專利名稱：：具有干保護(hù)涂層的管式螺紋元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于管式螺紋接頭的螺紋元件。
背景技術(shù)：
：在烴井中使用的、設(shè)置在管式組件(管或聯(lián)軸器)末端的螺紋元件必須首先受到保護(hù)以防止在運(yùn)輸和井場存儲(chǔ)期間腐蝕，因此它們?cè)陔x開制造車間時(shí)傳統(tǒng)上涂布有保護(hù)油或油脂。在井中，它們可能不得不經(jīng)歷數(shù)個(gè)上扣和卸扣周期。上扣操作在高的軸向載荷下——例如在長數(shù)米(典型地長10至13米)的、將通過螺紋接頭豎直裝配的管的重量下——豎直進(jìn)行，這導(dǎo)致粘扣、特別是螺紋粘扣的風(fēng)險(xiǎn)。由于待裝配的管是豎直懸起的，該載荷還可通過待裝配螺紋元件軸的微小錯(cuò)位而局部化，這增加了粘扣的風(fēng)險(xiǎn)。因而，圖1顯示了經(jīng)由兩個(gè)長10至13米的管1和2的螺紋接頭在錯(cuò)位的情況下在工地上進(jìn)行裝配的過程，動(dòng)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(hù)脆弱部件、例如螺紋以免在上扣和卸扣操作過程中粘扣，螺紋傳統(tǒng)上無保護(hù)油脂而涂布有專用的上扣油脂例如符合APIBul.5A2或RP5A3的油脂。除了需要在井中進(jìn)行二次涂布操作的缺點(diǎn)以外，這種載有重金屬和/或有毒金屬、例如鉛的油脂的使用還涉及引起井和環(huán)境污染的缺點(diǎn)，因?yàn)檫^量的油脂在上扣操作中從螺紋擠出。US6933264提出用單涂布操作代替雙涂布操作，該單涂布操作使用單層蠟質(zhì)稠度(稱為半干)的潤滑劑在生產(chǎn)螺紋元件的車間中實(shí)施，所述潤滑劑包含至少一種具有化學(xué)作用的極壓添加劑。然而這種半干涂層具有以下缺點(diǎn)需要機(jī)械保護(hù)以防止在運(yùn)輸和存儲(chǔ)期間受到灰塵或砂顆粒的污染。US4414247、US4630849、US6027145、US6679526B2、US2004/0166341A1和WO2004/033951提出用各種固態(tài)保護(hù)涂層代替油脂，該固態(tài)保護(hù)涂層在制造螺紋元件的車間中涂覆，所述固態(tài)保護(hù)涂層包含附著到基材的固體基體以及分散在其中的固體潤滑劑的顆粒，在固體潤滑劑中，更優(yōu)選提及的是二硫化鉬MoS2。盡管所述涂層與油脂相比有所改善，但該涂層并不完全令人滿意。具體而言，在井場條件下，時(shí)常發(fā)現(xiàn)涂層剝落和/或顆粒從其摩擦表面磨除并且分散在環(huán)境中，這些事件導(dǎo)致需要將管式組件送回到工廠。此外，上述涂層通常必須在約20(TC的爐子中加熱數(shù)十分鐘或甚至超過一小時(shí)以引起硬化，這顯著增大了涂層生產(chǎn)周期，而不能與螺紋的機(jī)械加工一致。此外，它們通常無法保護(hù)螺紋元件免受腐蝕，或者無法充分地保護(hù)螺紋元件，因此US6679526B2和W02004/033951提出涂覆單獨(dú)的腐蝕抑制材料(第一篇文獻(xiàn)中是羧酸的金屬鹽，第二篇文獻(xiàn)中是含有鋅顆粒的環(huán)氧樹脂)層。這種雙層涂層必須經(jīng)歷更麻煩的生產(chǎn)周期并且仍然無法解決顆粒磨除的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服已知的干涂層或半干涂層以及油脂的缺點(diǎn)，從而改善涂層涂覆在摩擦和產(chǎn)率方面的情況。任選地，本發(fā)明的目的在于改善螺紋元件腐蝕方面的情況。在工作條件下、特別是在工地條件下的上扣是指通常在豎直位置進(jìn)行的上扣操作，其中(i)將第一螺紋元件保持豎直并固定，以及(ii)通過起重裝置將即將上扣到第一螺紋元件上的第二螺紋元件基本豎直地保持在第一螺紋元件之上，所述第一螺紋元件位于或固定于可為13米長的管的下端，然后使用合適的設(shè)備、例如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力鉗將第二螺紋元件上扣到第一螺紋元件中。同理，在工地條件下的卸扣是指將第一和第二螺紋元件卸扣，所述第一和第二螺紋元件豎直放置，從而支撐管的重量，并可能具有錯(cuò)位，待卸扣的管由起重裝置懸起。具體而言，本發(fā)明涉及用于管式螺紋接頭的防粘扣螺紋元件，其包含覆蓋有固態(tài)薄涂層的螺紋，所述薄涂層對(duì)觸摸無粘性并且附著到基材，并且包含固體基體以及在所述基體中的至少一種固體潤滑劑的顆粒分散體。根據(jù)本發(fā)明，固體基體是潤滑性的并且表現(xiàn)出塑性或粘塑性類型的流變特性。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，至少一種固體潤滑劑的顆粒分散體包含第1類、第2類、第3類或第4類中僅僅一類潤滑劑的顆粒。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，固體基體包含至少一種熱塑性聚合物和碎屑再聚集劑，所述碎屑再聚集劑能使得通過摩擦在所述螺紋元件表面附近形成的碎屑再聚集。