BRPI0819253B1

BRPI0819253B1 - Composição para formar um revestimento lubrificante sobre uma junta rosqueada para tubos

Info

Publication number: BRPI0819253B1
Application number: BRPI0819253-7A
Authority: BR
Inventors: Shigeki Fukumoto; Yasushiro Yamamoto; Kunio Goto; Ryuichi Imai
Original assignee: Vallourec Oil And Gas France; Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2022-09-20
Also published as: CA2703778C; CA2703778A1; MY155826A; AU2008319808A1; EP2210931B1; EA017538B1; EP2963099B1; JPWO2009057754A1; CN101910387B; CA2779534A1; AU2008319808B2; BRPI0819253A2; PL2210931T3; AR070665A1; EP2210931A1; PL2963099T3; AU2008319808A8; MX2010004780A; EP2210931A4; WO2009057754A1

Abstract

"JUNTA ROSQUEADA PARA TUBOS CONTENDO UM REVESTIMENTO LUBRIFICANTE" Um revestimento lubrificante que é isento de metais pesados nocivos é formado sobre uma junta rosqueada premium para tubos construídos por um pino e uma caixa tendo cada um uma superfície de contato compreendendo uma porção rosqueada e uma parte de contato de metal não rosqueada (uma superfície de vedação e ombro) a fim de fornecer à junta resistência a escoriação, estancamento de gás, e propriedades anti-corrosivas, de tal modo evita-se que a parte de contato de metal não rosqueada é impedida de vazar, mesmo quando a junta é constituída com um torque elevado. O revestimento lubrificante compreende um ou ambos dentre uma rosina e fluoreto de cálcio, sabão de metal, cera, e um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático, e de preferência inclui ainda um pó lubrificante, carbonato de magnésio, e/ou um carboidrato, particularmente uma ciclodextrina.

Description

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Campo da Invenção

[001] A presente invenção está relacionada a uma junta rosqueada para tubos de aço para uso na conexão de tubos de aço e, em particular, tubos para revestimentos de poços (OCTG), e para um método de tratamento de superfície para conferir propriedades lubrificantes. Uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção pode exibir com segurança uma excelente resistência contra escoriação sem ser revestida com graxa composta a qual, no passado, era aplicada em juntas rosqueadas para tubos quando se conectam tubos para revestimentos de poços. Desta forma, uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção pode prevenir efeitos nocivos ao meio ambiente global e aos humanos causados por graxa composta. Além disso, ela não deforma facilmente mesmo se for apertada empregando um alto torque sobre ela, fazendo com que seja possível realizar uma vedação de metal com metal de modo fácil e estável.

Histórico da Técnica

[002] Tubos para revestimentos de poços, tais como tubos e invólucros usados na escavação de poços de petróleo e de poços de gás normalmente são conectados entre si por juntas rosqueadas para tubos. No passado, a profundidade dos poços de petróleo era tipicamente de 2.000 a 3.000 metros, sendo que em poços de petróleo profundos, tais como os recentes campos de petróleo “offshore”, é possível alcançar 8.000 a 15.000 metros. Na maioria dos campos de petróleo “offshore”, as escavações de poços de petróleo são conduzidas em uma instalação flutuante, e devido ao balanço de toda a instalação, a operação de escavação como um todo é desempenhada em condições instáveis.

[003] Em seu ambiente de uso, juntas rosqueadas para tubos para mercadorias tubulares do ramo de petróleo são submetidas a cargas, tais como forças de tração axiais causadas pelo peso dos tubos para revestimentos de poços e da própria junta rosqueada para tubos (até 500 toneladas no total no caso de tubos de aço com diâmetro de 7 polegadas [177,80 mm]), forças de curvas, a combinação de pressões internas e externas (até 100 atm), e calor geotérmico (200° C ou acima, e até 300°C em alguns locais). Desta forma, eles precisam ser capazes de manter a estanqueidade sem sofrer danos mesmo em ambientes tão severos.

[004] Uma junta rosqueada típica para tubos usada para conectar tubos para revestimentos de poços é constituída por uma cavilha, que é um elemento da junta que tem uma rosca macho, formada na parte da extremidade de um primeiro componente tubular (que é tipicamente um tubo para revestimento de poço), e uma caixa, que é um elemento da junta que tem uma rosca fêmea formada nas partes de extremidade de um segundo componente tubular (que é tipicamente um componente de conexão rosqueada referido como um acoplamento).

[005] Como mostrado na figura 1, com um tipo Premium de junta rosqueada para tubos referidos como uma junta Premium que foi desenvolvida a fim de exibir um alto grau de estanqueidade de gás mesmo em ambientes severos, existe uma superfície de vedação na parte periférica externa na redondeza da superfície de extremidade mais próxima da extremidade do que as roscas macho da cavilha e na superfície periférica interna da parte de base das roscas fêmea da caixa, e a superfície da extremidade da extremidade da cavilha e da correspondente superfície da parte mais traseira da caixa se tornam flanges torque. As partes da cavilha e da caixa incluindo a superfície de vedação e o flange torque são referidos como parte de contato com metal não rosqueado. Esta parte da cavilha é também referida como o flange torque ou a parte do lábio.

[006] A junta rosqueada Premium é designada para que quando uma extremidade (uma cavilha) de uma mercadoria tubular do ramo petrolífero é inserida dentro do acoplamento (uma caixa) e depois os flanges torque da cavilha e da caixa se contatam, as rocas macho e as roscas fêmea são apertadas até que elas interfiram, e as superfícies de vedação da cavilha e da caixa entram em contato com interferência adequada e formam uma vedação pelo contato do metal com metal. A estanqueidade de gás de uma junta rosqueada é garantida por dita vedação de metal na superfície de vedação.

[007] Durante o processo de abaixamento de tubos ou de invólucros dentro de um poço de petróleo, devido a vários problemas, é necessário às vezes quebrar uma junta que tenha sido feita uma vez, para suspender os tubos para fora do poço de petróleo, para refazê-los, e então abaixá-los novamente. O API (Instituto Americano de Petróleo) exige uma resistência contra escoriação de modo que a escoriação não ocorre e a estanqueidade é mantida mesmo se a composição (ajuste) e a quebra (afrouxamento) são repetidas dez vezes para uma junta por tubo ou três vezes para uma junta por invólucro.

[008] No momento da composição, a fim de aumentar a resistência contra escoriação e estanqueidade, um lubrificante líquido viscoso (lubrificante gorduroso) que contém pós de metal pesado e que é referido como “composto gorduroso” é aplicado na superfície de contato (a saber, as partes rosqueadas e as partes de contato com metal não rosqueado) de uma junta rosqueada para tubos. Dito composto gorduroso é especificado pelo Boletim da API 5A2. Um composto gorduroso é exigido para que possa conferir uma prevenção contra ferrugem na superfície de contato na qual o composto gorduroso foi aplicado.

[009] No passado, foi proposta a execução de vários tipos de tratamento de superfícies tais como nitretação, vários tipos de deposição incluindo deposição com zinco e deposição composta, e tratamento de conversão química de fosfato na superfície de contato de uma junta rosqueada para tubos para formar uma ou mais camadas, a fim de aumentar a retenção do composto gorduroso e aperfeiçoar as propriedades de deslizamento. Porém, conforme descrito abaixo, o uso do composto gorduroso impõe uma ameaça de efeitos nocivos sobre o meio ambiente e aos humanos.

[0010] Os compostos gordurosos contêm grandes quantidades de pós de metais pesados tais como zinco, chumbo e cobre. Quando a composição de uma junta rosqueada para tubos é conduzida, a graxa que foi aplicada é retirada ou escoa para a superfície superior, e existe a possibilidade de ela produzir efeitos nocivos ao meio ambiente e especialmente à vida aquática, particularmente devido aos metais pesados nocivos tal como chumbo. Além disso, o processo de aplicação do composto gorduroso piora o ambiente de trabalho, e existe também a preocupação de causar efeitos nocivos aos humanos.

[0011] Em anos recentes, como um resultado da promulgação em 1998 da Convenção de OSPAR (Convenção de Oslo-Paris) para prevenção de poluição marítima no Nordeste do oceano Atlântico, as restrições severas em relação do meio ambiente global estão se tornando cada vez mais numerosas, e em algumas regiões, o uso de compostos gordurosos já está em processo de restrição. Desta forma, a fim de prevenir os efeitos sobre o meio ambiente e aos humanos na escavação de poços de gás e de poços de petróleo, uma demanda por juntas rosqueadas para tubos foi desenvolvida que pode exibir excelente resistência contra escoriação sem usar compostos gordurosos. Além disso, a Convenção de OSPAR não somente regula o uso de metais pesados, como também exige o uso de substâncias orgânicas que tem pouca ou nenhuma toxidade e tem boa biodegradabilidade.

[0012] Como uma junta rosqueada para tubos que podem ser usadas para conectar tubos para revestimentos de poços sem a aplicação de compostos gordurosos, os presentes inventores propuseram na JP 202-173692A (Documento de Patente 1) uma junta rosqueada para tubos que tem um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido formado sobre ele, e na JP 2004- 53013A (Documento de Patente 2) uma junta rosqueada para tubos na qual a viscosidade da superfície da junta rosqueada para tubos, que é uma desvantagem de um revestimento lubrificante de líquido viscoso ou semi-sólido, é suprimido para reduzir a aderência de material externo, tal como poeira, areia e resíduos.

[0013] Conforme declarado acima, em uma junta rosqueada Premium que tem partes de contato com metal não rosqueado na qual a cavilha e a caixa respectivamente têm uma superfície de vedação e um flange torque, a estanqueidade de gás é garantida pela formação de vedação de metal com metal entre as superfícies de vedação da cavilha e da caixa no momento da composição.

[0014] A figura 2 mostra um gráfico de torque (eixo geométrico vertical: torque, eixo geométrico horizontal: voltas) no momento da composição deste tipo de junta rosqueada. Como mostrado nesta figura, se a cavilha é inserida dentro de uma caixa e a cavilha (ou a caixa) é girada, uma rotação ocorre, inicialmente principalmente as partes rosqueadas da cavilha e da caixa contata e o torque aumenta gradualmente. Na medida em que a rotação avança, e as superfícies de vedação da cavilha e da caixa entram em contato, a taxa de aumento do torque aumenta devido à resistência de fricção. Se a rotação posteriormente progredir e a superfície do flange na extremidade da cavilha e a superfície do flange da caixa se contatam e começam a interferir (o torque no início desta interferência é chamada de um torque de flange Ts), a interferência entre as superfícies de vedação ocorrem e o torque aumenta abruptamente. Se a rotação avançar posteriormente a partir deste estado e o torque de composição prescrito é alcançado, a composição é concluída. O torque ótimo na figura 2 significa o torque ótimo para alcançar a interferência necessária para garantir a estanqueidade de gás e completar a composição, e uma válvula adequada é previamente determinada baseada no diâmetro interno da junta e do tipo de junta.

[0015] No entanto, as juntas rosqueadas Premium usadas em poços ultra profundos, tais como aqueles que excedem 10.000 metros, sofre uma tensão compressiva extremamente alta e uma tensão de flexão aplicada à junta rosqueada, e a composição deve ocorrer com um torque mais alto do que o usual (tal como 120 a 130 % do torque ótimo de composição), a fim de o afrouxamento não ocorra. Neste caso, com uma junta rosqueada para tubos que tem um revestimento lubrificante convencional, o torque de composição às vezes excede o torque no qual as partes de contato com metal não rosqueado da cavilha e da caixa deforma e começa a sofrer deformação plástica (o torque neste momento sendo chamado como torque de deformação Ty). Assim sendo, tanto a cavilha como a caixa sofrem um dano irreparável devido à deformação plástica devido à deformação da parte de contato com metal não rosqueado. Mesmo se eles não estão danificados, a estanqueidade de gás da junta rosqueada é reduzida marcadamente. Tal fenômeno quase não foi visto quando um composto gorduroso foi aplicado.

Revelação da Invenção

[0016] Com uma junta rosqueada que é feita com um alto torque, é vantajoso para Ty - Ts (=ΔT que é o torque com resistência de flange) ser a maior possível. No entanto, foi considerado que uma junta rosqueada para tubos que tem revestimento lubrificante semi-sólido ou de líquido viscoso convencional como descrito nos documento de patente 1 ou 2, tem um Ty menor e, portanto, um ΔT menor comparado com quando o composto gorduroso é aplicado. Assim sendo, há o problema que partes de contato com metal não rosqueada deformam a um torque baixo de composição, a fim de que a composição não possa ocorrer com um alto torque de composição.

[0017] Mesmo se a composição de um revestimento lubrificante é simplesmente mudada a fim de variar o coeficiente de fricção, foi considerado que Ts e Ty geralmente variam da mesma forma. Por exemplo, se o coeficiente de fricção de um revestimento lubrificante aumenta, Ty aumenta, mas Ts também aumenta (referido como alto flange). Assim sendo, na pior situação, mesmo se um torque de composição prescrito é alcançado, as superfícies do flange não se contatam, e é possível que a composição não seja completada (referida como sem flange).

[0018] O objeto da presente invenção é prover uma junta rosqueada para tubos que tem um revestimento lubrificante que não contém metais pesados nocivos tais como chumbo que impõe uma carga sobre o meio ambiente global, que confere resistência contra escoriação, estanqueidade de gás e propriedades de prevenção contra ferrugem, e que pode garantir um alto ΔT, no qual a junta rosqueada não sofre prontamente deformação de partes de contato com metal não rosqueado mesmo no momento de composição com alto torque de composição, e uma composição de formação com revestimento lubrificante para uso pela junta rosqueada.

