凯夫拉纤维管道修复技术应用

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Kevlar纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用

Kevlar纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用
收稿日期: 2007- 03- 08 作者简介: 张诚修, 杜邦公司先进纤维部亚太地区技术经理。
制订之中。 本 文 将 对 FRP 用 纤 维 材 料 , 特 别 是 Kevlar 纤
维在 FRP 结构加固中的应用作一简要介绍。
1 FRP 用纤维的主要品种
高 抗 拉 强 度 、高 弹 性 模 量 是 FRP 用 纤 维 的 必 备条件, 其它条件还包括: 抗冲击性能、抗剪切性 能、耐腐蚀性能、电绝缘性能等 ( 视应用场合而 异) 。
注: 布的标准宽度为 10 cm、30 cm 和 50 cm。 表 4 Kevlar !49 双向布产品规格
规格
抗拉强度 /MPa
AK- 40/40 2 060
AK- 50/50 2 060
AKM- 5/5 2 060
AKM- 10/10 2 060
弹性模量
/GPa 118 118 118 118
保证强度
行业论坛
F ib e r F o ru m
Kevlar 纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用
张诚修, 管宝琼 [DuPont ( 中国 ) 研发中心, 上海 201003]
摘 要 : 简 要 介 绍 了 用 于 纤 维 增 强 复 合 材 料 ( FRP) 的 碳 纤 维 ( CF) 、 对 位 芳 纶 ( AF) 、 玻 璃 纤 维
抗 冲 击 性 能/J·d- 1 耐磨性能/次
耐疲劳性能/次 挠曲寿命/次 耐化学腐蚀性
对破坏的容许度 导电性
施工操作性
出现的典型问题
耐热性能 耐低温性能
Kevlar!49
CF
1.45
1.80
3 200
3 500 ̄4 700
21.3

CIPP翻转内衬法排水管道修复施工工法

CIPP翻转内衬法排水管道修复施工工法

CIPP内衬管翻转法修复排水管道施工工法1前言伴随着城市交通设施——道路、桥梁以及地下轨道交通等的建设,用于保护公共水域水质和城市公共环境的排水设施,近年也有了很大的发展。

在城市基础设施的建设以及维护管理工作中,较多发现地下管道管体破裂、管道接口脱开、地下水渗漏等现象,由此引起道路下沉,甚至于坍塌,从而影响交通及正常市政排水,如采用传统的道路开挖修复技术进行修复,不但施工工期长,且影响交通,施工安全及质量也得不到有效保证。

鉴于以上情况,寻求一种新型科学的管道修复技术迫在眉睫,通过工程技术人员深入钻研,并结合国内外先进的各类管道修复技术,通过大量实践和研究试验,开发出了《CIPP内衬管翻转法修复排水管道施工工法》,CIPP是现场固化管的英文Cured In Place Pipe的缩写,该工法采用软管翻转内衬法在已损坏的旧管道内壁形成一个内衬管,采用该工法无需对路面进行开挖,施工工期短,环保经济,具有较高的社会效益和经济效益。

通过在多个工程中的应用效果,此工法能有效地解决市政排水管道非开挖修复技术难题,并于2010年经公司总工室评审,批准为企业级工法。

2工法特点2.1施工周期短,内衬管现场施工从准备、翻转、加热、固化只需约1天时间,且一次修复管道长度可达1000m。

可以十分方便快速地解决施工时的临时排水问题。

2.2施工工作面小:本工法采用的是非开挖地下管道修复技术,施工只需小型锅炉和热水循环泵等设备,施工时占地面积小(在检查井边的位置工作面只需约3㎡)、噪音低、对道路交通影响小。

2.3本工法采用的内衬管是由聚酯纤维毛毡做成,外层为聚亚胺脂,并彻底浸透热固性树脂,该内衬管耐久实用,耐久性最高可达50年,具有耐腐蚀、耐磨损的优点,材料强度大。

对管道的地下水渗漏问题彻底解决,一劳永逸。

采用此方法,原管道的断面积损失小(完成后内壁形成4㎜~20㎜厚的内衬保护层)、表面光滑、水流摩擦下降(摩擦系数由0.013降为0.010),提高了管道的流量能力。

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用摘要:随着经济的快速发展,石油化工、电力、冶金、煤炭等行业的不断发展,石油化工行业的管道施工中发生的事故和问题越来越多。

