CN101344208B

CN101344208B - 一种修复管道的方法及其专用修复材料体系

Info

Publication number: CN101344208B
Application number: CN2008101185870A
Authority: CN
Inventors: 杨飞虎; 肖大舟; 高宏军; 伍亨; 贾冰
Original assignee: BEIJING FIRMBASE ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: BEIJING FIRMBASE ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: CN101344208A

Abstract

本发明公开了一种修复管道的方法及其修复材料体系。本发明所提供的用于管道修复补强的组合材料体系，由填平缺陷的修补剂，抗阴极剥离涂层，碳纤维布和浸渍胶组成。经过加压测试证实，采用本发明方法及组合材料体系修复的管道，能够恢复或者提高管道的承压能力，使其达到管道承压设计标准。该组合材料体系不仅对缺陷处到了修复补强的作用，也有效地避免了缺陷处各种电化学腐蚀问题的发生。该组合材料修复体系在对管道实施修复补强的过程中，修复方法简单易行，可操作性强。该修复材料体系和修复技术具有很高的实用价值。

Description

一种修复管道的方法及其专用修复材料体系

技术领域

本发明涉及一种修复管道的方法及其专用修复材料体系。

背景技术

油气管道运输是五大运输产业之一，仅目前我国油气长输管道就达4万公里左右。除此之外，炼化厂、电厂、化工厂等各种企业所拥有的工业管道数量众多。现有的管道修复方法包括焊接、夹具和复合材料修复等，复合材料修复方法主要集中于碳纤维复合材料修复和玻璃纤维复合材料修复。美国的

等产品采用玻璃纤维复合材料修复方法维修管道，中国的PerpeWrap^TM、AnkoWrap^TM产品和美国的Black

等产品采用碳纤维复合材料修复方法修复管道。

在现有的几种主要的油气管道碳纤维复合材料修复方法中，其复合材料修复系统主要包括如下几种材料：

(1)缺陷填平材料；

(2)环氧树脂类底漆材料；

(3)碳纤维复合材料，采用碳纤维片材加浸渍胶浸渍；

(4)修复后外加的防腐层。

钢质管道缺陷填平材料必须具备优良的性能。因为缺陷部位已经发生了严重的腐蚀，缺陷填平材料的各种性能指标(如固化收缩率、吸水性、耐温性能、抗老化性能、力学性能等)将直接影响着腐蚀是否会继续发生。修补剂性能不佳，会发生脆裂并造成缝隙或孔隙，进而发生吸水等问题，会加重腐蚀并造成穿孔等危险。以前曾经发生过某玻璃纤维修复材料修复管道时，因为进行表面修补处理不当，最后造成泄漏的事故。普通的混凝土修补用环氧树脂腻子不适合钢质管道的缺陷修复。另外，有些管道修复抢修工程中，快速固化是缺陷填平材料必需的技术指标之一。

Black

Diamond

Clock

AnkoWrap^TM等产品的缺陷填平材料性能各不相同，大多数产品均无法达到室温条件下5分钟以内基本固化的使用要求，无法满足快速抢修的施工要求。

碳纤维复合材料与金属表面接触，会产生的问题既包括碳纤维复合材料是否导电并发生电化学反应的问题，也包括复合材料修复层是否会发生阴极剥离的问题，为了解决该问题，需要一种既能够解决阴极剥离问题又能起到绝缘作用的涂层。在同类产品中很少有此类抗阴极剥离涂层方面技术的报道及应用，个别产品采用了环氧树脂作为底漆材料，其抗阴极剥离性能没有详细数据可供参考。

管道内介质经常具有较高的温度，进行修复时浸渍碳纤维片材的浸渍胶需要耐受较高的温度，目前除了美国Diamond

系列产品中有耐高温的产品，其他公司产品尚没有耐温超过82摄氏度的产品，并且Diamond 从未公开过其产品设计配方。在化工厂、电厂中的很多管道修复亟需耐高温复合材料修复产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种修复管道的方法及其修复材料体系。

