油气管道碳纤维复合材料修复技术及应用
２０１３焦 第２期 管 技 术 Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ５ 设 备 ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ２０１３ Ｎｏ．２ 油气管道碳纤维复合材料修复技术及应用 李枢一 ，张建兴 ，赵丽恒 ，张宇坤 ，辛成庆 （１．中石化天然气榆济管道分公司，山东济南２５０１０１；２．浙江浙能石油新能源有限公司，浙江杭州３１００１６） 摘要：随着管道完整性管理的应用和发展，开展管道修复受到了极大的关注。针对碳纤维复合材 料修复技术的现状，国内外公司都致力发展相应的碳纤维复合材料修复技术。通过实例介绍了碳纤维 复合材料修复技术应用于带有焊接补丁缺陷的天然气管道，取得较好的修复效果，使管道安全运行得 到了保证。 关键词：油气管道；碳纤维；补强；修复 中图分类号：ＴＥ８８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—９６１４（２０１３）０２—００３８—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｅｐａｉｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ＬＩ Ｓｈｕ—ｙｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ．ｘｉｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｌｉ．ｈｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｋｕｎ ，ＸＩＮ Ｃｈｅｎｇ—ｑｉｎｇ。 （１．Ｙｕｌｉｎ・ｔｏ－Ｊｉｎａｎ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｊｉｎａｎ ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＰＩＭ），ｐｅｏｐｌｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎ— ｔｉｏｎ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｗｉｔｈ ｒｅｇａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｄｅｆｅａｔ ｐｉｐｅ— ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｗｅｌｄ ｐａｔｃｈｅｓ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅｐａｉｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｃａｒｂｏｒｔ ｆｉｂｅｒ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ；ｒｅｐａｉｒ ０引言 随着对油气资源需求的不断增加，国内油气管道 事业快速发展。然而随着管道总长度的增加，由于外 力损伤、腐蚀、管材缺陷等原因 Ｊ，油气管道失效事故 频繁发生。许多早期建设的油气管道运行年限已接 近或超过其设计寿命，进入事故多发期。相关资料表 明 ：国内早期投用的油气管道的爆裂事故高达７ —１０ ７欠／（ｋｍ・ａ），每年用于更新和维修旧管道的费 用约占新建管道总投资的１０％一２０％，每年因外腐蚀 造成的管道更换率达到２．５％。因此，为了避免因管 道事故而造成的巨大损失，需要开展管道修复工作。 随着检测技术、检测设备和修复技术等的发展， 管道完整性管理也得到了发展。碳纤维复合材料修 复技术主要是利用碳纤维复合材料的高强度特性，采 用粘结树脂在缺陷管道上缠绕一定厚度的纤维层，树 脂固化后与管道结成一体，从而恢复缺陷管道的强 度。由于碳纤维复合材料修复具有不需动火焊接、工 收稿日期；２０１２—０１—１２ 收修改稿日期：２０１２—１０—２１ 艺简单、施工迅速、操作安全、可实现不停输修复，并 且成本相对较低等优势，已被管道行业普遍接受。 １９９７年，国外成功地将碳纤维复合材料修复技术应用 在埋地钢质管道上＿４ｊ。 １碳纤维复合材料修复技术 １．１碳纤维复合材料修复技术进展情况 随着复合材料的广泛应用，各国管道行业都致力于 发展这项新技术，主要有国外的Ａｒｍｏｒ Ｐｌａｔｅ、Ｔ．Ｄ．