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CN104870877A - 生产抗磨损的螺纹管状连接件的组件 - Google Patents

生产抗磨损的螺纹管状连接件的组件 Download PDF

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CN104870877A CN201380066812.XA CN201380066812A CN104870877A CN 104870877 A CN104870877 A CN 104870877A CN 201380066812 A CN201380066812 A CN 201380066812A CN 104870877 A CN104870877 A CN 104870877A
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Abstract

本发明涉及用于生产螺纹连接件的组件，它包括第一和第二管状构件，其中构件各自具有旋转轴(10)和各自在它们的端部(1，2)处提供有在构件的外部或内部周围表面上产生的螺纹区(3；4)，这取决于螺纹端部的类型是阳型还是阴型，所述端部(1，2)能通过拼合配合，且在终端表面(7，8)内终止，在端部(1，2)之一上提供的至少一个第一接触表面，和在相应的端部(1，2)上提供的至少一个第二接触表面，使得第一和第二接触表面在拼合端部(1，2)期间接触，其特征在于第一和第二接触表面分别各自涂布有第一和第二干燥的热塑性薄膜，其基体可以由一种或多种热塑性聚合物构成，仅仅第一和第二干燥热塑性薄膜之一进一步包括在25℃下动态粘度范围为2000-40000mPa.s的液体无定形热塑性树脂。

Description

生产抗磨损的螺纹管状连接件的组件
本发明涉及钻探和/或操作烃类井所使用的螺纹连接件，和更精确地借助其中至少一种包括液体无定形热塑性树脂的固体热塑性涂层的协同结合(association)，就抗磨损性和气体密封性而言优化连接件的总体性能。
术语“螺纹连接件”是指由具有基本上管状形状的两个元件构成的任何组件，这两个元件能通过拼合(makeup)组装在一起，特别地以构成或者钻探烃类井可使用的短联结零件(stem)或者操作这类井的翻新(work-over)竖管或竖管，或者在操作井中所使用的套管柱或管状管柱(string)为目的。
每一管状构件包括提供有阳螺纹区或阴螺纹区的一个端部，所述端部拟采用类似元件的相应端部拼合。一旦按照这一方式连接，则该元件构成了所谓的连接件。
连接件中的这种螺纹管状构件在确定的负载下连接，以便满足使用条件造成的干涉配合和密封要求。进一步地，应当已知，可要求螺纹管状构件经历数个拼合-劈开(breakout)循环，尤其当在使用中时。
使用这种螺纹管状构件的条件导致不同类的负载，所述负载使得需要在这些构件的敏感部分，例如螺纹区，邻接(abutting)区或密封表面上使用薄膜。
因此，通常在高轴向负载下进行拼合操作，这是例如由于借助螺纹连接件连接的长度数米的管道的重量可能因在待连接的螺纹元件轴的轻微失调而恶化导致的。这诱导邻接的肩部差的风险(密封表面差的加压)和这诱导在螺纹区处和/或在金属/金属密封表面处磨损(galling)的风险。因此常规地用润滑剂涂布螺纹区和金属/金属密封表面。
在目前的设计中，需要选择摩擦系数，使得获得至少等于阈值的抗肩上扭矩值(torque on shoulder resistance value)。按照这一方式，可避免降低由这类连接件和参考API油脂确定的最佳拼合扭矩值，和在极端情况下，避免不再能保证邻接的功能。
一些方法由在没有涂布轴或邻接负载区的情况下，通过优先施加PTFE粘结的涂层到螺纹上，以便局部生成高的摩擦系数，作为负载区(纵向移动负载区)的函数，差异化摩擦系数组成(参见例如文献US20090033087)。
其他方法由使用基本上粘塑性的涂层，聚焦肩部扭矩小于70％最佳夹紧(clamping))扭矩值组成(参见例如文献WO2008/125740,WO2009/072486)。然而，基本上蜡状的热塑性涂层产生邻接塑化的风险，在它达到最佳夹紧扭矩之前，尤其对于T&C(螺纹连接)的小尺寸的薄的连接件或者称为“高扭矩”连接件的连接件来说。
对于本领域的技术人员来说，可在称为摩擦塑化拼合邻接的阶段期间(即在紧固阶段最后)，在具有固体稠度(consistency)的基体内使用具有抗流变行为的热塑性材料，通过弹性效应，增加剪切力(参见，例如文献WO2010043316)。然而，抗剪切引起过度的加热，这倾向于在纵向移动负载区内改性基体的流变学粘塑性能，并影响允许数量大的拼合/劈开操作的薄膜效果。
为了克服该问题，本领域技术人员选择通过表面迁移或者通过在具有高软化点的固体热塑性基体内浸渍摩擦改性剂，来调节弹性效应，其目的是作为负载区的函数，降低肩部扭矩值且没有影响抗肩上扭矩，并且提供抗磨损性，甚至在薄膜的断裂超出负载天花板(ceiling)的情况下(参见，例如文献WO2010114168和WO 2012049194)。尽管在起始区内和在紧固最后出现该效果，但在大量薄片中润滑剂薄膜容易挤出，这是归因于选择构成基体的热塑性聚合物的因素的组合导致的。软化点或熔点范围优选为80℃-320℃，且比在储存或使用期间暴露于其下的成分对应的那些的温度高得多，以便防止聚合物因它们的粘性性质导致的接收灰尘和其他污染物。另外，具有橡胶状热动态行为的诸如酸二聚体的共聚酰胺之类的聚合物使得该基体高度内聚，这与粘合力相反。
或者，专利文献WO2009057754和更近来的专利文献WO2012060472提出了生产具有糊状或蜡状稠度的润滑薄膜的薄层(称为“半干燥”薄膜)，它包括提供抗摩擦的材料，所述抗摩擦性取决于接触压力。这些解决方案使用例如软化点范围为60℃-200℃的松香衍生物或“增粘”固体树脂或氟化钙。然而，制动原理(braking principle)大大地受到局限，这归因于下述事实：高度粘稠的基体有助于在金属-金属界面处限制滑动，和结果增加摩擦。另外，薄膜不是固态，这在运输，储存和使用期间是不利的(污染的风险)。
基于这一观察结果，本发明通过采用具有差异摩擦系数和热动态行为的两种固体热塑性涂层面向彼此且与它在连接件的阳端部还是阴端部上无关，以所要求性能的协同效应为基础。本发明因此提出了获得API 5A3油脂的参考值的100％或更大的抗肩上扭矩，从而尽可能长地保护在接触的表面之间的润滑剂薄膜，以便确保最佳的润滑性能。
特别地，本发明涉及生产螺纹连接件的组件，它包括第一和第二管状构件，其中构件各自具有旋转轴和各自在它们的端部之一处提供有在构件的外部或内部周围表面上产生的螺纹区，这取决于螺纹端部的类型是阳型还是阴型，所述端部能通过拼合配合，且在终端表面内终止，在端部之一上提供的至少一个第一接触表面，和在相应的端部上提供的至少一个第二接触表面，使得第一和第二接触表面在拼合端部期间接触，其特征在于第一和第二接触表面可分别各自涂布有第一和第二干燥的热塑性薄膜，其基体可以由一种或多种热塑性聚合物构成，仅仅第一和第二干燥热塑性薄膜之一进一步包括在25℃下动态粘度范围为2000-40000mPa.s的液体无定形热塑性树脂。