本发明所提供的用于管道修复补强的组合材料体系，由填平缺陷的修补剂，抗阴极剥离涂层，碳纤维布和浸渍胶组成；

其中，所述填平缺陷的修补剂由甲组分和乙组分组成，

所述甲组分由如下重量份的组分组成：

有机硅改性环氧树脂 100份，

端羧基液体丁腈橡胶 5～25份，

石英粉 30～50份，

陶土粉 30～60份，

玻璃鳞片SiO₂ 10～30份，

云母粉 20～50份，

气相二氧化硅 1～5份，

所述乙组分由如下重量份的组分组成：

苯酚-甲醛-二乙烯三胺 25～45份，

2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚 0.5～5份，

γ-氨基丙基三乙氧基硅烷 1～5份；

所述抗阴极剥离涂层为聚氨酯防腐涂料层；

所述浸渍胶由A组分和B组分组成，

所述A组分由如下重量份的组分组成：

四官能团环氧树脂 100份，

端羧基液体丁腈橡胶或端羟基液体丁腈橡胶 10～20份，

纳米级二氧化钛 1～10份，

气相二氧化硅 1～5份；

所述B组分由如下重量份的组分组成：

2-乙基-4-甲基咪唑 1～10份，

2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚 0.5～5份。

优选的，碳纤维布的弹性模量为100～500GPa，抗拉强度为2500～7000MPa，单位面积重量为100～400g/m²，延伸率为1.0～3.0％。

其中，2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚的重量份具体可为0.5～4份，γ-氨基丙基三乙氧基硅的重量份具体可为1～4份。

所述填平缺陷的修补剂的甲组分中，所述石英粉的粒径为200～600目；所述陶土粉的粒径为300-350目，优选为325目；所述玻璃鳞片SiO₂的粒径为100～200目；所述云母粉的粒径为200～325目，优选为200目或325目。

所述抗阴极剥离涂层优选为100％固体含量聚氨酯防腐涂料层。

所述抗阴极剥离涂层的厚度为0.2-2.0mm，优选为0.2-1.5mm。

本发明修复补强管道的方法，是使用本发明用于压力管道修复补强的组合材料体系进行的，包括：

1)将压力管道进行表面处理的步骤；

2)使用所述填平缺陷的修补剂对管道缺陷处修补的步骤；

3)在需要补强的管道区域形成抗阴极剥离涂层的步骤；

4)用所述浸渍胶涂刷或浸渍所述碳纤维布，于管道上铺设所述碳纤维布的步骤。

其中，步骤1)表面处理的标准为打磨除锈St3级或喷砂除锈Sa2.5级。步骤3)所述抗阴极剥离涂层的厚度为0.2-2.0mm，优选为0.2-1.5mm。表面处理标准参考国家标准《GB/T8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。

在用于压力管道修复补强的组合材料体系，其中的修补剂添加了陶瓷和金属粉末，改善了其强度、吸水率、抗腐蚀性能等，使其达到了钢质管道修补的要求；涂刷或安装于管道外表面的材料必须具备优良的抗阴极剥离性能，本发明组合材料体系增加了抗阴极剥离涂层，抗阴极剥离涂层具有优良的电绝缘性能，避免了碳纤维复合材料与管道表面直接接触可能产生的阴极剥离问题和其他的电化学腐蚀问题；环氧树脂浸渍胶是碳纤维复合材料的基体材料，由于起增强作用的碳纤维布的性能比较稳定，碳纤维复合材料的性能主要取决于基体材料，本发明环氧树脂浸渍胶采用耐高温的四官能团环氧树脂，采用液体丁腈橡胶增韧，采用纳米颗粒增强，具有良好的抗老化性能、韧性、耐温性等性能，可以对运行在温度280摄氏度以下的管道进行修复。经过加压测试证实，采用本发明方法及组合材料体系修复的管道，不仅达到了修复管道的目的，而且，还能对管道缺陷处进行了补强，使得缺陷处的强度更强，具有很高的实用价值。

