EA023235B1

EA023235B1 - Резьбовое соединение труб, имеющее улучшенные характеристики при высоком крутящем моменте

Info

Publication number: EA023235B1
Application number: EA201390655A
Authority: EA
Inventors: Кунио Гото; Ясухиро Ямамото
Original assignee: Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн; Валлурек Маннесманн Ойл Энд Гэс Франс
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2016-05-31
Also published as: WO2012060472A1; US8991870B2; EP2635833A4; EP2635833B1; EP2635833A1; AU2011324336B2; EA201390655A1; PL2635833T3; AR084136A1; JP2014501885A; JP5408390B2; CN103282707B; BR112013011119B1; CN103282707A; CA2816260C; BR112013011119A2; US20130276294A1; MX2013005091A; CA2816260A1; UA105334C2

Abstract

Смазочное покрытие, которое способно предотвращать возникновение заклинивания даже при осуществлении свинчивания с высоким крутящим моментом и которое обладает превосходными свойствами защиты от коррозии, наносят на контактные поверхности ниппеля и/или муфты резьбового соединения труб. Смазочное покрытие содержит сополимерные частицы, представляющие собой частицы акрилового кремнийорганического сополимера, имеющие средний диаметр частиц 10 до 50 мкм и диспергированные в высоковязкой матрице, состоящей из смеси, которую образуют вещество на основе канифоли, выбранное из канифоли и ее производных, воск, карбоксилат металла и основная соль металла и ароматической органической кислоты (такая как высокоосновный сульфонат кальция).

Description

Настоящее изобретение относится к резьбовому соединению труб для использования в свинчивании стальных труб и, в частности, к нефтепромысловым трубным изделиям и к их поверхностной обработке. Резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению может проявлять превосходную устойчивость к заклиниванию определенно без применения консистентной смазки, такой как композитная смазка, которую в прошлом наносили на резьбовые соединения при свинчивании нефтепромысловых трубных изделий. Соответственно, резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению может предотвращать вызываемые композитной смазкой неблагоприятные воздействия на глобальную окружающую среду и человека. Кроме того, в нем с трудом развивается пластическая деформация, и можно обеспечивать герметическое соединение двух металлических изделий устойчивым образом даже при осуществлении операции свинчивания с высоким крутящим моментом.

Уровень техники

Нефтепромысловые трубные изделия, такие как трубопроводы и обсадные трубы, используемые в устройстве нефтяных скважин для добычи сырой нефти или сжиженного нефтяного газа, как правило, соединяют друг с другом, используя резьбовые соединения труб. В прошлом глубина нефтяных скважин составляла от 2000 до 3000 м, но у глубоких скважин, таких как скважины на современных морских нефтяных месторождениях, глубина может достигать уровня от 8000 до 10000 м. Длина нефтепромыслового трубного изделия составляет, как правило, приблизительно 10 м, и система трубопроводов, содержащих текучую среду, такую как сырая нефть, текущая внутри нее, окружена множеством обсадных труб, и, следовательно, множество нефтепромысловых трубных изделий, которые соединяют друг с другом, может достигать огромного числа, составляющего тысячи или более.

В окружающей среде применения резьбовых соединений труб для нефтепромысловых трубных изделий на них воздействуют нагрузки в форме растягивающих усилий в аксиальном направлении, которые вызваны весом нефтепромысловых трубных изделий и самих соединений, комбинированные давления, такие как внутренние и внешние давления, а также геотермальное тепло. Таким образом, они должны быть способными гарантировать газонепроницаемость без повреждений даже в таких жестких условиях окружающей среды.

Типичное резьбовое соединение труб, используемое для соединения нефтепромысловых трубных изделий, имеет структуру типа ниппель-муфта, которую образуют деталь, имеющая внешнюю резьбу и называемая ниппель, и деталь, имеющая внутреннюю резьбу и называемая муфта. Как правило, ниппель образован на обоих концах нефтепромыслового трубного изделия, и муфта образована на внутренней поверхности обоих концов компонента резьбового соединения, называемого соединительная втулка.

Как представлено на фиг. 1, резьбовое соединение, которое обладает превосходной газонепроницаемостью и называется специальное резьбовое соединение, имеет уплотнительную часть и выступающую часть (также называется торсионный выступ) на каждой детали (ниппеле и муфте). Уплотнительная часть образована на внешней периферии около краевой поверхности ближе к краю ниппеля, чем внешняя резьба, и на внутренней периферии основания внутренней резьбы муфты, и выступающая часть образована на краевой поверхности у края ниппеля и на соответствующей крайней задней части муфты. Уплотнительная часть и выступающая часть составляют ненарезанную металлическую контактную часть ниппеля или муфты резьбового соединения труб, и ненарезанная металлическая контактная часть и нарезанная часть (внешняя или внутренняя резьба) составляют контактную поверхность ниппеля или муфты. Когда вставляют один конец (ниппель) нефтепромыслового трубного изделия в соединительную втулку (муфта) и затягивают внешнюю резьбу ниппеля и внутреннюю резьбу соединительной втулки до тех пор, пока выступающие части ниппеля и муфты не состыкуются, и затем прилагают подходящий крутящий момент, чтобы уплотнительные части ниппеля и муфты вошли в тесный контакт друг с другом и образовали герметическое соединение двух металлических изделий, в результате чего поддерживается газонепроницаемость резьбового соединения.

Когда систему трубопроводов или обсадные трубы опускают в нефтяную скважину, вследствие разнообразных проблем резьбовое соединение, которое было ранее затянуто, иногда ослабляется, резьбовые соединения поднимают из нефтяной скважины, затем их повторно затягивают и опускают в скважину. Согласно требованиям Американского нефтяного института (ΑΡΙ) устойчивость к заклиниванию должна быть такой, чтобы сохранялась газонепроницаемость и не возникало неустранимое заедание, так называемое заклинивание, даже когда соединение претерпевает затягивание (свинчивание) и ослабление (развинчивание) десять раз в случае соединения для системы трубопроводов и три раза в случае соединения для обсадных труб.

Чтобы увеличивать устойчивость к заклиниванию и газонепроницаемость при осуществлении свинчивания резьбового соединения для нефтепромысловых трубных изделий вязкий жидкий смазочный материал (консистентная смазка), который называется композитная смазка и который содержит порошки тяжелых металлов, наносят на контактную поверхность резьбового соединения (а именно на резьбу и ненарезанную металлическую контактную часть ниппеля или муфты). Композитную смазку предписывает бюллетень ΑΡΙ 5Α2.

- 1 023235

В прошлом было предложено подвергать контактную поверхность резьбового соединения поверхностной обработке разнообразных типов, таких как азотирование, нанесение электролитического покрытия разнообразных типов, включая оцинкование и нанесение композитного электролитического покрытия, и фосфатная химическая конверсионная обработка, образуя один или более слоев, чтобы повышать удерживание композитной смазки или улучшать свойства скольжения. Однако, как описано ниже, использование композитной смазки создает угрозу неблагоприятных воздействий на окружающую среду и человека.

Композитная смазка содержит большое количество порошков тяжелых металлов, таких как цинк, свинец и медь. Во время свинчивания резьбового соединения смазка, которая была нанесена, смывается или перетекает на внешнюю поверхность, и существует возможность того, что она будет производить неблагоприятные воздействия на окружающую среду и, в частности, на живые ресурсы моря вследствие вредных тяжелых металлов, таких как свинец. Кроме того, процесс нанесения композитной смазки ухудшает технологическую среду и эффективность работы, а также существует проблема ее токсичности по отношению к человеку.

В последние годы в результате введения в действие Осло-Парижской конвенции (Ο8ΡΑΚ) 1998 г., направленной на предотвращение загрязнения морской среды в северо-восточной части Атлантического океана, в глобальном масштабе установлены строгие ограничения в целях защиты окружающей среды, а в некоторых регионах уже регулируется использование композитной смазки. Соответственно, чтобы предотвращать вредные воздействия на окружающую среду и человека во время устройства газовых скважин и нефтяных скважин, развивается спрос на резьбовые соединения, которые могут проявлять превосходную устойчивость к заклиниванию без использования композитной смазки.

В качестве резьбового соединения, которое можно использовать для соединения нефтепромысловых трубных изделий без применения композитной смазки, заявители настоящего изобретения предложили в патентном документе 1 резьбовое соединение труб, на которое нанесено вязкое жидкое или полутвердое смазочное покрытие, и в патентном документе 2 они предложили резьбовое соединение труб, которое подавляет клейкость поверхности резьбового соединения и уменьшает адгезию инородных материалов, таких как грязь, песок и мусор, что представляет собой недостаток вязкого жидкого или полутвердого смазочного покрытия.

Патентный документ 1: японский патент 1Ρ 2002-173692 А

Патентный документ 2: японский патент 1Ρ 2004-53013 А Сущность изобретения

В специальном резьбовом соединении, таком как соединение, представленное на фиг. 1, которое имеет уплотнительную часть и выступающую часть, газонепроницаемость гарантируется образованием герметического соединения двух металлических изделий между уплотнительными частями ниппеля и муфты во время свинчивания.

Фиг. 2 представляет график крутящего момента (ордината представляет крутящий момент, и абсцисса представляет число витков) данного типа резьбового соединения во время свинчивания. Как представлено на данной фигуре, при увеличении числа витков крутящий момент сначала постепенно увеличивается вследствие того, что вступает во взаимный контакт резьба ниппеля и муфты. После этого вступают в контакт уплотнительные части ниппеля и муфты контакта, и увеличивается скорость увеличения крутящего момента. Наконец, выступающие части на конце ниппеля и выступающая часть муфты вступают в контакт друг с другом (это состояние называется соединение выступа), и когда они начинают взаимодействовать друг с другом (крутящий момент в начале этого взаимодействия называется крутящий момент соединения выступа и обозначается Ή), крутящий момент резко увеличивается. Свинчивание завершается, когда крутящий момент становится равным заданному моменту свинчивания.

Однако за счет специального резьбового соединения, используемого в глубоких нефтяных скважинах, в котором применяются напряжения сжатия и напряжения изгиба, свинчивание иногда осуществляют с крутящим моментом, который является выше, чем обычный крутящий момент, таким образом, что ослабление не происходит. В этом случае выступающая часть на торцевой поверхности ниппеля и выступающая часть муфты, которая вступает с ней в контакт, иногда претерпевает пластическую деформацию (крутящий момент во время пластической деформации называется крутящий момент на пределе текучести и обозначается Ту), и, как представлено на фиг. 2, в выступающих частях иногда возникает пластическая деформация.

В резьбовом соединении, которое свинчивают с высоким крутящим моментом, является преимущественным высокое значение Ту-Т§ (сопротивление крутящему моменту на выступе, которое обозначается ΔΤ). Однако в случае резьбовых соединений труб, которые описаны в патентных документах 1 и 2, где использовали вязкое жидкое или полутвердое смазочное покрытие, Ту становится низким по сравнению со случаем, в котором используют традиционную композитную смазку. В результате, было обнаружено, что ΔΤ становится малым, и возникает проблема того, что свинчивание невозможно осуществлять с высоким крутящим моментом, поскольку выступающие части перестают подвергаться пластической деформации при низком моменте свинчивания.

- 2 023235

Оптимальный крутящий момент на фиг. 2 означает крутящий момент, который является оптимальным для завершения свинчивания при достижении уровня взаимодействия в уплотнительных частях, который является необходимым для поддержания газонепроницаемости, и его надлежащее значение определяют в зависимости от внутреннего диаметра и типа соединения.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить резьбовое соединение труб, имеющее смазочное покрытие, в котором не содержатся вредные тяжелые металлы, такие как свинец, создающие нагрузку на глобальную окружающую среду, которое придает устойчивость к заклиниванию, газонепроницаемость и свойства защиты от коррозии и которое может обеспечивать высокое значение ΔΤ для соединения, в результате чего предотвращается пластическая деформация выступающих частей соединения даже при осуществлении свинчивания с высоким крутящим моментом.

Было обнаружено, что даже при простом изменении композиции смазочного покрытия таким образом, чтобы изменить коэффициент трения с целью увеличения ΔΤ, как правило, значения Τ и Ту проявляют одинаковое поведение по сравнению друг с другом. Например, если коэффициент трения смазочного покрытия увеличивается, Ту увеличивается, но Т также увеличивается (это явление называется высокое соединение выступа). В результате, в худшем случае, выступающие части ниппеля и муфты не вступают в контакт друг с другом в установленный момент свинчивания, и даже возникают ситуации, в которых невозможно завершение свинчивания (это явление называется отсутствие соединения выступа).

