BR0216098B1

BR0216098B1 - Junta com rosca para tubos de aço

Info

Publication number: BR0216098B1
Application number: BRPI0216098-6B1A
Authority: BR
Inventors: Kunio Goto
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2014-01-28
Also published as: CN1683747A; EP1378699A4; NO20150563L; ATE467791T1; MXPA03009328A; CN1247923C; ATE485471T1; NO337684B1; CA2443530C; RU2003132693A; CN1325748C; EP1959179B1; CA2614944A1; AU2002248003B2; RO121489B1; CN1325749C; CA2443530A1; CN1325750C; CN1683746A; DE60236384D1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "JUNTA COM ROSCA PARA TUBOS DE AÇO".

Pedido Dividido do PI0208856-8 depositado em 11.04.2002.

Campo da Técnica Essa invenção refere-se, de forma geral, a uma junta com rosca para tubos de aço para uso na conexão dos tubos de poço petrolífero entre si. Mais particularmente, essa invenção refere-se a uma junta com rosca pa- ra tubos de aço que têm um revestimento de lubrificante sólido tendo exce- lente resistência ao consumo pelo atrito mútuo, hermeticidade ao gás e pro- priedades de prevenção de ferrugem e que não exige a aplicação de uma graxa composta contendo um pó de metal pesado, cuja aplicação era con- vencionalmente executada antes de cada vez em que a fixação era executa- da de modo a evitar que houvesse o consumo pelo atrito mútuo da junta, e a um processo para tratamento de superfície capaz de formar um tal revesti- mento de lubrificante sólido.

Fundamento da Técnica Tubos de poço petrolífero que são tubos de aço usados na per- furação dos poços petrolíferos são conectados entre si por uma junta com rosca para tubos de aço. A junta com rosca é compreendida de um pino ten- do uma rosca macho e uma caixa tendo uma rosca fêmea.

Como esquematicamente mostrado na Figura 1, a rosca macho 3A é normalmente formada na superfície externa de ambas as extremidades do TUBO de aço A para formar um pino 1, e uma rosca fêmea 3B é formada em ambos os lados da superfície interna de um membro de junta separado na forma de acoplamento em formato de luva B para formar uma caixa 2.

Como mostrado na Figura 1, o tubo de aço A é normalmente transportado em um estado no qual um acoplamento B é previamente conectado em uma extremidade. A junta com rosca para tubos de aço é submetida à pressões compostas devido às forças de tração axiais causadas pelo peso do tubo de aço e o acoplamento e pressões internas e externas no subsolo, e também é submetida ao calor no subsolo. Portanto, é necessária uma junta com rosca para manter a hermeticidade ao gás (capacidade de vedação) sem ser dani- ficada mesmo sob tais condições. Além disso, durante o processo de abai- xamento dos tubos do poço petrolífero, existe o caso freqüente em que uma junta que foi anteriormente presa seja afrouxada (solta) e então novamente fixada. Portanto, de acordo com o API (Instituto de Petróleo Americano), é desejado que não exista ocorrência de emperramento rígido chamado atrito mútuo e que a hermeticidade ao gás seja mantida mesmo se a fixação (composição) e afrouxamento (livramento) são executados dez vezes para juntas para tubulação e três vezes para juntas para invólucro.

Em anos recentes, de modo a melhorar a hermeticidade ao gás, juntas com rosca especiais que são capazes de formar uma vedação de me- tal para metal têm sido geralmente usadas. Nesse tipo de junta com rosca, cada um do pino e da caixa tem uma porção de contato metálica sem rosca além de uma porção com rosca tendo uma rosca macho ou fêmea, e ambas a porção com rosca e a porção de contato metálica sem rosca formam uma superfície de contato entre o pino e a caixa. As porções de contato metálicas sem rosca do pino e da caixa entram em contato próximo entre si para for- mar uma porção de vedação de metal para metal e contribuem para um au- mento na hermeticidade ao gás.

Em uma tal junta com rosca capaz de formar uma vedação de metal para metal, uma graxa lubrificante com grande lubricidade chamada graxa composta tem sido usada. Essa graxa, que é um tipo de lubrificante líquido, é aplicada na superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa antes da fixação. Entretanto, essa graxa contém uma grande quanti- dade de pós metálicos pesados prejudiciais. Quando a graxa que é espremi- da para fora da periferia durante a fixação é limpa com um agente de limpe- za, a graxa composta e o agente de limpeza usado fluem para fora para o oceano ou o solo e causam poluição ambiental, e isso tem sido considerado um problema. Além disso, existe o problema de que a aplicação da graxa e limpeza que eram repetidas antes de cada fixação diminuíam a eficiência de funcionamento no campo.

Como juntas com rosca para tubos de aço que não necessitam da aplicação de uma graxa composta, JP 08-103724A, JP 08-233163A, JP 08-233164A e JP 09-72467A descrevem juntas com roscas nas quais um revestimento lubrificante sólido compreendendo uma resina como um agluti- nante e bissulfeto de molibdênio ou bissulfeto de tungstênio como um lubrifi- cante sólido é aplicada em uma porção com rosca e uma porção de contato metálica sem rosca (isto é, na superfície de contato) de pelo menos um de um pino e uma caixa.

Nessas publicações de patente Japonesas, de modo a aumentar a adesão entre o revestimento do lubrificante sólido e o aço do substrato, é descrito formar, como uma camada de base para o revestimento lubrificante sólido, uma camada de revestimento de conversão química de fosfato de manganês ou uma combinação de uma camada de nitreto e uma camada de revestimento de conversão química de fosfato de manganês, ou produzir a superfície de contato com aspereza de superfície tendo um Rmax de 5 - 40 pm. JP 08-103724A descreve que um revestimento de lubrificante sólido é formado executando o cozimento de um revestimento aplicado com aqueci- mento por 20 - 30 minutos na faixa de temperatura de 150 - 300°C.

Poderia ser esperado que o uso de uma junta com rosca na qual a superfície de contato do pino e da caixa tem um revestimento de lubrifican- te sólido formado por tratamento de superfície para proporcionar uma lubri- cidade a ela tornasse possível dispensar a aplicação de uma graxa compos- ta e assim evitar os problemas anteriormente mencionados quanto ao ambi- ente e eficiência de funcionamento.

Entretanto, com um revestimento de lubrificante sólido conven- cional, não é possível atingir um alto efeito anti-consumo pelo atrito mútuo tal como pode ser obtido pela aplicação de uma graxa composta, e uma falha de emperramento chamado atrito mútuo ocorre depois que a fixação eoa- frouxamento são repetidos várias vezes. Assim, o efeito de um revestimento de lubrificante sólido convencional para evitar o consumo pelo atrito mútuo foi insuficiente. A diminuição na resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás de uma junta com rosca foi significativa, particularmen- te quando o período de armazenamento da junta com rosca da sua expedi- ção da fábrica (isto é, a partir da formação de um revestimento lubrificante sólido) até seu uso real em um local do equipamento para fixá-la foi longo (algumas vezes tão longo quanto um ou dois anos).

Além do mais, recentemente, uma junta com rosca resistente ao calor para tubos de aço têm sido desejada para uso em poços petrolíferos de alta temperatura nos quais a temperatura alcança 250 - 300°C, que é mais alta do que a temperatura nos poços petrolíferos convencionais, ou em poços petrolíferos de injeção de vapor nos quais o vapor em uma alta tem- peratura perto da temperatura crítica (por exemplo, cerca de 350°C) é injeta- do de modo a melhorar a recuperação do óleo. Portanto, tem sido exigido que a junta com rosca garanta a resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás quando uma junta que foi fixada é submetida a um teste de aquecimento em uma temperatura de cerca de 350°C e depois submetida ao afrouxamento e nova fixação. Com o revestimento de lubrifi- cante sólido convencional acima descrito, era difícil garantir essas proprie- dades necessárias para uma junta com rosca resistente ao calor. É um objetivo dessa invenção proporcionar um processo para o tratamento térmico de uma junta com rosca para tubos de aço, que pode formar um revestimento de lubrificante sólido tendo excelente resistência ao consumo pelo atrito mútuo que pode efetivamente suprimir a ocorrência do consumo pelo atrito mútuo com a fixação e afrouxamento repetidos mesmo com uma junta com rosca resistente ao calor para tubos de aço. É outro objetivo dessa invenção proporcionar uma junta com rosca para tubos de aço que possa minorar a diminuição na resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás sem usar uma graxa composta quando ela é armazenada por um período prolongado a partir da formação de um revestimento de lubrificante sólido até seu uso no local.

Descrição da Invenção De acordo com um aspecto, a presente invenção é um processo para o tratamento de superfície de uma junta com rosca para tubos de aço compreendendo um pino e uma caixa, cada um tendo uma superfície de contato incluindo uma porção com rosca e uma porção de contato metálica sem rosca, caracterizado em que o processo compreende as etapas: aplicar um fluido de revestimento contendo um aglutinante de resina e um pó lubrificante em um solvente na superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa e secar o revestimento aplicado pelo aquecimento em múltiplos estágios que inclui pelo menos um primeiro estágio de aquecimento na faixa de temperatura de 70°C a 150°C e um segundo estágio de aquecimento na faixa de mais do que 150°C a 380°C para formar um revestimento de lubrifi- cante sólido na superfície de contato. O processo pode adicionalmente incluir, antes da etapa de apli- cação do revestimento, uma etapa de aquecimento da superfície de contato a ser revestida para uma temperatura de 50°C a 200°C. O revestimento do lubrificante sólido formado de acordo com o processo da presente invenção pode possuir uma dureza de 70 - 140 na es- cala Rockwell M e uma resistência adesiva de pelo menos 500 N/m como determinado pelo método SAICAS (Sistema de Análise de Corte de Superfí- cie e Interfacial).