附图说明

图1为试样PW-01的尺寸示意图；

图2为对试样PW-01缺陷加工照片；

图3为将试样PW-01缺陷处填平后照片；

图4为在试样PW-01上涂刷抗阴极剥离涂层后照片；

图5为在试样PW-01上缠绕碳纤维布后照片；

图6为试样PW-01未加压之前照片；

图7为试样PW-01加压爆破之后照片；

图8为试样PW-02的尺寸示意图；

图9为对试样PW-02缺陷加工照片；

图10为将试样PW-02缺陷处填平后照片；

图11为在试样PW-02上涂刷抗阴极剥离涂层后照片；

图12为在试样PW-02上缠绕碳纤维布后照片；

图13为试样PW-02未加压之前照片；

图14为试样PW-02加压爆破之后照片；

图15为试样PW-03的尺寸示意图；

图16为对试样PW-03缺陷加工照片；

图17为将试样PW-03缺陷处填平后照片；

图18为在试样PW-03上涂刷抗阴极剥离涂层后照片；

图19为在试样PW-03上缠绕碳纤维布后照片；

图20为试样PW-03未加压之前照片；

图21为试样PW-03加压爆破之后照片。

具体实施方式

本发明用于含缺陷的钢质压力管道修补专用的碳纤维复合材料修复系统，包括：钢质压力管道的缺陷专用修补剂，涂刷于管道表面的抗阴极剥离涂层，用于增强的碳纤维布，和涂刷于碳纤维布上的耐温型环氧树脂浸渍胶。

“钢质压力管道”指用钢材制成的压力管道。“碳纤维布”包括以碳纤维丝为原料编织的碳纤维布，优选的，其弹性模量范围为：100～500GPa；抗拉强度范围为：2500～7000MPa；单位面积重量范围为100～400g/m²；延伸率为1.0～3.0％。如果没有特殊说明，本发明所用的各种组分都可以通过商业途径购买得到。

专用修补剂由甲、乙两个组分组成，

其中甲组分包括(重量份)：

(A)100份有机硅改性环氧树脂

(B)5～25份端羧基液体丁腈橡胶

(C)填充剂——30～50份石英粉(200～600目)和30～60份陶土粉(300～350目，优选325目)和10～30份玻璃鳞片SiO₂(100～200目)和20～50份云母粉(200～325目，优选为200目或325目)

(D)1～5份气相二氧化硅；

乙组分包括(重量份)：

(E)25～45份苯酚-甲醛-二乙烯三胺

(F)0.5～5份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚

(G)1～5份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

本发明这种专用修补剂含有环氧树脂、增韧剂、气相二氧化硅及活性金属粉末和陶瓷粉末等。制备时，先得到活性金属粉末，再与其他原料按比例进行混溶。该修补剂固化前呈胶泥状，固化后无收缩耐磨耐蚀，具有金属光泽，可以进行各类机械加工；耐酸碱性能好，尤其适用于各种腐蚀性介质中；并且，能在室温下快速固化，250℃以下可长期使用，短期可耐300℃高温。

抗阴极剥离涂层为聚氨酯涂料层，优选为100％固体含量的聚氨酯防腐涂料层。涂层厚度为0.2-2.0mm，更优选0.2-1.5mm。术语“100％固体含量聚氨酯防腐涂料”是指不含任何挥发物的双组分聚氨酯类涂料，其包括两组分，将两组分按比例混合反应可生成光滑致密的刚性聚氨酯涂层，其分子结构是高度交联的立体型网状结构体。该涂料可以通过商业途径获得。

抗阴极剥离涂层的用途是防止管道表面的碳纤维复合材料与管道发生阴极剥离效应，抗阴极剥离涂层同时起到绝缘的作用。抗阴极剥离涂层具有较好的耐腐蚀性能及耐用性能，对钢基体具有良好防腐作用的涂层的其抗阴极剥离性能也较强。涂层能很好地粘附于钢基体之上，能够耐剪切应力腐蚀破坏。