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в случае смазочного покрытия, состоящего только из веществ, которые производят абсолютно нулевую нагрузку или почти нулевую нагрузку на глобальную окружающую среду, за счет использования структуры покрытия, в котором определенные антифрикционные сополимерные частицы диспергированы в высоковязкой матрице, Тз можно уменьшать до низкого значения, и Ту можно увеличивать таким образом, что может увеличиваться ΔΤ. Механизм действия этого смазочного покрытия гипотетически и приблизительно можно описать следующим образом.

Фиг. 3 (а) и 3(Ь) представляют состояние контактных поверхностей ниппеля и муфты в начале свинчивания (соединение выступа) и непосредственно перед завершением свинчивания (а именно при низком давлении и высоком давлении) соответственно, когда контактная поверхность одной детали (ниппеля или муфты) имеет смазочное покрытие с описанной выше структурой, и контактная поверхность другой детали остается непокрытой металлической поверхностью.

Как представлено на фиг. 3(а), на начальной стадии соединения выступа, когда давление еще остается низким, металлическая поверхность противоположной детали в первую очередь вступает в контакт с антифрикционными сополимерными частицами, выступающими из смазочного покрытия, в результате чего коэффициент трения является низким, и соответственно Т является низким. С другой стороны, как представлено на фиг. 3(Ь), при высоком давлении непосредственно перед завершением свинчивания металлическая поверхность противоположной детали также вступает в контакт с покрытием, изготовленным из высоковязкой матрицы, и коэффициент трения увеличивается. В результате, Ту становится выше, и становится большим ΔΤ.

При высоком давлении сополимерные частицы, которые выступают из смазочного покрытия, погружаются в покрытие, главным образом, вследствие своей пластической деформации. Когда давление уменьшается, сополимерные частицы возвращаются в свое исходное состояние, в котором они выступают из смазочного покрытия, несмотря на их износ в некоторой степени. Таким образом, состояние, представленное на фиг. 3(а) и 3(Ь), также сохраняется во втором и последующих циклах свинчивания, и поддерживается удовлетворительная устойчивость к заклиниванию.

Настоящее изобретение представляет собой резьбовое соединение труб, содержащее ниппель и муфту, причем каждая из этих деталей имеет контактную поверхность, включающую резьбу и ненарезанную металлическую контактную часть, отличающееся тем, что контактная поверхность по меньшей мере одной детали (ниппеля или муфты) имеет смазочное покрытие, содержащее частицы сополимера, образованного полимером, выбранным из кремнийорганического полимера и фторуглеродного полимера, с термопластическим полимером, диспергированные в вязкой матрице, у которой комплексная динамическая вязкость составляет по меньшей мере 3000 Па-с при 25°С.

Матрицу, у которой комплексная динамическая вязкость составляет по меньшей мере 3000 Па-с при 25°С, можно рассматривать как высоковязкую матрицу. Известно, что кремнийорганический полимер и фторуглеродный полимер обладают низкой вязкостью (в настоящем документе данные полимеры в совокупности называются антифрикционные полимеры), и сополимер, который образован таким полимером и термопластическим полимером, также имеет низкую вязкость. Таким образом, смазочное покрытие, используемое в настоящем изобретении, отличается тем, что оно содержит частицы антифрикционного сополимера, диспергированного в высоковязкой матрице.

Высоковязкая матрица проявляет высокое вязкостное сопротивление на поверхности скольжения и, таким образом, способствует увеличению трения смазочного покрытия. С другой стороны, сополимерные частицы способствуют уменьшению сопротивления трению на поверхности скольжения.

- 3 023235

Во время образования смазочного покрытия антифрикционные сополимерные частицы выступают из поверхности покрытия таким образом, что кремнийорганические или фторуглеродные полимерные части сополимерных частиц направлены наружу вследствие действия поверхностного натяжения и сродства высоковязкой матрицы, которое выше для термопластической полимерной части сополимера, чем для его кремнийорганической или фторуглеродной полимерной части, в результате чего образуется структура покрытия, схематически представленная на фиг. 3(а). В результате, как описано выше, при низком давлении поверхность противоположной детали вступает в контакт, главным образом, с антифрикционными сополимерными частицами, выступающими из поверхности смазочного покрытия, в результате чего уменьшается коэффициент трения покрытия, приводя к низкому Τδ. С другой стороны, при высоком давлении выступающие антифрикционные сополимерные частицы погружаются в покрытие, главным образом, вследствие своей пластической деформации, и поверхность противоположной детали также вступает в контакт с высоковязкой матрицей, в результате чего увеличивается коэффициент трения всего покрытия, приводя к высокому Ту. Таким образом, можно обеспечивать большое значение ΔΤ.

Таким образом, в резьбовом соединении согласно настоящему изобретению коэффициент трения между контактными поверхностями ниппеля и муфты во время скольжения при низком давлении отличается от коэффициента трения во время скольжения при высоком давлении.

В частности, коэффициент трения, измеренный при давлении 1 ГПа, является больше, чем коэффициент трения, измеренный при давлении 0,3 ГПа. Разность, вычисленная вычитанием коэффициента трения, измеренного при 0,3 ГПа, из коэффициента трения, измеренного при 1 ГПа, составляет предпочтительно по меньшей мере 0,02, предпочтительнее по меньшей мере 0,03 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,05.

Коэффициент трения смазочного покрытия можно измерять методом стержня и впадины фирмы РАЬЕХ (далее называется метод РЛЬЕХ), используя содержащую ниппель и призму машину РЛЬЕХ в соответствии со стандартом ΑδΤΜ Ό 2625 (срок службы до полного износа и нагрузочная способность твердых пленочных смазочных материалов) или ΑδΤΜ Ό 2670 (свойства износа текучих смазочных материалов).

В настоящем изобретении коэффициент трения контактных поверхностей резьбового соединения труб измеряют, используя исследуемый образец, изготовленный из такой же стали, как резьбовое соединение труб, и имеющий такое же твердое смазочное покрытие, нанесенное после такой же подготовительной поверхностной обработки. Измерение осуществляют при высоком давлении 1 ГПа, которое соответствует максимальному давлению, приложенному к уплотнительным частям во время свинчивания резьбового соединения труб, и при низком давлении 0,3 ГПа. Таким образом, средний коэффициент трения в состоянии устойчивого трения перед возникновением заклинивания определяют при каждом из этих давлений для сравнения друг с другом. Разумеется, можно использовать и другой традиционный лабораторный измеритель трения для измерения коэффициента трения. Независимо от применяемого способа или устройства коэффициент трения используемого в настоящем изобретении смазочного покрытия, измеренный при высоком давлении (1 ГПа), является выше, чем коэффициент трения, измеренный при низком давлении (0,3 ГПа), когда измерение осуществляют при прочих равных условиях, кроме приложенного давления. Как правило, коэффициент трения, составляющий 0, 1 или более, рассматривают как высокий коэффициент трения, а коэффициент трения, составляющий 0,05 или менее, рассматривают как низкий коэффициент трения.

Сополимерные частицы представляют собой предпочтительно сферические частицы, и предпочтительнее они представляют собой сферические частицы акрилового кремнийорганического сополимера, имеющие средний диаметр частиц от 10 до 50 мкм, и их содержание в смазочном покрытии составляет предпочтительно от 0,1 до 20 мас.%.

Высоковязкая матрица предпочтительно содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из материалов на основе канифоли, включая канифоль и ее производные, воски, карбоксилаты металлов и основные соли металлов и ароматических органических кислот.

Смазочное покрытие может дополнительно содержать графит в качестве модификатора трения. Толщина смазочного покрытия составляет предпочтительно от 10 до 500 мкм.

Контактная поверхность по меньшей мере одной детали (ниппеля или муфты), которая имеет смазочное покрытие, предпочтительно претерпевает перед нанесением смазочного покрытия подготовительную поверхностную обработку выбранным способом, включая по меньшей мере один из струйной обработки, травления, фосфатной химической конверсионной обработки, оксалатной химической конверсионной обработки, боратной химической конверсионной обработки, электролитического нанесения покрытия, распылительного нанесения покрытия и их сочетаний.

Когда контактная поверхность только одной детали (ниппеля или муфты) имеет смазочное покрытие, контактная поверхность другой детали (ниппеля или муфты) предпочтительно претерпевает поверхностную обработку выбранным способом, включая по меньшей мере один из струйной обработки, травления, фосфатной химической конверсионной обработки, оксалатной химической конверсионной обработки, боратной химической конверсионной обработки, электролитического нанесения покрытия, распылительного нанесения покрытия и их сочетаний.

- 4 023235

Резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению предпочтительно используют для соединения нефтепромысловых трубных изделий.

Настоящее изобретение также относится к способу соединения множества нефтепромысловых трубных изделий путем использования описанного выше резьбового соединения труб без нанесения консистентной смазки.

Резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению производит незначительную нагрузку на глобальную окружающую среду, потому что в смазочном покрытии, нанесенном на контактную поверхность, не содержатся вредные тяжелые металлы, такие как свинец, в отличие от композитной смазки. Тем не менее, смазочное покрытие проявляет большое значение ΔΤ как традиционная композитная смазка, в результате чего становится возможным осуществление свинчивания без возникновения пластической деформации или заклинивания выступающих частей даже при осуществлении свинчивания с высоким крутящим моментом. Кроме того, заклинивание можно подавлять даже в жестких условиях, таких как условия, возникающие во время нестационарного бурения в море.

Кроме того, резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению подавляет образование ржавчины, его смазочное действие продолжается даже при повторном свинчивании и развинчивании, и оно способно гарантировать газонепроницаемость после свинчивания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 схематически представляет выступающие части и уплотнительные части ниппеля и муфты специального резьбового соединения.

Фиг. 2 представляет типичный график крутящего момента во время свинчивания специального резьбового соединения.

Фиг. 3(а) и 3(Ь) схематически представляют механизм действия смазочного покрытия согласно настоящему изобретению.

Фиг. 4 схематически представляет сборную структуру стальной трубы и соединительной втулки во время транспортировки стальной трубы.

Фиг. 5 схематически представляет соединяющиеся части резьбового соединения.

Фиг. 6(а) и 6(Ь) представляют пояснительные изображения, показывающие контактную поверхность резьбового соединения труб согласно настоящему изобретению; фиг. 6(а) представляет пример поверхностной шероховатости самой контактной поверхности, и фиг. 6(Ь) представляет пример нанесения покрытия в ходе подготовительной поверхностной обработки для создания поверхностной шероховатости контактной поверхности.

Варианты осуществления изобретения

Далее резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению будет подробно разъяснено посредством примера.

Фиг. 4 схематически представляет состояние стальной трубы для нефтепромыслового трубного изделия и соединительной втулки во время транспортировки. Ниппель 1, имеющий внешнюю резьбу 3 на своей внешней поверхности, изготовлен на обоих концах стальной трубы А, и муфта 2, имеющая внутреннюю резьбу на своей внутренней поверхности, изготовлена на обеих сторонах соединительной втулки В. Ниппель представляет собой деталь резьбового соединения, имеющую внешнюю резьбу, и муфта представляет собой деталь резьбового соединения, имеющую внутреннюю резьбу. Соединительная втулка В предварительно присоединена к одному концу стальной трубы А. Хотя это не показано на чертеже, протекторы для защиты резьбы установлены на неприсоединенном ниппеле стальной трубы А и неприсоединенной муфте соединительной втулки В перед транспортировкой. Эти протекторы снимают перед использованием резьбового соединения.

Как представлено на чертеже, в типичном резьбовом соединении труб ниппель изготовлен на внешней поверхности обоих концов стальной трубы, и муфта изготовлена на внутренней поверхности соединительной втулки, которая представляет собой отдельный компонент. Существуют встроенные резьбовые соединения труб, для которых не используется соединительная втулка, которые имеют ниппель на одном конце стальной трубы и муфту на ее другом конце. Резьбовое соединение труб согласно настоящему изобретению может принадлежать к любому из этих типов резьбового соединения.