以下列出了任选的互补或替代特征。
第一和第二接触表面可以是螺纹区的一部分。
第一和第二接触表面可以是在第一和第二管状构件的端部的周边表面上提供的密封表面。
第一和第二接触表面可以是上述端部的终端表面上提供的邻接表面。
构成第一和第二干燥薄膜的基体的一种或多种热塑性聚合物可具有半晶结构且熔点范围为60℃-170℃。
一种或多种热塑性聚合物可选自以下确定的列举：含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，在两个结晶聚甲基丙烯酸甲酯聚合物之间具有无定形丙烯酸丁酯聚合物的交替嵌段的共聚物，和基于由二元酸和二胺之间的缩聚反应获得的二聚体的共聚酰胺的共聚物树脂。
一种或多种热塑性聚合物可以是乙酸乙烯酯比例范围为18％-40％，优选等于28％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
液体无定形热塑性树脂与该聚合物的浓度比范围可以是1.5-2。
液体无定形热塑性树脂可选自以下确定的列举：用甲醇或者用三甘醇酯化的松香酸衍生物，分子质量小于500g/mol的芳烃树脂，羟化聚酯树脂，聚异丁烯类和聚甲基丙烯酸烷酯。
热塑性干燥薄膜也可包括选自以下确定的列举的一种或多种蜡：烷属烃，微晶蜡，巴西棕榈蜡，聚乙烯蜡，酰胺蜡和氢化蓖麻油。
在热塑性干燥薄膜内蜡的重量比例范围可以是3％-20％。
干燥热塑性薄膜也可包括选自由以下确定的列举中的固体润滑剂的颗粒：石墨，氮化硼，氧化锌，二硫化钼，氟化石墨，硫化锡，硫化铋，硫代硫酸盐，聚四氟乙烯和聚酰胺。
在干燥热塑性薄膜内固体润滑剂颗粒的重量比例范围可以是2％-20％。
干燥热塑性薄膜也可包括用碳酸钙中和的复杂烷基芳基磺酸盐，其重量比例保持低于40％。
干燥热塑性薄膜也可包括腐蚀抑制剂，优选钙离子交换的二氧化硅，腐蚀抑制剂的重量比例范围为5％-15wt％。
干燥热塑性薄膜也可包括聚二甲基硅氧烷或全氟聚醚油，所述油在20℃下的动态粘度范围为100-1850mm2/s，所述油的重量比例范围为2％-10％。
在用干燥热塑性薄膜涂布每一表面之前，第一和第二接触表面可以已经通过表面制备步骤处理，所述表面制备步骤选自喷砂，转化处理和电解沉积。
在随后的说明中，参考附图，更加详细地描述本发明的特征和优点，其中：
图1是由通过拼合连接两个管状构件得到的连接件的示意图；
图2是两个螺纹管状构件的拼合曲线的示意图；
图3-7代表试验结果曲线；
图8是试验装置的示意图；
图9是连接件结构的示意图；
图10是试验装置的示意图。
本发明应用到图1所示类型的螺纹连接件上。这类连接件包括提供有阳端部1的具有旋转轴10的第一管状构件，和提供有阴端部2的具有旋转轴10的第二管状构件。两个端部1和2各自具有终端表面，所述终端表面垂直于它们各自的旋转轴10布置且分别提供有螺纹区3和4，所述螺纹区3和4相互协作以供通过拼合，相互连接两个构件。螺纹区3和4可以是梯形，自锁(self-locking)或其他螺纹类型。此外，在通过拼合连接两个螺纹构件之后，在接近于螺纹区3,4的阳端部1和阴端部2上分别提供拟相对于彼此变为密封的干涉接触(interference contact)的金属/金属密封表面5,6。阳端部1具有终端表面7，所述终端表面7可邻接在阴端部2上提供的相应表面8，当两个构件彼此拼合时。该连接件还包括分别布置在端部1和2上且拟密封夹紧接触的两个密封表面5和6，当拼合连接件时。
取决于联结件或连接件的类型，在终端表面7和相应表面8之间的邻接也可被例如US 4 822 081,US RE 30 467或US RE 34467中所述类型的螺纹区3,4的自锁干涉协作替代。
取决于设计或使用要求，管状构件的端部1和2可以部分或完全涂布。作为一个实例，螺纹区3和4可以部分或全部涂布。对于密封表面5和6以及邻接表面(当它们在端部表面7处提供时)和相应表面8来说，这也是这种情况。
我们现应当讨论本发明的起源和细节。
螺纹管状系统的总体性能由借助充足的润滑剂，通过提供接触表面充足的分离，防止粘合剂磨损，和保证邻接区内连接件对气体的密封组成。
图2示出了连接件的拼合曲线，亦即作为旋转圈数(rotationalturns)的函数的扭矩增加和接触区内的压力增加。可看出，可将“高级”连接件的拼合扭矩曲线分解成四个部分。
在拼合开始处，斜率小，因为螺纹管状连接件中第一构件中的阳螺纹元件(或销(pin))的外部螺纹尚不具有与相同螺纹管状连接件中第二构件中的相应阴螺纹元件(或盒子(box))的内部螺纹的径向干涉接触。
接下来，阳和阴螺纹元件中螺纹的几何干涉产生增加的径向干涉，当拼合连续时(从而产生小但增加的拼合扭矩)。
接下来，曲线的斜率增加，这对应于在密封表面之间或者甚至在螺纹之间出现径向干涉。这一部分终止，当达到肩部扭矩ShT时。
当邻接表面处于轴向邻接时，和当达到最大可允许的拼合扭矩MTV时，最终的部分终止。
最大拼合扭矩MTV对应于最终部分的端部，它被称为塑化扭矩。超出这一塑化扭矩时，认为阳型拼合邻接(阳螺纹元件的端部)和/或阴型拼合邻接(位于阴螺纹元件的圆形邻接表面之后的区域)经历塑性变形，同样通过塑化密封表面，这可劣化密封表面之间的密封接触性能。
塑化扭矩值MTV和肩部扭矩值ShT之差被称为抗肩上扭矩。螺纹管状连接件在拼合最后处经历最佳的紧固，这是螺纹连接件的最佳的机械强度，例如拉伸力，而且在使用中关于意外劈开以及对最佳密封性能的保证。
良好的性能尤其特征在于满足下述不等式的肩部扭矩(ShT)：
(3)ShT<0.56MTV
其中MTV:最大可允许的扭矩。
不等式(3)与下述不等式有关：
(1)ShT<0.70OT
(2)OT<0.80MTV
其中OT：最佳扭矩。
这一性能的特征还在于大的抗肩上扭矩(ΔΤ)，它在无螺纹的金属接触部分处生成充足的能量。满足不等式(1)和(2)保证了在确定最佳拼合扭矩中，作为连接件尺寸和等级的函数，大的处理灵活性。若没有满足至少一个不等式，则出现连接件性能削弱的两个主要风险：
·在其中抗肩上扭矩不足和拼合扭矩高的情况下，在完成拼合之前，邻接部分塑性变形的风险；
·在其中肩部扭矩没有满足等式(1)-(3)中至少一个的情况下，在无螺纹的金属接触部分处没有肩部且具有不完全拼合的风险。
目前，连接件所使用的油脂，其中包括不含重金属的油脂，满足这一要求，且提供优良的性能，而与连接件的尺寸和等级无关。更精确地，油-基油脂，复杂增稠剂和润滑或金属固体结合两种拮抗但互补的流变学性能：在水力相(hydrodynamic phase)内具有低摩擦的流动行为，和在润滑相内在高压下的“压粘(piezoviscous)”行为。压粘度对应于基础油在压力下的粘度增加。更特别地，这一性能可用于润滑机械系统，其中油的粘度变化决定了其合适的操作。改变速度的装置(在拼合期间就是这样)要求压粘油，这是因为在未接触且经历高压的金属部件之间难以传递扭矩。
尤其在API油脂的情况下，列出了其他说明，从而表明诸如铅和铜之类的金属通过粉碎产生高的抗摩擦性，当接触压力增加时。
