrementar la adhesión de un recubrimiento protector de í ; corrosión sólido 01 un recubrimiento lubricante sólido I ¦ : formado encima de éste.

I El enchapado metálico puede incrementar la ' I I resistencia de raspamiento y algunos tipos de enchapado í metálico también pueden incrementar la aspereza de la i superficie. Los ejemplos del enchapado metálico que pueden i '. incrementar la aspereza de la superficie son enchapado de cobre, hierro y aleaciones de los mismos a través del í '. método de galvanizado, enchapado por impacto de zinc o aleación de zinc ¡ donde las partículas tienen un í ¡ recubrimiento de núcleo de hierro con zinc, una aleación de I zinc-hierro o similares se expulsan a través de fuerza centrífuga o presiónj de aire para acumular las partículas de zinc o de aleación de zinc-hierro de manera que formen ! un recubrimiento de j metal poroso y el enchapado metálico ! compuesto en el quej se forma un recubrimiento que tiene Í I , partículas diminutas ! dispersas en un metal. i En cualquiera de los métodos de tratamiento preparatorio de las superficies de contacto, la aspereza de la superficie Rz obtenida al hacer áspera a través de tratamiento de superficie preparatoria es preferible de 5- 40 m. Si Rz es; menor a 5 \i , la adhesión de un I recubrimiento formado encima de éste puede volverse inadecuado. Por otro lado, si Rz excede 40 µp?, la superficie tiene una fricción incrementada, y no puede ser posible para el recubrimiento formarse ahí para soportar las fuerzas de cizallamiento y las fuerzas de compresión que el recubrimiento < recibe cuando s aplica alta presión a la superficie y el rompimiento o descamación de un recubrimiento puede ocurrir fácilmente. Dos o más tipos de tratamiento preparatorio de superficie pueden realizarse para hacer áspera laj superficie. Además, diferentes tipos de tratamiento preparatorio de superficie pueden realizarse en el perno y la caja.

Desde el punto de vista de la adhesión de un recubrimiento protéctor de corrosión sólido o un I recubrimiento lubricante sólido, se prefiere la superficie preparatoria de la superficie que puede formar un recubrimiento poroso. En particular el tratamiento de fosfato utilizando fosfato de manganeso, fosfato de zinc, fosfato de hierro-manganeso, o fosfato de zinc-calcio o la i formación de un recubrimiento de zinc o aleación de zinc- i hierro a través del enchapado pro impacto se prefiere desde el punto de vista de adhesión del recubrimiento formado encima de esto, mientras que el recubrimiento de aleación I de zinc o zinc-hierro que pueden esperarse que provean un efecto protector de corrosión inmolatorio a través del zinc i se prefiere desde el punto de vista de resistencia a la corrosión. , El tratamiento de conversión química de fosfato manganeso es particularmente preferida como un tratamiento preparatorio de superficie para un recubrimiento lubricante sólido y el tratamiento de conversión química de fosfato de zinc y el enchapado por impacto con zinc o una aleación de zinc-hierro son preferidas como tratamiento preparatorio de superficie para un recubrimiento protector de corrosión sólido. ¡ Tanto un récubrimiento formado por fosfatado como un recubrimiento de aleación de zinc o aleación de zinc-hierro formados por enchapado por impacto son porosos . Por lo tanto, si un recubrimiento protector de corrosión sólida o un recubrimiento 'lubricante sólido se forma encima de este recubrimiento, la - adhesión del recubrimiento se incrementa por el llamado "efecto ancla" de un recubrimiento poroso. Como resultado, se vuelve difícil que ocurra una descamación el recubrimiento lubricante i sólido aún si el acoplamiento o desácoplamiento se repiten y el contacto directo entre las. superficies de metal se evita de manera efectiva y la resistencia al raspamiento, hermeticidad de gas y resistencia a la corrosión se j mejoran.

El fosfatado puede llevarse a cabo por inmersión I I partículas de enchapado contra el material que será enchapado. En la presente invención; ya que es suficiente i enchapar solamente ! una superficie de contacto, es preferible usar el 1 enchapado por explosión que puede realizarse con enchapado localizado.

El enchapado con explosión puede realizarse utilizando, por ejemplo, partículas de enchapado que tengan un recubrimiento con núcleo basado en hierro con una capa de superficie dé zinc o una aleación de zinc (como una aleación de zinc-hierro) ya que las partículas estalladas que serán impactadas contra la superficie de contacto que será recubierta. El contenido de zinc o una aleación de zinc en las partículas preferentemente están en el rango de 0.2 - 1.5 mm. Como resultado de estallamiento, solamente las capas de superficie de zinc o aleación de zinc de las partículas se adhieren a la superficie de contacto que es un sustrato que será recubierto, de manera que el recubrimiento poroso de zinc o una aleación de zinc se i forma en la superficie de contacto. Esta técnica de enchapado por explosión puede formar un recubrimiento enchapado que tiene buena adhesión a !la superficie de acero sin importar la composición del acero.

Desde el punto de vista de la prevención de I corrosión y la adhesión, el grosor de la capa de zinc o aleación de zinc formada por enchapado por impacto es i I preferentemente de 5-40 ym. Si es menos de 5 µp?, la resistencia a la corrosión adecuada no se garantiza en i i algunos · casos. Porj otro lado, si - excede ...de 50 µ??, la adhesión del recubrimiento formado ahí tiende a disminuir. De manera similar, el grosor de un recubrimiento de fosfato está preferentemente en el rango de 5-40 µ??.