Фиг. 5 схематически представляет структуру типичного резьбового соединения труб (далее называется просто резьбовое соединение). Резьбовое соединение составляют ниппель 1, изготовленный на внешней поверхности конца стальной трубы А, и муфта 2, изготовленная на внутренней поверхности соединительной втулки В. Ниппель 1 имеет внешнюю резьбу 3а, уплотнительную частью 4а, расположенную на конце стальной трубы, и выступающую часть 5 на конце поверхности труба. Соответственно, муфта 2 имеет внутреннюю резьбу 3Ь, уплотнительную часть 4Ь и выступающую часть 5 позади резьбы. Уплотнительная часть и выступающая часть каждой детали (ниппеля и муфты) образуют ненарезанную металлическую контактную часть.

Резьбы 3а и 3Ь, уплотнительные части 4а и 4Ь и выступающие части 5 (то есть резьбы и ненарезанные металлические контактные части) ниппеля 1 и муфты 2 представляют собой контактные поверхности резьбового соединения. У этих контактных поверхностей должны быть устойчивость к заклиниванию, газонепроницаемость и коррозионная стойкость. В прошлом для этой цели использовали композит- 5 023235 ную смазку, содержащую порошки тяжелых металлов, или наносили вязкое жидкое или полутвердое смазочное покрытие на контактные поверхности. Однако, как указано выше, проблема композитной смазки заключается в том, что она производит неблагоприятное воздействие на человека и окружающую среду, и проблема покрытия заключается в том, что при использовании высокого крутящего момента во время свинчивания существует возможность пластической деформации выступающих частей до завершения свинчивания вследствие малого значения ΔΤ.

Согласно настоящему изобретению, как представлено на фиг. 6(а) и 6(Ь) по отношению к уплотнительным частям, на контактную поверхность по меньшей мере одной детали (ниппеля или муфты) наносят смазочное покрытие 31а поверх стальной поверхности 30а или 30Ь. Это смазочное покрытие 31а проявляет такие же превосходные смазочные свойства и эффект сохранения газонепроницаемости во время свинчивания резьбового соединения, как традиционная композитная смазка. Таким образом, резьбовое соединение согласно настоящему изобретению может предотвращать заклинивание резьбового соединения и поддерживать газонепроницаемость после свинчивания без пластической деформации выступающих частей даже при повторении свинчивания и развинчивания с высоким крутящим моментом без использования композитной смазки.

Подложка для смазочного покрытия 31а (а именно контактная поверхность резьбового соединения) предпочтительно представляет собой шероховатую поверхность. Как представлено на фиг. 6(а), поверхностная шероховатость может быть создана за счет непосредственной поверхностной шероховатости стальной поверхности 30а путем струйной обработки или травления. В качестве альтернативы, как представлено на фиг. 6(Ь), это можно обеспечивать осуществлением подготовительной поверхностной обработки, получая покрытие 32, имеющее шероховатую поверхность, на стальной поверхности 30Ь перед нанесением смазочного покрытия 31а.

Смазочное покрытие 31а можно получать приготовлением образующей смазочное покрытие композиции, которую, если это необходимо, разбавляют подходящим органическим растворителем, и ее нанесением подходящим способом, таким как нанесение с помощью кисти, распыление или погружение, и, если это необходимо, последующим высушиванием для испарения растворителя.

Смазочное покрытие можно наносить на контактные поверхности обеих деталей (ниппеля и муфты), но в случае ниппеля и муфты, которые были соединены друг с другом перед транспортировкой, как представлено на фиг. 3, достаточно наносить смазочное покрытие на контактную поверхность только одной детали (ниппеля или муфты). В этом случае легче осуществлять подготовительную поверхностную обработку и нанесение для образования смазочного покрытия на короткой соединительной втулке, чем на длинной стальной трубе, таким образом, удобно образовывать смазочное покрытие на контактной поверхности соединительной втулки (обычно на контактной поверхности муфты). В случае ниппеля и муфты, которые не были соединены перед транспортировкой, предпочтительно образовывать смазочное покрытие на контактных поверхностях обеих деталей (ниппеля и муфты), чтобы одновременно придавать поверхностям смазочные свойства и свойства защиты от коррозии. В результате, можно предотвратить ухудшение смазочных свойств и газонепроницаемости резьбового соединения вследствие образования ржавчины.

Смазочное покрытие должно покрывать всю контактную поверхность ниппеля и/или муфты, но настоящее изобретение также включает случай, в котором покрытой является только часть контактной поверхности (например, только ненарезанная металлическая контактная часть).

Смазочное покрытие

Чтобы предотвращать заклинивание во время свинчивания стальных труб при резьбовом соединении, а также предотвращать ржавление во время хранение, смазочное покрытие наносят на контактную поверхность по меньшей мере одной детали (ниппеля или муфты) резьбового соединения. В настоящем изобретении для нанесения смазочного покрытия, которое имеет достаточно большое значение ΔΤ, чтобы предотвращать пластическую деформацию выступающих частей даже при осуществлении свинчивания с высоким крутящим моментом, и которое способно предотвращать возникновение заклинивания и возникновение ржавления во время хранение, смазочное покрытие наносят таким способом, чтобы оно имело структуру, в которой определенные антифрикционные сополимерные частицы являются диспергированными в высоковязкой матрице.

Покрытие, содержащее частицы кремнийорганического полимера или фторуглеродного полимера, то есть антифрикционного полимера, проявляет низкую вязкость. Однако в случае такого смазочного покрытия, которое содержит данные частицы, состоящие исключительно из антифрикционного полимера, вследствие недостаточной силы связывания частиц с покрытием, частицы склонны легко отслаиваться при воздействии силы трения. В результате, даже несмотря на хорошие исходные смазочные свойства, износоустойчивость и срок службы покрытия уменьшаются вследствие отслаивания частиц, и невозможно сохранение хороших смазочных свойств.

Таким образом, в настоящем изобретении используют частицы сополимера, полученного сополимеризацией антифрикционного полимера с другим полимером (таким как акриловый полимер или уретановый полимер), имеющим высокое сродство к высоковязкой матрице смазочного покрытия. Использо- 6 023235 вание таких сополимерных частиц увеличивает сродство частиц к высоковязкой матрице и покрываемому металлу (контактной поверхности резьбового соединения), и, следовательно, становится возможным сохранение адгезии смазочного покрытия и хороших смазочных свойств.

Такие антифрикционные сополимерные частицы можно изготавливать в реакции сополимеризации между мономером другого полимера и антифрикционным полимером, в который введена функциональная группа, способная реагировать с данным мономером. Функциональная группа, которую можно вводить в антифрикционный полимер (такой как кремнийорганический полимер или фторуглеродный полимер), может представлять собой (мет)акриловую группу в случае сополимеризации с акриловым полимером, гидроксильную группу в сополимеризации с уретановым полимером, эпоксидную группу, карбоксильную группу или гидроксильную группу в сополимеризации со сложнополиэфирным полимером, фенольную группу в сополимеризации с поликарбонатным полимером, аминогруппу в сополимеризации с полиимидным полимером и гидроксильную группу в сополимеризации с термопластическим эпоксидным полимером.

Особенно предпочтительно использовать акриловые кремнийорганические сополимерные частицы в качестве сополимерных частиц в настоящем изобретении. Они представляют собой частицы сополимера, содержащего кремнийорганический полимер и акриловый мономер, и их можно изготавливать сополимеризацией полиорганосилоксана, имеющего концевую свободнорадикально полимеризуемую группу, такую как (мет)акриловая группа, со сложным эфиром (мет)акриловой кислоты. Массовое соотношение полиорганосилоксана и сложного эфира (мет)акриловой кислоты в данном сополимере составляет предпочтительно от 60:40 до 80:20. Размер сополимерных частиц предпочтительно является таким, что средний диаметр частиц находится в интервале от 10 до 400 мкм.

Сополимеризацию можно осуществлять путем эмульсионной полимеризации или подобным способом, используя подходящую жидкую среду и инициатор свободнорадикальной полимеризации. Полученный в результате сополимер в форме эмульсии подвергают разделению твердой и жидкой фаз таким образом, чтобы получить твердую фазу, и желательные сополимерные частицы получают в форме вторичных частиц, которые представляют собой агрегаты мельчайших частиц в эмульсии (первичных частиц). В настоящем изобретении частицы и диаметры частиц означают вторичные частицы и диаметры вторичных частиц соответственно. Форма сополимерных частиц может быть аморфной или сферической, но предпочтительно она является сферической, т.е. они предпочтительно представляют собой сферические частицы.

В настоящем изобретении сферические акриловые кремнийорганические сополимерные частицы, имеющие средний диаметр частиц от 10 до 50 мкм, являются особенно предпочтительными. Сферические частицы акрилового кремнийорганического сополимера, у которых средний диаметр частиц составляет 30 мкм, продает фирма Νίδδίη СНст1са1 1иДи8йу Со., Ы4. под товарным наименованием СНаПпс К1708. Данный продукт можно использовать в качестве антифрикционных сополимерных частиц в настоящем изобретении.

Содержание антифрикционных сополимерных частиц и предпочтительно акриловых кремнийорганических сополимерных частиц в смазочном покрытии составляет предпочтительно от 0,2 до 20 мас.% Если их содержание составляет менее чем 0,2 мас.%, невозможно в достаточной степени получать описанные выше эффекты настоящего изобретения. С другой стороны, если их содержание превышает 20 мас.%, однородность дисперсии частиц в высоковязкой матрице, а также адгезия и пленкообразующие свойства покрытия ухудшаются, и может оказаться затруднительным получение качественного покрытия. Более предпочтительное содержание сополимерных частиц составляет от 1 до 15 мас.%.

Смазочное покрытие содержит высоковязкую матрицу, у которой комплексная динамическая вязкость составляет по меньшей мере 3000 Па-с при 25°С. Комплексную динамическую вязкость измеряют в соответствии со стандартом Л8 К 7244-10: 2005 (Пластмассы - Определение динамических механических свойств - Часть 10 - Измерение комплексной динамической вязкости с помощью колебательного реометра с параллельными пластинами). Например, вязкость можно измерять, используя вязкоупругий реометр АКЕ8, изготавливаемый фирмой ТА йМштспК причем измерения осуществляют в режиме кручения (расстояние между параллельными пластинами 25 мм) при частоте измерений 1 Гц.

Примеры веществ, способных образовывать матрицу, которая проявляет высокую вязкость, где комплексная динамическая вязкость при 25°С составляет по меньшей мере 3000 Па-с, представляют собой одно или более веществ, выбранных из вещества на основе канифоли, включая канифоль и ее производные, восков, карбоксилатов металлов и основных солей металлов и ароматических органических кислот.

В числе этих веществ вещества на основе канифоли эффективно увеличивают коэффициент трения слоя смазочного материала, то есть увеличивают значение ΔΤ, в то время как воски, карбоксилаты металлов и основные соли металлов и ароматических органических кислот являются эффективными, главным образом, для предотвращения заклинивания смазочного покрытия. Соответственно, высоковязкая матрица предпочтительно представляет собой смесь вещества на основе канифоли с одним или несколькими веществами, такими как воск, карбоксилат металла и основная соль металла и ароматической орга- 7 023235 нической кислоты. Эта высоковязкая матрица предпочтительнее представляет собой смесь, содержащую, по меньшей мере, по одному веществу из таких веществ, как вещество на основе канифоли, воск, карбоксилат металла и основная соль металла и ароматической органической кислоты. Эти компоненты будут описаны ниже.

Вещество на основе канифоли, выбранное из канифоли и ее производных, в смазочном покрытии эффективно увеличивает значение ΔΤ покрытия путем увеличения его вязкости при воздействии высоким давлением на поверхности трения. Канифоль представляет собой натуральный полимер, выделяемый деревьями семейства сосновых и состоящий из трех элементов, включая углерод, водород и кислород. Его основными компонентами являются смоляная кислота, имеющая формулу С₂₀Н₃₀О₂, и канифольные кислоты, имеющие формулу С_пН_п+10О₄. Типичными полимерными кислотами являются абиетиновая кислота и ά- или 1-пимаровая кислота.

В зависимости от способа получения канифоль можно классифицировать как талловую канифоль, живичную канифоль и экстракционную канифоль. Можно использовать любой из данных типов. В продаже имеются разнообразные производные канифоли, такие как сложные эфиры канифоли, гидрированные канифоли, полимеризованные канифоли и диспропорционированные канифоли, и эти производные канифоли можно использовать в качестве веществ на основе канифоли.