Foi verificado que uma causa da resistência insuficiente ao con- sumo pelo atrito mútuo de um revestimento de lubrificante sólido convencio- nal formado na superfície de contato de uma junta com rosca para tubos de aço é a dureza insuficiente do revestimento, que é causada pela secagem insuficiente do revestimento. O revestimento de lubrificante sólido para uma junta com rosca é geralmente formado pela aplicação de um fluido de revestimento contendo uma resina e um pó lubrificante (por exemplo, pó de bissulfeto de molibdê- nio) em um solvente volátil na superfície de contato da junta com rosca, se- guido pelo aquecimento para secar (ou cozer) o revestimento aplicado. No caso onde o revestimento aplicado é seco pelo aquecimento em uma tempe- ratura de 150 - 300°C como utilizado na técnica anterior, mesmo se o aque- cimento é executado por um período prolongado, não é possível evaporar completamente o solvente, e uma quantidade diminuta do solvente e umida- de fica presa no revestimento seco e leva à formação de defeitos internos, que evitam que o revestimento tenha dureza e resistência ao consumo pelo atrito mútuo suficientes. Um tal revestimento de lubrificante sólido desgasta- se quando a fixação e o afrouxamento são repetidos, e ele acaba se desgas- tando completamente, dessa maneira produzindo o contato de metal com metal e causando o consumo pelo atrito mútuo.

De acordo com o processo acima descrito da presente invenção, a secagem torna-se completa executando a secagem por pelo menos dois estágios compreendendo um primeiro estágio de aquecimento em uma tem- peratura menor e um segundo estágio de aquecimento em uma temperatura maior, resultando na formação de um revestimento de lubrificante sólido que tem maior dureza do que essa obtida no caso onde a secagem é executada pelo aquecimento em uma temperatura fixa como utilizado na técnica anteri- or e que é aperfeiçoado com relação à resistência ao consumo pelo atrito mútuo, resistência ao desgaste, adesão e propriedades de prevenção de ferrugem e adaptado mesmo ao ambiente dos poços petrolíferos de alta temperatura. A presente invenção também se refere a uma junta com rosca para tubos de aço compreendendo um pino e uma caixa, cada um tendo uma superfície de contato incluindo uma porção com rosca e uma porção de contato metálica sem rosca, caracterizada em que a superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa tem um revestimento de lubrificante sólido formado sobre ela que compreende um pó lubrificante selecionado de bissul- feto de molibdênio e/ou bissulfeto de tungstênio e uma resina, o revestimen- to tendo uma dureza de 70- 140 na escala Rockwell M e/ou uma resistência adesiva de pelo menos 500 N/m como determinado pelo método SAICAS.

De acordo com outro aspecto, a presente invenção é uma junta com rosca para tubos de aço compreendendo um pino e uma caixa, cada um tendo uma superfície de contato incluindo uma porção com rosca e uma porção de contato metálica sem rosca, caracterizado em que a superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa tem um revestimento de lubri- ficante sólido formado sobre ela que compreende um pó lubrificante, partícu- Ias finas que filtram ultravioleta e um aglutinante de resina.

Uma causa para a diminuição na resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás encontrada em uma junta com rosca convencional tendo um revestimento de lubrificante sólido compreendendo uma resina e um pó lubrificante na sua superfície de contato quando a junta é armazenada por um longo período é que as propriedades de prevenção da ferrugem do revestimento de lubrificante sólido são notavelmente inferiores a essas de uma graxa composta, de modo que ele não é capaz de proteger completamente a superfície de contato da junta com rosca contra a ferrugem durante o armazenamento. Se a ferrugem é causada na superfície de conta- to do pino ou da caixa durante o armazenamento de uma tal junta com ros- ca, a adesão do revestimento do lubrificante sólido da junta diminui notavel- mente, e o defeito de formação de bolhas e a separação do revestimento ocorrem. Além disso, a aspereza da superfície de contato aumenta devido à ferrugem. Como resultado, quando os tubos de aço são conectados pela fixação de uma junta com rosca, a fixação torna-se instável, levando à ocor- rência do consumo pelo atrito mútuo durante a fixação ou afrouxamento e uma diminuição na hermeticidade ao gás.

Foi verificado que a formação de ferrugem durante o armazena- mento de uma junta com rosca tendo um revestimento de lubrificante sólido é principalmente causada pelo envelhecimento ou deterioração com o tempo da resina usada como um aglutinante no revestimento de lubrificante sólido, particularmente pela formação de fissuras no revestimento devido à deterio- ração da resina pela luz ultravioleta e permitindo que a umidade penetre a- través das fissuras. De modo a evitar que o revestimento de lubrificante sóli- do deteriore pela luz ultravioleta, foi verificado que a adição de partículas finas inorgânicas que filtram ultravioleta, não um agente absorvente de ultra- violeta orgânico, é efetiva e que a formação de ferrugem de uma junta com rosca durante o armazenamento a longo prazo é significativamente suprimi- do por um revestimento de lubrificante sólido contendo partículas finas que filtram ultravioleta.

De preferência, as partículas finas que filtram ultravioleta são partículas finas de uma ou mais substâncias selecionadas de óxido de titâ- nio, óxido de zinco e óxido de ferro, e elas têm um diâmetro médio de partí- cula de 0,01 - 0,1 pme estão presentes no revestimento do lubrificante sóli- do com uma razão de massa de 0,1 - 50 partes a 100 partes do aglutinante de resina.

Na presente invenção, um pó lubrificante é preferivelmente um pó de uma ou mais substâncias selecionadas de bissulfeto de molibdênio, bissulfeto de tungstênio, grafite, nitreto de boro e politetrafluoretileno.

Também é preferido que a superfície de contato na qual o reves- timento de lubrificante sólido é formado tenha uma camada de revestimento porosa como uma cobertura primária subjacente ao revestimento do lubrifi- cante sólido.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é um diagrama que esquematicamente mostra uma montagem típica de um tubo de aço e um acoplamento com rosca no mo- mento do transporte do tubo de aço. A Figura 2 é um diagrama que esquematicamente mostra a por- ção de conexão de uma junta com rosca para tubos de aço de acordo com a presente invenção.

As Figuras 3a e 3b são diagramas mostrando exemplos do pa- drão de aquecimento (perfil de temperatura) do primeiro estágio de aqueci- mento e segundo estágio de aquecimento em um processo para o tratamen- to de superfície de uma junta com rosca para tubos de aço de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção A Figura 2 é um diagrama que esquematicamente mostra a es- trutura de uma junta com rosca típica para tubos de aço. Na figura, 1 é um pino, 2 é uma caixa, 3 é uma porção com rosca, 4 é uma porção de contato metálica sem rosca e 5 é uma porção de ressalto. Na descrição seguinte, a porção de contato metálica sem rosca também será citada como simples- mente uma porção de contato metálica.

Como mostrado na Figura 2, uma junta com rosca típica é com- preendida de um pino 1 tendo uma porção com rosca 3 (mais precisamente, uma porção com rosca macho) e uma porção de contato metálica sem rosca 4 formada na superfície externa em uma extremidade de um tubo de aço e uma caixa 2 tendo uma porção com rosca 3 (mais precisamente, uma por- ção com rosca fêmea) e uma porção de contato metálica sem rosca 4 for- mada na superfície interna de um membro da junta com rosca (um acopla- mento). Entretanto, a localização do pino e caixa não é limitada a represen- tada. Por exemplo, o acoplamento pode ser omitido pela formação de um pino em uma extremidade de um tubo de aço e uma caixa na outra extremi- dade do tubo, ou um pino (uma rosca macho) pode ser formado em um aco- plamento com a caixa sendo formada em ambas as extremidades de um tu bode aço. A porção com rosca 3 e a porção de contato metálica (sem ros- ca) 4 em cada um do pino e da caixa constituem uma superfície de contato da junta com rosca. A superfície de contato e particularmente a porção de contato metálica sem rosca que é mais suscetível ao consumo pelo atrito mútuo precisa ter resistência ao consumo pelo atrito mútuo. Para essa finali- dade, na técnica anterior, uma graxa composta contendo um pó de metal pesado era aplicada na superfície de contato, mas o uso de uma graxa com- posta envolve muitos problemas a partir dos pontos de vista do ambiente e eficiência de funcionamento.

De acordo com a presente invenção, um fluido de revestimento contendo uma resina de aglutinante e um pó lubrificante em um solvente é aplicado na superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa, e o revestimento aplicado é seco pelo aquecimento para formar um revestimento de lubrificante sólido. O revestimento de lubrificante sólido formado na su- perfície de contato de uma junta com rosca é submetido a alta pressão de deslizamento enquanto a junta com rosca é presa e afrouxada repetidamen- te, dessa maneira produzindo partículas de desgaste compreendendo o pó lubrificante. Presume-se que essas partículas de desgaste contendo um pó lubrificante sejam distribuídas sobre toda a superfície de contato para contri- buir para a prevenção do contato de metal com metal na interface de contato e alívio do atrito, dessa maneira exibindo um efeito anticonsumo pelo atrito mútuo. É desejável que a superfície de contato de pelo menos um do pino e da caixa nos quais um fluido de revestimento é aplicado seja previa- mente tornada áspera tal que a superfície tenha uma aspereza (Rmax) de 5 - 40 pm, que é maior do que a aspereza de superfície quando usinada (3 - 5 pm), de modo a melhorar mais o efeito atingido pela presente invenção. Se o valor de Rmax da superfície a ser revestida é menor do que 5 pm, o reves- timento do lubrificante sólido resultante pode ter menor adesão. Por outro lado, se ele é maior do que 40 pm, a superfície revestida pode produzir mais atrito e estimular o desgaste abrasivo do revestimento do lubrificante sólido, e o revestimento pode não suportar a fixação e afrouxamento repetidos da junta. Entretanto, o efeito da presente invenção é, naturalmente, capaz de ser obtido mesmo se a aspereza de superfície não está na faixa acima des- crita. O método para tornar a superfície áspera pode ser um método para tornar a própria superfície de aço áspera tal como jatos com areia ou grãos e mergulhar em uma solução ácida forte tal como ácido sulfúrico, áci- do clorídrico, ácido nítrico ou ácido fluorídrico para tornar a superfície áspe- ra. Um outro método possível é formar uma camada de cobertura primária (subjacente) tendo uma superfície mais áspera do que a superfície do aço para tornar mais áspera a superfície a ser revestida.

