專利名稱：：帶有干保護涂層的管式螺紋元件的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于螺紋管式連接件的螺紋元件。
背景技術：
：在烴井中所用管式部件(管或接箍(coupling))的末端制成的螺紋元件必須首先受保護以防止在井場在運輸和儲存過程中的腐蝕，為此，它們傳統(tǒng)上在離開生產(chǎn)車間時用保護性油脂或油進行涂布。在井中，它們可能不得不經(jīng)過數(shù)個上扣-卸扣(makeup-breakout)循環(huán)。上扣操作在高軸向載荷下，例如在要通過螺紋連接件垂直裝配的數(shù)米長(通常10至13米長)的管的重量下垂直進行，這存在粘扣(galling)的危險，特別是在螺紋處。此外，由于要裝配的管垂直懸置，所述載荷也可能由于要裝配的螺紋元件軸的輕微錯位而限于局部，這提高了粘扣的危險。因此，圖1顯示了在錯位下經(jīng)由兩個10至13米長的管1和2的螺紋連接件進行的現(xiàn)場裝配，動力鉗3用于將管1的陽螺紋部分4上扣到管2的陰螺紋部分5中。為了保護敏感部件如螺紋以防在上扣-卸扣操作過程中的粘扣，螺紋傳統(tǒng)上要除去保護性油脂，并用專用的上扣油脂進行涂覆，該上扣油脂例如是符合APIBul5A2或5A3規(guī)格的油脂。除了必須現(xiàn)場提供第二次涂布的缺點之外，含有重金屬和/或有毒金屬如鉛的這類油脂的使用也造成井和環(huán)境的污染，因為過量油脂在上扣過程中從螺紋中被擠出。美國US6933264提出了用單涂布代替雙涂布，這是使用潤滑劑的薄層在螺紋元件生產(chǎn)車間進行的，該潤滑劑具有蠟質(zhì)稠度(被稱作半干的)，包含至少一種具有化學作用的極壓添加劑。但是，所述半干涂層具有要求機械保護以防止在運輸和儲存過程中被粉塵或砂粒污染的缺點。7US4414247、US4630849、US6027145、US-B2-6679526、US-2004/0166341Al和國際專利申請WO-2004/033951提出用在螺紋元件生產(chǎn)車間施加的各種保護性固體涂層代替油脂，該保護性固體涂層包含附著到底材上的固體基質(zhì)，在該基質(zhì)中分散著固體潤滑粒子；二硫化鉬MoS2是其中最特別列舉的化合物。這類涂層盡管優(yōu)于油脂，但仍然不能完全令人滿意。特別地，在井場條件下，該涂層常常剝落和/或粒子從其摩擦表面上被磨除并分散到環(huán)境中，這類事件要求將管式部件送回到車間。此外，這類涂層通常要求通過在爐中加熱至大約200。C數(shù)十分鐘甚至超過1小時來進行硬化，這顯著提高了涂層生產(chǎn)周期的復雜性，這無法與螺紋的機械加工相關聯(lián)。此外，它們通常不保護或者沒有充分保護螺紋元件以防止腐蝕，因此US-B2-6679526和WO-2004/033951提出施加單獨的腐蝕抑制材料層(在第一個文獻中為羧酸的金屬鹽，在第二個文獻中為含鋅粒子的環(huán)氧樹脂)。這類雙層涂層需要更為復雜的生產(chǎn)周期并且仍然沒有克服粒子磨除的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于至少從現(xiàn)場條件下的摩擦學角度來看和在施加涂層的生產(chǎn)率方面，以及任選地從腐蝕角度來看，克服已知油脂和干或半干涂層的缺點。術語"在現(xiàn)場條件下的上扣"是指在垂直位置的上扣，其中U)第一螺紋元件固定在垂直位置，和(ii)置于可以為13米長的管的底端或者與該底端結(jié)為一體的、要上扣到第一螺紋元件內(nèi)的第二螺紋元件用起重裝置保持基本垂直在第一螺紋元件的上方，該第二螺紋元件隨后使用合適的裝置(例如動力鉗)上扣到第一元件內(nèi)。類似地，術語"在現(xiàn)場條件下的卸扣"是指卸扣垂直放置的第一和第二螺紋元件并由此支撐管的重量并且可能產(chǎn)生錯位，要卸扣的管懸置于起重裝置上。特別地，本發(fā)明提供了用于螺紋管式連接件的防粘扣螺紋元件，其包括涂有不觸粘(stickytothetouch)并附著到底材上的固體薄涂層的螺紋，該涂層包含固體基質(zhì)，其中懸浮著固體潤滑劑的粒子。根據(jù)本發(fā)明，該固體基質(zhì)是潤滑的并表現(xiàn)出塑性或粘塑性類型的流變性能，并且固體潤滑劑的所述粒子包含選自如下文定義的第1、2、3和4類中的至少兩類的潤滑劑的粒子。