CN110762332A

CN110762332A - 一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺

Info

Publication number: CN110762332A
Application number: CN201910919401.XA
Authority: CN
Inventors: 马卫锋; 任俊杰; 王珂; 曹俊; 聂海亮; 蔡克; 宋恩鹏; 罗金恒; 赵新伟
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明公开一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺，包括复合环氧钢质套筒、真空泵和注胶装置，钢质套筒设置在待修复管道的外侧，纤维布缠绕在待修复管道的外壁，纤维布与钢质套筒内壁之间有间隙；密封体设置在钢质套筒两端内壁与管道之间，填充胶体设置在钢质套筒、待修复管道以及密封体之间的间隙中；钢质套筒上沿径向开设定位螺纹孔，钢质套筒顶部顺着胶体流向开设抽真空口/溢胶口和排气/观察孔；并公开了修复工艺，能有效解决传统环氧钢质套筒填充树脂脆化开裂、固化气泡和空腔问题，确保复合环氧钢质套筒与钢质管体之间具有良好的匹配性，分担管道环焊缝承受的环向载荷和轴向载荷，约束环焊缝缺陷轴向开裂。

Description

一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺

技术领域

本发明属于管道缺陷修复技术领域，具体涉及一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺。

背景技术

油气管道运输是五大运输产业之一，我国目前油气输送管道已突破12万公里。油气管道因制造焊接缺陷、内外腐蚀、第三方损伤等原因往往形成各种管体缺陷，造成管道爆裂、泄漏等事故发生，严重影响了管道的安全运行和输送作业能力，如何对检测到的管体缺陷进行有效地修复补强是确保管线安全运行和提高输送效益的关键技术措施。现有的管道修复技术包括焊接补疤、套筒、夹具、换管以及复合材料修复等。环氧钢套筒修复技术是上世纪70年代由英国燃气发明并首先使用的一种管道修复技术，主要用于石油天然气管道的焊缝缺陷修复。该技术是在A型套筒基础上改进的产品，区别在于其外部钢制套筒距离钢管表通常有一定的间隙，在施工现场将间隙内部填充高强度填充材料，利用环氧树脂把缺陷部位的载荷或应力转移到钢制套筒上，能承受较高的环向和轴向应力，通常有两种结构：侧缝焊接和法兰连接。

近年来，随着管道环焊缝缺陷及失效断裂等问题的突显，环焊缝修复维护问题已是管道公司和行业面临的急需解决的关键工程问题。环焊缝缺陷修复手段主要包括：打磨、重型夹具、换管、B型套筒、环氧钢质套筒等，其中，打磨仅能修复外表面浅缺陷，重型夹具属于临时修复，换管需要停输，B型套筒需要降压动火，以上方法均存在很大的局限性，环氧钢质套筒作业简便、无需焊接，不存在动火作业的各种风险，优势明显，受到了管道管理者的青睐。但是，国内目前市场上无权威的环氧钢质套筒修复技术和产品，已应用的也存在较多工程实践问题，包括填充树脂材料脆化开裂、空腔问题严重、固化气泡以及套筒设计不满足要求等。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺，在真空浸渍条件下，有效解决传统环氧钢质套筒填充树脂脆化开裂、固化气泡和空腔问题，从而达到对环焊缝缺陷修复的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷装置，包括复合环氧钢质套筒、真空泵和注胶装置，复合环氧钢质套筒包括纤维布、钢质套筒、连接螺栓、定位螺栓、密封体以及填充胶体；钢质套筒设置在待修复管道的外侧，纤维布缠绕在待修复管道的外壁，纤维布与钢质套筒内壁之间有间隙；密封体设置在钢质套筒两端内壁与管道之间，填充胶体设置在钢质套筒、待修复管道以及密封体之间的间隙中；钢质套筒上沿径向开设定位螺纹孔，钢质套筒顶部顺着胶体流向开设抽真空口/溢胶口和排气/观察孔；钢质套筒的底部开设注胶口；

所述定位螺纹孔中设置定位螺栓，钢质套筒包括两个半圆柱形套筒，两个半圆柱形套筒的边缘沿轴向设置有法兰，连接螺栓穿过所述法兰连接形成钢质套筒；

真空泵的进气口连通抽真空口/溢胶口，注胶装置的出口连通注胶口。

抽真空口/溢胶口、注胶口以及排气/观察孔均为螺纹孔，抽真空口/溢胶口连接有抽真空接头，注胶口连接有注胶接头，抽真空接头和注胶接头均为标准接头；真空泵与抽真空口/溢胶口连通的管路上设置有抽真空控制阀。