[0019] Uma composição de formação com revestimento lubrificante de acordo com a presente invenção é constituída somente por substâncias que são consideradas como impondo pouco ou nenhum risco ao meio ambiente global, e comparada ao revestimento lubrificante convencional, Ts é o mesmo ou inferior, enquanto Ty é marcadamente superior, então o revestimento lubrificante que tem um ΔT grande pode ser formado na superfície de contato de uma junta rosqueada. Este revestimento lubrificante tem boas propriedades de prevenção contra ferrugem.

[0020] A presente invenção é baseada nas seguintes descobertas. 1) Os motivos pelos quais a deformação das partes de contato com metais não rosqueadas não ocorre mesmo com um alto torque de composição quando se usa um composto gorduroso são avaliados como sendo os seguintes. Pós leves de metais pesados, tais como chumbo ou cobre, contidos em compostos gordurosos geram uma resistência de fricção ao serem triturados pelas superfícies de fricção e parcialmente aderem entre si quando a pressão da superfície de contato se torna alta. Ou seja, quando o torque é baixo, pós de metais pesados não contribuem muito mais com a resistência de fricção, mas quando a composição avança e o torque aumenta, eles contribuem imensamente com a resistência de fricção e podem aumentar marcadamente o torque de composição. Consequentemente, Ty preferencialmente aumenta em comparação ao Ts e ΔT se torna grande. 2) Os presente inventores descobriram que colofônia e fluoreto de cálcio são eficazes como materiais que conferem uma dependência de pressão de superfície de resistência de fricção a um revestimento lubrificante e que é bom em relação à biodegradabilidade, bioacumulação, e não toxidade e que impõe pouco ou nenhum risco ao meio ambiente. Da mesma forma como um composto gorduroso, um revestimento lubrificante contendo colofônia ou fluoreto de cálcio pode conferir propriedades lubrificantes a uma junta rosqueada para tubos, de modo que deformação de partes de contato com metal não rosqueado não ocorre prontamente mesmo com um alto torque de composição. 3) Uma junta rosqueada que tem um revestimento lubrificante ao qual é misturado componente que confere lubrificação específica além de colofônia e/ou fluoreto de cálcio não sofrem escoriações prontamente mesmo se a resistência de fricção for alta.

[0021] Sob um aspecto, a presente invenção é uma composição para formação de um revestimento lubrificante sobre uma junta rosqueada para tubos, que compreende um ou ambos colofônia e fluoreto de cálcio; sabão de metal; cera; e um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático.

[0022] Preferencialmente, a quantidade de cada componente na composição em percentual de massa com base na quantidade total de componentes não voláteis na composição é um total de 0,5 a 30% de um ou de ambos colofônia e fluoreto de cálcio, 2 a 30% de sabão de metal, 2 a 30% de cera, e 10 a 70% de um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático.

[0023] Esta composição de formação de revestimento lubrificante ainda preferencialmente contém pelo menos um componente selecionado dos seguintes: (1) um pó lubrificante e preferencialmente grafite e mais preferencialmente um grafite amorfo que tem um conteúdo de cinza de 0,2 a 5,5% de massa e uma cristalinidade de mais que 98%. (2) carbonato de magnésio (3) um carboidrato e preferencialmente uma dextrina e mais preferencialmente uma Ciclodextrina, e (4) um solvente orgânico volátil.

[0024] Um solvente orgânico volátil significa um componente que se vaporiza pela secagem e não permanece substancialmente em um revestimento lubrificante quando forma um revestimento lubrificante a partir desta composição.

[0025] Quando esta composição contém estes componentes, o conteúdo de cada um em percentagem de massa com base no total de componentes não voláteis da composição é preferencialmente 0,5 a 20% de um pó lubrificante, 0,5 a 30% de carbonato de magnésio, e 0,5 a 20% de um carboidrato.

[0026] Uma composição de formação de revestimento lubrificante de acordo com a presente invenção preferencialmente não contém substancialmente metais pesados nocivos. Os metais pesados nocivos significa metais pesados que são nocivos aos organismos vivos incluindo humanos, e na presente invenção, estes incluem Pb, Cr, Cd e afins.

[0027] Na presente invenção, substancialmente significa que um erro inferior a 5% é permitido. Desta forma, “não contém substancialmente metais pesados nocivos” significa que o conteúdo dos metais pesados é inferior a uma massa de 5%. Além disso, “substancialmente nenhum solvente orgânico volátil permanece no revestimento lubrificante” significa que mesmo se permanecer, a quantidade no revestimento é inferior a uma massa de 5%.

[0028] A partir desse aspecto, a presente invenção é uma junta rosqueada para tubos constituída por uma das cavilhas e uma caixa, cada qual tendo uma superfície de contato compreendendo uma parte rosqueada e uma parte de contato com metal não rosqueado, caracterizado pelo que a superfície de contato de pelo menos uma da cavilha e da caixa tem um revestimento lubrificante formado usando a composição descrita acima.

[0029] A espessura do revestimento do revestimento lubrificante é preferencialmente 10 a 500 μm.

[0030] Uma superfície de contato que tem um revestimento lubrificante sólido preferencialmente sofre tratamento na superfície por um método selecionado a partir de um ou mais jateamentos, decapagem química, tratamento de conversão química com fosfato, tratamento de conversão química com oxalato, tratamento de conversão química com borato, eletrodeposição, e deposição por impacto.

[0031] Quando somente uma das cavilhas e da caixa tem um revestimento lubrificante na sua superfície de contato, a superfície de contato do outro componente pode sofrer um tratamento de superfície por um método selecionado a partir de um ou mais jateamentos, decapagem química, tratamento de conversão química com fosfato, tratamento de conversão química com oxalato, tratamento de conversão química com borato, eletrodeposição, e deposição por impacto.

[0032] Uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção é preferencialmente usada para conectar tubos para revestimentos de poços. A presente invenção também provê um método para conectar uma pluralidade de tubos para revestimentos de poços usando esta junta rosqueada para tubos sem a aplicação de um lubrificante tipo graxa.

[0033] Os revestimentos lubrificantes formados na superfície de contato da cavilha e/ou da caixa demonstram um alto ΔT como um componente graxa, então esta junta rosqueada para tubos pode sofrer uma operação de composição sem deformação ou escoriação das partes de contato com metais não rosqueadas, mesmo quando a composição é executada com um alto torque. Além disso, mesmo sob condições severas tais como operações de escavações instáveis no mar, esta junta rosqueada para tubos pode suprimir escoriações.

[0034] Uma composição de formação por revestimento lubrificante de acordo com a presente invenção não contém substancialmente nenhum metal pesado nocivo tais como chumbo, então ela impõe pouco ou nenhum risco ao meio ambiente global. Além disso, o revestimento lubrificante que é formado tem propriedades excelentes de prevenção contra ferrugem e a formação de ferrugem durante armazenagem da junta rosqueada para tubos é suprimida. Assim sendo, uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção demonstra um desempenho de lubrificação continuado sob composição repetida e sob quebra, e a estanqueidade de gás após a composição pode ser garantida.

Breve Descrição dos Desenhos

[0035] A figura 1 mostra esquematicamente a parte do flange e a superfície de vedação (a parte de contato com metal não rosqueado) de uma junta rosqueada Premium.

[0036] A figura 2 é um típico gráfico de torque durante composição de uma junta rosqueada Premium.

[0037] A figura 3 mostra esquematicamente o estado de montagem de um tubo de aço e de um acoplamento no momento do embarque de um tubo de aço.

[0038] A figura 4 mostra esquematicamente a parte de conexão de uma junta rosqueada para tubos do tipo de junta rosqueada Premium.

[0039] A figura 5 é uma vista explicativa mostrando a superfície de contato de uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção na qual a figura 3(a) mostra um exemplo de enrijecimento de superfície de uma própria superfície de contato e a figura 3(b) mostra um exemplo de formação de um revestimento pelo tratamento de superfície preparatório para enrijecimento de superfície em uma superfície de contato.

Melhor Modo de Execução da Invenção

[0040] Abaixo, as modalidades de uma junta rosqueada para tubos de aço e uma composição de formação de revestimento lubrificante de acordo com a presente invenção serão explicadas com a finalidade de ilustração tomando como exemplo uma junta rosqueada Premium para mercadorias tubulares no ramo petrolífero.

1. Estrutura de uma junta rosqueada para tubos

[0041] A figura 3 mostra esquematicamente o estado de montagem de um tubo de aço A para uma mercadoria tubular no ramo petrolífero e um acoplamento B que é um componente de junta rosqueada no momento do embarque. Uma cavilha 1 que tem uma parte de rosca macho 3a na sua superfície externa é formada em ambas as extremidades do tubo de aço A, e o acoplamento B tem uma caixa 2 que tem uma parte de rosca fêmea 3b na sua superfície interna em ambos os lados destes. Uma extremidade do tubo de aço A é previamente conectado ao acoplamento B.

[0042] Apesar de não estar mostrado em um desenho, um protetor para proteger partes rosqueadas é montado na cavilha do tubo de aço A e a caixa do acoplamento B que não são conectadas antes do embarque, e estes protetores são removidos antes de usar a junta rosqueada.

[0043] Em geral, uma junta rosqueada para tubos compreende uma cavilha que tem roscas macho formada na parte da extremidade de um primeiro componente tubular (um tubo de aço A no exemplo ilustrado) e uma caixa que tem roscas fêmea formadas nas duas extremidades de um segundo componente tubular (o acoplamento no exemplo ilustrado).

[0044] Em uma junta rosqueada típica para tubos, como mostrado no desenho, uma cavilha é formada na superfície externa nas duas extremidades do tubo de aço e uma caixa é formada na superfície interna de um acoplamento que é um componente separado. No entanto, reciprocamente, uma junta rosqueada para tubos na qual uma caixa é formada na superfície interna das duas extremidades do tubo de aço e uma cavilha é formada na superfície externa de um acoplamento é possível teoricamente. Além disso, existe juntas rosqueadas integrais para tubos que não usam um acoplamento e na qual uma cavilha é formada em uma extremidade e uma caixa é formada na outra extremidade de um tubo de aço. Neste caso, o primeiro componente tubular é um primeiro tubo de aço e o segundo componente tubular é um segundo tubo de aço. Uma junta rosqueada para tubos de acordo com a presente invenção pode ser aplicada a qualquer um destes tipos.

[0045] A figura 4 mostra esquematicamente a estrutura de uma junta rosqueada para tubos do tipo de junta rosqueada Premium típicos. Uma junta rosqueada para tubos compreende uma cavilha 1 formada na superfície externa das duas extremidades de um tubo de aço, por exemplo, e uma caixa 2 formada na superfície interna de um acoplamento, por exemplo. A cavilha 1 tem uma parte de rosca macho 3a, uma superfície de vedação 4a posicionada mais próxima da extremidade do tubo de aço, e um flange de torque 5a na extremidade da cavilha 1 que recebe principalmente uma força compressiva empregada na direção axial do tubo de aço na finalização da composição. A parte da cavilha mais próxima da ponta do que da parte rosqueada, a saber, a parte incluindo a superfície de vedação 4a e a superfície 5a é a parte de contato com metal não rosqueado da cavilha (referida com a parte do flange de torque ou a parte do lábio). Correspondentemente, a caixa 2 tem uma parte rosqueada fêmea 3b, uma superfície de vedação 4b no seu lado interior, e uma superfície de flange de torque 5b que se opõe à superfície do flange de torque 5a da cavilha 1 e que recebe principalmente uma força compressiva empregada na direção axial do acoplamento na finalização da composição. Uma parte incluindo a superfície de vedação 4b e o flange de torque 5b é uma parte de contato com metal não rosqueado da caixa.

[0046] As partes com rosca 3a e 3b, as superfícies de vedação 4a e 4b, e as partes das abas 5a e 5b do pino 1 e da caixa 2 são as superfícies de contato da junta com rosca para tubos. Estas superfícies de contato precisam ter propriedades de resistência a desgaste, estanqueidade, e prevenção a ferrugem. No passado, para esta finalidade, uma graxa lubrificante tal como uma graxa composta contendo partículas de metal pesado era aplicada, ou um líquido viscoso ou revestimento lubrificante semi-sólido era formado nas superfícies de contato. Entretanto, como exposto acima, a graxa composta tem um efeito adverso nos seres humanos e no ambiente, e um revestimento lubrificante tem um valor baixo de ΔT, assim quando acontece a montagem com um alto torque, as partes de contato de metal sem rosca do pino e/ou da caixa (as superfícies da aba e/ou das superfícies de vedação) deformam antes do término da montagem, e existe uma possibilidade de que a capacidade de vedação diminua.

[0047] De acordo com a presente invenção, como mostrado aqui com respeito a uma parte de contato de metal sem rosca nas Figuras 5a e 5b, a superfície de contato de pelo menos um dentre o pino e a caixa é coberto por um revestimento lubrificante 31 formado sobre a superfície de um aço 30a e 30b. No momento da montagem de uma junta com rosca para tubos, este revestimento lubrificante exibe a mesma propriedade lubrificante excelente e mantém o efeito de estanqueidade que a graxa composta. Portanto, mesmo se uma junta com rosca para tubos de acordo com a presente invenção for submetida repetidamente a montagem com um alto torque e desmontagem sem o uso de uma graxa lubrificante, o desgaste da junta com rosca para tubos pode ser evitado sem deformação da parte de contato de metal sem rosca do pino e da caixa e a estanqueidade também pode ser garantida após a montagem.

[0048] O substrato para o revestimento lubrificante 31a (ou seja, a superfície de contato das juntas com rosca para tubos) preferencialmente feita uma superfície áspera. Esta aspereza da superfície é obtida tornando a superfície áspera diretamente por meio de jateamento ou decapagem da superfície de aço 30a como mostrado na Figura 5(A) ou através da formação de uma camada de tratamento de superfície preparatório 32 que tem uma superfície áspera na superfície do tubo 30b antes da formação do revestimento lubrificante 31 como mostrado na Figura 5(B).