Exemplos de um método para formação de tal camada de cober- tura primária incluem um método para formação de um revestimento de con- versão química tais como tratamento com fosfato, oxalato ou borato (no qual a aspereza de superfície da camada de cristal aumenta à medida que os cristais que são formados crescem), um método de eletrogalvanização com um metal tal como cobre ou ferro (nos quais os pontos máximos ou elevados são preferivelmente galvanizados de modo que a superfície fica ligeiramente áspera), um método de galvanização por impacto no qual as partículas tendo um núcleo de ferro revestido com zinco ou uma liga de zinco-ferro são jatea- das usando força centrífuga ou pressão pneumática para formar um revesti- mento de zinco ou uma liga de zinco-ferro, um método de nitriticação suave formando uma camada de nitreto (por exemplo, nitruração com tufo), um método de revestimento metálico composto no qual um revestimento poroso compreendendo partículas finas sólidas em um metal é formado e semelhan- te.

Do ponto de vista da adesão de um revestimento de lubrificante sólido, um revestimento poroso, particularmente um revestimento de conver- são química formado pela fosfatagem (com fosfato de manganês, fosfato de zinco, fosfato de ferro-manganês ou fosfato de zinco-cálcio) ou um revesti- mento de zinco ou uma liga de zinco-ferro formada pela galvanização por impacto é preferido. Um revestimento mais preferido é um revestimento de fosfato de manganês do ponto de vista da adesão ou um revestimento de zinco ou uma liga de zinco-ferro do ponto de vista da prevenção da ferru- gem. Ambos um revestimento de fosfato formado pelo tratamento de con- versão química e um revestimento de zinco ou liga de zinco-ferro formado pela galvanização por impacto são porosos, de modo que eles podem pro- duzir um revestimento de lubrificante sólido formado sobre eles com uma maior adesão.

Quando uma camada de cobertura primária é formada, a espes- sura da camada não é restrita, mas fica preferivelmente na faixa de 5 - 40 pm dos pontos de vista da prevenção de ferrugem e adesão. Com uma es- pessura menor do que 5 pm, não pode ser atingida uma prevenção suficien- te da ferrugem. Uma espessura maior do que 40 pm pode causar uma dimi- nuição na adesão de um revestimento de lubrificante sólido formado sobre ela. A resina presente em um revestimento de lubrificante sólido po- de ser qualquer resina capaz de funcionar como um aglutinante. Uma resina tendo resistência térmica e um nível razoável de dureza e resistência ao desgaste é adequada. Exemplos de uma tal resina incluem resinas de ter- mocura tais como resinas de epóxi, resinas de poliimido, resinas de policar- bodiimido, polietersulfonas, resinas de polieteretercetona, resinas fenólicas, resinas de furano, resinas de uréia e resinas acrílicas, bem como resinas termoplásticas tais como resinas de poliamidoimido, resinas de polietileno, resinas de silicone e resinas de poliestireno.

Embora o pó lubrificante possa ser qualquer pó que exiba lubri- cidade, em vista da alta carga que é aplicada, é desejável usar um pó de uma ou mais substâncias selecionadas de bissulfeto de molibdênio, bissulfe- to de tungstênio, grafite, nitreto de boro e PTFE (politetrafluoretileno). Parti- cularmente preferido é um pó de bissulfeto de molibdênio e/ou bissulfeto de tungstênio, ambos proporcionando um alto relaxamento do desgaste e atrito, ou uma mistura dos mesmos com outro pó ou pós-lubrificantes.

De preferência, o pó lubrificante tem um diâmetro médio de par- tícula na faixa de 0,5 - 60 pm. Se ele é menor do que 0,5 pm, o pó tende a agregar, e a dispersão uniforme do pó em um fluido de revestimento pode-se tornar difícil. Como resultado, existem casos nos quais um revestimento do lubrificante sólido desejado tendo um pó lubrificante uniformemente disperso nele não é formado, resultando em resistência insuficiente ao consumo pelo atrito mútuo. Por outro lado, se o diâmetro médio da partícula do pó lubrifi- cante é maior do que 60 pm, a resistência do revestimento do lubrificante sólido pode ser diminuída até uma tal extensão que a ocorrência do consu- mo pelo atrito mútuo não pode ser evitada. A razão do pó lubrificante em relação ao aglutinante de resina é preferivelmente tal que a razão de massa do pó lubrificante em relação ao aglutinante fica na faixa de 0,3 -9,0 do ponto de vista da resistência ao con- sumo pelo atrito mútuo. Se a razão de massa do pó lubrificante em relação ao aglutinante é menor do que 0,3, a quantidade do pó lubrificante nas partí- culas de desgaste acima descritas pode ser insuficiente, e a resistência ao consumo pelo atrito mútuo pode ficar fraca. Por outro lado, se a razão de massa é maior do que 9,0, o revestimento do lubrificante sólido pode ter re- sistência insuficiente, de modo que ele não pode suportar uma alta pressão e tem uma menor adesão na superfície do substrato, dessa maneira fazendo com que a resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás deteriorem. A razão de massa do pó lubrificante em relação ao aglutinante fica preferivelmente na faixa de 0,5 - 9,0 em vista da resistência ao consumo pelo atrito mútuo e mais preferivelmente na faixa de 1,0 - 8,5 ainda conside- rando a adesão.

Um solvente que é usado para formar um fluido de revestimento pode ser um solvente único ou um solvente misturado selecionado de vários solventes de baixa ebulição incluindo hidrocarbonetos (por exemplo, tolueno) e álcoois (por exemplo, álcool isopropílico). De preferência, o solvente tem uma temperatura de ebulição de 150°C ou abaixo. O fluido de revestimento usado para formar o revestimento de lubrificante sólido pode conter um constituinte ou constituintes adicionais, além de um solvente, uma resina e um pó lubrificante. Por exemplo, um ou mais pós-selecionados de pó de zinco, um pigmento de cromo e alumina podem ser adicionados. Além disso, uma substância corante pode estar pre- sente tal que o revestimento do lubrificante sólido resultante fique colorido.

Se apropriado, o fluido do revestimento pode conter um ou mais aditivos tais como um dispersante, um agente antiespumante e um agente de engrossa- mento.

Em uma modalidade da presente invenção, partículas finas que filtram ultravioleta são adicionadas no fluido de revestimento para formar um revestimento de lubrificante sólido compreendendo um pó lubrificante, uma resina e partículas finas que filtram ultravioleta. Dessa forma, é possível sig- nificativamente melhorar as propriedades de prevenção à ferrugem de um revestimento de lubrificante sólido enquanto mantendo sua resistência ao consumo pelo atrito mútuo e hermeticidade ao gás, por meio do que a super- fície de contato de uma junta com rosca é impedida de formar ferrugem cau- sada pelo envelhecimento do revestimento do lubrificante sólido formado sobre ela, e portanto a ocorrência do consumo pelo atrito mútuo e uma dimi- nuição na hermeticidade ao gás devido à formação de ferrugem são também suprimidos. Como resultado, mesmo se uma junta com rosca tendo um re- vestimento de lubrificante sólido formado sobre ela é armazenada externa- mente por um período prolongado, ela é impedida de sofrer uma deteriora- ção significativa nas propriedades, e sua confiabilidade como produto é sig- nificativamente melhorada.

Um agente absorvente de ultravioleta orgânico (por exemplo, benzotriazol ou seu derivado) é algumas vezes adicionado nas composições de revestimento de modo a melhorar a sua capacidade de resistência ao tempo. Na presente invenção, tal agente absorvente de ultravioleta orgânico não é efetivo.

As partículas finas que filtram ultravioleta que são usadas na presente invenção não são limitadas contanto que elas sejam partículas fi- nas tendo uma alta absorvência e índice refrativo na região do ultravioleta (300 - 400 nm de comprimento de onda). Exemplos de materiais de tais par- tículas finas incluem oxido de titânio, óxido de zinco, óxido de ferro, sulfato de bário, sílica, partículas compostas de bióxido de zircônio e uma poliami- da, e mica sintética na qual o ferro é incluído.

Pela razão de um efeito menos adverso na resistência ao con- sumo pelo atrito mútuo, óxido de titânio, óxido de zinco, óxido de ferro, sulfa- to de bário e sílica são preferidos. Mais preferidos são óxido de titânio, óxido de zinco e óxido de ferro em vista da capacidade de dispersão uniforme das partículas finas em um revestimento.