下面列出本發(fā)明的任選特征，它們可以是補充性或替代性的所述基質(zhì)具有80X:至320X:的熔點；所述基質(zhì)包含至少一種熱塑性聚合物；所述熱塑性聚合物是聚乙烯；所述基質(zhì)包含至少一種金屬皂；該皂適合有助于捕獲摩擦產(chǎn)生的涂層碎屑；該皂是硬脂酸鋅；'所述基質(zhì)包含植物、動物、礦物或合成來源的至少一種蠟；該蠟適合有助于捕獲通過摩擦產(chǎn)生的來自涂層的碎屑；該蠟是巴西棕櫚蠟；所述基質(zhì)包含至少一種腐蝕抑制劑；腐蝕抑制劑是磺酸鈣衍生物；'選擇該皂以改進在ISO9227標準鹽霧腐蝕試驗下出現(xiàn)腐蝕的時間；.所述基質(zhì)包含至少一種在IOOX:下的運動粘度為至少850mmVs的液體聚合物；所述液體聚合物不溶于水；.所述液體聚合物選自聚甲基丙烯酸烷基酯、聚丁烯、聚異丁烯和聚二烷基硅氧烷；所述基質(zhì)包含至少一種表面活性劑；所述基質(zhì)包含至少一種著色劑；所述基質(zhì)包含至少一種抗氧化劑；固體潤滑劑粒子包含至少一種來自第2類的固體潤滑劑和至少一種來自第4類的固體潤滑劑的粒子；固體潤滑劑粒子包含至少一種來自第l類的固體潤滑劑、至少一種來自第2類的固體潤滑劑和至少一種來自第4類的固體潤滑劑的粒子；固體潤滑劑粒子不含石墨粒子；固體潤滑劑粒子包含至少氮化硼粒子作為來自第1類的固體潤滑劑；固體潤滑劑粒子不含二硫化鉬粒子；固體潤滑劑粒子包含至少一種選自氟化石墨、錫的硫化物和鉍的硫化物的來自第2類的固體潤滑劑的粒子；.固體潤滑劑粒子包含至少聚四氟乙烯粒子作為來自第4類的固體潤滑劑；.所述涂層包含至少一種具有球形幾何尺寸的富勒蜂的分子；該基質(zhì)的重量組成如下聚乙烯均聚物15%至90%巴西棕櫚蠟5%至30%硬脂酸鋅5%至30%磺酸鉤衍生物0至50%聚甲基丙烯酸烷基酯0至15%著色劑0至1%抗氧化劑0至1%，該基質(zhì)的重量組成如下聚乙烯均聚物15%至90%巴西棕櫚蠟5%至30%硬脂酸鋅5%至30%磺酸釣衍生物0至50%聚甲基丙烯酸烷基酯0至15°/。聚二甲基硅氧烷0至2%著色劑0至1%抗氧化劑0至1%固體潤滑劑的重量組成如下氟化石墨20%至99%氮化硼0%至30%聚四氟乙烯1%至80%固體潤滑劑的重量組成如下錫的硫化物20%至99%氮化硼0%至30°/。聚四氟乙烯1%至80%固體潤滑劑的重量組成如下鉍的硫化物20%至99%氮化硼0%至30%聚四氟乙烯1%至80%涂層的重量組成如下基質(zhì)70%至95%固體潤滑劑5%至30%涂層厚度為10;隞米至50微米；該涂層也施加到密封表面上，該密封表面適合與第二螺紋元件的相應表面在該兩個螺紋元件通過上扣連接后進行密封干涉接觸。本發(fā)明還涉及包括陽螺紋元件和陰螺紋元件的螺紋管式連接件，其中所述螺紋元件的至少之一如上定義，還涉及用于精制(finishing)螺紋管式元件的方法，其中在要涂布的表面經(jīng)過適合改進涂層粘附性的表面處理之后，如上定義的固體防粘扣涂層的薄層被施加到至少螺紋表面上。本發(fā)明的方法可以包括下列特征中的至少一些將涂層的成分加熱至高于基質(zhì)熔點的溫度，隨后通過噴涂包含熔融基質(zhì)的所述成分來施加涂層；.通過將由涂層成分形成的粉末投射穿過火焰來施加涂層；■通過噴涂其中分散有涂層成分的水乳液來施加涂層；將螺紋元件加熱至80r或更高的溫度；將螺紋元件保持在環(huán)境溫度下；.所述表面處理選自機械處理、化學處理和非反應性沉積；要涂布的表面是金屬表面，且所迷表面處理是用于所述表面的化學轉(zhuǎn)化的處理；.所述化學轉(zhuǎn)化處理是磷酸鹽化；■在所述表面處理后進行用具有防腐蝕作用的納米材料(11)浸漬要涂布的表面的凹凸或孔隙(12)的處理；所述納米材料是氧化鋅粒子(11);所述納米材料具有大約200納米的平均顆粒尺寸；所述納米材料以水分散體形式施加。根據(jù)參照附圖作出的下列描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點變得顯而易見。圖1顯示了準備在烴井中通過它們的螺紋元件的上扣來裝配的兩個管的圖。圖2以更大比例顯示了螺紋元件的一部分螺紋表面，其孔隙根據(jù)本發(fā)明的方法被納米材料浸漬。圖3和4圖示了可用于實施本發(fā)明方法的裝置。圖5圖示了用于通過上扣-卸扣試驗評測本發(fā)明的涂層的裝置。