Защита резьбы обсадных и насосно‑компрессорных труб покрытиями MODENGY

Методы защиты трубных резьб

Традиционно при монтаже обсадных и насосно-компрессорных труб на резьбу наносят специальную пасту. Это позволяет обеспечить необходимый коэффициент трения при свинчивании и, тем самым, облегчить демонтаж. Кроме того, смазанные поверхности защищены от заедания и образование задиров.

Данная технология проста и доступна, однако у нее есть определенные недостатки:

• Очистка и смазывание поверхностей требуют дополнительных временных затрат при монтаже
• Пасты от разных производителей обладают различными фрикционными характеристиками, поэтому, меняя материал, необходимо проводить дополнительные испытания и корректировать крутящий момент при монтаже
• При каждой сборке или после длительного хранения пасту следует наносить повторно
• На смазанные поверхности налипает пыль и другие абразивные частицы, что приводит к их повреждению в процессе монтажа
• Пасты небезопасны для окружающей среды

Подобных недостатков лишена технология твердой смазки. Антифрикционные покрытия, которые ее реализуют, могут наноситься как в заводских, так и в полевых условиях.

Применение покрытий позволяет исключить трудоемкую операцию смазывания трубной резьбы на монтажной площадке. Кроме того, эти материалы обладают необходимым набором эксплуатационных характеристик – противозадирными и антикоррозионными свойствами, низким коэффициентом трения, способностью обеспечивать нелипкую "сухую смазку" поверхностей.

Особенности антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY

Российская компания "Моденжи" разрабатывает и производит антифрикционные твердосмазочные покрытия под собственной торговой маркой MODENGY. Многие из них применяются в нефтегазовой отрасли для подготовки труб к монтажу.

Рис. 1. Структура покрытия

Антифрикционные твердосмазочные покрытия – это материалы, внешне похожие на краски. Их основу составляют мелкодисперсные порошки твердых смазочных материалов, равномерно распределенных в смеси растворителей и связующих смол.

В качестве твердых смазок применяются дисульфид молибдена, политетрафторэтилен, графит и другие специальные композиции. Для более удобного и равномерного распределения покрытия по поверхности в его состав вводят растворители, которые полностью испаряется сразу после нанесения.

Полимеризация покрытия происходит в результате отверждения связующей смолы. Этот процесс может проходить как при комнатной температуре, так и при нагреве. Полимеризованное покрытие представляет собой полимерную матрицу связующего вещества, в которой распределены твердые смазочные материалы.

Основная масса покрытий MODENGY содержит дисульфид молибдена (MoS₂) – минерал природного происхождения с ярко выраженной слоистой структурой. Каждый из атомов молибдена окружен двумя атомами серы (рис. 2).

Рис. 2. Структура дисульфида молибдена

Связь между слоями этого своеобразного «сэндвича» достаточно слабая, поэтому они легко скользят друг относительно друга. Это обуславливает низкий коэффициент трения дисульфидмолибденового покрытия, который сохраняется даже при высоких нагрузках и температурах.

Благодаря высокой адгезии дисульфид молибдена заполняет впадины микронеровностей поверхностей и увеличивает их опорную площадь. В процессе трения частицы MoS₂ образуют гладкий и скользкий защитный слой. Он уплотняет микрозазоры и повышает герметичность сопряжений.

Дисульфид молибдена особенно эффективен при высоких контактных давлениях (до 3000 МПа) в смешанном и граничном режимах трения. В подобных условиях он максимально снижает трение, предотвращает образование задиров и схватывания, а также облегчает приработку деталей. Уникальные антифрикционные свойства и химическая инертность MoS₂ доказана многочисленными экспериментальными испытаниями.

Какие покрытия MODENGY подходят для обсадных и насосно‑компрессорных труб?

На резьбовые части обсадных и насосно-компрессорных труб наносятся покрытия MODENGY 1002 и MODENGY 1014. Они обладают разными характеристиками, но рядом общих преимуществ, в числе которых:

• Высокая несущая способность
• Противозадирные свойства
• Простота нанесения распылением
• Отсутствие надобности в последующей механической обработке поверхности

MODENGY 1002 – это покрытие на основе дисульфида молибдена и органического связующего, которое уже зарекомендовало себя в нефтегазовой отрасли как материал с оптимальным балансом антикоррозионных свойств и износостойкости (рис. 3). Дополнительным преимуществом покрытия является его способность отверждаться при комнатной температуре. Оно выпускается в металлических аэрозольных баллонах объемом 210 и 520 мл, пластиковых капсулах 200 г, банках 600 г и ведрах 4,5 кг.

На резьбовые части муфт и труб оно наносится обычным методом окрашивания – распылением. Уже спустя 5 минут слой покрытия становится сухим и трубы можно транспортировать к месту хранения. Через 2 часа после нанесения материал полностью отверждается, трубы готовы к сборке и рабочим нагрузкам. При нагреве до +130 °C время полимеризации значительно сокращается и составляет 15 минут.

MODENGY 1002 обеспечивает постоянный коэффициент трения: в процессе 5-8 циклов откручивания-закручивания его разброс находится в пределах ±0,01. Покрытие работает в диапазоне температур -210…+320 °C, его несущая способность составляет 10000 Н, износостойкость –130 000 циклов возвратно-поступательного движения. По результатам теста в соляном тумане материал обеспечивает защиту деталей от коррозии более 160 часов.

Рис. 3. Резьбовые элементы труб до и после нанесения покрытия MODENGY 1002

При необходимости в более высоких антикоррозионных свойствах следует использовать покрытие MODENGY 1014. По результатам теста в соляном тумане оно обеспечивает защиту от коррозии более 672 часов. Покрытие обладает высокой несущей способностью (2700 МПа), полимеризуется при нагреве до +200 °C в течение 40 минут.

Заключение

Покрытия MODENGY обладают необходимым набором характеристик для снижения трения в резьбовом соединении и его защиты от коррозии. При подготовке труб к установке эти материалы позволяют отказаться от трудоемких операций по смазыванию в условиях монтажной площадки.

Покрытия обеспечивают герметичность соединений колонны и значительно уменьшают затраты времени на ее сборку. Технология нанесения не требует существенных затрат, так как применяется стандартное оборудование для окрашивания.

В 2018 году компания "Моденжи" приняла участие в научно-практической конференции "Трубы-2018", где представила возможности применения технологии твердой смазки в трубной промышленности.