Como as partículas finas que filtram ultravioleta, é preferível usar as assim chamadas partículas ultrafinas tendo um diâmetro médio de partí- cula na faixa de 0,01 - 0,1 pm do ponto de vista do equilíbrio entre as propri- edades de peneiramento ao ultravioleta ou envelhecimento com o tempo de um revestimento de lubrificante sólido e sua resistência ao consumo pelo atrito mútuo, embora partículas maiores até essas tendo um diâmetro médio de partícula na ordem de 2 pm possam ser usadas. Se as partículas finas que filtram ultravioleta têm um diâmetro médio de partícula menor do que 0,01 pm, elas têm uma forte tendência para a agregação e podem ser distri- buídas de modo não uniforme em um revestimento de lubrificante sólido, e a resistência ao envelhecimento do revestimento pode ser insuficiente. As par- tículas finas que filtram ultravioleta tendo um diâmetro médio de partícula maior do que 0,1 pm podem inibir as propriedades anticonsumo pelo atrito mútuo de um pó lubrificante, dessa maneira deteriorando a resistência ao consumo pelo atrito mútuo de um revestimento de lubrificante sólido. 0 conteúdo das partículas finas que filtram ultravioleta em um revestimento de lubrificante sólido é preferivelmente tal que a razão de mas- sa das partículas em relação a 100 partes do aglutinante fica na faixa de 0,1 - 50 e mais preferivelmente 1 - 30. Se a quantidade das partículas finas que filtram ultravioleta é menor do que 0,1 parte com base em 100 partes da re- sina, o efeito do peneiramento ao ultravioleta pode-se tornar insuficiente, e o revestimento do lubrificante sólido pode não ser impedido de envelhecer, dessa maneira tornando impossível manter as propriedades de prevenção de ferrugem, hermeticidade ao gás e a resistência ao consumo pelo atrito mútuo durante a fixação e afrouxamento repetidos. A adição das partículas finas que filtram ultravioleta em uma quantidade maior do que 50 partes com base em 100 partes da resina pode ter um efeito adverso substancial na re- sistência, adesão e resistência ao consumo pelo atrito mútuo de um revesti- mento de lubrificante sólido. O fluido de revestimento acima descrito que compreende uma resina do aglutinante, um pó lubrificante e opcionalmente as partículas finas que filtram ultravioleta em um solvente é aplicado na superfície de contato (porção com rosca e porção de contato metálica sem rosca) de pelo menos um do pino e da caixa. A aplicação pode ser executada em qualquer método adequado conhecido na técnica incluindo revestimento com escova, imersão e vaporização com ar. É desejável que a aplicação seja executada de modo a formar um revestimento de lubrificante sólido tendo uma espessura de pelo menos 5 pm e não maior do que 50 pm. Com um revestimento de lubrificante sólido tendo uma espessura menor do que 5 pm, a quantidade do pó lubrificante presente na mesma pode ser pequena, e a eficácia do revestimento na me- lhora da lubricidade pode ser diminuída. Quando a espessura do revestimen- to do lubrificante sólido é maior do que 50 pm, existem casos nos quais a hermeticidade ao gás é diminuída devido ao aperto insuficiente durante a fixação, ou se a pressão é aumentada de modo a garantir a hermeticidade ao gás, o consumo pelo atrito mútuo pode ocorrer facilmente ou o revesti- mento de lubrificante sólido pode-se separar facilmente.

Depois da aplicação, o revestimento aplicado é preferivelmente seco pelo aquecimento para formar um revestimento tendo uma dureza mai- or. A temperatura de aquecimento é preferivelmente 120°C ou maior e mais preferivelmente de 150°C a 380°C. A duração do aquecimento pode ser de- terminada com base no tamanho de uma junta com rosca para TUBOs de aço, e é preferivelmente pelo menos 20 minutos e mais preferivelmente 30 - 60 minutos.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, esse aquecimento para secagem de um revestimento aplicado é executado por pelo menos duas etapas. Assim, inicialmente, o primeiro estágio de aqueci- mento é executado em uma temperatura menor para evaporar suficiente- mente o solvente e umidade do interior do revestimento enquanto o revesti- mento permanece fluido. A seguir, o segundo estágio do aquecimento é conduzido em uma faixa de temperatura que é maior do que essa para o primeiro estágio de aquecimento para evaporar mais o solvente e a umida- de, dessa maneira tornando possível formar um revestimento de lubrificante sólido tendo uma alta dureza e uma alta resistência ao desgaste. O revesti- mento do lubrificante sólido exibe excelente resistência ao consumo pelo atrito mútuo mesmo no ambiente dos poços petrolíferos de alta temperatura.

Ele também possui excelentes propriedades de prevenção de ferrugem.

Especificamente, um revestimento aplicado é seco pelo aqueci- mento de múltiplos estágios que inclui pelo menos o primeiro estágio de a- quecimento na faixa de temperatura de 70°C a 150°C e o segundo estágio de aquecimento na faixa de mais do que 150°C até 380°C. O período de a- quecimento (duração da retenção da temperatura) para cada estágio de a- quecimento pode ser determinado dependendo do tamanho de uma junta com rosca para TUBOs de aço, e é preferivelmente de pelo menos 20 minu- tos e mais preferivelmente 30 - 60 minutos. O primeiro estágio de aquecimento que é executado em uma temperatura menor do que 70°C não é suficientemente efetivo para evaporar o solvente e a umidade do interior do revestimento aplicado. Se ele é execu- tado em uma temperatura maior do que 150°C, o revestimento aplicado é solidificado enquanto o solvente e a umidade ainda permanecem no interior, resultando em endurecimento insuficiente do revestimento. Quanto a tempe- ratura para o segundo estágio de aquecimento, se ela é 150°C ou menor, é difícil remover completamente o solvente e a umidade do revestimento, e se ela é maior do que 380°C, uma dureza adequada não pode ser obtida em vista da resistência térmica do próprio revestimento de lubrificante sólido. A faixa de temperatura para o primeiro estágio de aquecimento é preferivel- mente 80°C - 140°C do ponto de vista da facilidade de evaporação do sol- vente e umidade, e essa para o segundo estágio de aquecimento é preferi- velmente 180°C e 350°C em vista da dureza do revestimento.

As Figuras 3a e 3b mostram exemplos dos perfis de temperatura (padrões de aquecimento) do aquecimento de dois estágios consistindo dos primeiro e segundo estágios de aquecimento. Como mostrado na Figura 3a, o primeiro estágio de aquecimento pode ser seguido pelo esfriamento antes que o segundo estágio de aquecimento seja iniciado, ou como mostrado na Figura 3b, o primeiro e o segundo estágios de aquecimento podem ser exe- cutados consecutivamente.

Além do mais, o primeiro estágio de aquecimento e/ou o próprio segundo estágio de aquecimento podem ser conduzidos pelo aquecimento de múltiplos estágios de modo que todo o aquecimento é executado em temperaturas de três ou mais estágios. Entretanto, do ponto de vista da eco- nomia, o aquecimento de dois estágios consistindo em primeiro e segundo estágios de aquecimento é preferido.

Além disso, ambos os primeiro e segundo estágios de aqueci- mento, e particularmente o primeiro estágio de aquecimento não precisam ser executados mantendo uma temperatura constante como mostrado nas figuras, mas o aquecimento pode ser executado enquanto lentamente ele- vando a temperatura. No último caso, para o primeiro estágio de aquecimen- to, se a duração do tempo exigido para elevar a temperatura de 70°C para 150°C é 20 minutos ou mais, tal aquecimento é considerado como o primeiro estágio de aquecimento de acordo com a presente invenção. Na técnica an- terior, quando um revestimento aplicado é aquecido em uma temperatura de 150Τ a 300°C, por exemplo, a duração de tempo exigida para elevar a temperatura de 70°C para 150°C é geralmente no máximo 5 minutos, e isso é claramente diferente da presente invenção.

Antes da aplicação de um fluido de revestimento, é desejável aquecer (isto é, pré-aquecer) a superfície de contato a ser revestida (super- fície de revestimento) em uma temperatura de 50°C a 200°C com a finalida- de de aumentar a adesão do revestimento do lubrificante sólido resultante. O preaquecimento em uma temperatura menor do que 50°C produz pouco efei- to na melhora da adesão. Se a temperatura de preaquecimento é maior do que 200°C, o fluido de revestimento aplicado (revestimento aplicado) tem uma menor viscosidade, dessa maneira tornando difícil formar um revesti- mento de lubrificante sólido com uma espessura suficiente, e na realidade a adesão do revestimento é diminuída. A duração do preaquecimento pode ser determinada de acordo com o tamanho da junta com rosca para tubos de aço, e é preferível que a temperatura da superfície do revestimento seja mantida na faixa acima mencionada por toda a aplicação de revestimento.

Entretanto, algum efeito na melhora da adesão pode ser atingido mesmo se a temperatura imediatamente antes do início da aplicação do revestimento está na faixa acima descrita sem retenção subseqüente de temperatura du- rante a aplicação do revestimento.

Ambos o preaquecimento e o aquecimento depois da aplicação do revestimento podem ser executados por um método comum conhecido tal como aquecimento no forno ou aquecimento com ar quente. De modo a a- quecer uma caixa, é eficiente e econômico aquecê-la em um forno de aque- cimento para manter a superfície em uma temperatura predeterminada. Um pino pode ser aquecido inserindo somente a porção da extremidade com rosca em um forno de aquecimento ou pelo aquecimento com ar quente para manter a superfície em uma temperatura pré-determinada. Para o aqueci- mento de múltiplos estágios anteriormente mencionado, desde que é neces- sário controlar a temperatura dentro de certa faixa, o aquecimento é preferi- velmente pelo aquecimento de forno. A atmosfera no forno não é limitada e o ar atmosférico é suficiente.