Содержание вещества на основе канифоли в смазочном покрытии составляет предпочтительно не более чем 30 мас.%. Если содержание превышает 30 мас.%, композиция, которую используют для изготовления покрытия, приобретает высокую вязкость, и изготовление покрытия может становиться затруднительным. Чтобы в достаточной степени обеспечивать описанные выше эффекты вещества на основе канифоли, содержание канифоли в смазочном покрытии составляет предпочтительно по меньшей мере 5 мас.%. Более предпочтительное содержание составляет от 5 до 20 мас.%.

Смазочное покрытие в резьбовом соединении труб согласно настоящему изобретению предпочтительно не содержит тяжелых металлов. Причина, по которой композитная смазка, которую использовали для смазки резьбовых соединений труб, содержит большие количества порошка мягких тяжелых металлов, таких как свинец и цинк, представляет собой цель предотвращения заклинивания путем уменьшения непосредственного контакта между металлическими деталями. В настоящем изобретении эту функцию совместно выполняет вещество на основе канифоли и другие составляющие высоковязкой матрицы вместе с сополимерными частицами, которые содержатся в смазочном покрытии. Таким образом, покрытие может проявлять достаточное смазочное действие без содержания каких-либо тяжелых металлов.

Воск не только производит эффект предотвращения заклинивания путем уменьшения трения смазочного покрытия, но также уменьшает текучесть смазочного покрытия и увеличивает прочность покрытия. Можно использовать любой воск животного, растительного, минерального и синтетического происхождения. Примеры восков, которые можно использовать, представляют собой пчелиный воск и китовый талловый воск (воски животного происхождения); японский воск (масло плодов сумаха), карнаубский воск, канделильский воск и рисовый воск (растительные воски); парафиновый воск, микрокристаллический воск, петролатум, буроугольный (горный) воск, озокерит и церезин (минеральные воски); и оксидный воск, полиэтиленовый воск, воск Фишера-Тропша (ИксНет-ТгорксН), амидный воск и затвердевшее касторовое масло (касторовый воск) (синтетический воск). Среди них является предпочтительным парафиновый воск, у которого молекулярная масса составляет от 150 до 500.

Содержание воска в смазочном покрытии составляет предпочтительно не более чем 20 мас.%. Если это содержание превышает 20 мас.%, адгезия и прочность смазочного покрытия могут уменьшаться. Содержание составляет предпочтительно не более чем 15 мас.%. Не существует определенного нижнего предела содержания воска, но оно составляет предпочтительно по меньшей мере 2%, чтобы с определенностью обеспечивать описанные выше эффекты воска.

Карбоксилат металла, который представляет собой соль жирной кислоты и металла, который не является щелочным металлом, может содержаться в смазочном покрытии для увеличения эффекта смазочного покрытия, которое предотвращает заклинивание и ржавление. Верхний предел его содержания в покрытии составляет 20 мас.%. Если это содержание превышает 20 мас.%, адгезия и прочность смазочного покрытия могут уменьшаться. Предпочтительно содержание составляет не более чем 15 мас.%. Не существует определенного нижнего предела содержания карбоксилата металла, но чтобы с определенностью обеспечивать описанные выше эффекты, содержание карбоксилата металла составляет предпочтительно по меньшей мере 2 мас.%.

Жирная кислота, образующая карбоксилат металла, представляет собой предпочтительно кислоту, содержащую от 12 до 30 атомов углерода, с точки зрения смазочных свойств и предотвращения ржавления. Жирная кислота может быть насыщенной или ненасыщенный. Можно использовать смеси жирных кислот, которые получают из натуральных масел или жиров, таких как говяжий жир, свиное сало, шерстный жир (ланолин), пальмовое масло, рапсовое масло и кокосовое масло, а также индивидуальные соединения, представляющие собой карбоновые кислоты, такие как лауриновая кислота, тридекановая кислота, миристиновая кислота, пальмитиновая кислота, ланопальмитиновая кислота, стеариновая кислота, изостеариновая кислота, олеиновая кислота, элаидиновая кислота, арахиновая кислота, бегеновая кислота, эруковая кислота, лигноцериновая кислота, ланоцериновая кислота, сульфоновая кислота или сали- 8 023235 циловая кислота. Соль металла присутствует предпочтительно в форме соли кальция, но она может также представлять собой соль другого щелочно-земельного металла или соль цинка. Соль может представлять собой нейтральную соль или основную соль.

Подобно алифатическим карбоксилатам металлов, основные соли металлов и ароматических органических кислот могут также содержаться в смазочном покрытии, чтобы увеличивать производимый смазочным покрытием эффект предотвращения заклинивания и эффект предотвращения ржавления. Примеры основных солей металлов и ароматических органических кислот представляют собой основные сульфонаты металлов, основные салицилаты металлов, основные феноляты металлов и основные карбоксилаты металлов. Каждую из этих основных солей металлов и ароматических органических кислот составляют ароматическая органическая кислота и стехиометрически избыточное количество щелочи (щелочного металла или щелочно-земельного металла). При комнатной температуре они представляют собой пластичное или полутвердое вещество, содержащее избыток щелочи, диспергированный в масле в виде коллоидных микрочастиц. Эти основные соли металлов и ароматических органических кислот проявляют выраженный мощный эффект предотвращения коррозии, и в то же время они производят смазочное действие посредством физической адсорбции избытка соли металла в форме коллоидных микрочастиц и посредством химической адсорбции групп органических кислот.

Щелочь, которая составляет катионную часть основной соли металла и ароматической органической кислоты, может представлять собой щелочной металл или щелочно-земельный металл, но предпочтительно она представляет собой щелочно-земельный металл, в частности кальций, барий или магний. Независимо от используемого металла можно получить одинаковый эффект.

Чем выше основность основной соли металла и ароматической органической кислоты, тем больше количество микрочастиц соли металла, которая функционирует в качестве твердого смазочного материала, и тем лучше смазочные свойства (устойчивость к заклиниванию), которые может придавать смазочное покрытие. Когда основность превышает определенный уровень, соль производит эффект нейтрализации кислотных компонентов и увеличивается эффект смазочного покрытия, предотвращающего ржавление. По этим причинам основная соль металла и ароматической органической кислоты предпочтительно имеет щелочное число, определяемое согласно стандарту Л8 К 2501 (при использовании двух или более солей вычисляют средневзвешенное щелочное число солей, учитывая их массы), составляет предпочтительно по меньшей мере 50 мг КОН/г.

Однако если соль имеет щелочное число, превышающее 500 мг КОН/г, она увеличивает гидрофильность покрытия и ухудшает его свойства защиты от коррозии. Щелочное число составляет предпочтительно от 100 до 500 мг КОН/г и предпочтительнее от 250 до 450 мг КОН/г.

Как указано выше, основная соль металла и ароматической органической кислоты присутствует в форме пластичного или полутвердого вещества, и она может функционировать в качестве матрицы смазочного покрытия. Таким образом, ее содержание в смазочном покрытии может быть высоким и составлять вплоть до 65 мас.%. Предпочтительное содержание составляет от 10 до 60 мас.% и более предпочтительное содержание составляет от 40 до 55 мас.%.

В настоящем изобретении для подавления текучести смазочного покрытия при высоких температурах и дополнительного повышения устойчивости к заклиниванию в смазочном покрытии может содержаться графит в качестве модификатора трения.

Предпочтительно использовать в качестве графита аморфный (землистый) графит, который не производит значительного уменьшения коэффициента трения покрытия.

Содержание графита в смазочном покрытии составляет предпочтительно от 0,5 до 20 мас.%. Если оно составляет менее чем 0,5 мас.%, эффект предотвращения заклинивания иногда оказывается недостаточным. С другой стороны, если оно превышает 20 мас.%, графит может влиять на способность диспергирования сополимерных частиц, а также воздействовать на трение при высоком давлении свинчивания (что создает повышенное значение Ту).

Чтобы повысить однородность твердых компонентов в смазочном покрытии или улучшить свойства или внешний вид смазочного покрытия, смазочное покрытие может включать и другие компоненты в дополнение к описанным выше, такие как один или более компонентов, выбранных из органических полимеров и разнообразных смазочных материалов и добавок, которые обычно используют в смазочных маслах (такие как материалы для предельно высоких давлений). Смазочные материалы представляют собой смазочные компоненты, которые являются жидкими при комнатной температуре и которые можно использовать в смазочных маслах (включая вязкие жидкости, такие как смазка). Примеры смазочных материалов, которые можно использовать, включают синтетические сложные эфиры, натуральные масла и жиры, а также минеральные масла.

Органический полимер и, в частности, термопластический полимер подавляет клейкость смазочного покрытия и увеличивает толщину покрытие, и при его введении на поверхности трения он увеличивает устойчивость к заклиниванию и уменьшает трение между вступающими в контакт металлическими частями даже в случае приложения высокого крутящего момента свинчивания (высокого давления). Таким образом, он может содержаться в смазочном покрытии.

Примеры термопластических полимеров представляют собой полиэтиленовые полимеры, полипро- 9 023235 пиленовые полимеры, полистирольные полимеры, поли(метилакрилатные) полимеры, стиролакрилатные сополимеры, полиамидные полимеры и полибутеновые (полибутиленовые) полимеры. Можно также использовать сополимер или смесь этих полимеров или этих полимеров и других термопластических полимеров.

Предпочтительно использовать термопластический полимер, плотность которого согласно стандарту Л8 К 7112 составляет от 0,9 до 1,2. Кроме того, учитывая необходимость легкой деформации полимера на поверхности трения для проявления смазочных свойств, температура термической деформации (Л8 К 7206) полимера составляет предпочтительно от 50 до 150°С. Предпочтительный полимер представляет собой полибутеновый полимер, поскольку он имеет высокую вязкость при высоком давлении.

При введении термопластического полимера в форме частиц в смазочное покрытие полимер проявляет смазочное действие аналогично твердому смазочному материалу при его нанесении на поверхности трения, и он является особенно эффективным для увеличения устойчивости к заклиниванию. Таким образом, термопластический полимер предпочтительно присутствует в смазочном покрытии в форме порошка и, в частности, порошка, имеющего сферические частицы. В этом случае, если композиция, используемая для изготовления смазочного покрытия, содержит органический растворитель, выбирают термопластический полимер, который не растворяется в данном растворителе. Порошок термопластического полимера можно диспергировать или суспендировать в растворителе. Набухание полимера в растворителе не имеет значения.

Порошок термопластического полимера предпочтительно содержит частицы малого диаметра, принимая во внимание увеличение толщины покрытия и повышение устойчивости к заклиниванию. Однако если диаметр частиц составляет менее чем 0,05 мкм, становится выраженным превращение в гель образующей смазочное покрытие композиции, и оказывается затруднительным изготовление покрытия, имеющего однородную толщину. Если диаметр частиц превышает 30 мкм, становится затруднительным введение полимерных частиц в поверхности трения, и частицы легко отделяются посредством седиментации или флотации в образующей смазочное покрытие композиции, и становится затруднительным изготовление однородного покрытия. Соответственно, диаметр полимерных частиц составляет предпочтительно от 0,05 до 30 мкм и предпочтительнее от 0,07 до 20 мкм.

Когда смазочное покрытие содержит термопластический полимер, его содержание в покрытии составляет предпочтительно не более чем 10 мас.% и предпочтительнее от 0,1 до 5 мас.%. Суммарное количество описанного выше вещества на основе канифоли и термопластического полимера составляет предпочтительно не более чем 30 мас.%.

Примеры натуральных масел и жиров, которые можно использовать в качестве смазочного материала, включают говяжий жир, свиное сало, шерстный жир (ланолин), пальмовое масло, рапсовое масло и кокосовое масло. Минеральное масло (в том числе синтетическое минеральное масло), вязкость которого при 40°С составляет от 10 до 300 сСт, можно также использовать в качестве смазочного материала.

Синтетический сложный эфир, который можно использовать в качестве смазочного материала, может увеличивать пластичность термопластического полимера, и в то же время он способен увеличивать текучесть смазочного покрытия при воздействии гидростатическое давления. Кроме того, синтетический сложный эфир, имеющий высокую температуру плавления, можно использовать для регулирования температуры плавления и жесткости (мягкости) смазочного покрытия. Примеры синтетического сложного эфира представляют собой сложные моноэфиры жирных кислот, сложные диэфиры жирных кислот, а также сложные эфиры жирных кислот и триметилолпропана или пентаэритрита.

