CN110358257A - 一种填充剂及管道缺陷的修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种填充剂及管道缺陷的修复方法，所述填充剂包括：第一制剂，所述第一制剂包括热固性材料及膨胀单体，所述膨胀单体以5％‑15％的重量比加入所述热固性材料中；第二制剂，所述第二制剂包括固化剂及阳离子引发剂，所述阳离子引发剂以3％‑6％的重量比加入所述固化剂中；其中，所述第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应。本发明提出的填充剂凝固后体积发生膨胀，能够与圆筒及管道抵接，将管道缺陷部的应力充分传递至圆筒。
Description
技术领域
本发明涉及管道修复技术领域，特别涉及一种填充剂及管道缺陷的修复方法。
背景技术
油气输送管道经长期运行后，可能出现金属损失、夹层、裂纹、环焊缝异常以及凹陷等影响油气管道输送安全的缺陷，在现有技术中，通过两个钢制套筒覆盖在管道的缺陷处，并在钢制套筒与管道间的空隙中填充环氧树脂，使管道缺陷处的应力传递至钢质套筒上，以达到对管道进行补强修复的目的。但环氧树脂以液态填充至钢制套筒与管道间的空隙中，然后固化，这一过程会出现体积收缩的现象，导致固化后的环氧树脂不能完全填充钢制套筒与管道间的空隙，且密实度不高，使得固化后的环氧树脂传递应力的能力不足。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种填充剂，旨在解决现有技术中环氧树脂以液态填充至钢制套筒与管道间的空隙中固化后会出现体积收缩的现象，导致固化后的环氧树脂不能完全填充钢制套筒与管道间的空隙，使得固化后的环氧树脂传递应力的能力不足的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种填充剂，所述填充剂包括：第一制剂，所述第一制剂包括热固性材料及膨胀单体，所述膨胀单体以5％-15％的重量比加入所述热固性材料中；第二制剂，所述第二制剂包括固化剂及阳离子引发剂，所述阳离子引发剂以3％-6％的重量比加入所述固化剂中；其中，所述第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应。
可选的，所述第一制剂与所述第二制剂的混合比例为3:0.5～1:1.5。
可选的，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应的温度为100℃-150℃。
可选的，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应时进行真空脱气和消泡处理。
可选的，所述热固性材料为环氧树脂。
本发明还提出一种管道缺陷的修复方法，所述管道缺陷的修复方法包括如下步骤：将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互对接组成圆筒；在所述圆筒与管道围合成的密封腔中填入填充剂；关闭所述圆筒上的进料口、出料口及接管口。
可选的，在所述将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互对接组成圆筒之前，还包括：对所述管道的缺陷部位进行除锈。
可选的，所述将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互接合形成圆筒之前，还包括：在管道缺陷部位的表面涂刷一层树脂基底漆。
可选的，在所述圆筒与管道围合成的密封腔中填入填充剂之前，还包括步骤：将所述密封腔抽至真空度达到50KPa-80Kpa。
可选的，在所述关闭所述圆筒上的进料口、出料口及接管口之后，还包括：在所述管道上未被所述圆筒覆盖的区域覆盖粘弹体和/或聚丙烯冷缠带。
本发明技术方案通过将膨胀单体以5％-15％的重量比加入所述热固性材料中形成第一制剂，将阳离子引发剂以3％-6％的重量比加入所述固化剂中形成第二制剂，然后将第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应，得到具有膨胀特性的填充剂，填充剂凝固后体积发生膨胀，能够与圆筒及管道抵接，将管道缺陷部的应力充分传递至圆筒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明填充剂的应用示意图；
图2为本发明填充剂在另一视觉下的应用示意图；
图3为图1中圆筒的结构示意图；
图4为图1中圆筒在另一视觉下的结构示意图；
图5为本发明管道缺陷的修复方法的一实施例的流程示意图；
图6为本发明管道缺陷的修复方法的第二实施例流程示意图；
图7为本发明管道缺陷的修复方法的第三实施例流程示意图；
图8为本发明管道缺陷的修复方法的第三实施例流程示意图；
图9为本发明管道缺陷的修复方法的第四实施例流程示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 管道 | 22 | 第二套筒 |
