碳纤维复合材料用于油气管道缺陷补强的电偶腐蚀分析

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划碳纤维复合材料用于油气管道缺陷补强的电偶腐蚀分析　　碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用　　陈健鲁成云　　大量统计数据表明，第三方损害及防腐层破损引起的腐蚀缺陷是威胁在役输油管道管道安全运行的主要风险因素。目前，针对机械损伤或腐蚀缺陷而尚未泄漏的管道，主要的修复技术包括焊接、换管、夹具、纤维复合材料修复等。　　采用焊接方法对输油管道修复具有很大的危险性。由焊接引起的管道安全事故屡见不鲜。换管的经济成本和社会成本都非常高，

2、在交通流量较大或人口稠密地区受到严重制约。　　夹具修复方法的原理是使用金属夹具包覆在缺陷管道外，恢复管道承压能力。特点是能够在不破坏原有管道的情况下进行增强。但夹具方法操作复杂，在一定条件下用于处理泄漏的管道具有明显的优势，而对于没有泄漏的管道，其造价高、操作复杂、难以施工的弱点十分明显。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　纤维复合材料

3、修复补强技术作为一种高效快捷的新型修复技术，已经在油气管道维护和大修中得到应用。其优点是免焊不动火，极大地降低了操作的风险性，并且在尚未有泄漏的补强中，可以带压修复，保障管道不间断运行。碳纤维材料具有优异的拉伸强度和弹性模量，是应用与管道补强的理想纤维材料。　　一、碳纤维复合材料修复技术　　纤维复合材料修复技术使用填平树脂对管道缺陷进行填平处理，然后配合专用粘结剂在需要补强的管道外缠绕纤维材料，形成纤维复合材料补强层。补强层固化后，与管道形成一体，代替管道材料承载管内压力，从而达到恢复甚至超过管道设计运行压力的目的。　　碳纤维材料是一种在

4、航空航天、军工、高压管道和压力容器、建筑结构工程补强等领域得到广泛应用的高新技术材料，它具有非常高的抗拉强度和弹性模量。　　美国天然气研究协会的研究表明，纤维复合材料对压力管道的修复效果取决于复合材料的抗拉强度和弹性模量。碳纤维材料具有优异的力学性能，其抗拉强度超过　　3500MPa，远远大于钢材和玻璃纤维的抗拉强度。碳纤维复合材料的弹性模量与钢材的弹性模量几乎完全相同，补强层与钢管具有非常好的变形协同性。补强层能够替代管道缺陷处承担管道的内压。　　碳纤维复合材料补强技术用于管道补强具有如下技术优点：①免焊不动火，可在带压运行状态下修复；

5、　　②施工简便快捷，操作时间短；目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　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

6、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。　　二、输油管道抢修案例　　在西部管道组织的例行检测中发现乌兰输油管道某处出现机械损伤。该处管道的外径为559mm，管道正常壁厚为10mm。在管道表面最上侧存在机械损伤凹陷，凹陷深15mm，凹陷外沿直径约200mm；对缺陷处管道壁厚测量发现，管道凹陷处管壁有减薄，减薄大约2mm

7、。经有关部门研究决定采用碳纤维复合材料补强技术对此管道进行抢修。抢修方案为首先使用填平树脂对凹陷进行填平修复处理，然后缠绕高强度碳纤维复合材料。　　补强方案确立后，使用有限元分析软件对该方案进行验证计算。首先对无缺陷管道承受内压时管壁应力分布进行计算。在管道完目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　好无损情况下，承受3MPa的内压时，管道内

8、环向应力为。建立有限元模型对该方案进行分析。在有限元模型中，对凹陷进行模拟计算。为便于建立模型，仅取管道的八分之一建立模型。　　在有限元模型中，钢材的弹性模量取207GPa，泊松比为，屈服强度