CN105090676B - 承压管道损伤修复工艺 - Google Patents

Abstract

一种承压管道损伤修复工艺，其特征在于该工艺按如下步骤进行：预备碳纤维布(4)，修补剂，粘结剂，扭矩扳手(15)，张紧装置(1)；对承压管道(5)进行损伤定位，清理障碍物；除去损伤部位异物，划定待修复区域；在待修复区域涂刷修补剂后再涂刷粘结剂；将碳纤维布(4)贴在粘结剂上，用张紧装置(1)将碳纤维布(4)的左右两端紧定；将扭矩扳手(15)夹紧在轴头(10)上，搬动扭矩扳手(15)使指针盘(16)中指针达到预定扭力；旋紧所有的锁紧螺钉(3)，碳纤维布(4)的预应力被恒定；在碳纤维布(4)表面均匀涂刷粘结剂；待粘结剂达到规定凝固期后拆除张紧装置(1)，完成一次修复过程。

Description

承压管道损伤修复工艺

一、技术领域

本发明属于管道修复施工技术，主要适用于预应力纤维布修复承压管道。

二、背景技术

承压管道被大量运用于给排水、油气、化工等诸多工程领域中。随着承压管道运行服役时间的增加，由于生产、储运、施工以及使用环境等因素的影响，不可避免地会因腐蚀、老化、外力破坏等造成损伤，以致承压管道破坏最终导致事故。

工程实践中，针对承压管道损伤的问题，已有许多修复方法，例如置换加固法、焊接加固法、夹具加固法、内衬加固法。而传统的修复方法存在较多不可避免的问题，往往修复工期较长，施工难度大，成本高或者会由于焊接产生较大的温度应力，容易产生应力集中现象。

碳纤维材料本身具有轻质高强(碳纤维强度约为钢材10倍)、耐腐蚀等特点，已经广泛应用于土建行业的梁、板、柱修复加固当中。实践证明：预应力碳纤维修复技术是一项非常有效的修复技术，能显著提高被修复构件的开裂荷载与抗弯刚度，有效地对构件进行刚度修复；能在变形不大的情况下充分地利用碳纤维的高强性能，充分发挥碳纤维的强度。

中国专利公报2015年4月22日公开了一种利用复合材料对管道补强修复的方法(公开号CN104534221A)，该方法的主要步骤是：(1)对待补强修复的管道进行缺陷定位和创造工作面；(2)对管道表面进行处理；(3)用碳纤维复合材料补强产品中的修补剂填平钢管表面的缺陷；(4)涂刷抗剥离涂层，使涂层厚度达到2～3mm，防止电偶腐蚀；(5)粘贴碳纤维片材，而在纤维片材上涂抹粘结剂，将其粘贴在钢管补强处；(6)固化与养护，采用真空辅助固化；(7)复合材料硬度测试与验收，其中验收采用硬度计测量补强层是否合格；(8)补口及补强层防护，对钢管补强处进行涂刷保护漆或裹防护层。但是该修复方法未能充分发挥碳纤维的抗拉性能，由于高强纤维布的弹性模量不比钢材高，在受拉钢筋屈服时，其强度才发挥不到20％，只有当构件开裂严重和变形明显增大之后，才可能发挥出更多的强度值，但此时构件已经不能满足正常使用要求。

中国专利公报2011年7月20日公开了一种非开挖钢管修复工艺(公开号CN102128309A)，该施工工艺的具体步骤是：(1)准备与需修复管道长度相适应的外表带有热熔胶的塑料管；(2)将所述塑料管穿入预先疏通的旧钢管中，并堵塞好一头；(3)对所述塑料管通入一定压力的热水；(4)保温保压一定时间；(5)放水卸压，完成修复。但是由于塑料管道抗腐蚀的能力较弱，经过该方法修复之后的管道使用寿命受到限制，同时由于塑料属于延性材料，不具有太大的刚度，容易受到施工和第三方的破坏。