Un método de tratamiento de superficie que es efectiva para incrementar la resistencia a raspamiento cuando se utiliza como un tratamiento preparatorio de t superficie antes de la . formación de un recubrimiento lubricante sólido también puede emplearse. Por ejemplo, el enchapado con una o más capas de un metal o una aleación es efectivo en mejorar, la resistencia a raspamiento. Los ejemplos de este enchapado son enchapado de capa simple de i Cu, Sn, o Ni o como se revela en JP-2003-74763 A, un enchapado de una sola capa con una aleación de Cu-Sn, enchapado de dos capas con una capa de Cu y una capa de Sn, y un enchapado de tres capas con una capa de cada uno de Ni, Cu y Sn. Con un tubo de acero fabricado de acero que I tiene un contenido de Cr de por lo menos 5%, el enchapado i de una aleación de Cu-Sn, enchapado de dos capas de enchapado de Cu y enchapado de Sn, y enchapado de tres capas de enchapado de Ni-enchapado de Cu-enchapado de Sn i son preferidos. Más preferido son los enchapados de dos capas de enchapado de Cu y enchapado de Sn, el enchapado de tres capas de enchapado de golpe de Ni-enchapado de Cu- enchapado de Sn y enchapado de una aleación de Cu-Sn-Zn. Este enchapado de metal o aleación de metal 8ede realizarse a través del método descrito en JP 2003-74763 A. Un i ejemplo del enchapado que se prefiere sin importar el tipo i de acero de una junta roscada para tubos (acero al carbono, aleación de acero, alta aleación de acero) puede realizarse a través de enchapado por golpe de Ni seguido por enchapado de Cu, enchapado de aleación de Cu-Sn o enchapado de I aleación de Cu-Sn-Zn para formar capas de enchapado que tienen un grosor total de 5 - 15 µp?. Cuando la resistencia a raspamiento es deseada en un ambiente de uso más severo, el enchapado como tratamiento preparatorio de superficie se realiza preferentemente por enchapado por golpe de Ni I seguido por enchapado de aleación de Cu-Sn-Zn.

Recubrimiento protector de corrosión sólido La superficie de contacto de un perno preferentemente se somete al tratamiento preparatorio de superficie como se describió anteriormente, particularmente ¡ por tratamiento de conversión química de fosfato de zinc o por enchapado por impacto para formar una capa enchapada de zinc o aleación de zinc porosa. A partir de entonces, una capa protectora de corrosión sólida basada en una resina curable por UV se forma en la superficie de contacto del I perno como una capa exterior.

Como se describe anteriormente con respecto .a la Figura 1, un protector con frecuencia se monta en el perno y la caja desconectada de una junta roscada para tubos hasta que la junta se utilice realmente. El recubrimiento protector de corrosión sólido necesita ser uno que no se destruya o se rompa por la fuerza aplicada en el momento de montar un protector,; que no se disuelva cuando se exponga i I al agua que se condensa debido al punto de condensación durante la transportación o almacenamiento y que no se suaviza fácilmente aun a una temperatura que excede 40° C.

En la presente invención, con el fin de formar un recubrimiento que satisfaga estas propiedades, se forma un recubrimiento protector de corrosión sólido a partir de una composición basada en una resina curable con UV, que se conoce que forma un recubrimiento de alta resistencia. Una composición de recubrimiento de resina conocida comprende por lo menos un monómero, un olígomero y un iniciador de ! -foto polimerización puede utilizarse como una resina i curable con UV. No existen limitaciones particulares en los componentes y la composición de una composición de resina curable con ¡UV mientras que una reacción de foto polimerización ocurre bajo la irradiación con luz ultravioleta para formar un recubrimiento curado. j Algunos dé los ejemplos no limitantes de los monómeros son poli (di-tri-o superior) ésteres de alcoholes i polihídricos con un; ácido (met) acrílico así como varios compuestos de (mét) acrilato, N-binilpirrolidona, N- I vinilcaprolactam y , estireno. Algunos ejemplos no limitantes de oligómeros son un (met) acrilato de epoxi, (met ) acrilato de uretanó, (met) acrilato de poliéster, (met ) acrilato de poliéter, y (met) acrilato de silicona.

Un iniciador de foto polimerización útil es un compuesto que tiene , absorción en una longitud de onda de 260 - 450 nm como benzoina y sus derivados, benzoferona y I i sus derivados, acetpfenona y sus derivados, cetonas de Michler, benzilo y sus derivados, monosulfido de tetraalquilotiuram y tioxanos. Es particularmente preferente el uso de.tioxano.

Desde el punto de vista de propiedades ¡ deslizantes, la resistencia de recubrimiento y resistencia de corrosión, un recubrimiento protector de corrosión i formado de una resina curable con UV puede contener aditivos seleccionados de lubricantes, rellenadores J fibrosos y agentes que evitan la oxidación.

I¡ Los ejemplo's de lubricantes son ceras, jabones de metal como estearato de calcio y estearato de zinc y politetrafluoretilenp (PTFE) . Un ejemplo de rellenadores fibrosos es el carbonato de calcio acicular como " hiscal" fabricado por Maruo 'calcium Co. Ltd. Uno o más de estos I aditivos pueden añadirse de manera que la relación de masa de estos aditivos (cantidad total en caso de que se utilicen dos o más) á la resina curable con UV es de 0.05-0.35. Si la relación de masa es 0.05 o menos, la mejoría en las propiedades deslizantes o resistencia de recubrimiento puede 'ser inadecuada. ! Por otro lado, si se exceden 0.35, la viscosidad de · una composición de recubrimiento puede incrementarse , de manera que la facilidad de recubrimiento empeora, y existen casos en los i que el recubrimiento resultante tiene una resistencia disminuida.

Los ejemplos del agente que previene la oxidación son tripolifosfato de aluminio y fosfito de aluminio. Estos aditivos pueden añadirse en una relación de masa como máximo de 0.10 con réspecto a la resina curable con UV.

Un recubrimiento protector de corrosión sólido formado a partir de una resina curable de UV es en su mayoría transparente; Desde el punto de vista de facilidad de inspección de calidad a través de, observación visual de procesamiento de imagen del recubrimiento protector de corrosión sólido que se forma (inspección en cuanto a si el recubrimiento está presente, la uniformidad o falta de uniformidad del grosor de recubrimiento y similar) , el recubrimiento protector de corrosión sólido puede contener por lo menos un aditivo para colorear el recubrimiento bajo luz visible o luz ultravioleta. El aditivo que se utiliza puede seleccionarse . de los pigmentos, tintes y agentes i fluorescentes. Los iagentés fluorescentes algunas veces no pueden dar color a un recubrimiento bajo luz visible, pero pueden hacer que el| recubrimiento éste fluorescente bajo por lo menos luz ultravioleta y le dé un color. Estos aditivos de coloración pueden ser productos comerciales y no existen ninguna ¡limitación en particular de lo mismo í mientras que la calidad de inspección del recubrimiento protector de corrosión sólido sea posible a través de observación visual i o procesamiento de imagen. Puede utilizarse un material orgánico o inorgánico.