Примеры сложных моноэфиров жирных кислот представляют собой сложные моноэфиры карбоновой кислоты, содержащей от 12 до 24 атомов углерода, и высшего спирта, содержащего от 8 до 20 атомов углерода. Примеры сложных диэфиров двухосновных кислот представляют собой сложные диэфиры двухосновной кислоты, содержащей от 6 до 10 атомов углерода, и высшего спирта, содержащего от 8 до 20 атомов углерода. Примеры сложных эфиров жирных кислот и триметилолпропана или пентаэритрита представляют собой сложные эфиры жирной кислоты, содержащей от 8 до 18 атомов углерода.

Когда смазочное покрытие содержит по меньшей мере один из вышеупомянутых смазочных материалов, их содержание составляет предпочтительно по меньшей мере 0,1 мас.%, чтобы обеспечивать увеличение устойчивости к заклиниванию. Данное содержание составляет предпочтительно не более чем 5 мас.%, чтобы предотвращать уменьшение прочности покрытия.

Противозадирное вещество производит эффект увеличения устойчивости к заклиниванию при его добавлении в смазочное покрытие в небольшом количестве. Неограничительные примеры противозадирного вещества представляют собой сульфированные масла, полисульфиды, фосфаты, фосфиты, тиофосфаты и соли металлов и дитиофосфорной кислоты. Когда противозадирное вещество содержится в смазочном покрытии, его содержание составляет предпочтительно от 0,05 до 5 мас.%.

Примеры предпочтительных сульфированных масел представляют собой соединения, в которых содержание серы составляет от 5 до 30 мас.% и которые получают введением серы в ненасыщенное животное или растительное масло, такое как оливковое масло, касторовое масло, масло из рисовых отрубей, хлопковое масло, рапсовое масло, соевое масло, кукурузное масло, говяжий жир или свиное сало, и нагреванием смеси.

- 10 023235

Примеры предпочтительных полисульфидов представляют собой полисульфиды формулы Κι-(δ)₀К₂ (в которой Κι и К₂ могут быть одинаковыми или различными и обозначают алкильную группу, арильную группу, алкиларильную группу или арилалкильную группу, каждая из которых содержит от 4 до 22 атомов углерода, и с представляет собой целое число от 2 до 5), и олефинсульфиды, содержащие от 2 до 5 соединенных атомов серы на молекулу. Особенно предпочтительными являются дибензилдисульфид, ди-трет-додецилполисульфид и ди-трет-нонилполисульфид.

Фосфаты, фосфиты, тиофосфаты и соли металлов и дитиофосфорной кислоты могут иметь следующие общие формулы:

фосфаты: (КзО)(К4О)Р(=О)(ОК5), фосфиты: (К₃О)(К₄О)Р(ОК₅), тиофосфаты: (К₃О)(К₄О)Р(=8)(ОК₅), соли металлов и дитиофосфорной кислоты: [(К₃О)(К₆О)Р(=8)-8]₂М.

В вышеупомянутых формулах К₃ и Кб обозначают алкильную группу, циклоалкильную группу, алкилциклоалкильную группу, арильную группу, алкиларильную группу или арилалкильную группу, каждая из которых содержит вплоть до 24 атомов углерода, К₄ и К₅ обозначают атом водорода или алкильную группу, циклоалкильную группу, алкилциклоалкильную группу, арильную группу, алкиларильную группу или арилалкильную группу, каждая из которых содержит вплоть до 24 атомов углерода, и М обозначает молибден (Мо), цинк (Ζη) или барий (Ва).

Особенно предпочтительные примеры включают трикрезилфосфат и диоктилфосфат для фосфатов; тристеарилфосфит, тридецилфосфит и дилаурилгидрофосфит для фосфитов; триалкилтиофосфат, в котором каждый из К₃, К₄ и К₅ представляет собой алкильную группу, содержащую 12 или 13 атомов углерода, и алкилтрифенилтиофосфат для тиофосфатов; и диалкилдитиофосфат цинка, в котором каждый из К3 и К₆ представляет собой первичную или вторичную алкильную группу, содержащую от 3 до 20 атомов углерода, для солей металлов и дитиофосфорной кислоты.

Смазочное покрытие образуют, изготавливая смесь составляющих ингредиентов покрытия в жидкой форме путем добавления растворителя и/или путем нагревания и затем нанося полученную в результате жидкость на контактную поверхность по меньшей мере одной детали (ниппеля или муфты) резьбового соединения, и, если это необходимо, высушивая покрытие.

Нанесение после нагревания можно осуществлять, используя так называемый способ покрытия из горячего расплава. Смесь составляющих ингредиентов смазочного покрытия нагревают, чтобы получить вязкость, подходящую для нанесения, и распыляют на покрываемую поверхность, используя пульверизатор, имеющий поддерживающий температуру механизм. Покрываемую поверхность предпочтительно подогревают приблизительно до такой же температуры, которую имеет покровная композиция.

Когда нанесение осуществляют при комнатной температуре, образующую смазочное покрытие композицию изготавливают, добавляя летучий растворитель в смесь составляющих ингредиентов смазочного покрытия. Летучий растворитель испаряется во время образования покрытия, и практически никакого растворителя не остается в смазочном покрытии. Термин летучий означает, что растворитель проявляет склонность к испарению, когда он присутствует в составе покрытия при температуре от комнатной температуры до 150°С. Однако поскольку смазочное покрытие согласно настоящему изобретению может представлять собой вязкую жидкость или полутвердый материал, допустимо небольшое остаточное количество растворителя в покрытии.

В отношении типа растворителя не существует определенного ограничения. Примеры летучих растворителей, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, представляют собой полученные из нефти растворители, такие как растворитель и уайт-спирит, который относится к промышленному бензину согласно стандарту Л§ К 2201, ароматическая бензинолигроиновая фракция, ксилол и целлозольвы. Можно использовать в сочетании два или более из данных растворителей. Предпочтительным является растворитель, у которого температура воспламенения составляет по меньшей мере 30°С, температура начала кипения составляет 150°С или выше и температура окончания кипения составляет 210°С или ниже, потому что с ним относительно легко обращаться, и он быстро испаряется, в результате чего требуется короткое время высыхания.

В дополнение к описанным выше компонентам, образующая смазочное покрытие композиция может содержать добавки, такие как антиоксидант, консервант и красящее вещество.

Вязкость образующей смазочное покрытие композиции (кинематическая вязкость, выраженная в сантистоксах и измеренная вискозиметром Брукфильда (Втоокйе1Ф)), может быть выбрана надлежащим образом в соответствии со способом нанесения покрытия. Вязкость составляет предпочтительно не более чем 4000 сСт при 40°С в случае нанесения покрытия путем распыления или погружения при комнатной температуре или не более чем 1000 сСт при 60°С в случае нанесения покрытия кистью.

Образующую смазочное покрытие композицию можно изготавливать, нагревая сначала компоненты, такие как воск, высоковязкой матрицы, в которой диспергированы сополимерные частицы, до температуры, составляющей, по меньшей мере, их температуру плавления, чтобы их расплавить, и затем смешивая расплав с другими компонентами. В качестве альтернативы, композицию можно изготавливать, растворяя или диспергируя все компоненты в органическом растворителе без расплавления воска.

- 11 023235

Толщина смазочного покрытия составляет предпочтительно от 10 до 500 мкм по следующим причинам. Смазочное покрытие предпочтительно имеет достаточную толщину, чтобы покрывать мельчайшие промежутки площади контактной поверхности, такие как промежутки между резьбой. Если толщина покрытия является чрезмерно малой, можно более не ожидать эффектов введения компонентов, таких как вещество на основе канифоли, воск, карбоксилат металла, основная соль металла и ароматической органической кислоты, и графит, на поверхность трения из других промежутков вследствие гидростатического давления, создаваемого во время свинчивания. По этой причине толщина смазочного покрытия составляет предпочтительно по меньшей мере 10 мкм.

Во время осуществления свинчивания, для которого требуется смазывание, контактные поверхности муфты и ниппеля вступают в контакт друг с другом. Таким образом, с точки зрения смазывания оказывается достаточным изготавливать смазочное покрытие на контактной поверхность только одной детали из ниппеля и муфты. Однако с точки зрения предотвращения ржавления ниппеля и муфты при воздействии на них атмосферы во время хранения оказывается предпочтительным изготавливать смазочное покрытие на контактных поверхностях обеих деталей (ниппеля и муфты). Минимальная толщина покрытия, которая необходима для предотвращения ржавления, также составляет 10 мкм. Соответственно, когда не используют отдельные средства защиты для предотвращения ржавления (например, предварительное соединение ниппеля и муфты друг с другом или установление протектора), покрытие, имеющее толщину, составляющую по меньшей мере 10 мкм, предпочтительно изготавливают на контактных поверхностях обеих деталей (ниппеля и муфты).

С другой стороны, если смазочное покрытие имеет чрезмерную толщину, это не только приводит к нецелесообразному расходованию смазочного материала, но также препятствует предотвращению загрязнения окружающей среды, которое представляет собой одну из целей настоящего изобретения. С этой точки зрения толщина смазочного покрытия предпочтительно имеет верхний предел, составляющий приблизительно 500 мкм. Предпочтительная толщина смазочного покрытия составляет от 15 до 200 мкм. Однако, как разъясняется ниже, когда увеличивается поверхностная шероховатость нижележащей контактной поверхности (подложки), толщина смазочного покрытия составляет предпочтительно более чем К_тах подложки. Когда подложка имеет шероховатую поверхность, толщина смазочного покрытия представляет собой среднее значение толщины всего покрытия, которую можно вычислить, зная площадь поверхности, массу и плотность покрытия.

В качестве общей тенденции, когда смазочное покрытие содержит более чем определенное количество смазочного материала, оно превращается в вязкую жидкость, в то время как в случае малого количества смазочного материала или полного отсутствия смазочного материала оно становится полутвердым.

Подготовительная поверхностная обработка

Если резьбовое соединение труб, имеющее смазочное покрытие, которое изготавливают на контактных поверхностях ниппеля и/или муфты согласно настоящему изобретению, претерпевает подготовительную поверхностную обработку для создания поверхностной шероховатости контактных поверхностей, на которые наносят покрытие, таким образом, что эта поверхностная шероховатость превышает поверхностную шероховатость, получаемую посредством механическая обработки (от 3 до 5 мкм), устойчивость к заклиниванию часто увеличивается. Соответственно, перед изготовлением смазочного покрытия предпочтительно осуществлять подготовительную поверхностную обработку для создания поверхностной шероховатости на контактной поверхности, на которую будет нанесено смазочное покрытие.

Примеры такой подготовительной обработки представляют собой струйную обработку при воздействии материала для струйной обработки, такого как сферическая дробь или угловатые песчинки, и травление погружением в раствор сильной кислоты, такой как серная кислота, хлористо-водородная кислота, азотная кислота или фтористо-водородная кислота, для придания поверхностной шероховатости, химическая конверсионная обработка, такая как фосфатная обработка, оксалатная обработка или боратная обработка (шероховатость кристаллической поверхности увеличивается по мере развития образующихся кристаллов), электролитическое нанесение покрытия из металла, такого как Си, Ре, δη, Ζη или их сплав (селективно покрываются выступы, в результате чего поверхность становится несколько более шероховатой), и распылительное нанесение покрытия, которым можно изготавливать пористое напыленное покрытие. Нанесение композитного электролитического покрытия, которое представляет собой электролитическое покрытие, содержащее мельчайшие твердые частицы, диспергированные в металле, можно также использовать в качестве способа получения шероховатой поверхности, потому что эти мельчайшие твердые частицы выступают из нанесенного покрытия.

Независимо от способа подготовительной поверхностной обработки, который используют для контактных поверхностей, поверхностная шероховатость К_тах в результате создания поверхностной шероховатости путем подготовительной поверхностной обработки составляет предпочтительно от 5 до 40 мкм. Если К_тах составляет менее чем 5 мкм, адгезия и удерживание смазочного покрытия могут становиться недостаточными. С другой стороны, если К_тах превышает 40 мкм, трение увеличивается, и покрытие может оказаться неспособным выдерживать силы сдвига и силы сжатия при приложении высокого давле- 12 023235 ния, в результате чего покрытие легко разрушается или отслаивается. Можно использовать два или более типов подготовительной поверхностной обработки для создания поверхностной шероховатости. Обработку можно осуществлять традиционным способом.

