管道補強技術(shù)

管道補強技術(shù)“管道補強”是通過某種手段對管道進行修復,以起到增加管道強度、恢復管道安全運行的目的。管道的維修補強技術(shù)是保證管道完整性和延長管道使用壽命的重要手段。為此國內(nèi)外對于管道維修補強技術(shù)研究和開發(fā)非常重視。迄今國內(nèi)外用于管道維修補強的方法大致可以歸結(jié)為三大類型和七小類型：（1） 焊接類型：a.堆焊；b.打補??；c.打套袖（2） 夾具類型：d.夾具；e.夾具注環(huán)氧（3） 纖維復合材料類型：f.玻璃纖維復合材料修復；g.碳纖維復合材料修復布穌洪型坊慘萬法安全性要求和特霞JK役壽的樸強致梁捕工工藝雄g用適用槍田沒展排序爆番降壓至2-0iF^.具有點宇,心和取次于防膺敦果：取淡于爆接材料與管伴將飄的匹配性焊接材樸和工藝堊求,皿格，皆要預先蝌究的定網(wǎng)低深阻25%壁厚以7的小皺陷睇E里齪fifi.不活臺干SW#L歐更禁止使用6接類型打補霸唯壓至5.rw*.耳有舟施風險性取決于防周莪果彝JE下面酣分電管體的注意如糧村料和工藝要求嚴整蜀用相對郵小面松等個點腐悅的體用也眺帽,不能于裂蚊型缺陷歐英禁止使用7%需降壓鼻S-CHFa,具有焊隼、KBtff沖魂汛險性取決于防輯散果的助累度需新士意怦接材料利工蔓柬計格贊用相圳?fic太而枳.腐燭狹勒的體租里戰(zhàn)隋.不適合于裂織型缺陷瞅美禁止粳5*不褚陣壓，役有悍穿-皺拱就帝1&地障性臨時搶修.取攜于密用ft壽命可以基本達到圈度，包取凄于央具與度表Efilflf理干凈叩可.施工費用知附域會于揪修用臨時艷作仍能可以用4類型央具注環(huán)機不需降壓，沒有焊穿-簇弛和冷挽茂險性取境于防腐景果--弱訓以詁到讖耍求，怛環(huán)虱羯肪的彈性椀配玦建管體的斐帶情況工藝招篇再用粳高適合F大藺相磨蝕哉略，世時裂蚊型藏弟奉活言大而稅腐燭會采用2■坷惟汗維卅強不需PS壓，沒有煽穿、性取凌于強理隨時間做、速率由于彈性橫景噫.管體牯要產(chǎn)生箜性史序后才能達到神強要求工營相肘簡單"度用遷中.離本低適用F各種體根單腐蝕缺陷修補，石通合于裂紋壁融陸-牌能奈高和錯邊大時不解篇工可候選擲方法3強不需陸壓r沒有怦穿、飆脂和摩Bft危臉性醐:不就時間衰減.B0年以上彈性腰果與唐伸一致.管懷一旦承壓，便可運到補工藝用時WT畢e.Eua中.魂成本商不儀透皆于體枳型腐燦缺陷，而且如&科》SI型.髏略，而押堆親高和堵邊要雎不產(chǎn).方向11、玻璃纖維復合材料補強技術(shù)目前的玻璃纖維復合材料補強技術(shù)由于玻璃纖維的強度低，多制成一定厚度的半成品，在施工現(xiàn)場進行干法纏繞施工。玻璃纖維復合材料補強技術(shù)：預成型法ClockSpring修復預成型法(Fullcure)是美國的ClockSpring公司最先開發(fā)并工程化的，在管道外腐蝕缺陷修復作業(yè)中已成功應用了逾20年。預成型法采用不飽和聚酯和玻璃纖維在工廠中預先根據(jù)含缺陷管道的管徑制備復合套筒，然后在修補現(xiàn)場通過強力膠將復合套筒粘結(jié)于管道表面，從而起到恢復管道強度的目的。圖1為ClockSpring修復管道現(xiàn)場照片。圖1ClockSpring修復管道缺陷這種技術(shù)的優(yōu)點有：修復過程無需降壓、無需動火、修復時間短；復合材料工廠預制成型，無需現(xiàn)場配膠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，修復效果好；主要技術(shù)缺點有：1、 復合套筒自身剛度較大，不易變形，只能修復直管，不能用于修復異型件(彎頭、三通等)；2、 一般選用纖維模量和強度較低的玻璃纖維，對管體強度的恢復效率有限；3、 復合套筒在加工中經(jīng)過擠壓、烘干、熱處理及固化等一系列生產(chǎn)過程，其成本較高。