Si se añade un pigmento, la transparencia de un i recubrimiento protector de corrosión sólido disminuye o se pierde. Si un recubrimiento protector de corrosión sólido se vuelve opaco, se ¡hace difícil realizar la inspección en cuanto a la presericia de daños de la porción roscada subyacente del perno. Correspondientemente, cuando se utiliza un pigmento;, es preferentemente un pigmento que tiene un color con un alto gradó de brillantez como amarillo o blanco. ( Desde el punto de vista de prevención de corrosión, el < tamaño de partícula del pigmento preferentemente es 'tan pequeño como sea posible y es preferente utilizari un pigmento con un diámetro de I partícula en promedio de hasta 5 µp?. Un tinte no disminuye ampliamente la transparencia de un recubrimiento protector I de corrosión sólido, así que no existe problema con utilizar un tinte que tenga un color fuerte como rojo o azul. La relación de masa de la cantidad de pigmento y tinte con respecto a la resina curable con UV preferentemente es como máximo de 0.05. Si la relación de masa excede de 0.05, el recubrimiento puede haber disminuido las propiedades de protección de corrosión. Una relación de masa preferida es como máximo de 0.02.

Un agente ' fluorescente puede ser un pigmento fluorescente, un tinte fluorescente y un material de fósforo utilizado en pinturas fluorescentes. Los pigmentos fluorescentes pueden categorizarse generalmente como pigmentos fluorescentes inorgánicos y pigmentos fluorescentes a la luz del día.

Los ejemplos de un pigmento fluorescente inorgánico son del tipo de sulfuro de zinc o sulfuro de cadmio de zinc y del tipo de clorapatita de estroncio activado de tierra rara. Dos o más de estos tipos se mezclan con frecuencia y se utilizan en combinación. Un pigmento fluorescente inorgánico tiene excelente I durabilidad y resistencia al calor.

También existe un número de tipos de pigmentos fluorescentes . El tipo más común es el tipo de solución sólida de resina sintética en el cual un tinte fluorescente se contiene en una !resina sintética y se pulveriza para i ! j : formar un pigmento. ¡ Un tinte fluorescente en sí mismo puede utilizarse. Varios tipos de pigmentos fluorescentes inorgánicos u orgánicos, particularmente los del tipo de solución sólida de, resina sintética se utilizan como materiales de fósforo en pinturas fluorescentes y tinta de impresión fluorescente y los materiales de fósforo contenidos en estas pinturas o tinta puede utilizarse como un pigmento o tinte fluorescente.

Un recubrimiento protector de corrosión sólido contiene un agente i fluorescente ¾s: incoloro o tiene un color transparente bajo la luz visible, pero si se irradia con una luz negra o rayos ultravioletas, se ve fluorescente y se vuelve de color, de manera que la presencia o ausencia de un recubrimiento o falta de uniformidad en el grosor de recubrimiento puede asegurarse. Adicionalmente, ya que es transparente bajo la! luz visible, la superficie de sustrato debajo del recubrimiento protector de corrosión sólido, concretamente, la superficie del perno puede observarse. Correspondientemente^ el recubrimiento protector de corrosión sólido no ' interfiere con la inspección del daño de la porción roscada del perno.

La cantidad de un agente fluorescente se añade a un recubrimiento protector de corrosión sólido es tal que la relación de masa ;con respecto a la resina curable UV es preferentemente un máximo de aproximadamente 0.05. Si excede de 0.05, iel recubrimiento puede tener una resistencia de corrosión disminuida. Una relación de masa más preferente es como máximo de 0.02.

Con el fin de hacer posible la realización de ¦ inspección de calidad no solamente del recubrimiento protector de corrosión sólido sino también de la porción roscada subyacente del perno, es preferible usar un agente fluorescente y particularmente un pigmento fluorescente como un aditivo de coloración para el recubrimiento.

Después dei una composición basada en una resina curable con UV (incluyendo una composición que consiste solamente de una resina curable con UV) se aplica a la superficie de contacto de un perno, este se irradia con luz ultravioleta para curar el recubrimiento y formar un recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una capa de resina curable UV.

Al repetir la aplicación y la irradiación con luz ultravioleta, puede ¡formarse un recubrimiento protector de j corrosión sólido comprende dos o más más de una resina curable con UV. Al ; formarse un recubrimiento protector de corrosión sólido como capas múltiples de esta manera, la resistencia de un recubrimiento protector de corrosión I sólido de incrementa adicionalmente de manera que no puede i destruirse bajo la fuerza aplicada durante el acoplamiento de la junta roscada,! donde la resistencia a la corrosión de la junta roscada se mejora adicionalmente . En la presente invención, un recubrimiento lubricante no está presente Idebajo del recubrimiento de protección de corrosión sólido, j así que no es necesario romper el recubrimiento protector de corrosión sólido durante el acoplamiento de la junta roscada para exponer el recubrimiento lubricante. Por supuesto, la retención del recubrimiento protector de I j corrosión sólido sin rompimiento conduce a un incremento en j la resistencia a la corrosión de la junta roscada. i j La irradiación con luz ultravioleta puede j i realizarse utilizando un aparato de irradiación de luz ultravioleta disponible comercialmente de manera ordinaria teniendo una longitud de onda de salida de 200 - 450 nm. Las muestras de una fuente de luz ultravioleta son lámparas i de vapor de mercurio con alta presión, lámparas de vapor de ? I mercurio con extra alta presión, lámparas de xenón, I I lámparas de arco de 'carbono, lámparas de haluro de metal y i luz solar. La duración de la irradiación y la intensidad I de la luz ultravioleta irradiada pueden ser adecuadamente i I configuradas por una persona habilitada en la tecnología.

I El grosor de un recubrimiento protector de corrosión sólido (el grosor total cuando dos o más capas de I recubrimiento de resina curable con UV) es preferente en el i . ' i I rango de 5 - 50 pm y más preferente en el rango de 10 - 40 j µp?. Es preferente menor al grosor del recubrimiento I lubricante sólido formado en la caja. Si el grosor de un recubrimiento protector de corrosión sólido es demasiado pequeño, no funciona adecuadamente como un recubrimiento i > protector de corrosión y la resistencia de corrosión de una junta roscada para un tubo de acero, algunas veces se i vuelve inadecuado. Por otro lado, si el grosor del recubrimiento protector de corrosión sólido se vuelve mayor a 50 µp?, cuando se monta un elemento protector de manera que un protector tiene un alto grado de hermeticidad en el extremo de un tubo de acero como se muestra en la Figura 1, el recubrimiento protector de corrosión sólido algunas veces se destruye en 'el momento de montar el protector y la i resistencia a la corrosión de la junta roscada se vuelve inadecuada. Adicionalmente, si el grosor del recubrimiento í protector de corrosión sólido es mayor que el grosor del recubrimiento lubricante sólido en el elemento opuesto, algunas veces interfiere con las propiedades lubricantes del recubrimiento lubricante.