目前,在石油化工行业中,输油管道腐蚀是普遍存在的问题。

一旦发生腐蚀,不仅会造成管道的损坏和泄漏,而且会对周围环境造成严重污染。

随着碳纤维复合材料补强技术的不断发展和完善,其在管道维修中的应用越来越广泛。

目前,碳纤维复合材料补强技术已成为石油化工行业输油管道维修中不可缺少的一项技术。

基于此,本文针对输油管道维修中的碳纤维复合材料补强技术的应用流程进行分析。

关键词:碳纤维复合材料;补强技术;输油管道引言碳纤维复合材料具有比强度和比刚度高、耐高温、耐腐蚀、重量轻、抗疲劳等特点,在石油工业领域应用广泛。

因输油管道长期运行,极易出现腐蚀等问题,给石油工业的生产和安全带来较大的隐患。

目前,针对输油管道腐蚀问题,常用的防腐材料主要包括:环氧树脂、有机硅树脂、无机酸固化体系等。

其中,环氧树脂防腐体系具有成本低、耐腐蚀性能好等特点,但存在固化时间长、施工工艺复杂等问题。

因此,针对输油管道腐蚀问题,通常采用碳纤维复合材料补强技术进行维修。

本文对碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用措施进行分析。

一、传统管道修补技术的弊端随着我国经济的发展,石油等能源需求的增加,石油化工产业也迅速发展,随之对输油管道的依赖也越来越大。

但由于一些原因,输油管道会出现不同程度的损伤,需要及时进行修补。

然而,目前传统的管道修补技术存在诸多弊端:(1)成本高。

由于是管道表层损伤,传统的管道修补技术需要对其进行大面积的清理和更换,从而导致了高昂的修补成本;(2)不能完全恢复原结构。

传统的管道修补技术无法完全恢复原结构,只能做到修复表面损伤,而对其内部损伤无法修复;(3)不能达到长期使用要求。

由于传统的管道修补技术无法达到长期使用要求,通常只能做到3-5年,因此管道维修成本非常高[1]。

新型复合材料管道修复技术的应用

新型复合材料管道修复技术的应用

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Kevlar纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用

Kevlar纤维复合材料在土木工程结构加固中的应用
道 等土木 工程各 个领 域的 加 固补 强 中得 到实 际应
用 。目前 ,中国 已初 步形成 一个专 门从 事 F P建 R
筑加固修补 的新 兴产业 。国家标准 《 性能 纤维 高
复 合 材料 应 用技 术 规 范 》 ( 以下 简 称 ( R ( P规 F )及 F P用织 物 、片材的 国家标准也 正在加紧 R

维的年消耗量为 4 0 ,约 占世界总产量的 2 20t 5%,
其中增长速度最快 、最有发展潜 力的就 是碳纤 维增 强复 合材料 (F P 。但 是 ,近年来 中国 C R CR ) F P的
增长速度趋缓 ,一方面是 因为碳纤维供应 紧张 ,价
N H
N HCO
CO —
K v r 纤 维 的 主 要 型 号 有 Kv r 2 、 el @ a el @ 9 a K v r 9 el  ̄19 el ̄4 、K va 2 等。纤维形态有长丝 、短纤 a r
大地震和 19 年 日本 阪神大地 震后 ,此项 新技术 95
1 F P用 纤 维 的 主 要 品 种 R
高抗拉 强度 、高弹 性模 量是 F P用纤维 的必 R 备条件 ,其它条件还 包括 :抗冲击性能 、抗剪切性 能 、耐腐蚀 性能 、 电绝 缘性 能 等 ( 视应 用场 合而
异) 。
收 稿 日期 :20 -3 0 07- — 8 0 作者简 介 :张诚修 .杜 邦公 司先进 纤 维部 亚太地 区技 术 经理 。
图 1 各种 纤维 的 力学性 能
合成纤维 S C2 0 . 1 F 0 7 No4
维普资讯
行 业 论 坛
用范围受到一定限制 。
1 对 位 芳纶 ( F . 2 A )

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用

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,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。

纤维复合材料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航空航天、军工、高压管道和压力容器、建筑结构工程补强(桥梁、电站、水利工程及古建筑)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(Gas Research Institute)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(207×103MPa)几乎完全相同,补强层与钢管具有非常好的变形协同性。

凯夫拉尔纤维复合材料

凯夫拉尔纤维复合材料

凯夫拉尔纤维复合材料
佚名
【期刊名称】《热固性树脂》
【年(卷),期】2007(22)1
【摘要】杜邦公司开始生产一种复合材料,使用凯夫拉尔(Kevlar)纤维纸浆和
人造橡胶,被称为是对橡胶制品的一个突破。