具體實施例方式本發(fā)明研究了某些材料的摩擦學性能并利用了下面概括的某些概念?；靖拍罟腆w潤滑劑轉(zhuǎn)移薄膜效應或浮起(leafing)效應水力和千燥潤滑狀況下的固體潤滑劑，當分散在流體或粘塑性材料中時，往往變得以穩(wěn)定的形式固定在表面上，從而改變其摩擦特性。它們通過化學結(jié)合被轉(zhuǎn)移并結(jié)合到表面上，這導致良好的耐磨性和摩擦性質(zhì)的改進。這些固體的性質(zhì)為表面提供了抗磨保護，在高表面應力產(chǎn)生的極壓(被稱作赫茲壓力)下的耐受性和抗磨性、以及在寬范圍栽荷和摩擦速度下小的摩擦系數(shù)。所述用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)移薄膜效應或浮起效應的性質(zhì)被用于表面反復受到應力的摩擦類型，例如在螺紋管式連接系統(tǒng)的上扣和卸扣過程中產(chǎn)生的摩擦。由摩擦導致的第三體在摩擦過程中在接觸的兩個表面之間出現(xiàn)由摩擦導致的第三體。在不存在潤滑劑的情況下，在應力下彼此摩擦的兩個物體產(chǎn)生由碎屑形成的第三體，該碎屑可能是或可能不是化學轉(zhuǎn)化的，來自所述物體的每一種物體，該第三體通過其在外加應力下的性能、其在應力下的轉(zhuǎn)化機理、及其遷移、固定或被消除的能力來決定一部分的摩擦性能。當在兩個物體之間放入液體、流體或塑性固體潤滑劑(即隨著材料流在剪切下以塑性方式形變)時，該潤滑劑形成隔離兩個物體表面的薄膜且其本身構(gòu)成第三體。其組成在邊界條件下，即當摩擦應力導致被潤滑的材料接觸時發(fā)生改變，產(chǎn)生與流體或塑性材料混合的固體。極壓性質(zhì)它們是某些產(chǎn)品的性質(zhì)，這些性質(zhì)允許表面承受非常高的赫茲壓力以耐磨損和以低摩擦系數(shù)滑動。赫茲壓力在載荷下接觸的表面發(fā)生彈性形變，從而劃定了具有一定表面積的接觸區(qū)域。外加載荷除以所述表面積得出赫茲壓力。在高赫茲壓力下，固體非塑性材料可能經(jīng)受內(nèi)部剪切，從而由于材料疲勞而降低其使用壽命，而固體塑性材料承受這種剪切而沒有結(jié)構(gòu)劣化?；|(zhì)這是指能夠固定活性成分或?qū)⒒钚猿煞謹y帶到給定位置的體系。其也充當非均質(zhì)體系的內(nèi)聚試劑并可以具有補充其所結(jié)合或攜帶的活性成分功能的作用。協(xié)同效應可以將具有基礎性質(zhì)的物體結(jié)合成具有完全不同的特征和性質(zhì)的復合體。在這些性質(zhì)導致產(chǎn)生的性能優(yōu)于其成分的累加性能的情況下，則存在協(xié)同效應。粘性、塑性、粘塑性、顆粒性存在高度可形變的物體或流體，其在流體靜壓作用下經(jīng)歷有限的形變，并在甚至很小的剪切應力下產(chǎn)生不限定的流動。實例是油和油脂。存在可輕微形變的物體或固體，無論應力的性質(zhì)如何，其至少在一定的應力闊值內(nèi)經(jīng)歷有限的形變。具有一定屈服強度(超出該強度，材料的結(jié)構(gòu)就會劣化)的熱固性體系就是這種情況。大多數(shù)現(xiàn)有材料在這兩個極端之間(具有彈性、塑性、粘性或粘塑性的材料)。如下表l中所示，在摩擦過程中產(chǎn)生或存在的第三體的潤滑或非潤滑性質(zhì)歸因于其物理狀態(tài)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>本發(fā)明基質(zhì)中所用的材料屬于表l中的第1類。熱塑性和熱固性聚合物術語"熱塑性"是指可熔的、能夠可逆地通過加熱軟化然后熔融至相應的溫度Tg和L(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點)并通過冷卻固化的聚合物。與熱固性聚合物不同，熱塑性聚合物在沒有化學反應的情況下變形。在本發(fā)明中使用熱塑性聚合物獲得在摩擦下的粘性流，同時在靜止位置中保持觸感干燥且穩(wěn)定的干燥固體結(jié)構(gòu)(非粘附性)。相反，通常，熱固性聚合物在應力下沒有或具有差的粘性。金屬皂該術語包括堿金屬和堿土金屬和其它金屬的皂。它們是能夠在表面之間流動的可熔的化合物(表l中的第l類)。