Un recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una resina curable con UV es en su mayor parte transparente, de manera que la condición del metal base subyacente puede observarse sin retirar el recubrimiento, una inspección de la( porción roscada antes de acoplar puede llevarse a cabo ' desde encima del recubrimiento. Correspondientemente; a través de formar este recubrimiento i lubricante sólido en la superficie de contacto de un perno que tiene una rosca formada en su superficie exterior y que i es dañada más fácilmente, la presencia o ausencia de daños i a las porciones roscadas del perno pueden observarse más í fácilmente con el recubrimiento en su lugar.

Recubrimiento lubricante sólido Con el fin de evitar el raspamiento en el momento de la conexión de los tubos de acero utilizando una junta roscada para tubos, : se forma un recubrimiento lubricante sólido en la superficie de contacto de la caja de la junta roscada para tubos. En la presente invención, este recubrimiento lubricante sólido es ¦ un recubrimiento que exhibe una conducta! reológica plástica o viscoplástica a temperatura ambiente; como se tipifica por un recubrimiento de masa fundida caliente en lugar de un recubrimiento lubricante sólido típico que comprende un lubricante sólido disperso en una matriz de una resina de fraguado térmico.

Este tipo >de recubrimiento lubricante sólido se I describe en WO 2007/04231 antes mencionado. Es un recubrimiento en el que una pequeña cantidad de lubricante sólido se dispersa 'en una matriz que tiene una conducta reológica plástica ó viscoplástica. · Como se describió en ese documento de patente, este tipo de recubrimiento de lubricante sólido pujede formarse a t-ravés de la aplicación de una emulsión 'acuosa seguida por secado o por recubrimiento por rocío con flama. Sin embargo, un método preferido para formar un recubrimiento lubricante sólido es un método en el qué una composición de recubrimiento se aplica en un estado fundido por rocío.

Un recubrimiento lubricante sólido preferente comprende de 70 - 95 por ciento de masa de una matriz y de 5 - 30 por ciento dej masa de un polvo lubricante. De esta forma, debido a que la proporción del polvo lubricante es i menor, las propiedades reológicas plásticas o I viscoplásticas de la matriz se exhiben en el recubrimiento como un total. j La matriz de este recubrimiento lubricante sólido (que exhibe una conducta reológica plástica o viscoplástica a temperatura ambiente) preferentemente tiene un punto de I fusión en el rango ¡ de 80 - 320°C. Como resultado, al realizar el recubrimiento por rocío utilizando una pistola de rocío ordinariaj de una composición fundida a una temperatura de por lo menos el punto de fusión de la i matriz, un recubrimiento de lubricante sólido puede I formarse en la superficie de contacto de la caja.

Un polímero termoplástico utilizado en la matriz es preferentemente polietileno. El polietileno tiene un I punto de fusión relativamente bajo, de manera que el recubrimiento de rocío en la forma de una masa fundida en I caliente puede llevarse a cabo en una temperatura de 150 °C o inferior, y da cómo resultado en la formación de un recubrimiento que tiene propiedades lubricantes excelentes.

En la presente invención, un jabón de metal es una sal de un ácido graso superior (un ácido graso que tiene por lo menos 12 átomos de carbono) con un metal I diferente a un metal álcali. Un jabón de metal tiene el efecto de capturar piezas rotas que están formadas en el momento de acoplar, o desacoplar una junta roscada y suprimir su liberación en el ambiente exterior. Además, da al recubrimiento buenas propiedades de deslizamiento, disminuye el coeficiente de fricción y mejora las propiedades lubricantes. Adicionalmente, un jabón de metal tiene una corrosión que suprime el efecto en el que demora el tiempo hasta la ocurrencia de corrosión en una prueba de rocío de sal. Los jabones de metal de preferencia son estearato de zinc y estearato de calcio. · . j La cera realiza una función como la de un jabón de metal. Correspondientemente, es posible incluir uno solo de los jabones de metal y una cera en un recubrimiento lubricante sólido, pero un recubrimiento lubricante sólido que contiene tanto jlabón de metal como cera, es preferente debido a que el recubrimiento tiene mejores propiedades lubricantes. La cera tiene un punto de fusión bajo, de manera que tiene la! ventaja de que disminuye el punto de fusión de la composición del recubrimiento y por lo tanto i la temperatura de recubrimiento por rocío.

La cera puede ser cera de animal, cera vegetal, cera mineral o una cera sintética. Los ejemplos de una cera que pueden utilizarse incluyen cera de abeja y cebo de í ballena (ceras animales); la cera de Japón, cera carnauba, cera de candelilla y cera de arroz (ceras vegetales) ; cera de parafina, cera mi'crocristalina, petrolato, cera montan, I ! ozoquerito y ceresina (cera mineral).; cera de óxido, cera de polietileno, cera de Fischer-Tropsch, cera de maida y aceite de ricino lendurecido (cera de ricino) (ceras sintéticas) . La cera de carnauba es particularmente preferida, pero las otras ceras también pueden usarse.

La relación de masa de la cera con respecto al jabón de metal es preferida en el rango de 0.5 - 3, más preferente de 0.5 > - 2 y aún más preferentemente de i aproximadamente 1. 1 I Los inhibidores de corrosión de preferencia son los del tipo que han sido añadidos convencionalmente a los aceites lubricantes como inhibidores de corrosión debido a sus excelentes propiedades lubricantes. Un ejemplo representativo de este tipo de inhibidor de corrosión es un derivado de sulfonato de calcio vendido por Lubrizol Corporation bajo él nombre de producto Alox™ 606, fosfosilicato de estroncio y zinc vendido por Halox bajo el nombre de producto Halox™ SZP-391, NA-SUL™ Ca/W1935 vendido por King Industries, Inc., y similares. A través de incluir un inhibidor de corrosión en el recubrimiento lubricante, la corrosión de las superficies de contacto pueden evitarse en cierta medida pero solamente el i recubrimiento lubricante sólido sin formar un recubrimiento ¡ ¡protector de corrosión sólido encima de éste. Por lo tanto, se prefiere que el recubrimiento lubricante sólido i contenga un inhibidor de corrosión en una cantidad de por lo menos 5 por ciento de masa.