注胶装置包括注胶漏斗，注胶漏斗底部开设出胶口与注胶口采用钢丝软管连通，出口与注胶口之间的管道上设置有注胶控制阀。

排气/观察孔中设置有封口螺钉。

钢质套筒的外侧设置加热带以及温度计。

一种环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，包括以下步骤：

对待修复钢管进行表面处理；

处理后的待修复钢管表面缠绕纤维布，纤维布采用0°/90°双向玻璃纤维布；

在钢质套筒的两端位置处设置密封体；

组装钢质套筒，调节定位螺栓，使钢质套筒处于设定位置，逐步拧紧连接螺栓，并对钢制套筒的连接面进行密封；

连接抽真空装置和注胶装置，抽真空至设定真空度；

将填充胶体用的填充胶粘剂注入注胶装置进行注胶至填充胶粘剂从抽真空口/溢胶口9溢出后停止注胶，并停止抽真空；

对已注入钢质套筒内的填充胶粘剂进行固化；

卸下注胶接头和溢胶接头并用封头封堵，切除定位螺栓和观察孔螺栓多余部分，最后进行防腐处理。

抽真空的装置包括设置在钢质套筒两端的密封体、抽真空口/溢胶口和抽真空控制阀，其中，连接真空泵和抽真空控制阀以及抽真空口/溢胶口的管道采用钢丝软管，密封体包括端部密封橡胶和端部密封胶，端部密封橡胶设置在钢质套筒与待修复钢管的间隙中，端部密封胶涂覆在钢质套筒和端部密封橡胶的外侧。

端部密封胶所用密封胶剂包括第一组分和第二组分；第一组分按重量计包括E-51环氧树脂30～70份、钢粉50～100份、银粉10～40份以及无规羧基丁腈橡胶10～25，第二组分按重量计包括改性胺固化剂10～30份、气相二氧化硅1～10份、2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚2～10份以及不超过15份的硅烷偶联剂；按重量计，第一组分与第二组分的配比为(5～7):1，将第一组分和第二组分混合均匀即可得到密封胶剂。

注胶装置包括注胶口、排气/观察孔和注胶控制阀，同时注胶漏斗和注胶控制阀、注胶口也采用钢丝软管进行连接。

填充胶粘剂包甲组分和乙组分；甲组分按照重量计包括828环氧树脂80～100份、678活性稀释剂10～30份、奇士N增韧剂10～30份以及不超过2份的550消泡剂，乙组分按照重量计包括DL51改性脂肪胺固化剂30～60份、气相二氧化硅3～8份以及硅烷偶联剂1～5份，两者混合均匀得到填充胶粘剂；按重量计，甲乙两组分的配比为(2～4):1。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供一种通用的管道环焊缝缺陷修复装置，包括提供外部强度相当的钢质套筒、分散应力的纤维布和填充胶体，并提供相应的密封结构，使得在修复管道之后，钢质套筒与待修复钢管之间处于密封状态，提高两者的整体性，达到能继续稳定可靠服役的强度；采用本发明所述装置，在注胶的同时抽真空，提高向钢质套筒与待修复管道之间填充胶体的质量，能避免填充胶体中出现气泡，钢质套筒底部设置注胶口，钢质套筒顶部顺着胶体流向开设抽真空口/溢胶口和排气/观察孔，胶体在注入过程中有阻力，并且在钢质套筒和待修复钢管的间隙完全填满才会溢出，有利于形成密实的填充胶

通过本发明研制的复合环氧钢质套筒技术体系及施工方法，可以实现填充胶粘剂的真空灌注浸渍，发生缺陷的钢管表面缠绕有纤维布，有效解决传统环氧钢质套筒填充树脂脆化开裂、固化气泡和空腔问题，确保复合环氧钢质套筒与钢质管体之间具有良好的匹配性，有效分担管体缺陷和环焊缝承受的环向载荷和轴向载荷，约束管体缺陷和环焊缝缺陷轴向开裂，从而达到对管体缺陷和环焊缝缺陷修复的目的，总之，通过使用本发明的方法，可以提供一种简单易行，性能可靠的环氧钢质套筒修复方法，从而为管道管理者提供质量可靠的产品，提高修复施工质量，达到提高管道完整性管理水平的目的。

