本发明专利技术提供一种即使在极低温环境下不使用复合油脂也能抑制锈的产生、显示出优异的抗咬性和气密性、并且表面不易发粘的管用螺纹接头及其制造方法，以及用于在该管用螺纹接头上形成固体润滑皮膜的组合物。在栓和套筒中的至少一者的接触表面上覆盖有由含有结合剂、氟系添加剂、固体润滑剂以及防锈添加剂的组合物形成的固体润滑皮膜(24)作为最上表面处理皮膜。固体润滑皮膜(24)即使暴露于极低温环境，也能够维持密合性、并且能够发挥其润滑性赋予功能、抑制螺纹接头的咬死、还能够确保接合后的气密性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在钢管、特别是油井管的连接中使用的管用螺纹接头的表面处理中使用的固体润滑皮膜形成用组合物、具备由该组合物形成的固体润滑皮膜的管用螺纹接头、以及该管用螺纹接头的制造方法。
技术介绍
在用于开采原油、汽油的油井挖掘中使用使原油等流体在内部流动的配管、内含该配管的套管这样的油井管。油井管通常使用管用螺纹接头进行连接(接合)。油井的深度通常是2000～3000m。然而，近年来的海洋油田等的深油井的深度有时会达到8000～10000m。每个油井管的长度典型的为十几米。因此，有时要将千根以上的大量根数的油井管进行连接。对于油井管用的管用螺纹接头，在使用环境下受到油井管和接头自身的质量所产生的轴向拉伸力的负荷、内外表面压力等的复合压力、以及地热的作用。因此，要求管用螺纹接头在这样的严酷环境下不破损地保持气密性。作为油井管的接合所使用的典型的管用螺纹接头，可以举出例如专利文献1中所记载的由具有外螺纹的被称作栓的部位和具有内螺纹的被称作套筒(box)的部位构成的栓-套筒结构。典型的，在油井管的两端部形成栓、在被称作接箍(coupling)的螺纹接头部件的两侧的内表面形成套筒。在配管、套管向油井降下的降下操作时，有时会因故障等各种理由而松开已接合的螺纹接头，将这些接头暂时从油井中提起后，再次接合后将其降下。根据API(美国石油协会)标准，期望即使在配管用接头上进行10次、在套管用接头上进行3次拧紧(make up)和松开(break out)，也不发生称作咬合(galling)的不可恢复的咬死现象，并保持气密性。在拧紧油井管用螺纹接头时，为了实现抗咬性和气密性的提高，将称作“复合油脂”的润滑剂涂布在螺纹接头的接触表面(即螺纹部及无螺纹金属接触部)上。复合油脂为含有重金属粉末的粘稠的液状润滑剂(油脂润滑油)。复合油脂的例子记载于API标准BUL 5A2中。以往，出于提高复合油脂的保持性、改善滑动性的目的，提出了对螺纹接头的接触表面实施1层或2层以上的表面处理。表面处理例如为氮化处理，包括锌系镀、分散镀的各种镀敷，或磷酸盐化学转化处理。复合油脂含有大量锌、铅、铜等重金属粉末。因此，对使用环境的影响，例如对海洋环境及操作环境的影响被诟病。近年来，全球规模的对于环境的严格管制正在开展。复合油脂的使用在部分地区也已经被限制。因此在气井、油井的挖掘操作中，为了避免对环境、人体的影响，需要即使不使用复合油脂也具有优异的抗咬性的螺纹接头。作为不涂布复合油脂就可以在油井管的接合中使用的螺纹接头，本申请人等之前提出了专利文献2中公开的管用螺纹接头。对于专利文献2中记载的管用螺纹接头，栓和套筒中的至少一者的接触表面被由粘稠液体或半固体的润滑皮膜和在其上形成的干燥固体皮膜组成的2层皮膜覆盖。干燥固体皮膜由丙烯酸系树脂等热固化型树脂皮膜或紫外线固化树脂皮膜形成。粘稠液体或半固体的润滑皮膜会发粘，容易附着异物。通过在粘稠液体或半固体的润滑皮膜上形成干燥固体皮膜，消除了发粘。干燥固体皮膜由于在螺纹接头的接合时被破坏，因此不妨碍其下的润滑皮膜的润滑性。