! Una resina 1 líquida insoluble en agua (una resina que es líquida a temperatura ambiente) incrementa la fluidez de la composición en un estado fundido, de manera que exhibe el efecto de reducir los problemas durante el recubrimiento por rocío. ¦* Si la cantidad de una resina i líquida es menor, no produce pegajosidad del recubrimiento lubricante sólido. Una resina líquida preferida se j selecciona de un metacrilato de polialquilo, polibuteno, j poliisobuteno y siloxano de polialquilo (una resina de I silicona líquida como siloxano de polidimetilo) . El I i siloxano de polidialquilo también funciona como una agente activo de superficie.

Adicionalmente a lo anterior, la matriz puede contener cantidades , pequeñas de aditivos seleccionados de un agente activo de superficie, una gente de coloración, un ! antioxidante y similar. Además, la matriz puede contener 0-2% de silpxano de polidimetilo 0-1% de un agente colorante ¡ 0-1% de un antioxidante Un lubricante sólido significa un polvo que tiene propiedades lubricantes . Los lubricantes sólidos pueden clasificarse aproximadamente de la siguiente manera: (1) aquellos que exhiben propiedades deslizantes debido a su estrúctura de cristal que se desliza i fácilmente, como los1 que tienen una estructura de cristal laminar hexagonal (por ejemplo, grafito, óxido de zinc y I nitruro de boro) , ¡ I (2) los que exhiben propiedades lubricantes debido a que tiene un elemento reactivo en adición a su estructura de cristal (por ejemplo, disulfuro de molibdeno, disulfuro de tungsteno, fluoruro de grafito, sulfuro de estaño y sulfuro de bismuto) .

I (3) los :que exhiben propiedades lubricantes t debido a la reactividad química (por ejemplo, ciertos compuestos de tiosulfato) , y (4) los Ique exhiben propiedades lubricantes debido a conducta plástica o viscoplástica bajo esfuerzos de fricción (por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE) y poliamidas) . j Cualquiera de estas clases pueden usarse, pero la clase (2) es preferida. El polvo lubricante de la clase (2) puede usarse por sí mismo, pero es más preferible I usarlo en combinación con los polvos lubricantes de las clases (1) y/o (4) . ¡Sin embargo, el disulfuro de molibdeno tiene cierta estabilidad térmica baja y algunas veces el grafito promueve la corrosión, de manera que es preferible usar polvos diferente's a estos.

Adicionalmente a un lubricante sólido, el recubrimiento de lubricante sólido puede contener un polvo inorgánico para controlar las propiedades deslizantes del recubrimiento. Los, ejemplos como polvo inorgánico son dióxido de titanio . y óxido de bisumuto. Este polvo inorgánico puede estar contenido en un recubrimiento lubricante sólido en una cantidad de hasta 20 por ciento de masa.

I El recubrimiento de lubricante sólido se forma preferentemente utilizando el método de masa fundida en caliente. Este método se lleva a cabo al calentar una composición de recubriendo (conteniendo la matriz antes descrita y el polvo' lubricante) para fundir la matriz y rociar la composición fundida (por supuesto solamente la matriz está en estado fundido) utilizando una pistola de I rocío que tiene una función para mantener la temperatura con capacidad de mantener una temperatura fija (normalmente una temperatura que sea la misma que la temperatura de la composición en un astado fundido) . La temperatura de i calentamiento de la composición es preferentemente de 10- I 50 °C arriba del punto de fusión de la matriz.

El sustrato que está recubierto (concretamente, la superficie de ¡contacto de la caja) también se precalienta preferentemente a una temperatura más alta que el punto de fusión de la matriz. Como resultado, puede obtenerse un buen recubrimiento. Alternativamente, cuando la composición de i recubrimiento contiene una pequeña í cantidad (como máximo de 2% de masa) de un agente activo de superficie como polidimetilsiloxano, un buen recubrimiento puede formarse sin precalentar el sustrato o a través de usar una temperatura de precalentamiento que es inferior al punto de fusión déla matriz.

La composición de recubrimiento se funde a través de calentarse en un tanque equipado con un mecanismo de agitación adecuado y; se suministra al cabezal de rocío de una pistola de rocío (mantenida a una temperatura prescrita) por un ^compresor a través de una bomba de medición antes de rociarse hacia el sustrato. La temperatura a la cual se mantiene el tanque y el cabezal de rocío se ajusta de acuerdo con el punto de fusión de la matriz .

El grosor: de recubrimiento del recubrimiento sólido preferentemente está en el rango de 10 - 150 µp? y más preferentemente en el rango de 25 - 80 µp?. Si el grosor de recubrimiento del recubrimiento lubricante es menor, las propiedades lubricantes de la junta roscada para tubos por supuesto se vuelve inadecuada, y el raspamiento ocurre fácilmente en el momento de acoplamiento y desacoplamiento. El! recubrimiento lubricante sólido tiene i cierto grado de resistencia de corrosión, pero si el grosor de recubrimiento ;se vuelve demasiado pequeño, la resistencia a la corrosión también se vuelve inadecuada y la resistencia de corrosión de la superficie de contacto de ¡ la caja disminuye.

Por otro liado, al hacer que el grosor del recubrimiento del recubrimiento lubricante sólido sea demasiado grande no solo el lubricante se desperdicia sino que también corre al contrario al objetivo de evita la I contaminación ambiental que es uno de los objetivos de la presente invención. ¡ Además, en algunos casos, ocurre deslizamiento en el momento de acoplar y el acoplamiento se vuelve difícil.

Cuando el recubrimiento lubricante sólido y/o el i ' I recubrimiento protector de corrosión sólido se forman encima de una superficie de contacto tiene un incremento en la aspereza de la superficie debido al tratamiento de la superficie, el grosor del recubrimiento es preferentemente i I mayor a Rz del sustrato. Si esto no es así, puede no ser I i I posible cubrir completamente el sustrato. El grosor del recubrimiento cuando el sustrato se hace áspero es el valor promedio del grosor; del recubrimiento del recubrimiento general calculado desde el área, la masa y la densidad del recubrimiento.

Los efectos de la presente invención se í ilustrarán a través de los siguientes ejemplos. A continuación, la superficie de contacto incluye la porción roscada y la porción de contacto de metal sin roscar del perno se referirá como la superficie del perno y la I superficie de contacto que incluye la porción roscada y la porción de contacto de metal sin roscar referido como la superficie de caja. La aspereza de la superficie es Rz. A menos que se especifique lo contrario, el porcentaje significa por ciento ide masa.