本法发明还提供真空复合浸渍胶粘剂和注胶施工方法，确保复合环氧钢质套筒与钢质管体之间具有良好的匹配性，有效分担管道环焊缝承受的环向载荷和轴向载荷，约束环焊缝缺陷轴向开裂。

附图说明

图1为管道修复用环氧钢质套筒的体系组成示意图；

图2为环氧钢质套筒钢壳设计图；

图3为环氧钢质套筒修复后管道的加压保压试验曲线；

图4为修复管道水压爆破示意图；

附图中，1—待修复管道、2—纤维布、3—钢质套筒、4—连接螺栓、5—定位螺栓、6—端部密封橡胶、7—端部密封胶、8—注胶口、9—抽真空口/溢胶口、10—排气/观察孔、11—注胶控制阀、12—抽真空控制阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述。

修复管道环焊缝缺陷的装置如图1所示：

复合环氧钢质套筒

1)套筒材质及尺寸设计

a)钢质套筒材料采用与待修复管道1相同或高于管道钢级的材料制成，对于高钢级管道，高钢级套筒的采用可以大大减少钢壳的壁厚，减轻重量，为施工提供便利。

b)钢质套筒壁厚按以下公式设计：

式中：p——管道最大允许压力，单位为兆帕(MPa)；

D——套筒内径，单位为毫米(mm)；

σ_s——套筒材料的规定最小屈服强度，单位为兆帕(MPa)；

φ——0.8(螺栓连接系数)；

t_n——套筒壁厚，单位为毫米(mm)。

c)钢质套筒内径

钢质套筒内壁与待修复管道1外壁之间留有间隙，所述间隙中有缠绕在待修复管道1外壁的纤维布2，所述间隙便于安装且能够为注入胶粘剂提供畅通的流动空间，本发明优选的，所述间隙为20～30mm。

d)钢质套筒长度

钢质套筒长度能够覆盖全部缺陷部位，钢质套筒两端距离缺陷外侧边界不小于50mm，且套筒长度不小于150mm。

e)连接螺栓4的间距

连接螺栓4间距的最小值应该满足表1的要求。

表1螺栓间距最小值

螺栓公称直径d<sub>B</sub>(mm)	12	16	20	22	24	27	30	36	42	48	56
												螺栓间距最小值L<sub>min</sub>(mm)	32	38	46	52	56	62	70	80	80	102	116

螺栓间距的最大值L_max不宜超过下列计算式。

L_max＝3d_B+2δ_f (2)

公式中：L_max—螺栓最大间距，mm；

d_B—螺栓公称直径，mm；

δ_f—法兰有效厚度，mm；

连接螺栓4的直径根据承载情况合理设计，满足最大内压承载需求。

按照上述钢质套筒3的材料、壁厚、直径和长度以及连接螺栓4尺寸的设计，合理选用针对待修复管道1的钢质套筒3。

2)纤维布2的选型及要求

纤维布2为本发明所使用的增强体，为复合环氧钢质套筒的主要承载原材料，本发明优选厚度为0.5mm，面密度600g/m²的0°/90°双向玻璃纤维布，与普通玻璃纤维布相比，本发明所述0°/90°双向玻璃纤维布的优点是没有纤维交叉编织使纤维弯曲变形，因此受力更加均匀，易渗胶；其抗拉强度为2200～4000MPa，拉伸弹性模量为60～90GPa，每平方米重量为400～600g，幅宽为50-1500cm，长度为每卷100米。

3)填充胶粘剂

钢质套筒3中的填充胶粘剂是该修复技术的关键之一，填充胶粘剂为本发明所使用的复合材料基体，是将待修复管道1的载荷传递给作为增强体的纤维布2和钢质套筒3的材料，填充胶体将传递受到的拉伸、压缩、弯曲和剪切应力。目前，国内外采用的是环氧胶粘剂，它有较好的力学性能，拉伸强度为40～90Mpa，压缩强度40～100Mpa，收缩率为0.5～1.5％，弯曲强度50～150Mpa；但工程实践表明，目前环氧钢质套筒存在填充环氧胶粘剂材料脆化开裂、空腔、固化气泡等问题；为此，本发明采用纤维布多层缠绕待修复钢管1的缺陷部位，低粘度(粘度为190～350cps)环氧胶粘剂真空浸渍灌注，室温固化后综合力学性能比国内外目前采用的填料环氧胶更好；有效避免当前环氧钢质套筒发现的脆化开裂、空腔、固化气泡等问题；改进后的修复技术能够有效提高环氧钢质套筒修复质量和可靠性。