下面列出本發(fā)明的任選特征，這些特征是附加特征或替代特征。-所述基體具有8(TC至32(TC的熔點(diǎn)；-所述熱塑性聚合物是聚乙烯；-所述基體包含至少一種金屬皂；-所述皂是硬脂酸鋅；_所述基體包含至少一種植物、動(dòng)物、礦物或合成來源的蠟；-所述蠟是巴西棕櫚蠟；-所述基體包含至少一種腐蝕抑制劑；-所述腐蝕抑制劑是磺酸鈣的衍生物；-所述皂選擇為改進(jìn)按照ISO9227標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)中出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間；-所述基體包含至少一種IO(TC下的運(yùn)動(dòng)粘度至少等于850mm7s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；-所述基體包含至少一種表面活性劑；-所述基體包含至少一種著色劑；-所述基體包含至少一種抗氧化劑；-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種第1類固體潤滑劑的顆粒；-所述固體潤滑劑的顆粒選自除石墨顆粒以外的第1類潤滑劑的顆粒；-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自氮化硼和氧化鋅的第1類固體潤滑劑的顆粒-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種第2類固體潤滑劑的顆粒；-所述固體潤滑劑的顆粒選自除二硫化鉬顆粒以外的第2類潤滑劑的顆粒；-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自氟化石墨、硫化錫和硫化鉍的第2類固體潤滑劑的顆粒；-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種第4類固體潤滑劑的顆粒；以及-所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自聚四氟乙烯和聚酰胺-11的第4類固體潤滑劑的顆粒。本發(fā)明還涉及包含陽螺紋元件和陰螺紋元件的管式螺紋接頭，其特征在于所述螺紋元件中的至少一個(gè)是如前述定義的螺紋元件。而且本發(fā)明還涉及對(duì)管式螺紋元件進(jìn)行精加工的方法，其中在對(duì)待涂布的表面進(jìn)行表面處理以改善涂層的附著之后，將如前述定義的薄層形式的防粘扣固體涂層至少涂覆到螺紋的表面。根據(jù)本發(fā)明的方法可包含以下特征中的至少一些。-將涂層的成分升至高于基體熔點(diǎn)的溫度，然后通過噴涂包含熔融態(tài)基體的所述成分而涂覆所述涂層；_通過將由所述涂層的成分形成的粉末投射穿過火焰而涂覆所述涂層；-通過噴涂水性乳液涂覆所述涂層，所述水性乳液中分散有所述涂層的成分；-將所述螺紋元件升至高于或等于80°C的溫度；-所述螺紋元件處于環(huán)境溫度；-所述表面處理選自機(jī)械處理、化學(xué)處理和非反應(yīng)性沉積；-所述待涂布的表面為金屬表面并且所述表面處理為所述表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理；_所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理為磷酸鹽處理；-所述表面處理之后是用具有抗腐蝕作用的納米材料(11)浸漬待涂布表面的凹凸或孔隙(12)的處理;-所述納米材料是氧化鋅的顆粒(11);-所述納米材料具有約200nm的中值粒徑；以及-所述納米材料以分散體的形式涂覆。下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖1圖示了在烴井中準(zhǔn)備通過它們的螺紋元件上扣來進(jìn)行裝配的兩根管，圖2放大顯示了螺紋元件的一部分螺紋表面，其孔隙根據(jù)本發(fā)明方法用納米材料浸漬，圖3和圖4圖示了可用于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備，以及圖5圖示了用于通過上扣和卸扣試驗(yàn)評(píng)價(jià)本發(fā)明涂層的設(shè)備。具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于管式螺紋接頭的防粘扣螺紋元件。該螺紋元件具有覆蓋了固態(tài)薄涂層的螺紋，所述薄涂層對(duì)觸摸無粘性并且附著到基材，該螺紋元件能經(jīng)受多次上扣和卸扣操作。螺紋元件的涂層包含固體基體以及分散在所述固體基體中的由顆粒構(gòu)成的至少一種固體潤滑劑。本發(fā)明基于對(duì)某些材料的摩擦特性的研究并參照了以下描述的某些概念?；靖拍罟腆w潤滑劑轉(zhuǎn)移膜效應(yīng)效應(yīng)處于干燥態(tài)液體動(dòng)力潤滑條件下的固體潤滑劑，當(dāng)分散在流體或粘塑性材料中時(shí)，往往變得以穩(wěn)定的方式固定在表面上，從而改變其摩擦特性。它們通過化學(xué)鍵合轉(zhuǎn)移并鍵合到表面上，這導(dǎo)致高水平的耐磨性和摩擦性質(zhì)的改善。