СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ Российский патент 2017 года по МПК F16L15/00 

Изобретение относится к производству труб и может быть использовано для герметизации резьбовых соединений труб, в том числе используемых при строительстве нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, а также при формировании трубных колонн и трубопроводов.

Конструктивные и технологические зазоры в резьбовых соединениях обсадных труб под воздействием избыточного внутреннего или наружного давления приводят к нарушению герметичности соединений и проницаемости их для среды. Для снижения проницаемости применяют различные заполнители конструктивных и технологических зазоров. Заполнители одновременно выполняют функцию смазок, предупреждающих заедание трущихся поверхностей при свинчивании резьбовых соединений.

Известный способ герметизации резьбовых соединений - применение фторопластовых уплотнительных материалов в качестве понизителя трения (см. заявки на изобретения РФ №93010518 от 25.11.95 г. и №93041784 от 20.09.96 г.). В первом случае процедура уплотнения заключается в обинтовывании охватываемого элемента по резьбовой поверхности с обтяжкой витков по профилю резьбы. Во втором случае в качестве понизителя трения используют мелкодисперсный фторопластовый материал (на основе политетрафторэтилена).

Наиболее близким решением к предлагаемому способу можно считать способ герметизации резьбовых соединений труб по патенту РФ №2543107 от 27.02.2015. Способ включает подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение поверх пористого коррозионностойкого слоя полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП) в следующем составе, мас.ч.:

сополимер ТФЭ с ГФП 80-99 графит 1-20 наполнители 0-15

Данное покрытие выполняет роль связующего слоя между металлической поверхностью изделия и герметизирующим материалом.

За счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава удалось упростить процедуру подготовки поверхности резьбового соединения и повысить качество герметизации за счет увеличения количество свинчиваний до 20 и более раз и уплотнения резьбовых соединений, что обеспечило снижение трудоемкости герметизации и монтажа.

Однако, как показали длительные испытания, покрытия по патенту РФ №2543107 склонны при низких температурах и высокой влажности к образованию подпленочной коррозии и самоотслаиванию, особенно в условиях хранения.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышения надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб.

Для достижения заявленного результата в способе герметизации резьбовых соединений труб, включающем подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), перед нанесением на резьбовую поверхность полимерного покрытия наносят ингибитор коррозии, пленка которого не дает возникнуть подпленочным коррозионным процессам при последующих операциях.

В качестве ингибитора коррозии могут быть использованы, в частности, 3%-ный водный раствор Н-М-1, АКВАКОР-5115 или Винилтриэтоксисилан.

За счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава удалось повысить качество герметизации и уплотнения резьбовых соединений, что обеспечило повышение надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб.

Способ осуществляется следующим образом (см. фиг. 1).

Поверхность деталей перед напылением обезжиривают в растворе кальцинированной соды или других растворах щелочного обезжиривания типа КМ-1, КМ-2.

После химического обезжиривания проводят подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого коррозионностойкого слоя на поверхности изделия. Подготовка осуществляют стандартными способами, например фосфатированием поверхности, термодиффузионным цинкованием, химическим оксидированием и т.д.

Затем на поверхность наносят ингибитор коррозии, в частности Н-М-1, или АКВАКОР-5115, или Винилтриэтоксисилан, для недопущения возникновения коррозионного подпленочного процесса.

После чего на поверхность наносят распылением полимерный грунт с добавкой гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера. Такой грунт образует за счет хемосорбционного взаимодействия прочную адгезионную связь между пористым коррозионностойким и ингибированным слоем металла и последующим герметизирующим слоем покрытия материала. После нанесения полимерного грунта с ингибитором производят напыление герметизирующего материала, в частности следующего состава:

сополимер ТФЭ с ГФП 85% графит 8% наполнители 7%

Предлагаемая композиция и герметизирующее покрытие могут быть получены следующим образом.

В просеянный на сито 025 (размер ячеек 250×250 мкм) порошок сополимера ТФЭ-ГФП вводят наполнитель (графит или др.) и тщательно перемешивают на смесителе типа Хеншель с числом оборотов 2000-3000 об/мин.

Сополимер ТФЭ-ГФП и наполнители (графит, нитрид бора, тальк) выпускаются в промышленном масштабе.

Приготовленную композицию загружают в бункер установки напыления в электростатическом поле типа УЭНП или любого другого типа, в которой обеспечивается зарядка порошка композиции и его транспортировка в электростатическом поле высокого напряжения (Uраб.=15-100 кВ, Iраб.=50-100 мКа). Заряженные частицы композиции осаждаются на заземленной детали (внутренней поверхности резьбового соединения) плотным слоем, после чего деталь помещают в электропечь, где при 320-380°С происходит оплавление порошковой композиции с образованием блестящего покрытия (черного или белого цвета, в зависимости от применяемого наполнителя), прочно соединенного с пористым слоем металла, грунтом и герметизирующим покрытием, что обеспечивает надежность герметизации соединения.

Таким образом, в полевых условиях не нужно производить никаких дополнительных операций по герметизации, так как они уже были сделаны в производственных условиях на автоматизированном оборудовании. Трубы можно собирать в полевых условиях, при любых температурных режимах.

При свинчивании резьбовых соединений труб герметизирующее покрытие сохраняется и может быть использовано многократно - более 30 раз.

Предлагаемый способ существенно повышает качество герметизации и упрощает операции по его осуществлению,

Изобретение относится к производству труб и может быть использовано для герметизации резьбовых соединений труб, в том числе используемых при строительстве нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, а также при формировании трубных колонн и трубопроводов. В способе герметизации резьбовых соединений труб, включающем подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), перед нанесением на резьбовую поверхность полимерного покрытия наносят ингибитор коррозии, пленка которого не дает возникнуть подпленочным коррозионным процессам при последующих операциях. Изобретение за счет использования герметизирующего материала предлагаемого состава повышает качество герметизации и уплотнения резьбовых соединений и тем самым обеспечивает повышение надежности и стабильной работы покрытий резьбовых соединений труб. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ герметизации резьбовых соединений труб, включающий подготовку поверхности резьбового соединения для создания пористого адгезионного коррозионностойкого слоя на металле, нанесение полимерного покрытия с добавлением гамма-аминосилана в количестве 1-15% к массовой доле сухого остатка полимера и заполнение резьбового пространства герметизирующим материалом на основе композиции графита и сополимера тетрафторэтилена(ТФЭ) с гексафторпропиленом (ГФП), отличающийся тем, что перед нанесением полимерного покрытия на резьбовую поверхность изделия поверх пористого коррозионностойкого слоя наносят ингибитор коррозии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют 3%-ный водный раствор Н-М-1.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют АКВАКОР-5115.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ингибитора коррозии используют Винилтриэтоксисилан.