專利名稱：一種金屬質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)維修、加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于金屬管狀結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的維修加固，特別涉及石油開采、輸送領(lǐng)域的管 材加固。
背景技術(shù)：
在石油開采、輸送領(lǐng)域中，以及大多的鋼結(jié)構(gòu)中，多采用金屬質(zhì)的管形構(gòu)件，如海洋鉆采使用的隔水管、輸送管道，金屬框架結(jié)構(gòu)的拉壓構(gòu)件等，在設(shè)計(jì)、制造、施工會(huì)存在各 種缺陷，在其服役期內(nèi)，由于各種原因，造成構(gòu)件以及焊縫的腐蝕、疲勞、裂紋或者外力損傷 等，需要進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行各種維修，有時(shí)采用焊接、鉚接、增加螺栓連接等手段修復(fù)，雖然一定 程度上改善了缺陷部位的受力情況，但造成對(duì)原結(jié)構(gòu)的新的損傷和殘余應(yīng)力，對(duì)提高結(jié)構(gòu) 疲勞十分不利。或者采用更換缺陷區(qū)域，焊接上完好構(gòu)件，也有采用卡箍局部加強(qiáng)的手段， 或?qū)⒖梢詢?nèi)部填充的管形構(gòu)件填充其他材料，使之得到加強(qiáng)，也有添加新的構(gòu)件，改變原有 結(jié)構(gòu)的受力路徑，使原結(jié)構(gòu)獲得加強(qiáng)，這些方法在結(jié)構(gòu)維修加強(qiáng)中，可能引起舊有結(jié)構(gòu)新的 損傷，而且施工設(shè)備要求高，有時(shí)維修時(shí)要停止被修結(jié)構(gòu)的功能，使與被修的相關(guān)設(shè)備處于 維修停產(chǎn)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種方便、快捷不需要特殊設(shè)備的維修 加固方法，能提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高金屬管局部穩(wěn)定性，提高管的抗拉壓能力，延長使用壽命。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的材料和方法如下用于加固的碳纖維布，用于粘貼碳纖維布的樹脂(包括底層樹脂、找平樹脂、浸漬 樹脂以及外部保護(hù)樹脂)，樹脂攪拌混和的容器，用于清理待加固表面的工具以及粘貼、浸 漬樹脂用的刷子等工具。其具體的實(shí)施步驟可如下(1)首先進(jìn)行碳纖維布粘貼部位的清理、除銹，露出金屬本色。根據(jù)要加固區(qū)域的情況，采用一定的工具將加固區(qū)域表面的油漆、銹蝕、焊縫藥皮 等非本質(zhì)物質(zhì)清除，露出金屬本色即可，不需要將表面拋光。(2)根據(jù)待粘貼部位情況，可配制、涂刷底層樹脂及找平材料。若待加固的部位存在受外力損傷塌陷情況，需要采用底層樹脂及找平材料將待加 固處找平，然后再涂刷底層樹脂。 (3)配制并且涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂，粘貼底層保護(hù)玻璃纖維。配制浸漬樹脂，在粘貼碳纖維布區(qū)域涂刷浸漬樹脂，粘貼保護(hù)玻璃纖維，確保層間 沒有氣體。待底層玻璃纖維指觸干燥后，進(jìn)行涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂。(4)粘貼碳纖維布，其方式如下可首先將碳纖維布涂刷浸漬樹脂，或在已經(jīng)涂刷浸漬樹脂的加固區(qū)域直接粘貼碳 纖維布，但是都要保證浸漬樹脂充分浸透碳纖維布?？蓪⑻祭w維布用手輕壓貼于加固位置，用手或者采用專用滾筒沿碳纖維布纖維方向多次滾壓，將氣泡排除，注意滾壓或排除氣泡時(shí)不要損傷碳纖維布。(5)碳纖維布的表面防護(hù)。碳纖維布粘貼完后，再涂刷一層浸漬樹脂，然后根據(jù)加固部位的工作環(huán)境，當(dāng)需要 做表面防護(hù)時(shí)，可根據(jù)需要在碳纖維布外面涂刷保護(hù)材料，或者粘貼玻璃纖維布等。