С точки зрения адгезии смазочного покрытия предпочтительной является подготовительная поверхностная обработка, которая способна образовывать пористое покрытие, а именно химическая конверсионная обработка и распылительное нанесение покрытия. При использовании этих способов для изготовления пористого покрытия, у которого К_тах составляет по меньшей мере 5 мкм, толщина покрытия предпочтительно составляет по меньшей мере 5 мкм. Не существует определенного верхнего предела толщины покрытия, но, как правило, достаточной является толщина, составляющая не более чем 50 мкм и предпочтительно не более чем 40 мкм. Образование смазочного покрытия поверх пористого покрытия, которое было изготовлено путем подготовительной поверхностной обработки, может увеличивать адгезию смазочного покрытия посредством так называемого анкерного эффекта. В результате становится затруднительным возникновение отслаивания твердого смазочного покрытия при повторном свинчивании и развинчивании, эффективно предотвращается контакт между металлическими деталями, и дополнительно повышаются устойчивость к заклиниванию, газонепроницаемость и коррозионная стойкость.

Особенно предпочтительные типы подготовительной поверхностной обработки для изготовления пористого покрытия представляют собой фосфатную обработку (обработка фосфатом марганца, фосфатом цинка, двойным фосфатом железа и марганца или двойным фосфатом цинка и кальция) и распылительное нанесение покрытия для изготовления покрытия из цинка или сплава цинка и железа в виде пористого металлического электролитического покрытия. Содержащее фосфат марганца покрытие является предпочтительным с точки зрения адгезии, и с точки зрения коррозионной стойкости, можно ожидать, что предпочтительным является содержащее цинк или сплав цинка и железа покрытие, обладающее эффектом защитной коррозии, обусловленным цинком.

Фосфатную обработку можно осуществлять путем погружения или распыления традиционным способом. Можно использовать кислый фосфатный раствор, который обычно используют для оцинкованных стальных материалов. Например, можно использовать раствор фосфата цинка, содержащий от 1 до 150 г/л фосфат-ионов, от 3 до 70 г/л ионов цинка, от 1 до 100 г/л нитрат-ионов и от 0 до 30 г/л ионов никеля. Можно также использовать раствор фосфата марганца, который обычно используют для резьбовых соединений. Температура раствора может составлять от комнатной температуры до 100°С, и продолжительность обработки может составлять вплоть до 15 мин в зависимости от желательной толщины покрытия. Чтобы способствовать образованию покрытия, перед фосфатной обработкой, водный раствор для обработки поверхности, содержащий коллоидный титан, можно наносить на поверхность, подлежащую обработке. После фосфатной обработки предпочтительно осуществляют промывание холодной или теплой водой, а затем высушивание.

Распылительное нанесение покрытия можно осуществлять механическим нанесением покрытия, в котором частицы распыляют на покрываемый материал, расположенный внутри вращающегося барабана, или струйным нанесением покрытия, в котором частицы распыляют на покрываемый материал, используя устройство для струйной обработки. В настоящем изобретении, поскольку достаточно покрывать только контактную поверхность, предпочтительно использовать струйное нанесение покрытия, которое можно осуществлять локализованным нанесением покрытия.

Например, материал для струйной обработки в форме частиц, имеющих железную сердцевину, покрытую цинком или цинковым сплавом (таким как сплав цинка и железа), направляют на контактную поверхность, подлежащую покрытию. Содержание цинка или цинкового сплава в частицах составляет предпочтительно от 20 до 60 мас.%, и диаметр частиц составляет предпочтительно от 0,2 до 1,5 мм. Струйная обработка частицами заставляет только цинк или цинковый сплав, который представляет собой покровный слой частиц, прикрепляться к контактной поверхности, и пористое покрытие, состоящее из частиц цинка или цинкового сплава, образуется на контактной поверхности. Используя распылительное нанесение покрытия, можно изготавливать покрытие, обладающее хорошей адгезией к стальной поверхности, независимо от состава стали.

Принимая во внимание как коррозионную стойкость, так и адгезию, толщина слоя из цинка или цинкового сплава, образующегося путем распылительного нанесения покрытия, составляет предпочтительно от 5 до 40 мкм. Если она составляет менее чем 5 мкм, невозможно получить достаточную коррозионную стойкость, в то время как если она превышает 40 мкм, это может приводить к уменьшению адгезии образующегося смазочного покрытия. Аналогичным образом, толщина фосфатного покрытие составляет предпочтительно от 5 до 40 мкм.

Можно сочетать два или более из описанных выше типов подготовительной поверхностной обработки.

В качестве следующих типов подготовительной поверхностной обработки, хотя они не производят почти никакой поверхностной шероховатости, определенные типы электролитического нанесения покрытия, имеющего один или более слоев, способны улучшать адгезию смазочного покрытия к подложке, а также могут повышать устойчивость к заклиниванию резьбового соединения труб.

Примеры такой подготовительной поверхностной обработки для смазочного покрытия представля- 13 023235 ют собой электролитическое нанесение покрытия Си, δη, Νί или сплавов этих металлов. Нанесение покрытия может представлять собой нанесение однослойного покрытия или нанесение многослойного покрытия, состоящего из двух или более слоев. Конкретные примеры этих типов электролитического нанесения покрытия представляют собой нанесение однослойного покрытия Си, δη, Νί, сплава Си и δη, как описано в японском патенте ίΡ 2003-74763 А, и сплава Си, δη и Ζη, нанесение двухслойного электролитического покрытия, включающего слой Си и слой δη, и нанесение трехслойного электролитического покрытия, включающего слой Νί, слой Си и слой δη. В случае резьбового соединения труб, изготовленных из стали с содержанием Сг, превышающим 5%, которое в высокой степени подвержено заклиниванию, предпочтительно осуществлять подготовительную поверхностную обработку в форме нанесения однослойного электролитического покрытия сплава Си и δη или сплава Си, δη и Ζη или нанесения многослойного электролитического покрытия, включающего два или более слоев металлов, выбранных из данных сплавов, Си, δη и Νί (например, нанесение двухслойного электролитического покрытия, включающего слой Си и слой δη, нанесение двухслойного электролитического покрытия, включающего слой Νί и слой δη, нанесение двухслойного электролитического покрытия, включающего слой Νί и слой сплава Си, δη и Ζη, и нанесение трехслойного электролитического покрытия, включающего слой Νί, слой Си и слой δη).

Эти типы нанесения электролитического покрытия можно осуществлять способом, описанным в японском патенте ίΡ 2003-74763 А. В случае нанесения многослойного электролитического покрытия наиболее нижний слой (обычно Νί) предпочтительно представляет собой предельно тонкий из нанесенных слоев, его толщина составляет менее чем 1 мкм, и его получают, используя так называемое ударное нанесение электролитического покрытия. Толщина нанесенного покрытия (суммарная толщина в случае нанесения многослойного покрытия) составляет предпочтительно от 5 до 15 мкм.

Можно также изготавливать твердое противокоррозионное покрытие в качестве еще одного типа подготовительной поверхностной обработки.

Верхнее сухое покрытие

Поверхность описанного выше смазочного покрытия иногда обладает некоторой клейкостью. В этом случае, в частности, когда нефтепромысловое трубное изделие расположено вертикально, частицы остаточной ржавчины на внутренней поверхности или частицы для струйной обработки, которые распыляют для удаления ржавчины, падают и могут прикрепляться к смазочному покрытию и внедряться в смазочное покрытие. Инородный материал, который оказывается внедренным в покрытие, невозможно полностью удалить струей воздуха, и он ухудшает смазочные свойства покрытия. Чтобы устранить эту проблему, тонкое сухое твердое покрытие можно наносить поверх смазочного покрытия. Это сухое твердое покрытие может представлять собой обычное покрытие из полимера, такого как эпоксидный полимер, полиамидный полимер, полиамидимидный полимер или виниловый полимер, и его можно изготавливать, используя композицию на водной основе или композицию на основе органического растворигеля. Данное покрытие может также содержать небольшое количество воска.

Поверхностная обработка противоположной детали

Когда смазочное покрытие согласно настоящему изобретению изготавливают на контактной поверхности только одной детали (например, муфты) резьбового соединения труб, контактная поверхность другой детали (например, ниппеля), на которую не нанесено смазочное покрытие, может оставаться необработанной, но предпочтительно ей придают шероховатость, используя описанную выше подготовительную поверхностную обработку для создания поверхностной шероховатости. Таким образом, поверхностную шероховатость можно создавать путем струйной обработки; травления; химической конверсионной обработки, такой как фосфатная, оксалатная или боратная; электролитического нанесения покрытия, нанесения композитного покрытия для изготовления покрытия, содержащего мельчайшие твердые частицы; и сочетания двух или более из этих способов. В результате этого, когда другую деталь присоединяют к детали, имеющей смазочное покрытие согласно настоящему изобретению, контактная поверхность другой детали, которая не содержит смазочного покрытия, проявляет хорошее удерживание смазочного покрытия вследствие анкерного эффекта, создаваемого поверхностной шероховатостью, и повышается устойчивость к заклиниванию резьбового соединения труб.

Если это желательно, для придания свойств защиты от коррозии известное противокоррозионное покрытие, такое как покрытие из отверждаемого ультрафиолетовым излучением полимера или термореактивного полимера, можно наносить на поверхность, полученную путем подготовительной поверхностной обработки. Противокоррозионное покрытие предотвращает воздействие атмосферы на контактную поверхность. Таким образом, даже если вода образуется вследствие конденсации во время хранения резьбового соединения и вступает в контакт с соединением, это покрытие препятствует развитию ржавчины на контактной поверхности соединения.

Не существует определенных ограничений в отношении поверхностной обработки контактной поверхности противоположной детали резьбового соединения, и можно осуществлять поверхностную обработку иным способом, чем описано выше. Например, на контактную поверхность противоположной детали можно наносить смазочное покрытие, отличное от покрытия согласно настоящему изобретению.

- 14 023235

Примеры

Эффекты настоящего изобретения будут проиллюстрированы следующими примерами и сравнительными примерами. В следующем описании контактная поверхность ниппеля, включающая внешнюю резьбу и ненарезанную металлическую контактную часть, будет называться поверхность ниппеля, и контактная поверхность муфты, включающая внутреннюю резьбу и ненарезанную металлическую контактную часть, будет называться поверхность муфты. Поверхностная шероховатость смазочного покрытия обозначена как К_тах.

Поверхность ниппеля и поверхность муфты (каждая из которых имеет резьбу, уплотнительную часть и выступающую часть) специального резьбового соединения (внешний диаметр 17,78 см (7 дюймов), толщина стенки 1,036 см (0,408 дюйма), изготовленного из углеродистой стали А, хромомолибденовой стали В или содержащей 13% хрома стали С, которые представлены в табл. 1 (легкость заклинивания увеличивалась в порядке от стали А к стали С), подвергали подготовительной поверхностной обработке, представленной в табл. 2. Поверхностная шероховатость К поверхности, которую получали посредством подготовительной поверхностной обработки, представленной в табл. 2, составляла среднее значение высоты неоднородностей в десяти точках.

Смазочное покрытие, состав которого представлен в табл. 3, наносили путем распыления образующей смазочное покрытие композиции на поверхность ниппеля и поверхность муфты, которые были подвергнуты подготовительной поверхностной обработке. Для смазочных покрытий примера 4 и сравнительного примера 3, которые были твердыми при комнатной температуре, в соответствии со способом нанесения горячего расплава, образующую смазочное покрытие композицию, не содержащую растворителя (имеющую такой же состав, как смазочное покрытие), нагревали до 130°С во время использования, подлежащую покрытию поверхность ниппеля или поверхность муфты подогревали до 130°С путем индукционного нагревания, и образующую смазочное покрытие композицию наносили, используя пульверизатор, имеющий поддерживающий температуру механизм. В этом случае смазочное покрытие образовывалось при охлаждении. В других примерах изготавливали образующую смазочное покрытие композицию, разбавленную летучим органическим растворителем (уайт-спирит), и наносили путем распыления при комнатной температуре. После нанесения летучий растворитель испарялся при высушивании на воздухе, образуя смазочное покрытие.

Содержание компонентов в каждом смазочном покрытии, описанном в табл. 3, представляет собой массовую процентную долю по отношению к суммарному количеству нелетучих компонентов (за исключением летучего растворителя) в образующей смазочное покрытие композиции. Смазочное покрытие, имеющее одинаковый состав, наносили на поверхность ниппеля и поверхность муфты.