根據(jù)固體的性質(zhì)，這向表面賦予抗磨保護(hù)、在由稱為赫茲應(yīng)力的高表面載荷應(yīng)力產(chǎn)生的極壓下的耐受性和抗磨性、以及在寬范圍載荷和摩擦速度下的小摩擦系數(shù)。所述產(chǎn)生轉(zhuǎn)移膜效應(yīng)的性質(zhì)用于表面反復(fù)受到應(yīng)力的摩擦類型，例如在管式螺紋接頭系統(tǒng)的上扣和卸扣期間產(chǎn)生的摩擦。第三摩擦體第三摩擦體是介于摩擦期間接觸的兩個(gè)表面之間的物質(zhì)。在不存在潤滑劑的情況下，在應(yīng)力下相互摩擦的兩個(gè)物體產(chǎn)生由碎屑形成的第三體，該碎屑是由各物體以化學(xué)或非化學(xué)方式轉(zhuǎn)化的。該第三體通過其在所施加應(yīng)力下的特性，其在應(yīng)力下的轉(zhuǎn)化機(jī)理，以及其對(duì)遷移、固定或消除的能力來限定部分摩擦性質(zhì)。當(dāng)在兩個(gè)物體之間放入液體、流體或塑性固體潤滑劑(即在剪切下隨著材料流以塑性方式經(jīng)歷形變)時(shí)，該潤滑劑形成隔開兩個(gè)物體表面的膜且其本身構(gòu)成第三體。在邊界條件下，即當(dāng)摩擦應(yīng)力導(dǎo)致受潤滑的材料接觸時(shí)，其組成改變，產(chǎn)生與流體或塑性潤滑劑混合的固體。極壓性質(zhì)極壓性質(zhì)是某些產(chǎn)品允許受到非常高的赫茲應(yīng)力的表面經(jīng)受磨損并以低摩擦系數(shù)滑動(dòng)的性質(zhì)。赫茲應(yīng)力或赫茲壓力在載荷應(yīng)力下接觸的表面發(fā)生彈性形變，從而限定一定面積的接觸區(qū)域。所施加的載荷除以所述面積定義赫茲壓力或應(yīng)力。在高赫茲壓力下，固體非塑性材料可經(jīng)歷內(nèi)部剪切作用，由于材料疲勞而降低它們的使用壽命，而固體塑性材料則在沒有結(jié)構(gòu)劣化的情況下經(jīng)歷所述剪切作用。該術(shù)語用于表示可使活性成分固定到給定位置或?qū)⒒钚猿煞謹(jǐn)y帶到給定位置的體系。其還充當(dāng)不均勻體系的內(nèi)聚劑并可以具有補(bǔ)充其所結(jié)合或攜帶的活性成分功能的作用。特別地，本發(fā)明的固體基體是潤滑性的并具有塑性或粘塑性類型的流變特性。協(xié)同效應(yīng)可以將具有基礎(chǔ)性質(zhì)的物體結(jié)合成具有完全不同的特性和性質(zhì)的復(fù)合體。這些性質(zhì)導(dǎo)致的性能優(yōu)于各成分性能的組合的情形稱為協(xié)同效應(yīng)。粘性、塑性、粘塑性、顆粒性質(zhì)存在可高度形變的物體或流體，其在流體靜壓力的作用下經(jīng)歷有限的形變，而在即使微小的剪切應(yīng)力下經(jīng)歷無限流動(dòng)。實(shí)例有油和油脂。存在不可形變的物體或固體，其無論應(yīng)力的性質(zhì)如何，至少在一定的應(yīng)力閾值內(nèi)，均經(jīng)歷有限的形變。具有屈服強(qiáng)度的熱固性體系就是這種情況，超出所述屈服強(qiáng)度，材料發(fā)生結(jié)構(gòu)劣化。存在介于這兩個(gè)極端之間的材料(最常見的)(具有彈性、塑性、粘性和粘塑性性質(zhì)的材料)。摩擦情況中產(chǎn)生或存在的第三體的潤滑或非潤滑性質(zhì)取決于其物理狀態(tài)，如下表1所示。本發(fā)明用于基體的材料屬于表1中的第1類。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>熱塑性和熱固性聚合物本發(fā)明的固體基體包含至少一種熱塑性聚合物。術(shù)語"熱塑性"修飾可熔性聚合物，所述可熔性聚合物能夠可逆地通過加熱分別至溫度Tg和Tm(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔點(diǎn))而軟化然后熔化，并通過冷卻而固化。熱塑性聚合物在沒有化學(xué)反應(yīng)的情況下發(fā)生形變。在本發(fā)明中使用熱塑性聚合物以在摩擦應(yīng)力下獲得粘性流體，同時(shí)靜態(tài)地保持穩(wěn)定干燥(對(duì)觸摸無粘性)的固體結(jié)構(gòu)。相反，通常，熱固性聚合物在應(yīng)力下沒有或幾乎沒有粘性性質(zhì)。金屬皂該術(shù)語涵蓋堿金屬和堿土金屬等金屬的皂。它們是能夠在表面之間流動(dòng)的可熔的化合物(表l中的第l類)。爐該術(shù)語涵蓋各種來源(礦物特別是來自汽油蒸餾，植物，動(dòng)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根據(jù)其性質(zhì)而大幅變化的熔點(diǎn)和滴點(diǎn)。腐蝕抑制劑腐蝕抑制劑是向施加到表面的液體或固體材料賦予保護(hù)所述表面免受不同形式腐蝕的添加劑。這些腐蝕抑制劑根據(jù)各種化學(xué)、電化學(xué)或物理化學(xué)機(jī)理發(fā)揮作用。固體潤滑劑固體潤滑劑是介于兩個(gè)摩擦表面之間的固體穩(wěn)定體，其可降低摩擦系數(shù)并降低對(duì)表面的磨損和破壞。