2、碳纖維復合材料補強技術(shù)復合材料修復技術(shù)具有“不動火&不停輸”的優(yōu)點，在過去的，10年內(nèi)逐步興起,在管道缺陷修復中得到越來越多的應用。通過對管道進行復合材料修復補強，可以起到如下三種主要作用（根據(jù)ASME做出的定義）：（一）降低缺陷處的應力（二）降低缺陷處的應變（三）恢復管道的承壓能力管道復合材料補強示意圖（說明:碳纖維復合材料厚度很小,平均厚度約為0.5mm?0.8mm/層）復合材料修復技術(shù)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。如上圖所示，圖中的碳纖維復合材料為補強層，修復后，補強層上產(chǎn)生了一定的應力,補強層起到了為管壁分擔的內(nèi)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。PerpeWrap?復合材料修復系統(tǒng)的構(gòu)成PerpeWrap?復合材料修復系統(tǒng)由四個部分組成:（1）碳纖維布（2）粘浸膠（3）底漆（4）專用修補劑。四個部分作為一個整體共同作用在管道上。

專用修補劑

叱PerpeWrapST60 標準型」耐混創(chuàng)攝氏度服役溫度：-30富?優(yōu)0￡固化條件:+5P?詢*C適用「：右油、犬然氣長輸管道叱PerpeWrap?ST85 -標準掣’幗溫活奏氏度服役溫度；-3g?固化條件：-5笆~+85富適用「：石油、天然氣長輸管道寸PerpeWrap，K：MT120 中溫型，耐溫1約攝氏度服役溫度:-30^C-+120X?固化條件；T5P?+1的無適用于:各種工業(yè)管道，擴PerpeWrap?MT150 中溫型,耐溫150攝氏度服役溫度：-30邕?115。富固化條件：-120C-+150V適用「：各種工業(yè)管道PcipcWrap*5''H[18Q- -高溫型,酎溫1湘攝氏度服役溫度：-30^-1I8OTC固化條件；-]50C~+l^OTD適用于「各種工業(yè)管道寸PcipcWrap?LHT260 超高溫型，耐溫2曲攝氏度服役溫度：-3。。--36。笆固化條件：-1SObC-+26012適用于：各神工業(yè)管道本文中所指的“服役溫度”.是指復合材料系統(tǒng)安裝到管道上之后的管道運行溫度范F4"同化條件”是指環(huán)氧樹脂基體的固化條件，使用時請嚴格按照說明枯操作。切匆超出限制條件使用。溫度范圍接照如下方法進行定義：低溫范向常溫范圍中溫范圍高溫范IM超溫范1+1W5C51＞呂5二1508001：>200C? ? ..PerpeWrap復合材料修復系統(tǒng)施工技木PerpeWrap復合材料修復系統(tǒng)施工工藝為濕鋪工藝（wetlay-uptechnique）,也稱為手糊成型技術(shù)，就是將碳纖維片材和環(huán)氧樹脂交互地鋪層,粘結(jié)在一起。? PerpeWrap復合材料補強作業(yè)施工方案按照力強基業(yè)公司制定的企業(yè)標準執(zhí)行:FirmBaseQB-2008-01《鋼質(zhì)管道碳纖維復合材料修復補強技術(shù)施工作業(yè)規(guī)范》。該企業(yè)標準滿足如下行業(yè)標準和國家標準：（一） SYJ4002-90《長輸管道站內(nèi)工藝管線工程施工及驗收規(guī)范》（二） GB50205-95《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（三） GB50235-97《工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范》? PerpeWrap復合材料修復系統(tǒng)補強施工的工序為:第一步:管道表面處理通過對管道進行噴砂除銹或者手工打磨除銹，使管道表面達到St3級標準。