В числе компонентов, представленных в табл. 3, сферические сополимерные частицы представляли собой акриловые кремнийорганические сополимерные частицы СНаПпе К-1708 (производитель Νίδδίη С11списа1 1пби81гу Со., Ыб., средний диаметр частиц 30 мкм), которые обладали низкой вязкостью. В числе компонентов, используемых для изготовления высоковязкой матрицы, вещество на основе канифоли представляло собой гидрированный сложный эфир канифоли Сит Н (производитель Атакама СЬетюа1 1пби81пс8. Ыб.), воск представлял собой парафиновый воск (производитель Νίρροη 8е1то Со., Ыб.), карбоксилат металла представлял собой стеарат кальция (производитель Э1С Согрогабоп), и основная соль металла и ароматической органической кислоты представляла собой Са1с1па1е С-400СЬК (производитель СготрЮп Согрогабоп, высокоосновный сульфонат кальция, имеющий щелочное число 400 мг КОН/г). Модификатор трения представлял собой аморфный графит В1ие Р (производитель №рроп Графит 1пби81пс8, Ыб.). Летучий органический растворитель, используемый для разбавления в случае распыления покрытия при комнатной температуре, представлял собой уайт-спирит С1еап8о1 (производитель №рроп Об Согрогабоп).

Испытание, в котором свинчивание и развинчивание повторяли вплоть до 10 раз, осуществляли для резьбового соединения труб, имеющего смазочное покрытие, изготовленное описанным выше способом на поверхности ниппеля и поверхность муфты, чтобы оценить устойчивость к заклиниванию.

В испытании с повторным свинчиванием и развинчиванием свинчивание резьбового соединения осуществляли, используя скорость свинчивания 10 об/мин и крутящий момент свинчивания 20 кН-м, и после развинчивания визуально оценивали состояние заедания поверхности ниппеля и поверхности муфты. Когда наблюдалось вызванное заеданием повреждение, но оно было небольшим и подлежащим ремонту, осуществляли ремонт и продолжали свинчивание и развинчивание. Результаты испытания на свинчивание и развинчивание представлены в табл. 4.

Отдельно от вышеупомянутого испытания, образец резьбового соединения изготавливали при таких же условиях, и путем осуществления свинчивания с высоким крутящим моментом получали график крутящего момента, такой, как представлено на фиг. 2, и по данному графику крутящего момента определяли значения Τ8 (крутящий момент соединения выступа), Ту (крутящий момент на пределе текучести) и ΔΤ=Τу-Τ8 (сопротивление крутящему моменту на выступе). Т8 представлял собой крутящий момент в начале взаимодействия выступающих частей. В частности, Τ8 представлял собой крутящий момент, когда изменение крутящего момента, возникающее после взаимодействия выступающих частей, начинало

- 15 023235 входить в линейную область (область упругой деформации). Ту представлял собой крутящий момент в начале пластической деформации. В частности, Ту представлял собой крутящий момент, когда изменение крутящего момента после достижения Тз начинало терять линейность при продолжении вращения.

Табл. 4 представляет относительное значение ΔΤ (=Ту-Тз), когда значение ΔΤ, полученное в случае традиционной композитной смазки, представленной в сравнительном примере 1 табл. 3, принято за 100. Значение ΔΖ которое составляет более чем 100, показывает, что ΔΤ было больше, чем в случае использования композитной смазки, и, соответственно, оказывалось возможным осуществление свинчивания без пластической деформации выступающих частей и без возникновения заклинивания даже при высоком крутящем моменте свинчивания. Это означает, что заклинивание можно подавлять даже в жестких условиях, таких как условия, возникающие во время неустойчивых операций по устройству скважин в море.

Отдельно коэффициент трения при приложенном давлении, составляющем 0,3 и 1 ГПа, измеряли вышеупомянутым способом РЛЬЕХ, используя ниппель и две призмы, изготовленные в соответствии со стандартами Л8ТМ ϋ-2670, ϋ-2625, Ώ-3233 и Ώ-5620. Ниппель, имеющий диаметр 6,35 мм (1/4 дюйма), изготавливали из такой же стали, как испытываемое резьбовое соединение, и подвергали такой же подготовительной поверхностной обработке и нанесению смазочного покрытия, как поверхность ниппеля соединения. Каждую призму, имеющую клинообразный паз с углом 96° и шириной 6,35 мм (1/4 дюйма), изготавливали из такой же стали, как испытываемое резьбовое соединение, и подвергали такой же подготовительной поверхностной обработке и нанесению смазочного покрытия, как поверхность муфты соединения. Значение Δμ^^, которое представляет собой разность, вычисленную вычитанием коэффициент трения при низком давлении (0,3 ГПа) из коэффициента трения при высоком давлении (1 ГПа), представлено в табл. 3. Отрицательное значение Δμ показывает, что коэффициент трения, измеренный при высоком давлении, ниже коэффициента трения, измеренного при низком давлении.

Таблица 1. Состав стали резьбовых соединений (мас.%, остальную массу составляют Ре и примеси)

Тип стали	с	5ί	Мп	Р	5	Си	Νΐ	Сг	Мо
А	0,24	0, 3	1,3	0, 02	0, 01	0, 04	0, 07	0, 17	0, 04
В	0,25	0, 25	0, 8	0, 02	0, 01	0, 04	0, 05	0, 95	0, 18
с	0, 19	0,25	0,8	0,02	0, 01	0,04	0, 1	13	0, 04

Таблица 2

№	Подготовительная поверхностная обработка	Тип стали
Ниппель	Муфта
Пример 1	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом цинка (Е=8) <Р=12>	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом марганца (Н=12)(6=15)	А
Пример 2	Пескоструйная обработка (К=10)	1. Окончательная шлифовка (В=3) 2. Ударное никелирование + омеднение (6=12)(К=3)	С
Пример 3	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом цинка (В=8)(6=12)	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Ударное никелирование + покрытие сплавом Си-Зп-Ζη (6=7)(К=2)	В
Пример 4	1. Окончательная шлифовка (В=3) 2. Обработка фосфатом цинка (К=8)(6=12)	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Ударное никелирование + покрытие сплавом Си-Зп-Ζη (6=7)(К=2)	В
Сравнительный пример 1	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом цинка (Е=8)(6=12)	1, Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом марганца (Р=12)(6=15)	А
Сравнительный пример 2	1. Окончательная шлифовка (В=3) 2. Обработка фосфатом цинка (К=8) (6=12)	1. Окончательная шлифовка (В=3) 2. Обработка фосфатом марганца (В=10)(6=12)	В
Сравнительный пример 3	1. Окончательная шлифовка (К=3) 2. Обработка фосфатом цинка <К=8)(6=12)	1. Окончательная шлифовка (В=3) 2. Обработка фосфатом марганца (К=12)(6=15)	А

К: поверхностная шероховатость (мкм), ΐ: толщина покрытия (мкм)

Таблица 3

№	Состав смазочного покрытия (значения в скобках показывают содержание в % масс.)	Количество органичес- кого растворителя на 100 ч.масс. твердых материалов	Δμ¹¹
Сферические сополимерные частицы	Состав высоковязкой матрицы	Модифи- катор трения
Вещество на основе канифоли	Воск	Карбок- силат металла	Основная соль металла ароматичес- органичес кой кислоты	Комплексная сдвиговая вязкость при 25®С (Па*с)
Пример 1	Частицы акрилового кремнийоргани- ческого сополимера (5)	Сложный эфир канифоли (18)	Парафи- новый (3)	Стеарат кальция (18)	Высокооснов- сульфонат кальция (51)	3920	Отсутст- вует	30 частей	0,05

- 16 023235

Пример 2	Частицы акрилового кремнийоргани- ческого сополимера (5)	Сложный эфир канифоли (17)	Парафи- новый воск (8)	Стеарат кальция (17)	Высокооснов- сульфонат кальция (48)	5580	Графит (5)	30 частей	0,03
Пример 3	Частицы акрилового кремнийоргани- ческого сополимера (10)	Сложный эфир канифоли (16)	Парафи- новый воск (8)	Стеарат кальция (16)	Высокооснов- сульфонат кальция (45)	5280	Графит (5)	30 частей	0,08
Пример 4	Частицы акрилового кремнийоргани- ческого сополимера (Ю)	Сложный эфир канифоли (15)	Парафи- новый (θ)	Стеарат кальция (15)	Высокооснов- сульфонат кальция (42)	6130	Графит (10)	Отсутст-	0, 07
Сравни- тельный пример 1	Композитная смазка согласно бюллетеню ΑΡΙ 5А2 (содержит тяжелые металлы, такие как свинец, вредные для человека и окружающей среды, но обладает хорошими смазочными свойствами)	0,02
Сравни- тельный пример 2	Отсутствует	Сложный эфир канифоли (15)	Парафи- новый воск (10)	Стеарат кальция (17)	Высокооснов- сульфонат кальция (48)	5880	Графит (10)	30 частей	0, 05
Сравни- тельный пример 3	Отсутствует	Сложный эфир канифоли (15)	Парафи- новый воск (10)	Стеарат кальция (17)	Высокооснов- сульфонат кальция (48)	5880	Графит (10)	Отсутст- вует	0,06

¹⁾Δμ означает разность коэффициента трения при 1 ГПа и коэффициента трения при 0,3 ГПа; отрицательное значение Δμ показывает, что коэффициент трения при 1 ГПа (при высоком давлении) ниже, чем коэффициент трения при 0,3 ГПа (при низком давлении).

Таблица 4

№	Результаты испытания на свинчивание и развинчивание¹⁵	Соотношение ΔΤ (=Ту- Тз) (%)^2:
Пример	1	10 раз	117
2	10 раз	110
3	10 раз	130
4	10 раз	128
Сравнитель ный пример	1	10 раз	100
2	10 раз	50
3	10 раз	52

¹⁾ Число циклов без проблем.

²⁾ Значение ΔΤ приведено по отношению к ΔΤ в сравнительном примере 1, которое принято равным 100.

Пример 1

Следующую поверхностную обработку осуществляли, используя специальное резьбовое соединение, изготовленное из углеродистой стали, имеющей состав А, представленный в табл. 1.

Поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата марганца при температуре от 80 до 95°С, чтобы получить содержащее фосфат марганца покрытие, имеющее толщину 15 мкм (поверхностная шероховатость составляла 12 мкм). Смазочную покровную композицию примера 1, представленную в табл. 3 (100 частей указанной композиции разбавляли 30 частями органического растворителя), наносили путем распыления на поверхность муфты. После испарения растворителя получали смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм. В данных примерах все части представляют собой массовые части, если не определены другие условия.

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм). Смазочное покрытие, которое было идентично покрытию на поверхности муфты, получали на поверхности ниппеля.

Значение Δμ, составляющее 0,05, было больше, чем в случае традиционной композитной смазки (0,02 в сравнительном примере 1), показывая, что коэффициент трения при высоком давлении становится значительно выше, чем при низком давлении.

Значение ΔΤ в испытании при высоком крутящем моменте (показано ниже как соотношение ΔΤ) составляло 117% значения ΔΤ в сравнительном примере 1, которое было принято равным 100. Соотношение ΔΤ значительно увеличивалось по сравнению с соотношением ΔΤ, составляющим приблизительно

- 17 023235

50% для сравнительных примеров 2 и 3, где отсутствовали антифрикционные сферические частицы (акриловые кремнийорганические сополимерные частицы). Кроме того, было обнаружено, что ΔΤ в примере 1 было больше, чем для традиционной композитной смазки (сравнительный пример 1). Соответственно, было определено, что данное резьбовое соединение можно свинчивать с высоким крутящим моментом без возникновения пластической деформации выступающих частей. Кроме того, в испытании на свинчивание и развинчивание свинчивание и развинчивание можно было осуществлять 10 раз без возникновения заклинивания.

Пример 2

Следующую поверхностную обработку осуществляли на специальном резьбовом соединении, изготовленном из содержащей 13% хрома стали, имеющий состав С, представленный в табл. 1.

На поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), наносили электролитическое покрытие, включая сначала ударное никелирование и затем омеднение, получая суммарную толщину покрытия, составляющую 12 мкм. Образующую смазочное покрытие композицию примера 2, представленную в табл. 3 (100 частей указанной композиции разбавляли 30 частями органического растворителя), наносили путем распыления на поверхность муфты, получая смазочное покрытие, имеющее толщину 52 мкм после испарения растворителя.