所述物體可分為由其作用機(jī)理和其結(jié)構(gòu)定義的不同類別。這些類別例如描述在MrEricGard(法國EcoleNationaleSup6rieuredesP6trolesetMoteurs)的標(biāo)題為"Leslubrifiantssolides"(固體潤滑劑)的文獻(xiàn)中。第l類:其潤滑性質(zhì)是由于其晶體結(jié)構(gòu)的固體，例如石墨、氮化硼B(yǎng)N、氧化鋅Zn0。^!^:其潤滑性質(zhì)一方面是由于其晶體結(jié)構(gòu)，另一方面是由于其組成中的反應(yīng)性化學(xué)元素的固體，例如二硫化鉬MoS2、氟化石墨、錫的硫化物和鉍的硫化物。^!^:其潤滑性質(zhì)是由于其化學(xué)反應(yīng)性的固體，例如某些硫代硫酸鹽型化學(xué)化合物(例如DesilubeTechnologyInc.出售的Desilube88)。^A^:其潤滑性質(zhì)是由于在摩擦應(yīng)力下的塑性或粘塑性性質(zhì)的固體，例如聚四氟乙烯PTFE和聚酰胺。為了在摩擦和固體潤滑劑轉(zhuǎn)移膜的形成方面的良好性能，本發(fā)明使用屬于前述類別之一的固體潤滑劑的顆粒。作為固體潤滑劑，本發(fā)明人優(yōu)選使用第2類化合物，特別是迄今為止尚使用得很少的化合物，例如氟化石墨和作為復(fù)合物的錫或鉍的硫化物。根據(jù)本發(fā)明，上述化合物由于它們對(duì)金屬的結(jié)合能力更強(qiáng)且它們?cè)跇O壓下的性能水平顯著更高而不同于傳統(tǒng)的固體潤滑劑產(chǎn)品，例如石墨、二硫化鉬或二硫化鎢。具體而言，本發(fā)明人找到了不涉及石墨或二硫化鉬的解決方案，石墨能促進(jìn)腐蝕的發(fā)生，二硫化鉬這種化合物已知是不穩(wěn)定的，特別是在水分的存在下，并且已知其釋放出硫氧化物或者硫化氫，硫氧化物對(duì)鋼具有腐蝕性，硫化氫可使鋼對(duì)延遲的氫引起的應(yīng)力開裂(硫化物應(yīng)力開裂或SSC)敏感。富勒烯富勒烯是單層或多層的、具有封閉或開放管或者封閉或開放球形式的結(jié)構(gòu)的分子材料。球形富勒烯在單層形式的情形中為數(shù)十納米的尺寸，而在多層形式中超過約80納米。它們通過穩(wěn)定地阻斷由表面凹凸產(chǎn)生的位點(diǎn)并阻斷片狀剝落類型的劣化而作用于表面。應(yīng)力類型本發(fā)明考慮了管式螺紋接頭在其運(yùn)行時(shí)經(jīng)受的不同應(yīng)力。在低速和高速下以及在低和高赫茲應(yīng)力下的摩擦螺紋接頭的上扣和卸扣期間的摩擦體系由于所遇到的摩擦速度的多樣性而變得復(fù)雜。實(shí)際上，速度在上扣期間相對(duì)較高，而在上扣結(jié)束時(shí)或在卸扣開始時(shí)幾乎為零。另一方面，赫茲應(yīng)力在上述摩擦期間非常大，這導(dǎo)致限制性條件。由此，本發(fā)明人力求確定對(duì)應(yīng)于所述應(yīng)力的體系。為了解決由動(dòng)態(tài)應(yīng)力引起的問題，本發(fā)明人開發(fā)出性質(zhì)為塑性特性的基體，這導(dǎo)致在應(yīng)力下的粘性流體，并滿足所遇到的全部速度狀況。為了使性能最高的體系適應(yīng)剪切作用的多樣性，所述體系必須使用多種成分。所述基體可使其它活性成分保持在適當(dāng)?shù)奈恢貌⒂兄诋a(chǎn)生穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移膜。選擇通常具有塑性特性的熱塑性樹脂，并且在全部現(xiàn)有的粘塑性聚合物中，本發(fā)明人優(yōu)選聚乙烯，其優(yōu)于其它粘塑性聚合物如聚酰胺_6、聚酰胺-11和聚丙烯，這些粘塑性聚合物由于在熔融狀態(tài)下的高粘度而導(dǎo)致涂覆問題。在各品質(zhì)的聚乙烯中，選擇熔點(diǎn)高于105t:的聚乙烯。為了阻斷由表面摩擦而產(chǎn)生的碎屑并從而消除引起環(huán)境污染的可能性，本發(fā)明進(jìn)一步提供碎屑再聚集劑，其能使由螺紋元件的接觸表面水平的摩擦現(xiàn)象產(chǎn)生的碎屑再聚集。所述再聚集劑可使碎屑一旦形成便再聚集。具體而言，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)某些金屬皂、某些蠟和某些聚合物可用作再聚集劑。具體而言，本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過加入金屬皂型的再聚集劑實(shí)現(xiàn)了碎屑再聚集性質(zhì)和基體塑性性質(zhì)的改善，在所述金屬皂中，鈣、鉍和鋅的皂在上述工地條件下的上扣和卸扣操作次數(shù)方面獲得優(yōu)異結(jié)果。在所述皂中選擇硬脂酸鋅，因?yàn)槠渑c下面研究的腐蝕抑制劑具有協(xié)同關(guān)系。向基體中加入天然脂肪類物質(zhì)例如巴西棕櫚蠟還可優(yōu)化上扣-卸扣操作中的碎屑再聚集性質(zhì)。為了滿足在準(zhǔn)靜態(tài)條件下有限的潤滑應(yīng)力以及非常高的摩擦載荷，本發(fā)明人制備了合適的添加劑體系，其包含由分散在固體基體中的顆粒形成的固體潤滑劑。