CN108799690A - 一种压力管道高分子纤维补强修复技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力管道高分子纤维补强修复技术，属于管道补强技术领域，为了解决现有的管道修复技术中在压力较大和较长时间的情况下容易失效的问题，其特征在于，包括以下步骤：S1:在管道(1)表面需要修复补强、增强和止裂的破损部位(4)进行填平并涂敷补强胶(2)，所述补强胶(2)包括环氧胶70％、超细硅酸铝1％、玻璃磷片填充剂3％、硼酸铝晶须1％和苯胺甲基三乙氧基硅烷25％；S2:在步骤S1处理后的管道(1)表面的破损部位(4)上缠绕高分子纤维材料(3)。
Description
技术领域
本发明属于管道补强技术领域，具体地涉及一种压力管道高分子纤维补强修复技术。
背景技术
近几年高分子材料修复技术发展迅速，在管道修复中的应用也日趋广泛，成为可供选择的经济、有效地永久性管道修复方法。高分子修复材料具有安装灵活、方便、修复时间短、费用低、可在不停输管道上使用、不需要焊接、通过正确安装可永久恢复管道的承压能力，适用于各种作业环境等优点。高分子材料修复的原理是，将缺陷部位所承受的应力通过高强度的缠绕及固化转移至补强修复层上。高分子补强修复技术普遍手工修复，或者机械修复与人工修复结合使用，主要取决于管道的实际状况而定。人工修复的优势比较灵活，对管道状况、周围环境以及修复人员的素质等条件的要求也相对较高。通过多年的实际应用，国内管道公司普遍认为，在直径1000mm以下的管径采用人工修复较为经济有效。
补强修复技术所用高分子材料的性能一般与新建管道的要求相同或超过原道的承压。在 NACE RP0169标准中规定了修复材料具备的物理及化学性能指标，如电绝缘性、防水性能、耐压性能、固化时间等。在修复中，还考虑了管道所处的地理位置环境、管道类型、管道运行条件、涂敷方法、涂层的适用条件、涂层材料成本以及管体表面预处理条件、重敷周期\回填时间、应用装置的复杂性、涂层材料的化学兼容性等因素。补强修复技术严格按照国家及行业标准来执行，某些技术指标已经超过指标要求。相关标准如下：GB/T 21447-2008 《钢质管道外腐蚀控制规范》SY/T 0407-2012，《涂装前钢材表面处理规范SY/T 0315-2013 《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》，GB/T 50538-2010《埋地钢质管道防腐保温层技术标准》，SY/T 6854-2012《埋地钢质管道液体环氧外防腐层技术标准》，SY/T 0414-2007 《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》，SH/T 3010-2013《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》，GBZ 1-2010《工业企业设计卫生标准》，GB 7692-2012《涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化》，GB 6514-2008《涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化》，SY/T 0043-2006《油气田地面管线和设备涂色规范》，GB50728-2011 《工程结构加固材料应用安全性鉴定规范》。
但是现有现有的技术中因为管道修复中的涂敷方法、补强剂和密封性等因素导致管道修复在压力较大和较长时间后的情况下容易失效，使得维修人员不的不破损管道进行再次修复，多次修复的破损管道，不仅仅是增加了人工和物力成本，而且多次修复的压力管道修复难度加大，目前设计人员迫切需要一种管道补强修复技术能够提供良好的机械强度和抗压强度，以及补强修复长久有效。
发明内容
本发明的目的在于：本发明为了解决现有的管道修复技术中在压力较大和较长时间的情况下容易失效的问题，提供一种压力管道高分子补强修复技术具有机械强度高、抗压强度高和长久有效的特点。
本发明采用的技术方案如下：
一种压力管道高分子纤维补强修复技术，包括以下步骤，
S1:在管道(1)表面需要修复补强、增强和止裂的破损部位(4)进行填平并涂敷补强胶 (2)，所述补强胶(2)包括环氧胶70％、超细硅酸铝1％、玻璃磷片填充剂3％、硼酸铝晶须 1％和苯胺甲基三乙氧基硅烷25％；
S2:在步骤S1处理后的管道(1)表面的破损部位(4)上缠绕高分子纤维材料(3)。
本发明的进一步优选，所述高分子纤维材料(3)为玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料或超高分子量聚乙烯纤维复合材料中的一种或两种以上构成。
本发明的进一步优选，每缠绕一层高分子纤维材料(3)要涂敷一层补强胶(2)。
本发明的进一步优选，在经过步骤S1处理后对破损部位(4)进行防护并设置防腐层，所述防腐层可以避免水滴、雨雪、沙土或飞虫等影响
本发明的进一步优选，在涂敷补强胶(2)前对管道(1)进行表面处理，所述表面处理包括除油、除锈、磷化或钝化。
本发明的进一步优选，所述高分子纤维材料(3)为连续纤维、选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层或二维织物层合多向编织纤维材料。
本发明的进一步优选，所述高分子纤维材料(3)可以管道(1)轴向铺设、环向铺设或倾斜角度铺设，也可以是几种铺设方式的任意组合。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明通过管道表面需要修复补强、增强和止裂的破损部位进行填平并涂敷补强胶，解决了现有的管道修复技术中在压力较大和较长时间的情况下容易失效的问题，其中超细硅酸铝、玻璃磷片填充剂的加入降低了固化物的热膨胀系数和固化收缩率，减小了内应力。当超负荷作用出现裂纹时，有填料的胶层还能阻止裂纹扩展，从而提高了粘接强度；硼酸铝晶须是在特殊条件下以单晶形式生长而成的直径极小的纤维，具有高度有序的原子排列结构，因而可接近原子间价键的理论强度，用于增强环氧胶粘剂潜力极大；加入适当适量的硅烷偶联剂，能有效提高环氧胶粘剂的粘接强度。