在固体涂层的情况下，可作为拼合区的函数，借助按照不同方式施加的多个固体涂层，通过调节摩擦系数，克服这一拮抗性，以便实施各种润滑，抗磨损和密封功能，和所述固体涂层主要由在牺牲的可热固化粘合剂内的固体润滑剂构成。该固体润滑剂还产生范围为0.02-0.12的摩擦系数，这取决于化学性质和晶体结构。未涂布的无螺纹金属接触部分因此恰好接受表面制备或化学转化，例如锌磷化，以便人工增加高压摩擦值。
固体热塑性涂层的其他连续法归因于恢复高速下的低摩擦和螺纹内的低接触压力(150-500MPa)，保持抗肩上扭矩大于或等于API5A3油脂的参考值。为此，施加单一涂层到或者螺纹或密封邻接上，且该单一涂层包括在主要粘塑性基体内的抗流变材料，例如软化点范围为60℃-200℃的“增粘”固体树脂，或者与硅氧烷或全氟化润滑油结合的共聚酰胺树脂。在润滑薄膜的形成期间，润滑油的表面迁移补偿了在拼合期间抗高压下移动导致的摩擦系数增加。
然而，对高的抗肩上扭矩的研究受限于与自由体积相连的机械元件，在接触的两个表面之间的干涉，切削耐受度，连接件的几何形状，和尤其在无螺纹的金属接触部分内接触区域的厚度与表面积。在一些情况下，借助具有自然的抗移动性的材料的抗流变方法在润滑薄膜再聚集能力方面，亦即在负载区内流动和维持第三物质接触尽可能长的时间方面提供有限的证据。一种结果在于形成由润滑薄膜的高度弹性行为或甚至弹性体行为获得的挤出物和薄片。该挤出物和薄片是有害的，因为它们危及污染油井，尤其在北海操作的钻探井的情况下，且受到OSPAR公约(1998)管制。具有主要无定形结构的热塑性材料(聚合物或树脂)的高抗移动性是在剪切/压缩负载下高的弹性模量和/或与许多辅助的分子间相互作用(疏水键，范德华键，氢键，极性键)有关的在负载/温度区域内的玻璃状行为的结果，这将增强内聚而不是对表面的粘合性。
由此得出结论，在一些情况下，尽管获得了大的抗肩上扭矩，但不满足不等式(1)。
为了在温度和负载区域内增加润滑薄膜的剪切和流动能力，可使用结晶蜡或具有粘塑性、韧性行为的结晶的金属皂。然而，具有高的风险降低剪切负载，其中包括在高压下的剪切负载，和这是扭矩窗下降的结果，所述扭矩窗可用于测定连接件的高和低干涉之间的最佳拼合扭矩。
因此，优选使用液体无定形热塑性树脂，它足够粘稠，借助在高负载下的补充压粘效应，保持扭矩的保留，且具有足够的粘合和粘性，以确保碎片由形成的润滑薄膜的再聚集。
为了克服固体热塑性涂层的问题，本发明提出了形成第三物质，所述第三物质可校正拮抗性，且既能拓宽拼合扭矩窗，又能延长连接件的寿命。
本发明由结合具有协同性能的两种固体热塑性涂层组成，其中至少一种固体热塑性涂层包括在25℃下的动态粘度范围为2000-40000mPa.s的液体无定形热塑性树脂。图3示出了若施加到阳部和阴部上的产物A提供低的肩部扭矩ShT和低的塑化扭矩MTV，和施加到阳部和阴部上的产物B提供高的肩部扭矩ShT和高的塑化扭矩MTV，则在一面上用产物A涂布和在另一面上用B涂布的连接件可获得令人惊奇的结果，亦即低的肩部扭矩ShT和高的塑化扭矩MTV。
为了防止在每一拼合上的磨损，和为了保证连接件的密封，润滑薄膜必须尽可能长地维持在表面之间的接触。该润滑薄膜还必须保证扭矩舒适的保留，以便有助于测定最佳拼合扭矩，而与连接件的等级(重量，直径)无关和与干涉类型无关。
本发明建议应用到连接件的各区上，所述连接件的各区将使涂层与由一种或多种热塑性聚合物构成的基体接触，所述基体是固体且干燥的(即，触摸起来不粘)，挠曲，在负载下具有粘合性，在高压下抗流变且证明具有良好的润滑性能。
在将要接触的连接件的两个区仅仅一个上，固体热塑性涂层还包括在25℃下动态粘度范围为2000-40000mPa.s的液体无定形热塑性树脂。
增补了液体无定形热塑性树脂的热塑性涂层也可包括固体润滑剂，以便改进润滑性能，和蜡，以便调节剪切负载和热机械性能。
该热塑性聚合物有利地具有半晶结构和范围为60℃-170℃的熔点或软化点。若该热塑性聚合物的熔点太高，则涂层难以在其熔融状态下施加，对于牵涉称为“热熔体”的工艺的涂层来说，也是这种情况。若熔点太低，则固体润滑剂薄膜软化，当它暴露于高温，例如热带区域或者在温带区域的夏季时，这可导致性能劣化。
特别地，可使用的热塑性聚合物是含有极性基团的共聚物树脂，例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，以及还有在两种结晶聚甲基丙烯酸甲酯聚合物之间具有无定形丙烯酸丁酯聚合物嵌段的共聚物，和其中该无定形聚合物的比例大于70％。
该半晶热塑性聚合物也可以是基于由二元酸(己二酸，癸二酸，十二烷二酸，对苯二甲酸)和二胺(乙二胺，六亚甲基二胺，哌嗪，聚氧亚烷基二胺，芳族胺，二聚体二胺，支化二胺)之间的缩聚反应获得的二聚体(热熔聚酰胺)的共聚酰胺。针对通过它们在多孔载体内机械锚定而粘合的能力和原则上通过在极性载体上它的酰胺官能团，选择共聚酰胺。还针对它们的“抗流变”性能选择二聚体-基共聚酰胺。二聚体-基共聚酰胺的玻璃化转变温度范围为-55℃至25℃，优选小于-20℃，从而在拼合的代表性负载和温度范围内赋予它们橡胶状行为。该热塑性基体可包括仅仅一种二聚体-基共聚酰胺或者混合物，其在润滑薄膜内的质量浓度范围为20％-70％。
为了柔顺和挠曲，该热塑性共聚物的拉伸强度小于10MPa，断裂伸长率范围为10％-1100％，优选断裂伸长率小于600％。该热塑性共聚物，优选乙烯-乙酸乙烯酯共聚物具有范围为18％-40％的乙酸乙烯酯比例。小比例的乙酸乙烯酯将改进与基体中其他成分，尤其蜡的相容性。高比例的乙酸乙烯酯增加溶解度，改进薄膜的挠性和强度。优选乙酸乙烯酯比例为28％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
结果热塑性基体在负载下可以是粘合性的，半晶热塑性共聚物通常用固体“增粘”树脂增容。“增粘”树脂在软化温度以上提供粘性和粘度。若在该负载和温度区域内弹性模量G'小于107Pa，则该混合物将提供充足的粘性，和若模量小于106Pa，则粘性太大，对于压敏粘合剂(PSA)来说，就是这种情况，所述压敏粘合剂将冒险影响薄膜不接收灰尘和污染物的能力。在其他情况下，可选择热塑性聚合物，所述热塑性聚合物的粘合机理是由于机械锚定。
“增粘”固体树脂的软化点范围为60℃-200℃，优选高于热塑性聚合物的软化点，以便作为温度范围的函数，增加该混合物的弹性模量，粘度或刚度，和结果摩擦系数。在混合该树脂到熔融聚合物内之后，该树脂被插入(interpose)，增加分子间的相互作用，并打乱该聚合物的晶体结构。该聚合物与该树脂之比的范围优选为20/80-40/60，和在热塑性基体内无定形结构的分数大于50％，以便调节“抗流变”性能。由于热塑性材料或混合物内无定形结构的分数增加，因此，使用Bridgman试验，相对于参考API5A3油脂的数值测量的“抗流变性”几乎渐近性增加。
特别地，可使用的固体“增粘”树脂是用甘油，季戊四醇酯化的树脂酸或松香酸衍生物，或聚合的松香酸，或萜烯，聚萜烯，或酚类萜烯树脂，萜烯苯乙烯树脂。顺便说一下，可使用脂族和/或芳族烃树脂，因为它们的高度疏水性质提供优良的抗湿性并降低水蒸气渗透率。