Quando um revestimento aplicado é seco pelo aquecimento de múltiplos estágios anteriormente mencionado, um revestimento de lubrifican- te sólido bem endurecido pode ser formado. De preferência, o revestimento do lubrificante sólido resultante tem um valor de dureza na faixa de 70 -140 expresso como uma dureza da escala Rockwell M prescrito por JIS-K7202 (aqui abaixo simplesmente citado como dureza Rockwell M). Um revestimen- to tendo uma dureza Rockwell M menor do que 70 pode causar um rápido aumento na quantidade do desgaste quando submetido ao atrito deslizante que ocorre durante a fixação e afrouxamento repetidos da junta com rosca, resultando em resistência insuficiente ao consumo pelo atrito mútuo. Se es- sa dureza do revestimento é maior do que 140, o desgaste é muito leve para produzir partículas de desgaste para a superfície de contato em uma quanti- dade suficiente para evitar que a superfície seja consumida pelo atrito mú- tuo. Em vista da resistência ao consumo pelo atrito mútuo, a dureza Rock- well M do revestimento fica mais preferivelmente na faixa de 90 - 140.

Um revestimento de lubrificante sólido que contém bissulfeto de molibdênio e/ou bissulfeto de tungstênio como um pó lubrificante e que foi seco por um método de secagem convencional do aquecimento de um está- gio tem uma dureza Rockwell M na ordem de 50. De acordo com a presente invenção, é possível que uma junta com rosca para tubos de aço tendo um revestimento de lubrificante sólido contendo bissulfeto de molibdênio e/ou bissulfeto de tungstênio como um pó lubrificante tenha uma maior dureza de revestimento que fica na faixa de 70 - 140 na dureza Rockwell M. É desejado que o revestimento do lubrificante sólido formado em uma junta com rosca para tubos de aço tenha adesão excelente. Isso é por- que o revestimento é submetido à tensão de cisalhamento sob uma grande carga durante a fixação e afrouxamento da junta, e se a adesão é pequena, o revestimento acaba se separando e não consegue exibir um efeito anti- consumo pelo atrito mútuo suficiente.

Existem vários métodos para avaliar a adesão de um revesti- mento. Um método simples e bem conhecido é o assim chamado teste de corte de grade (separação da fita adesiva). Entretanto, esse método não po- de ser utilizado para testar um revestimento de lubrificante sólido de uma junta com rosca, desde que a adesão desejada para isso é muito maior do que o nível mensurável pelo teste do corte de grade.

Os presentes inventores verificaram que a adesão (resistência à separação) de um revestimento do lubrificante sólido formado em uma junta com rosca pode ser quantitativamente avaliada pela resistência adesiva me- dida pelo método SAICAS (Sistema de Análise de Corte de Superfície e In- terfacial) detalhado no jornal de idioma Japonês, "Toso Gijutsu (Técnica de Revestimento)", abril de 1995, pp. 123 - 135 e que quando essa resistência adesiva de um revestimento do lubrificante sólido fica pelo menos em um certo valor, o revestimento é impedido de se separar durante a fixação e a- frouxamento mesmo se ele tem uma grande dureza.

De acordo com o método SAICAS, uma borda de corte pontia- guda é forçada contra a superfície de um revestimento sob uma carga, en- quanto o substrato no qual o revestimento adere é movido em uma direção horizontal, dessa maneira cortando o revestimento obliquamente da superfí- cie para a interface com o substrato. Depois que a borda alcança a interface, a carga aplicada é ajustada de modo que a borda de corte pode-se mover horizontalmente ao longo da interface. A resistência adesiva do revestimento pode ser determinada como a força de separação por largura da separação (largura da borda de corte) (N/m) exigida para separar o revestimento, en- quanto a borda é movida ao longo da interface. Um dispositivo de medição para o método SAICAS é vendido no mercado por Daipla-Wintes sob o no- me comercial SAICAS.

Em uma modalidade preferida da presente invenção, um reves- timento de lubrificante sólido formado na superfície de contato de uma junta com rosca como um substrato tem uma resistência adesiva de pelo menos 500 N/m quando medida pelo método SAICAS. Se a resistência adesiva do revestimento no substrato é menor do que 500 N/m, o revestimento pode não exibir um efeito suficiente de anticonsumo pelo atrito mútuo.

Um revestimento de lubrificante sólido que foi seco pelo aqueci- mento de múltiplos estágios de acordo com a modalidade anteriormente mencionada da presente invenção tende a exibir melhor resistência adesiva comparado com um revestimento similar que foi seco em uma maneira con- vencional. A força adesiva pode ser adicionalmente melhorada executando o engrossamento de superfície e/ou preaquecimento do substrato acima des- crito, se necessário.

Embora um revestimento de lubrificante sólido possa ser aplica- do na superfície de contato de ambos o pino e a caixa, os objetivos da pre- sente invenção podem ser atingidos aplicando o revestimento em somente um desses elementos, e isso é vantajoso em termos de custo. Em tais ca- sos, o revestimento do lubrificante sólido é formado por uma operação relati- vamente fácil se ele é formado na superfície de contato de uma caixa, que é mais curta. O outro elemento da junta (preferivelmente um pino), no qual o revestimento do lubrificante sólido não é aplicado, pode não ser revestido.

Em particular, quando o pino e a caixa são temporariamente presos entre si antes do transporte como mostrado na Figura 1, o outro elemento da junta, por exemplo, o pino, pode ser impedido de formar ferrugem mesmo se a sua superfície de contato não é revestida (por exemplo, mesmo se ela está como usinada), desde que a superfície de contato do pino é colocada em contato próximo com o revestimento formado na superfície de contato da caixa pela fixação temporária. O revestimento do lubrificante sólido pode ser aplicado somente em uma parte da superfície de contato, particularmente somente na porção de contato de metal.

Entretanto, quando uma caixa é conectada em um pino de um tubo de aço em uma extremidade do tubo como mostrado na Figura 1, o ou- tro pino do tubo de aço que está localizado na extremidade oposta do tubo e a metade não conectada da caixa permanecem expostos à atmosfera. Essas superfícies de contato expostas do pino e da caixa podem ser submetidas a um tratamento de superfície adequado para proporcionar a prevenção à fer- rugem com ou sem lubricidade, e/ou podem ser protegidas pela fixação de um protetor adequado. Tal tratamento de superfície pode ser aplicado na superfície de contato do outro elemento de junta anteriormente mencionado.

Uma junta com rosca para tubos de aço de acordo com a pre- sente invenção pode ser presa sem a aplicação de uma graxa composta, mas óleo pode ser aplicado no revestimento do lubrificante sólido ou na su- perfície de contato do elemento correspondente a ser conectado, se deseja- do. No último caso, o óleo que é aplicado não é restrito, e qualquer um entre um óleo mineral, um óleo de éster sintético e um óleo animal ou vegetal po- de ser usado. Vários aditivos tais como um agente de prevenção de ferru- gem e um agente de pressão extrema que têm sido convencionalmente usa- dos para óleos lubrificantes podem ser adicionados no óleo. Se tal aditivo é um líquido, ele pode ser usado sozinho como um óleo a ser aplicado.

Agentes úteis de prevenção de ferrugem incluem sulfonatos de metal básico, fenatos de metal básico, carboxilatos de metal básico e seme- lhante. Como um agente de pressão extrema, agentes conhecidos tais como alguns contendo enxofre, fósforo ou cloro e sais de organometais podem ser usados. Além disso, outros aditivos tais como um antioxidante, um redutor do ponto de derramamento e um melhorador do índice de viscosidade po- dem ser adicionados no óleo. A presente invenção proporciona uma junta com rosca para tu- bos de aço tendo um revestimento de lubrificante sólido na sua superfície de contato, o revestimento exibindo melhor resistência ao consumo pelo atrito mútuo, hermeticidade ao gás, resistência ao desgaste e propriedades de prevenção de ferrugem. Como resultado, a junta com rosca pode ser impe- dida de consumo pelo atrito mútuo durante a fixação e afrouxamento repeti- dos sem a aplicação de uma graxa composta. Esse efeito é mantido quando a junta é usada para escavar um poço de óleo cru em um ambiente de alta temperatura tal como um poço petrolífero profundo de alta temperatura ou um poço petrolífero de injeção de vapor, ou ele dura quando a junta com rosca é deixada externamente por um período prolongado antes do uso da junta em um local do equipamento.

Exemplos A presente invenção será descrita mais plenamente pelos e- xemplos seguintes. Esses exemplos são puramente com finalidades ilustrati- vas e não são planejados para restringir a presente invenção. Na descrição seguinte, a superfície de contato de um pino é citada como uma superfície do pino, e a superfície de contato de uma caixa é citada como uma superfí- cie da caixa.

