[發明專利]用玄武巖纖維復合材料對管道修復補強或增強的方法

有效

• 申請號: 200710001113.3
• 申請日: 2007-01-18
• 公開（公告）號: CN101206000A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 阮景紅;劉國;王修云;王金友
• 申請（專利權）人: 北京安科管道工程科技有限公司
• 主分類號: F16L55/175
• 分類號: F16L55/175
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明領域

本發明涉及用樹脂基玄武巖纖維復合材料對管道，特別是金屬管道進行修復補強和/或增強的技術，更具體地，本發明涉及對管道，特別是金屬管道修復補強的補強材料，該材料為樹脂基玄武巖纖維復合材料，用所述材料對管道缺陷進行修復補強的方法，以及所述材料和方法在油氣輸送管道缺陷的修復補強中的應用。

背景技術

油氣管道運輸是五大運輸產業之一，僅目前我國油氣長輸管道就達3萬余公里。這些管道在長期服役過程中，由于受到地層壓力、土壤腐蝕、電偶腐蝕、外力損傷等作用，造成管道爆裂、泄漏等事故發生；或者由于輸送要求的提高，現有的輸送能力不足或者設計能力不足，不能按要求提壓；或者由于管道經過的地區類別發生變化，安全性有更高要求時，這些均影響管道的正常輸送作業。國內外常有油氣管道爆破和泄漏事故發生，如1989年，前蘇聯烏拉爾輸氣管道爆破一次傷亡1024人；北美也曾發生輸氣管道一次爆破開裂13公里的大事故。大量的現場調查表明，我國在役油氣管線60％以上已進入事故多發期。通常，有缺陷的油氣輸送管道在運行作業時，往往采取降壓輸送的做法；輸送要求提高或管道地區類別變化，而現有條件不能滿足時，大部分是維持現有狀況，不得已時新建管道。這樣不僅影響了正常的生產作業，而且大大增加了運行成本。因此開發一種效果好、安全性高、便于實施的對管道進行修復補強和增強的方法是本領域追求的目標。在現有的油氣管道外缺陷修復補強技術中，主要有傳統的焊接補疤和復合材料補強等方法。由于焊接補疤過程中有可能發生焊穿和產生氫脆的危險，特別對于不停輸的輸氣管線，一般建議不采用此方法。而樹脂基復合材料由于具有輕質高強、抗腐蝕、耐久性好、施工簡便、不影響結構的外觀等優異特性，已被國外的油公司用于管道補強。如美國Clockspring公司的復合材料補強技術，它是采用間苯二甲酸型不飽和聚酯與E-玻璃纖維復合成片材，采用干鋪法包裹于金屬管道表面，在層與層之間用環氧粘結劑粘結。這種技術的缺點有兩個：一是施工過程中，無法保證復合片材與管體、復合片材層與層之間的緊密貼合；另一是玻璃纖維的彈性模量及強度均較低，所以補強層的厚度會較厚，對后續防腐造成一定困難，對基體承載能力的提高程度也很有限。而北京科技大學等開發的復合材料補強技術因為成本較高，原料不易得以及因為碳纖維原絲基本完全依賴進口等因素還需要進一步完善。

近年來并沒有關于使用玄武巖纖維進行管道維修補強和增強的報道以及公開具體的實施方案。

玄武巖纖維是前蘇聯開發的一種無機纖維，是以天然玄武巖礦石為原料熔制而成的纖維，具有抗拉強度高、彈性模量大、電絕緣性好、耐腐蝕和化學穩定性好等優良特性，而且可在600℃或者更高的溫度下使用，其性能全面優于普通的玻璃纖維。因為玄武巖熔化過程中沒有硼和其他堿金屬氧化物排出，使玄武巖纖維的制造過程對環境無害，無工業垃圾，不向大氣排放有害氣體，是新型的環保型纖維。

玄武巖纖維目前已經國產化，成本遠低于碳纖維，已經應用于纖維增強水泥制品、路面土工隔柵、汽車用摩擦材料等領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種用玄武巖纖維復合材料對管道進行修復補強和/或增強的方法，其特征在于在管道需要修復補強和/或增強的部位鋪設玄武巖纖維復合材料，該方法成本較低，安全可靠，便于施工。因為玄武巖纖維體積電阻率和表面電阻率均大于10¹⁰Ω·m，具有良好的電絕緣性能和介電性能，因此，玄武巖纖維復合材料可作為管道的絕緣層，完全不會發生類似電偶腐蝕或其他電化學腐蝕的風險。

在管道需要修復補強和/或增強的部位鋪設玄武巖纖維復合材料的方法之一包括以下步驟：

(1)在管道表面涂刷可固化聚合物；

(2)鋪設高強度玄武巖纖維，并滾壓，使得可固化聚合物均勻浸漬玄武巖纖維；

任選地重復(1)和(2)多次，然后進行固化。

這種方法為完全濕法粘貼，對于管體有焊疤或缺陷等凹凸不平處或管道附件(如三通，彎頭，異徑管，法蘭、小管徑接頭等)處時，具有很好的施工簡便性。在操作時，要盡量使可固化聚合物均勻分布，并且完全浸漬玄武巖纖維。在鋪設玄武巖纖維時，要最大可能的減少氣泡，降低空隙率，必要的時候可以采取抽真空等措施。

在管道需要修復補強和/或增強的部位鋪設玄武巖纖維復合材料的方法還可以采用另外一種方法，包括以下步驟：

(1)在玄武巖纖維表面浸涂可固化聚合物，制成玄武巖纖維預浸料；

(2)鋪設玄武巖纖維預浸料；

任選地重復(1)和(2)多次，然后進行固化。