常規(guī)的EP(極壓)添力口劑，例如基于EP1313827中描述的硫化合物種類的添力口劑，僅在所涉及的表面力允許其反應(yīng)時(shí)發(fā)揮作用，這只在某些載荷和摩擦速度下發(fā)生。本發(fā)明人優(yōu)選使用即使在準(zhǔn)靜態(tài)條件下也能確保潤滑作用狀態(tài)的固體潤滑劑。具體而言，本發(fā)明人使用第2類中的一種或多種固體潤滑劑。有害環(huán)境(可為鹽或非鹽的濕氣)根據(jù)表面抗腐蝕保護(hù)要求，可能需要向基體中加入腐蝕抑制劑。在這種抑制劑中，磺酸鈣的衍生物，特別是在蠟、石油樹脂或石蠟形成的介質(zhì)中締合氧化鈣和磺酸鈣而生成的磺酸鈣衍生物，例如LUBRIZ0L以名稱AL0X606出售的產(chǎn)品，已經(jīng)顯示它們是特別有用的，但也可以同樣地使用其它化合物，例如胺、氨基硼酸鹽、季胺、在聚a烯烴上過堿化的磺酸鹽、磷硅酸鍶、磷硅酸鋅和硼酸鹽羧酸鹽型的抑制劑。通過將所選擇的腐蝕抑制劑與按照其它阻斷腐蝕的機(jī)理發(fā)揮作用的化合物聯(lián)用可進(jìn)一步改善耐腐蝕性。如上所述，硬脂酸鋅特別表現(xiàn)出與腐蝕抑制劑的協(xié)同性質(zhì)，同時(shí)極大地有助于基體的潤滑特性?？垢g保護(hù)的主要試驗(yàn)是在用錳進(jìn)行過磷酸鹽處理的板(8-20g/m2的磷酸鹽沉積)上進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)，該試驗(yàn)根據(jù)ISO9227標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行并依照ISOEN2846-3用指數(shù)Re評(píng)價(jià)。在受保護(hù)環(huán)境中的使用(環(huán)境相容件約束)為了消除環(huán)境污染的可能性，提供基體組合物以阻斷由表面摩擦產(chǎn)生的碎屑。由于基體的合適組成，這種碎屑一旦形成便再聚集。為了證實(shí)這種性質(zhì)，本發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)方案中引入涉及通過稱量摩擦期間產(chǎn)生的碎屑的重量而進(jìn)行定量測量的工序。他們因而能夠注意到金屬皂和蠟類型的再聚集劑的功效。然而，根據(jù)所研究的組成，再聚集性能的不足導(dǎo)致對(duì)具有再聚集功能的其它類型產(chǎn)品的探尋。因此，他們考慮了高粘度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以名稱VISC0FLEX6-950出售的、IO(TC下的運(yùn)動(dòng)粘度為850mm7s的PAMA在碎屑再聚集試驗(yàn)中獲得優(yōu)異結(jié)果。在具有本發(fā)明涂層的兩個(gè)螺紋(其中只有一個(gè)含有PAMA)經(jīng)歷上扣和卸扣周期之后進(jìn)行的檢測顯示當(dāng)使用這種涂層時(shí)，摩擦產(chǎn)生的碎屑聚集并結(jié)合到摩擦表面上而不會(huì)造成外部污染，而使用其它涂層時(shí)，碎屑仍保持分散。涂層的涂覆件為了改善涂層在環(huán)境溫度下的結(jié)合和外觀，可能需要向基體中加入至少一種表面活性劑。因此，本發(fā)明人更特別地設(shè)想加入2%以下的表面活性有機(jī)硅，優(yōu)選聚二甲基硅氧烷或DC56(DOWCORNING出售)。也可以考慮具有類似表面活性性質(zhì)的其它化合物，這些化合物可以是或不是聚合物。因此本發(fā)明結(jié)合兩類產(chǎn)品，綜合利用兩類產(chǎn)品之間的協(xié)同相互作用*基體的成分；以及—種固體潤滑劑或同類的多種固體潤滑劑。本發(fā)明的方法包括待潤滑元件的表面準(zhǔn)備。上扣和卸扣試驗(yàn)表明為了實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移膜的建立，必須通過以下方式對(duì)待涂布的表面進(jìn)行改性機(jī)械處理例如噴砂處理或噴丸處理；或者借助在表面上的基于結(jié)晶形式的礦物沉積物的反應(yīng)性處理的物理或化學(xué)表面改性、化學(xué)侵蝕如使用酸的化學(xué)侵蝕、使用鋅或錳的磷酸鹽處理、或?qū)е卤砻婊瘜W(xué)轉(zhuǎn)化層的草酸鹽化處理。在這些表面處理中，磷酸鹽是優(yōu)選的，因?yàn)槠淇僧a(chǎn)生恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合表面以及基礎(chǔ)抗腐蝕保護(hù)，所述結(jié)合表面導(dǎo)致生成耐摩擦并且非常穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移膜。而且，可能需要實(shí)施補(bǔ)充性的表面準(zhǔn)備操作，該操作具體而言涉及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引入孔隙中。所述浸漬操作的目的是用具有鈍化作用的材料阻斷并飽和孔隙所產(chǎn)生的位點(diǎn)，以保護(hù)該表面免受腐蝕，同時(shí)保持良好的涂層粘附性。