为了调节该应用的流变性能，优选形成热塑性聚合物，固体“增粘”树脂和在宽范围的温度内具有不同熔点或软化点的蜡的混合物。蜡不仅通过降低剪切负载，对防止磨损具有影响，和结果对摩擦系数具有影响，而且它有助于增加基体在熔融状态下的流度并降低由其形成的涂层的粘性。蜡可以是矿物蜡(石蜡或微晶蜡)，植物蜡(巴西棕榈蜡)或合成来源的蜡(聚乙烯蜡，酰胺蜡或氢化蓖麻油蜡)。优选具有高的渗透率的微晶蜡和氢化蓖麻油的混合物，以便增加基体的粘合性和延展性。在涂层内大于20wt％比例的蜡可急剧降低“抗流变性”。需要最小3wt％的蜡，以便观察以上所述的效果。
为了增加润滑性能，热塑性基体可另外含有不同的固体润滑颗粒。此处所使用的术语“固体润滑剂”是指固体稳定物质，一旦插入两个摩擦表面之间，则它可降低摩擦系数，并减少对表面的磨损和破坏。这些物质可被分类为根据它们的功能机理和它们的结构定义的不同的种类，亦即：
·第1组：其润滑性能归因于其结晶结构的固体物体，例如石墨，氮化硼(BN)或氧化锌；
·第2组：其润滑性能归因于其结晶结构以及它们组成中的反应性化学元素的固体物体，例如二硫化钼MoS2，氟化石墨，硫化锡，硫化铋；
·第3组：其润滑性能归因于其化学反应性的固体物质，例如硫代硫酸盐类的一些化合物；
·第4组：其润滑性能归因于在摩擦负载下的塑性或粘塑性的固体物质，例如聚四氟乙烯(PTFE)或聚酰胺。
可使用每一组固体润滑剂；尤其可使用来自第1组的至少一种层状薄膜-效果的润滑固体，以便它没有干扰其他性能。然而，优选使用不同组的若干固体润滑剂的组合，以便作为表面性质的函数，增加性能。在用Cu-Sn-Zn合金的电解沉积物涂布的碳钢上，优选使用来自第2组的固体润滑剂与用于化学吸附的硫化学元素和来自第4组的润滑固体的组合，以便调节在摩擦负载下的塑性行为。固体润滑颗粒在润滑薄膜内的比例范围为2％-20wt％。
为了改进延展性，抗磨损和抗腐蚀的保护效果，可添加芳族有机酸，优选以胶态微粒在油中分散的用碳酸钙中和的烷基芳基磺酸的复盐。碱金属或碱土金属盐过量，使得碱度范围为250-450mgKOH/g。在环境温度下，这一物质生成薄膜，所述薄膜对腐蚀机理的保护阻挡效果来说，是疏水的，且一方面通过过量金属盐的物理吸收，和另一方面通过在金属表面上的有机酸官能团的化学吸收而润滑。复杂的芳族有机酸盐的浓度不超过热塑性基体的40wt％。润滑薄膜变为半固体，若浓度大于40wt％热塑性基体的话。
为了增强阻挡效应和抗腐蚀性能，热塑性基体可含有腐蚀抑制剂，例如钙离子交换的二氧化硅。钙交换的二氧化硅在润滑薄膜内的浓度范围为5％-15wt％。
特别地为了避免“高肩部”现象，优选对于在肩部力矩下螺纹和表面的干涉生成的低摩擦负载(150-500MPa)来说，显著地降低摩擦系数。为了降低摩擦系数，优选使用摩擦改性剂，所述摩擦改性剂不与基体的其他物质相容，以便促进表面迁移且没有影响“抗流变”值。可使用的摩擦改性剂是在20℃下动态粘度范围为100-1850mm2/s的具有低摩擦系数的油(聚二甲基硅氧烷或全氟聚醚)。聚二甲基硅氧烷油在涂层内的比例范围为2％-10wt％。
最后，固体热塑性涂层可含有最多2wt％其他添加剂，例如润湿剂，分散剂，染料，或特别地抗氧化剂，以便辅助在氧化介质内聚合物和热塑性树脂的热稳定性。
申请人已经证明结合两个固体热塑性涂层的性能，其中两个固体热塑性涂层中的至少一个包括根据本发明的液体无定形热塑性树脂。为此，申请人在常规涂层和根据本发明的涂层之间进行了对比试验，这些试验的目的一方面在于使用Bridgman试验，评价拼合扭矩，和另一方面通过Scratch试验，评价摩擦系数。
可使用改性的Bridgman摩擦计，评价在高Hertz压力下接触表面的扭矩和摩擦。Bridgman试验装置尤其描述于D Kuhlmann-Wilsdorfand al,"Plastic flow between Bridgman anvils under highpressures",J.Mater.Res.，第6卷，第12期，1991年12月的文章中。在图10中阐述了Bridgman机器的示意性和功能性实例。这一机器包括：
·可在选择的速度下在旋转中驱动的圆盘DQ；
·永久地连接到圆盘DQ的第一面上的第一砧台(anvil)ECl；
·永久地连接到与它的第一面相对的圆盘DQ的第二面上的第二砧台EC2，优选为圆锥类型；
·第一EPl和第二EP2压力元件，例如活塞，它例如可产生选择的轴向压力P；
·永久地连接到第一压力元件EP1的一面上的第三砧台EC3，优选为圆锥类型；
·永久地连接到第二压力元件EP2的一面上的第四砧台EC4，优选为圆锥类型。
为了测试润滑组合物，用所述组合物覆盖与构成螺纹元件的材料相同的两片材料，以便形成第一S1和第二S2样品。接下来，第一样品S1置于第一ECl和第三EC3砧台的自由面之间，和第二样品S2置于第二EC2和第四EC4砧台的自由面之间。接下来，在采用第一EP1和第二EP2压力元件每一个，施加选择的轴向压力P(例如数量级为1.5GPa)的同时，圆盘DQ在选择速度下旋转，并测量每一样品S1,S2经历的拼合扭矩。在Bridgman试验中，选择轴向压力，旋转速度和旋转角，以便模拟Hertz压力和在拼合末端处邻接表面的相对速度。使用这一机器，可固定数对不同的参数(拼合扭矩，旋转速度)，以便在样品S1和S2上产生预定的拼合扭矩，和因此检验这些样品S1和S2是否紧密地遵从给定的扭矩曲线，和尤其在磨损之前，它们是否可达到全部圈数，所述全部圈数至少等于相对于选择拼合扭矩而选择的阈值。
在本发明的情况下，升高所选的接触压力至1GPa，和升高旋转速度至1rpm。由碳钢形成试样，机加工，然后用不同的干燥薄膜制剂涂布。
图8中图示的Scratch试验装置允许测定在表面或表面制备上薄膜的粘合力或粘附。这一方法由采用经历过增加负载的球形珠粒，剪切薄膜和使之变形组成，该方法还允许确定对耐磨性来说重要的两个摩擦学参数，亦即摩擦系数和对应于出现薄膜内聚损失的临界负载。
实验条件使用由直径5mm的碳化钨形成的球形珠粒，和由粗糙度Ra小于1微米的XC或Z20C13碳钢形成的金属样品，并采用任选的表面制备，所述表面制备可以分别是喷砂或锌或锰磷化，和三元Cu-Sn-Zn电解沉积。操作模式的参数包括负载从10N增加到310N(在15N/s的负载增加速率下)，2mm/s的珠粒位移速率，20s的持续时间以及40mm的轨道长度。
在固体热塑性涂层上进行试验，所述固体热塑性涂层包括由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，软化点范围为60℃-200℃的用甘油酯化的松香酸，蜡和聚二甲基硅氧烷油构成的热塑性基体。后者证明在低压负载(约200MPa)下摩擦系数为0.07-0.08，和“抗流变”值范围为API5A3参考油脂数值的90％-100％的数值。在拼合其中固体热塑性涂层对称地施加到阳和阴部上的7"29#CS L80 VAM TOP HC连接件的情况下，所述涂层的流变-摩擦性能是指可遵循拼合规则，亦即肩部扭矩比针对连接件确定的最佳拼合扭矩低70％并小于56％的最大拼合扭矩，但最大拼合扭矩的绝对值(与机加工干涉(LL-PNBN或HH-PFBS)无关地测定)保持低于针对相同尺寸的"高扭矩"VAM TOP参考连接件的拼合扭矩(在VAM Running Book中定义的"liner max"拼合扭矩)，这可在图4中看出。图4图示了作为柱状图，采用420kg的重物，垂直过扭矩(overtorque)拼合扭矩的数值。
