一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法
【專利摘要】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(cè)至少100mm；其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持一定的粗糙度；再次，將待修復(fù)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(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外設(shè)有碳纖維復(fù)合材料補強層，具有提高管道的使用壽命、補強效果好和工藝簡單的特點。
【專利說明】一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于管道腐蝕部位補強【技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]壓力管道在服役過程中因為腐蝕、機(jī)械損傷等原因產(chǎn)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(dá)到原有設(shè)計壓力，這些缺陷嚴(yán)重威脅著管道的安全運行。管道因為內(nèi)壓會產(chǎn)生徑向膨脹而在管壁中產(chǎn)生環(huán)向拉伸應(yīng)力。在管壁減薄區(qū)域(如腐蝕坑)會產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)此處的應(yīng)力大于材料抗拉強度極限時，該處將發(fā)生破裂失效和泄漏。
[0003]為了對缺陷進(jìn)行修復(fù)，目前一般采用焊接或夾具的方法進(jìn)行修復(fù)。采用焊接或夾具法進(jìn)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(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)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(fù)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。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)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:
[0006]首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少IOOmm ；
[0007]其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持一定的粗糙度；
[0008]再次，將待修復(fù)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°C?80°C。將腐蝕部位填平；
[0009]第四，在修補劑的外部涂覆一層環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞碳纖維復(fù)合材料補強層，在碳纖維復(fù)合材料纏繞面涂有膠。
[0010]所述的修補劑為粘鋼結(jié)構(gòu)膠。
[0011]所述的復(fù)合材料為樹脂基纖維。
[0012]所述的碳纖維復(fù)合材料補強層的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度需高于管道運行溫度20°C以上。
[0013]所述的碳纖維復(fù)合修復(fù)材料補強層采用PerpeWrap T M ST85材料。
[0014]所述的復(fù)合修復(fù)材料為碳纖維布。
[0015]所述的碳纖維布為雙向編織碳纖維布。
[0016]所述的環(huán)氧底漆的厚度至少為0.2mm以上。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明通過復(fù)合材料對管道進(jìn)行修復(fù)補強，恢復(fù)管道原有的承載能力，提高管道的使用壽命；復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)利用樹脂基纖維增強復(fù)合材料在管道外形成復(fù)合材料修補層，分擔(dān)管道承受的載荷，降低管壁的應(yīng)力并且限制管道缺陷處的應(yīng)力集中，從而達(dá)到對管道補強的目的，恢復(fù)管道的正常承壓能力。用修補劑對缺陷處進(jìn)行填平固化；修復(fù)后，補強層上產(chǎn)生了一定的應(yīng)力，補強層起到了為管壁分擔(dān)的內(nèi)壓的作用，這樣就降低了管壁和缺陷處承受的應(yīng)力，降低了管道的風(fēng)險，達(dá)到修復(fù)補強的目的；補強層的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度高于管道運行溫度20°C以上，最大運行溫度為85°C，能保證補強之后管道安全運行50年；由于管道運行環(huán)境溫度有時超過40°C，因此至少需要Tg大于60°C以上的碳纖維復(fù)合修復(fù)材料進(jìn)行補強。耐化學(xué)性(PH范圍)2?12，層間剪切強度(復(fù)合材料與鋼)(MPa) 15.1，補強層的抗壓強度(MPa) 103，環(huán)向彈性伸長率> 1.45%，邵氏D硬度83，環(huán)向彈性伸長率> 1.45%，環(huán)向彈性模量(GPa) 70.5，軸向彈性模量(GPa) 36.4，環(huán)向拉伸強度(MPa)983，軸向拉伸強度(MPa) 558，軸向設(shè)計應(yīng)力(MPa) 382，拉伸模量(GPa) 70.5，環(huán)向設(shè)計應(yīng)力(MPa) 740，碳纖維復(fù)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(chǎn)生較大內(nèi)腐蝕，也能夠確保該管道是安全的。
[0019]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(dān)載荷；碳纖維復(fù)合材料基體延伸率需大于3.0%，確保復(fù)合材料具有較低的脆性和較好的柔韌性。
[0020]管道表面腐蝕處處理后涂刷環(huán)氧樹脂底漆，將碳纖維復(fù)合材料與管壁之間隔離開來，防止電偶腐蝕的發(fā)生；PerpeWrap T M ST85作為本工程補強材料，其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度高于85°C，可在本管道環(huán)境溫度及運行溫度條件下長期服役。修復(fù)后能夠?qū)崿F(xiàn)使用壽命50年的技術(shù)要求。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實施例一
[0023]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:
[0024]首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少130mm ；
[0025]其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙；
[0026]再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為30分鐘，固化溫度為25°C，將腐蝕部位填平；
[0027]第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.4mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材料作為補強層，在PerpeWrapT M ST85材料的纏繞面涂有膠。
[0028]實施例二
[0029]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:
[0030]首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少140mm ；
[0031]其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙；
[0032]再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為120分鐘，固化溫度為80°C，將腐蝕部位填平；
[0033]第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.6mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材料作為補強層，在PerpeWrap T M ST85材料的纏繞面涂有膠。
[0034]實施例三[0035]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:
[0036]首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少130mm ；
[0037]其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙；
[0038]再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為70分鐘，固化溫度為65°C，將腐蝕部位填平；
[0039]第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.7mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材料作為補強層，在PerpeWrap T M ST85材料的纏繞面涂有膠。
【權(quán)利要求】
1.一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，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(cè)至少IOOmm ； 其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持一定的粗糙度； 再次，將待修復(fù)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°C~80°C。將腐蝕部位填平； 第四，在修補劑的外部涂覆一層環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外設(shè)有碳纖維復(fù)合材料補強層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的修補劑為粘鋼結(jié)構(gòu)膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的復(fù)合材料為樹脂基碳纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的碳纖維復(fù)合修復(fù)材料補強層采用PerpeWrap T M ST85材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的復(fù)合修復(fù)材料為碳纖維布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的碳纖維布為雙向編織碳纖維布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，所述的環(huán)氧底漆的厚度至少為0.2mm以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少130mm ； 其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙； 再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為30分鐘，固化溫度為25°C，將腐蝕部位填平； 第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.4mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材料作為補強層，在PerpeWrap T M ST85材料的纏繞面涂有膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少140mm ； 其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙； 再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為120分鐘，固化溫度為80°C，將腐蝕部位填平； 第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.6mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材料作為補強層，在PerpeWrap T M ST85材料的纏繞面涂有膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用碳纖維補強管道腐蝕部位的方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先，管道腐蝕處外表面除銹，除銹范圍超出腐蝕處外側(cè)至少130mm ；其次，對除銹后的管道表面進(jìn)行粗糙度處理，使待修復(fù)生物管道表面保持粗糙； 再次，將待修復(fù)部位清晰干凈，保持清潔干凈、無污物，并在腐蝕部位涂上修補劑，并固化時間為70分鐘，固化溫度為65°C，將腐蝕部位填平； 第四，在修補劑的外部涂覆一層厚度為0.7mm的環(huán)氧底漆，并在環(huán)氧底漆外纏繞Perpeffrap T M ST85材·料作為補強層，在PerpeWrap T M ST85材料的纏繞面涂有膠。
【文檔編號】F16L58/10GK103542227SQ201210244616
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】王環(huán)宇 申請人:西安格林石油科技有限公司