圖2圖示了將顆粒11浸漬到金屬基材13的孔隙位點(diǎn)12中。本發(fā)明人注意到通過引入以在水中的簡單分散體的形式施用的納米尺寸(平均200納米)的氧化鋅顆粒，可改善根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)中的性能(腐蝕出現(xiàn)時(shí)間提高20%)。為了能夠?qū)μ幚肀砻孢M(jìn)行目視鑒定，可以以不會(huì)引起摩擦性能劣化的比例(例如1%)使用任何已知的有機(jī)著色劑。為了保護(hù)涂層免受由于例如熱而引起的氧化劣化，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(jī)亞磷酸鹽構(gòu)成抗氧化劑的主要類別。本發(fā)明人更特別地選擇(:讓3-6^87的產(chǎn)品11^^冊(cè)乂@1^50(多酚和氨基抗氧化劑體系)和IRGAF0S168(三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸鹽)的組合。本發(fā)明還涉及促進(jìn)其工業(yè)化的涂層涂覆模式。為此使用不同技術(shù)，下面描述最合適的技術(shù)。以熔融態(tài)噴涂的技術(shù)涉及使產(chǎn)品在液相中保持在高溫下，并使用恒溫噴槍對(duì)其進(jìn)行噴涂。將該產(chǎn)品加熱至比其熔點(diǎn)高1(TC至5(TC并噴涂到溫度預(yù)熱至高于熔點(diǎn)的表面以實(shí)現(xiàn)良好的表面覆蓋。在一個(gè)變化方案中，在未預(yù)熱的螺紋元件(即保持在環(huán)境溫度下)上進(jìn)行噴涂操作。然后通過添加少量的表面活性劑，例如最多2%，優(yōu)選0.6%-1.0%的表面活性有機(jī)硅，優(yōu)選聚二甲基硅氧烷或DC56(D0WCORNING出售)來調(diào)節(jié)涂層的組成。圖3顯示了實(shí)施該方法的裝置的實(shí)例。將產(chǎn)品20在容器21中熔融，使用螺旋槳攪拌器22攪拌，然后通過流速可控的泵24經(jīng)由管道25送至噴頭23，該噴頭23還通過壓縮機(jī)26供應(yīng)有空氣。調(diào)節(jié)組件21和23至26的溫度。另一技術(shù)是乳液涂覆技術(shù)，其中產(chǎn)品以水乳液的形式噴涂。乳液和基材可處于環(huán)境溫度，進(jìn)而需要干燥時(shí)間。通過將產(chǎn)品預(yù)熱至6(TC至8(TC和/或?qū)⒈砻骖A(yù)熱至5(TC至150°C，可以顯著減少所述干燥時(shí)間。圖4顯示了在熱噴涂或火焰噴涂中涉及的技術(shù)。在這種情況下，將粉末形式的產(chǎn)品30通過供應(yīng)有空氣32和可燃性氣體33的噴槍31投射到待涂布的表面上。粉末在經(jīng)過火焰34時(shí)熔化并以均勻方式覆蓋目標(biāo)。實(shí)施例實(shí)施例中使用依照Vallourec&MannesmannTubes的OCTG部門編輯的技術(shù)規(guī)格的VAMTOPHC型螺紋接頭，其由低合金鋼(L80級(jí))制成，標(biāo)稱直徑為177.8mm(7英寸)且單位長度質(zhì)量為43.15kg/m(291b/ft)。在涂覆涂層之前，用鋅對(duì)陽螺紋元件進(jìn)行磷酸鹽處理(層的重量為4-20g/m"，并且用錳對(duì)陰螺紋元件進(jìn)行磷酸鹽處理(層的重量為8-20g/m2)。在13(TC下預(yù)熱螺紋元件，并使用熱噴涂向其涂覆35ym厚的產(chǎn)品層，所述產(chǎn)品保持在15(TC下的熔融態(tài)，其具有在實(shí)施例I至VI之一中以重量計(jì)的組成，其中-聚乙烯為CLARIANT以名稱PE520出售的商品，-巴西棕櫚蠟為NOVEON以名稱LANCO1955SF出售的商品，-硬脂酸鋅為PETERGREVEN以名稱LIGASTABZN70出售的商品，-PAMA(聚甲基丙烯酸烷基酯)為ROHMAX以名稱VISCOPLEX6-950出售的商品，-磺酸鈣衍生物為LUBRIZOL以名稱ALOX606出售的商品，-有機(jī)硅(表面活性成分)為DOWCORNING以名稱DC56出售的商品；有機(jī)硅為乳液形式，-抗氧化劑，一方面為芳胺和苯酚的混合物，另一方面為磷酸苯基酯，它們是CIBA-GEIGY分別以名稱IRGANOXL150和IRGAFOS168出售的商品，-氮化硼為ESK以名稱BN出售的商品，-氧化鋅為SILARS.A.以名稱ZnO出售的商品，-氟化石墨為ARC以名稱CFx出售的商品，-二硫化錫為CHEMETALL以名稱SnS2出售的商品，-聚四氟乙烯為SILARS.A.以名稱PTFE出售的商品，以及-聚酰胺-11為ARKEMA以名稱RILSANB出售的商品。