該術語包括各種來源(礦物，特別是來自汽油蒸餾，植物、動物或合成)的具有潤滑性質(zhì)的可熔物質(zhì)，其具有或多或少的糊狀或硬稠度并具有可能隨其性質(zhì)而大幅變化的熔點和滴點。腐蝕抑制劑它們是使施加到表面上的液體或固體材料能夠保護所述表面以防不同形式的腐蝕的添加劑。這類腐蝕抑制劑根據(jù)各種化學、電化學或物理化學機理發(fā)揮作用。固體潤滑劑固體潤滑劑是固體穩(wěn)定體，其放入兩個摩擦表面之間，能夠降低摩擦系數(shù)并降低對表面的磨損和破壞。所述物體可以分類成通過操作機理和結(jié)構(gòu)劃定的不同類別第l類其潤滑性質(zhì)歸因于其晶體結(jié)構(gòu)的固體，例如石墨或氮化硼B(yǎng)N;第2類其潤滑性質(zhì)歸因于其晶體結(jié)構(gòu)且歸因于其組成中的反應性化學元素的固體，例如二石充化鉬MoS2、氟化石墨、錫的石克化物或鉍，的硫化物；第3類其潤滑性質(zhì)歸因于其化學反應性的固體，例如某些硫代硫酸鹽型化合物；第4類其潤滑性質(zhì)歸因于在摩擦應力下的塑性或粘塑性的固體，例如聚四氟乙烯、PTFE或聚酰胺。為了確定非常高性能的產(chǎn)品，本發(fā)明人研究了各類固體潤滑劑的協(xié)同性。用在本發(fā)明中的優(yōu)選固體潤滑劑包括迄今尚未大程度使用的第2類化合物，例如氟化石墨或復合錫或鉍硫化物。根據(jù)本發(fā)明人，它們與傳統(tǒng)的固體潤滑劑如石墨、二硫化鉬或二疏化鵠的不同之處在于它們與金屬的結(jié)合能力更高且它們在極壓下的性能好得多。當與其它類的固體潤滑劑協(xié)同使用時，它們能夠?qū)崿F(xiàn)特別顯著的性能。本發(fā)明人研究了不使用石墨也不使用二硫化鉬的解決方案，石墨可促進腐蝕，二硫化鉬這種化合物已知是不穩(wěn)定的，特別是在水分存在下，并釋放出對鋼腐蝕性的硫氧化物或者硫化氬，這可能造成對;e克化氫敏感的鋼的應力開裂，SSC。富勒烯它們是單層或多層的具有封閉或開放管或封閉或開放球形式的結(jié)構(gòu)的分子材料。球形富勒烯在單層中為數(shù)十納米的尺寸，作為多層時超過大約80納米。它們作用于表面，以穩(wěn)定方式阻塞由表面凹凸產(chǎn)生的位置并阻止片狀剝落類型的劣化。應力類型本發(fā)明考慮了螺紋管式連接件在其工作時承受的各種應力。在低和高速和在低和高赫茲壓力下的摩擦所遇到的各種各樣的摩擦速度使螺紋連接件在上扣和卸扣過程中的摩擦系統(tǒng)變復雜。這樣速度可以在上扣過程中相對較高，并在上扣結(jié)束時或在卸扣開始時幾乎為0。此外，赫茲壓力在相同的摩擦期間非常高，這造成限制性條件。由此，本發(fā)詠人^*~確定滿足所述應力的體系。為了克服由動態(tài)應力引起的問題，本發(fā)明人開發(fā)出一種基質(zhì)，其性質(zhì)是塑性的，從而在應力下產(chǎn)生粘性流，并滿足所遇到的所有速度狀況。為了使性能最高的體系適應這種剪切多樣性，必須使用幾種成分。所述基質(zhì)能夠使其它活性成分保持在適當?shù)奈恢貌⒂兄诋a(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移薄膜或薄片(leaves)。選擇通常具有塑性特性的熱塑性樹脂，且發(fā)明人從大批現(xiàn)有粘塑性聚合物中挑出優(yōu)于其它粘塑性聚合物如聚酰胺6、聚酰胺11或聚丙烯(它們由于在熔融狀態(tài)下的高粘度而具有應用問題)的聚乙烯。選擇熔點高于105'C的聚乙烯類型。通過加入金屬急類型的化合物來實現(xiàn)改進的基質(zhì)塑性，在這些金屬皂當中鈣、鉍和鋅皂在上述現(xiàn)場條件下的上扣-卸扣步驟數(shù)方面以及碎屑再附聚性質(zhì)的改進方面產(chǎn)生優(yōu)異的結(jié)果。由于其與下面研究的腐蝕抑制劑的協(xié)同效應，從所述急中選擇硬脂酸鋅。通過在基質(zhì)中加入天然脂肪如巴西棕櫚蠟能夠優(yōu)化上扣-卸扣操作過程中的碎屑再附聚性質(zhì)。為了滿足在準靜態(tài)條件下連同非常高摩擦載荷時的限制性潤滑應力，本發(fā)明人開發(fā)出一種基于固體潤滑劑的合適的添加劑體系。傳統(tǒng)添加劑僅在表面應力允許其反應時發(fā)揮作用，這只在某些載荷和摩擦速度下發(fā)生。本發(fā)明人因此使用即使在準靜態(tài)條件下也能確保潤滑狀況的固體潤滑劑技術。