对比地，在与前面相同的条件下，含热塑性基体(它主要由基于二聚体的共聚酰胺，酰胺蜡和聚二甲基硅氧烷油构成)的固体热塑性涂层的摩擦系数为0.12，和“抗流变”值为大于105％的API5A3参考油脂值。在其中固体热塑性涂层施加到阴部上且如文献WO2010140703中描述的保护性环氧-丙烯酸树脂施加到阳部上的7"23#CS L80 VAM21连接件的拼合情况下，所述涂层的良好流变-摩擦性能不可能满足具有17700N.m的最佳拼合扭矩的拼合规则。在摩擦负载下，润滑剂薄膜尤其具有粘弹性，粘弹性将影响扭矩保留，这通过肩部扭矩增加，和对于增加机加工干涉来说，抗肩上扭矩下降二者显示。这一高的粘弹性不允许润滑薄膜在负载区内流动并粘附。润滑薄膜从接触中挤出，从而允许未受保护的金属出现在有限的润滑相内。在5个连续的拼合/劈开操作之后，磨损快速发生。
为了评价涂布的连接件总体性能的改进，在本发明的一个实施方案中，含液体无定形热塑性树脂的热塑性涂层被施加到连接件的其他部分上。
根据本发明，可使用在提供有“抗流变”性能的热塑性基体内的液体无定形热塑性树脂，以改变热机械性能，以便在负载/温度区内增加润滑薄膜剪切并流动的能力。
在本发明情况下，使用由Triton Technologie供应的"TTDMAT101423"装置，通过压缩/剪切热动力学分析(DMTA)，测定热机械性能。温度以2℃/min从-100℃升高到100℃；应变频率为1Hz，并在直线区域内施加变形。
图5示出了在剪切模式下，润滑薄膜的弹性模量(G')和粘性模量(G")的变化，所述润滑薄膜包括基于二聚体的共聚酰胺类型的热塑性聚合物以及有和无液体无定形热塑性树脂。以Pa表达弹性模量(或保存模量(conservation modulus))且它代表复数模量M*的实数部分。粘性模量(或损耗模量)代表复数模量M*的虚数部分。
含液体无定形热塑性树脂的材料的弹性模量G'的变化导致软化点和倾点向较低温度迁移。粘性模量G"增加导致在剪切期间，以热的形式的能量较大地耗散，这是通过软化效果，使得它的“抗流变”增加的特征。
另外，通过测量比API5 A3参考油脂值高130％，证明“抗流变”性能，这使用Bridgman试验来测定。
与此同时，作为使用图6中的Scratch试验测量的负载增加的函数，摩擦系数的变化表明，当润滑薄膜“抗流变”时，摩擦系数值通常随着负载增加。相反，参考的热塑性涂层(它是完全结晶的)(如专利WO2009072486中所描述的)的特征在于稳定或均匀地降低摩擦系数。图6代表作为增加的负载的函数，摩擦系数的变化。
可使用的液体无定形热塑性树脂是用甲醇或三甘醇酯化的松香酸衍生物，分子质量小于500g/mol的芳族烃树脂，羟化聚酯树脂，聚异丁烯类，或聚甲基丙烯酸烷酯。液体树脂必须具有在25℃下范围为2000-40000mPa.s的动态粘度(这采用Brookfield粘度计来测量)。在25℃下大于40000mPa.s的动态粘度没有显示出热机械性能的改进。该液体无定形热塑性树脂的玻璃化转变温度必须小于-10℃，优选小于-20℃。液体无定形热塑性树脂在热塑性基体内的浓度范围为40％-60％。再次优选地，该液体树脂与聚合物的浓度比范围为1.5-2。对于大于50℃的储存温度来说，小于1.5的比值降低粘合性，而大于2的比值使通过所形成的薄膜捕获粉尘和污染物(例如砂子)的能力减弱。
在其中固体热塑性涂层含有用甲醇酯化的松香酸类型的液体无定形热塑性树脂对称地施加到阳部和阴部上的7"23#CS L80 VAM 21连接件的拼合情况下，润滑薄膜的热机械行为的变化，亦即在拼合负载和温度范围内流动的较大能力意味着可明显地限制挤出物和薄片的形成。与此同时，通过最大拼合扭矩(MTV)增加，积极地显示，和通过肩部扭矩增加消极地显示通过液体无定形热塑性树脂提供的补充的“抗流变”效果。肩部扭矩值略大于最佳拼合扭矩值的70％且随着拼合/劈开增加。因此，不推荐以对称方式涂布引起接触的表面，即具有含液体无定形热塑性树脂的固体热塑性涂层的所有表面。
根据本发明，接触的阳和阴表面用固体热塑性涂层(其中之一包括液体无定形热塑性树脂)涂布的构造显示出协同效应，这通过改进的热机械行为和拼合扭矩窗变宽而突显，其中满足以上讨论的不等式(1),(2)和(3)。
为了阐述第三物质的有利的热机械行为，相等份数的具有不同组成的两个涂料的混合物(其中至少一个含有液体无定形热塑性树脂)与对称地施加到连接件的两个部分上的参考物比较，所述参考物对应于含有固体“增粘”树脂的热塑性涂层。图7示出了混合物的弹性模量G'(在图7中用Synergy表示)低于参考物(在图7中用Symmetrical表示)。对于粘性模量G"来说，这是相同的。所获得的第三物质的性质协调了每一涂层的热机械性能与增加总体性能的目的。较小的模量和维持模量G2与G'之比导致较低的抗剪切和保留抗流变性能。
申请人还进行了一定数量的试验，以便量化连接两个固体热塑性涂层的性能，其中至少一个所述固体热塑性涂层包括根据本发明的液体无定形热塑性树脂。
就实验条件来说，在待涂布的部件，亦即螺纹区，无螺纹的金属接触部分和/或邻接表面上使用“热熔”方法，形成热塑性涂层。
根据“热熔”方法，使含热塑性基体，添加剂和粉末的组合物熔融，提供足够低的粘度以供涂料能使用枪，通过气动喷雾施加且具有能维持与组合物处于熔融状态时的温度接近的固定温度的能力。组合物加热到其下的温度范围优选为比热塑性基体的熔点高10℃-50℃。有利地，该温度范围为130℃-160℃，使得在剪切下的复数粘度(使用板/板流变仪测量)小于20Pa.s。优选预热待涂布的基底到大于或等于熔融组合物温度的温度，以便促进润湿和铺开。
在配有机械搅拌机构的容器内加热并熔融的组合物通过泵，输送到枪中并在基底上喷洒。
然后采用空气或CO2，冷却基底，以便硬化热塑性基体并形成固体热塑性润滑薄膜。
所形成的润滑薄膜的厚度范围优选为25-100μm。若它较薄，则没有足够厚到提供抗磨损性能以及抗腐蚀性。高于这一范围的厚度产生过度的自然挤出和环境污染的补充风险。
或者，可将该组合物溶解在沸点大于150℃的有机溶剂中以供直接施加到冷基底上，且没有经历熔融热塑性基体的步骤。然后优选施加固体热塑性润滑薄膜到粗糙表面上。图9图示了含基底100或200，表面制备101,201,203，和固体热塑性润滑薄膜102或202的连接件的构造。粗糙表面增加接触表面积，和结果是增加粘合性和润滑剂的保留能力，尤其在有限的润滑相内。可通过对钢机械喷砂或者使用化学转化，例如锌或锰的磷化，借助表面制备，获得表面粗糙度。
优选地，平均粗糙度Ra的范围为1-3.5μm，和最大峰值高度或Rmax的范围为5-25μm。
所形成的薄膜的厚度必须至少大于最大峰值高度或Rmax。
可由碳钢或具有至少13％Cr的不锈钢形成基底。为了增加钢和特别地具有至少13％Cr的不锈钢的抗磨损，铜，或优选Cu-Sn-Zn三元合金的电解沉积物可在基底的表面处沉积在Ni层上。电解的Cu-Sn-Zn沉积物增加硬度且确保阳和阴表面在接触区内补充分离，以便防止磨损。
有利地，接触的两个表面中的至少一个经历机械喷砂(203)且最大深度范围为10-25μm。