| 11 | 缺陷部位 | 221 | 进料口 |
| 20 | 圆筒 | 23 | 密封圆环 |
| 21 | 第一套筒 | 231 | 密封件 |
| 211 | 接管口 | 30 | 绝缘密封套 |
| 212 | 出料口 | 40 | 填料(填充剂) |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种填充剂40，所述填充剂40包括：第一制剂，所述第一制剂包括热固性材料及膨胀单体，所述膨胀单体以5％-15％的重量比加入所述热固性材料中；第二制剂，所述第二制剂包括固化剂及阳离子引发剂，所述阳离子引发剂以3％-6％的重量比加入所述固化剂中；其中，所述第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应。
本实施例中，膨胀单体以5％-15％的重量比加入所述热固性材料中搅拌均匀形成第一制剂，膨胀单体的加入比例越大，热固性材料凝固后体积膨胀越明显；为保证热固性材料顺利凝固，在第一制剂中需要加入由固化剂及阳离子引发剂组成的第二制剂，阳离子引发剂以3％-6％的重量比加入固化剂中搅拌均匀；所述第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应形成具有膨胀特性的液态填充剂40。液态填充剂40凝固后体积发生膨胀，发生膨胀后的体积等于液态填充剂40的体积，或大于液态填充剂40的体积，或存在一定程度的收缩但大于未加入膨胀单体固化的体积，如收缩1％。
如图1-4所示，具有膨胀特性的液态填充剂40在密封腔内凝固后与圆筒20及管道10抵接，能够充分将管道10缺陷部的应力传递至圆筒20。
管道10上的缺陷部位11装设有缺陷修复结构，所述缺陷修复结构包括：第一套筒21与第二套筒22，所述第一套筒21与第二套筒22接合形成圆筒20并在轴向上形成接合线，所述第一套筒21与所述第二套筒22均在两端设置有密封件213，且所述密封件213位于所述第一套筒21与第二套筒22的内侧面，其中，所述圆筒20上同一端的密封件213相互接合形成密封圆环23；所述圆筒20覆盖在管道10缺陷部位11的表面对所述管道10形成包围，所述密封圆环23与所述管道10之间设置有绝缘密封套30；所述管道10的表面与所述圆筒20形成的密封腔内填充有填料40。
在本实施例中，第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11的表面，并且第一套筒21与第二套筒22相接，拼合成一圆筒20对管道10形成包围，拼接处形成的接合线(图中未标示)可以是直线也可以是曲线，只要第一套筒21与第二套筒22能够形成一闭合圆筒20即可，接合线朝向管道10或圆筒20的轴向延伸。
第一套筒21与第二套筒22均在内侧面设置有密封件213，第一套筒21与第二套筒22接合后，密封件213相互对接在圆筒20的两端形成密封圆环23，以保证密封腔可形成具有一定真空度的腔体且填入填充剂40时不会漏料。密封圆环23与管道10之间间隔一层绝缘密封套30防止圆筒20接触管道10，绝缘密封套30由绝缘性良好的材料构成，使得圆筒20不会与管道形成腐蚀电路，能够保护管道10、第一套筒21及第二套筒22，同时当缺陷进一步扩大至泄漏后还可对管道10内的传输液起到密封止漏作用。
填料40可将管道10缺陷部的应力传递至圆筒10，防止缺陷进一步扩散。
在较佳实施例中，第一套筒21与第二套筒22为半圆筒20，接合处焊接为一体形成包围管道10的圆筒20，由于管道10没有直接参与焊接，不需要对管道10进行降压处理，因此不会影响管道10的正常输送，管道10不存在焊穿或是在焊接中产生新裂纹的风险，对焊接的质量要求降低；管道10可以为输送天然气或是石油的油气管道10，管道10的缺陷部位11位于于圆筒20的中部。其中，第一套筒21与第二套筒22可以为钢质套筒，密封圆环23为钢环。
在本实施例中，所述填料40(图中未标示)为热固性填料40(即为凝固后的填充剂40)，且所述热固性填料40充满所述密封腔。
将液态的热固性填料40充满密封腔，凝固后与第一套筒21及第二套筒22的内侧面黏结，缺陷部位11受管内传输物质的冲击所产生的应力通过固化后的填料40传递至圆筒20，达到保护管道10的目的。
进一步地，所述第一制剂与所述第二制剂的混合比例为3:0.5～1:1.5。
为保证填充剂40能够顺利固化后且经过膨胀后能够填满密封腔，避免填料40与圆筒20之间存在空隙，使填料40能将应力最大程度地传递至圆筒20，防止固性填料40凝固后体积收缩，第一制剂与第二制剂的混合比例为3:0.5～1:1.5，处于该比例范围内的任意数值均可达到目的，如，3:1或1:1，在此不一一例举。
具体地，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应的温度为100℃-150℃。
只有温度达到一定时，阳离子引发剂才能分解产生出足够数量的自由基引发膨胀单体与热固性材料发生聚合反应，随着温度的升高，反应速度加快，凝聚率增加转化率提高，但温度过高时，反应不易控制，因此，本实施例中，膨胀共聚反应的温度为100℃-150℃，以保证制剂的反应稳定可控。
