Инженерные решения в области
смазочных материалов и клеев-герметиков

Применение покрытия MODENGY для резьбовых соединений при монтаже обсадных и насосно-компрессорных труб

В данной статье рассмотрена альтернативная технология увеличения ресурса обсадных и наносно-компрессорных труб – применение антифрикционных твердосмазочных покрытий вместо традиционных резьбовых паст и пластичных смазок.

При монтаже обсадных и насосно-компрессорных труб широко применяются специальные резьбовые пасты и смазки. Они обеспечивают необходимый коэффициент трения в резьбовых соединениях, предотвращают образование задиров, препятствуют заеданию, облегчают демонтаж труб.

С одной стороны, технология защиты резьбы с помощью традиционных смазочных материалов проста и доступна, с другой – сопряжена с определенными неудобствами.

Во-первых, пасты и смазки разных производителей имеют отличные друг от друга фрикционные характеристики, что требует проведения дополнительных испытаний и соответствующей корректировки крутящего момента при затяжке. Во-вторых, при каждом последующем монтаже или после длительного хранения труб пластичный смазочный материал нужно обновлять.

В-третьих, пасты и смазки обязательно содержат в составе масло, на которое активно налипает пыль и другие абразивные частицы. Это, в свою очередь, может привести к необратимому повреждению рабочих поверхностей при сборке.

Наконец, в-четвертых: традиционные консистентные материалы небезопасны для окружающей среды – особый ущерб наносят те смазки и пасты, которые используются при монтаже морских скважин.

В данной статье мы рассмотрим альтернативную технологию увеличения ресурса обсадных и наносно-компрессорных труб – она заключается в применении антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП).

Данная технология не требует больших временных и финансовых затрат, может использоваться как на заводе-изготовителе труб, так и в полевых условиях, исключая ряд дополнительных операций по смазыванию на монтажной площадке.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY

АТСП MODENGY представляют собой уникальные «сухие» смазки, обладающие требуемым коэффициентом трения, высокими антикоррозионными и противозадирными свойствами.По консистенции и внешнему виду они напоминают краски, однако вместо пигмента содержат мелкодисперсные твердые смазки, распределенные в смеси связующих смол и растворителей.

В качестве твердых смазочных веществ используются дисульфид молибдена, политетрафторэтилен (ПТФЭ), графит и другие специальные композиции. Благодаря растворителю, который испаряется сразу после нанесения, покрытие равномерное распределяется по поверхности. В результате полимеризации связующего АТСП отверждается и прочно сцепляется с основой. Условия отверждения (скорость, температура) зависят от типа покрытия.

После полимеризации АТСП образует тонкую, но прочную защитную пленку, состояющую из частиц твердых смазочных материалов в полимерной матрице (рис. 1).Рис. 1 нов.jpg

Рис. 1. Схема структуры покрытия


Многие покрытия MODENGY в качестве твердой смазки содержат дисульфид молибдена (MoS2). Для этого природного материала характерна ярко выраженная слоистая структура (рис. 2), в которой атомы молибдена легко скользят в параллельных друг другу плоскостях. Каждый молибденовый слой с обеих сторон окружен слоями атомов серы. Сдвиговое сопротивление по плоскости раздела этого «сэндвича» незначительно, связь между слоями достаточно слабая. Именно это обуславливает низкий коэффициент трения MoS2, который остается таковым даже при значительном нагреве и высоких нагрузках.

Строение молекулы дисульфида молибдена

Рис. 2. Строение молекулы дисульфида молибдена


Высокодисперсные частицы дисульфида молибдена, вводимые в зону трения, заполняют микронеровности поверхности и, тем самым, увеличивают ее опорную площадь. В процессе трения частицы ориентируются параллельно направлению скольжения – образовывается гладкая и скользкая защитная пленка, повышающая герметичность резьбовых соединений и выдерживающая значительные контактные давления.

Применение покрытий на основе MoS2 особенно эффективно в граничном и смешанном режимах трения – в таких условиях АТСП способствует снижению износа, предотвращению схватывания и задиров резьбы, облегчению приработки.

В отличие от полимерных твердых смазок, покрытия с дисульфидом молибдена обеспечивают низкое и стабильное трение даже при экстремальных контактных давлениях – до 3000 МПа. Дисульфидмолибденовые АТСП отличаются химической инертностью и уникальными антифрикционными свойствами.

Основные свойства и преимущества покрытий MODENGY для трубных резьбовых соединений

При обслуживании обсадных и насосно-компрессорных труб нефтегазовой отрасли отлично зарекомендовало себя покрытие MODENGY 1002 на основе дисульфида молибдена и органического связующего.

Оно отверждается при комнатной температуре, обладает оптимальным балансом износостойкости и антикоррозионных свойств.

На резьбовые части труб и муфт состав наносится методом окрашивания из распылительного оборудования. Сухим на ощупь он становится уже через 5 минут, что позволяет транспортировать обработанные изделия к месту хранения. При необходимости покрытие может наноситься в несколько слоев с промежуточной сушкой каждого из них. Толщина готовой отвержденной пленки должна составлять от 5 до 25 мкм. Вязкость АТСП можно изменять, разбавляя его специальным растворителем (например, MODENGY 1013).

Покрытие MODENGY 1002 полностью полимеризуется за 120 минут, а при дополнительном нагреве до +130 °С – за 15 минут. По истечении этого времени обработанная деталь готова к сборке и эксплуатации.

Внешний вид АТСП MODENGY 1002 продемонстрирован на рис. 3.

Рис. 3_1.jpg

Рис. 3. Внешний вид покрытия MODENGY 1002


MODENGY 1002 обеспечивает постоянный коэффициент трения с разбросом в пределах ±0,01 в течение 5-8 циклов откручивания-закручивания. По результатам ускоренных испытаний в камере соляного тумана это покрытие сохраняет антикоррозионные свойства более 160 ч. При необходимости в более высокой защите рекомендуется применять АТСП MODENGY 1004 или MODENGY 1014, которые отверждаются при нагреве. Характеристики перечисленных материалов приведены в таблице 1.


Таблица 1. Характеристики АТСП MODENGY для резьбовых соединений

Марка АТСП MODENGY Диапазон рабочих температур, °С Несущая способность, МПа Износостойкость – количество циклов возвратно-поступательного движения при 550 МПа Защита от коррозии, тест в соляном тумане, ч Условия полимеризации: выдержка и температура
1002 -210… +320 2086 130 000 >160 120 минут при +20 °С
1004 -190… +440 2627 50 000 >500 40 минут при +200 °С
1014 -75… +255 2512 152 000 >672 40 минут при +200 °С

Перед другими материалами аналогичного назначения покрытия MODENGY имеют ряд преимуществ:

Рис. 4.png
  • Повышенная несущая способность
  • Отличные противозадирные свойства
  • Стабильный коэффициент трения при высоких контактных давлениях
  • Простота нанесения (с помощью стандартного оборудования для окрашивания)
  • Быстрое отверждение
  • Отсутствие необходимости в завершающей механической обработке

Покрытие MODENGY 1002, помимо фасовки в банках и ведрах, имеет аэрозольную форму выпуска, что очень удобно при работе в полевых условиях при отсутствии дополнительного оборудования.


Применение АТСП MODENGY позволяет осуществить подготовку обсадных труб к сборке – обеспечить герметичность соединений колонны, стабильный коэффициент трения в резьбовых соединениях, их антикоррозионную защиту. При этом исключается ряд трудоемких операций в условиях монтажной площадки, снижаются финансовые и другие затраты.