I Ejemplo 1 ^ La superficie del perno y la superficie de la caja de una junta roscada para tubos fabricados de acero al carbono (C_0.21%, Si: 0.25%, Mn:l.l%, P:0.02%, S: 0.01%, Cu: 0.04%, Ni: 0.06%, Cr:0.17%, Mo :¦' 0.04%) y teniendo un ¡ diámetro exterior de 17.78 cm (7 pulgadas) y un grosor de pared de 1.036 cm (0.408 pulgadas) estuvieron sujetos al siguiente tratamiento de superficie.

La superficie del perno se terminó a través de esmerilado por máquina (aspereza de superficie de 3 µta.) y I después sumergida dúrante 10 minutos en una solución de fosfatado de zinc a 75 - 85° C para formar un recubrimiento de fosfato de zinc con un grosor de 8 µp? (aspereza de superficie de 8 µ?t?) . Encima de este recubrimiento, una I composición de recubrimiento de resina curable por UV disponible comercialtnente (ThreeBond 3113B fabricado por I ThreeBond Co. , Ltd¿ , una composición de recubrimiento curable por UV sin solventes basado en una resina de epoxi) se aplicó y el recubrimiento aplicado se curó a través de irradiación con radiación UV bajo las condiciones indicadas a continuación para formar un recubrimiento de resina curada por UV con un grosor de 25 pm. Este recubrimiento fue incoloro y transparente y permitió la inspección de la porción roscada del perno a través del recubrimiento ya fuera directamente con la visión o usando una lupa.

Condiciones de irradiación de UV Lámpara UV: lámpara de vapor de mercurio enfriada por aire; Salida de lámpara UV: 4 kW Longitud de onda UV: 260 nm La superficie de la caja se terminó a través de esmerilado con máquina (aspereza de superficie de 3 ym) y sumergida por 10 minutos en una solución de fosfatado de manganeso a 80 - 95° C para formar un recubrimiento de fosfato de manganeso con un grosor de 12 µp\ (aspereza de superficie de 10 µ??) . Una composición de recubrimiento i lubricante tiene la composición indicada a continuación se calentó a 150° C en un tanque equipado con un agitador para formar una masa fundida que tiene una viscosidad adecuada para la aplicación. La superficie de la caja de la manera i tratada de la manera ¡descrita anteriormente se precalentó a 130°C a través de inducción de calor y la composición de recubrimiento de lubricante fundido, se aplicó al mismo usando una pistola de rocío que tiene un cabezal de rocío capaz de retener el calor. Al momento de enfriar, se formó un recubrimiento lubricante sólido con un grosor de 35 µp?. i Composición de composición de recubrimiento lubricante : -9% de polietileno (homopolimero) (Licowax™ PE 520 fabricádo por Clariant) ; -15% cera de carnauba; - 15% de es'tearato de zinc ' 5% de | metacrilato de polialquilo líquido (Viscoplex™ 6-950 fabricado pro Rohmax) ; 40% de; inhibidor de corrosión (ALOX™ 606 fabricado por Lubrizol) ; - 3.5% de fluoruro de grafito; - 1% de óxido de zinc; - 5% de dióxido de titanio - 5% de trióxido de bismuto - 1% de silicona (polidimetilsiloxano) ; y antioxidante (fabricado por Ciba-Geigy) consistente; de 0.3% Irganox™ L150 Y 0.2% I Iragafos™ 168. í Al usar la junta roscada que tuvieron las superficies de perno y caja tratadas como se describió anteriormente, se realizó una prueba de acoplamiento y ' i desacoplamiento al repetir el acoplamiento y desacoplamiento diez 'veces a una velocidad de acoplamiento de 10 rpm con una torsión de acoplamiento de 20 kN.m. I Después del décimo cíelo de acoplamiento y desacoplamiento, I las superficies de ' contacto del perno y la caja se examinaron en cuanto a la ocurrencia de raspamiento. Se observaron resultados extremadamente buenos en los que no ocurrió raspamiento ¡durante die ciclos de acoplamiento y I desacoplamiento.

Ejemplo 2 La superficie del perno y la superficie de la caja de la misma junta roscada para tubos fabricados del I mismo acero al carbono como se usó en el Ejemplo 1 se I sometieron al siguiente tratamiento de superficie.

La superficie del perno se terminó a través de esmerilado con máquina (aspereza de .superficie de 3 m) y después sumergido durante 10 minutos en una solución de fosfatado de zinc a [75-85°C para formar un recubrimiento de I fosfato de zinc con un grosor de 8 i (aspereza de superficie de 8 µp?) . Encima de este recubrimiento, una composición de recubrimiento preparada a través de añadir i fosfito de aluminio como un agente para evitar la oxidación y se aplicó la cera de polietileno como un lubricante para una composición de recubrimiento de resina curable por UV basada en una resina de epoxi-acrílico fabricado por I Chugoku Marine Paint, Ltd., (tipo sin solventes) y conteniendo en % de ¡ masa 94% de resina, 5% de agente de prevención de óxido y 1% como lubricante y el recubrimiento aplicado se curó por irradiación con radiación UV bajo las condiciones indicadas a continuación para formar una resina curada por UV teniendo un grosor de 25 µp?. Este recubrimiento fue incoloro y trasparente y permitió la inspección de la porción roscada del perno a través del recubrimiento ya sea; con la simple vista o a través de una lupa . i Condiciones para irradiación UV Lámpara UV: lámpara de vapor de mercurio enfriada por aire ; Salida de lámpara de UV: 4 kW; Longitud de onda UV: 260 nm.