[0049] O revestimento lubrificante 31a pode ser formado pela aplicação da composição formadora de revestimento lubrificante descrita abaixo, através de um método apropriado tal como aplicação de escova, pulverização, imersão, pulverização de metal fundido quente e então, se necessário, vaporização de um solvente e secagem.

[0050] O revestimento lubrificante pode ser formado nas superfícies de contato tanto do pino como da caixa, mas como mostrado na Figura 3, no lado do tubo no qual um pino e uma caixa são conectados no momento do fornecimento, é suficiente formar um revestimento lubrificante na superfície de contato de apenas um dentre o pino e a caixa. Neste caso, é mais fácil realizar a aplicação para o tratamento preparatório da superfície e formação do revestimento lubrificante em um pequeno acoplamento do que em um longo tubo de aço, assim é preferível formar um revestimento lubrificante na superfície de contato do acoplamento (normalmente a superfície de contato da caixa). No outro lado do tubo no qual o pino e a caixa não são conectados, é preferível formar um revestimento lubrificante nas superfícies de contato tanto do pino como da caixa para transmitir ambas as propriedades de lubrificação e de prevenção de ferrugem. Como resultado, uma diminuição nas propriedades lubrificante e de estanqueidade devido à formação de ferrugem podem ser evitadas.

[0051] Um revestimento lubrificante deve cobrir a superfície de contato inteira do pino e/ou da caixa, mas a presente invenção inclui a situação na qual apenas uma parte da superfície de contato (tal como apenas a superfície de vedação) é coberta.

2. Revestimento Lubrificante Explicação Geral

[0052] Uma junta com rosca para tubos de acordo com a presente invenção tem um revestimento lubrificante na superfície de contato de pelo menos um dentre o pino e a caixa a fim de evitar desgaste no momento do compensação (montagem) e fornecer à junta propriedade anti-corrosiva. O revestimento lubrificante compreende pelo menos os seguintes componentes: ou ambos de colofônia e fluoreto de cálcio, cera, um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático, e um sabão metálico. Cada um destes componentes é uma substancia que é menos nociva ao meio ambiente (uma substância com um baixo impacto ambiental). O revestimento lubrificante pode opcionalmente conter os componentes adicionais descritos abaixo.

[0053] Preferencialmente o revestimento lubrificante não contém quaisquer metais pesados em uma quantidade substancial (especificamente, em uma quantidade de 5% ou mais da massa do revestimento lubrificante) e mais preferencialmente o mesmo não contém absolutamente nenhum metal pesado. A graxa composta que tem sido usada convencionalmente contém uma grande quantidade de metais pesados macios tais como chumbo e zinco na forma de pó para evitar desgaste que acontece pelo contato de metal com metal nas superfícies de contato entre o pino e a caixa e evitar que as partes de contato de metal sem rosca (uma vedação e uma aba) da junta deformem. Entretanto, de acordo com a presente invenção, os componentes acima descritos fazem com que seja possível formar um revestimento lubrificante que pode exibir propriedade lubrificante suficiente para evitar a ocorrência de desgaste e deformação das partes de contato de metal sem rosca quando um alto torque é aplicado, mesmo se o revestimento não contém metais pesados.

[0054] O conteúdo de cada um dos componentes que é descrito abaixo é o conteúdo em um revestimento lubrificante, que é substancialmente o mesmo que o conteúdo baseado nas matérias não voláteis totais de uma composição de revestimento lubrificante para formação de um revestimento lubrificante. Para cada componente, dois ou mais materiais podem ser usados, em que neste caso, o conteúdo do componente é calculado a partir da quantidade total dos materiais.

[0055] Na descrição a seguir, todos os conteúdos em percentual são em percentual de massa (massa%). Componente de melhoria de Ty (componente para melhorar o Ty)

[0056] O revestimento lubrificante contém um ou ambos colofônia e fluoreto de cálcio como um principal componente de melhoria de Ty

Colofônia

[0057] Colofônia é uma resina natural secretada a partir de árvores da família dos pinheiros. A presença de colofônia em um revestimento lubrificante faz com que seja possível fornecer o revestimento lubrificante com a propriedade que o mesmo tenha uma baixa resistência friccional enquanto o torque aplicado é baixo, com a resistência friccional aumentando conforme o torque aumenta. Assim, um revestimento lubrificante que tem um ΔT aumentado no qual Ty é aumentado enquanto Ts permanece baixo pode ser tornado real pela presença de colofônia em uma quantidade apropriada no revestimento lubrificante. Colofônia é uma substância que ocorre naturalmente, assim a mesma é altamente biodegradável e, portanto atende o recente critério ambiental que demanda alta biodegradabilidade.

[0058] Colofônia é uma matéria não volátil de oleoresina de pinho, que é contida nas plantas da família dos pinheiros. Ela é uma resina constituída pelos três elementos carbono, hidrogênio, e oxigênio, e a mesma contém ácidos de resina que têm a fórmula: C20H30O2 como ingrediente principal. Ácidos de resina típicos são ácido abiético e ácido d e l-pimárico, mas pelo menos 10 isômeros são conhecidos.

[0059] Colofônias são classificadas como colofônias líquidas produzidas pelo fracionamento de um óleo bruto que é um subproduto na produção de celulose Kraft, colofônias de goma produzidas pela coleta de colofônia bruta (oleoresina de pinho) excretada a partir de uma incisão do tronco de um pinheiro seguida pela purificação, e colofônias de madeira produzidas sujeitando lascas de tocos de pinheiro abatidos à extração por solvente. Qualquer uma destas colofônias pode ser usada. Adicionalmente, vários derivativos de colofônia disponíveis comercialmente tais como ésteres colofônias, colofônias hidrogenadas, colofônias polimerizadas, e colofônias desproporcionadas também pode ser usadas. Desta forma, o termo “colofônia” usado aqui pretende incluir tanto colofônia como derivativos de colofônia como descritos acima.

[0060] O conteúdo de colofônia em um revestimento lubrificante é preferencialmente na faixa de 0,5% a 30%. Com um conteúdo de colofônia de menos do que 0,5% o efeito de colofônia descrito acima é insuficiente. Quando o conteúdo de colofônia á maior do que 30% um lubrificante pode gerar um nível extremamente alto de fricção e tender a permitir a pronta ocorrência de desgaste, dependendo de outros componentes que estejam presentes no revestimento. Adicionalmente, a formação de um revestimento lubrificante pode se tornar difícil devido a uma viscosidade aumentada de uma composição do revestimento lubrificante. O conteúdo de colofônia é mais preferencialmente na faixa de 5 a 25% e ainda mais preferencialmente na faixa de 10 a 20%.

Fluoreto de Cálcio

[0061] O fluoreto de cálcio (CaF2)é uma substância estável inofensiva ambientalmente. Quando presente em um revestimento lubrificante, a mesma pode efetivamente aumentar o Ty sem um aumento no Ts e assim aumentar ΔT em um gráfico de torque obtido quando uma junta com rosca para tubos é apertada. Em outras palavras, o mesmo funciona do mesmo modo que colofônia como descrito acima. Como resultado, o mesmo se torna possível para a montagem completa de uma junta com rosca para tubos com um alto torque sem provocar deformação das partes de contato do metal sem rosca. Com este objetivo, o fluoreto de cálcio pode ser incluído em um revestimento lubrificante no lugar de ou adicionalmente a colofônia.

[0062] Embora o mecanismo através do qual o fluoreto de cálcio pode aumentar o ΔT não tenha sido esclarecido adequadamente, é cogitado que seja como segue. O fluoreto de cálcio é relativamente macio e tem a propriedade de adesão, ou seja, ele adere pela ação de uma rápida mudança de temperatura. Portanto, o fluoreto de cálcio em um revestimento lubrificante não tem um efeito de fricção quando o torque com o qual uma junta com rosca para tubos é apertada é baixo, mas quando o torque se torna alto, o fluoreto de cálcio pode ser segregado dentro da interface friccional pela abrasão do revestimento e forçado em direção às superfícies de metal de modo que ele adere às superfícies do mesmo modo que o chumbo, em que desse modo a fricção aumenta imediatamente antes do término da montagem e evita a ocorrência de desgaste.

[0063] Tanto o fluoreto de cálcio que ocorre naturalmente como o sintético podem ser usados. O fluoreto de cálcio que ocorre naturalmente é produzido como fluoreto. A síntese química do fluoreto de cálcio é possível pelo método de Stockbarger embora o mesmo consuma muita energia e tempo. É preferido o uso de fluoreto de cálcio que tem um diâmetro médio de partícula não maior do que 50 μm e mais preferencialmente de 1 a 30 μm.

[0064] O conteúdo de fluoreto de cálcio em um revestimento lubrificante é preferencialmente de 0,5% e 30%. Se ele é menor do que 0,5% seu efeito no aumento de ΔT não é sensível, enquanto se ele é maior do que 30% a resistência do revestimento lubrificante pode ser diminuída para uma dimensão em que a lubricidade é insuficiente. O conteúdo de fluoreto de cálcio é mais preferencialmente de 1 a 20% e ainda mais preferencialmente de 1 a 10%.

[0065] Quando o revestimento lubrificante contém tanto colofônia como fluoreto de cálcio, o conteúdo total destas substâncias é preferencialmente de 0,5% a 30% e mais preferencialmente de 5 a 25% e ainda mais preferencialmente de 10 a 20%.

Sal de metal básico de um ácido orgânico aromático

[0066] Um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático é altamente efetivo a fim de fornecer um revestimento lubrificante com propriedades anti- desgaste e anti-corrosiva.

[0067] Exemplos típicos de um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático são sulfonatos básicos, salicicatos básicos, fenatos básicos, carboxilatos básicos, e semelhantes. Estes sais são na forma de um sal básico formado a partir de um ácido orgânico aromático com álcali excedente (um metal alcalino ou metal alcalino terroso), e eles são substâncias como graxa ou semi-sólidos nos quais o alcali excedente é dispersado como partículas coloidais minúsculas em um óleo. Estas substâncias têm propriedade anti-corrosiva pesada significativa, e o excesso de sal de metal na forma de partículas minúsculas coloidais apresenta lubricidade. O sal de metal básico de um ácido orgânico aromático pode ser na forma de seu composto com óxido de cera.

[0068] O álcali que constitui a parte cátion deste sal de metal básico de um ácido orgânico aromático pode ser um metal alcalino, mas preferencialmente o mesmo é um metal de terra alcalina e particularmente cálcio, bário, ou magnésio.

[0069] Quanto maior a basicidade do sal de metal básico de um ácido orgânico aromático, maior a quantidade de sal de metal que trabalha como lubrificante, e melhor é a resistência a desgaste. Adicionalmente, quando a basicidade excede certo nível, a mesma tem o efeito de neutralização dos componentes ácidos, assim a propriedade anti-corrosiva do revestimento lubrificante aumenta. Por estas razões, o sal de metal básico de um ácido orgânico aromático usado na presente invenção preferencialmente tem uma basicidade (JIS K 250I) (quando se usa dois ou mais, a média ponderada da basicidade levando em consideração o peso) de pelo menos 50 mg KOH/g. Entretanto, se o sal de metal tem uma basicidade que excede 500 mg KOH/g, sua hidrofilicidade aumenta para uma dimensão em que ela começa a afetar adversamente a propriedade anti- corrosiva e se torna fácil a ocorrência de ferrugem. Uma basicidade preferida é na faixa de 100 a 500 mg KOH/g, e mais preferencialmente ela é na faixa de 250 a 450 mg KOH/g.

[0070] O conteúdo de sal de metal básico de um ácido orgânico aromático em um revestimento lubrificante é preferencialmente na faixa de 10 a 70%. Se ele é muito baixo, o revestimento tem propriedades anti-desgaste e anti-corrosiva insuficientes, enquanto se ele é muito alto, a resistência do revestimento pode se tornar insuficiente para manter o revestimento. O conteúdo de sal de metal básico de um ácido orgânico aromático é mais preferencialmente na faixa de 20 a 60% e ainda mais preferencialmente na faixa de 40 a 50%.

Sabão metálico

[0071] Um sabão metálico é um sal de ácido graxo com um metal diferente de metal alcalino.

[0072] Tal como um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático, o sabão metálico pode fornecer um revestimento lubrificante com propriedades tanto de resistência ao desgaste como anti-corrosiva. Entretanto, devido aos diferentes mecanismos entre estes dois componentes, ambos os componentes são usados em combinação, em que desta forma fazem com que seja possível obter um revestimento lubrificante que tem altos níveis de propriedades anti-desgaste e anti- corrosiva.

[0073] Do ponto de vista da propriedade de lubrificação e propriedade anti- corrosiva, o ácido graxo que constitui o sabão metálico é preferencialmente um que tenha de 12 a 30 átomos de carbono. O ácido graxo pode ser ou saturado ou insaturado. Ácidos graxos misturados derivados de óleos naturais e gorduras tais como sebo bovino, banha de porco, gordura de lã, óleo de palma, óleo de colza, e óleo de coco, bem como compostos individuais tais como ácido láurico, ácido tridecílico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido beénico, ácido erúcico, ácido lignocérico, ácido lanocérico, um ácido sulfônico, ácido salicílico, e um ácido carboxílico podem ser usados. Uma mistura destes também pode ser usada. O sal é preferível na forma de um sal de cálcio ou zinco, mas outros sais de metais alcalinos (tais como um sal de magnésio ou sal de bário) ou outros sais de metal podem ser usados. Os sais podem ser tanto um sal neutro ou um sal básico.

[0074] O conteúdo do sabão metálico em um revestimento lubrificante é preferencialmente na faixa de 2 a 30%. Se o mesmo é muito baixo, o efeito pretendido do sabão metálico é insuficiente, e se o mesmo é muito alto, o revestimento lubrificante pode ter uma adesão ou resistência diminuída. Mais preferencialmente, o conteúdo é na faixa de 5 a 25% e ainda mais preferencialmente de 10 a 20%.