该公司指出,凯夫拉尔纤维的强度在以下产品方面提供了很大的性能改善,例如汽车、摩托车、自行车的轮胎,软管、带子密封件、束帆索、橡胶面的滚筒、泵内胆、振动膜和模塑制品。

更为特别的是,它改善了以下的一些特性,如弹性、耐磨性,而不会对橡胶的其他重要性能产生负面影响。

根据该公司的说明,在研究汽车轮胎使用了复合材料后发现,在乘坐性或控制性能方面都有很大的改进,减少了滚动阻力,降低了热量以及增加了耐久性。

增加了耐磨性具有特殊的环境意义.因为它能征长轮胎的预期寿命.
【总页数】1页(P23-23)
【关键词】纤维复合材料;凯夫拉尔纤维;轮胎使用;人造橡胶;性能改善;杜邦公司;橡
胶制品;模塑制品
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342.94
【相关文献】
1.凯夫拉尔:保镖的"护身符" [J], 周文峰
2.南美洲首次使用凯夫拉尔纤维加固折叠PE软管修复主管 [J], Lidemberg
Antǒnio Rodrigues;胡伟;
3.聚四氟蜡和二硫化钼填充凯夫拉纤维织物复合材料的摩擦磨损性能研究 [J], 郭芳;张招柱;苏峰华;王坤;姜葳
4.杜邦将投资7000万美元扩大凯夫拉尔纤维的生产 [J],
5.碳纤维在FDM3D打印中比凯夫拉纤维和玻璃纤维更强 [J],
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海底管道内衬复合软管修复技术国内外应用现状

海底管道内衬复合软管修复技术国内外应用现状

可以通过增加受力纤维数量和降低经线和纬线之间的编织角度来提高复合软管的承压能力[1]。

另外,为了增强复合软管的强度,可以采用斜纹组织结构。

3 内衬管修复技术的施工程序3.1 海管清管检查及干燥对海管进行清管,检查管线是否存在可能对缆绳及内衬管穿插造成不利影响的尖锐突出物。

必要时可以采用内窥镜进行全线检查。

管线清洗时采用压缩空气为介质推动专业清管器进行管道内部清洗,并进行吹扫和干燥。

3.2 缆绳穿插缆绳穿插采用清管球拖带的方式进行。

穿插之前需采用法兰将发球筒与立管连接,用软管将打压设备和发球筒连接。

将缆绳和清管球连接后,打开发球筒盲板,塞入清管球,关上盲板,开始通球。

收球筒收到清管球后,通球停止。

打开收球筒盲板,将缆绳和内衬管的拖拉接头连接。

准备内衬管的穿插。

3.3 内衬管的穿插内衬管的穿插方式一般采用U 型变形模式,穿插之前需要将管线压成U 型,压缩后的内衬管外部缠绕一层专用胶带,其作用是保持软管U 型状态,提高软管的通过性。

两个平台的作业人员协同作业,建立可靠的通讯连接。

一个平台的人员负责放管作业,沿管线路由设置人员对放管作业进行检查,防止管材受损。

另一个平台的人员负责缆绳牵引作业,在牵引过程中需监控牵引力变化,最大牵引力不得超过软管安全许用应力,防止内衬压力过大。

缆绳牵引和放管同时进行,牵引和放管速度匹配一致,以大约8~10m/min 的平稳速度完成内衬管的穿插,直到软管到达目的平台。

静置软管一段时间,以观察内衬管的回弹情况。

尤其注意的是内穿插过程中内衬管与钢丝绳连接处必须安装万能旋转拖拉头,以释放拖拉过程中钢丝绳与内衬管传递的扭矩,防止局部扭矩集中造成内衬管发生扭转。

3.4 内衬管端部接头安装将不再回弹的内衬管切断,在两端安装端部接头。

采用短接将内衬管的端部接头和原海管端面的法兰固定在一起。

3.5 内衬管的膨胀贴合将打压设备与内衬管的端部接头连接,打压,使整条管线的内衬管膨胀并与海管内壁贴合,直到压力达到1bar ,且压降符合规定的要求。

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凯夫拉纤维管道修复技术应用李国民,陈小林,崔双民,颜腊红中国石油冀东油田公司,河北唐山 063209doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.023摘要:介绍了一种新型复合材料管道修复技术即凯夫拉纤维补强修复技术。

文章从产品介绍、材料性能、施工步骤、注意事项及成功应用的实际案例等,对该补强修复技术进行了总结分析,指出该技术具有使用简单,可以永久修复管道内外腐蚀缺陷、裂纹、机械损伤,可以在不影响管道正常输送的情况下完成管道维抢修施工等优点。