La superficie de la caja se terminó a través de esmerilado con máquina (aspereza de superficie de 3 µp) y sujeta a una galvanización inicialmente por enchapado de golpe de Ni y después pro chapado de aleación de Cu-Sn-Zn 51 i para formar recubrimientos enchapados teniendo un grosor i total de enchapado; de 8 µp. Una composición de recubrimiento lubricante que tiene la composición indicada a continuación se calentó a 120 °C en un tanque equipado con un agitador para formar una masa fundida que tiene una viscosidad adecuada para la aplicación. La superficie de la caja tratada de la manera antes descrita se precalentó a 120° C por calentamiento por inducción y la composición de recubrimiento de lubricante fundido se aplicó al mismo utilizando una pistóla de rocío que tiene un cabezal de rocío con capacidad de retener el calor. Al momento de enfriamiento, un recubrimiento lubricante sólido con un ? grosor de 50 µp? se formó: Composición de la composición de recubrimiento de lubricante : j - 9% de pólietileno (homopolímero) (Licowax™ PE i 520 fabricado por Clariant) ; - 15% de cera de carnauba; - 15% de estearato de zinc;, 5% de ; metacrilato de polialquilo líquido (Viscoplex™ 6-950 fabricado pro Rohmax) ; ! - 40% de inhibidor de corrosión (NA-SUL™ Ca/W1935 i fabricado por King Industries) ; - 3.5% fluoruro de grafito; - 1% de óxido de zinc I - 5% de dióxido de titanio I - 5% de trióxido de bismuto; I - 1% de silicona (polidimetilsiloxano) ; y I - antioxiclante (fabricado por Ciba Geigy) J consistente de 0.3% Irganox™ L150 y 0.2% de j Iragafos™ 168. i Utilizando ; la junta roscada que tiene las i I superficies de perno y caja tratadas como se describió anteriormente, una prueba de acoplamiento y desacoplamiento se realizó a través de repetir el acoplamiento y desacoplamiento diez veces a una velocidad de acoplamiento j de 10 rpm con una torsión de acoplamiento de 20 kN.m. Después del décimo ciclo de acoplamiento y desacoplamiento, las superficies de contacto del perno y la caja se examinaron para la ocurrencia de raspamiento durante diez ciclos de acoplamiento y desacoplamiento. j I Ejemplo 3 I La superficie del perno y la superficie de la I caja de una junta roscada para tubos fabricados de un acero i 13Cr (C: 0.19%, Si: 2.25%, Mn: 0.9%, P: 0.02%, S: 0.01%, Cu: 0.04%, Ni: 0.11%, Cr : 13%, Mo:0.04%) y teniendo un diámetro exterior de 24.448 cm (9-5/8 pulgadas) y un grosor de pared de 1.105 cm (0.435 pulgadas) se sometieron al siguiente tratamiento de superficie.

Para la superficie del perno que fue terminada con esmerilado por máquina (aspereza de superficie de 3 µp?) , una composición' de recubrimiento preparada al añadir fosfito de aluminio como agente para prevenir la oxidación, cera de polietileno como un lubricante y un pigmento fluorescente para la misma composición de recubrimiento de resina curable con ÚV como se utilizó en el Ejemplo 2 y conteniendo, en % de masa, 5% de agente para evitar la oxidación, 1% lubricante, 0.3% pigmento fluorescente y un restante de resina sé aplicó y el recubrimiento aplicado se curó por irradiación; con radiación UV bajo las condiciones indicadas a continuación para formar un recubrimiento de resina curada con UV con un espesor de 25 µ?t?. Este recubrimiento fue incoloro y transparente y permitió la inspección de la porción y permitió la inspección de la i porción roscada del perno a través del recubrimiento ya sea con la simple vista ó a través de una lupa. Además, cuando la superficie del perno se irradió ' con radiación UV, el recubrimiento se volvió luminoso en color amarillo y la apariencia del recubrimiento pudo observarse fácilmente. Como resultado, se confirmó que el recubrimiento se formó uniforme e igual. i Condiciones para irradiación UV Lámpara UV: lámpara de vapor de mercurio enfriada ¡ por aire Salida de lámpara de UV: 4 kW; i Longitud de. onda UV: 260 nm.' La superficie de la caja se terminó a través de esmerilado con máquina (aspereza de superficie de 3 pm) y sujeta a una galvanización inicialmente por enchapado de golpe de Ni y después por chapado de aleación de Cu-Sn-Zn para formar recubrimientos enchapados teniendo un grosor total de enchapado; de 8 µp\. Una composición de recubrimiento lubricante que tiene la composición indicada a continuación se calentó a 150°C en un tanque equipado con I un agitador para formar una masa fundida que tiene una ¡ · viscosidad adecuada para la aplicación. La superficie de la caja tratada de la manera antes descrita se precalento a j 150° C por calentamiento por inducción y la composición de i recubrimiento de lubricante fundido se aplicó al mismo I utilizando una pistóla de rocío que tiene un cabezal de rocío con capacidad ^ de retener el calor. Al momento de enfriamiento, un recubrimiento lubricante sólido con un grosor de 40 µ?? se formó: Composición de la composición de recubrimiento de I lubricante: - 10% de polietileno (homopolimero) (Lico ax™ PE i 520 fabricado por Clariant) ; - 7% de cera de carnauba; í - 25% de estearato de zinc; I 8% de metacrilato de polialquilo líquido (Viscoplex™ 6-950 fabricado pro Rohmax) ; - 15% de inhibidor de corrosión (NA-SUL™ Ca/W1935 i fabricado por King Industries) ; - 7% fluoruro de grafito; - 2% de PTF - 1% de nitruro de boro - 5% de mejorador de viscosidad (Displerplast) y; 5% micrócera (Polyfluo™ 440Xn fabricado por MicroPowders) .

Utilizando ' la junta roscada que tenía la superficie del perno y la caja tratados de la manera í descrita anteriormente, se realizó I Utilizando la junta roscada que tiene las superficies i ¦ de perno y caja tratadas como se describió anteriormente, I una prueba de acoplamiento y desacoplamiento se realizó a través de repetir el acoplamiento y desacoplamiento diez veces a una velocidad de acoplamiento de 10 rpm con una torsión de acoplamiento de 20 kN.m. Después del décimo ciclo de acoplamiento y desacoplamiento, las superficies de contacto del perno: y la caja se examinaron para la ocurrencia de raspamiento durante diez ciclos de acoplamiento y desacoplamiento.

Las propiedades para evitar la oxidación que también son necesarias para una junta roscada para tubos se evalúe al preparar una pieza de prueba de forma de cupón (70 mm x 150 mm x 2 mm de grosor) del mismo acero que se ha sometido al mismo tratamiento de superficie (tratamiento preparatorio y la formación de un recubrimiento lubricante sólido o un recubrimiento protector de corrosión sólido) de la manera empleada para la superficie de la caja o la superficie del perno ¡ien cada uno de los ejemplos anteriores y sujetando la pieza de prueba a una prueba de humedad (200 horas a una temperatura de 50° C y una humedad de 98%) . Se confirmó a través de esta prueba que no existió la I ocurrencia de óxido para ninguno de lós casos.