Exemplos 1 - 7 e Exemplos Comparativos 1 - 4 A superfície do pino e a superfície da caixa de uma junta com rosca para TUBOs de aço [diâmetro externo: 178 mm (7 polegadas), espes- sura da parede: 10,4 mm (0,408 polegadas)] feitas de um material selecio- nado de um aço ao carbono A, um aço Cr-Mo B, um aço 13% de Cr C, e um aço de elevado teor de liga D, cada um tendo uma composição mostrada na Tabela 1 (o consumo pelo atrito mútuo ocorrendo mais facilmente com D, e o consumo pelo atrito mútuo tornando-se sucessivamente mais difícil com C, B e A) foram submetidas a uma das combinações de tratamento de superfície (pré-tratamento de superfície e opcionalmente a formação de um revesti- mento de lubrificante sólido) mostrado na Tabela 2 como N° 1 a 5, como descrito abaixo para cada exemplo. A Tabela 2 mostra a aspereza de super- fície em Rmax(R) da superfície pré-tratada e a espessura (t) de uma camada de cobertura primária (revestimento de pré-tratamento), bem como a espes- sura de um revestimento lubrificante (t) e a razão de massa de um pó lubrifi- cante em relação a uma resina (aglutinante)(M). Nesses exemplos, o pré- tratamento foi aplicado na superfície de contato de cada um do pino e da caixa, mas um revestimento de lubrificante sólido foi formado em uma da superfície do pino ou da superfície da caixa. Na superfície do pino ou na su- perfície da caixa na qual o revestimento do lubrificante sólido não foi forma- do, um óleo de prevenção de ferrugem comum, comercialmente disponível, que não continha pó de metal pesado foi aplicado de modo a impedir que a superfície enferrujasse. O teste de fixação e afrouxamento foi executado sem remover o óleo de prevenção de ferrugem. O fluido do revestimento que foi usado para formar o revestimen- to do lubrificante sólido era uma dispersão na qual um pó lubrificante foi dis- perso em uma solução de uma resina dissolvida em um solvente. O solvente que foi usado era um solvente misturado de etanol/tolueno (50/50) para uma resina de poliamidoimido, N-metil-2-pirrolidona/xileno (65/35) para uma resi- na fenólica e tetraidrofurano/ciclohexano (50/50) para uma resina de epóxi. O preaquecimento do substrato antes da aplicação do fluido de revestimento e aquecimento para secagem depois da aplicação foram ambos executados no ar atmosférico usando um forno de aquecimento. A Tabela 3 mostra um número para o tipo de tratamento de superfície (na Tabela 2), temperatura de preaquecimento do substrato (temperatura do substrato antes que o flui- do de revestimento fosse aplicado), e as condições de aquecimento para secar o revestimento aplicado depois que o fluido foi aplicado (temperatura X duração do aquecimento para o primeiro estágio do aquecimento e segundo estágio do aquecimento).

Separadamente, as mesmas combinações de pré-tratamento e formação de um revestimento de lubrificante sólido como mostrado na Tabe- la 2 foram executadas em uma placa de aço (10 mm X 50 mm X 2 mm de espessura) tendo a mesma composição que o tubo de aço usado como substrato. Assim, o pré-tratamento que foi executado foi o mesmo que o e- xecutado na superfície de contato do elemento no qual o revestimento de lubrificante sólido foi formado (isto é, caixa para N° 1 a 4 e pino para N° 5 na Tabela 2). O revestimento de lubrificante sólido resultante foi medido para resistência adesiva e dureza. A resistência adesiva do revestimento foi me- dida usando um dispositivo de medição SAICAS BN-1 fabricado por Daipla- Wintes. A dureza do revestimento foi medida em termos da escala Rockwell M de acordo com JIS-K7202. Os resultados dessas medições são também mostrados na Tabela 3.

Usando uma junta com rosca que tinha sido submetida ao trata- mento de superfície como descrito acima, um teste foi executado repetindo as operações de fixação e afrouxamento até 20 vezes na maneira mostrada na Tabela 4 enquanto examinando a ocorrência do emperramento ou con- sumo pelo atrito mútuo. Assim, como mostrado na Tabela 4, a fixação e a- frouxamento foram executados em temperatura ambiente para as primeira a quarta, sexta a décima quarta e décima sexta a vigésima seqüências de o- peração, e para as quinta e décima quinta seqüências, depois que a fixação foi executada, a junta com rosca foi submetida ao aquecimento por 24 horas em 350°C e depois esfriada antes do afrouxamento ser executado em tem- peratura ambiente. As condições de fixação e afrouxamento correspondiam às condições de uso para uma junta com rosca resistente ao calor. A veloci- dade de fixação foi 10 rpm e o torque de fixação foi 10340 pés.libras. Os re- sultados da ocorrência de emperramento ou consumo pelo atrito mútuo são mostrados na Tabela 5.

Tabela 1 (massa%) __________________________________________ Tabela 2 (Notas) ~ ' ' 1) Resina PAI = resina de poliamidoimido, "R" indica uma aspereza de superfície "t" indica a espessura de um revestimento e "M" indica a razão de massa do pó lubrificante em relação ao aglutinante.

Tabela 3 1 A resistência adesiva nos exemplos comparativos 2 e 3 flutuou grandemente.

Tabela 4 ______________ Tabela 5_____ ________________ (Notas)1) O: sem emperramento Δ: leve emperramento (reparável) X: consumo pelo atrito mútuo (irreparável) —: não executado (Exemplo 1) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono do tipo A mos- trado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada pelo jato com areia #60 de modo a ter uma aspereza de superfície de 31 pm. A seguir, a caixa foi prea- quecida para 60°C, e um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio e tendo uma espessura de 30 pm foi formada na superfície de contato. O re- vestimento do lubrificante sólido continha bissulfeto de molibdênio com uma razão de massa de bissulfeto de molibdênio em relação a resina de poliami- doimido de 4:1. A secagem do revestimento aplicado foi executada pelo pri- meiro estágio de aquecimento por 30 minutos em 100°C e, depois do esfri- amento para temperatura ambiente, pelo segundo estágio de aquecimento por 30 minutos em 260°C. A superfície do pino foi tratada somente pelo esmerilhamento mecânico (aspereza de superfície: 3 pm).

Nos exemplos seguintes, os dados mostrados na Tabela 2 não são indicados. (Exemplo 2) O procedimento do Exemplo 1 foi repetido exceto que a tempe- ratura na qual a caixa foi pré-tratada antes do revestimento foi alterada de 60°C para 100°C e as condições para o aquecimento depois da aplicação foram alteradas em uma tal maneira que o primeiro estágio do aquecimento por 30 minutos em 100°C foi diretamente seguido pelo segundo estágio de aquecimento por 30 minutos em 260°C sem esfriamento. (Exemplo 3) Uma junta com rosca feita de um aço Cr-Mo do tipo B mostrado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela formação de um revestimento de conversão química de fos- fato de manganês sobre ela. A seguir, a caixa foi preaquecida para 130°C, e um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de epóxi contendo um pó lubrificante de uma mistura de bissulfeto de molibdênio e grafite (razão de massa = 9:1) foi formado sobre a superfície. A secagem do revestimento aplicado foi executada pelo primeiro estágio de aquecimento por 30 minutos em 100°C e, depois do esfriamento para temperatura ambiente, pelo segun- do estágio de aquecimento por 30 minutos em 230°C. A superfície do pino foi tratada somente pelo esmerilhamento mecânico. (Exemplo 4) O procedimento do Exemplo 3 foi repetido exceto que a tempe- ratura para o primeiro estágio de aquecimento depois da aplicação do reves- timento foi alterada de 100°C no Exemplo 3 para 70°C. (Exemplo 5) Uma junta com rosca feita de aço de 13% de Cr do tipo C mos- trado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela eletrogalvanização para formar um revestimento de cobre. A seguir, a caixa foi preaquecida para 180°C, e um revestimento de lubrificante sólido de uma resina fenólica contendo um pó lubrificante de bissulfeto de tungstênio foi formado na superfície da caixa. A secagem do revestimento aplicado foi executada pelo primeiro estágio do aquecimento por 20 minutos em 80°C e, depois do esfriamento para temperatura ambiente, pelo segundo estágio de aquecimento por 60 minutos em 170°C. A superfície do pino foi tratada somente pelo esmerilhamento mecânico. (Exemplo 6) Uma junta com rosca feita de um aço de elevado teor de liga do tipo D mostrado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de super- fície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela galvanização com jato para formar um revestimento de liga de zinco-ferro. A seguir, a caixa foi preaquecida para 100°C, e o revestimen- to de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio foi formado na superfície da caixa. A secagem do revestimento aplicado foi executada pelo primeiro estágio de aquecimento por 30 minutos em 80°C e, depois do esfriamento para tempe- ratura ambiente, pelo segundo estágio de aquecimento por 40 minutos em 170°C. A superfície do pino foi tratada somente pelo esmerilhamento mecânico. (Exemplo 7) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono do tipo A mos- trado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi submetida a somente o pré-tratamento que foi executado pelo esmerilhamento mecânico e depois pela formação de um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre ela. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela formação de um revestimento de conversão química de fos- fato de zinco sobre ela. A seguir, somente a porção do pino foi colocada em um forno de aquecimento para preaquecê-la para 100°C, e um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubri- ficante de bissulfeto de molibdênio foi formado na superfície do pino. A se- cagem do revestimento aplicado foi executada pelo primeiro estágio de a- quecimento por 20 minutos em 140°C e, depois do esfriamento para tempe- ratura ambiente, pelo segundo estágio de aquecimento por 30 minutos em 280°C enquanto somente a porção do pino foi colocada em um forno de a- quecimento durante o aquecimento.

