CN103542227A - 一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，包括有以下步骤：首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少100mm；其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持一定的粗糙度；再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位图上一层修补剂，并固化时间为30分钟～120分钟，固化温度为25℃～80℃。将腐蚀部位填平；第四，在修补剂的外部涂覆一层环氧底漆，并在环氧底漆外设有碳纤维复合材料补强层，具有提高管道的使用寿命、补强效果好和工艺简单的特点。

Description

一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法
技术领域
本发明属于管道腐蚀部位补强技术领域，具体涉及一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法。
背景技术
压力管道在服役过程中因为腐蚀、机械损伤等原因产生许多缺陷，这些缺陷降低了管道的强度，使其承载能力无法达到原有设计压力，这些缺陷严重威胁着管道的安全运行。管道因为内压会产生径向膨胀而在管壁中产生环向拉伸应力。在管壁减薄区域(如腐蚀坑)会产生应力集中，当此处的应力大于材料抗拉强度极限时，该处将发生破裂失效和泄漏。
为了对缺陷进行修复，目前一般采用焊接或夹具的方法进行修复。采用焊接或夹具法进行补强需要动火，也需要停止管道输送，这将加大成本，并且使用寿命短，修补效果差。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，恢复管道原有的承载能力，具有提高管道的使用寿命、补强效果好和工艺简单的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，包括有以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少100mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持一定的粗糙度；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位图上一层修补剂，并固化时间为30分钟～120分钟，固化温度为25℃～80℃。将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕碳纤维复合材料补强层，在碳纤维复合材料缠绕面涂有胶。
所述的修补剂为粘钢结构胶。
所述的复合材料为树脂基纤维。
所述的碳纤维复合材料补强层的玻璃态转化温度需高于管道运行温度20℃以上。
所述的碳纤维复合修复材料补强层采用PerpeWrap T M ST85材料。
所述的复合修复材料为碳纤维布。
所述的碳纤维布为双向编织碳纤维布。
所述的环氧底漆的厚度至少为0.2mm以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过复合材料对管道进行修复补强，恢复管道原有的承载能力，提高管道的使用寿命；复合材料修复技术利用树脂基纤维增强复合材料在管道外形成复合材料修补层，分担管道承受的载荷，降低管壁的应力并且限制管道缺陷处的应力集中，从而达到对管道补强的目的，恢复管道的正常承压能力。用修补剂对缺陷处进行填平固化；修复后，补强层上产生了一定的应力，补强层起到了为管壁分担的内压的作用，这样就降低了管壁和缺陷处承受的应力，降低了管道的风险，达到修复补强的目的；补强层的玻璃态转化温度高于管道运行温度20℃以上，最大运行温度为85℃，能保证补强之后管道安全运行50年；由于管道运行环境温度有时超过40℃，因此至少需要Tg大于60℃以上的碳纤维复合修复材料进行补强。耐化学性(PH范围)2～12，层间剪切强度(复合材料与钢)(MPa)15.1，补强层的抗压强度(MPa)103，环向弹性伸长率＞1.45％，邵氏D硬度83，环向弹性伸长率＞1.45％，环向弹性模量(GPa)70.5，轴向弹性模量(GPa)36.4，环向拉伸强度(MPa)983，轴向拉伸强度(MPa)558，轴向设计应力(MPa)382，拉伸模量(GPa)70.5，环向设计应力(MPa)740，碳纤维复合材料的刚度与钢的刚度比值为1/3，疲劳寿命1600小时室温试验和1000小时加速试验；即使管道产生较大内腐蚀，也能够确保该管道是安全的。
采用双向编织碳纤维布，能够更好地为管道增加强度和分担载荷；碳纤维复合材料基体延伸率需大于3.0％，确保复合材料具有较低的脆性和较好的柔韧性。
管道表面腐蚀处处理后涂刷环氧树脂底漆，将碳纤维复合材料与管壁之间隔离开来，防止电偶腐蚀的发生；PerpeWrap T M ST85作为本工程补强材料，其玻璃态转化温度高于85℃，可在本管道环境温度及运行温度条件下长期服役。修复后能够实现使用寿命50年的技术要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，包括有以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少130mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为30分钟，固化温度为25℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.4mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。
实施例二
一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，包括有以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少140mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为120分钟，固化温度为80℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.6mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。
实施例三
一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，包括有以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少130mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为70分钟，固化温度为65℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.7mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。

Claims (10)

1.一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，包括有以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少100mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持一定的粗糙度；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位图上一层修补剂，并固化时间为30分钟～120分钟，固化温度为25℃～80℃。将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层环氧底漆，并在环氧底漆外设有碳纤维复合材料补强层。
2.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的修补剂为粘钢结构胶。
3.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的复合材料为树脂基碳纤维。
4.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的碳纤维复合修复材料补强层采用PerpeWrapT M ST85材料。
5.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的复合修复材料为碳纤维布。
6.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的碳纤维布为双向编织碳纤维布。
7.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，所述的环氧底漆的厚度至少为0.2mm以上。
8.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少130mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为30分钟，固化温度为25℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.4mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。
9.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少140mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为120分钟，固化温度为80℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.6mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。
10.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维补强管道腐蚀部位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，管道腐蚀处外表面除锈，除锈范围超出腐蚀处外侧至少130mm；
其次，对除锈后的管道表面进行粗糙度处理，使待修复生物管道表面保持粗糙；
再次，将待修复部位清晰干净，保持清洁干净、无污物，并在腐蚀部位涂上修补剂，并固化时间为70分钟，固化温度为65℃，将腐蚀部位填平；
第四，在修补剂的外部涂覆一层厚度为0.7mm的环氧底漆，并在环氧底漆外缠绕PerpeWrap T M ST85材料作为补强层，在PerpeWrapT M ST85材料的缠绕面涂有胶。
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