三、发明内容

本发明的目的是设计一种修复工期短、施工难度小、成本低廉、修复后具有可靠质量的承压管道损伤修复工艺。

本发明是通过以下步骤实现的：一种承压管道损伤修复工艺，其特征在于该工艺依次按如下步骤进行：

A、根据承压管道管径预备长度适宜的碳纤维布，预备足够的修补剂，预备足够的粘结剂，预备带指针盘的扭矩扳手，预备张紧装置；

所述张紧装置包括：具有弧形底面的底座，底座顶面的前面固定有前轴套，底座顶面的后面固定有后轴套，前轴套和后轴套上都开有左轴孔和右轴孔；

有一左卷轴前端套在前轴套的左轴孔中且左卷轴前端端头露出左轴孔形成轴头，左卷轴后端套在后轴套的左轴孔中；

有一右卷轴前端套在前轴套的右轴孔中且右卷轴前端端头露出右轴孔形成轴头，右卷轴后端套在后轴套的右轴孔中；

左卷轴、右卷轴均沿弧形底面的轴向布置；

前轴套和后轴套上都开有与左轴孔或右轴孔联通的锁紧螺孔，有锁紧螺钉与锁紧螺孔相配合，每个锁紧螺钉与相应的左卷轴或右卷轴配合；

左卷轴、右卷轴上均沿轴向开有压条槽，压条槽中装有压条，左卷轴、右卷轴上均设有压条的固定件；

B、对待修复的承压管道进行损伤定位，并清理掉损伤部位周边的障碍物，使位于损伤部位附近的承压管道段全部露出；

C、除去损伤部位附近的承压管道段上的异物，划定待修复区域；

D、在待修复区域涂刷补修剂涂层，使得损伤部位平整、光滑，涂层厚度2～3mm，涂层表面应无气泡气孔；

E、待修补剂凝固之后，在管道上均匀涂刷粘结剂，并将预备的碳纤维布迅速地贴在粘结剂上，将张紧装置的弧形底面紧贴在待修复区域正对面的承压管道外壁上，并将碳纤维布的左端嵌进左卷轴的压条槽中，再将相应的压条嵌进该压条槽，用固定件紧定压条；将碳纤维布的右端嵌进右卷轴的压条槽中，再将相应的压条嵌进该压条槽，用固定件紧定压条，碳纤维布的两端被固定；

F、将扭矩扳手夹紧在其中一个轴头上，搬动扭矩扳手使指针盘中指针达到预定扭力，此时碳纤维布被绷紧并产生与指针指示的扭力一致大小的预应力；

G、旋紧所有的锁紧螺钉使锁紧螺钉将左卷轴和右卷轴锁定，此时碳纤维布的预应力也相应被恒定；

H、在位于涂层处的碳纤维布表面均匀涂刷粘结剂；

I、待粘结剂达到规定凝固期后拆除张紧装置，就完成一次修复过程。

进一步的方案是：固定件包括螺钉，开于压条上的螺钉孔，开于压条槽中的螺钉孔，螺钉与压条上的螺钉孔和压条槽中的螺钉孔相配合。即通过螺钉锁定压条后固定碳纤维布。

进一步的方案是：固定件是套在左卷轴上的箍圈和套在右卷轴上的箍圈。即通过箍圈锁定压条后固定碳纤维布。

进一步的方案是：轴头截面为多边形，以便于扭矩扳手夹紧而不打滑。

进一步的方案是：左卷轴上装有左齿轮，右卷轴上装有右齿轮，左齿轮和右齿轮相啮合，从而碳纤维布被从两端同时受拉绷紧。

进一步的方案是：左卷轴和右卷轴上都开有锁定槽，且锁定槽位于与相应的锁紧螺钉的配合面处。锁定槽可以保证锁紧螺钉直接作用于锁定槽上，而不至于损伤左卷轴和右卷轴两端与相应轴套的配合面。

本发明修复承压管道的主要原理为：承压管道受到内压作用膨胀，产生径向变形，外缠绕的预应力碳纤维布约束承压管道径向膨胀，因而在与承压管道相接触的界面上产生界面正压力，形成套箍作用，起到加固效果。

本发明所述承压管道主要是指刚性管道，如金属管道或硬塑料管道等。本发明也适用于其它损伤管道的修复。对于尚未破裂或轻微渗漏的管道还可以不停止管道运行进行在线修复。粘结剂可以是环氧树脂粘结剂或其它常见同类结构胶，同时，配置好的环氧树脂粘结剂应尽快使用。本发明可以通过漏磁技术检查腐蚀损伤的位置，通过超声设备检测裂纹损伤。除去损伤部位附近的承压管道段上的异物包括除去承压管道上陈旧的脱落防腐层等，还可以进一步采用喷砂处理或机械打磨处理将承压管道表面打磨平整并用溶剂(如酒精)进行清洗擦拭干净。修补剂可以是高分子环氧胶，用于填平承压管道表面的损伤部位，涂层厚度2～3mm，可保证防止电偶腐蚀，涂层应该无针孔、气泡、流淌、渗色和破损等缺陷。达到规定凝固期之后，将张紧装置拆卸掉，并将两端的纤维布均匀的涂抹上粘结剂粘贴在承压管道上。必要时还要对修复部位的硬度等进行测试与验收，如采用硬度计测量补强层是否合格。承压管道修复处还可以进行涂刷保护漆或裹防护层。必要时可以用本发明工艺方法对承压管道的同一损伤部位进行多层加固。