Como pode ser visto a partir da Tabela 3, o revestimento do lu- brificante sólido formado em cada um dos Exemplos 1 a 7 foi endurecido e tinha uma dureza Rockwell M de pelo menos 80. Ele também tinha uma re- sistência adesiva satisfatória de pelo menos 2500 N/m quando medido pelo método SAICAS. A comparação entre os Exemplos 1 e 2 mostra que uma maior temperatura de preaquecimento no Exemplo 2 resultou em uma dure- za de revestimento ligeiramente menor, mas uma resistência adesiva aper- feiçoada. A comparação entre os Exemplos 3 e 4 mostra que uma maior temperatura para o primeiro estágio de aquecimento no Exemplo 3 resultou em um maior valor em ambas a dureza de revestimento e resistência adesi- va devido a secagem mais completa do revestimento. A Tabela 5 mostra que em algumas das juntas com rosca dos exemplos 1 - 7, ligeiro emperramento ocorreu na 15a e seqüências posterio- res de um teste de fixação e afrouxamento repetidos que simularam um po- ço petrolífero de alta temperatura, mas mesmo em tais casos, a fixação e afrouxamento puderam ser repetidos 20 vezes pelo preparo da superfície em todos os exemplos sem problemas com relação a hermeticidade ao gás. A ocorrência do ligeiro emperramento nos Exemplos 5 e 6 foi devido ao mate- rial do aço da junta com rosca, que é suscetível ao emperramento e consu- mo pelo atrito mútuo. Se o mesmo revestimento do lubrificante sólido como no Exemplo 5 ou 6 fosse formado em uma junta com rosca de aço tipo A ou B, presume-se que nenhum emperramento ocorrería. No Exemplo 4, desde que a temperatura para o primeiro estágio de aquecimento foi menor como apresentado acima, o revestimento resultante tinha uma dureza ligeiramente pequena, e, portanto ligeiro emperramento ocorreu na 17a e seqüências pos- teriores. (Exemplo Comparativo 1) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono do tipo A mos- trado na Tabela 1 foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre ela. A seguir, a caixa foi preaquecida para 175°C, e um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de epóxi contendo um pó lubrificante de uma mistura de bissulfeto de molibdênio e grafite (razão de massa = 9:1) foi formado na superfície da caixa. A secagem do revestimento aplicado foi executada por um estágio de aquecimento por 50 minutos em 150°C. A superfície do pino foi tratada somente pelo esmerilhamento mecânico.

Como mostrado na Tabela 5, no teste de fixação e afrouxamen- to, ligeiro emperramento ocorreu na primeira sequência. A fixação e afrou- xamento para a segunda seqüência prosseguiram depois do preparo da su- perfície, mas o consumo pelo atrito mútuo (emperramento grave) ocorreu até uma tal extensão que o afrouxamento tornou-se impossível, de modo que o teste foi terminado.

Esse exemplo corresponde a um caso no qual somente o primei- ro estágio do aquecimento na presente invenção foi executado para seca- gem. Nesse caso, embora o solvente e a umidade evaporassem até certa extensão do interior do revestimento, a evaporação não foi completa desde que o segundo estágio de aquecimento não foi executado, e o revestimento resultante tinha uma pequena dureza. Além disso, embora o preaquecimento fosse executado, a resistência adesiva foi também insuficiente. Assim, a du- reza e resistência adesiva insuficientes do revestimento de lubrificante sólido aparentavam ser responsáveis pela ocorrência prematura do consumo pelo atrito mútuo. (Exemplo Comparativo 2) O procedimento do Exemplo 1 foi repetido exceto que a tempe- ratura de preaquecimento foi elevada para 180°C e a aplicação do revesti- mento foi seguida pelo aquecimento que foi executado por um estágio de aquecimento por 50 minutos em 240°C.

Como mostrado na Tabela 5, no teste de fixação e afrouxamen- to, ligeiro emperramento ocorreu na quinta seqüência. A fixação e afrouxa- mento para a sexta seqüência prosseguiram depois do preparo da superfí- cie, mas o consumo pelo atrito mútuo ocorreu na sexta seqüência, de modo que o teste foi terminado.

Esse exemplo ilustra um método de aquecimento convencional e corresponde a um caso no qual somente o segundo estágio de aquecimento da presente invenção foi executado. Nesse caso, desde que o primeiro está- gio de aquecimento em uma temperatura menor não foi executado, o reves- timento úmido solidificou rapidamente, e o solvente e a umidade ficaram presos dentro do revestimento, dessa maneira causando uma grande flutua- ção na dureza e resistência adesiva do revestimento do lubrificante sólido resultante. Como resultado, imagina-se que o consumo pelo atrito mútuo tenha ocorrido prontamente. (Exemplo Comparativo 3) O procedimento do Exemplo Comparativo 1 foi repetido exceto que a temperatura de preaquecimento foi baixada para 130°C e a aplicação do revestimento foi seguida pelo aquecimento que foi executado pelo primei- ro estágio de aquecimento por 30 minutos em 50°C e, depois do esfriamento para temperatura ambiente, pelo segundo estágio de aquecimento por 30 minutos em 230°C.

Como mostrado na Tabela 5, no teste de fixação e afrouxamen- to, ligeiro emperramento ocorreu na sétima seqüência. A fixação e afrouxa- mento para a sexta seqüência prosseguiram depois do preparo da superfí- cie, mas o consumo pelo atrito mútuo ocorreu na nona seqüência, de modo que o teste foi terminado. Desde que a temperatura para o primeiro estágio de aquecimento era muito pequena, presume-se que a evaporação do sol- vente e da umidade do interior do revestimento que foi solidificando tornou- se insuficiente, e como no caso do Exemplo Comparativo 2 que corresponde a um método de aquecimento convencional, a dureza e resistência adesiva do revestimento de lubrificante sólido resultante flutuaram localmente, dessa maneira causando o consumo pelo atrito mútuo. (Exemplo Comparativo 4) O procedimento do Exemplo 1 foi repetido exceto que a caixa pré-tratada não foi preaquecida e a aplicação do revestimento foi seguida pelo aquecimento que foi executado pelo primeiro estágio de aquecimento por 20 minutos em 100°C e, depois do esfriamento para temperatura ambi- ente, pelo segundo estágio de aquecimento por 30 minutos em 410°C.

Como mostrado na Tabela 5, no teste de fixação e afrouxamen- to, ligeiro emperramento ocorreu na primeira seqüência. A fixação e afrou- xamento para a segunda seqüência prosseguiram depois do preparo da su- perfície, mas o consumo pelo atrito mútuo ocorreu até uma certa extensão que o afrouxamento tornou-se impossível, de modo que o teste foi termina- do.

Esse resultado aparentou ser devido à temperatura para o se- gundo estágio de aquecimento, que era muito alta, por meio do que a evapo- ração do solvente e umidade do interior do revestimento do lubrificante sóli- do tornou-se insuficiente e o próprio revestimento do lubrificante sólido tor- nou-se mole e se separou rapidamente durante a fixação na primeira se- qüência.

Exemplos 8-15 e Exemplos Comparativos 5 - 6 A superfície do pino e a superfície da caixa de uma junta com rosca para TUBOs de aço [diâmetro externo: 178 mm (7 polegadas), espes- sura da parede: 10,4 mm (0,408 polegadas)] feitos de um material selecio- nado de um aço ao carbono A, um aço Cr-Mo B, um aço de 13% de Cr C e um aço de elevado teor de liga D, cada um tendo uma composição mostrada na Tabela 1, foram submetidas a uma das combinações de tratamento de superfície (pré-tratamento de superfície e formação de um revestimento de lubrificante sólido) mostrado na Tabela 6. Os detalhes do tratamento de su- perfície serão descritos abaixo para cada exemplo.

Como descrito posteriormente, nesses exemplos e exemplos comparativos, um revestimento de lubrificante sólido foi formado somente na superfície da caixa, enquanto a superfície do pino ficou no estado como usi- nado ou a seguir revestida somente com uma camada de cobertura primária.

Um óleo de prevenção à ferrugem comum, comercialmente disponível, que não continha pó de metal pesado foi aplicado na superfície do pino de modo a evitar a ferrugem na superfície. Deve ser entendido por esses peritos na técnica que se o revestimento do lubrificante sólido fosse formado somente na superfície do pino, os mesmos resultados seriam obtidos. A Tabela 6 mostra os dados no pré-tratamento, isto é, a aspere- za de superfície em Rmax(R) do aço do substrato e a espessura de uma camada de cobertura primária (t), para cada um do pino e da caixa, bem como a constituição de um revestimento de lubrificante sólido, isto é, a resi- na particular (aglutinante), pó lubrificante e partículas finas que filtram ultra- violeta que foram usadas, a razão de massa do pó lubrificante em relação a resina (M) e a razão de massa (partes de massa) das partículas finas que filtram ultravioleta para 100 partes da resina (U) no revestimento do lubrifi- cante sólido, o diâmetro médio da partícula das partículas finas que filtram ultravioleta (P) e a espessura do revestimento do lubrificante sólido (t). O pó lubrificante que foi usado tinha o seguinte diâmetro médio de partícula: Pó de bissulfeto de molibdênio (MoS2): 15 pm Pó de bissulfeto de tungstênio (WS2): 4 pm Pó de grafite: 1 pm Pó de nitreto de boro (BN): 2 pm Pó de PTFE: 0,8 pm.

Usando uma junta com rosca que foi tratada como descrito aci- ma na qual um revestimento de lubrificante sólido foi formado na superfície da caixa pré-tratada e um óleo foi aplicado na superfície do pino pré-tratada, o pino e a caixa foram conectados sem aplicar uma força de aperto (torque), e a junta foi submetida a um teste de exposição externo (temperatura média: 28-33 °C e umidade relativa média: 60 - 70%) por 3 meses enquanto o pino e a caixa estavam conectados como acima. Depois de 3 meses, o pino e a caixa foram soltos, e a caixa foi examinada com relação a fissura do reves- timento do lubrificante sólido formado na superfície da caixa e com relação à ferrugem da superfície da caixa.

Além do mais, usando a junta com rosca que tinha sido submeti- da ao teste de exposição externo, a fixação e o afrouxamento foram repeti- dos até 20 vezes em temperatura ambiente, enquanto sem remover o óleo aplicado na superfície do pino, para examinar a ocorrência de emperramento ou consumo pelo atrito mútuo. Esse teste foi executado com uma velocidade de fixação de 10 rpm e um torque de fixação de 10340 pés.libras. A Tabela 7 mostra os resultados da ocorrência do emperramento ou consumo pelo atrito mútuo (na sexta e seqüências posteriores) e da fissura do revestimento e ferrugem da superfície de contato.