本发明所用填充胶粘剂包括甲组分和乙组分，其各组分的配比见表2，甲组分和乙组分的重量比配比为(2～4)：1；甲组分为为透明液体，25℃下的粘度900～1400cps，密度1.1～1.2g/cm³；乙组分主要为固化剂和硅烷偶联剂，为蓝色清澈液体，25℃粘度5～20cps，密度0.9～1.0g/cm³；两者混合搅均，25℃下的粘度190～350cps；在室温固化48小时后，按GB1041测试压缩强度平均值为104.8MPa(98.2～112.3Mpa)，按GB7124测试剪切强度平均值为22.5Mpa(20.0～24.2Mpa)。

表2填充胶粘剂材料组分重量配比

本发明制作了真空固化复合材料板材，室温固化的玻璃纤维复合材料按GB3354加工测试GFRP，拉伸强度为317.1MPa，按GB3356加工测试GFRP的弯曲强度为244.4MPa；其他环氧钢质套筒产品采用的环氧胶填充材料和本发明GFRP填充材料性能对比可知，本发明GFRP提高填料材料力学性2～3倍。

真空系统：

采用抽真空装置与待修复管道及复合环氧钢质套筒工作示意如图2所示。

1)端部密封胶

钢质套筒3的两端与待修复管道1的间隙中设置有端部密封橡胶6，钢质套筒3紧固后，采用端部密封胶对钢质套筒3的两端进行密封；本发明制备的端部密封胶剂包括第一组分和第二组分，其各组分的配比见表3，甲组分和乙组分的重量配比为(5～7):1；所述端部密封胶剂室温条件下(大于15℃)，指触干燥时间为1～2.5h，工作温度范围-60～150℃，压缩强度85～100MPa，线膨胀系数15×10^-6/K(接近钢材)。

表3端部密封胶组分重量比

2)真空系统整体密封改进

为保证钢质套筒3填充胶粘剂固化后不产生气泡和空腔等缺陷是本发明关键环节之一，低粘度环氧胶粘剂真空浸渍灌注必须要满足真空条件，且注胶工艺参数至关重要，除环氧钢质套筒端部密封胶之外，本发明采用工业生胶带、真空密封胶带和橡胶带对真空系统密封性进行了整体改进提升，即可减小现场工作量，即能大幅度提高现场迅速达到真空灌注条件。

工业生胶带(螺栓密封)

钢质套筒3上开设注胶口8、抽真空口/溢胶口9和观察口10；所述注胶口8、抽真空口/溢胶口9和观察口10均设置有标准接头，且注胶口8、抽真空口/溢胶口9和观察口10的接头与钢质套筒3均采用螺纹连接，所述连接处均采用生胶带密封。

采用真空密封胶带密封套筒侧缝，套筒侧缝依靠连接螺栓4紧固，但现场组对安装时，两个半圆柱形套筒结合面往往存在贴合不紧密或组对错位的问题，导致抽真空过程中很难达到真空度，本发明采用具有自粘性的真空密封胶带，将其夹持于上下钢壳贴合面中间，同时在对钢质套筒抽真空时和灌注胶粘剂时，发现漏气可以剪裁任意形状及大小的真空密封胶带直接封堵于清洗干净的漏气处，效果良好。

采用端部密封橡胶6配合密封胶密封套筒端部，钢质套筒3的内径和待修复管道1外壁整个环向存在10～15mm的组装间隙，为保证钢质套筒3端部密封胶均匀施工，将宽度为25mm、厚度为3mm的1141橡胶带清洗干净，用801胶粘接4层于待修复钢管设定的位置，本发明优选的，将141橡胶带粘接在钢质套筒3两端内侧2mm处，既控制了钢质套筒3两端密封胶的厚度，加快现场施工进度，又降低价格相对较高的快速密封胶用量，有效降低了成本。

注胶装置：

注胶装置包括注胶漏斗、支架和钢丝软管，施工时注胶漏斗应至少高于待修复管道顶部1米以上，注胶过程控制在30min之内，抽真空至-0.08～-0.09MPa，且真空度稳定后，进行注胶；为确保填充的胶粘剂固化效果良好，采用加热带加热至60℃固化8小时。

