含缺陷燃气钢管碳纤维复合材料补强技.pdf

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1、HCIL/ENG/T028/08含缺陷燃气钢管碳纤维复合材料补强技术应用文件编号：HCIL/ENG/T028/08版本：1日期：2008年2月港华投资有限公司工程部-1-HCIL/ENG/T028/081、目的第三方损坏、腐蚀等因素时刻威胁着城市燃气供气管道的安全稳定运行，对含缺陷燃气管道的补强修复，使之恢复到设计水平是燃气管道完整性管理的一个重要环节。高强度的碳纤维复合材料作为一种新材料，在高中压含缺陷燃气管道补强方面有突出特点，特编制本技术文件，供合资公司参考，使合资公司在论证含缺陷燃气管道补强技术路线时多一种选择。2、适用范围及参考资料本项技术适用于高中压含缺陷燃气管道及管件的补

2、强修复，这些缺陷包括管道外腐蚀缺陷、小裂纹、机械损伤（划痕、刮伤、凹陷坑）、焊缝缺陷、材质缺陷（夹杂、夹层、材质不均匀）。本项技术不适用于发生泄漏的燃气管道的堵漏修复。参考文件：（1）ASMEPCC-2-2006《RepairofPressureEquipmentandPiping》（2）路民旭等.管道维修补强技术及其发展趋势.城市燃气.2006.2（3）行业标准《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》SY/T6151－1995（4）行业标准《埋地钢质管道外防腐层修复技术规范》SY/T5918－20043、碳纤维复合材料补强技术的特点碳纤维复合材料修复补强技术做为一种高效快捷的新型修复技术，已

3、经在油气管道维护中得到应用。其突出特点是免焊不动火，极大地降低了操作的风险性；在尚未有泄漏的补强中，可以带压修复，保障管道稳定运行；可对环焊缝和螺旋焊缝缺陷补强，还可对弯管、三通、大小头等不规则管件进行补强修复，碳纤维补强缠绕、铺设方式灵活；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。碳纤维复合材料的规格性能如表1和表2所示。-2-HCIL/ENG/T028/08表1碳纤维布的规格性能碳纤维面积设计厚度抗拉强度弹性模量延伸率纤维种类2重量（g/m）（mm）（MPa）（MPa）（%）5高强度碳3000.1673

4、5002.35×101.5注：产品不同规格性能会有所不同。表2碳纤维复合材料性能项目标准性能指标补强层数≥2复合材料厚度0.49mm/层固化时间12~36小时适用温度－15~60℃硬度（ShoreD）78~85抗拉强度＞3500MPa受拉弹性模量＞200GPa断裂伸长率1.7%弯曲强度854.8MPa层间剪切强度51.8MPa冲击韧性42.8J/cm阴极剥离65℃/48h无剥离现象粘浸胶拉剪强度＞14MPa填平树脂压缩强度＞50MPa注：产品不同规格性能会有所不同。-3-HCIL/ENG/T028/084、补强施工作业步骤及要点缺陷管道表面处理及测量制定补强修复方案钢管表面缺陷的填平修

5、补作业区域固化补口及补强层防腐处理碳纤维布粘贴安装智能检测提示装置土壤回填复原竣工验收图1补强施工作业流程图4.1缺陷管道表面处理及测量缺陷点开挖剥离防腐层后，应先对其进行确认。利用直尺、超声波测厚仪检查缺陷长度、宽度、深度及壁厚，并照相存档，在需补强部位放线定位。用砂布、钢丝刷、刨刃、电刷等工具清除防腐层，直至清除到钢管裸露部位露出金属光泽。必要时也可用有关专用化学除锈剂清除铁锈。管材的表面基层处理一般应在补强之前的4个小时内进行完毕，以避免钢管表面再氧化的发生。在确保钢管表面原有防腐涂层及氧化物清除后，用清洗剂清洗钢管表面，并使其充分干燥。4.2制定补强修复方案根据缺陷的大小和类型

6、，由产品供应商和施工单位利用剩余强度评价软件及其有限元数值分析等相关方法，评价含该缺陷管道的强度损失。根据碳纤维复合材料的力学性能，在对强度损失评价的基础上，针对各个缺陷，分别制定出复合材料补强方案，使其达到管道腐蚀损伤前的强度水平。在石油行业标准《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》SY/T6151中采用最大蚀坑深度指标定性评价管体腐蚀损伤，将其分为五个等级如表3所示。采用碳纤维补强修复应用范围如下：ò当测量得出的管体腐蚀缺陷为“中”或“轻”时可带压进行补强施工；-4-HCIL/ENG/T028/08ò当测量得出的管体腐蚀缺陷为“重”或“严重”时，应根据具体情况在降压或停输的状态下进行补强

7、施工，以保证施工的安全进行。ò当测量得出的管体腐蚀缺陷为“穿孔”时，不建议采用碳纤维复合材料补强技术进行修复。表3管体腐蚀损伤评价级别指标穿孔严重重中轻最大蚀坑﹥80%壁厚50%~80%壁厚2mm~50%壁厚1~2mm﹤1mm深度（mm）4.3钢管表面缺陷的填平修补根据施工时的温度、湿度，选择适当的填平用树脂。将调配好的填平树脂计量、搅拌均匀，根据实际气温决定用量并控制使用时间。将填平树脂涂刷于钢管表面凹陷部位，修补至缺陷部位表面平整。对于焊缝