首先，通过使用各类连接件(实施例1-实施例2表示)和通过比较这些变体与用常规薄膜涂布的连接件(对比例1-6表示)，申请人证明了本发明的效果。
表1中示出了碳钢连接件的等级和尺寸以及阳和阴表面制备的细节。
表1
其中：Rmax：最大峰值高度，和Th：层厚
对于每一实施例和每一对比例来说，在表2中示出了润滑薄膜的组成。百分比相对于组合物的总重量。
为了阐述本发明的效果，特别地扭矩窗的变宽，申请人测定了塑化之前的最大抗肩上扭矩(或过扭矩)。为了阐述本发明关于抗磨损的效果，申请人测定了在连接件的拼合扭矩下进行的拼合/劈开操作和平均肩部扭矩值。在表3中示出了结果。
在每一试验中，采用420kg的重物，在垂直位置上用V形(tongs)夹子进行拼合。进行10次拼合，和在邻接区内，在拼合开始时，在10和15圈/分钟的速度下进行拼合，和在拼合最后，在1和2圈/分钟的速度下进行拼合。在劈开之后，目视观察阳部和阴部的磨损状态。存在薄片或挤出(这对应于在接触中第三物质弱的再聚集能力)与不合适的热机械行为同义。
实施例No.1：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到阴部上，所述热塑性基体不含液体无定形热塑性树脂，而是软化点范围为60℃-200℃的固体“增粘”树脂，并将其基体包括液体无定形热塑性树脂的固体热塑性涂层施加到7"29#L80 VAM TOP连接件的阳部上。最佳拼合扭矩为17750N.m。与对比例No.2相比，测量到扭矩窗增加80％，且对肩部扭矩没有影响。没有挤出或形成薄片表明在第三物质的再聚集热机械行为方面存在协同效应。在10次拼合/劈开操作之后没有观察到严重的磨损。
实施例No.2：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到阴部上，所述热塑性基体不含液体无定形热塑性树脂，而是软化点范围为60℃-200℃的固体“增粘”树脂，并将其基体包括液体无定形热塑性树脂的固体热塑性涂层施加到95/8"47#L80 VAM TOP连接件的阳部上。最佳拼合扭矩为19200N.m。扭矩窗增加13％和抗肩上扭矩显著增加60％证明协同效应。还观察到抗磨损的保护总体增加。在10次拼合/劈开操作之后没有观察到磨损。
对比例No.1：将不含对环境危险的重金属，例如铅的Bestolife4010NM粘稠油脂施加到7"23#L80 VAM 21连接件的阳部和阴部上，以便形成润滑薄膜。施加到接触表面上的油脂量为50g。在用于高的机加工干涉(HH-PFBS)的塑化之前，通过过扭矩试验测定的最大抗肩上扭矩为13950N.m。比较每一实施例的抗肩上扭矩与这一参考值100。将拼合/劈开联系起来(concatenate)，在每一拼合之间补充(renewing)油脂，并进行到最佳拼合扭矩，亦即16400N.m。在连接件上10次拼合/劈开操作之后没有观察到磨损。
对比例No.2：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到7"29#L80 VAM TOP连接件的阳部和阴部上，所述热塑性基体不含液体无定形热塑性树脂，而是软化点范围为60℃-200℃的固体“增粘”树脂。最佳拼合扭矩为16000N.m。为了评价润滑薄膜保护基底或表面制备防腐蚀的能力，施加热塑性涂层到由具有相同表面制备的碳钢形成的样品(100mm x 150mm x 0.8mm)上。样品经历盐雾试验(根据ISO标准9227，35℃的温度，500小时)，冷凝水氛围试验(根据ISO标准6270，40℃的温度，95％的相对湿度1000小时)，和加速气候或代表极端储存条件的循环腐蚀试验(根据VDA标准621-415，3个循环)。在三个试验最后没有观察到锈。
对比例No.3：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到阴部上，所述热塑性基体不含液体无定形热塑性树脂，而是软化点范围为60℃-200℃的固体“增粘”树脂，并将含聚乙烯蜡和多磷酸铝类型的腐蚀抑制剂的用紫外光固化的环氧-丙烯酸树脂施加到95/8"47#L80VAM TOP连接件的阳部上。最佳拼合扭矩为18900N.m。在三个试验，亦即盐雾试验，冷凝水氛围和循环腐蚀的最后没有观察到锈。
对比例No.4：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到7"23#L80 VAM 21连接件的阳部和阴部上，所述热塑性基体不含液体无定形热塑性树脂，而是软化点范围为60℃-200℃的固体“增粘”树脂。最佳拼合扭矩为17500N.m。在第10次的拼合/劈开操作中记录到螺纹内严重的磨损。邻接表面完整。为了测定连接件的无螺纹金属接触部分在油井条件下的密封，根据ISO标准13679:2011的工序，进行在极压下的高温(180℃)密封试验。对于对比例No.2来说，在试验的最后没有观察到泄露。
对比例No.5：将具有热塑性基体的固体热塑性涂层施加到7"23#L80 VAM 21连接件的阳部和阴部上，所述热塑性基体含有液体无定形热塑性树脂。最佳拼合扭矩为17500N.m。肩部扭矩值比来自第6次拼合/劈开操作的最佳扭矩值高70％。在第9次拼合/劈开操作处检测到螺纹内严重的磨损，但邻接表面完整。然而，拼合停止，因为连接件的机械性能不再得到保证。该润滑薄膜完全保护表面制备，因为在三个试验，烟雾，冷凝水氛围和循环腐蚀试验的最后没有出现锈。
对比例No.6：将固体热塑性涂层施加到阴部上，其中所述固体热塑性涂层的基体是完全结晶的，并将含聚乙烯蜡和多聚磷酸铝类型的腐蚀抑制剂的通过紫外光固化的环氧-丙烯酸类树脂施加到7"23#L80 VAM 21连接件的阳部上。最佳拼合扭矩为10800N.m。在10次连接件的拼合/劈开操作之后，没有观察到磨损。相反，对于具有相同尺寸的“高扭矩”连接件来说，采用API5A3参考油脂，最大拼合扭矩比最佳拼合扭矩低得多。无螺纹的金属接触部分的危险是在达到最佳拼合扭矩之前塑化的风险。在这一情况下，这种润滑溶液不可能延伸到所有等级的连接件上。

Claims (18)

1.用于生产螺纹连接件的组件，该组件包括第一和第二管状构件，其中构件各自具有旋转轴(10)和各自在它们的端部(1，2)处提供有在构件的外部或内部周围表面上产生的螺纹区(3；4)，这取决于螺纹端部的类型是阳型还是阴型，所述端部(1，2)能通过拼合配合，且在终端表面(7，8)内终止，在端部(1，2)之一上提供的至少一个第一接触表面，和在相应的端部(1，2)上提供的至少一个第二接触表面，使得第一和第二接触表面在拼合端部(1，2)期间接触，其特征在于第一和第二接触表面分别各自涂布有第一和第二干燥的热塑性薄膜，其基体可以由一种或多种热塑性聚合物构成，仅仅第一和第二干燥热塑性薄膜之一进一步包括在25℃下动态粘度范围为2000-40000mPa.s的液体无定形热塑性树脂。
2.权利要求1的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于第一和第二接触表面包括螺纹区(3；4)的一部分。