Tabela 6 (Notas) 1 ST: Tipo de aço 4 Comp = Exemplos comparativos 3Oil : óleo de prevenção de ferrugem comercialmente disponível 4resina PAI = resina de poliamidoimido "R" indica aspereza de superfície, Rmax (pm) "t" indica a espessura de um revestimento (pm) "M" indica a razão de massa do pó lubrificante em relação ao aglutinante "U" indica a razão de massa das partículas finas de peneiramento ao UV em relação a 100 partes da resina e "P" indica o diâmetro médio da partícula das partículas finas de peneiramento ao UV.

Tabela 7 1) 0 : sem emperramento ou consumo pelo atrito mútuo Δ: ligeiro emperra- mento (reparável) X: consumo pelo atrito mútuo (irreparável) não executado 2) ocorrência de fissuras: O: sem fissuras; Δ: leves fissuras; X fissuras notá- veis ocorrência de ferrugem: O: sem ferrugem; Δ: ferrugem ligeira mas não pro- blemática, X: ferrugem notável (problemática). 3) Ex: Exemplo; Com. Ex.: Exemplo Comparativo (Exemplo 8) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada pelo jato com areia com a- reia de #80 para ter uma aspereza de superfície de 15 pm. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubri- ficante de bissulfeto de molibdênio e partículas finas que filtram ultravioleta de óxido de titânio tendo um diâmetro médio de partícula de 0,03 pm foi for- mado na superfície da caixa. O revestimento de lubrificante sólido tinha uma espessura de 28 pm, e ele continha o pó lubrificante com uma razão de massa de 3,8 em relação a resina e as partículas finas que filtram ultraviole- ta com uma razão de massa de 10,2 em relação a 100 partes da resina. O

revestimento aplicado foi seco pelo aquecimento por 30 minutos em 260°C para tornar o revestimento resultante duro. A superfície do pino estava em um estado como usinado produ- zida pelo esmerilhamento (aspereza de superfície: 2 pm).

Nos exemplos seguintes, os dados mostrados na Tabela 6 não são indicados. (Exemplo 9) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela formação de um revestimento de conversão química de fos- fato de manganês nessa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio e partículas finas que filtram ultravioleta de óxido de zinco foi formado na camada de cobertura primária na mesma maneira como no E- xemplo 8. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de zinco sobre essa superfície. (Exemplo 10) Uma junta com rosca feita de um aço Cr-Mo tendo a composição B foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela formação de um revestimento de conversão química de fos- fato de manganês sobre essa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de epóxi contendo um pó lubrificante de bissulfeto de tungstênio e partículas finas que filtram ultravioleta de óxido de ferro foi for- mado na camada de cobertura primária da mesma maneira como no Exem- plo 8 exceto que a temperatura de aquecimento foi alterada para 230°C. A superfície do pino estava no estado como usinado produzido pelo esmerilhamento. (Exemplo 11) Uma junta com rosca feita de um aço com 13% de Cr tendo a composição C foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela eletrogalvanização para formar um revestimento de cobre.

Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina fenólica contendo um pó lubrificante de uma mistura de bissulfeto de molibdênio e grafite e partícu- las finas que filtram ultravioleta do óxido de titânio foi formado na camada de cobertura primária da mesma maneira como no Exemplo 8 exceto que a temperatura de aquecimento foi alterada para 170°C. A superfície do pino estava em um estado como usinado produ- zido pelo esmerilhamento. (Exemplo 12) Uma junta com rosca feita de um aço de elevado teor de liga e tendo a composição D foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela galvanização com rajada para formar um revestimento de liga de zinco-ferro. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de nitreto de boro e partículas finas que filtram ultravioleta do óxido de zinco foi formado na camada de co- bertura primária da mesma maneira como no Exemplo 8. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, pela galvanização com rajada para formar um revestimento de liga de zinco-ferro nessa superfície. (Exemplo 13) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície.

Depois que a superfície da caixa foi pré-tratada pelo esmerilha- mento mecânico, um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de uma mistura de bissulfeto de molibdênio e PTFE e partículas finas que filtram ultravioleta do óxido de titâ- nio foi formado na superfície da mesma maneira como no Exemplo 8. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de zinco sobre essa superfície. (Exemplo 14) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre essa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio e partículas finas que filtram ultravioleta de uma mistura de óxido de titânio e óxido de zinco foi formado na camada de cobertura primária da mesma maneira como no Exemplo 8. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de zinco sobre essa superfície. (Exemplo 15) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre essa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio e partículas finas que filtram ultravioleta de sulfato de bário foi formado na camada de cobertura primária da mesma maneira como no E- xemplo 8. A superfície do pino foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de zinco nessa superfície.

Como mostrado na Tabela 7, no teste de exposição externo, li- geiras fissuras foram observadas no revestimento do lubrificante sólido for- mado na superfície da caixa nos Exemplos 14 e 15. Entretanto, em todos os Exemplos de 8 a 15 incluindo esses exemplos, nenhuma ferrugem foi encon- trada. Dessa maneira, é concluído que as propriedades de prevenção de ferrugem de um revestimento de lubrificante sólido podem ser garantidas pela adição das partículas finas do peneiramento ao ultravioleta.

No teste de fixação e afrouxamento, não existiu a ocorrência de consumo pelo atrito mútuo nos Exemplos 8 a 12 enquanto a fixação e afrou- xamento foram repetidos 20 vezes, e a hermeticidade ao gás foi mantida completamente. Nos Exemplos 13 e 14 nos quais a quantidade das partícu- las finas que filtram ultravioleta foi maior ou menor, leve emperramento ocor- reu nas 18a e seqüências posteriores, mas a fixação e o afrouxamento pude- ram ser continuados até a 20a seqüência executando o preparo da superfí- cie. No Exemplo 15, leve emperramento ocorreu na 16a sequência, e a fixa- ção e afrouxamento puderam ser continuados até a 18a sequência. Entretan- to, na 19a seqüência, o consumo pelo atrito mútuo ocorreu, e o teste foi ter- minado. Esse resultado aparenta ser porque o sulfato de bário, que tinha um efeito de peneiramento ao ultravioleta relativamente pequeno, foi usado para as partículas finas que filtram ultravioleta, e seu diâmetro médio de partícula era relativamente grosso (1 μητι). Entretanto, a resistência ao consumo pelo atrito mútuo nesse exemplo é ainda considerada como melhor, quando com- parada com o resultado no Exemplo Comparativo 5 descrito abaixo. (Exemplo Comparativo 5) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre essa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo um pó lubrificante de bissulfeto de molibdênio sem partículas finas que filtram ultravioleta foi formado sobre a camada de cobertura primária da mesma maneira como no Exemplo 8. A superfície do pino estava em um estado como usinado produ- zido pelo esmerilhamento.

Como mostrado na Tabela 7, no teste de exposição externo, graves fissuras foram observadas no revestimento do lubrificante sólido for- mado na superfície da caixa. Desde que as fissuras alcançavam o substrato, a superfície ficou enferrujada notavelmente. No teste de fixação e afrouxa- mento, leve emperramento ocorreu na 1- seqüência e posteriores. A fixação e o afrouxamento puderam ser continuados até a 8a seqüência executando o preparo da superfície, mas o consumo pelo atrito mútuo ocorreu na 9a se- qüência, de modo que o teste foi terminado. (Exemplo Comparativo 6) Uma junta com rosca feita de um aço ao carbono tendo a com- posição A foi submetida ao seguinte tratamento de superfície. A superfície da caixa foi pré-tratada, depois do esmerilhamento mecânico, formando um revestimento de conversão química de fosfato de manganês sobre essa superfície. Um revestimento de lubrificante sólido de uma resina de poliamidoimido contendo partículas finas que filtram ultraviole- ta do óxido de titânio foi formado na camada de cobertura primária na mes- ma maneira como no Exemplo 8. A superfície do pino estava em um estado como usinado produ- zido pelo esmerilhamento.

Como mostrado na Tabela 7, no teste de exposição externo, ne- nhuma fissura foi observada no revestimento do lubrificante sólido formado na superfície da caixa. Nenhuma ferrugem foi observada também. Entretan- to, no teste de fixação e afrouxamento, o consumo pelo atrito mútuo ocorreu na primeira seqüência, e o teste foi terminado. A ausência de um pó lubrifi- cante aparenta ser responsável pela resistência insuficiente ao consumo pelo atrito mútuo.

Claims

1. Junta com rosca para tubos de aço compreendendo um pino (1) e uma caixa (2), cada um tendo uma superfície de contato incluindo uma porção com rosca (3) e uma porção de contato metálica sem rosca (4), sen- do que a superfície de contato de pelo menos um do pino (1) e da caixa (2) tem um revestimento de lubrificante sólido formado sobre ela que compre- ende um pó lubrificante selecionado de bissulfeto de molibdênio e/ou bissul- feto de tungstênio e uma resina, caracterizada pelo fato do revestimento ter uma dureza de 70 - 140 na escala Rockwell M, bem como uma resistência adesiva de pelo menos 500 N/m como determinado pelo método SAICAS.

2. Junta com rosca de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zada pelo fato de que a superfície de contato com o revestimento de lubrifi- cante sólido tem uma rugosidade de superfície de 5 - 40 pm de Rmax.

3. Junta com rosca de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zada pelo fato de que uma camada de revestimento porosa é disposta entre o revestimento do lubrificante sólido e a superfície de contato.