与现有技术相比，该施工工艺有如下优点：能显著提高承压管道的开裂荷载与抗弯刚度，有效地对承压管道进行刚度修复；能在变形不大的情况下充分地利用碳纤维的高强性能。

工艺流程简单、操作方便、成本低且施工周期短，同时补强修复后的管道提高了管壁的强度，使抗裂、抗渗性能得到改善，耐腐蚀能力得到提高，使用寿命可以大大延长。所述张紧装置能准确的对碳纤维布施加预应力，并且能较好的保证预应力不损失，充分发挥碳纤维布的抗拉强度。另外，此张紧装置可多次重复使用。

四、附图说明：

图1为本发明的承压管道修复工艺示意图。

图2为一种张紧装置的俯视图。

图3为图1中M区域的局部放大图。

图4为图2中N区域的局部放大图。

图5为采用另一种张紧装置的承压管道修复工艺示意图。

图中：1.张紧装置，2.左卷轴，3.锁紧螺钉，4.碳纤维布，5.承压管道，6.压条槽，7.压条，8.螺钉，9.后轴套，10、(多边形)轴头，11.右卷轴，12.锁定槽，13.左齿轮，14.右齿轮，15.扭矩扳手，16.指针盘，17.前轴套，18.底座，19.弧形底面。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地描述，但本发明的实施不限于以下的实施方式，可因具体的工程实例采取相应的等效替换措施。

如图1、图2、图3和图4，一种承压管道损伤修复工艺，其特征在于该工艺依次按如下步骤进行：

A、根据承压管道5管径预备长度适宜的碳纤维布4，预备足够的修补剂，预备足够的粘结剂，预备带指针盘16的扭矩扳手15，预备张紧装置1；

所述张紧装置1包括：具有弧形底面19的底座18，底座18顶面的前面固定有前轴套17，底座18顶面的后面固定有后轴套9，前轴套17和后轴套9上都开有左轴孔和右轴孔；

有一左卷轴2前端套在前轴套17的左轴孔中且左卷轴2前端端头露出左轴孔形成轴头10，左卷轴2后端套在后轴套9的左轴孔中；

有一右卷轴11前端套在前轴套17的右轴孔中且右卷轴11前端端头露出右轴孔形成轴头10，右卷轴11后端套在后轴套9的右轴孔中；

左卷轴2、右卷轴11均沿弧形底面19的轴向布置；

前轴套17和后轴套9上都开有与左轴孔或右轴孔联通的锁紧螺孔，有锁紧螺钉3与锁紧螺孔相配合，每个锁紧螺钉3与相应的左卷轴2或右卷轴11配合；

左卷轴2、右卷轴11上均沿轴向开有压条槽6，压条槽6中装有压条7，左卷轴2、右卷轴11上均设有压条7的固定件；

B、对待修复的承压管道5进行损伤定位，并清理掉损伤部位周边的障碍物，使位于损伤部位附近的承压管道5全部露出；

C、除去损伤部位附近的承压管道5上的异物，划定待修复区域；

D、在待修复区域涂刷补修剂涂层，使得损伤部位平整、光滑，涂层厚度2～3mm，涂层表面应平整且无气泡气孔；

E、待修补剂凝固之后，在管道上均匀涂刷粘结剂，并将预备的碳纤维布4迅速地贴在粘结剂上，将张紧装置1的弧形底面19紧贴在待修复区域正对面的承压管道5外壁上，并将碳纤维布4的左端嵌进左卷轴2的压条槽6中，再将相应的压条7嵌进该压条槽6，用固定件紧定压条7；将碳纤维布4的右端嵌进右卷轴11的压条槽6中，再将相应的压条7嵌进该压条槽6，用固定件紧定压条7；

F、将扭矩扳手15夹紧在其中一个轴头10上，搬动扭矩扳手15使指针盘16中指针达到预定扭力，此时碳纤维布4被绷紧并产生与指针指示的扭力一致大小的预应力；

G、旋紧所有的锁紧螺钉3使锁紧螺钉3将左卷轴2和右卷轴11锁定，此时碳纤维布4的预应力也相应被恒定；

H、在位于涂层处的碳纤维布4表面均匀涂刷粘结剂；

I、待粘结剂达到规定凝固期后拆除张紧装置1，就完成一次修复过程。

所述固定件包括螺钉8，开于压条7上的螺钉孔，开于压条槽6中的螺钉孔，螺钉8与压条7上的螺钉孔和压条槽6中的螺钉孔相配合，使得碳纤维布4被固定。

所述轴头10截面为矩形。

所述左卷轴2和右卷轴11上都开有锁定槽12，且锁定槽12位于与相应的锁紧螺钉3的配合面处。

由于图1所示张紧装置1在搬动扭矩扳手15时，碳纤维布4仅被从一端受拉绷紧，碳纤维布4必须克服与粘结剂之间的粘结力和与承压管道5壁之间的摩擦力，施工中碳纤维布4各点的预应力可能会存在不均等的现象而影响施工质量，为此图5给出了另一种张紧装置1的承压管道修复工艺。