Ｗｉｌ— ｌｉａｍｓｏｎ、Ｎｅｐｔｕｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、３Ｘ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｆｕｒｍａｎｉｔｅ等公 司和国内的北京安科管道工程科技有限公司等，相应开 发出Ｃｌｏｃｋ Ｓｐｒｉｎｇ、Ａｒｍｏｒ Ｈａｔｅ Ｐｉｐｅ Ｗｒａｐ、Ｓｙｎｔｈｏ－Ｇｌａｓｓ 、 Ｂｌａｃｋ—Ｄｉａｍｏ玎ｄＴＭ和ＡｎｋｏＷｒａｐ 等一系列复合材料修复 技术，这些修复技术在工程上都得到了很好的应用。这 些复合材料修复技术主要分为两大类型：分层法（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ）和湿缠绕法（Ｗｅｔ ｌａｙ—ｕｐ Ｓｙｓｔｅｍｓ）Ｌ５－６１。 美国、英国和加拿大等编制了复合材料修复的相 关标准，在ＡＳＭＥ Ｂ３１．４和ＡＳＭＥ Ｂ３１．８以及美国运 输部（ＤＯＴ）的管道安全规范中都有提及
，同时又 第２期 李枢一等：油气管道碳纤维复合材料修复技术及应用 ３９ 制定了ＡＳＭＥ ＰＣＣ ２—２００６（（Ｒｅｐａｉｒ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｑｕｉｐ— ｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｉｐｉｎｇ））和ＩＳＯ／ＴＳ ２４８ １７《Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｅｐａｉｒｓ ｆｏｒ Ｐｉｐｅｗｏｒｋ｝管道维修标准，来确保复合材料修复技 术能够安全且合理地修复受损管道。 国内外学者采用有限元数值模拟、爆破试验、理 论研究等方法对复合材料修复进行了大量了研究，取 得了一定的成果¨ ” 。 １．２复合材料修复的结构尺寸计算 管道在内压的作用下，其缺陷区域相对容易发生 局部鼓胀，当鼓胀达到一定程度时，就会导致缺陷管 道的失效。采用复合材料修复缺陷管道目的就是有 效地限制缺陷区域的鼓胀，降低管材的环向应力以及 缺陷区域的应变，恢复缺陷管道的强度。一般来说， 修复既要确保管材的应力或应变最小，低于可接受的 临界值，同时又要做到复合材料的使用量最少。 ＡＳＭＥ ＰＣＣ ２—２００６和ＩＳＯ／ＴＳ ２４８１７中给出了复合材 料修复管道的具体指导方针，包括复合材料缠绕层最 小厚度和最小长度的计算方法 。 然而，对于含小缺陷的管道，采用解析法计算得到 的修复长度和修复厚度，可能造成复合材料用量偏多， 提高修复成本；而对于含缺陷较大的管道，则达不到安 全修复的要求，对于这一问题，目前已有学者采用有限 元模拟分析方法来阐明复合材料修复结构的承载机理， 使复合材料修复技术得到充分的发挥和应用 －１７１。 ２应用案例 ２．１管道缺陷类型 某条管道在投产清管期间，为了将卡在管道中的 清管器取出，在管道开了１个５００ ｍｍ×７００ ｍｍ的天 窗，之后采用补焊的方式将切割下来的材料作为补丁 补焊在天窗上，如图１所示。
图１焊接补丁缺陷管道 ２．２缺陷管道修复方案 为保证管道安全运行，减少安全隐患，经过安全 评估，决定采用碳纤维复合材料修复技术对其进行补 强修复。修复方案为环向缠绕，碳纤维缠绕层为８层， 补强宽度为１ ｍ． ２．３施工步骤 （１）施工作业时，首先挖出缺陷管道，达到施工作 业所需要的空间。 （２）用砂布、钢丝刷等工具清除防腐层，直至清除 到钢管裸露部位，必要时用专用试剂进行清除。 （３）剥离防腐层后，利用无损检测进行探伤，并照 相存档。 （４）在确保钢管表面原有防腐涂层及氧化物清除 后，用丙酮等试剂清洗钢管表面，并使其充分干燥。 （５）将填平树脂涂刷于钢管表面缺陷部位及焊缝 根部两边，使缺陷部位表面平整，将粘浸胶涂刷到需 要补强的管道区段，在底层粘贴绝缘纤维片，然后在 绝缘纤维片上继续粘贴裁剪好的碳纤维片，应除去纤 维片和树脂之间的气泡，确保没有空鼓现象。完成碳 纤维片缠绕后，在外层纤维上再涂刷一层粘浸胶，继 续重复缠绕碳纤维片，最终缠绕８层。 （６）在碳纤维片粘贴完成后，采用粘弹体防腐带 对该区域进行重新防腐，最后在外层缠绕冷缠带。 （７）修复施工完成后，作业区域的树脂需要固化， 一般固化时间为１—３天，固化后就可以进行管沟回 填，恢复地貌。 ２．４施工验收 由于油气管道的特殊性，在验收中，应尽量采用 非破坏性方法进行验收，即在施工过程中以及施工结 束后，对基体钢管、复合材料补强层与基体钢管的粘 接性能及复合材料补强层３个方面进行检查，经过验 收为合格。如果没有达到验收要求，可以考虑把整个 补强层剥离，重新安装新的补强层，也可以对补强层 进行局部切除，再进行局部修复。 ３结束语 综上所述，碳纤维复合材料修复因其具有带压不 停输修复、使用寿命长、工艺简单、操作安全、无须大 型设备等优点，是目前发展较快的管道修复技术。在 ２０世纪９０年代初，国内就开始进行复合材料防腐技 术和产品的开发，并在临濮线上开展了一系列试验。 近年来，碳纤维复合材料修复技术在陕京输气管道、 西气东输管道、秦京输油管道等油气管道上得到了广 泛的应用。 参考文献： ［１］冯耀荣，王新虎，