本發(fā)明人更特別地利用不同類的固體潤滑劑之間的協(xié)同效應和它們與基質(zhì)的粘塑性之間的協(xié)同效應，其目的在于涵蓋遇到的所有速度條件和應力條件。這些協(xié)同效應容易產(chǎn)生通過基質(zhì)作用增強的浮起效應。已成功地測試出第1類/第2類的協(xié)同作用和第l類/第2類/第4類的協(xié)同作用。與第2類/第4類的協(xié)同作用相比，使用結(jié)合第1類、第2類和第4類的體系觀察到在現(xiàn)場條件下的上扣-卸扣循環(huán)數(shù)增加了50%。本發(fā)明人使用下列產(chǎn)品觀察到特別好的協(xié)同性能氟化石墨(第2類)/PTFE(第4類)/氮化硼(第1類)、二疏化錫(第2類)/PTFE(第4類)/氮化硼(第1類)以及硫化鉍(第2類)/PTFE(第4類)/氮化硼(第1類)。有害環(huán)境(鹽或非鹽濕氣)取決于表面抗腐蝕保護要求，可能需要在基質(zhì)中摻入腐蝕抑制劑。其中，磺酸鈣衍生物，特別是由在蠟、石油樹脂或石蠟所構(gòu)成的介質(zhì)中締合氧化鈣和磺酸鈣而衍生的那些，例如LUBRIZ0L以商品名AL0X2211Y出售的產(chǎn)品，經(jīng)證實具有特別高的性能，但也可以使用其它化合物，例如使用胺、氨基硼酸鹽、季胺、在聚a烯烴上的過堿化的磺酸鹽、磷硅酸鍶、礴硅酸鋅或硼酸鹽羧酸鹽類型的。也可以通過將所選腐蝕抑制劑與通過其它機理阻止腐蝕的化合物聯(lián)合來改進耐蝕性。如上所述，硬脂酸鋅特別表現(xiàn)出與腐蝕抑制劑的協(xié)同性，同時極大地有助于基質(zhì)的潤滑性。抗蝕保護的主要試驗是在通過錳磷酸鹽化處理過的板(8-20g/m2的磷酸鹽沉積)上根據(jù)國際標準ISO9227在根據(jù)ISOEN2846-3給定指數(shù)Re的情況下進行的鹽霧試驗。在受保護環(huán)境中的使用(環(huán)境相容性約束)基質(zhì)組合物可用于阻止表面上的摩擦碎屑，以消除環(huán)境污染的可能性。由于基質(zhì)的合適組成，這類碎屑一旦形成便再附聚。為了證實這種性質(zhì)，本發(fā)明人在實驗規(guī)程中通過稱量摩擦過程中產(chǎn)生的碎屑的重量而加入了量化操作程序。他們因而能夠確定金屬皂和蠟的效力。但是，取決于所需腐蝕抑制劑的量，可以觀察到碎屑捕獲性質(zhì)或碎屑再附聚性質(zhì)的劣化，這是本發(fā)明人力求糾正的。因此，他們考慮了非常粘的聚合物如聚甲基丙烯酸烷基酯(PAMA)、聚丁烯、聚異丁烯和聚硅氧烷的影響，使用ROHMAX以商品名VISCOFLEX6-950出售的在IOO'C下的運動粘度為850mm7s的PAMA獲得在碎屑再附聚試驗中的優(yōu)異結(jié)果。在一些上扣-卸扣循環(huán)之后，帶有本發(fā)明涂層的兩個螺紋(其中只有一個含有PAMA)的檢驗表明當使用這種涂層時，摩擦產(chǎn)生的碎屑附聚并結(jié)合到摩擦表面上而不會造成外部污染，而使用另一涂層時，碎屑仍保持分散。涂層可施用性為了改進涂層在環(huán)境溫度下的粘附性，可能需要在基質(zhì)中加入至少一種表面活性劑。在這方面，本發(fā)明人更具體地考慮加入2%或更少的聚二甲基硅氧坑。也可以考慮具有類似表面活性的其它化合物，其是或不是聚合物。本發(fā)明因此通過兩類產(chǎn)品之間的協(xié)同相互作用的系統(tǒng)性研究來結(jié)合兩類產(chǎn)品基質(zhì)的成分；固體潤滑劑的協(xié)同組合。本發(fā)明的方法包括準備要潤滑的元件的表面。上扣-卸扣試驗表明為了合適地建立轉(zhuǎn)移薄膜，必須通過如下方式進行要涂布的表面的改性機械處理如噴砂或噴丸，或者使用基于表面上的結(jié)晶礦物沉積物的反應性處理的物理或化學表面改性、化學侵蝕如使用酸的化學侵蝕、鋅或錳磷酸鹽化處理或草酸鹽化，導致產(chǎn)生表面化學轉(zhuǎn)化層。在這些表面處理中，磷酸鹽化是優(yōu)選的一種，因為其能夠產(chǎn)生具有合適粘附性的表面，從而制造耐摩擦并且非常穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移薄膜，以及基礎抗腐蝕保護。制備補充表面也可能是理想的，包括使用納米材料浸漬表面的孔隙，該納米材料的尺寸使其能夠插入孔隙中。