圖1是碳纖維布環(huán)形纏繞在加固的金屬管外表面圖1中的附圖標(biāo)記1表示-碳纖維布纖維方向；圖1中的附圖標(biāo)記2表示-加固 金屬管；圖1中的附圖標(biāo)記3表示-碳纖維布圖2是碳纖維布縱向粘貼在加固的金屬管外表面，在碳纖維布的兩端采用纖維布 錨固圖2中的附圖標(biāo)記4表示-壓條碳纖維布方向；圖2中的附圖標(biāo)記5表示-端部 錨固碳纖維布?jí)簵l；圖2中的附圖標(biāo)記1表示-加固碳纖維布纖維方向；圖2中的附圖標(biāo)記 3表示-碳纖維布；圖2中的附圖標(biāo)記2表示-加固金屬管圖3是存在支管主管相交的K型管節(jié)點(diǎn)碳纖維布加固方式(1)圖3中的附圖標(biāo)記1表示_碳纖維布纖維方向；圖3中的附圖標(biāo)記5表示-端部 錨固碳纖維布；圖3中的附圖標(biāo)記6表示-錨固碳纖維布
圖4(摘要附圖同圖4)是存在支管主管相交的K型管節(jié)點(diǎn)碳纖維布加固方式(2) 圖4中的附圖標(biāo)記7表示-V形加固碳纖維布(管背面)；圖4中的附圖標(biāo)記8表示-V 形加固碳纖維布(管前面)；圖4中的附圖標(biāo)記5表示-端部錨固碳纖維布；圖4中的附圖 標(biāo)記9表示-V形加固碳纖維布；圖4中的附圖標(biāo)記10表示-加固碳纖維布 圖5是存在支管主管相交的T型管節(jié)點(diǎn)碳纖維布加固方式
圖5中的附圖標(biāo)記5表示-端部錨固碳纖維布；圖5中的附圖標(biāo)記9表示-V形加固碳 纖維布；圖5中的附圖標(biāo)記10表示-加固碳纖維布 圖6是碳纖維布加固典型的詳細(xì)剖面節(jié)點(diǎn)
圖6中的附圖標(biāo)記11表示-修復(fù)碳纖維層；圖6中的附圖標(biāo)記12表示-腐蝕凹坑(填 充樹脂)；圖6中的附圖標(biāo)記13表示-外部保護(hù)層；圖6中的附圖標(biāo)記14表示-預(yù)處理 面；圖6中的附圖標(biāo)記15表示-玻璃纖維層；圖6中的附圖標(biāo)記16表示-被修復(fù)基層；圖 6中的附圖標(biāo)記17表示-裂紋焊縫或其它缺陷
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，舉例說明本發(fā)明。粘貼碳纖維布的具體實(shí)施方式
一如圖1所示，在進(jìn)行完粘貼碳纖維布前的工作 后，對(duì)于要環(huán)向纏繞金屬管柱，避免金屬管的局部失穩(wěn)，提高柱的抗壓承載能力或者焊縫加 強(qiáng)的需要，將待加強(qiáng)區(qū)域涂抹完浸漬樹脂后，將碳纖維布環(huán)向纏繞粘貼區(qū)域，貼一層碳纖維 布要確保碳纖維布在接頭區(qū)域有足夠的搭接長度，多層粘貼要保證上一層碳纖維布被樹脂 充分浸透，在碳纖維布粘貼完畢后，還要再涂抹一層浸漬樹脂，根據(jù)金屬管的工作環(huán)境，可 在外部如同粘貼碳纖維布一樣粘貼保護(hù)玻璃纖維布，同樣環(huán)形纏繞。
粘貼碳纖維布的具體實(shí)施方式
二 如圖2所示，碳纖維布沿金屬管縱向粘貼，并將管周向完全包裹，其碳纖維絲束沿管軸向布置，在粘貼完加固碳纖維布后，確保兩端碳纖維 布充分浸透浸漬樹脂，待碳纖維布兩端浸漬樹脂指觸干燥后，兩端涂抹浸漬樹脂，再環(huán)向粘 貼兩層左右纖維布，即在加固碳纖維布的兩端進(jìn)行碳纖維布?jí)簵l錨固，或者采用玻璃纖維 布?jí)簵l進(jìn)行錨固，錨固用碳纖維布或者玻璃纖維布采用環(huán)向纏繞。同樣根據(jù)需要進(jìn)行粘貼 完碳纖維后的防護(hù)處理。粘貼碳纖維布的具體實(shí)施方式
三如圖3所示，對(duì)于存在主管、支管的K型管節(jié)點(diǎn) 加固，采用碳纖維布縱向平行于主管軸線，主管周向包裹，支管與主管交接的地方可裁剪出 孔洞，空出支管部位，或根據(jù)空余部分大小裁出小片碳纖維補(bǔ)貼，并在圖示位置周向粘貼碳 纖維布，同時(shí)起到錨固與加固作用。其碳纖維布的粘貼與處理同方式一和二。粘貼碳纖維布的具體實(shí)施方式
四如圖4所示，對(duì)于存在主管、支管的K型管節(jié)點(diǎn) 加固，先如圖4a中所示，將碳纖維布以V形交叉粘貼于兩支管，其中一邊貼于管前面，另一 邊貼于管后面，同樣再次粘貼裁剪好碳纖維布，粘貼前面的貼于后面，后面的貼于前面，確 保支管被需要的層數(shù)碳纖維布完全包裹。同時(shí)進(jìn)行碳纖維環(huán)向錨固如圖4b。之后進(jìn)行主管 的碳纖維布環(huán)向粘貼，如圖4c。其碳纖維布的粘貼與處理同方式一和二。粘貼碳纖維布的具體實(shí)施方式
