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碳纤维复合材料在管道修复中起什么作用?

[ 发布日期:2018-07-06 17:01:47 点击:358 来源:洛阳沃虹石化设备有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

管道在工业生产和居民生活中具有重要的作用,其中对压力、温度较高要求的多使用金属管道。

碳纤维复合材料在管道修复中的应用

但在管道运行过程中难免会产生腐蚀、损坏,这是就需要修、补等。而不及时处理或处理不当,就有可能造成极为恶劣的后果。

碳纤维复合材料在管道修复中的应用碳纤维复合材料在管道修复中的应用

常规的方案有换管、焊接、夹具补强等。但换管的工程量较大,既耗时,费用又大。在处理天然气、石油、化工溶剂等易燃易爆物品时,因为焊接会产生火花,所以比较危险。焊接补强施工工艺要求比较严格,且焊接材料与管道材质的吻合度也决定了补强的效果好坏。该方法优点是费用较低。但其缺点是 : 焊穿的危险性大;管道与补强钢材间的传力均匀和性能匹配问题;易产生氢脆和冷脆。夹具补强主要是通过机械夹具来弥补管材缺失的强度缺陷,从而达到恢复其强度的目的,该办法的优点是不在运行管道上直接进行焊接,避免了焊穿和氢脆、冷脆的风险;但费用较高且补强寿命难以持久。

碳纤维复合材料在管道修复中的应用

而随着纤维增强技术的发展,其应用管道补强和修复,也越来越广泛。纤维复合材料类型补强是利用纤维材料的高强度 , 结合粘结树脂在服役的腐蚀或受损管道外包覆一个复合材料修复管道层 , 来恢复含缺陷管道的服役强度,在不影响生产的情况下对受损管体进行强度修复,具有免焊不动火、不停输、在线、快速修复、操作安全、施工人员少、无须大型设备、费用低等优点,适用于各种缺陷,是管道补强修复的主流方向。不仅如此,复合材料类型的补强还可用于无缺陷管道的提压增强。由于这类补强方式不用在服役管道上进行焊接,避免了焊穿和发生氢脆、冷脆的风险性。纤维复合材料主要有玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料和芳纶纤维复合材料三种补。而碳纤维复合材料因为强度、模量高,密度小,耐腐蚀性能好,得到了较为广泛的应用。

碳纤维复合材料在管道修复中的应用

碳纤维复合材料在管道修复中主要用于锈蚀部分补强加固和进行堵漏。


补强加固的主要工艺如下:

步骤一:缺陷处理

步骤二:管道打磨

步骤三、上底漆

管道

步骤四、缠绕


处理好的管道:

碳纤维复合材料在管道修复中的应用7

管道堵漏的要求是快速,有效。首先根据管道输送物质,选择金属、塑料或其他带有一定韧性的材料,根据泄漏口的形状制备相应的扁楔或圆楔,压入泄漏口,然后在管道上刷漆和粘合剂,然后缠绕碳纤维布(根据压力计算层数),边缠绕碳布,边刷环氧,然后利用电热毯加热固化。


用于管道加固修复的碳纤维主要是单向布或平纹布。


目前碳纤维复合材料在管道加固修复方面已经有了比较广泛的应用,例如中石化制定关于管道修复用碳纤维复合材料的企业标准,


对碳纤维布的要求为:


碳纤维复合材料性能为:


有技术人员总结,碳纤维复合材料用于管道加固修复的优点如下:


①免焊不动火,可在带压运行状态下修复;


②施工简便快捷,操作时间短;


③碳纤维弹性模量与钢的弹性模量十分接近,有利于复合材料尽可能多的承载管道压力,降低含缺陷管道的应力水平,限制管道的膨胀变形;


④碳纤维的抗拉强度高,用于管道修复具有极高的安全性;并且碳纤维复合材料的抗蠕变性能优异,其强度随着服役时间增加基本保持不变;


⑤碳纤维复合材料补强层厚度小,方便后续的防腐处理;


⑥碳纤维补强缠绕、铺设方式灵活。可对环焊缝和螺旋焊缝缺陷(包括高焊缝余高和严重错边)补强;还可对弯管、三通、大小头等不规则管件修复;


⑦可以用于腐蚀、机械损伤和裂纹等缺陷修复补强,也可用于整个管段的提压增强处理,应用范围广。

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