另外，本申请人等通过专利文献3提出了在螺纹部(栓和套筒)形成有不发粘的薄的润滑皮膜的螺纹接头。专利文献3中记载的润滑皮膜通过使固体润滑剂颗粒分散于表现出塑性或粘塑性型的流变行为(流动特性)的固体基质中而得到。固体基质的熔点优选为80～320℃的范围内。该润滑皮膜通过熔融状态下的喷涂(热熔喷射法)、使用粉末的热喷镀、或者水性乳液的喷涂来形成。热熔喷射法中使用的组合物例如含有聚乙烯作为热塑性聚合物、含有蜡(例如巴西棕榈蜡)及金属皂(例如硬脂酸锌)作为润滑成分、以及含有磺酸钙作为腐蚀抑制剂。进而本申请人等通过专利文献4提出了在栓的接触表面形成固体防蚀皮膜、在套筒的接触表面上设有固体润滑皮膜的管用螺纹接头。固体防蚀皮膜以紫外线固化树脂为主成分，优选为透明的。固体润滑皮膜优选由含有热塑性聚合物、蜡、金属皂、腐蚀抑制剂、水不溶性液状树脂及固体润滑剂的组合物通过热熔法来形成、具有塑性或者粘塑性型流变行为。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2006-526747号公报专利文献2：国际公开第2006/104251号公报专利文献3：国际公开第2007/042231号公报专利文献4：国际公开第2009/072486号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题上述专利文献2～4中记载的管用螺纹接头在-10℃～+50℃左右的低温·温暖环境中具有优异的固体润滑皮膜的密合性、润滑性能，因此具备充分的抗咬性。然而，若暴露于-60℃～-20℃这样的极低温环境下，则由固体润滑皮膜的密合性降低导致的剥离、由皮膜脆化导致的裂纹容易产生，抗咬性变得不充分。进而若在这样的极低温环境下进行螺纹接头的拧紧及松开操作，则需要极高的扭矩。本专利技术的目的在于，提供一种即使在极低温环境下进行钢管、特别是油井管的连接的情况下不使用复合油脂也能够抑制锈的产生、具有优异的抗咬性和气密性、表面不易发粘的管用螺纹接头的表面处理中使用的用于形成固体润滑皮膜的组合物，具备由该组合物形成的固体润滑皮膜的管用螺纹接头，以及该管用螺纹接头的制造方法。用于解决问题的方案本实施方式的组合物为用于在管用螺纹接头上形成固体润滑皮膜的组合物。上述组合物含有结合剂、氟系添加剂、固体润滑剂、以及防锈添加剂。结合剂含有乙烯-乙酸乙烯酯树脂、聚烯烃树脂、以及熔点为110℃以下的蜡。乙烯-乙酸乙烯酯树脂的质量相对于聚烯烃树脂的质量的比为1.0～1.8。聚烯烃树脂和乙烯-乙酸乙烯酯树脂加在一起的质量相对于蜡的质量的比为0.7～1.6。本实施方式的管用螺纹接头具备栓和套筒。栓和套筒分别具备包含相互接触的部分的接触表面。管用螺纹接头中，在栓和套筒中的至少一者的接触表面上形成上述固体润滑皮膜。本实施方式的管用螺纹接头的制造方法具备将上述组合物涂布在前述接触表面上从而形成前述固体润滑皮膜的工序。具备使用上述组合物形成的固体润滑皮膜的管用螺纹接头即使在极低温环境下不使用复合油脂也能够抑制锈的产生、显示出优异的抗咬性和气密性、并且表面不易发粘。附图说明图1为示出本实施方式的管用螺纹接头的一个例子的结构图。图2为示出管用螺纹接头的拧紧部的一个例子的图，是特殊螺纹接头的无螺纹金属接触部(台肩部及密封部)的截面图。图3A为将管用螺纹接头的接触表面自身粗糙化时的接触表面附近的截面图。图3B为形成用于对管用螺纹接头的接触表面进行粗糙化的基底处理皮膜时的接触表面附近的截面图。图4为用于测定固体润滑皮膜的密合强度的剪切拉伸试验的概略图。图5为示出固体润滑皮膜的低温-室外暴露试验的工序的流程图。