但在管道運(yùn)行過程中難免會產(chǎn)生腐蝕、損壞,這是就需要修、補(bǔ)等。而不及時處理或處理不當(dāng),就有可能造成極為惡劣的后果。
常規(guī)的方案有換管、焊接、夾具補(bǔ)強(qiáng)等。但換管的工程量較大,既耗時,費(fèi)用又大。在處理天然氣、石油、化工溶劑等易燃易爆物品時,因?yàn)楹附訒a(chǎn)生火花,所以比較危險。焊接補(bǔ)強(qiáng)施工工藝要求比較嚴(yán)格,且焊接材料與管道材質(zhì)的吻合度也決定了補(bǔ)強(qiáng)的效果好壞。該方法優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低。但其缺點(diǎn)是 : 焊穿的危險性大;管道與補(bǔ)強(qiáng)鋼材間的傳力均勻和性能匹配問題;易產(chǎn)生氫脆和冷脆。夾具補(bǔ)強(qiáng)主要是通過機(jī)械夾具來彌補(bǔ)管材缺失的強(qiáng)度缺陷,從而達(dá)到恢復(fù)其強(qiáng)度的目的,該辦法的優(yōu)點(diǎn)是不在運(yùn)行管道上直接進(jìn)行焊接,避免了焊穿和氫脆、冷脆的風(fēng)險;但費(fèi)用較高且補(bǔ)強(qiáng)壽命難以持久。
而隨著纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用管道補(bǔ)強(qiáng)和修復(fù),也越來越廣泛。纖維復(fù)合材料類型補(bǔ)強(qiáng)是利用纖維材料的高強(qiáng)度 , 結(jié)合粘結(jié)樹脂在服役的腐蝕或受損管道外包覆一個復(fù)合材料修復(fù)管道層 , 來恢復(fù)含缺陷管道的服役強(qiáng)度,在不影響生產(chǎn)的情況下對受損管體進(jìn)行強(qiáng)度修復(fù),具有免焊不動火、不停輸、在線、快速修復(fù)、操作安全、施工人員少、無須大型設(shè)備、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),適用于各種缺陷,是管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)的主流方向。不僅如此,復(fù)合材料類型的補(bǔ)強(qiáng)還可用于無缺陷管道的提壓增強(qiáng)。由于這類補(bǔ)強(qiáng)方式不用在服役管道上進(jìn)行焊接,避免了焊穿和發(fā)生氫脆、冷脆的風(fēng)險性。纖維復(fù)合材料主要有玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料和芳綸纖維復(fù)合材料三種補(bǔ)。而碳纖維復(fù)合材料因?yàn)閺?qiáng)度、模量高,密度小,耐腐蝕性能好,得到了較為廣泛的應(yīng)用。
碳纖維復(fù)合材料在管道修復(fù)中主要用于銹蝕部分補(bǔ)強(qiáng)加固和進(jìn)行堵漏。
補(bǔ)強(qiáng)加固的主要工藝如下:
缺陷處理→管道打磨→上底漆→纏繞碳纖布→處理好的管道
管道堵漏的要求是快速,有效。首先根據(jù)管道輸送物質(zhì),選擇金屬、塑料或其他帶有一定韌性的材料,根據(jù)泄漏口的形狀制備相應(yīng)的扁楔或圓楔,壓入泄漏口,然后在管道上刷漆和粘合劑,然后纏繞碳纖維布(根據(jù)壓力計算層數(shù)),邊纏繞碳布,邊刷環(huán)氧,然后利用電熱毯加熱固化。
用于管道加固修復(fù)的碳纖維主要是單向布或平紋布。
目前碳纖維復(fù)合材料在管道加固修復(fù)方面已經(jīng)有了比較廣泛的應(yīng)用,碳纖維復(fù)合材料性能為:
碳纖維復(fù)合材料用于管道加固修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)如下:
①免焊不動火,可在帶壓運(yùn)行狀態(tài)下修復(fù);
②施工簡便快捷,操作時間短;
③碳纖維彈性模量與鋼的彈性模量十分接近,有利于復(fù)合材料盡可能多的承載管道壓力,降低含缺陷管道的應(yīng)力水平,限制管道的膨脹變形;
④碳纖維的抗拉強(qiáng)度高,用于管道修復(fù)具有極高的安全性;并且碳纖維復(fù)合材料的抗蠕變性能優(yōu)異,其強(qiáng)度隨著服役時間增加基本保持不變;
⑤碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)層厚度小,方便后續(xù)的防腐處理;
⑥碳纖維補(bǔ)強(qiáng)纏繞、鋪設(shè)方式靈活??蓪Νh(huán)焊縫和螺旋焊縫缺陷(包括高焊縫余高和嚴(yán)重錯邊)補(bǔ)強(qiáng);還可對彎管、三通、大小頭等不規(guī)則管件修復(fù);
⑦可以用于腐蝕、機(jī)械損傷和裂紋等缺陷修復(fù)補(bǔ)強(qiáng),也可用于整個管段的提壓增強(qiáng)處理,應(yīng)用范圍廣。
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