浸渍胶由A组分和B组分组成，其中，A组分包括(重量份)：

(a)100份四官能团环氧树脂

(b)10～20份端羧基液体丁腈橡胶或端羟基液体丁腈橡胶

(c)1～10份纳米级二氧化钛

(d)1～5份气相二氧化硅

B组分包括(重量份)：

(e)1～10份2-乙基-4甲基咪唑

(f)0.5～5份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚

该浸渍胶用来涂刷或浸渍碳纤维布，使碳纤维布能够良好地附着于压力管道上；该浸渍胶固化后与碳纤维布组合而成碳纤维复合材料，固化后的浸渍胶作为碳纤维复合材料的基体，碳纤维布作为碳纤维复合材料中的增强材料。

本文使用的术语“四官能团环氧树脂”是指含有四个官能团(环氧基)的环氧树脂。该四官能团环氧树脂可以通过商业途径获得，或者由本领域技术人员按照现有的方法制备。

管道修复补强的方法如下：

第一步：首先将压力管道(特别是钢质压力管道)缺陷处和缺陷附近的金属表面进行表面处理，表面处理的标准为打磨除锈St3级或喷砂除锈Sa2.5级；

第二步：按比例配制修补剂，将修补剂涂于缺陷处，将管道表面凹坑填补平整；

第三步：在需要补强的管道区域形成抗阴极剥离涂层。可以采用涂刷的方式进行，涂刷面积大于需要包覆的碳纤维复合材料的管道外表面面积；

第四步：手糊成型工艺粘贴碳纤维布和环氧树脂浸渍胶(手工涂刷)，使环氧树脂充分浸润碳纤维布，缠绕完成之后，需要一定的时间使复合材料固化，达到补强的目的。

下面以具体的实施例来说明本发明。如果没有另外说明，以下实施例中所用的“份”指重量份。

实施例1：

一、方案设计

1、含缺陷管道相关参数：

管道直径：325mm

管道长度：3250mm

管道名义壁厚：7.0mm

管道实际壁厚：6.7mm

管道材料材质：Q235B钢

管道材料的屈服强度：235MPa

管道材料的抗拉强度：435～489MPa

无缺陷管道理论爆破压力：18.0～20.2MPa

缺陷深度：2.8mm，金属损失比例：42％

缺陷轴向长度：200mm

缺陷环向长度：200mm

2、补强用碳纤维复合材料设计指标(表1)：

单向碳纤维布单层厚度：0.167mm

单向碳纤维布实测强度：>4000MPa

弹性模量：235GPa

延伸率：>1.5％

表1 碳纤维布的性能表

品名	产地	碳纤维面积重量(g/m<sup>2</sup>)	设计厚度(mm)	抗拉强度(MPa)	弹性模量(MPa)	延伸率(％)
品名	产地	碳纤维面积重量(g/m<sup>2</sup>)	设计厚度(mm)	抗拉强度(MPa)	弹性模量(MPa)	延伸率(％)	单向碳纤维布	日本东丽	300	0.167	3500	2.35×10<sup>5</sup>	1.5

3、修复补强方案：

补强环向层数：4层

补强轴向层数：2层

补强层宽度：386mm

设计标准：ASME-PCC-2

4、修复的目的：补强处爆破压力于无缺陷处持平或相等。

二、试样加工

第一步：将缺陷附近进行喷砂除锈，达到金属表面处理Sa2.5级标准，制作含缺陷管道试样PW-01。管道整体尺寸如图1所示，缺陷加工见图2。

第二步：缺陷修复。按照如下配比配制修补剂，使用修补剂填平缺陷处，然后使用碳纤维复合材料修复缺陷处，分别见图3和图4。

所述的专用修补剂由甲、乙两个组分组成，其中甲组分包括：

(A)100份有机硅改性环氧树脂(磐石市大田化工助剂研究所)

(B)5份端羧基液体丁腈橡胶(CTBN，兰州石化公司研究院)

(C)填充剂--40份石英粉(200目，上海金半岛化工有限公司)和60份陶土粉(325目，莱西市财源化工材料厂)和30份玻璃鳞片SiO₂(100目，玻璃鳞片，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和50份云母粉(200目，石家庄海星云母粉有限公司)。