3.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于第一和第二接触表面包括在第一和第二管状构件的端部(1，2)的周围表面上提供的密封表面。
4.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于第一和第二接触表面包括在所述端部(1，2)的终端表面(7，8)上提供的邻接表面。
5.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于构成第一和第二干燥薄膜的基体的一种或多种热塑性聚合物具有半晶结构且熔点范围为60℃-170℃。
6.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于一种或多种热塑性聚合物选自由含乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，在两个结晶聚甲基丙烯酸甲酯聚合物之间具有无定形丙烯酸丁酯聚合物的交替嵌段的共聚物，和基于由二元酸和二胺之间的缩聚反应获得的二聚体的共聚酰胺的共聚物树脂确定的列举的那些。
7.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于该热塑性聚合物是乙酸乙烯酯的比例范围为18％-40％，优选等于28％的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
8.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于在第一和第二干燥热塑性薄膜仅仅之一内包括的液体无定形热塑性树脂的玻璃化转变温度小于-10℃，优选小于-20℃。
9.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于液体无定形热塑性树脂与该聚合物的浓度比范围是1.5-2。
10.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于液体无定形热塑性树脂选自由用甲醇或者用三甘醇酯化的松香酸衍生物，分子质量小于500g/mol的芳烃树脂，羟化聚酯树脂，聚异丁烯类和聚甲基丙烯酸烷酯确定的列举的那些。
11.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于热塑性干燥薄膜也包括从由石蜡，微晶蜡，巴西棕榈蜡，聚乙烯蜡，酰胺蜡和氢化蓖麻油确定的列表中选择的一种或多种蜡。
12.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于在热塑性干燥薄膜内蜡的重量比例范围为3％-20％。
13.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于干燥热塑性薄膜还包括从由石墨，氮化硼，氧化锌，二硫化钼，氟化石墨，硫化锡，硫化铋，硫代硫酸盐，聚四氟乙烯和聚酰胺确定的列表中选择的固体润滑剂颗粒。
14.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于固体润滑剂颗粒在干燥热塑性薄膜内的重量比例范围为2％-20％。
15.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于干燥热塑性薄膜还包括用碳酸钙中和的烷基芳基磺酸的复盐，其重量比例保持低于40％。
16.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于干燥热塑性薄膜还包括腐蚀抑制剂，优选钙离子交换的二氧化硅，其中腐蚀抑制剂的重量比例范围为5％-15wt％。
17.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于干燥热塑性薄膜还包括聚二甲基硅氧烷或全氟聚醚油，所述油在20℃下的动态粘度范围为100-1850mm2/s，所述油的重量比例范围为2％-10％。
18.前述任何一项权利要求的用于生产螺纹连接件的组件，其特征在于在每一表面用干燥热塑性薄膜涂布之前，第一和第二接触表面已经借助表面制备步骤处理过，所述表面制备步骤选自喷砂，转化处理和电解沉积。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR100804A1 (es) * 2014-06-23 2016-11-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Conexión roscada para tuberías de la industria del petróleo y composición para recubrimiento fotocurable
EP2959958A1 (en) * 2014-06-25 2015-12-30 Services Petroliers Schlumberger Temperature-activated desiccant box for protection of components in a downhole assembly
AT516684B1 (de) 2015-01-13 2018-08-15 Voestalpine Tubulars Gmbh & Co Kg Lösbare Gewindeverbindung mit asymmetrischer Beschichtung
SE1500134A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-14 Scrow Ab Bird-repellent composition
NL2014798B1 (en) 2015-05-12 2017-01-27 Lubo Global Innovation B V Treaded metallic fastener and process for coating a treaded metallic fastener.
AU2019421433B2 (en) * 2019-01-07 2022-08-11 Nippon Steel Corporation Composition, and threaded connection for pipes including lubricant coating layer formed from the composition.

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027145A (en) * 1994-10-04 2000-02-22 Nippon Steel Corporation Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof
JP2005240888A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Jfe Steel Kk 油井管用ねじ継手