[0075] Como descrito acima, um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático e sabão metálico são ambos efetivos para melhorar a propriedade anti- desgaste e propriedade anti-corrosiva. A fim de obter este efeito satisfatoriamente, o conteúdo total destes dois componentes é preferencialmente de pelo menos 30%, mais preferencialmente de pelo menos 40%, e ainda mais preferencialmente de pelo menos 50%. O limite superior deste conteúdo total é preferencialmente 90% e mais preferencialmente 80%.

Cera

[0076] A cera tem não apenas o efeito de evitar o desgaste, mas ela também diminui a fluidez de uma composição de revestimento lubrificante e melhora a resistência do revestimento resultante. Qualquer das ceras animal, vegetal, mineral, e sintética pode ser usada. Exemplos de ceras que podem ser usadas são ceras animais tais como cera de abelha e sebo de baleia; ceras vegetais tais como cera Japonesa, cera de carnaúba, cera de candelilla, e cera de arroz; ceras minerais tais como parafina, cera micro-cristalina, petrolatum, cera Montana, ozocerite, ceresina; e ceras sintéticas tais como cera de óxido, cera de polietileno, cera Fischer-Tropsch, cera de amido, óleo de mamona endurecido (cera de mamona). Destas, a parafina com peso molecular de 150 a 500 é particularmente preferida.

[0077] O conteúdo de cera em um revestimento lubrificante é preferencialmente na faixa de 2 a 30%. Se o conteúdo é muito alto, a adesão do revestimento lubrificante diminui. O conteúdo de cera é mais preferencialmente na faixa de 2 a 20% e ainda mais preferencialmente na faixa de 5 a 15%.

[0078] Adicionalmente aos componentes descritos acima, um revestimento lubrificante formado em uma junta com rosca para tubos de acordo com a presente invenção pode conter um ou mais componentes adicionais como necessário.

Pó lubrificante

[0079] O pó lubrificante é um componente que é preferencialmente contido em um revestimento lubrificante uma vez que ele pode melhorar a propriedade anti-desgaste do revestimento lubrificante ao mesmo tempo em que mantém o Ts em um valor baixo aumentando a resistência do revestimento e suprimindo sua fluidez a altas temperaturas.

[0080] Como pó lubrificante, é usado um pó não tóxico e inofensivo selecionado a partir daqueles que são usados como um assim chamado lubrificante. Preferencialmente, um ou mais pós lubrificantes selecionados a partir de grafite, dissulfeto de tungstênio (WS2), dissulfeto de molibdênio (MoS2), dissulfeto de estanho, fluoreto de grafite, nitreto de boro (BN), criolita, e PTFE (politetrafluoroetileno) são usados. Destes, o grafite é preferido em vista de sua estabilidade em um ambiente corrosivo e do ponto de vista do ambiente.

[0081] O grafite é classificado como grafite natural e grafite artificial. Destes, o grafite natural é mais barato. O grafite natural é classificado em grafite floco, grafite de veio, e grafite amorfo de acordo com sua aparência. Entre estes, o grafite amorfo, que é o grafite menos cristalino, é preferido a fim de obter simultaneamente um aumento em ΔT e melhoria na resistência a desgaste. Adicionalmente levando em conta as propriedades elétrica e térmica, o grafite amorfo que tem um conteúdo de cinza de 0,2 a 5,5% da massa e uma cristalinidade de no máximo 98% é mais preferível. Particularmente, o grafite amorfo que tem uma cristalinidade de 90 a 98% é preferido. O diâmetro de partícula médio do grafite é preferencialmente de 1 a 20 μm e mais preferencialmente de 1 a 15 μm.

[0082] Quando um revestimento lubrificante contém um pó lubrificante, seu conteúdo é preferencialmente na faixa de 0,5 a 20%. Um conteúdo de menos do que 0,5% não é suficiente para apresentar o efeito desejado, enquanto um conteúdo que excede 20% pode interferir com os efeitos de outros componentes e afetar adversamente a dispersibilidade do pó lubrificante para formar uma dispersão uniforme e a fluidez do revestimento lubrificante no momento da fricção. O conteúdo do pó lubrificante é mais preferencialmente na faixa de 0,5 a 10% e ainda mias preferencialmente na faixa de 1 a 5%.

Carbonato de magnésio

[0083] Quando um revestimento lubrificante contém carbonato de magnésio (MgCO3) juntamente com colofônia e/ou fluoreto de cálcio, o efeito da colofônia e/ou fluoreto de cálcio no aumento de ΔT é melhorado. Como resultado, mesmo se uma junta com rosca para tubos é apertada com um torque muito alto, se torna possível completar a montagem sem provocar a deformação das partes de contato de metal sem rosca. Com este objetivo, o carbonato de magnésio pode ser incluído em um revestimento lubrificante.

[0084] Tanto o carbonato de magnésio que ocorre naturalmente como o sintético podem ser usados. O carbonato de magnésio ocorre naturalmente como magnesita. A dolomita [CaMg(CO3)2], que é um sal mineral duplo de carbonato de magnésio com carbonato de cálcio, pode ser usada em um revestimento lubrificante como uma fonte de carbonato de magnésio. O carbonato de magnésio básico [mMgCO3.Mg(OH)2.nH20] que é obtido pela adição de carbonato de sódio ou carbonato de potássio a uma solução aquosa de sal de magnésio para provocar precipitação, também pode ser usada. O carbonato de magnésio básico tem composições diferentes (os valores para m e n na fórmula acima) que dependem do método para sua produção. Usualmente, m fica entre 3 e 5 e n fica entre 3 e 7. Naturalmente, o carbonato de magnésio produzido por síntese química pode ser usado. O carbonato de magnésio que tem um diâmetro de partícula médio de 0,1 a 10 μm é preferido.

[0085] Quando um revestimento lubrificante contém carbonato de magnésio, seu conteúdo é preferencialmente na faixa de 0,5% a 30%. Um conteúdo de menos do que 0,5% não é suficiente para apresentar o efeito desejado, enquanto um conteúdo que excede 30% pode provocar a diminuição na resistência do revestimento lubrificante. O conteúdo é mais preferencialmente na faixa de 1 a 20% e ainda mais preferencialmente na faixa de 1 a 10%. Também é preferível que o conteúdo total de carbonato de magnésio e colofônia e/ou fluoreto de cálcio não exceda 30%.

Carboidrato

[0086] Um carboidrato, quando presente em um revestimento lubrificante, tem o efeito de aumentar o ΔT na montagem de uma junta com rosca. O mecanismo deste efeito ainda não é claro, mas é presumido que está relacionado a uma alta viscosidade que um carboidrato exibe a uma alta temperatura.

[0087] Exemplos de carboidrato que podem ser usados na presente invenção incluem monossacarídeos tal como glucose, dissacarídeos tal como sucrose; oligossacarídeos incluindo dextrinas tais como dextrina e ciclodextrinas; polisacarídeos incluindo amidos (por exemplo, amido de trigo, amido de milho, amido de tapioca, e amido de batata), sais éster fosfato destes amidos (por exemplo, sais de metais alcalinos), celuloses (por exemplo, junco, palha, pó de serra e outras celuloses de fibras), sais éster fosfato destas celuloses (por exemplo, sais de metais alcalinos), glucomannan (tal como pó de konjac), galacturonan, xilana, frutanos, e semelhantes; sais alginato (por exemplo, sais de metais alcalinos).

[0088] Os carboidratos particularmente preferíveis são as dextrinas incluindo ciclodextrinas, a ainda mais preferidas são as ciclodextrinas (também referenciadas como dextrinas Schardinger, cicloamiloses, ciclomaltoses, ou cicloglucanos). As ciclodextrinas são oligosacarídeos cíclicos compostos de 6 a 8 unidades de glucopiranose que são ciclizados através de uma ligação de 1 a 4 α. As ciclodextrinas que tem 6, 7, ou 8 unidades de glucopiranose são referenciadas como α-ciclodextrina, β-ciclodextrina, ou Y-ciclodextrina, respectivamente. Qualquer das α-, β-, e Y— ciclodextrina exibe um efeito satisfatório em um revestimento lubrificante, mas particularmente a β-ciclodextrina é apropriada porque ela tem o efeito mais forte.

[0089] Quando um revestimento lubrificante contém um carboidrato, seu conteúdo é preferencialmente na faixa de 0,1 a 20%. Um conteúdo de menos do que 0,1% tem pouco efeito, enquanto um conteúdo que excede 20% pode provocar a diminuição da resistência do revestimento lubrificante e por consequência da sua lubricidade. O conteúdo é mais preferencialmente na faixa de 0,5 a 15% e ainda mais preferencialmente na faixa de 1 a 10%.

Outros aditivos opcionais

[0090] Um revestimento lubrificante formado em uma junta com rosca para tubos de acordo com a presente invenção pode conter um ou mais componentes diferentes daqueles descritos acima, tais como componentes selecionados de resinas orgânicas, e vários óleos e aditivos (tais como agentes de pressão extrema) que são usados convencionalmente em um óleo lubrificante.

Resina Orgânica

[0091] Resina orgânica e particularmente uma resina termoplástica atua para suprimir a viscosidade de um revestimento lubrificante e aumentar e espessura do revestimento. Além disso, quando ela é introduzida dentro de uma interface friccional, ela aumenta a resistência a desgaste e diminui a fricção entre as superfícies de contato de uma junta com rosca para tubos mesmo quando é aplicado um alto torque de montagem (uma alta pressão).

[0092] Exemplos de resinas termoplásticas que podem ser usadas são resinas de polietileno, resinas de propileno, resinas de poliestireno, resinas poli(metil acrilato), resinas de copolímero de éster ácido estireno/acrílico, e resinas poliamidas. Os copolímeros ou combinações destes ou destes com outras resinas termoplásticas também podem ser usados. A resina termoplástica preferencial tem uma densidade (JIS K 7112) na faixa de 0,9 a 1,2, e sua temperatura de deformação térmica (JIS K 7206) é preferencialmente na faixa de 50 a 150°C para obter a maior lubricidade por deformar facilmente entre as superfícies friccionais de uma junta com rosca para tubos.

[0093] Se a resina termoplástica está presente em um revestimento lubrificante na forma de partículas, ela trabalha para lubrificação da mesma forma que um lubrificante sólido quando é introduzida dentro de uma interface friccional, e ela é particularmente efetiva no aumento de resistência ao desgaste. Portanto, uma resina termoplástica é preferencialmente presente no revestimento lubrificante na forma de um pó e particularmente um pó esférico. Neste caso, se a composição usada para formar o revestimento lubrificante (referenciado abaixo como a “composição de revestimento lubrificante”) contém um solvente, uma resina termoplástica pode ser dispersada ou suspensa no solvente, e não importa se ela inchar no solvente.

[0094] O pó da resina termoplástica preferencialmente tem um diâmetro de partícula fina do ponto de vista de aumentar a espessura do revestimento e aumentar a resistência ao desgaste. Entretanto, se o diâmetro da partícula é menor do que 0,05 μm, a gelificação do composto de revestimento lubrificante de torna acentuado, e o mesmo se torna difícil de formar um revestimento que tenha uma espessura uniforme. Por outro lado, se o diâmetro da partícula excede 30 μm, se torna difícil introduzir o pó dentro da interface friccional, e o mesmo tende a formar um sedimento ou flutuar no revestimento lubrificante em que desta forma faz com que seja difícil formar um revestimento uniforme. Consequentemente, o diâmetro da partícula do pó da resina termoplástica é preferencialmente na faixa de 0,05 a 30 μm e mais preferencialmente na faixa de 0,07 a 20 μm.

[0095] Quando o revestimento lubrificante contém uma resina orgânica, seu conteúdo no revestimento é preferencialmente no máximo 10% e mais preferencialmente na faixa de 0,1 a 5%. (9-2)Componentes de óleo

[0096] Um componente de óleo se refere a um componente lubrificante que é usado em um óleo lubrificante, líquido (o qual pode ser viscoso ou gorduroso) em temperatura ambiente e tem sua própria lubricidade. Os exemplos de componentes de óleo úteis consistem em óleos graxos naturais, éteres sintéticos e óleos minerais. Incidentalmente, o sal de metal básico descrito acima de um ácido orgânico aromático consiste em um tipo dos componentes de óleo.

[0097] Um óleo graxo natural que pode ser usado como um componente de óleo inclui sebo bovino, banha de porco, óleo de palma, óleo de semente de colza e óleo de coco. Um óleo mineral (que inclui um óleo mineral sintético), que tem uma viscosidade de 10 a 300 cSt a 40°C, também pode ser usado como um componente de óleo. Um óleo graxo natural é principalmente usado para o propósito de ajuste da viscosidade do revestimento lubrificante.

[0098] Um éster sintético pode aumentar a plasticidade da resina termoplástica e ao mesmo tempo aumentar a fluidez do revestimento lubrificante, quando o revestimento é submetido à pressão hidrostática. Um éster sintético com um alto ponto de fusão também pode servir para ajustar o ponto de fusão e a dureza (ou suavidade) de um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção. Os exemplos de éteres sintéticos consistem em monoésteres de ácido graxo, diésteres de ácido dibásico e ésteres de ácido graxo de trimetilolpropano e pentaeritritol.

[0099] Os exemplos de monoésteres de ácido graxo consistem em monoésteres de ácidos carboxílicos que têm 12 a 24 átomos de carbono, tais como ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oléico, ácido isoesteárico, ácido linólico, ácido linolênico, ácido elaídico, ácido araquídico, ácido beênico, ácido erúcico e ácido lignocérico com alcoóis superiores que têm 8 a 20 átomos de carbono, tais como álcool octil, álcool capril, álcool nonil, álcool decil, álcool lauril, álcool tridecil, álcool miristil, álcool cetil, álcool estearil, álcool isoesterail, álcool oleil e álcool decil.