所述浸漬的目的是用具有鈍化作用的材料封閉和飽和孔隙所產(chǎn)生的位置，以保護該表面以防止腐蝕，同時保持良好的涂層粘附性。圖2圖示了將粒子11浸漬到金屬底材13的孔隙位置12中。本發(fā)明人已經(jīng)確定通過插入由在水中的簡單分散體施加的納米尺寸(平均200納米)的氧化鋅粒子，在根據(jù)上述標準進行的鹽霧試驗中的性能得到改進(腐蝕出現(xiàn)時間提高20%)。為了能夠視覺鑒定處理過的表面，可以使用不會降低摩擦性能的量(例如<1%)的任何已知有機著色劑。為了保護涂層以免由于例如熱或受到紫外線輻射而氧化劣化，可以加入一種或多種抗氧化劑。多酚化合物、萘胺衍生物和有機亞磷酸鹽構(gòu)成抗氧化劑的主要類別。本發(fā)明人特別選擇來自Ciba-Geigy的IRGANOXL150(多酚和胺抗氧化劑體系)和IRGAF0S168(三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸鹽)的組合。本發(fā)明還涉及允許以工業(yè)規(guī)模簡單使用的涂層的施加模式。為此可以使用各種技術，下面描述其中最合適的技術。熱熔噴涂技術在于使產(chǎn)品在液相中保持在高溫下，并使用恒溫噴槍將其噴涂。將該產(chǎn)品加熱至比其熔點高10。C至50t:并噴涂到溫度高于該熔點的預熱表面上以提供良好的表面覆蓋度。在一種變化形式中，在未預熱的螺紋元件(即保持在環(huán)境溫度下)上進行噴涂。然后通過添加少量表面活性劑，例如最多2%，通常0.6%的聚二甲基硅氧烷來調(diào)節(jié)涂層組合物。圖3顯示了實施該方法的裝置的一個實例。將產(chǎn)品20在槽21中熔融，使用螺旋槳攪拌器22攪拌，然后經(jīng)由可調(diào)節(jié)泵24經(jīng)管道25送入噴頭23，還經(jīng)由壓縮機26向該噴頭供應空氣。組件21和23至26的溫度可調(diào)。另一項技術是乳液涂布，其中產(chǎn)品以水乳液形式噴涂。乳液和底材可以在環(huán)境溫度下，因此需要干燥時間。通過將產(chǎn)品預熱至60。C至80。C和/或?qū)⒃摫砻婕訜嶂?0。C至150"C，可以顯著減少所述干燥時間。圖4顯示了熱噴涂技術或火焰噴涂技術。在這種情況下，將粉末形式的產(chǎn)品30從供以空氣32和燃料氣體33的噴槍31噴射到要涂布的表面上。粉末在經(jīng)過火焰34時熔化并以均勻方式覆蓋其目標。實施例根據(jù)OCTGDivisionofVallourec&MannesmannTubes(瓦盧瑞克&曼內(nèi)斯曼管公司的OCTG部)出版的技術規(guī)程，使用由低合金鋼(L80級)形成的VAMTOPHC型螺紋連接件，其標稱直徑為177.8毫米(7英寸)且每單位長度的重量為43.15千克/米(29lb/ft)。在施加涂層之前，陽螺紋元件經(jīng)過了鋅磷酸鹽化(層重量為4至20g/m2),陰螺紋元件經(jīng)過了錳磷酸鹽化(層重量為8-20g/m2)。將螺紋元件預熱至130。C并在其上施加35微米厚的產(chǎn)品層，該產(chǎn)品通過熱熔體噴涂在15(TC下保持熔融，其具有下述組成CLARIANT以商品名PE520出售的聚乙烯19%巴西棕櫚蠟15%硬脂酸鋅20%ROHMAX以商品名VISCOPLEX6-950出售的PAMA5%LUBRIZOL以商品名ALOX2211Y出售的磺酸鈣衍生物30%氟化石墨7%聚四氟乙烯2%氮化硼1%著色劑(奎札因綠，C28H22N202)Ciba-Geigy出售的抗氧化劑:IRGANOXL150IRGAFOS1680.5%0.3%0.2%使用ISO9227和ISOEN2846-3的鹽霧試驗的結(jié)果在1000小時后的Re=0通過上扣-卸扣試驗模擬現(xiàn)場條件，其中在動力鉗的固定夾具41中將包含陰元件的接箍40(圖5)保持垂直，并用手將在垂直放置的短管42(被稱作短節(jié))的底端形成的陽元件預上扣到陰元件中。為了補償管42的短度(1米)并模擬13米長的管，將預先在移動式起重機上懸置的420千克的物體43放在管"的上端，而物體"的重心沒有精確地位于管42和接箍40的軸上。然后將陽元件置于動力鉗的移動夾具44中并以16rpm的初始旋轉(zhuǎn)速度上扣到陰元件中，在最終階段中降低該速度直至其在達到未涂布的螺紋連接件的標稱上扣扭矩(在該實施例中為20100N.m)時停止。