施工流程：

本发明所研制的复合环氧钢质套筒注胶工艺流程如下：待修复钢管1外表面和钢质套筒内表面喷砂处理→钢质套筒上安装抽真空接头、注胶接头、真空观察螺钉、定位螺栓5→待修复钢管1缺陷部位的外表面缠绕玻纤布→在钢管套筒端部位置粘接橡胶带→钢质连接螺栓4连接处贴真空密封胶带→将两个半圆柱形套筒组装→调节定位螺栓5至所需尺寸逐步拧紧连接螺栓4→连接抽真空装置→连接注胶装置→抽真空至-0.08～-0.09Mpa至真空度稳定→调配胶粘剂并搅拌均匀，倒入注胶装置中→开始注胶，并保持真空，观察有胶粘剂至真空导管内有90～120mm高度→关闭注胶阀门并停止抽真空→固化胶粘剂。

1)表面处理

采用人工纱纸打磨、人工钢丝刷、喷砂或电动钢丝轮处理待修复管道1的外表面和钢质套筒3内壁；待修复管道1表面清理长度应大于钢质套筒3的长度，为钢质套筒3端部密封预留操作空间；表面处理质量应达到GB/T 8923.1中的St3级，且达到设定的锚纹深度要求，本发明优选的锚纹深度为40～100μm，有利于增强胶粘剂与钢质表面的结合力；清理完成后，用干净毛刷清除砂粒杂质，用干净棉纱或脱脂棉蘸工业级丙酮擦洗表面，再用毛刷均匀刷一层KH55O丙酮溶液晾干，并保持干燥清洁。

2)纤维布预铺

本发明采用双向玻璃纤维布缠绕于待修复管道1的缺陷部位，总厚度不超过钢质套筒3与待修复管道外壁之间的间隙，本发明优选的，纤维布材料采用玻璃纤维或碳纤维。

3)钢质套筒的机械安装

在钢质套筒3置于待修复管道1上之前，给橡胶带刷胶并将其缠绕于钢质套筒安装位置的两端，橡胶带缠绕厚度大于待修复管道1外壁与钢质套筒内壁之间的间隙；将两个半圆柱形套筒置于待修复管道1上，在紧固连接螺栓4前，在上下钢质套筒贴合面安装真空密封胶带，将定位螺栓5旋入定位螺纹孔，通过定位螺栓5顶住待修复管道1外壁实现待修复管道1外壁与钢质套筒3内壁间隙的调整，钢质套筒3内壁与待修复管道外壁之间的间隙应调整均匀，所述间隙的最大值不超过3mm；将待修复管道缺陷置于钢质套筒3长度中心位置，钢质套筒3的末端应距离缺陷外侧边界不小于50mm，套筒长度不小于150mm。

4)注胶系统和真空系统组装

按图1所示连接接真空泵、抽真空控制阀12、三通、管路、抽真空接头、注胶接头以及注胶漏斗，并保证连接的密封性；在连接注胶口8时，考虑管道的水平走向，若倾斜度较大，则如图1所示选择钢质套筒3水平位置最低的注胶口，并用封头密封未使用的注胶口；抽真空口/溢胶口9设置两个，在钢质套筒3顶部两端各1个。

5)真空形成和保持

采用端部密封胶7将钢质套筒3两端密封完成后，开启真空泵抽真空，检查真空度达到-0.08～-0.09Mpa，并能够在关闭真空泵后保压10分钟真空度降低小于0.001MPa。

6)混胶注胶过程

将填充胶粘剂甲组分和乙组分混合均匀，注入注胶漏斗，在真空泵开启并保证真空度高于-0.08MPa情况下打开注料控制阀门实现注胶。注胶完成后，采用加热手段使胶粘剂固化。作为优选，在60℃加热8小时。

7)防腐处理

固化完成后，卸下注胶接头和溢胶接头并用封头封堵，切除定位螺栓5和观察孔螺栓多余部分，随后进行防腐作业。本发明优选的，防腐采用粘弹体配合冷缠带方式进行，以电火花检测无漏点为合格。