可选地，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应时进行真空脱气和消泡处理。
填料40的紧密性是缺陷部位11的应力能否充分传递到圆筒20上的关键，填料40越密实，传递应力的性能越好。因此，第一制剂与第二制剂发生膨胀共聚反应的过程中进行真空脱气和消泡处理，以防气泡影响填料40的紧密性。
作为一种实施例，所述热固性材料为环氧树脂。
在阳离子引发剂的作用下，环氧树脂与膨胀单体发生膨胀聚合反应，形成具有膨胀性能的填充剂40。可以理解的，环氧树脂并非唯一能与膨胀单体发生膨胀聚合反应的热固性材料，如，聚氨酯或酚醛树脂等，在此不一一例举。
圆筒20上开设有进料口221、出料口212和接管口211。
其中，进料口221用于充入填充剂40，出料口212用于填充剂40固化膨胀时排出多余的填料40。进料口221与出料口212的口径大小可根据填充设备或填充剂40的量设计，具体根据需要而定。在较佳实施例中，进料口221与出料口212不同时位于第一套筒21或第二套筒22。
可选的，所述管道10表面的凹陷部位填充有腻子粉以使所述管道10表面平整。
管道10表面的凹陷部位填充腻子粉使管道10表面平整，保证缺陷部位11的应力充分传递到圆筒20。
进一步的，所述管道10表面的粗糙度大于或等于30μm。
粗糙度有助于提高管道10与绝缘密封套30之间的摩擦力，降低管道10表面与绝缘密封套30之间的剪切强度，进一步保证应用传递的可靠性，并增加管道10的轴向抗拉性能。腻子粉可以为专用的填平腻子粉，填平腻子粉有一定的强度，硬化后进行打磨处理，使得管道10表面的粗糙度大于或等于30μm。
具体地，所述管道10的表面涂刷一层树脂基底漆。
树脂基底漆可提高管道10表面的附着力，保证填料40与管道10的紧紧黏结为一体。
所述第一套筒21与第二套筒22相互接合的端面为斜面，所述第一套筒21的斜面与第二套筒22的斜面形成焊接槽。
第一套筒21的斜面与第二套筒22的斜面形成焊接槽，以便于焊接，焊条溶化成液态后填充至该焊接槽中，将第一套筒21与第二套筒22焊接为一体形成圆筒20。或，也可不将第一套筒21与第二套筒22相互接合的端面设置为斜面，而是在接合处增设一连接片，再将连接片焊接在第一套筒21与第二套筒22上。
可以理解的，第一套筒21与第二套筒22的接合并不仅限于上述焊接的方式，如，使用黏结性能较强的黏结剂。
进一步地，所述绝缘密封套30为硬质聚氨酯。
硬质聚氨酯具有良好的绝缘性能，可阻碍圆筒20与管道10形成腐蚀电路，并对管道10起到轴向保护作用。
如图3、4所示，所述密封件213距离所述圆筒20的端部3mm～5mm，且所述密封件213的环高为5mm～10mm，所述密封件213的环厚2mm～5mm。
以d1为密封件213到圆筒20端部的距离，3mm≤d1≤5mm，以d2为密封件213的环高，5mm≤d2≤10mm，以d3为密封件213的环厚，2mm≤d3≤5mm，第一套筒21与第二套筒22上的密封件213对接形成密封圆环23，d1、d2、d3的大小决定了密封腔的容积。且密封件213可增加第一套筒21与第二套筒22的强度，起到加强筋的作用，防止第一套筒21与第二套筒22在安装前发生形变，同时，由于圆筒20两端的两个密封圆环23尺寸相同，可确保圆筒20与管道10之间的间隙处处一致，以将管道10缺陷部位11的应力充分传递到圆筒20上。
具体的，所述管道10上未被所述圆筒20覆盖的区域设置有粘弹体和/或聚丙烯冷缠带(图中未标示)。
粘弹体和/或聚丙烯冷缠带具备防腐性能，粘弹体和/或聚丙烯冷缠带缠绕在管道10上未被圆筒20覆盖的区域，以保护管道10免受腐蚀。
请一并参考图1-5，本发明还提出一种管道10的缺陷修复方法，所述管道10的缺陷修复方法包括如下步骤：
S10:将第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11且相互对接组成圆筒20；
S20:在所述圆筒20与管道10围合成的密封腔中填入填充剂40；
S30:关闭所述圆筒20上的进料口221、出料口212及接管口211。
在本实施例中，第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11之前，第一套筒21与第二套筒22焊接有密封件231，第一套筒21和/或第二套筒22上开设有进料口221、出料口212及接管口211，第一套筒21与第二套筒22上相互对接的端部打磨或冲切成斜面，并在密封件231上的设置有绝缘密封套30，再将第一套筒21与第二套筒22相互对接组成圆筒20，管道10的缺陷部位11位于圆筒20的中部。
然后在圆筒20与管道10围合成的密封腔中填入填充剂40，该填充剂40具有膨胀特性，在密封腔内凝固后与圆筒20及管道10抵接，能够充分将管道10缺陷部的应力传递至圆筒20，从而达到保护管道10的目的。