對稱地，即以遞增的旋轉(zhuǎn)速度進行卸扣操作。在這些條件下進行多于10個上扣-卸扣循環(huán)而不會引起螺紋元件的構(gòu)成部件的劣化。權利要求1.用于螺紋管式連接件的防粘扣螺紋元件，其包括涂有不觸粘并附著到底材上的固體薄涂層的螺紋，該涂層包含固體基質(zhì)，其中分散有固體潤滑劑的粒子，其特征在于固體基質(zhì)是潤滑的并表現(xiàn)出塑性或粘塑性類型的流變性能，并且固體潤滑劑的所述粒子包含來自第1、2、3和4類中的至少兩類的潤滑劑的粒子。2.根據(jù)權利要求1的螺紋元件，其中所述基質(zhì)具有8(TC至320'C的熔點。3.根據(jù)權利要求1或權利要求2的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種熱塑性聚合物。4.根據(jù)權利要求3的螺紋元件，其中所述熱塑性聚合物是聚乙烯。5.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種金屬皂。6.根據(jù)權利要求5的螺紋元件，其中該皂有助于捕獲摩擦產(chǎn)生的涂層碎屑。7.根據(jù)權利要求5或權利要求6的螺紋元件，其中該皂是硬脂酸鋅。8.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少植物、動物、礦物或合成來源的蠟。9.根據(jù)權利要求8的螺紋元件，其中該蠟有助于捕獲通過摩擦產(chǎn)生的來自涂層的碎屑。10.根據(jù)權利要求8或權利要求9的螺紋元件，其中該蠟是巴西棕櫚蠟。11.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種腐蝕抑制劑。12.根據(jù)權利要求11的螺紋元件，其中腐蝕抑制劑是磺酸鈣衍生物。13.根據(jù)權利要求11或權利要求12結(jié)合權利要求5或權利要求6的螺紋元件，其中選擇該皂以改進在ISO9227鹽霧腐蝕試驗下出現(xiàn)腐蝕的時間。14.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種在IOO"C下的運動粘度為至少850mm7s的液體聚合物。15.根據(jù)權利要求14的螺紋元件，其中所述液體聚合物不溶于水。16.根據(jù)權利要求14或權利要求15的螺紋元件，其中所述液體聚合物選自聚曱基丙烯酸烷基酯、聚丁烯、聚異丁烯和聚二烷基硅氧烷。17.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中該基質(zhì)包含至少一種表面活性劑。18.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種著色劑。19.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述基質(zhì)包含至少一種抗氧化劑。20.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑粒子包含至少一種來自第2類的固體潤滑劑和至少一種來自第4類的固體潤滑劑的粒子。21.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子包含至少一種來自笫l類的固體潤滑劑、至少一種來自第2類的固體潤滑劑和至少一種來自第4類的固體潤滑劑的粒子。22.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子不含石墨粒子。23.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子包含至少氮化硼粒子作為來自第1類的固體潤滑劑；24.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子不含二石克化鉬粒子。25.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子包含至少一種選自氟化石墨、錫的硫化物和鉍的硫化物的來自第2類的固體潤滑劑的粒子。26.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑粒子包含至少聚四氟乙烯粒子作為來自第4類的固體潤滑劑。