На поверхности ниппеля создавали поверхностную шероховатость, составляющую 10 мкм, путем пескоструйной обработки песком с размером частиц 80 меш (0,178 мм) и наносили на поверхность ниппеля такую же композицию, которую использовали на поверхности муфты, чтобы получить смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм.

Значение Δμ составляло 0,03. В испытании при высоком крутящем моменте соотношение ΔΤ составляло 110%, и было подтверждено, что более высокий относительный крутящий момент, чем в любом из сравнительных примеров, был получен таким же способом, как в примере 1. Разумеется, свинчивание и развинчивание можно было осуществлять 10 раз в испытании на свинчивание и развинчивание без каких-либо проблем.

Пример 3

Следующую поверхностную обработку осуществляли на специальном резьбовом соединении, изготовленном из хромомолибденовой стали, имеющей состав В, представленный в табл. 1.

На поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), наносили электролитическое покрытие, включая сначала ударное никелирование и затем нанесение сплава Си, δη и Ζη, чтобы получить покрытие, имеющее суммарную толщину 7 мкм. На поверхность муфты образующую смазочное покрытие композицию примера 3, представленную в табл. 3 (100 частей указанной композиции разбавляли 30 частями органического растворителя), наносили путем распыления. После испарения растворителя получали смазочное покрытие, имеющее толщину 100 мкм.

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм). Смазочное покрытие, имеющее толщину 100 мкм, наносили на поверхность ниппеля точно таким же способом, как на поверхность муфты.

Значение Δμ было высоким и составляло 0,08. В испытании при высоком крутящем моменте было подтверждено, что соотношение ΔΤ составляло 130%, что было выше, чем в любом из сравнительных примеров. В испытании на свинчивание и развинчивание свинчивание и развинчивание можно было осуществлять 10 раз без каких-либо проблем.

Пример 4

На поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), наносили электролитическое покрытие, включая сначала ударное никелирование и затем нанесение сплава Си, δη и Ζη, чтобы получить покрытие, имеющее суммарную толщину 7 мкм. Поверхность муфты, которую подвергали этой подготовительной поверхностной обработке, затем подогревали до 130°С, используя индукционное нагревание, и образующую смазочное покрытие композицию примера 4, представленную в табл. 3, которую нагревали до 130°С, наносили на подогретую поверхность муфты, используя пульверизатор, имеющий поддерживающий температуру механизм. После охлаждения получали смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм.

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм). Смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм, наносили на поверхность ниппеля точно таким же способом, как на поверхность муфты.

Значение Δμ было высоким и составляло 0,07. В испытании при высоком крутящем моменте соот- 18 023235 ношение ΔΤ составляло 128%, и было подтверждено, что соотношение ΔΤ было выше, чем в любом из сравнительных примеров. В испытании на свинчивание и развинчивание свинчивание и развинчивание можно было осуществлять 10 раз без каких-либо проблем.

Как можно видеть из представленных выше результатов, существует корреляция между значениями Δμ и ΔΤ. Таким образом, наблюдается тенденция, что чем больше Δμ, тем больше ΔΤ. Другими словами, измеряя Δμ методом РАЬЕХ, например, используя малые исследуемые образцы, можно прогнозировать значение ΔΤ резьбового соединения и, следовательно, его характеристики при свинчивании с высоким крутящим моментом.

Сравнительный пример 1

Следующую поверхностную обработку осуществляли на специальном резьбовом соединении, изготовленном из углеродистой стали, имеющей состав А, представленный в табл. 1.

Поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата марганца при температуре от 80 до 95°С, чтобы получить содержащее фосфат марганца покрытие, имеющее толщину 15 мкм (поверхностная шероховатость составляла 12 мкм). Вязкую жидкую композитную смазку согласно стандартам ΑΡΙ наносили на поверхность муфты, получая смазочное покрытие (суммарная масса покрытия на ниппеле и муфте составляла 50 г, и суммарная площадь покрытия составляла приблизительно 1400 см²).

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм), и затем описанную выше композитную смазку наносили на поверхность ниппеля в описанном выше количестве.

Значение Δμ составляло 0,02. Как представлено в табл. 4, в испытании на свинчивание и развинчивание после 10 циклов свинчивания и развинчивания не наблюдали очевидного возникновения заклинивания вплоть до десятого цикла. Однако композитная смазка в данном примере содержала порошок тяжелого металла, такого как свинец, таким образом, ее можно было считать вредной для человека и окружающей среды. В испытании при высоком крутящем моменте получали высокое значение Τу без возникновения пластической деформации выступающих частей, даже когда свинчивание осуществляли с высоким крутящим моментом, а также наблюдали высокое значение ΔΤ. В данном случае значение ΔΤ считали равным 100 для сравнения с ним значений ΔΤ, полученных в других примерах.

Сравнительный пример 2

Поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата марганца при температуре от 80 до 95°С, чтобы получить содержащее фосфат марганца покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 10 мкм). Образующую смазочное покрытие композицию сравнительного примера 2 в табл. 3 (изготовленную разбавлением 100 частей указанной композиции 30 частями органического растворителя), в которой содержался аморфный графит, но не содержались акриловые кремнийорганические сополимерные частицы, наносили на поверхность муфты путем распыления. После испарения растворителя получали смазочное покрытие, имеющее толщину 80 мкм.

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм), и такую же композицию, как для поверхности муфты, распыляли на поверхности ниппеля таким же способом, как на поверхности муфты, получая смазочное покрытие, имеющее толщину 80 мкм.

Значение Δμ составляло -0,05, показывая, что коэффициент трения при высоком давлении ниже, чем при низком давлении. Как представлено в табл. 4, в испытании на свинчивание и развинчивание отсутствовало возникновение заклинивания в 10 циклах свинчивания и развинчивания, и результаты были крайне высокими. Однако в испытании при высоком крутящем моменте соотношение ΔΤ принимало предельно низкое значение, составляющее 50%, по сравнению с традиционной композитной смазкой. Таким образом, было подтверждено, что соотношение ΔΤ совершенно не улучшалось при использовании покрытия, состоящего только из высоковязкой матрицы и графита.

Сравнительный пример 3

Следующую поверхностную обработку осуществляли на специальном резьбовом соединении, изготовленном из углеродистой стали, имеющий состав А, представленный в табл. 1.

Поверхность муфты, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата марганца при температуре от 80 до 95°С, чтобы получить содержащее фосфат марганца покрытие, имеющее толщину 15 мкм (поверхностная шероховатость составляла 12 мкм). Поверхность муфты подогревали до 130°С, используя

- 19 023235 индукционное нагревание, и образующую смазочное покрытие композицию сравнительного примера 3, представленную в табл. 3, которую нагревали до 130°С, наносили на подогретую поверхность муфты, используя пульверизатор, имеющий поддерживающий температуру механизм. После охлаждения получали смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм.

Поверхность ниппеля, которую обрабатывали механическим шлифованием (поверхностная шероховатость составляла 3 мкм), выдерживали в течение 10 мин в растворе фосфата цинка при температуре от 75 до 85°С, чтобы получить содержащее фосфат цинка покрытие, имеющее толщину 12 мкм (поверхностная шероховатость составляла 8 мкм). Такую же композицию, как для поверхности муфты, затем наносили на поверхность ниппеля таким же способом, как на поверхность муфты, чтобы получить смазочное покрытие, имеющее толщину 50 мкм.

Значение Δμ составляло -0,06, показывая, что коэффициент трения при высоком давлении ниже, чем при низком давлении. Как представлено в табл. 4, в испытании на свинчивание и развинчивание не наблюдали возникновения заклинивания в течение 10 циклов свинчивания и развинчивания, и результаты были крайне хорошими. Однако в испытании при высоком крутящем моменте соотношение ΔΤ принимало предельно низкое значение, составляющее 52%, по сравнению с традиционной композитной смазкой.

Чтобы оценить свойства защиты от коррозии, которые являются необходимыми для резьбового соединения труб, прошедшее такую же подготовительную поверхностную обработку покрытие и смазочное покрытие, как покрытия в случае муфты, представленные в табл. 2 и 3, получали на отдельно изготовленной полоске исследуемого образца (70 мм х 150 мм х толщина 1,0 мм). Исследуемый образец подвергали коррозионному испытанию в солевом тумане (согласно стандарту Л8 Ζ 2371, который соответствует стандарту Ι8Ο 9227) при температуре 35°С в течение 1000 ч и испытанию во влажной камере (согласно стандарту Л8 К 5600-7-2, который соответствует стандарту Ι8Ο 6270) при температуре 50°С и относительной влажности 98% в течение 200 ч, и исследовали возникновение ржавления. Было подтверждено, что возникновение ржавчины отсутствовало в течение всего периода любого из этих испытаний резьбовых соединений в вышеупомянутых примерах.

Кроме того, когда резьбовые соединения труб каждого из примеров подвергали испытанию газонепроницаемости и испытанию в реальных условиях эксплуатации в действующем устройстве, было подтверждено, что получено превосходное смазочное покрытие, имеющее более высокое значение ΔΤ, чем в случае традиционно используемой композитной смазки.

Настоящее изобретение разъяснено выше по отношению к вариантам осуществления, которые считаются предпочтительными в настоящее время, но настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления. Возможны и другие варианты, которые не противоречат идее настоящего изобретения, согласно истолкованию формулы изобретения и общего описания, и резьбовое соединение, которое включает такие варианты, следует понимать как входящее в технический объем настоящего изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Резьбовое соединение труб, содержащее ниппель и муфту, в каждом из которых контактная поверхность включает резьбу и ненарезанную металлическую контактную часть, отличающееся тем, что контактная поверхность по меньшей мере одной детали ниппеля или муфты имеет смазочное покрытие, содержащее частицы сополимера, состоящего из полимера, выбранного из кремнийорганического полимера и фторуглеродного полимера, и термопластического полимера, причем указанные частицы диспергированы в вязкой матрице, у которой комплексная динамическая вязкость составляет по меньшей мере 3000 Па-с при 25°С.
2. Резьбовое соединение труб по п.1, в котором у смазочного покрытия коэффициент трения, измеренный при давлении 1 ГПа, составляет более чем коэффициент трения, измеренный при давлении 0,3 ГПа.
3. Резьбовое соединение труб по п.2, в котором разность, вычисленная вычитанием коэффициента трения при 0,3 ГПа из коэффициента трения при 1 ГПа, составляет по меньшей мере 0,02.
4. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-3, в котором сополимерные частицы представляют собой сферические частицы.
5. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-4, в котором сополимерные частицы представляют собой акриловые кремнийорганические сополимерные частицы, имеющие средний диаметр частиц от 10 до 50 мкм, и их содержание составляет от 0,1 до 20 мас.%.
6. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-5, в котором вязкая матрица содержит по меньшей мере одно вещество, выбранное из вещества на основе канифоли, включая канифоль и ее производные, воски, карбоксилаты металлов и основные соли металлов и ароматических органических кислот.
7. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-5, в котором смазочное покрытие дополнительно содержит графит в качестве модификатора трения.
8. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-7, в котором смазочное покрытие имеет толщину

- 20 023235 от 10 до 500 мкм.
9. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-8, в котором контактная поверхность по меньшей мере одной детали ниппеля или муфты, имеющая смазочное покрытие, подвергнута поверхностной обработке способом, выбранным из струйной обработки, травления, фосфатной химической конверсионной обработки, оксалатной химической конверсионной обработки, боратной химической конверсионной обработки, электролитического нанесения покрытия, распылительного нанесения покрытия и их сочетания, перед нанесением смазочного покрытия.
10. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-9, в котором контактная поверхность одной детали ниппеля или муфты имеет смазочное покрытие и контактная поверхность другой детали ниппеля или муфты подвергнута поверхностной обработке по меньшей мере одним способом, выбранным, по меньшей мере, из струйной обработки, травления, фосфатной химической конверсионной обработки, оксалатной химической конверсионной обработки, боратной химической конверсионной обработки, электролитического нанесения покрытия, распылительного нанесения покрытия и их сочетания.
11. Резьбовое соединение труб по любому из пп.1-10 для соединения нефтепромысловых трубных изделий.
12. Способ соединения множества нефтепромысловых трубных изделий без нанесения консистентной смазки с использованием резьбового соединения труб по любому из пп.1-10.