實(shí)施例I:第1類固體潤滑劑PE5209.0%LANC01955SF15.0%<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實(shí)施例II:第2類固體潤滑劑<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實(shí)施例IV:兩種第1類固體潤滑劑的協(xié)、同結(jié)合<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>實(shí)施例V:兩種第2類固體潤滑劑的協(xié)同結(jié)合<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>實(shí)施例I至VI可認(rèn)為是以重量計(jì)的組成在如下范圍的涂層<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>對(duì)于基體，可認(rèn)為其以重量計(jì)的組成在以下范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>有機(jī)硅優(yōu)選是聚二甲基硅氧烷或DC56(DOWCORNING出售)。任選地，涂層包含至少一種球形幾何形狀的富勒烯的分子。在實(shí)踐中，涂層的厚度通常為10iim至50iim。涂層還可涂覆到密封面，所述密封面能在兩個(gè)螺紋元件通過上扣進(jìn)行裝配之后與第二螺紋元件的相應(yīng)密封面緊密密封接觸。為了模擬工作條件，進(jìn)行上扣和卸扣試驗(yàn)，其中將包含陰元件的套管40(圖5)在動(dòng)力鉗的固定夾鉗41中保持豎直，并用手將形成在豎直放置的稱為"短節(jié)"的短管42下端的陽元件預(yù)上扣到陰元件中。然后以下述速度將陽元件嚙合到動(dòng)力鉗的可移動(dòng)夾鉗44中并上扣到陰元件初始旋轉(zhuǎn)速度為16rpm，且在最終階段中當(dāng)達(dá)到未涂布螺紋接頭的標(biāo)稱上扣扭矩——在本實(shí)施例中為20100N.m——時(shí)速度降為零。以對(duì)稱的方式，即以不斷增大的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行卸扣。在上述條件下可進(jìn)行多個(gè)上扣和卸扣周期而不劣化螺紋元件的構(gòu)成部件。權(quán)利要求用于管式螺紋接頭的防粘扣螺紋元件，其包含覆蓋有固態(tài)薄涂層的螺紋，所述薄涂層對(duì)觸摸無粘性并且附著到基材上，并且包含固體基體以及在所述基體中的至少一種固體潤滑劑的顆粒分散體，其特征在于所述固體基體是潤滑性的并且具有塑性或粘塑性類型的流變特性。2.根據(jù)權(quán)利要求l的螺紋元件，其中所述基體具有8(TC至32(TC的熔點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種熱塑性聚合物和碎屑再聚集劑，所述碎屑再聚集劑能夠使通過摩擦在所述螺紋元件表面附近形成的碎屑再4.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種金屬皂。6.根據(jù)權(quán)利要求5的螺紋元件，其中所述皂是硬脂酸鋅。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種植物、動(dòng)物、礦物或合成來源的蠟。8.根據(jù)權(quán)利要求7的螺紋元件，其中所述蠟是巴西棕櫚蠟。9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種腐蝕抑制劑。10.根據(jù)權(quán)利要求9的螺紋元件，其中所述腐蝕抑制劑是磺酸鈣的衍生物。11.根據(jù)權(quán)利要求9和10之一結(jié)合權(quán)利要求5和6之一的螺紋元件，其中選擇所述皂以改進(jìn)按照ISO9227標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)中出現(xiàn)腐蝕的時(shí)間。12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種IO(TC下的運(yùn)動(dòng)粘度至少等于850mm7s的液體聚合物。13.根據(jù)權(quán)利要求12的螺紋元件，其中所述液體聚合物不溶于水。14.根據(jù)權(quán)利要求12和13之一的螺紋元件，其中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。15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種表面活性劑。16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種著色劑。17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述基體包含至少一種抗氧化劑。18.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其特征在于所述至少一種固體潤滑劑的顆粒分散體包含第1類、第2類、第3類或第4類中僅僅一類潤滑劑的顆粒。19.根據(jù)權(quán)利要求18的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑的顆粒選自除石墨顆粒以外的第l類潤滑劑的顆粒。20.