JP2005256885A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Jfe Steel Kk 油井管ねじ継手
CN101300443A (zh) * 2005-09-02 2008-11-05 住友金属工业株式会社 钢管用螺纹接头
CN101300442A (zh) * 2005-10-14 2008-11-05 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司 带有干保护涂层的管式螺纹元件
EP2474774A1 (en) * 2009-09-02 2012-07-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Protector for threaded joint for pipe
AU2008332419B2 (en) * 2007-12-04 2012-08-09 Nippon Steel Corporation Threaded joint for pipes

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2698018B1 (fr) * 1992-11-18 1995-01-20 Inst Francais Du Petrole Produits colloïdaux renfermant du bore, et/ou du soufre, et/ou du phosphore, leur préparation et leur utilisation comme additifs pour lubrifiants.
AR057940A1 (es) 2005-11-30 2007-12-26 Tenaris Connections Ag Conexiones roscadas con recubrimientos de alta y baja friccion
EP2150740B2 (fr) 2007-04-13 2017-10-18 Vallourec Oil And Gas France Element filete tubulaire muni d'un revetement protecteur sec
MY155826A (en) 2007-11-02 2015-12-15 Sumitomo Metal Ind Threaded joint for pipes having a lubricating coating
FR2937046B1 (fr) 2008-10-15 2012-10-19 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composition de lubrification a coefficient de frottement adaptable, pour un element filete d'un composant de joint filete tubulaire
CA2755888C (en) 2009-03-31 2014-01-28 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Threaded joint for pipes
EP2438099B1 (en) * 2009-06-02 2016-07-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Photocurable composition suitable for rust prevention of a threaded joint for steel pipes
FR2960619B1 (fr) * 2010-06-01 2013-02-15 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Extremite filetee d'un composant tubulaire pour le forage ou l'exploitation des puits d'hydrocarbures, et joint resultant
FR2966191B1 (fr) 2010-10-15 2013-11-01 Vallourec Mannesmann Oil & Gas Composant filete tubulaire et joint resultant
UA104975C2 (uk) * 2010-11-05 2014-03-25 Ніппон Стіл Енд Сумітомо Метал Корпорейшн Нарізне з'єднання труб, що має поліпшені характеристики при низькій температурі
UA105334C2 (uk) 2010-11-05 2014-04-25 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорэйшн Нарізне з'єднання труб, що має поліпшені характеристики при високому крутному моменті

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6027145A (en) * 1994-10-04 2000-02-22 Nippon Steel Corporation Joint for steel pipe having high galling resistance and surface treatment method thereof
JP2005240888A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Jfe Steel Kk 油井管用ねじ継手
JP2005256885A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Jfe Steel Kk 油井管ねじ継手
CN101300443A (zh) * 2005-09-02 2008-11-05 住友金属工业株式会社 钢管用螺纹接头
CN101300442A (zh) * 2005-10-14 2008-11-05 瓦卢莱克曼内斯曼油气法国公司 带有干保护涂层的管式螺纹元件
AU2008332419B2 (en) * 2007-12-04 2012-08-09 Nippon Steel Corporation Threaded joint for pipes
EP2474774A1 (en) * 2009-09-02 2012-07-11 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Protector for threaded joint for pipe

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