[00100] Os exemplos de diésteres de ácido dibásico consistem em diésteres de ácidos dibásicos que têm 6 a 10 átomos de carbono, tais como ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico e ácido sebácico com alcoóis superiores que têm 8 a 20 átomos de carbono, tais como aqueles mencionados em relação aos monoésteres.

[00101] Os exemplos de ácidos graxos que formam um éster de ácido graxo de trimetilolpropano ou pentaeritritol consistem em aqueles que têm 8 a 18 átomos de carbono, tais como ácido caprílico, ácido decílico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oléico e ácido isoesteárico.

[00102] Quando um revestimento lubrificante contém um componente de óleo, prefere-se que o teor do componente de óleo seja ao menos 0,1 %, a fim de se obter um aperfeiçoamento na resistência ao atrito. Com a finalidade de evitar uma diminuição na resistência do revestimento, prefere-se que seu teor seja no máximo de 5 %. (9-3) Agente de pressão extrema

[00103] Um agente de pressão extrema tem o efeito de aumentar a resistência ao atrito de um revestimento lubrificante, quando adicionado em uma pequena quantidade. Os exemplos não-limitadores de um agente de pressão extrema consistem em óleos vulcanizados, polissulfetos, fosfatos, fosfitos, tiofosfatos e sais de metal de ácido ditiofosfórico. Quando presente em um revestimento lubrificante, um agente de pressão extrema tem, de preferência, um teor na faixa de 0,05 a 5 % e com mais preferência 0,05 a 3 %.

[00104] Os exemplos de óleos vulcanizados preferidos consistem em compostos que são obtidos por meio da adição de enxofre a óleos vegetais ou animais insaturados, tais como óleo de oliva, óleo de rícino, óleo de farelo de arroz, óleo de semente de algodão, óleo de semente de colza, óleo de soja, óleo de milho, sebo bovino e banha de porco, e o aquecimento da mistura, com o óleo resultante contendo 5 a 30 de massa % de enxofre.

[00105] Os exemplos de polissulfetos preferido consistem em compostos de polissulfeto da fórmula R1-(S)c-R2 (onde R1 e R2 podem ser os mesmos ou diferentes e indicam um grupo alquil que tem 4 a 22 átomos de carbono, um grupo aril, um grupo alquilaril ou um grupo arilalquil, cada um com até 22 átomos de carbono, e c é um número inteiro a partir de 2 a 5) e sulfetos de olefina que contêm 2 a 5 ligações de enxofre em uma molécula. O dissulfeto de dibenzil, polissulfeto de di-terc-dodecil e polissulfeto de di-terc-nonil são particularmente preferidos.

[00106] Os fosfatos, fosfitos, tiofosfatos e sais de metal de ácido ditiofosfórico podem ser das seguintes fórmulas gerais: fosfatos: (R3O)(R4O)P(=O)(OR5) fosfitos: (R3O)(R4O)P(OR5) tiofosfatos: (R3O)(R4O)P(=S)(OR5) sais de metal de ácido ditiofosfórico: [(R3O)(R6O)P(=S)-S]2-M

[00107] Nas fórmulas acima, R3 e R6 indicam um grupo alquil, um grupo cicloalquil, um grupo alquilcicloalquil, ou um grupo aril, um grupo alquilaril, ou um grupo arilalquil (cada um destes grupos com até 24 átomos de carbono), R4 e R5 indicam um átomo de hidrogênio ou um grupo alquil, um grupo cicloalquil, um grupo alquilcicloalquil, um grupo aril, um grupo alquilaril, ou um grupo arilalquil (cada um destes grupos com até 24 átomos de carbono), e M indica molibdênio (Mo), zinco (Zn) ou bário (Ba).

[00108] Os exemplos particularmente preferidos destes compostos incluem tricresil fosfato e dioctil fosfato para fosfatos; triestearil fosfito, tridecil fosfito, e dilauril hidrogênio fosfito para fosfitos; trialquil tiofosfato, em que cada R3, R4 e R5 consiste em um grupo alquil que tem 12 ou 13 átomos de carbono, e alquiltrifenil tiofosfato para tiofosfatos; e dialquil ditiofosfato de zinco, em que cada R3 e R6 consiste em um grupo alquil secundário e primário que tem 3 a 20 átomos de carbono, para sais de metal de ácido ditiofosfórico.

3. Composição de revestimento lubrificante

[00109] Um revestimento lubrificante é formado por meio da preparação de uma composição de revestimento lubrificante, que compreende os componentes descritos acima, e da aplicação da composição à superfície de contato de uma junta rosqueada para tubos, seguida pela secagem do revestimento resultante, se necessário.

[00110] Além dos componentes descritos acima, uma composição de revestimento lubrificante que é usada pode conter um solvente orgânico volátil, dependendo do método e das condições para a aplicação. A aplicação de uma composição que contém um solvente facilita, de maneira eficaz, a formação de um revestimento lubrificante com estrutura e espessura uniforme. Neste caso, o teor de cada um dos componentes descritos acima em uma composição de revestimento lubrificante tem como base o teor total de componentes não-voláteis (ou seja, componentes além do solvente).

[00111] Um solvente orgânico volátil é usado como um solvente na composição de revestimento. Em contraste a um óleo base em um óleo lubrificante, o solvente evapora durante o processo de formação do revestimento e, substancialmente, nenhum solvente permanece no revestimento lubrificante resultante. “Volátil” significa ter uma tendência a vaporizar, quando na forma de um revestimento, a uma temperatura a partir da temperatura ambiente a 150°C. Contudo, desde que um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção, seja na forma de um líquido viscoso ou um semi-sólido, é possível que uma pequena quantidade de solvente permaneça no revestimento.

[00112] Prefere-se que o solvente possa dissolver colofônia. Prefere-se também que o solvente não dissolva cera.

[00113] Os exemplos de solventes voláteis que são adequados para o uso na presente invenção consistem em solventes de petróleo, tais como solventes de limpeza e alcoóis minerais, ambos especificados como gasolina industrial por JIS K 2201, nafta de petróleo aromática, xileno e Cellosolves. Uma mistura de dois ou mais destes pode ser usada. Um solvente que tem um ponto de fulgor de ao menos 30°C, um ponto de ebulição inicial de ao menos 150°C e um ponto de ebulição final de no máximo 210°C é preferido, a partir do ponto de vista de que é relativamente fácil manusear e evapora rapidamente de tal modo que o tempo de secagem possa ser curto.

[00114] A composição de revestimento lubrificante pode conter, adicionalmente, um ou mais componentes adicionais, tais como um antioxidante, um conservante e um colorante, em adição aos componentes descritos acima.

[00115] Uma composição de revestimento lubrificante pode ser preparada de uma maneira convencional.

[00116] Por exemplo, no caso de uma composição de revestimento lubrificante que não contém solvente, a cera é inicialmente aquecida para fundir, a uma temperatura mais alta do que sua temperatura de fusão, e os outros compostos são misturados com o componente fundido para preparar uma composição de revestimento lubrificante. Se a composição resultante permanece no estado líquido, pode ser aplicada a uma junta rosqueada para tubos, à medida que é ou após ser diluída com um solvente. Alternativamente, a composição líquida pode ser aplicada após o aquecimento, em um estado no qual tenha uma fluidez aumentada. Se a composição de revestimento resultante estiver na forma de um sólido ou semi-sólido, pode ser aplicada com o uso de uma pistola de aspersão, após se tornar fluida por meio de aquecimento, como no revestimento de fusão a quente. Uma composição sólida pode ser aplicada da mesma maneira que uma técnica de revestimento de pó, por meio do depósito da composição na forma em pó em uma junta rosqueada aquecida para tubos e deixando a composição fundir, se necessário, com aquecimento. Sob o resfriamento, um revestimento lubrificante é formado.

[00117] Uma composição de revestimento lubrificante também pode ser preparada com o uso de um solvente orgânico volátil sem cera fundida, por meio da dissolução ou dispersão de todos os componentes do revestimento no solvente. Neste caso, a viscosidade (viscosidade cinemática em cSt <10-6 m2/s>, conforme medida por um viscosímetro Brookfield) da composição de revestimento lubrificante pode ser adequadamente selecionada, dependendo do método de revestimento, e pode ser ajustada pela quantidade do solvente. Uma viscosidade preferida é de no máximo 4000 cSt <10-6 m2/s> a 40°C, no caso de imersão ou revestimento por aspersão, e de no máximo 1000 cSt <10-6 m2/s> a 60°C no caso do revestimento por escova.

4. Espessura do revestimento lubrificante

[00118] Prefere-se que a espessura de um revestimento lubrificante se situe na faixa de 10 a 500 μm e com mais preferência na faixa de 20 a 200 μm.

[00119] Um revestimento lubrificante tem, de preferência, uma espessura suficiente para preencher pequenos vãos nas superfícies de contato, tais como os vãos entre as cristas de rosca. Se a espessura do revestimento for menor que 10 μm, os efeitos característicos de um revestimento lubrificante semi-sólido ou líquido viscoso, em que o óleo penetra a partir da superfície friccional, devido à pressão hidrostática gerada no momento da montagem e que os componentes lubrificantes oleosos fluem em um vão a partir de outros vãos, não podem mais ser obtidos facilmente. Além disso, as propriedades anti-corrosivas são também insuficientes. Por outro lado, se o revestimento lubrificante é espesso demais, não é somente lubrificante desperdiçado, mas a prevenção da poluição ambiental, a qual consiste em um dos objetivos da presente invenção, é impedida. A partir deste ponto de vista, prefere-se que o limite superior sobre a espessura do revestimento lubrificante seja em torno de 500 μm.

[00120] Contudo, conforme explicado abaixo, quando a superfície de contato, sobre a qual o revestimento lubrificante é formado, é rugosa, prefere-se que a espessura do revestimento lubrificante seja feita maior que o valor de Rz (rugosidade superficial média de ponto 10) da superfície de contato rugosa. Quando a superfície de contato é rugosa, a espessura do revestimento lubrificante é o valor médio da espessura do revestimento por todo o revestimento, a qual pode ser calculada pela área, peso e densidade do revestimento.

[00121] Conforme uma tendência geral em relação à aparência do revestimento lubrificante, quando o revestimento contém uma quantidade considerável de um componente de óleo (além de um sal de metal básico de um ácido orgânico aromático), este se torna um revestimento líquido viscoso, e quando a quantidade do componente de óleo é pequena ou quando o revestimento não contém componente de óleo, este se torna um revestimento semi-sólido.

5. Tratamento preparatório da superfície

[00122] Com a finalidade de aperfeiçoar a resistência ao atrito, deseja-se que a superfície ou superfícies de contato de uma junta rosqueada para tubos, sobre a qual é formado um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção, seja submetida ao tratamento preparatório da superfície para torná-la rugosa antes da formação do revestimento lubrificante. O enrugamento ou enrugamento de superfície significa qualquer processo que possa formar uma superfície com uma rugosidade que seja maior que a rugosidade da superfície formada pela usinagem, a qual é 3 a 5 μm.

[00123] Os exemplos de tal tratamento preparatório da superfície consiste em jateamento com granalha de um material de jateamento, tal como chumbo esférico ou granalha angular; e decapagem por meio de imersão em uma solução fortemente ácida, tal como ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico ou ácido fluorídrico, para tornar rugosa a superfície. Estes métodos tornam rugosa a própria superfície de contato, conforme mostrado na Figura 5(A).

[00124] Outro tipo de tratamento preparatório da superfície para o enrugamento consiste em um método capaz de formar um revestimento preparatório (subjacente) que tenha uma rugosidade de superfície aumentada sobre a superfície de contato, conforme mostrado na Figura 5(B). Tal tratamento preparatório da superfície inclui o tratamento de conversão química, tal como tratamento de fosfato, tratamento de oxalato ou tratamento de borato, no qual é formado um revestimento poroso feito de cristais acicular, ou similares, que tem uma grande rugosidade de superfície; e galvanização com metal. A galvanização com metal que pode ser empregada inclui a eletrogalvanização com cobre, ferro, estanho, zinco ou suas ligas (projeções são, de preferência, galvanizadas, então, a superfície de torna ligeiramente mais rugosa); a galvanização de impacto capaz de formar um revestimento galvanizado poroso; e o eletrogalvanização de metal compósito para formar um revestimento que têm minúsculas partículas sólidas dispersas em metal ( a superfície se torna rugosa por meio das partículas sólidas que se projetam a partir de revestimento galvanizado).

[00125] Dois ou mais dos métodos descritos acima podem ser aplicados à superfície de contato para o propósito de enrugamento. Qualquer método de tratamento de superfície é usado para a superfície de contato, prefere-se que seja realizado de tal modo que a superfície tenha uma rugosidade de superfície Rz na faixa de 5 a 40 μm. Se a Rz for menor que 5 μm, a adesão e a retenção do revestimento lubrificante não são suficientemente aperfeiçoadas. Por outro lado, se Rz excede 40 μm, o atrito da superfície aumenta significantemente e existem casos nos quais o revestimento não pode resistir às forças de cisalhamento e forças compressivas, quando é submetido a uma alta pressão, de modo que é facilmente destruído ou descascado.