根據(jù)權(quán)利要求18和19之一的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自氮化硼和氧化鋅的第1類固體潤滑劑的顆粒。21.根據(jù)權(quán)利要求18的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑的顆粒選自除二硫化鉬顆粒以外的第2類潤滑劑的顆粒。22.根據(jù)權(quán)利要求18和21之一的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自氟化石墨、硫化錫和硫化鉍的第2類固體潤滑劑的顆粒。23.根據(jù)權(quán)利要求18的螺紋元件，其中所述固體潤滑劑的顆粒包括至少一種選自聚四氟乙烯和聚酰胺-11的第4類固體潤滑劑的顆粒。24.根據(jù)權(quán)利要求18至23之一的螺紋元件，其中所述基體以重量計(jì)的組成如下聚乙烯均聚物8-90%巴西棕櫚蠟5-30%硬脂酸鋅5-30%磺酸鈣的衍生物0-50%聚甲基丙烯酸垸基酯0-15%著色劑0-1%抗氧化劑0-1%有機(jī)硅(表面活性成分)0-2%25.根據(jù)權(quán)利要求24的螺紋元件，其中所述有機(jī)硅是聚二甲基硅氧烷或由DOWCORNING公司以商品名DC56出售的有機(jī)硅。26.根據(jù)權(quán)利要求18至25之一的螺紋元件，其中所述涂層以重量計(jì)的組成如下基體70-95%固體潤滑劑5-30%27.根據(jù)權(quán)利要求18至26之一的螺紋元件，其中所述涂層的厚度為10m至50m。28.根據(jù)權(quán)利要求18至27之一的螺紋元件，其中所述涂層還涂覆到密封面，所述密封面能在兩個(gè)螺紋元件通過上扣進(jìn)行裝配之后與第二螺紋元件的相應(yīng)密封面緊密密封接觸。29.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的螺紋元件，其中所述涂層包含至少一種球形幾何形狀的富勒烯的分子。30.包含陽螺紋元件和陰螺紋元件的管式螺紋接頭，其特征在于所述螺紋元件中的至少一個(gè)是前述權(quán)利要求之一的螺紋元件。31.管式螺紋元件的精加工方法，其中將薄層形式的防粘扣涂層至少涂覆到螺紋的表面上以生成固體涂層，其特征在于對(duì)所述待涂布的表面進(jìn)行表面處理以改善涂層的附著并且所述涂層的成分如權(quán)利要求1至30之一所定義。32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中將涂層的成分升至高于基體熔點(diǎn)的溫度，然后通過噴涂包含熔融態(tài)基體的所述成分而涂覆所述涂層。33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中通過將由所述涂層的成分形成的粉末投射穿過火焰而涂覆所述涂層。34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中通過噴涂水性乳液涂覆所述涂層，所述水性乳液中分散有所述涂層的成分。35.根據(jù)權(quán)利要求31至34之一的方法，其中將所述螺紋元件升至高于或等于8(TC的溫度。36.根據(jù)權(quán)利要求31至34之一的方法，其中所述螺紋元件處于環(huán)境溫度。37.根據(jù)權(quán)利要求31至36之一的方法，其中所述表面處理選自機(jī)械處理、化學(xué)處理和非反應(yīng)性沉積。38.根據(jù)權(quán)利要求31至37之一的方法，其中所述待涂布的表面為金屬表面并且所述表面處理為該表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理。39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理為磷酸鹽處理。40.根據(jù)權(quán)利要求31至39之一的方法，其中所述表面處理之后是用具有抗腐蝕作用的納米材料(11)浸漬待涂布表面的凹凸或孔隙(12)的處理。41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所述納米材料是氧化鋅的顆粒(11)。42.根據(jù)權(quán)利要求40和41之一的方法，其中所述納米材料具有約200nm的中值粒徑。43.根據(jù)權(quán)利要求40至42之一的方法，其中所述納米材料以分散體的形式涂覆。全文摘要本發(fā)明的涂層包括附著到基材的固體基體，所述固體基體中分散有屬于同一類的至少一種固體潤滑劑的顆粒(11)。固體基體是潤滑性的并且具有塑性或粘塑性類型的流變特性。本發(fā)明可用于保護(hù)在烴井中使用的螺紋元件的螺紋以抵抗腐蝕和粘扣。文檔編號(hào)F16L58/18GK101715524SQ200780053020公開日2010年5月26日申請(qǐng)日期2007年4月13日優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日發(fā)明者E·加爾,E·皮內(nèi)爾,L·博爾代,L·吉洛申請(qǐng)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(huì)社