【《中石化输气管道纤维复合材料类型维修补强技术具体应用案例分析》3500字】

中石化输气管道纤维复合材料类型维修补强技术具体应用案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u5054中石化输气管道纤维复合材料类型维修补强技术具体应用案例分析 1247921.1中石化输气管道腐蚀状况分析 1306511.2玻璃纤维复合维修补强技术简介 294561.3玻璃纤维复合维修补强材料的厚度和层数计算 3169961.4设计修复工艺流程 4191361.1.1制定修复方案 4245041.1.2明确修复作业流程 4261381.1.3采取的修复施工方法 4217051.5修复作业过程 6200091.5.1现场开挖 6289121.5.2管体表面预处理 6323441.5.3填料的配置及涂覆 6198621.5.4补强 7121411.5.5保温固化 7146911.5.5防腐 71.1中石化输气管道腐蚀状况分析中国石油化工股份有限公司西南油气分公司现已在川西地区铺设了直径达2000多公里的各类集输管道，包括Φ89-Φ377、Φ89、Φ377等，并在川西地区建立了一套由11个气田组成的复合集输管网体系，在该工程中，Φ159及以下的天然气管线1075多千米，采用大直径输气管，系统工作压力为0.2~1.3MPa，设计压力4MPa。川西天然气管道主要干线为：金青、新青、黄金管线等。当管线在铺设后，因水、氧气、酸性化合物等多种介质的作用而引起的一系列的腐蚀，通常是指在潮湿的环境下，在潮湿的环境中所产生的电化学反应。但在施工中，因施工场地、环境温度、施工工艺等因素的影响，导致施工中管线的保护效果不能得到完全的保障。由此认为，长距离石油天然气管线的腐蚀是由于工程质量问题以及长时间使用后的耐蚀性物质的破坏所致。1.2玻璃纤维复合维修补强技术简介本文选择的是StrongPipe管道复合补强修复技术，该技术最早用于航天科技及军事工业领域，这一技术就是利用高强度的碳纤维布、粘胶、填料及固化剂等材料对管道进行维修补强，适用于各种有缺陷的金属管道，而且修复具备永久性，维修的过程中更不用停止输送天然气，从而不会影响到用户的正常用气，还会节省补强修复中的人力、物力、财力。但不适合于直接维修，对于弯头、T型接头、变径管和其他形状零件比较适用，具有其他修复补强技术无法比拟的优点。该技术的适用范围如下：a<80%的直管段腐蚀缺陷补强修复。b<80%的弯头、三通、变径管腐蚀缺陷补强修复。c<40%的机械损伤缺陷补强修复。d金属结构补强修复。补强材料的技术指标如下表3-1所示。

表3-1玻璃纤维复合补强材料技术指标项目性能指标遵循的标准产品组成300mm×50m高强单向布，AB组份粘胶，高强度填料，安装工具包ISO24817压力范围≥25MPa温度范围-30℃-150℃抗拉伸强度≥2200MpaCB50367-2006弹性模量≥100GPaCB50367-2006层间剪切强度≥40MPaCB50367-2006弯曲强)变≥600MPaCB50367-2006伸长率≥3.2%CB50367-2006电阻率≥1×109Ω/cm2GB/T15738填料抗拉强度>55MPaGB/T2569固化时间5-8h(23℃)1.3玻璃纤维复合维修补强材料的厚度和层数计算根据待补强管道的实际情况，采取“壁厚强度等效”的方法对普通腐蚀缺陷进行补强修复设计，也就是根据强度等效的原理，将1毫米厚的钢管的壁厚转换为相当于玻璃钢的厚度。在此基础上，根据钢结构的设计需要，对FRP的加固层和加厚进行了计算：δ=σs×1mm其中：δ表示：玻璃纤维复合材料的整体厚度为1毫米厚的钢管。σs表示：损坏管子的屈折强度。（参考不同材料的最小屈服极限值）σt表示：所选择的加固材料的抗张能力。（按照加固材料的技术要求，最大值为2200MPa）在确定加固体的整体厚度后，再进行FRP加固所需的层数。若要提高其等值壁厚度，应将其等值壁厚度提高至原来的8s，以满足其残余壁厚度，所需的等值壁厚度为（8s-8y)毫米，那么，所述的玻璃纤维增强层N是：N=(δ表示：玻璃纤维复合材料的整体厚度为1毫米厚的钢管。δs−δy表示：所需的等值壁厚度。注明：玻璃纤维布的单层厚度为0.4毫米，N值向上取整。1.4设计修复工艺流程1.1.1制定修复方案首先要对被修理的管线进行采集，并将其各项性能指标进行详细的记载，例如管子材料、管子的设计厚度、管子直径、破损部位的残余壁厚等。在施工完毕后，按管线不同的工艺条件，采用加固层的厚度。对补强管道所需缠绕玻璃纤维的补强材料层数进行了计算。