在关闭所述圆筒20上的进料口221、出料口212及接管口211的步骤中，可通过出料口212溢出的填料40长度(填充剂40溢出出料口212会遇冷凝固)判断填充剂40是否已经充满整个密封腔。
进一步地，如图6所示，在所述将第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11且相互对接组成圆筒20之前，还包括：
S11:对所述管道10的缺陷部位11进行除锈。
锈会降低绝缘密封套30与管道10之间的摩擦力，不利于降低管道10表面与绝缘密封套30之间的剪切强度，因此，在将第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11并焊接成圆筒20之前，需要先对所述管道10的缺陷部位11进行除锈。在较佳实施例中，除锈等级达到ST3级或更高。
粗糙度有助于提高管道10与绝缘密封套30之间的摩擦力，降低管道10表面与绝缘密封套30之间的剪切强度，以进一步保证应用传递的可靠性，并增加管道10的轴向抗拉性能，因此，除锈后可利用打磨机对管道10表面进行粗糙处理，使管道10表面的粗糙度大于或等于30μm，并在管道10表面的凹陷部位填充腻子粉以使所述管道10表面平整。
如图7所示，所述将第一套筒21与第二套筒22覆盖在管道10的缺陷部位11且相互接合形成圆筒20之前，还包括：
S12:在管道10缺陷部位11的表面涂刷一层树脂基底漆。
树脂基底漆可提高圆筒20表面的附着力，保证填料40与圆筒20的内壁紧紧黏结为一体。
如图8所示，在所述圆筒20与管道10围合成的密封腔中填入填充剂40之前，还包括步骤：
S21:将所述密封腔抽至真空度达到50KPa-80Kpa。
为保证填料40充满密封腔，防止填料40中存在气泡，在往密封腔内充入填充剂40前，需要先将密封腔抽至真空度达到50KPa-80Kpa，接管口211用于连接真空设备，以便于抽真空。
如图9所示，在所述关闭所述圆筒20上的进料口221、出料口212及接管口211之后，还包括：
S40:在所述管道10上未被所述圆筒20覆盖的区域覆盖粘弹体和/或聚丙烯冷缠带。
粘弹体和/或聚丙烯冷缠带具备防腐性能，粘弹体和/或聚丙烯冷缠带缠绕在管道10上未被圆筒20覆盖的区域，以保护管道10免受腐蚀。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种填充剂，其特征在于，所述填充剂包括：
第一制剂，所述第一制剂包括热固性材料及膨胀单体，所述膨胀单体以5％-15％的重量比加入所述热固性材料中；
第二制剂，所述第二制剂包括固化剂及阳离子引发剂，所述阳离子引发剂以3％-6％的重量比加入所述固化剂中；
其中，所述第一制剂与所述第二制剂混合加热发生膨胀共聚反应。
2.根据权利要求1所述的填充剂，其特征在于，所述第一制剂与所述第二制剂的混合比例为3:0.5～1:1.5。
3.根据权利要求1所述的填充剂，其特征在于，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应的温度为100℃-150℃。
4.根据权利要求1所述的填充剂，其特征在于，所述第一制剂与所述第二制剂发生膨胀共聚反应时进行真空脱气和消泡处理。
5.根据权利要求1所述的填充剂，其特征在于，所述热固性材料为环氧树脂。
6.一种管道缺陷的修复方法，其特征在于，所述管道缺陷的修复方法包括如下步骤：
将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互对接组成圆筒；
在所述圆筒与管道围合成的密封腔中填入填充剂；
关闭所述圆筒上的进料口、出料口及接管口。
7.根据权利要求6所述的管道缺陷的修复方法，其特征在于，在所述将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互对接组成圆筒之前，还包括：
对所述管道的缺陷部位进行除锈。
8.根据权利要求6所述的管道缺陷的修复方法，其特征在于，所述将第一套筒与第二套筒覆盖在管道的缺陷部位且相互接合形成圆筒之前，还包括：
在管道缺陷部位的表面涂刷一层树脂基底漆。
9.根据权利要求6所述的管道缺陷的修复方法，其特征在于，在所述圆筒与管道围合成的密封腔中填入填充剂之前，还包括步骤：
将所述密封腔抽至真空度达到50KPa-80Kpa。
10.根据权利要求6所述的管道缺陷的修复方法，其特征在于，在所述关闭所述圆筒上的进料口、出料口及接管口之后，还包括：
在所述管道上未被所述圆筒覆盖的区域覆盖粘弹体和/或聚丙烯冷缠带。
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| CN107057038A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-18 | 瑞派尔（宜昌）科技集团有限责任公司 | 一种微膨胀改性环氧树脂灌浆材料及制备方法 |
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