[發明專利]一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法

無效

• 申請號: 201210244616.4
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN103542227A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 王環宇
• 申請（專利權）人: 西安格林石油科技有限公司
• 主分類號: F16L55/175
• 分類號: F16L55/175;F16L58/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于管道腐蝕部位補強技術領域，具體涉及一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法。

背景技術

壓力管道在服役過程中因為腐蝕、機械損傷等原因產生許多缺陷，這些缺陷降低了管道的強度，使其承載能力無法達到原有設計壓力，這些缺陷嚴重威脅著管道的安全運行。管道因為內壓會產生徑向膨脹而在管壁中產生環向拉伸應力。在管壁減薄區域(如腐蝕坑)會產生應力集中，當此處的應力大于材料抗拉強度極限時，該處將發生破裂失效和泄漏。

為了對缺陷進行修復，目前一般采用焊接或夾具的方法進行修復。采用焊接或夾具法進行補強需要動火，也需要停止管道輸送，這將加大成本，并且使用壽命短，修補效果差。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，恢復管道原有的承載能力，具有提高管道的使用壽命、補強效果好和工藝簡單的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，包括有以下步驟：

首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側至少100mm；

其次，對除銹后的管道表面進行粗糙度處理，使待修復生物管道表面保持一定的粗糙度；

再次，將待修復部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位圖上一層修補劑，并固化時間為30分鐘～120分鐘，固化溫度為25℃～80℃。將腐蝕部位填平；

第四，在修補劑的外部涂覆一層環氧底漆，并在環氧底漆外纏繞碳纖維復合材料補強層，在碳纖維復合材料纏繞面涂有膠。

所述的修補劑為粘鋼結構膠。

所述的復合材料為樹脂基纖維。

所述的碳纖維復合材料補強層的玻璃態轉化溫度需高于管道運行溫度20℃以上。

所述的碳纖維復合修復材料補強層采用PerpeWrap?T?M?ST85材料。

所述的復合修復材料為碳纖維布。

所述的碳纖維布為雙向編織碳纖維布。

所述的環氧底漆的厚度至少為0.2mm以上。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明通過復合材料對管道進行修復補強，恢復管道原有的承載能力，提高管道的使用壽命；復合材料修復技術利用樹脂基纖維增強復合材料在管道外形成復合材料修補層，分擔管道承受的載荷，降低管壁的應力并且限制管道缺陷處的應力集中，從而達到對管道補強的目的，恢復管道的正常承壓能力。用修補劑對缺陷處進行填平固化；修復后，補強層上產生了一定的應力，補強層起到了為管壁分擔的內壓的作用，這樣就降低了管壁和缺陷處承受的應力，降低了管道的風險，達到修復補強的目的；補強層的玻璃態轉化溫度高于管道運行溫度20℃以上，最大運行溫度為85℃，能保證補強之后管道安全運行50年；由于管道運行環境溫度有時超過40℃，因此至少需要Tg大于60℃以上的碳纖維復合修復材料進行補強。耐化學性(PH范圍)2～12，層間剪切強度(復合材料與鋼)(MPa)15.1，補強層的抗壓強度(MPa)103，環向彈性伸長率＞1.45％，邵氏D硬度83，環向彈性伸長率＞1.45％，環向彈性模量(GPa)70.5，軸向彈性模量(GPa)36.4，環向拉伸強度(MPa)983，軸向拉伸強度(MPa)558，軸向設計應力(MPa)382，拉伸模量(GPa)70.5，環向設計應力(MPa)740，碳纖維復合材料的剛度與鋼的剛度比值為1/3，疲勞壽命1600小時室溫試驗和1000小時加速試驗；即使管道產生較大內腐蝕，也能夠確保該管道是安全的。

采用雙向編織碳纖維布，能夠更好地為管道增加強度和分擔載荷；碳纖維復合材料基體延伸率需大于3.0％，確保復合材料具有較低的脆性和較好的柔韌性。

管道表面腐蝕處處理后涂刷環氧樹脂底漆，將碳纖維復合材料與管壁之間隔離開來，防止電偶腐蝕的發生；PerpeWrap?T?M?ST85作為本工程補強材料，其玻璃態轉化溫度高于85℃，可在本管道環境溫度及運行溫度條件下長期服役。修復后能夠實現使用壽命50年的技術要求。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例一

一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，包括有以下步驟：

首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側至少130mm；

其次，對除銹后的管道表面進行粗糙度處理，使待修復生物管道表面保持粗糙；