再决定计划，尤其是要注意复合材料在缺陷处所占管道残余壁厚总和的承压能力，至少要与原壁厚管道相当。1.1.2明确修复作业流程通过玻璃纤维材料补强的修复作业流程图图3-1通过玻璃纤维材料补强的修复作业流程图1.1.3采取的修复施工方法（1）缺陷评价依据基坑校核的需求，通过内部校核机构所提交的资料，进行基坑校核评估。通过野外手工测量，对缺陷的深度、长度、宽度、时钟位置、内外腐蚀等关键缺陷的特点进行测量和拍照，为后续的检验评估工作奠定了科学依据。（2）缺陷补强修复加固修补采用高强度的纤维增强材料，其强度应严格遵守以下技术条件：①将缺陷与材料的安装部位进行比较，保证在加固物的中部，并在裂缝的左、右侧50mm处进行加固，并在管线的正面标明加固部位；②按比例将填充剂与填充剂进行充分搅拌，注：掺入固化剂后，应在工作期间有效地完成；③在缺陷部位、环焊缝和螺旋焊缝两侧填入已完成的填充剂，以保证焊缝周围的表面光滑；④按照配方的需要将胶水均匀地搅拌均匀；⑤利用胶水将纤维板完全浸透，然后将一层玻纤织物按设计图所需的环状缠绕，然后再将其缠绕到所需的层数；⑥缠绕过程中应保证纤维均匀排布，无气泡、无空鼓现象；⑦纤维布缠绕完毕，等待固化期间应采取措施使复合材料免受雨水、风沙影响；⑧测试纤维复合材料的固化硬度，邵氏硬度值>60的表示复合材料已基本固化；⑨在纤维补强材料两段安装智能检测指示带，起始结束部位各环向安装1条。（3）防腐修复此次挖掘确认项目，针对沙漠戈壁地区土壤的高强度，对存在的问题进行了确认，并对其进行了加固处理。防腐蚀修补工作按下列技术条件进行：①可以采用粘弹型防腐蚀胶条，从10分钟或2:00的时候开始，将防腐蚀部分的两端全部包裹起来，然后将PE涂层与钢管连接在一起；②在卷曲时，对卷曲部分和卷边部分进行挤压，不需要维持很大的拉力，抗腐蚀粘合带的最短连接距离为5厘米；③在完成腐蚀后，采用15KV的电气火花进行检测，没有泄漏的情况下，才能通过检测。④对粘弹型防腐蚀胶条进行缠绕包裹，经检验通过后将PE外护条包裹起来；首先在现场将一圈的聚乙烯外皮包裹起来，在缠绕外边时，要有一个拉力，并预留3毫米左右的粘弹体条，确保不会卷起。从一头向内绕一圈，并维持一段拉力，将两条交待的卷曲长度为50%-55%，直到另一头缠绕好为止。图3-2防腐修复现场图3-3防腐修复完毕1.5修复作业过程1.5.1现场开挖在缺陷沿轴线方向上，每一侧多挖800毫米以上，在管线的两边各挖650毫米以上，并按照SY/T5918标准进行施工。1.5.2管体表面预处理首先将老的防腐涂层除去，其厚度应大于加固后的玻璃钢厚度50mm。其次，清洗后的防腐涂层要一周一圈，对需加强的部分用电抛光刀具进行抛光，直至达到ST3等级才算通过。研磨完毕后，应马上用乙醇将研磨区域彻底清洁，以除去油污、灰尘等。清洁完毕后，请用清洁的毛巾擦拭。此外还要对机械损坏部位进行光滑加工。1.5.3填料的配置及涂覆按不同的缺陷尺寸和种类，适当地配以高强度的填充剂。调配工艺按照产品说明书所列的配比进行调配。对于有螺旋和直缝的情况，应对焊接部位进行光滑加工，以确保玻璃钢增强剂与钢管的粘接强度。1.5.4补强在高强度填料充填结束之后，管道表面均匀涂有按照配比均匀搅拌好的双组份AB粘胶，AB粘胶配置应严格按照产品描述称量配合拌匀。当粘贴好胶层以后，用胶带把整个管道缠牢固定住。粘胶涂刷达标，从管道的2点或10点处首先缠上玻璃纤维布（还能起到绝缘的作用）。接着涂AB粘胶，顺同缠绕方向从2点或10点处缠绕碳纤维布，缠绕时，要求有一定张力，确保碳纤维布被整平，并和下层粘胶和玻璃纤维布密缠在一起，缠绕时要确保纤维的均匀分布和不产生气泡、没有空鼓现象时，在缠绕每层之前用粘胶涂刷。1.5.5保温固化由于AB型胶粘剂的工艺特性，其固化时间也会因外部环境温度的不同而不同，在25℃时，固化效果最佳。通常在25℃下，固化时间大约为4小时。此外，在等待固化过程中，还应该采取一些防止雨水和风沙的措施。如遇冬天施工，在完成后必须采取保温措施，保证固化效果。保温方式可以选择毛毡、保温被等，如果天气比较冷，可以选择缠绕的电热装置，外加毛毡，供其保温。硬化结束后，对纤维复合材料进行硬化处理，邵氏硬度大于60，说明其固化程度较低。满足了条件，可以进行下一步的施工。1.5.5防腐缺陷部位验证完毕后，根据沙漠戈壁地带土地应力较大的情况，采用“粘弹体防腐胶带+聚乙烯粘胶带外护”进行了防腐修复。防腐修复工作遵循以下技术要求：（1）使用粘弹体防腐胶带对补强部位进行缠绕防腐，自10点钟或2点钟位置开始向下缠绕粘弹体防腐胶带，两端须完全覆盖补强材料，搭接管体PE层10cm；（2）缠绕过程中，压紧搭接部位和边缘部位，无须保