(D)5份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)

所述的专用修补剂的乙组分包括：

(E)25份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化剂，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反应获得)

(F)0.5份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促进剂，抚顺佳化聚氨酯有限公司)

(G)1份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550有机硅烷偶联剂，裕德恒精细化工有限公司)

第三步：涂刷抗阴极剥离涂层，抗阴极剥离涂层所用涂料为100％固体含量聚氨酯防腐涂料(加拿大Madison化学公司)，涂层厚度0.5mm。

第四步：缠绕碳纤维布和涂刷浸渍胶，如图4所示。待4小时之后基本固化，24小时完全固化。

其中所述浸渍胶的A组分包括：

(a)100份四官能团环氧树脂(AG-80，上海树脂研究所)

(b)10份端羧基液体丁腈橡胶(CTBN，兰州石化公司研究院)

(c)10份纳米级二氧化钛(nTiO₂，浙江明日纳米技术有限公司)

(d)3份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)

所述浸渍胶的B组分包括：

(e)5份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化剂，上海三爱思试剂有限公司)

第五步：静水压爆破试验

组装完成的试验管道PW-01如图6所示，参考《SY/T 5992-94输送钢管静水压爆破试验方法》，对试验管道PW-01进行爆破试验。加压至18.1MPa后，管道在无缺陷处爆破，见图7。

具体试验加压过程如下：

试样升压至3MPa，保压1分钟，压力表示值无变化；

试样升压至6MPa，保压2分钟，压力表示值无变化；

试样升压至10MPa，保压2分钟，压力表示值无变化；

试样升压至12MPa，保压2分钟，压力表示值无变化；

试样升压至14MPa，保压2分钟，压力表示值无变化；

试样升压至16MPa，保压2分钟，压力表示值无变化；

试样升压至17MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至18.1MPa，未补强的母材区域发生撕裂型破坏；缺陷处无明显变化，复合材料修复补强达到了设计指标。

实施例2：

一、方案设计

1、含缺陷管道相关参数：

管道直径：325mm

管道长度：3250mm

管道名义壁厚：7.0mm

管道实际壁厚：6.7mm

管道材料材质：Q235B钢

管道材料的屈服强度：235MPa

管道材料的抗拉强度：435～489MPa

无缺陷管道理论爆破压力：18.0～20.2MPa

缺陷深度：4.0mm，金属损失比例：59.7％

缺陷轴向长度：200mm

缺陷环向长度：200mm

2、补强用碳纤维复合材料设计指标(表2)：

单向碳纤维布单层厚度：0.167mm

单向碳纤维布实测强度：>4000MPa

弹性模量：235GPa

延伸率：>1.5％

表2 碳纤维布性能表

3、修复补强方案：

补强环向层数：5层

补强轴向层数：2层

补强层宽度：386mm

设计标准：ASME-PCC-2

4、修复的目的：补强处爆破压力于无缺陷处持平或相等。

二、试样加工

第一步：将缺陷附近进行打磨除锈，达到金属表面处理St3级标准。制作含缺陷管道试样PW-02，管道整体尺寸如图8所示，缺陷加工见图9。

第二步：缺陷修复。按照如下配比配制修补剂，使用修补剂填平缺陷处，然后使用碳纤维复合材料修复缺陷处，分别见图10和图11。

(A)100份有机硅改性环氧树脂(有机硅改性双酚F环氧树脂，国防科学技术大学航天与材料工程学院)

(B)25份端羧基液体丁腈橡胶(CTBN，兰州石化公司研究院)

(C)填充剂--50份石英粉(400目，广州亿骑贸易优先公司)和45份陶土粉(325目，莱西市财源化工材料厂)和10份玻璃鳞片SiO₂(160目，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和30份云母粉(200目，石家庄海星云母粉有限公司)

(D)3份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)

所述的专用修补剂的乙组分包括：

(E)45份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化剂，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反应获得)