关键词:复合材料;凯夫拉纤维;管道;修复Appliaction of Kevlar Aramid Fiber in Pipeelipanire RLi Guomi,nChen Xiaoli,nCui Shuangmi,nYan LahongPetroChinJai dong Oilfield Co,.Tangshan 063209,ChinaAbstract:This paper introduceas ne w kindo f pipeline repair techniqueutsihen gc omposite mate,riai.le. Kevlar aramifidbe r. It summarizes and analyzes this pipeline reinforcemenant d repair technique in aspects of product de scription, material performanc,e construction procedu,rmaetters for attention and successful application cas es, andindicates the advantages of the material such as easy applicatio,n permanent rep air of internal and external corrosion decftes, cracks and mechanical damageansd implementintgh e repair without affecting normapipel line operation.Keywords:composite mate;rial Kevlar aramid fi;be rpipeline; repair越来越受到石化行业的重视,通过管道完整性检测评价发现管道本体缺陷后,应采取合适的修复方法进行修复,以确保管道效能处于良好受控状态。

本文主要介绍凯夫管道修复技术在国外一般被称为 3R 技术 (Repair、拉纤维补强修复技术,该技术具有无需焊接、安全方便 Rehabilitatio、nReplac,e修补、修复及更换管段技术)。

等特点,特别适用于不停输维修的危险区域。

修补多指管道日常的维护、维修以及泄漏事故发生时的抢险和临时性维修,而修复及更换管段则属管道的永久 [1]性修复,国内也称为管道大修。

复合材料修复是指借助于复合材料修复层自身的凯夫拉纤维补强修复材料主要由凯夫拉纤维 ( 见图 1) 和配套环氧树脂组成。

凯夫拉纤维具有密度低、高强度和高模量,将作用在管道损伤部位上的应力,通过涂敷在缺陷部位的高强度填料、管体上和纤维材料层强度高、韧性好、耐高温、防腐蚀、良好的电绝缘性等间的强力胶,均匀地传递到修复层自身上的一种修复方特点,不会产生电磁干扰,易于弯折施工。

[2]法。

配套树脂根据需要可分为常温 / 高温、陆上应用 /油气管道作为石油生产的重要设施,其完整性管理水下应用、外腐蚀应用 / 内腐蚀应用等类型。

84 2014年 12 月李国民等:凯夫拉纤维管道修复技术应用施工安装复。

粗糙的焊缝和尖锐凸起均应打磨平滑,腐蚀坑内残留的旧涂层或腐蚀产物应彻底清理。

(2) 应对需要修复的管体表面及其两端 100 mm范围内的防腐层进行粗糙度处理,并达到 Sa2.5 级。

应尽量使用手持式粗糙度处理工具,以减少对管道本体的振动,避免再次泄漏。

2.2.4 使用填充剂修复不规则表面(1) 将缺陷填充剂 A 和 B 按要求配比准确称量,图 1 KEVLA誖R49 纤维两者混合均匀后应立即使用。

带 (2) 缺陷填充剂应全部覆盖不规则部位,保证填实有缝隙的部位,并使需修复部位规则平滑,边缘凸出[2]2.1 管体修复作业流程 (见图2) 部分要做出坡度,见图 3。

缺陷评价修复方案制订修复材料准备现场开挖缺陷修复缺陷定位基材表面处理清除防腐层现场检测修复层防腐回填定期开挖检查图 2 管体缺陷修复作业流程2.2 凯夫拉纤维补强修复技术施工步骤图 3 缺陷正确填充方法示意(3) 待缺陷填充剂完全固化后,使用肥皂液检测 2.2.1 数据收集、方案设计及现场验证是否有气泡产生,如有气泡产生,则继续使用缺陷填充剂对产生气泡的部位进行再次填充,并用力按压有气泡处,直至再次固化后无气泡产生。

依据 ISO 24817国际标准,在复合纤维补强前应进2.2.5 调配、涂抹补强树脂行数据采集、方案设计和现场验证。

(1) 需采集的数据:管道外径、管道壁厚、钢种等级、管道运行压力、管道设计压力、运行温度、防腐层(1) 按标签上的配比要求准确称量树脂,充分搅类型、管道位置、缺陷位置、缺陷类型、缺陷长度、缺拌后应立即使用。

