[實用新型]含缺陷管道預浸料修補層結構

有效

• 申請號: 200820080470.3
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN201277411Y
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 李榮光;簡抗抗;顧玉卓;李茂源;張豐
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F16L55/175
• 分類號: F16L55/175
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 金 杰;任清漢

技術領域

本實用新型是一種含缺陷管道預浸料修補層結構。涉及管道系統技術領域。

背景技術

據統計，我國目前在役長輸油氣管道總長超過5×10⁴km，其中相當部分經多年服役，產生了不同程度的缺陷，需進行更新、改造、大修或降壓運行，因此管道的修復工作已經成為油氣集輸過程中一項必不可少、經常性的工作，每年均需投入大量人力和財力。傳統的管道修復方法包括補焊、補板、套筒等，從安全性、經濟性以及可靠性等角度考慮，這些方法已不能適應石油行業對修補技術提出的更高要求。近些年來采用樹脂基復合材料進行修補已經成為了研究和應用的熱點，這主要是因為與傳統的管體缺陷修復方法相比，復合材料修復技術是一種不停產的外補強技術，修復后可充分發揮復合材料輕質高強、抗腐蝕、耐久性好、可設計性強等特點，保證管道在原來的工作條件下長期正常運行。國內外的一些公司已經開發了相關的材料體系和修補技術，并開始用于實際工程當中。

目前，復合材料修復管道技術主要有兩種，一種是預成型法，一種是濕纏繞法。預成型法是美國的Clockspring公司最先開發并工程化的，該方法采用不飽和聚酯和玻璃纖維在工廠中預先根據含缺陷管道的管徑制備復合套筒，然后在修補現場通過強力膠將復合套筒粘結于管道表面，從而起到恢復管道強度的目的。這種技術的缺點是：首先由于復合套筒剛度較大，不易變形，施工過程中難以保證復合套筒與管體之間緊密貼合，影響了整體的承力效果，而且該技術只能用于曲率較大的圓形管道，不能修復結構不規則的部位，如三通接頭等；第二，由于采用的是模量和強度均較低的玻璃纖維，對管體強度的恢復效率有限，而且玻璃纖維復合材料的濕熱老化性能差，不易用于濕度較大、溫度較高的環境；第三，由于復合套筒是在工廠中經過擠壓、烘干、熱處理及固化等一系列過程生產出來的，其成本較高，效率較低。濕纏繞法是將不含樹脂的柔性纖維布纏繞在管道上，同時將樹脂涂刷在纖維布上，在一定溫度和時間下樹脂固化并與纖維形成復合材料，復合材料緊貼與管道之上，分擔了大部分載荷，從而起到修復管道的目的。國內的北京安科管道工程科技有限公司便是以環氧樹脂為復合材料的基體、以碳纖維片材為復合材料的增強材料，采用濕纏繞法技術進行管道修補的。這種修復技術也存在著明顯的不足：首先由于是在施工現場配制膠液并進行纏繞，膠液中各組分的比例、樹脂與纖維的比例、樹脂對纖維的浸潤程度、纖維布的平整度等參數的一致性是很難控制的，它們均受到施工人員熟練程度、修補量、施工環境、原材料初始狀態等因素的影響，因此修復層的有效性和持久性都是不可預知的，修復層的剛度和強度波動性較大，不適于高溫高壓管道的修復；另外，該技術在實施過程中的勞動環境較差、勞動效率低，樹脂中的揮發性組分和纖維布上脫落的纖維毛容易引起皮膚過敏，對人體的健康有一定危害，對環境也有一定的污染；最后碳纖維與金屬接觸容易引起金屬的電位腐蝕，在潮濕的環境中更為明顯，這對管道的防腐效果有很大影響。

預浸料是航空航天承力復合材料結構件的常用材料，它是以連續纖維增強體和樹脂體系為原料，采用排布機或預浸機使樹脂體系處于溶液狀態或加熱熔融狀態，在一定速度下對纖維進行浸潤，得到表面由樹脂包裹的纖維增強體，并通過收卷得到的一種片材。這種片材中的樹脂處于未固化狀態，使預浸料有一定的粘性，并且在一定溫度和壓力下樹脂可以發生流動，最終固化形成復合材料。由于預浸料是在自動化的設備上進行生產，生產效率高、樹脂含量非常均勻，并且樹脂含量的范圍可以通過工藝參數的改變而在很大范圍內調節。這種片材的質量穩定性好，可以用于各種復合材料成型工藝，尤其適合于手工鋪貼工藝，可用于各種復雜結構的制品，制得的復合材料性能優異、纖維含量高且均勻、使用壽命長、可靠性高，在國防和民用領域已經得到了大規模的應用。

但埋地的在役長輸油氣管道由于其特殊性，上述的預浸料當然是不適用的。如果能解決在役長輸油氣管道要求的高強、抗腐蝕、耐久性好、可設計性高強及濕度較大、溫度較高的環境問題，當然預浸料是一種較好的管道補強技術。本公司經多年的研發，已成功地解決此問題，并同時申請了發明專利。而采用預浸料對管道補強的修補層結構又是待解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是設計一種將預浸料用于含缺陷管道修補的質量高且均勻、使用壽命長、可靠性高的含缺陷管道預浸料修補層結構。

本實用新型之修補鋪層結構如圖1所示，是在管道1外從里向外依次包裹預浸料防電位腐蝕層2、預浸料增強層3和防腐層4。

其中：