用 . ? .... ?、專用修補劑將缺陷處填平。PerpeWrap專用修補劑可以在30分鐘/25°C內(nèi)完成固化。汗或衣【hi打磨之后昔道缺陷敏T之后第二步:涂刷底漆在管道外表面涂刷1.0mm左右厚度的底漆，涂抹均勻之后即可進行下一步操作。底漆和環(huán)氧樹脂基體材料固化速度基本相同。涂刷底漆后第三步:鋪設碳纖維復合材料采用濕鋪工藝鋪設ST60或ST85型碳纖維復合材料，鋪設時間大概在30分鐘內(nèi)完成。中高溫修復系統(tǒng)固化速度會更快。ST85碳纖維復合材料初步固化時間為30分鐘/25°C?；竟袒罂梢赃M行下一步處理。

纏繞粘貼復合材料之后補強施工完畢后，在補強區(qū)域兩端可以設置漏磁智能檢測提示條，利用此提示條可以在以后的檢測中識別已修復區(qū)域，方便以后的再次檢修。第四步:增加外保護層在碳纖維復合材料外部纏繞聚乙烯膠粘帶或者涂刷外保護層。建議使用力強基業(yè)公司開發(fā)的抗紫外線涂層、防腐冷纏帶或其他抗老化防腐材料，在補強層外進行處理,減少紫外線長期照射對碳纖維復合材料強度的負面影響。伽統(tǒng)冷繾卅久護之，后涂刷金湛漆保少.撰祈第四步:作業(yè)區(qū)域固化與土壤回填復原補強層初步固化后,埋地管道即可回填。3、對比玻璃纖維和碳纖維復合材料修復技術(shù)目前的玻璃纖維復合材料補強技術(shù)由于玻璃纖維的強度低，多制成一定厚度的半成品，在施工現(xiàn)場進行干法纏繞施工。而碳纖維復合材料補強技術(shù)由于碳纖維的強度非常高，在現(xiàn)場進行濕法纏繞施工。碳纖維復合材料補強技術(shù)和玻璃纖維復合材料補強技術(shù)主要有下述幾點優(yōu)缺點對比。碳纖維復合材料與鋼管具有非常優(yōu)良的變形協(xié)調(diào)能力。碳纖維的彈性模量213GPa和鋼的彈性模量207GPa十分接近，這樣非常有利于碳纖維復合材料與鋼的協(xié)同變形有利于載荷在鋼和碳纖維復合材料之間的均勻分布，從而有利于達到補強效果。玻璃纖維復合材料的彈性模量比鋼的彈性模量小約一個數(shù)量級，從結(jié)構(gòu)強度的角度考慮，如果用玻璃纖維復合材料，只有當鋼管發(fā)生很大的塑性變形以后才能將力值傳遞到補強材料。所以從變形協(xié)調(diào)能力來說，使用碳纖維綜合補強技術(shù)遠遠優(yōu)于玻璃纖維補強技術(shù)。碳纖維具有足夠的變形量，大于1.4%。按照管道設計規(guī)范，對于一類地區(qū)，最大操作壓力應當是屈服壓力Ps的0.72倍。屈服壓力對應的規(guī)定條件是0.5%或者0.2%的變形量，則最大操作壓力所對應的最大變形量根據(jù)規(guī)定條件不同為0.36%和0.14%，這是碳纖維復合材料可承受變形量的1/4到1/10。也就是說，一般情況下，管體變形遠小于碳纖維復合材料的變形量，使用碳纖維復合材料進行補強是從管體變形的角度來說也是足夠保險的。由于彈性模量高，和我們開發(fā)高粘結(jié)性樹脂，可以進行環(huán)焊縫和螺旋焊縫的補強，玻璃纖維產(chǎn)品由于彈性模量低，不行。由于濕法纏繞碳纖維布的柔韌性好，對于具有較高焊縫余高和錯邊嚴重的螺旋焊縫和環(huán)焊縫，用碳纖維復合材料補強技術(shù)非常易于施工。通常所用的玻璃纖維產(chǎn)品由于厚度大和硬度大，在這種狀態(tài)很難操作。由于整體補強層很薄，比玻璃纖維產(chǎn)品材料低一個數(shù)量級，補后兩端防腐與玻璃纖維產(chǎn)品相比，要容易的多。強度隨著時間增加基本保持不變，而玻璃纖維產(chǎn)品的