(F)4份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促进剂，抚顺佳化聚氨酯有限公司)

(G)4份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550有机硅烷偶联剂，裕德恒精细化工有限公司)

第三步：涂刷抗阴极剥离涂层，100％固体含量聚氨酯防腐涂料(100％无溶剂聚氨酯防腐涂料，山东迅达科技发展有限公司)，涂层厚度1.5mm。

第四步：缠绕碳纤维布和涂刷浸渍胶，如图12所示。待4小时之后基本固化，24小时完全固化。

其中所述浸渍胶的A组分包括：

(a)100份四官能团环氧树脂(MY721/XB9721低粘度四官能团耐高温环氧树脂，广州聚环贸易有限公司)

(b)15份端羧基液体丁腈橡胶(CTBN，兰州石化公司研究院)

(c)6份纳米级二氧化钛(nTiO₂，浙江明日纳米技术有限公司)

(d)1份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)；

所述浸渍胶的B组分包括：

(e)1份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化剂，上海三爱思试剂有限公司)

(f)5份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促进剂，抚顺佳化聚氨酯有限公司)。

第五步：静水压爆破试验

参考《SY/T5992-94输送钢管静水压爆破试验方法》，对试验管道PW-02进行爆破试验。组装完成的试样如图13所示。加压至18.0MPa后，管道在无缺陷处爆破，见图14。

具体试验加压过程如下：

试样升压至3MPa，保压1分钟，压力表示值无变化。

试样升压至6MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至10MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至12MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至14MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至16MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至17MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至18.0MPa，未补强的母材区域进水管和出水管的焊缝处发生2处撕裂型破坏。缺陷处无明显变化，复合材料修复补强达到了设计指标。

实施例3：

一、方案设计

1、含缺陷管道相关参数：

管道直径：325mm

管道长度：3250mm

管道名义壁厚：7.0mm

管道实际壁厚：6.7mm

管道材料材质：Q235B钢

管道材料的屈服强度：235MPa

管道材料的抗拉强度：435～489MPa

无缺陷管道理论爆破压力：18.0～20.2MPa

缺陷深度：4.7mm，金属损失比例：70.1％

缺陷轴向长度：200mm

缺陷环向长度：200mm

2、补强用碳纤维复合材料设计指标(表3)：

单向碳纤维片材单层厚度：0.167mm

单向碳纤维片材实测强度：>4000MPa

杨氏模量：235GPa

延伸率：>1.5％

表3 碳纤维布性能表

3、修复补强方案：

补强环向层数：5层

补强轴向层数：3层

补强层宽度：386mm

设计标准：ASME-PCC-2

4、修复的目的：补强处爆破压力于无缺陷处持平或相等。

二、试样加工

第一步：将缺陷附近进行打磨除锈，达到金属表面处理St3级标准。制作含缺陷管道试样PW-03。管道整体尺寸如图15所示。缺陷加工见图16。

第二步：缺陷修复。使用专用修补剂填平缺陷处，然后使用碳纤维复合材料修复缺陷处，分别见图14和图18。

(A)100份有机硅改性环氧树脂(有机硅改性酚醛环氧树脂，江西省科学院应用化学研究所)

(B)15份端羧基液体丁腈橡胶(CTBN，兰州石化公司研究院)

(C)填充剂--30份石英粉(600目，石家庄辰兴实业有限公司)和30份陶土粉(325目，莱西市财源化工材料厂)和20份玻璃鳞片SiO₂(200目，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和20份云母粉(325目，上海顺应化工有限公司)

(D)1份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)

所述的专用修补剂的乙组分包括：

(E)30份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化剂，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反应获得)

(F)2份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促进剂，抚顺佳化聚氨酯有限公司)

(G)3份γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550有机硅烷偶联剂，裕德恒精细化工有限公司)

第三步：涂刷抗阴极剥离涂层，100％固体含量聚氨酯防腐涂料(100％固含量无溶剂聚氨酯防腐涂料，武汉现代工业技术研究院)，涂层厚度1.0mm。

其中所述浸渍胶的A组分包括：

(a)100份四官能团环氧树脂(XC-240E，上海泽龙化工有限公司)