当环境温度低于 10 ? 时可将树脂桶陷宽度、缺陷深度、泄漏直径、流体类型、管道运行年[3]浸泡在热水中加热,以便于均匀搅拌。

限、拟使用年限及其他信息。

(2) 根据现场实际需要配制适量的树脂,配制好 (2) 方案设计:堵漏方案和凯夫拉纤维补强方案。

的树脂应当在 0.5 h 内用完,施工作业应在树脂未固化 2.2.2 处理漏点及清理防腐层前完成。

(3) 配制好的树脂应用毛刷均匀用力涂抹于管道 (1) 确保泄漏点被完全封堵,使用肥皂液或检测表面和打磨后的防腐层表面,不得漏涂。

仪器进行全面检查,如仍有泄漏则不能进行补强施工。

2.2.6 缠绕凯夫拉纤维 (2) 采用钢带、捆扎带堵漏的表面应当尽量规则,多余的钢带、胶垫要清理掉。

(3) 封堵完成后,按照设计要求剥离泄漏中心 (1) 应根据设计方案中的各项设计参数进行操作。

(2) 将调配好的树脂均匀涂抹于凯夫拉补强带上。

点两端规定距离内的防腐层,应使需修复的管体完(3) 缠绕方法见图 4。

全裸露。

2.2.3 管道表面粗糙度处理 (4) 用力拉紧凯夫拉补强带,直到补强带表面有树脂被挤出为止。

(5) 缠绕每一层的第一圈和最后一圈时应当径向 (1) 管道表面存在的任何缺陷包括焊渣、不合要缠绕一周,中间部分按照 50% 搭接宽度进行缠绕。

求的外接物、焊缝缺陷(错边、未融合、噘嘴等)、腐(6) 当前一条补强带中断需要续接时,后一条补蚀损伤、机械损伤、变形等,均应按要求进行处理或修第 40 卷第 6 期 85施工安装图 4 涂抹树脂缠绕凯夫拉纤维带强带应当覆盖前一条补强带的半圈。

(7) 缠绕至弯头部位时,应当对准弯头的圆心点图 6 弯头泄漏补强修复施力,见图 5。

补强技术进行永久修复。

(4) 管道变形修复。

某管道公司 3PE 管道发生变形,采用凯夫拉纤维带进行修复,共修复 32 处。

综上所述,凯夫拉纤管道修复技术具有以下特点: 图 5 弯头缠绕凯夫拉纤维带(1) 使用简单。

不需要复杂的安装工具及设备,与 2.2.7 树脂固化后的硬度检查管卡式产品相比更为轻便灵活。

(2) 适用广泛。

可以永久修复管道内外腐蚀缺陷、 (1) 创造干燥的作业及固化环境,遇下雨天气应裂纹、机械损伤、焊缝缺陷、材质缺陷,对于弯头、三当搭建雨棚。

通、管道焊接部位的不平整表面,同样可以修复。

(2) 待 72 h 固化后检验补强层的硬度,应当达到(3) 技术先进。

修复前采用专业的计算机软件进邵氏硬度 72 以上。

行分析,保证修复管道的可靠性。

(4) 凯夫拉纤维补强技术可以在不影响管道正常输送的情况下,更加安全地完成管道维抢修施工。

(1) 管道泄漏补强修复。

2013 年 2 月冀东油田柳北转油站管道穿孔渗漏,经开挖确认是柳北转油站三相分离器 D 377 mm 进液汇管弯头处发生渗漏,渗漏点处[1] 王玉梅,刘艳双,张延萍,等. 国外油气管道修复技术[J]. 油气两年前曾因穿孔打过不锈钢卡带,初步判定是由于内部储腐蚀导致管道锈蚀加重,造成原管卡密封不严而出现渗运,2005,24 (12):13-16.漏。

管道实施了不停产修复,其修复效果见图 6。

[2] Q/SY 1592-2013,油气管道管体修复技术规范[S].(2) 螺旋焊缝补强修复。

中石油某油田 D [3] 377m m ISO/TS 24817-2006,石油、石化和天然气工业 - 用于管道工程的复合材料修理 - 质量鉴定和设计、安装、测试和检查[S]. × 6.4 mm输油管道螺旋焊缝处发生外腐蚀,腐蚀面积为1 425 mm× 220 mm,腐蚀深度 2.24 mm,经过研究分作者简 : 析,最终采用凯夫拉纤维补强技术进行永久修复。

介李国民 (1982-),男,辽宁北票人,工程师,2005 年毕业于长江大 (3) 环焊缝或本体裂缝修复。

某油田在检查中发学材料成型及控制工程专业,现从事油田地面工程建设工作。

# 现气举橇处 (气举汇管至 5计量间) 管道的弯头 (规格 D 114 mm × 8 mm ,介质为天然气,压力 11/ 收稿日期:2014-06-1416 MPa,温度 40/45 ?) 存在裂纹,选用凯夫拉纤维86 2014年 12 月。

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