五如圖5所示，對(duì)于存在主管、支管的T型管節(jié)點(diǎn) 加固，先如圖5a中所示，將碳纖維布以V形交叉粘貼于支管前后兩面，其中一邊貼于管前 面，另一邊貼于管后面，同樣再次粘貼裁剪好碳纖維布到需要層數(shù)，確保支管被需要的層數(shù) 碳纖維布完全包裹。之后進(jìn)行碳纖維環(huán)向錨固，完成支管加固后進(jìn)行主管的碳纖維布環(huán)向 粘貼，如圖5b。其碳纖維布的粘貼與處理同方式一和二。
權(quán)利要求
一種金屬質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)維修、加固方法，其特征在于包括采用碳纖維這一新型加固材料，采用用于粘貼碳纖維的幾種樹脂將碳纖維布粘貼于管材表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維是碳纖維布，是采用碳纖維原絲成束編織后的布狀碳 纖維，或者是與其他纖維(玻璃等)混合編織的纖維，在使用中分為高強(qiáng)型、通用型和高模 型、高強(qiáng)高模型碳纖維布，以及各型混合、復(fù)合纖維布，可在不同的工況下采用不同的類型。 采用樹脂將碳纖維布粘貼于金屬管材表面，權(quán)利1所述的金屬質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)包括中空的金屬 質(zhì)管(含閥門)、內(nèi)部被其他材料填充的金屬管以及實(shí)心金屬柱棒。
3.一種金屬質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)維修、加固方法，其特征在于(1)首先進(jìn)行碳纖維布粘貼部位的清理、除銹，露出金屬本色。(2)根據(jù)待粘貼部位情況，可配制涂刷底層樹脂及找平材料。(3)配制并且涂刷浸漬樹脂或粘貼樹脂，粘貼玻璃纖維保護(hù)層，之后繼續(xù)涂刷浸漬樹脂 或粘貼樹脂。(4)粘貼碳纖維布，其方式如下I將碳纖維布浸透浸漬樹脂(或貼后涂刷)，環(huán)形纏繞在金屬管外表面。II將碳纖維布浸透浸漬樹脂(或貼后涂刷)，縱向粘貼在金屬管外表面。III將碳纖維布浸透浸漬樹脂(或貼后涂刷)，縱向粘貼在主管、支管相交的K型管節(jié) 點(diǎn)金屬管外表面。IV將碳纖維布浸透浸漬樹脂(或貼后涂刷)，粘貼在主管、支管相交的K型管節(jié)點(diǎn)金屬 管外表面，以及主管支管上。V將碳纖維布浸透浸漬樹脂(或貼后涂刷)，粘貼在主管、支管相交的T型管節(jié)點(diǎn)金屬 管外表面，以及主管支管上。(5)粘貼碳纖維布的表面防護(hù)。
全文摘要
一種金屬質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)維修、加固方法，主要涉及金屬管狀結(jié)構(gòu)的加固方法。在石油開采、輸送等活動(dòng)中，廣泛采用管狀金屬管材，而這些結(jié)構(gòu)、構(gòu)件往往處于惡劣的工作環(huán)境中，而且結(jié)構(gòu)一經(jīng)服役，一般希望結(jié)構(gòu)在壽命期內(nèi)不間斷工作，或者希望其服役期限有效延長。因此一般對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種修理、加強(qiáng)，一般采用焊接、板殼加強(qiáng)、卡箍等手段，這容易引起原結(jié)構(gòu)的損傷，而且修理加固手段采用輔助裝備工具有很高要求。本發(fā)明采用碳纖維布進(jìn)行金屬管狀結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的加固，將碳纖維布采用樹脂粘貼于焊縫、疲勞以及外力損傷等需加固區(qū)域，與本質(zhì)金屬一起承擔(dān)受力，不需要很多特殊設(shè)備，手工即可完成。本發(fā)明可應(yīng)用于各種金屬管材的加固，有效延長被加固部分的壽命。
文檔編號(hào)F16L55/168GK101813227SQ20091022924
公開日2010年8月25日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者林紅, 陳養(yǎng)厚, 陳團(tuán)海, 陳國明 申請人:中國石油大學(xué)(華東)