(b)20份端羟基液体丁腈橡胶(HTBN，淄博齐龙化工有限公司)

(c)1份纳米级二氧化钛(nTiO₂，浙江明日纳米技术有限公司)

(d)5份气相二氧化硅(HL-150，无锡市金鼎隆华化工有限公司)

所述浸渍胶的B组分包括：

(e)10份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化剂，上海三爱思试剂有限公司)

第五步：静水压爆破试验

组装完成的试样如图20所示，参考《SY/T 5992-94输送钢管静水压爆破试验方法》，对试验管道PW-03进行爆破试验。加压至18.2MPa后，管道在无缺陷处爆破，见图21。

具体试验加压过程如下：

试样升压至3MPa，保压1分钟，压力表示值无变化。

试样升压至6MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至10MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至12MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至14MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至16MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至17MPa，保压2分钟，压力表示值无变化。

试样升压至18.2MPa，未补强的母材区域进水管的焊缝处发生1处撕裂型破坏；缺陷处无明显变化，复合材料修复补强达到了设计指标。

Claims

1.一种用于管道修复补强的组合材料，由填平缺陷的修补剂，抗阴极剥离涂层，碳纤维布和浸渍胶组成；

其中，所述填平缺陷的修补剂由甲组分和乙组分组成，

所述甲组分由如下重量份的组分组成：

有机硅改性环氧树脂 100份，

端羧基液体丁腈橡胶 5～25份，

石英粉 30～50份，

陶土粉 30～60份，

玻璃鳞片SiO₂ 10～30份，

云母粉 20～50份，

气相二氧化硅 1～5份，

所述乙组分由如下重量份的组分组成：

苯酚-甲醛-二乙烯三胺 25～45份，

2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚 0.5～5份，

γ-氨基丙基三乙氧基硅烷 1～5份；

所述抗阴极剥离涂层为聚氨酯涂料层；

所述浸渍胶由A组分和B组分组成，

所述A组分由如下重量份的组分组成：

四官能团环氧树脂 100份，

端羧基液体丁腈橡胶或端羟基液体丁腈橡胶 10～20份，

纳米级二氧化钛 1～10份，

气相二氧化硅 1～5份；

所述B组分由如下重量份的组分组成：

2-乙基-4甲基咪唑 1～10份，

2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚 0.5～5份。

2.根据权利要求1所述的组合材料，其特征在于：所述填平缺陷的修补剂的甲组分中，所述石英粉的粒径为200～600目；所述陶土粉的粒径为300-350目；所述玻璃鳞片SiO₂的粒径为100～200目；所述云母粉的粒径为200～325目。

3.根据权利要求2所述的组合材料，其特征在于：所述陶土粉的粒径为325目；所述云母粉的粒径为200目或325目。

4.根据权利要求1所述的组合材料，其特征在于：所述抗阴极剥离涂层为100％固体含量聚氨酯防腐涂料层。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的组合材料，其特征在于：所述抗阴极剥离涂层的厚度为0.2-2.0mm。

6.根据权利要求5所述的组合材料，其特征在于：所述抗阴极剥离涂层的厚度为0.2-1.5mm。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的组合材料，其特征在于：所述碳纤维布的弹性模量为100～500GPa，抗拉强度为2500～7000MPa，单位面积重量为100～400g/m²，延伸率为1.0～3.0％。

8.一种修复补强管道的方法，是用权利要求1-7中任一所述的用于管道修复补强的组合材料进行的，包括：

1)对压力管道进行表面处理的步骤；

2)使用所述填平缺陷的修补剂对管道缺陷处修补的步骤；

3)在需要补强的管道区域形成抗阴极剥离涂层的步骤；

4)用所述浸渍胶涂刷或浸渍碳纤维布，于管道上铺设所述碳纤维布的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤1)表面处理的标准为打磨除锈St3级或喷砂除锈Sa2.5级。