图5中左卷轴2上装有左齿轮13，右卷轴11上装有右齿轮14，左齿轮13和右齿轮14相啮合。如此设计，在搬动扭矩扳手15时，左齿轮13和右齿轮14啮合转动，碳纤维布4被从两端同时受拉绷紧，碳纤维布4各点的预应力更为均等。

Claims (6)

1.一种承压管道损伤修复工艺，其特征在于该工艺依次按如下步骤进行：

A、根据承压管道(5)管径预备长度适宜的碳纤维布(4)，预备足够的修补剂，预备足够的粘结剂，预备带指针盘(16)的扭矩扳手(15)，预备张紧装置(1)；

所述张紧装置(1)包括：具有弧形底面(19)的底座(18)，底座(18)顶面的前面固定有前轴套(17)，底座(18)顶面的后面固定有后轴套(9)，前轴套(17)和后轴套(9)上都开有左轴孔和右轴孔；

有一左卷轴(2)前端套在前轴套(17)的左轴孔中且左卷轴(2)前端端头露出左轴孔形成轴头(10)，左卷轴(2)后端套在后轴套(9)的左轴孔中；

有一右卷轴(11)前端套在前轴套(17)的右轴孔中且右卷轴(11)前端端头露出右轴孔形成轴头(10)，右卷轴(11)后端套在后轴套(9)的右轴孔中；

左卷轴(2)、右卷轴(11)均沿弧形底面(19)的轴向布置；

前轴套(17)和后轴套(9)上都开有与左轴孔或右轴孔联通的锁紧螺孔，有锁紧螺钉(3)与锁紧螺孔相配合，每个锁紧螺钉(3)与相应的左卷轴(2)或右卷轴(11)配合；

左卷轴(2)、右卷轴(11)上均沿轴向开有压条槽(6)，压条槽(6)中装有压条(7)，左卷轴(2)、右卷轴(11)上均设有压条(7)的固定件；

B、对待修复的承压管道(5)进行损伤定位，并清理掉损伤部位周边的障碍物，使位于损伤部位附近的承压管道(5)段全部露出；

C、除去损伤部位附近的承压管道(5)段上的异物，划定待修复区域；

D、在待修复区域涂刷修补剂涂层，使得损伤部位平整、光滑，涂层厚度2～3mm，涂层表面应无气泡、气孔；

E、待修补剂凝固之后，在管道上均匀涂刷粘结剂，并将预备的碳纤维布(4)迅速地贴在粘结剂上，将张紧装置(1)的弧形底面(19)紧贴在待修复区域正对面的承压管道(5)外壁上，并将碳纤维布(4)的左端嵌进左卷轴(2)的压条槽(6)中，再将相应的压条(7)嵌进该压条槽(6)，用固定件紧定压条(7)；将碳纤维布(4)的右端嵌进右卷轴(11)的压条槽(6)中，再将相应的压条(7)嵌进该压条槽(6)，用固定件紧定压条(7)；

F、将扭矩扳手(15)夹紧在其中一个轴头(10)上，搬动扭矩扳手(15)使指针盘(16)中指针达到预定扭力，此时碳纤维布(4)被绷紧并产生与指针指示的扭力一致大小的预应力；

G、旋紧所有的锁紧螺钉(3)，使锁紧螺钉(3)将左卷轴(2)和右卷轴(11)锁定，此时碳纤维布(4)的预应力也相应被恒定；

H、在位于涂层处的碳纤维布(4)表面均匀涂刷粘结剂；

I、待粘结剂达到规定凝固期后拆除张紧装置(1)，完成一次修复过程。

2.根据权利要求1所述的承压管道损伤修复工艺，其特征是：固定件包括螺钉(8)，开于压条(7)上的螺钉孔，开于压条槽(6)中的螺钉孔，螺钉(8)与压条(7)上的螺钉孔和压条槽(6)中的螺钉孔相配合。

3.根据权利要求1所述的承压管道损伤修复工艺，其特征是：固定件是套在左卷轴(2)上的箍圈和套在右卷轴(11)上的箍圈。

4.根据权利要求1所述的承压管道损伤修复工艺，其特征是：轴头(10)截面为多边形。

5.根据权利要求1所述的承压管道损伤修复工艺，其特征是：左卷轴(2)上装有左齿轮(13)，右卷轴(11)上装有右齿轮(14)，左齿轮(13)和右齿轮(14)相啮合。

6.根据权利要求1所述的承压管道损伤修复工艺，其特征是：左卷轴(2)和右卷轴(11)上都开有锁定槽(12)，且锁定槽(12)位于与相应的锁紧螺钉(3)的配合面处。