La presente invención se han descrito anteriormente con respecto a formas de realización que son i : consideradas como preferentes en el tiempo actual, pero la presente invención ' no está limitada a las formas de I realización reveladas anteriormente. Es posible hacer algunos cambios en la medida en la que no sean contrarias al concepto técnico1 de la invención como se entendió a partir de la reivindicaciones y la especificación completa, y una junta roscada empleado estas variaciones debe I entenderse que está 'englobada por el alcance técnico de la presente invención.

Por ejemplo, los ejemplos descritos anteriormente ilustran la presente invención con respecto a una junta roscada para tubos !que tienen un diámetro exterior de 7 I pulgadas. Se aseguró que el mismo efecto como en los ejemplos puede lograrse con juntas roscadas para tubos que tienen diferentes diámetros exteriores en el rango de 2-3/8 de pulgada hasta 14: pulgadas de varias composiciones de i acero incluyendo acero al carbono para acero 13Cr y aún acero de alta aleacjión (como acero 25Cr) , y con varios tipos de juntas roscadas (por ejemplo, serie VAM TOP fabricados por Sumintomo Metal Industries, LTD como una de las conexiones de VAM) .

Claims (21)

? REIVINDICACIONES

1. Junta roscada para tubos constituida por un perno y una caja, teniendo cada uno una superficie de contacto que comprende una porción roscada y una porción de contacto de metal sin roscar, caracterizada porque la superficie de contacto de la caja tiene un recubrimiento lubricante sólido que tiene una conducta reológica plástica o viscoplástica como una capa exterior, y la superficie de contacto del perno tiene I un recubrimiento protector de corrosión sólido basado en una resina curable dé UV como la capa exterior.

2. Una junta roscada para tubos como se j establece en la Reivindicación 1 donde el recubrimiento J protector de corrosión sólido está formado de dos o más j capas cada una basada en una resina curable con UV. j

3. Una junta roscada para tubos como se ! establece en la Reivindicación 1 o 2 donde la superficie de ! contacto de por lo menos uno de los pernos y la caja sufrió j previamente el tratamiento de superficie preparatoria por ¡ un método seleccionado de explosión, desoxidación, tratamiento de conversión química con fosfato, tratamiento de conversión química con oxalato, tratamiento de conversión química con borato, enchapado metálico o una combinación de dos o: más de estos métodos.

! 4. Una junta roscada para tubos como se establece en cualquiera de las Reivindicaciones 1 - 3 donde el recubrimiento lubricante sólido está formado por recubrimiento de rocío de una composición fundida.

5. Una junta roscada para tubos como se establece en la Reivindicación 4 donde la composición comprende un polímero termoplástico, una cera, un jabón de metal y un lubricante .

6. Una junta roscada para tubos como se establece en la Reivindicación 5 'donde la composición I además contiene un inhibidor de corrosión.

7. Una junta roscada para tubos como se establece en la Reivindicación 5 donde la composición además contienen un inhibidor de corrosión y una resina líquida insoluble en, agua.

8. Una junta roscada para tubos como se establece en cualquiera de las Reivindicaciones 1 - 7 donde el recubrimiento protector de corrosión sólido contienen por lo menos un aditivo seleccionado de un lubricante, un rellenador fibrosos y un agente para evitar la corrosión, además de resina curable con UV.

9. Una junta roscada para tubos como se establece en la Reivindicación 8 donde el lubricante es una cera .

10. Una junta roscada para tubos como se establece en las Reivindicaciones 1-9 donde el recubrimiento protector de corrosión sólido contiene por lo menos un aditivo seleccionado de entre un pigmento, un tinte y un agente fluorescente, además de la resina curable con UV.

11. Una junta roscada para tubos como se ¡ i establece en las Reivindicaciones 1-10 donde la junta roscada para tubos ; se utiliza para conectar productos tubulares de campo petrolero entre sí. I

12. Un método de tratamiento de superficie de una junta roscada para tubos constituidos por un perno y una caja, cada uno! teniendo superficie de contacto que comprende una porción roscada y una porción de contacto de metal sin roscar, ¡ caracterizado porque al formar un recubrimiento ! de lubricante sólido; tiene propiedades reológicas plásticas o viscoplásticas en !la superficie de contacto de la caja y formando un recubrimiento protector de corrosión sólida en la superficie de contacto del pérno a través de la aplicación de una composición basada en una resina curable con UV seguida por irradiación con luz UV.

13. Un método como se estableció en la Reivindicación 12 donde el paso de formar un recubrimiento ? protector de corrosión se realiza al repetir la aplicación de una composición basado en una resina curable con UV y una irradiación subsecuente con luz ultravioleta en la medida para formar un recubrimiento protector de corrosión sólido que tiene dos o más capas de resina curable con UV

14. Un método como se estableció en la Reivindicación 12 o 13, donde la superficie de contacto de por lo menos uno de entre el perno y la caja previamente han sido sujetas a tratamiento de superficie y a un método seleccionado de entre explosión, desoxidación, tratamiento de conversión química con fosfato, tratamiento de conversión química con oxalato, tratamiento de conversión química con borato, enchapado metálico o una combinación de dos o más de estos métodos .

15. Un método como se estableció en alguna de las Reivindicaciones^ 12 - 24, donde el paso para formar un j recubrimiento lubricante sólido se lleva a cabo a través de recubrimiento por rocío de una composición fundida. I

16. Un método como se estableció en la I Reivindicación 15 donde la composición comprende un j polímero termoplástico, una cera, un jabón de metal y un j lubricante sólido. I

17. Un método como se estableció en la i Reivindicación 6 donde la composición además contiene un ¡ inhibidor de corrosión.

18. Un método como se estableció en la Reivindicación 16 donde la composición además contiene un inhibidor de corrosión y una resina líquida insoluble en 62 I agua .

19. Un método como se estableció en las Reivindicaciones 12-18 donde la composición usada para formar un recubrimiento protector de corrosión sólido (cuando el recubrimiento tiene dos o más capas de una resina curable por UV) que contiene por lo menos un aditivo seleccionado de un lubricante, un rellenador fibroso y un agente para evitar ; la oxidación, además de la resina curable por UV.

20. Un método como se estableció en la Reivindicación 19 donde el lubricante es una cera.

21. Un método como se estableció en las Reivindicaciones 12-20 donde la composición usada para formar un recubrimiento protector de corrosión sólido, cuando el recubrimiento tiene dos o más capas de resina curable con UV, la 'composición usada para formar por lo menos una capa de resina curable por UV) contiene por lo menos un aditivo seleccionado de un pigmento, un tinte y un agente fluorescente, ¡además de una resina curable por UV.