2.所述高分子纤维材料包括玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料和超高分子量聚乙烯纤维复合材料，这些高分子纤维材料具有强度高、耐腐蚀、绝缘性好，使得该技术可以应用各种恶劣的工作环境中，提高实用性。
3.在经过步骤(2)处理对破损部位进行防护，采取有效措施避免水滴、雨雪、沙土或飞虫等影响未固化的修复层。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的一种实施例的钻孔结构示意图；
图3是本发明的一种实施例的补强后结构示意图
附图标记：1-管道，2-补强胶，3-高分子纤维材料，4-破损部位。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
一种压力管道高分子纤维补强修复技术，包括以下步骤，
S1:在管道(1)表面需要修复补强、增强和止裂的破损部位(4)进行填平并涂敷补强胶(2)，所述补强胶(2)包括环氧胶70％、超细硅酸铝1％、玻璃磷片填充剂3％、硼酸铝晶须 1％和苯胺甲基三乙氧基硅烷25％；
S2:在步骤S1处理后的管道(1)表面的破损部位(4)上缠绕高分子纤维材料(3)。
优选为，所述高分子纤维材料(3)为玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料或超高分子量聚乙烯纤维复合材料中的一种或两种以上构成。
优选为，每缠绕一层高分子纤维材料(3)要涂敷一层补强胶(2)。
优选为，在经过步骤S1处理后对破损部位(4)进行防护并设置防腐层，所述防腐层可以避免水滴、雨雪、沙土或飞虫等影响
优选为，在涂敷补强胶(2)前对管道(1)进行表面处理，所述表面处理包括除油、除锈、磷化或钝化。
优选为，所述高分子纤维材料(3)为连续纤维、选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层或二维织物层合多向编织纤维材料。
优选为，所述高分子纤维材料(3)可以管道(1)轴向铺设、环向铺设或倾斜角度铺设，也可以是几种铺设方式的任意组合。
实施案例一：一种压力管道1高分子纤维补强修复技术，包括以下步骤，
(1)对管道1进行勘察并确定破损位置，
(2)对管道1外防腐层进行直接检测，并清理外防腐层。
(3)对管道1基材表面进行表面处理，所述表面处理包括除油、除锈、磷化或钝化；
(4)对管道1管体进行检测，表面处理合格后在4h内进行填平并涂敷补强胶2，
(5)在步骤(4)处理后的管道1表面的破损部位4上缠绕高分子纤维材料3，每缠绕一层高分子纤维材料3要涂敷一层补强胶2。
(6)对涂覆层采取防护措施，所述防护包括采取有效措施避免水滴、雨雪、沙土或飞虫等影响未固化的防腐层。
实施案例二：原始样品为直径114×4.5长度为1.5m无缝钢管管段，管体进行开孔直径为8mm,利用高分子纤维材料3和补强胶2对管道1缺陷进行修复补强，带凝固后通过现场打压试验密闭性及强度。
实验结果显示：采用玻璃丝布胶液缠绕补强技术体系，补强攻击缠绕玻璃丝布15层，重叠率大50％，用胶量2L，凝固24h后进行打压，初次打压至6.5MPa,压力上升至7MPa，而后打压至9MPa，稳压30min正常，而后打压至11MP啊，稳压10min后压力降至9MPa，而后管体发生刺漏，认为实验成功，根据实验数据显示该技术满足6MPa的耐压实验要求，最高耐压能力9MPa。
实施案例三：原始样品为直径108mm，壁厚12mm，长1200mm的无缝钢管，试验样品的两端用钢制封头焊接，在该原始样品的管道1中间钻6.7mm的穿透性圆孔一个，钻孔情况如图2示；
利用高分子纤维材料3和补强胶2对管道1缺陷进行修复补强，补强示意图如图3所示；进行技术管道1补强修复层水压爆破试验。
实验结果显示：试样升至6MPa,保压2分钟，压力表数值没有发生变化，至6MPa,保压 2分钟，压力表数值没有发生变化，至8MPa,保压2分钟，压力表数值没有发生变化至10MPa, 保压2分钟，压力表数值没有发生变化，至12MPa,保压2分钟，压力表数值没有发生变化，至13MPa,保压2分钟，在补强层一侧出现侧漏，随后终止水压试验。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (7)
1.一种压力管道高分子纤维补强修复技术，其特征在于，包括以下步骤，
S1:在管道(1)表面需要修复补强、增强和止裂的破损部位(4)进行填平并涂敷补强胶(2)，所述补强胶(2)包括环氧胶70％、超细硅酸铝1％、玻璃磷片填充剂3％、硼酸铝晶须1％和苯胺甲基三乙氧基硅烷25％；
S2:在步骤S1处理后的管道(1)表面的破损部位(4)上缠绕高分子纤维材料(3)。
2.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，所述高分子纤维材料(3)为玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料或超高分子量聚乙烯纤维复合材料中的一种或两种以上构成。
3.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，每缠绕一层高分子纤维材料(3)要涂敷一层补强胶(2)。
4.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，在经过步骤S1处理后对破损部位(4)进行防护并设置防腐层。
5.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，在涂敷补强胶(2)前对管道(1)进行表面处理，所述表面处理包括除油、除锈、磷化或钝化。
6.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，所述高分子纤维材料(3)为连续纤维、选自单向纤维、正交或斜交的无纬布叠层或二维织物层合多向编织纤维材料。
7.根据权利要求1所述的压力管道高分子补强修复技术，其特征在于，所述高分子纤维材料(3)可以管道(1)轴向铺设、环向铺设或倾斜角度铺设，也可以是几种铺设方式的任意组合。
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