图6为示出螺纹接头的圈数与扭矩的关系的图。图7为用于测定摩擦系数的平板滑动试验的概要图。图8为示出固体润滑皮膜中的滑石的含量与摩擦系数的关系的图。具体实施方式本申请专利技术人为了实现不仅在气温-20℃～+50℃左右的低温·温暖·热带地区、即使在有时还会达到-60℃～-20℃这样的气温的极寒地区使用螺纹接头的情况下，也具备充分的抗咬性、防锈性、气密性，在螺纹接头的接合·松开时所需的扭矩不会变得极高的螺纹接头而进行了研究，结果得到下述的见解。对于在管用螺纹接头上形成的固体润滑皮膜、及用于形成该固体润滑皮膜的组合物(固体润本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，其特征在于，其是用于在管用螺纹接头上形成固体润滑皮膜的组合物，所述组合物含有结合剂、氟系添加剂、固体润滑剂、以及防锈添加剂，所述结合剂含有乙烯‑乙酸乙烯酯树脂、聚烯烃树脂、以及熔点为110℃以下的蜡，所述乙烯‑乙酸乙烯酯树脂的质量相对于所述聚烯烃树脂的质量的比为1.0～1.8，所述聚烯烃树脂和所述乙烯‑乙酸乙烯酯树脂加在一起的质量相对于所述蜡的质量的比为0.7～1.6。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 JP 2014-0587021.一种组合物，其特征在于，其是用于在管用螺纹接头上形成固体润滑皮膜的组合物，所述组合物含有结合剂、氟系添加剂、固体润滑剂、以及防锈添加剂，所述结合剂含有乙烯-乙酸乙烯酯树脂、聚烯烃树脂、以及熔点为110℃以下的蜡，所述乙烯-乙酸乙烯酯树脂的质量相对于所述聚烯烃树脂的质量的比为1.0～1.8，所述聚烯烃树脂和所述乙烯-乙酸乙烯酯树脂加在一起的质量相对于所述蜡的质量的比为0.7～1.6。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物含有60～80质量％的所述结合剂、8～18质量％的所述氟系添加剂、5～15质量％的所述固体润滑剂、以及2～10质量％的所述防锈添加剂。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物还含有2～15质量％的滑石。4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述滑石的粒径为1～12μm、所述滑石的比表面积为4～12m2/g。5.一种管用螺纹接头，其特征在于，其是具备栓和套筒的管用螺纹接头，所述栓和所述套筒各自具备包含相互接触的部分的接触表面，所述管用螺纹接头在所述栓和所述套筒中的至少一者的所述接触表面上具备固体润滑皮膜，所述固体润滑皮膜含有结合剂、氟系添加剂、固体润滑剂、以及防锈添加剂，所述结合剂含有乙烯-乙酸乙烯酯树脂、聚烯烃树脂、以及熔点为110℃以下的蜡，所述乙烯-乙酸乙烯酯树脂的质量相对于所述聚烯烃树脂的质量的比为1.0～1.8，所述聚烯烃树脂和所述乙烯-乙酸乙烯酯树脂加在一起的质量相对于所述蜡的质量的比为0.7～1.6。6.根据权利要求5所述的管用螺纹接头，其中，所述固体润滑皮膜含有60～80质量％的所述结合剂、8～18质量％的...
【专利技术属性】
技术研发人员：后藤邦夫，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，瓦卢瑞克石油天然气法国有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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