27.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中所述涂層包含至少一種具有球形幾何形狀的富勒烯的分子。28.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中基質(zhì)的重量組成如下下聚乙烯均聚物15%至90%巴西棕櫚蠟5%至30%硬脂酸鋅5%至30%磺酸釣衍生物0至50%聚曱基丙烯酸烷基酯0至15%著色劑0至1%抗氧化劑0至1°/。。29.根據(jù)前述權利要求之-一的螺紋元件，其中基質(zhì)的重量聚乙烯均聚物15%至90%巴西棕櫚蠟5%至30%硬脂酸鋅5%至30%磺酸釣衍生物0至50%聚甲基丙烯酸烷基酯0至15%聚二甲基硅氧烷0至2%著色劑0至1%抗氧化劑0至1%。30.根據(jù)前述權利要求之--的螺紋元件，其中固體潤滑劑的良化石墨20%至99%成如下氟化石墨2氮化硼0%至30%聚四氟乙烯1%至80%。31.根據(jù)權利要求1至28之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑的溶液按重量計如下錫的疏化物20%至99%氮化硼0%至30%聚四氟乙烯1%至80%。32.根據(jù)權利要求1至28之一的螺紋元件，其中固體潤滑劑的重量組成如下鉍的-克化物氮化硼聚四氟乙烯33.根據(jù)前述權利要求之下基質(zhì)固體潤滑劑34.根據(jù)前述權利要求之-至5G微米。35.根據(jù)前述權利要求之一的螺紋元件，其中該涂層也施加到密封表面上，該密封表面適合與第二螺紋元件的相應表面在該兩個螺紋元件通過上扣裝配后進行密封接觸。36.包括陽螺紋元件和陰螺紋元件的螺紋管式連接件，其特征在于所述螺紋元件中的至少之一符合前述權利要求之一。37.精制螺紋管式元件的方法，其中在至少螺紋表面上施加固體防粘扣涂層的薄層以獲得固體涂層，其特征在于要涂布的表面經(jīng)過用于改進涂層粘附性的表面處理，并且所述涂層的成分如權利要求1至35之一中所定義。38.根據(jù)權利要求37的方法，其中將涂層的成分加熱至高于基質(zhì)熔點的溫度，隨后通過噴涂包含該熔融基質(zhì)的所述成分來施加涂層；39.根據(jù)權利要求37的方法，其中通過將由涂層成分形成的粉末投射穿過火焰來施加涂層；40.根據(jù)權利要求37的方法，其中通過噴涂其中分散有涂層成分的水浮液來施加涂層。20%至99%0%至30%1%至80%。一的螺紋元件，其中涂層的重量組成如70%至95%5%至30%。一的螺紋元件，其中涂層厚度為10微米41.根據(jù)權利要求37至40之一的方法，其中將螺紋元件加熱至8(TC或更高的溫度。42.根據(jù)權利要求37至40之一的方法，其中將螺紋元件保持在環(huán)境溫度下。43.根據(jù)權利要求37至42之一的方法，其中所述表面處理選自機械處理、化學處理和非反應性沉積。44.根據(jù)權利要求37至43之一的方法，其中要涂布的表面是金屬表面，且所述表面處理是用于所述表面的化學轉(zhuǎn)化的處理。45.根據(jù)權利要求44的方法，其中所述化學轉(zhuǎn)化處理是磷酸鹽化。46.根據(jù)權利要求37至45之一的方法，其中在所述表面處理后進行用具有防腐蝕作用的納米材料(11)浸漬要涂布的表面的凹凸或孔隙(12)的處理。47.根據(jù)權利要求46的方法，其中所述納米材料是氧化鋅粒子(11)。48.根據(jù)權利要求46或權利要求47的方法，其中所迷納米材料具有大約200納米的平均顆粒尺寸。49.根據(jù)權利要求46至48之一的方法，其中所述納米材料以水分散體的形式施加。全文摘要涂層(11)包含附著到底材(13)上的固體基質(zhì)，其中分散有來自至少兩類的固體潤滑劑的粒子，對這些固體潤滑劑的選擇使得它們自身之間和與基質(zhì)成分一起發(fā)揮協(xié)同效應。本發(fā)明提供保護以防止烴井中使用的螺紋元件的螺紋的腐蝕和粘扣。文檔編號F16L58/18GK101300442SQ200680037855公開日2008年11月5日申請日期2006年10月4日優(yōu)先權日2005年10月14日發(fā)明者E·加德,E·皮內(nèi)爾,L·博爾代,L·吉洛申請人:瓦盧萊克曼內(nèi)斯曼油氣法國公司;住友金屬工業(yè)株式會社