[00126] A partir do ponto de vista da adesão do revestimento lubrificante, os métodos de tratamento de superfície que podem formar um revestimento poroso, isto é, prefere-se o tratamento de conversão química e a galvanização de impacto. Neste caso, a fim de permitir que o revestimento poroso tenha uma espessura de superfície de ao menos 5 μm, prefere-se que o revestimento tenha uma espessura de ao menos 5 μm . Não há limite superior sobre a espessura do revestimento, mas, usualmente, é de no máximo 50 μm e, de preferência, no máximo 40 μm. Por meio da formação de um revestimento lubrificante em cima de um revestimento poroso formado por meio do tratamento preparatório da superfície, a adesão do revestimento lubrificante é aumentada pelo assim chamado “efeito de âncora”. Como conseqüência disto, se torna difícil ocorrer o descascamento do revestimento lubrificante, mesmo se a montagem e a desmontagem forem repetidas, o contato direto entre metais na superfície de contato é evitado de maneira eficaz e a resistência ao atrito, a estanqueidade de gás e a resistência à corrosão são adicionalmente aumentadas.

[00127] Os métodos particularmente preferidos para o tratamento preparatório da superfície para formar um revestimento poroso consistem no tratamento de fosfato (fosfatação) com o uso de fosfato de manganês, fosfato de zinco, fosfato de manganês de ferro ou fosfato de cálcio de zinco, e a galvanização de impacto para formar um revestimento de liga de zinco-ferro ou zinco. A partir do ponto de vista da adesão de um revestimento lubrificante formado sobre a mesma, um revestimento de fosfato de manganês é preferido, e a partir do ponto de vista da prevenção à corrosão, é preferido um revestimento de liga de zinco-ferro ou zinco, o qual se espera fornecer um efeito de corrosão sacrificatório devido ao zinco.

[00128] A fosfatação pode ser realizada por meio da imersão ou aspersão de uma maneira convencional. Uma solução de fosfatação comum para o uso no tratamento de aços galvanizados com zinco, a qual consiste em uma solução ácida de um fosfato, pode ser usada. Por exemplo, uma solução de fosfatação de zinco típica compreende 1 a 150 g/l de íons de fosfato, 3 a 70 g/l de íons de zinco, 1 a 100 g/l de íons de nitrato e 0 a 30 g/l de íons de níquel. Uma solução de fosfatação de manganês, que é muitas vezes usada para o tratamento de superfície de uma junta rosqueada para tubos, também pode ser usada. A temperatura de uma solução de fosfatação que é usada pode ser a partir da temperatura ambiente a 100°C e a duração do tratamento pode ser até 15 minutos, dependendo da espessura do revestimento desejada. Com a finalidade de acelerar a formação de um revestimento de fosfato, antes da fosfatação, a superfície a ser tratada pode ser suprida com uma solução de condicionamento de superfície aquosa que contém titânio coloidal. Após o tratamento com uma solução de fosfatação, a superfície tratada é, de preferência, lavada com água quente ou fria antes da secagem.

[00129] A galvanização por impacto pode ser realizada por meio da galvanização mecânica em que as partículas são impactadas com um material a ser galvanizado dentro de um barril rotatório, ou por meio da galvanização por jateamento, em que as partículas são impactadas contra um material a ser galvanizado com o uso de um aparelho de jateamento. Na presente invenção, é suficiente chapear apenas a superfície de contato, então, prefere-se que seja empregada a galvanização por jateamento, o qual pode executar a galvanização localizada.

[00130] A galvanização por jateamento pode ser executada com o uso de partículas que têm um núcleo à base de ferro revestido com zinco ou uma liga de zinco, as quais são deixadas impingir frente uma superfície de contato a ser revestida. Prefere-se que as partículas tenham um teor de zinco ou liga de zinco na faixa de 20 a 60 % e um diâmetro de partícula na faixa de 0,2 a 1,5 mm. Quando as partículas impingem frente à superfície de contato, somente o zinco ou liga de zinco que cobre a camada das partículas se adere à superfície de contato, então, um revestimento poroso de zinco ou uma liga de zinco é formado em cima da superfície de contato. A galvanização por jateamento pode formar um revestimento galvanizado que tem boa adesão a uma superfície de aço, independente da composição do aço.

[00131] Outro tipo de tratamento de superfície pode ser empregado. Por exemplo, uma ou mais camadas de galvanização com um metal ou liga de metal são eficazes no aperfeiçoamento da adesão de um revestimento lubrificante a sua superfície de substrato e, por conseguinte, no aperfeiçoamento da resistência ao atrito de uma junta rosqueada para tubos, embora não tenham muito efeito sobre o enrugamento da superfície.

[00132] Os exemplos de tais métodos de galvanização incluem eletrogalvanização com um metal, tal como Cu, Sn ou Ni ou sua liga. A galvanização de única camada ou de múltiplas camadas é possível. Os exemplos específicos de tal eletrogalvanização incluem galvanização de Cu, galvanização de Sn e galvanização de Ni, assim como a galvanização de única camada com uma liga Cu-Sn ou uma liga Cu-Sn-Zn, galvanização de duas camadas com uma camada de Cu e uma camada de Sn, e a galvanização de três camadas com uma camada de Ni, uma camada de Cu e uma camada de Sn. Para uma junta rosqueada para tubos feita de um aço que tem um teor de Cr maior que 5 %, o qual pode experimentar facilmente o atrito, é preferido executar o tratamento preparatório da superfície por meio da galvanização de liga de Cu-Sn-Zn ou Cu-Sn de única camada ou a galvanização de múltiplas camadas, no qual a galvanização de liga, galvanização de Cu, galvanização de Sn e galvanização de Ni são combinadas para formar duas ou mais camada galvanizadas, tal como a galvanização de duas camadas de galvanização de Cu-galvanização de Sn, galvanização de Ni- galvanização de Sn, ou galvanização de liga Cu/Sn/Zn- galvanização de Ni, e galvanização de três camadas de galvanização de Ni- galvanização de Cu-galvanização de Sn.

[00133] No caso da galvanização de múltiplas camadas, a camada galvanizada mais baixa (usualmente, Ni ou Cu) consiste em uma camada galvanizada extremamente fina com uma espessura na ordem de 1 μm ou menos, formada por meio da técnica chamada de galvanização eletrolítica. Prefere-se que a espessura deste tipo de eletrogalvanização (a espessura total no caso da galvanização de múltiplas camadas) seja na faixa de 5 a 15 μm.

6. Revestimento seco superior

[00134] O revestimento lubrificante descrito acima formado em uma superfície de contato de uma junta rosqueada para tubos, de acordo com a presente invenção, consiste em um revestimento semi-sólido ou líquido viscoso que tem uma superfície mais ou menos pegajosa. Particularmente, um revestimento lubrificante na forma de um líquido viscoso tem uma viscosidade maior. Como conseqüência disto, particularmente quando OCTG que são conectados pela junta rosqueada para tubos são verticalmente mantidos, a ferrugem que permanece sobre a superfície interna do OCTG e as partículas abrasivas para o jateamento, que são introduzidas no OCTG para a remoção de ferrugem, se desprendem, e se aderem ao revestimento lubrificante e acabam sendo incrustados no mesmo. Isto causa uma diminuição nas propriedades lubrificantes do revestimento, desde que a matéria estranha incrustada não possa ser completamente removida por meio de sopro de ar ou meios similares.

[00135] Com a finalidade de eliminar este problema, um revestimento sólido seco fino pode ser formado em cima do revestimento lubrificante. O revestimento sólido seco pode ser um revestimento de resina usual (por exemplo, um revestimento de uma resina de epóxi, uma resina de poliamida, uma resina de poliamidaimida ou uma resina de vinil) e pode ser formado a partir de uma composição de revestimento à base de solvente orgânico ou à base de água. Uma pequena quantidade de cera pode ser incluída no revestimento. É suficiente que a espessura do revestimento seco superior se situe aproximadamente na faixa de 5 a 40 μm.

7. Tratamento da superfície de outro elemento

[00136] Quando um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção, é formado sobre a superfície de contato de apenas um dentre o pino e a caixa (por exemplo, a caixa) de uma junta rosqueada para tubos, a superfície de contato do outro elemento (por exemplo, o pino), o qual não é revestido com este revestimento, pode ser deixado em um estado não-tratado, mas, de preferência, é submetido ao tratamento preparatório da superfície descrita acima para tornar rugosa a superfície de contanto. Deste modo, o enrugamento da superfície pode ser realizado por meio de um método selecionado a partir de jateamento, decapagem, tratamento de conversão química com um fosfato, oxalato ou borato, eletrogalvanização, galvanização por impacto e eletrogalvanização de compósito que forma um revestimento galvanizado que contém minúsculas partículas sólidas, e uma combinação de dois ou mais destes métodos. Como conseqüência disto, quando o outro elemento é conectado ao primeiro elemento, o qual tem um revestimento lubrificante, de acordo com a presente invenção, sobre a superfície de contato, a superfície de contato do outro elemento que não tem um revestimento lubrificante exibe boa capacidade de retenção do revestimento lubrificante do primeiro elemento devido ao efeito de âncora produzido pelo enrugamento da superfície, aumentando, assim, a resistência ao atrito da junta rosqueada para tubos.

[00137] Com a finalidade de conferir propriedades anti-corrosivas, um revestimento de prevenção à ferrugem, tal como um revestimento de uma resina curável por UV ou resina de termoestável, pode ser formado, conforme exigido, em cima da superfície de contato do outro elemento que pode ser não-tratada ou enrugada conforme descrito acima. Ao evitar que a superfície de contato seja exposta ao ar por meio deste revestimento de prevenção de ferrugem, mesmo quando a superfície de contato é colocada em contato com água condensada durante o armazenamento, a ocorrência de ferrugem sobre a superfície de contato é evitada.

[00138] Desde que não haja restrição sobre o tipo de tratamento de superfície da superfície de contato do outro elemento, podem ser empregados outros métodos de tratamento de superfície que não são descritos acima. Por exemplo, um revestimento lubrificante que não seja de acordo com a presente invenção pode ser formado sobre esta superfície de contato.

Exemplos

[00139] Os efeitos da presente invenção serão ilustrados pelos exemplos a seguir, os quais não pretendem restringir a presente invenção de qualquer maneira. Na descrição a seguir, a superfície de contato que inclui a porção rosqueada e a porção de contato de metal não rosqueada de um pino será referida como a “superfície de pino”, e a superfície de contato que inclui a porção rosqueada e a porção de contato de metal não rosqueada de uma caixa será referida como a “superfície de caixa”.

[00140] Nos exemplos, uma junta rosqueada para tubos (diâmetro externo = 17, 78cm (7 polegadas), espessura de parede = 1,036cm (0,408 polegadas), uma junta rosqueada Premium que tem uma porção rosqueada, uma porção de contato de metal não rosqueada e um ombro) feitos a partir de aço carbono A, o aço B Cr- Mo, o aço C com 13% de Cr, ou o aço D de alta liga mostrado na Tabela 1 (a escoriação ocorre de modo crescente facilmente a partir da composição A à composição D) foi usada. Tais juntas rosqueadas para tubos foram produzidas (retidas) com um torque de compensação, o qual era ótimo para o formato rosqueado (interferência). O torque de compensação ótimo usado era 14 kM-m para o Exemplo 1 ou 20 kM-m para os Exemplos 2 a 4. Tabela 1 Composição química de junta rosqueada para tubos (% em massa, remanescente: Fe e impurezas)

[00141] Nos exemplos, um revestimento lubrificante foi formado através de um dos seguintes métodos (1) ou (2): (1) Método solvente: uma composição de revestimento lubrificante preparada através da adição de um solvente orgânico volátil (espíritos minerais) em uma quantidade de 20 partes por massa (nos Exemplos 1 a 3) ou 30 partes por massa (no Exemplo 4) a 100 partes por massa do total dos componentes que constituem um revestimento lubrificante que tem uma composição pré-determinada com o objetivo de diminuir a viscosidade foi aplicada através de revestimento por aspersão à temperatura ambiente, e permitiu-se que o solvente orgânico se volatilize através de secagem por ar a fim de formar um revestimento lubrificante. (2) Método de aquecimento: uma composição de revestimento lubrificante que tem uma composição pré determinada (que não contém solvente) foi aquecida para formar um liquido que tem uma baixa viscosidade, e o liquido foi aplicado através de aspersão, formando, desse modo, um revestimento lubrificante mediante resfriamento.

[00142] A colofônia usada nesses exemplos era um éster de colofônia fabricado por Arakawa Chemical Industries sob a designação comercial de Ester Gum H.

[00143] Os sais a seguir foram usados como sais de metal básicos de um ácido orgânico aromático: - Sulfonato de Ca básico: BRYTON C-500 fabricado por Witco (um sulfonato de cálcio que tem uma basicidade de 400 mgKOH/g; - Fenato de Ca básico: AD-410J fabricado por Adibis (um fenato de cálcio que tem uma basicidade de 400 mgKOH/g); - Salicilato de Ca básico: OSCA 438 fabricado por Osca (um salicilato de cálcio que tem uma basicidade de 320 mgKOH/g); - Caboxilato de Ca básico: LUBRIZOL L5341 por Lubrizol (um carboxilato de cálcio que tem uma basicidade de 400 mgKOH/g); e - Sabão de Ca de cera de óxido: NA-SUL CA/W1935 fabricado por King Industries (um composto de um sulfonato de Ca com uma basicidade de 400 mgKOH/g e uma cera de óxido).

[00144] O estearato de Ca e o estearato de Zn usados como um sabão de metal foram aqueles fabricados pela DIC Corporation.

[00145] Nos pós lubrificantes usados nos exemplos, a expressão simples “grafite” indica “grafite amorfo”. O grafite amorfo usado nos exemplos era o pó de grafite fabricado pela Nippon Graphite Industries sob a designação comercial “Blue P” (teor de cinza: 3,79% em massa, cristalinidade: 96,9%, diâmetro médio de partícula : 7 μm).

[00146] β-CD (β-ciclodextrina) e CD (uma mistura de α-, β- e Y-ciclodextrinas) usados como um carboidrato foram aqueles da CAVAMAX SERIES fabricados por Wacker Fine Chemichals.