将本发明所述环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置及工艺应用修复实例。

待修复管段及缺陷信息如表4所示：

表4待修复管信息

1、钢质套筒

钢质套筒的规格信息如表5所示，形式示意图如图1所示：

表5钢质套筒材料信息

材质	外径(mm)	壁厚(mm)	长度(m)	螺栓直径(mm)	螺栓间距(mm)
						16Mn	315	5.6	1.5	20	100

2、待修复管道表面处理

采用喷砂、人工纱纸打磨手段处理待修复管道表面和钢壳内壁。砂粒用60号金刚砂，喷砂压力保持0.8～1.0MPa，待喷砂表面和砂粒要保持干燥，喷砂完毕后，用干净毛刷清除砂粒，待修复管道1表面清理长度超过钢质套筒3两端各20cm，为钢质套筒3端部密封预留操作空间，待修复管道1外表面处理质量达到GB/T 8923.1中的St3级，锚纹深度60±10μm；打磨完成后，用干净毛刷清除砂粒等杂质，用干净棉纱或脱脂棉蘸工业级丙酮擦洗表面，再用毛刷均匀快速刷一层KH55O丙酮溶液晾干，备用，并保持干燥和清洁。

3、纤维布预铺

采用厚度0.5mm，面密度600g/m的0°/90°双向玻璃纤维布，宽度为1.3m，以缺陷为中心位置缠绕，共缠绕25层。

4、钢质套筒安装

在钢质套筒3置于待修复管道上之前，给橡胶条刷胶并将其缠绕于钢质套筒安装位置的两端，橡胶条缠绕高度大于待修复管道1外壁与钢质套筒3内壁的间隙，将钢质套筒3置于管道上，在紧固连接螺栓4前，在两个法兰的结合面上安装真空密封生胶带，钢制套筒的两端壁上设置有多个环向均匀分布的定位螺纹孔，将定位螺栓5旋入定位螺纹孔，通过定位螺栓5顶于待修复管道外壁实现待修复管道1外壁与钢质套筒3内壁的间隙的调整，实测安装最大误差为1mm，将待修复管道缺陷置于钢质套筒3长度中心位置，并从中间向两边顺序拧紧所有连接螺栓4。

5、灌注管路的组装

连接真空泵、抽真空控制阀12、三通、管路、抽真空接头、注胶接头以及注胶漏斗，并保证连接的紧密性；在连接注胶接头时，待修复管道基本水平选择钢质套筒底部中心的注胶口8进行注胶，并用封头密封不使用的注胶口。

6、真空系统的形成

钢质套筒3两端面涂覆端部密封胶，密封完成后，开启真空泵抽真空，检查真空度达到-0.098MPa，在关闭真空泵后保压10分钟真空度降低不超过0.001MPa。

7、混胶注胶过程

采用本发明所述填充胶粘剂，其配方见表2，甲组分和乙组分按重量比为(2～4):1混合搅均，注入注胶漏斗，在真空泵开启并保持真空度情况下打开注料控制阀门实现注胶。

注胶完成后，采用加热带加热，在60℃加热6小时。

修复效果：

修复完成后，对已修复的管道进行了全尺寸水压爆破验证试验；水压爆破加压方案如表6所示，加压曲线如图3所示，可以看出，修复后管道在设计压力和1.25倍设计压力下保压各1小时，加压曲线稳定，无泄漏微漏现象发生，最终爆破压力为18.6Mpa，其理论爆破压力为17MPa，且爆破口为无缺陷的管体部位如图4所示，证明本发明所研制的环氧钢质套筒技术恢复了含缺陷管道的承压能力，修复效果良好。

表6试样升压、保压测试方案

步骤	内容	稳压时间	备注
				1	0.8倍设计压力	10分钟	现场运行压力
2	设计压力	1小时	验证修复可靠性
				3	1.25倍设计压力	1小时	验证修复安全系数
4	升压直至爆破	/	是否恢复管道承压能力

本发明所用注胶装置还可以采用打胶枪或注胶机。

Claims

1.一种环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置，其特征在于，包括复合环氧钢质套筒、真空泵和注胶装置，复合环氧钢质套筒包括纤维布(2)、钢质套筒(3)、连接螺栓(4)、定位螺栓(5)、密封体以及填充胶体；钢质套筒(3)设置在待修复管道(1)的外侧，纤维布(2)缠绕在待修复管道(1)的外壁，纤维布(2)与钢质套筒(3)内壁之间有间隙；密封体设置在钢质套筒(3)两端内壁与管道(1)之间，填充胶体设置在钢质套筒(3)、待修复管道(1)以及密封体之间的间隙中；钢质套筒(3)上沿径向开设定位螺纹孔，钢质套筒(3)顶部顺着胶体流向开设抽真空口/溢胶口(9)和排气/观察孔(10)；钢质套筒(3)的底部开设注胶口(8)；