[00147] Como o tratamento de superfície preparatória empregado nos exemplos, a fosfatação de manganês (fosfatação de Mn) foi executada através de imersão por 10 minutos em uma solução de fosfatação de manganês (Parphos M1A fabricado por Nihon Parkerizing) a uma temperatura de 80 a 95°C e uma fosfatação de zinco (fosfatação de Zn) foi executada através de imersão por 10 minutos em uma solução fosfatação de zinco (Parbond 181X fabricado por Nihon Pakerizing) a uma temperatura de 75 a 85°C. O chapeamento de liga que também foi empregada para o tratamento de superfície preparatória foi o chapeamento de liga Cu-Sn-Zn, na qual a razão de massa de Cu:Sn:Zn era de 60:35:5, ou o chapeamento de liga na qual a razão de massa Cu:Sn era de 60:40.

[00148] Nos exemplos, a aspereza da superfície foi expressa em Rz e foi medida com o uso de Surtronic 10 fabricado por Rank-Taylo-Hobson. A aspereza da superfície, conforme realizado o acabamento por trituração à maquina, era sempre de 3 μm. O jateamento de areia foi executado usando areia N° 80.

Exemplo 1

[00149] Esse exemplo ilustra revestimentos lubrificantes que contém colofônia.

[00150] A superfície do pino e a superfície da caixa de uma junta rosqueada para tubos produzidos a partir de aço carbono A, o aço B de Cr-Mo, o aço C com 13% de Cr, ou o aço D de alta liga foram separadamente submetidos ao tratamento de superfície preparatória mostrado na Tabela 2.

[00151] Acima da superfície de pino e da superfície da caixa, cuja superfície foi tratada, um revestimento lubrificante dotado da composição mostrada na Tabela 3 foi formada pelo método solvente (que é o solvente em um valor de 20 partes por massa) ou o método de aquecimento. Os revestimentos lubrificantes formados na superfície do pino e na superfície da caixa tinham a mesma composição. Na tabela 3, o teor de cada componente nas composições de revestimento lubrificante é expresso em % com bases no teor total dos componentes não voláteis (excluindo o solvente, se usado) nas composições. Dentre os componentes mostrados na Tabela 3, a cera foi a cera de parafina em todos os ciclos de teste.

[00152] A junta rosqueada para tubos dotada de um revestimento lubrificante na superfície do pino e da superfície da caixa foi submetida a um teste de compensação e rompimento repetido (compensação e afrouxamento) para avaliar a resistência à escoriação da junta.

[00153] No teste de compensação e rompimento repetido, uma junta rosqueada para tubos foi efetuada em uma velocidade de compensação de 10 rpm com um torque de compensação de 14 kN-m, e após o rompimento, as superfícies de contato do pino e da caixa foram investigadas para escoriação. Quando os arranhões decorrentes da escoriação, que se desenvolveram durante a compensação, foram leves e foi possível novamente executar a compensação após o reparo, o reparo foi executado e a compensação e o rompimento foram repetidos dez vezes. Os resultados do teste de compensação e rompimento são mostrados na Tabela 4.

[00154] Em separado do teste descrito acima, outra junta rosqueada para tubos que era igual a acima em termos de material de aço, tratamento de superfície preparatória e revestimento lubrificante foi preparada, e um gráfico de torque conforme mostrado na Figura 2 foi registrado realizando a compensação da junta com um alto torque. No gráfico de torque resultante, os valores de Ts (torque de ombro), Ty (torque na elasticidade), e ΔT (=Ty - Ts) foram determinados. Ts é o torque quando as porções de ombro (porções de contato do metal não rosqueado) do pino e da caixa começam a interferir mutuamente. Especificamente, o Ts é o torque quando a mudança de torque no gráfico de torque, que aparece após as porções de ombro interferem mutuamente, começa a separar da região linear (faixa de deformação elástica). Ty é o torque quando se inicia a deformação plástica das porções de ombro. Especificamente, Ty é o torque quando a mudança de torque pela rotação relativa do pino e da caixa começa a perder sua linearidade após o torque ter atingido Ts. O valor de ΔT(=Ty-Ts) é mostrado na Tabela 4 pelo valor relativo, quando o ΔT obtido com a graxa do composto usada no Controle, o qual é mostrado nas Tabelas 3 e 4, é 100. Tabela 2. Tratamento de superfície preparatório e revestimento lubrificante

R: Aspereza da superfície Rz (μm), t: Espessura (μm)

*Grafite amorfo; ** Grafite em flocos

(Nota) 1) O: não ocorrência de escoriação Δ Ocorrência de escoriação leve (capaz de prosseguir com a compensação após o reparo) X: Ocorrência de escoriação severa (irreparável) : Teste terminado 2) ΔT(=Ty-Ts) (Valor relativo quando ΔT no Controle é 100) (Ciclo N° 1)

[00155] O tratamento de superfície a seguir foi executado em uma junta rosqueada para tubos feitos de aço carbono dotados da composição A mostrada na Tabela 1.

[00156] Na superfície da caixa, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm) foi formado, e em seguida um revestimento lubrificante dotado da composição do Ciclo n° 1 mostrada na Tabela 3 e com uma espessura de 20 μm foi formado pelo método do solvente. Sobre a superfície do pino, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 15 μm (Rz: 10 μm) foi formado, e em seguida o mesmo revestimento lubrificante, conforme formado na superfície da caixa, foi formado. (Ciclo N° 2)

[00157] O tratamento de superfície a seguir foi executado em uma junta rosqueada para tubos feitos de aço Cr-Mo dotados da composição B mostrada na Tabela 1.

[00158] Na superfície da caixa, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) foi formado, e em seguida um revestimento lubrificante dotado da composição do Ciclo n° 2 mostrado na Tabela 3 e com uma espessura de 40 μm foi formado pelo método do solvente. Sobre a superfície do pino, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 12 μm (Rz: 8 μm) foi formado, e em seguida o mesmo revestimento lubrificante, conforme formado na superfície da caixa, foi formado. (Ciclo N° 3)

[00159] O tratamento de superfície a seguir foi realizado em uma junta rosqueada para tubos feitos de aço Cr-Mo dotados da composição B mostrada na Tabela 1.

[00160] Na superfície da caixa, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) foi formado, e em seguida um revestimento lubrificante dotado da composição do Ciclo n° 3 mostrado na Tabela 3 e com uma espessura de 40 μm foi formado pelo método do solvente. Sobre a superfície do pino, que havia sido acabada por trituração da máquina, um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 10 μm (Rz: 8 μm) foi formado, e em seguida o mesmo revestimento lubrificante, conforme formado na superfície da caixa, foi formado. (Ciclo N° 4)

EXEMPLO 2

[00161] Este exemplo ilustra revestimentos lubrificantes que contêm fluoreto de cálcio. O material e tamanho da junta rosqueada para os tubos usados neste exemplo para teste foram as mesmas como no exemplo 1. O tubo de tratamento preparatório de superfície para e as composições dos revestimentos lubrificantes formadas as superfícies de pino e de caixa em cada Ciclo são mostrados nas tabelas 5 e 6, respectivamente.

[00162] Quando o método de solvente foi empregado para formar um revestimento lubrificante, a quantidade de um solvente que foi usado foram 20 partes em massa. A formação de um revestimento lubrificante pelo método de aquecimento foi realizada aquecendo uma composição de revestimento lubrificante tendo uma composição predeterminada e contendo nenhum solvente (isto é, tendo a mesma composição como a descrita para o revestimento lubrificante), a 130oC, para formar um líquido de baixa viscosidade antes do uso, e aplicar o líquido aspergindo o revestimento sobre a superfície de pino ou da superfície de caixa que foram pré-aquecidas a 130oC usando uma pistola de aspersão equipada com um meio de retenção de calor.

[00163] A junta rosqueada e os tubos foram submetidos a um teste de compensação e de desmontagem repetido e um teste de torque elevado do mesmo modo como descrito no exemplo 1, exceto que o torque de compensação no teste de compensação e de desmontagem repetido foi 20 kN-m. Os resultados do teste são mostrados na tabela 7. Na tabela 7, a relação em % de Ts determinada no teste de torque elevado para o torque de compensação ótimo (um valor fixado de acordo com o tipo de aço e a forma de uma junta de porta para tubos de aço) em cada Ciclo também é mostrada. TABELA 5 Tratamento preparatória de superfície e revestimento lubrificante

R: Aspereza da superfície Rz (μm), t: Espessura (μm)

D: Diâmetro de partícula médio de fluoreto de cálcio (μm)

(Nota 1): (1) o: Nenhuma ocorrência de escoriação. Δ: Ocorrência de ligeira escoriação (capaz de continuar o 5 compensação após o reparo. X: Ocorrência de escoriação severa (irreparável) ---: Teste concluído 2) Relação (%) de Ts para o torque de compensação ótimo 3) ΔT (=Ty-Ts) (Valor relativo quando ΔT no Controle é 100) 10 (CICLOS nos 1 a 6)

[00164] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado em uma junta rosqueada para tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00165] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) e então um revestimento lubrificante tendo a composição mostrada na tabela 6 foi formado pelo método de solvente.

[00166] Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 12 μm (Rz: 8 μm), e então foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado sobre a superfície de caixa.

[00167] A espessura do revestimento lubrificante formado foram 40 μm nos Ciclos nos 1 e 3, 42 μm no Ciclo no 2 e 50 μm nos Ciclos nos 4-6. A espessura foi a mesma como a sobre a superfície de pino e a superfície de caixa. (CICLO no 7)

[00168] O seguinte tratamento de superfície foi realizado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição A mostrada na tabela 1.

[00169] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm), e então o revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 7 mostrada na tabela 6 e uma espessura de 40 μm foi formado pelo método de aquecimento descrito acima. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm), e então foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado sobre a superfície de caixa. (CICLO no 8)

[00170] O seguinte tratamento de superfície foi realizado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr a 13% tendo a composição C mostrada na tabela 1.

[00171] A superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço com Ni e então colocação em placa de Cu, ambos por eletrogalvanização, para formar um revestimento galvanizado tendo uma espessura total de 12 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 3 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 8 mostrada na tabela 6 e uma espessura de 50 μm foi formado pelo método de aquecimento descrito acima. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento lubrificante com uma espessura de 40 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa após jateamento com areia para tornar áspera a superfície de RZ de μm. (CICLO no 9)

[00172] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço com alto teor de liga tendo a composição D mostrada na tabela 1.

[00173] A superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço de Ni e então colocação em placa de liga de Cu-Sn-Zn, ambas por eletrogalvanização, para formar um revestimento de placa tendo uma espessura total de 7 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 2 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 9 mostrada na tabela 6 e uma espessura de 40 μm foi formada pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento lubrificante tendo uma espessura de 40 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa após jateamento com areia para tornar áspera a superfície de Rz de 10 μm. (CICLO DE CONTROLE)

[00174] O Ciclo de controle foi a mesma como no exemplo 1 (usando uma graxa do composto). (CICLO no 10 - COMPARATIVA)

[00175] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado em uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00176] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 10 mostrada na tabela 6 e uma espessura de 40 μm foi formado pelo método de solvente. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado sobre a superfície de caixa. (CICLO no 11 - COMPARATIVA)

[00177] Este Ciclo foi o mesma como o Ciclo no 10, exceto que a composição do revestimento lubrificante foi trocada de modo a ter a composição do Ciclo no 11 mostrada na tabele 6. (CICLO no 12 - COMPARATIVA)

[00178] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00179] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm, e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 12 mostrada na tabela 6 e uma espessura de 40 μm foi formada pelo método de aquecimento descrito acima. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado sobre a superfície de caixa

[00180] Como mostrado na tabela 7, nos Ciclos nos 1 a 9, de acordo com a presente invenção, mesmo quando ocorreu leve escoriação durante dez ciclos de teste de compensação e de desmontagem, realizando o reparo, o compensação e desmontagem poderiam ser efetuados através do décimo ciclo. Este resultado é de um nível não tendo nenhum problema com respeito a resistência à escoriação. A escoriação leve tende a ocorrer mais cedo com uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr a 13% ou um aço com alto teor de liga, que são mais suscetíveis a escoriação.

[00181] Os valores relativos de ΔT no teste de torque de compensação elevado comparado ao obtido no controle onde a graxa do composto foi usada foram pelo menos 95% em todas as Ciclos nos 1 a 9. Assim, pode ser visto que os revestimentos lubrificantes formados de acordo com a presente invenção têm um ΔT grande que é comparável a ou maior do que o da graxa do composto, e a elasticidade das partes de contato de metal não rosqueadas não ocorre prontamente mesmo se o compensação é realizado com um torque elevado.

[00182] Nos Ciclos nos 10 a 12, que são exemplos comparativos, tanto o valor de ΔT como a resistência à escoriação foi insuficiente.

[00183] As propriedades anti-corrosivas que estão em demanda de uma junta rosqueada para os tubos foram testadas do mesmo modo como descrito no exemplo 1. Foi confirmado por este teste que não houve nenhuma ocorrência de ferrugem para qualquer uma dos Ciclos nos 1 a 9. EXEMPLO 3

[00184] Este exemplo ilustra revestimentos lubrificantes que contêm carbonato de magnésio como um elemento opcional. O material e o tamanho da junta rosqueada para os tubos testados neste exemplo foram os mesmos como os usados no exemplo 1. O tipo de tratamento preparatório de superfície aplicado a e a composição do revestimento lubrificante formado nas superfícies de pino e de caixa em cada Ciclo são mostrados nas tabelas 8 e 9, respectivamente.

[00185] Quando o método de solvente foi empregado para formar um revestimento lubrificante, a quantidade de um solvente que foi usado foram 20 partes em massa. A formação de um revestimento lubrificante pelo método de aquecimento foi realizada do mesmo modo como no exemplo 2 (aquecendo a composição de revestimento e a superfície a ser revestida a 130oC e usando uma pistola de aspersão equipada com um meio de retenção de calor).

[00186] A junta rosqueada e os tubos foram submetidos a um teste de compensação e desmontagem e um teste de torque elevado do mesmo modo como descrito no exemplo 2. Os resultados do teste são mostrados na tabela 10. Na tabela 10, a relação em % de Ts determinada no teste de torque elevado para o torque de compensação ótimo (20 kN-m) em cada Ciclo também é mostrada. TABELA 8 Tratamento preparatório de superfície e revestimento lubrificante

R: Aspereza da superfície Rz (μm), t: Espessura (μm)

(CICLOS nos 1-6)

[00187] O seguinte tratamento de superfície foi realizado sobre uma junta 5 rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00188] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm), e então um revestimento lubrificante tendo a 10 composição mostrada na tabela 9 foi formado pelo método de solvente.

[00189] Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 12 μm (Rz: 8 μm), e então o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado sobre a superfície de caixa foi formado. 15

[00190] A espessura do revestimento lubrificante formado foi como a seguir: Ciclo no 1 - caixa: 40 μm; pino: 42 μm; Ciclo no 2 - caixa: 42 μm; pino: 45 μm; Ciclo no 3 - caixa: 50 μm; pino: 46 μm; Ciclo no 4 - caixa: 30 μm; pino: 40 μm; Ciclo no 5 - caixa: 55 μm; pino: 50 μm; e Ciclo no 6 - caixa: 30 μm; pino: 32 μm. (CICLO no 7)

[00191] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr a 13% tendo a composição C mostrada na tabela 1.

[00192] A superfície de caixa, que foi acabada com trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço de Ni e então colocação em placa de Cu, ambas por eletrogalvanização, para formar um revestimento de placa tendo uma espessura total de 12 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 3 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 7 mostrada na tabela 9 e uma espessura de 44 μm foi formado pelo método de aquecimento descrito acima. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento lubrificante com uma espessura de 27 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa após jateamento com areia para tornar áspera a superfície em Rz de 10 μm. (CICLO no 8)

[00193] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre a junta rosqueada para os tubos feitos de aço com alto teor de liga tendo a composição D mostrada na tabela 1.

[00194] A superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço de Ni e então colocação em placa de liga de Cu-Sn-Zn, ambas por eletrogalvanização, para formar um revestimento de placa tendo uma espessura total de 7 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 2 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 8 mostrada na tabela 9 e uma espessura de 40 μm foi formado pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento lubrificante tendo uma espessura de 34 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa após jateamento com areia para tornar áspera a superfície em Rz de 10 μm. (CICLO no 9)

[00195] O seguinte tratamento de superfície foi realizado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição A mostrada na tabela 1.

[00196] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm) foi formado, e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 9 mostrado na tabela 9 e uma espessura de 37 μm foi formado pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm) foi formado e então um revestimento lubrificante tendo uma espessura de 40 μm foi formado do mesmo modo como o empregado sobre a superfície de caixa. (CICLO no 10)

[00197] Este Ciclo foi o mesma como o Ciclo no 9, exceto que a espessura do revestimento lubrificante foi 40 μm sobre a superfície de caixa e 42 μm sobre a superfície de pino. (CICLO DE CONTROLE)

[00198] O Ciclo de controle foi a mesma como no exemplo 1 (usando a graxa do composto). (CICLO no 11 - COMPARATIVA)

[00199] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00200] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado em uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00201] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) foi formado e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 11 mostrada na tabela 9 e uma espessura de 40 μm foi formada pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, o mesmo revestimento lubrificante como o formado sobre a superfície de caixa foi formado. (CICLO no 12 - COMPARATIVA)

[00202] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00203] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm) foi formado e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 12 mostrada na tabela 9 e uma espessura de 40 μm foi formada pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, o mesmo revestimento lubrificante como o formado sobre a superfície de caixa foi formado. (CICLO no 13 - COMPARATIVA)

[00204] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre a junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição A mostrada na tabela 1.

[00205] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm), e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 13 mostrada na tabela 9 e uma espessura de 32 μm foi formado pelo método de solvente. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, o revestimento lubrificante tendo uma espessura de 34 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa.

[00206] Como mostrado na tabela 10, nos Ciclos nos 1-10 de acordo com a presente invenção, mesmo quando ocorre ligeira escoriação durante dez ciclos do teste de compensação e de desmontagem, realizando o reparo, o compensação e a desmontagem poderiam ser efetuados através do décimo ciclo. Este resultado é de um nível não tendo nenhum problema com respeito à resistência à escoriação. A ligeira escoriação tende a ocorrer muito cedo com uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr 13 ou um aço com alto teor de liga, que são mais suscetíveis a escoriação.

[00207] Os valores relativos de ΔT no teste de compensação comparado ao obtido no controle onde a graxa do composto foi usada foram pelo menos 95% em todas as Ciclos nos 1-10. Assim, pode ser visto que os revestimentos lubrificantes formados de acordo com a presente invenção têm um ΔT grande que é comparável a ou maior do que o da graxa do composto e que a elasticidade das partes de contato de metal não rosqueadas não ocorre prontamente mesmo se o compensação for realizado com um torque elevado.

[00208] Nos Ciclos nos 11-13 que são exemplos comparativos, tanto o valor de ΔT ou a resistência à escoriação foram insuficientes.

[00209] As propriedades anti-corrosivas que estão em demanda de uma junta rosqueada para os tubos foram testadas do mesmo modo como descrito no exemplo 1. Foi confirmado por este teste que não houve nenhuma ocorrência de ferrugem para qualquer uma dos Ciclos nos 1 a 10.

EXEMPLO 4

[00210] Este exemplo ilustra os revestimentos de lubrificação que contêm um carboidrato. O material e tamanho da junta rosqueada para os tubos usados neste exemplo para teste foram como no exemplo 1. O tipo de tratamento preparatório de superfície aplicado e a composição do revestimento lubrificante formado sobre as superfícies de pino e de caixa em cada Ciclo são mostrados nas tabelas 11 e 12, respectivamente.

[00211] Quando o método de solvente foi empregado para formar um revestimento lubrificante, a quantidade de solvente que foi usada foram 10 partes em massa. A formação de um revestimento lubrificante pelo método de aquecimento foi realizada do mesmo modo como no exemplo 2 (aquecendo a composição de revestimento e a superfície a ser revestida a 130oC usando um pistola de aspersão com um meio de retenção de calor).

[00212] A junta rosqueada para os tubos foram submetidas a um teste de compensação e de desmontagem repetido e um teste de torque elevado no mesmo modo como descrito no exemplo 2. Os resultados de teste são mostrados na tabela 13. Na tabela 13, a relação em % de Ts determinada no teste de toque elevado para o torque de compensação ótimo (20 kN-m) em cada Ciclo também é mostrada. TABELA 11 Tratamento preparatório de superfície e revestimento lubrificante

(CICLO no 1)

[00213] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre a junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição A mostrada na tabela 1.

[00214] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm), e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 1 mostrada na tabela 12 e uma espessura de 50 μm foi formado pelo método de solvente. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 12 μm (Rz: 8 μm) foi formado, e então o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado na superfície de caixa foi formado. (CICLO no 2)

[00215] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre a junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr a 13% tendo a composição C mostrada na tabela 1.

[00216] A superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço com Ni (1 μm )e então colocação em placa de Cu (11 μm), ambos por eletrogalvanização, para formar um revestimento galvanizado tendo uma espessura total de 12 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 3 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 2 mostrada na tabela 12 e uma espessura de 52 μm foi formado pelo método de solvente descrito acima. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento lubrificante com uma espessura de 50 μm foi formado do mesmo modo como para a superfície de caixa após jateamento com areia para tornar áspera a superfície de RZ de 10 μm. (CICLO no 3)

[00217] O seguinte tratamento de superfície foi efetuado sobre a junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição D mostrada na tabela 1.

[00218] A superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, foi submetida a colocação em placa de reforço com Ni (1 μm ) e então colocação em placa de liga de Cu-Sn-Zn (7 μm), ambos por eletrogalvanização, para formar um revestimento galvanizado tendo uma espessura total de 8 μm. No alto da superfície de placa que tinha um Rz de 2 μm, um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 3 mostrada na tabela 12 e uma espessura de 100 μm foi formado pelo método de solvente descrito acima. Sobre a superfície de pino, o mesmo revestimento de fosfato de zinco com uma espessura de 12 μm (Rz: 8 μm) foi formado, e então o mesmo revestimento lubrificante como o que foi formado na superfície de caixa foi formado. (CICLO no 4)

[00219] Este Ciclo foi como o Ciclo no 1, exceto que um revestimento de lubrificante foi formado pelo método de aquecimento e sua espessura foi 50 μm em ambas as superfícies de pino e de caixa. (CICLO no 5)

[00220] Este Ciclo foi a mesma como no Ciclo no 2, exceto que o revestimento lubrificante foi formado pelo método de aquecimento e sua espessura foi 80 μm sobre a superfície de pino e 50 μm sobre a superfície de caixa. (CICLO no 6)

[00221] Este Ciclo foi a mesma como no Ciclo no 3, exceto que o revestimento lubrificante foi formado pelo método de aquecimento e sua espessura foi 40 μm em ambas as superfícies de pino e de caixa. (CICLO DE CONTROLE)

[00222] O Ciclo de controle foi a mesma como no exemplo 1 (usando a graxa do composto). (CICLO no 7 - COMPARATIVA)

[00223] O seguinte tratamento de superfície foi realizado sobre uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de Cr-Mo tendo a composição B mostrada na tabela 1.

[00224] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração mecânica, foi formado um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 12 μm (Rz: 10 μm), e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 7 mostrada na tabela 12 e uma espessura de 80 μm foi formado pelo método de solvente. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o formado na superfície de caixa. (CICLO no 8 - COMPARATIVO)

[00225] O seguinte tratamento foi efetuado em uma junta rosqueada para os tubos feitos de aço de carbono tendo a composição A mostrada na tabela 1.

[00226] Sobre a superfície de caixa, que foi acabada por trituração em máquina, um revestimento de fosfato de manganês com uma espessura de 15 μm (Rz: 12 μm) foi formado, e então um revestimento lubrificante tendo a composição do Ciclo no 8 mostrada na tabela 12 e uma espessura de 50 μm foi formado pelo método de aquecimento. Sobre a superfície de pino, que foi acabada por trituração em máquina, foi formado o mesmo revestimento lubrificante como o formado sobre a superfície de caixa.

[00227] Como mostrado na tabela 13, nos Ciclos nos 1-6 de acordo com a presente invenção, a resistência à escoriação foi muito boa como demonstrado por nenhuma ocorrência de escoriação durante dez ciclos do teste de compensação e de desmontagem. Os valores relativos de ΔT no teste de torque de compensação elevado foram pelo menos 95% em todos estes Ciclos, e excederam 100% em todas as Ciclos exceto uma. Assim, pode ser visto que os revestimentos lubrificantes formados de acordo com a presente invenção têm um ΔT grande que é comparável a ou maior do que o da graxa do composto, e a elasticidade das partes de contato de metal não rosqueadas não ocorre prontamente mesmo se o compensação é realizado com um torque elevado.

[00228] Nos Ciclos 7 e 8 que são exemplos comparativos, os valores de ΔT foram muito pequenos, assim se estas juntas rosqueadas para os tubos são apertadas com um torque elevado, a elasticidade das porções de contato de metal não rosqueadas pode ocorrer prontamente.

[00229] As propriedades anti-corrosivas que estão em demanda de uma junta rosqueada para os tubos foram testadas do mesmo modo como descrito no exemplo 1. Foi confirmado por este teste que não houve nenhuma ocorrência de ferrugem para qualquer uma dos Ciclos nos 1 a 6.

[00230] A presente invenção foi descrita acima com respeito às modalidades que são consideradas ser preferidas atualmente, mas a presente invenção não está limitada às modalidades descritas acima. É possível fazer trocas em uma extensão que não é contrária ao conceito técnico da invenção como entendido a partir das reivindicações e do relatório como um todo, e uma junta rosqueada para os tubos empregando tais variações deveria ser entendida como englobada pelo escopo da técnica da presente invenção.

Claims

1. Composição para formar um revestimento lubrificante sobre uma superfície de contato compreendendo uma parte rosqueada e uma parte metálica de contato não rosqueada de uma junta rosqueada para tubos, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um total de 0,5-30% de colofônia ou um total de 0,530% de ambos dentre uma rosina e fluoreto de cálcio, 2-30% de sabão de metal, 230% de cera, e 10-70% de sal de metal básico de um ácido orgânico aromático, como expresso em % massa, com base na quantidade total dos componentes não voláteis na composição em que o sabão de metal é um sal de um ácido graxo com um metal diferente de metal alcalino e em que a composição é livre de metais pesados perigosos.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui ainda um pó lubrificante.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui ainda carbonato de magnésio.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui ainda um carboidrato.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que inclui ainda um solvente orgânico volátil.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que contém 0,5-20% de um pó lubrificante, como expresso em % massa, com base na quantidade total dos componentes não voláteis na composição.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o pó lubrificante é um pó de grafite.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o grafite é um grafite amorfo tendo um teor de cinza de 0,2-5,5% massa, e uma cristalinidade de no máximo 98%.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que contém 0,5-30% de carbonato de magnésio, como expresso em % massa, com base a quantidade total dos componentes não voláteis na composição.

10. Composição, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o carboidrato é selecionado a partir de dextrinas incluindo ciclodextrinas, e seu teor é de 0,5-20% como expresso em % de massa, com base na quantidade total dos componentes não voláteis na composição.