所述定位螺纹孔中设置定位螺栓(5)，钢质套筒(3)包括两个半圆柱形套筒，两个半圆柱形套筒的边缘沿轴向设置有法兰，连接螺栓(4)穿过所述法兰连接形成钢质套筒(3)；

真空泵的进气口连通抽真空口/溢胶口(9)，注胶装置的出口连通注胶口(8)。

2.根据权利要求1所述的环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置，其特征在于，抽真空口/溢胶口(9)、注胶口(8)以及排气/观察孔(10)均为螺纹孔，抽真空口/溢胶口(9)连接有抽真空接头，注胶口(8)连接有注胶接头，抽真空接头和注胶接头均为标准接头；真空泵与抽真空口/溢胶口(9)连通的管路上设置有抽真空控制阀(12)。

3.根据权利要求2所述的环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置，其特征在于，注胶装置包括注胶漏斗，注胶漏斗底部开设出胶口与注胶口(8)采用钢丝软管连通，出口与注胶口(8)之间的管道上设置有注胶控制阀(11)。

4.根据权利要求1所述的环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置，其特征在于，排气/观察孔(10)中设置有封口螺钉。

5.根据权利要求1所述的环氧钢套筒修复管道环焊缝缺陷的装置，其特征在于，钢质套筒(3)的外侧设置加热带以及温度计。

6.一种采用权利要求1所述装置进行环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

对待修复钢管(1)进行表面处理；

处理后的待修复钢管(1)表面缠绕纤维布(2)，纤维布(2)采用0°/90°双向玻璃纤维布；

在钢质套筒(3)的两端位置处设置密封体；

组装钢质套筒(3)，调节定位螺栓(5)，使钢质套筒(3)处于设定位置，逐步拧紧连接螺栓(4)，并对钢制套筒(3)的连接面进行密封；

连接抽真空装置和注胶装置，抽真空至设定真空度；

对已注入钢质套筒(3)内的填充胶粘剂进行固化；

卸下注胶接头和溢胶接头并用封头封堵，切除定位螺栓(5)和观察孔螺栓多余部分，最后进行防腐处理。

7.根据权利要求6所述的环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，其特征在于，抽真空的装置包括设置在钢质套筒(3)两端的密封体、抽真空口/溢胶口(9)和抽真空控制阀(12)，其中，连接真空泵和抽真空控制阀(12)以及抽真空口/溢胶口(9)的管道采用钢丝软管，密封体包括端部密封橡胶(6)和端部密封胶(7)，端部密封橡胶(6)设置在钢质套筒(3)与待修复钢管(1)的间隙中，端部密封胶(7)涂覆在钢质套筒(3)和端部密封橡胶(6)的外侧。

8.根据权利要求7所述的环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，其特征在于，端部密封胶(7)所用密封胶剂包括第一组分和第二组分；第一组分按重量计包括E-51环氧树脂30～70份、钢粉50～100份、银粉10～40份以及无规羧基丁腈橡胶10～25，第二组分按重量计包括改性胺固化剂10～30份、气相二氧化硅1～10份、2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚2～10份以及不超过15份的硅烷偶联剂；按重量计，第一组分与第二组分的配比为(5～7):1，将第一组分和第二组分混合均匀即可得到密封胶剂。

9.根据权利要求6所述的环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，其特征在于，注胶装置包括注胶口(8)、排气/观察孔(10)和注胶控制阀(11)，同时注胶漏斗和注胶控制阀(11)、注胶口(8)也采用钢丝软管进行连接。

10.根据权利要求6所述的环氧钢质套筒修复管道环焊缝缺陷的工艺，其特征在于，填充胶粘剂包甲组分和乙组分；甲组分按照重量计包括828环氧树脂80～100份、678活性稀释剂10～30份、奇士N增韧剂10～30份以及不超过2份的550消泡剂，乙组分按照重量计包括DL51改性脂肪胺固化剂30～60份、气相二氧化硅3～8份以及硅烷偶联剂1～5份，两者混合均匀得到填充胶粘剂；按重量计，甲乙两组分的配比为(2～4):1。