赵冬岩．油气输送管失效事故的调查与 ４０ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｒ．２０１３ 分析．中国海上工程，１９９９，１１（５）：１１—１４． ［２］ 白真权，王献肪，孔杰．含缺陷管道补强修复技术发展及 应用现状分析．石油矿场机械，２００４，３３（１）：４１—４３． ［３］杨红，郑洁．复合修复材料在输气管道的应用．天然气与 石油，２００６，２４（５）：４—６． ［４］ ＡＬＥＸＡＮＤＥＲ Ｃ Ｒ．Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ Ｄａｍａｇｅｄ Ｐｉｐｅ— ｌｉｎｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＮＡＣＥ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＣＯ１ＴＯ－ ｓｉｏｎ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ，２００７：０７１４４１． ［５］ ＢＡＴＩＳＳＥ Ｒ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｒｅｐａｉｒ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｓａｆｅｔｙ，Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｒｉｓｋｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｗａ— ｔｅｒ．Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．２００８：３３５—３４９． ［６］ ＢＡＴＩＳＳＥ Ｒ，ＨＥＲＴＺ．ＣＬＥＭＥＮＳ Ｓ．Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｖａｒｉｏｕｓ Ｒｅ． ｐａｉｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ：Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ， Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｇａｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｐａｒｉｓ，２００８：２一ｌ４． ［７］ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ．Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｔｒａｎｓ— ｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ａｎｄ Ｏｔｈｅｒ Ｌｉｑ— ｕｉｄｓ．ＡＳＭＥ Ｂ３１．４．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：ＡＳＭＥ，２００６：５９—６５． ［８］ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ．Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐｉｐｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ．ＡＳＭＥ Ｂ３ １．８，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： ＡＳＭＥ．２００７：６９—７０． ［９］Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｓａｆｅｔｙ：Ｇａｓ ａｎｄ Ｈａｚ— ａｒｄｏｕｓ Ｌｉｑｕｉｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｒｅｐａｉｒ．Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐｒｏｇｒａｍｓ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，１９９９，６４ （２３９）：６９６６０—６９６６５． ［１０］ ＲＯＷＥ Ａ，ＡＬＥＸＡＮＤＥＲ Ｃ Ｒ．Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅ・ ｒｉａｌｓ ｉｎ Ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，Ｐｉｐｉｎｇ Ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＳＰＥ Ａｎｎｕａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｈｉｂｉ． ｔｉｏｎ，Ｄｅｎｖｅｒ，２００８：３７７１—３７９３． ［１１］ＤＵＥＬＬ Ｊ Ｍ，ＷＩＬＳＯＮ Ｊ Ｍ，ＫＥＳＳＬＥＲ Ｍ Ｒ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｏｖｅｒｗｒａｐ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｒｅｐａｉｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｅｒｎａ— ｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖｅｓｓｅｌｓ ａｎｄ Ｐｉｐｉｎｇ，２００８，８５ （１１）：７８２—７８８． ［１２］ＴＯＵＴＡＮＪＩ Ｈ，ＤＥＭＰＳＥＹ Ｓ．Ｓｔｒｅｓｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈ ａｄｖａｎｃｅｄ ｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｉｎ— Ｗａｌｌｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００１，３９（２）：１５３—１６５． ［１３］ 刘国，郑岩．碳纤维复合材料在城镇燃气管道维修补强 中的应用．城市燃气，２００７（５）：１１—１４． ［１４］ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ．Ｒｅｐａｉｒ ｏｆ ｐｒｅｓ— ｓｕｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｉｐｉｎｇ，ＡＳＭＥ Ｐｏｓｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ （ＰＣＣ）２—２００６．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：ＡＳＭＥ，２００６：７６—１０４． ［１５］ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，ｐｅｔｒｏｃｈｅｍ— ｉｃａｌ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇａｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ－－Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒｓ ｆｏｒ ｐｉｐｅ・・ ｗｏｒｋ—Ｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｉｎ— ｓｐｅｃｔｉｏｎ，ＩＳＯ／ＴＳ ２４８１７：２００６（Ｅ）．Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ：ＩＳＯ，２００６： １６—２２． ［１６］ 付明福，梁宏．碳纤维复合材料修补缺陷管道的应用实 践．油气储运，２００９，２８（２）：６８—７０． ［１７］王勇军，王鹏，王峰会，等．含缺陷高压管道复合材料补 强有限元模拟．压力容器，２００７，２４（１０）：１３—１６． 作者简介：李枢一（１９８５一），硕士，主要从事天然气长输管道的 安全运营管理工作。 （上接第２ｌ页） ３结束语 文中从理论研究、样机研制和数据处理软硬件开 发３个方面着手，在借鉴国内外同类产品相关研究的 基础上，完成了管道外壁爬行漏磁检测的模拟仿真及 实验装置研制，主要开展以下几方面工作： （１）运用仿真软件ＡＮＳＹＳ的磁学仿真功能，实现 了对中３２５×１０ ｍｍ管道外壁矩形缺陷二维漏磁场的 有限元仿真，建立了管道样本缺陷漏磁场的有限元模 型。分析得到不同缺陷信号的变化规律。 （２）依据管道外壁爬行漏磁检测装置ＰＩＰＥＳＣＡＮ， 参照ＰＳ３００探头的设计原理，研制出适用于 ３２５管 道的外壁爬行周向励磁漏磁检测探头；应用ＰＲＯＴＥＬ 软件绘制出探头传感器阵列的ＰＣＢ板，使探头在较高 检测精度的条件下能够达到最大覆盖面积。 （３）基于ＬａｂＶＩＥＷ软件设计出集信号回放、小波 去噪和缺陷识别报警等功能于一体的信号处理系统， 实现了读取ｔｘｔ数据文件、数据回放同时显示波形、小 波去噪、去噪前后波形对比、缺陷报警和回放速度调 节等功能，并针对不同深度缺采集到的数据进行回 放，验证设计软件的正确性。 参考文献： ［１］ 宋小春，黄松岭．天然气长输管道裂纹的无损检测方法． 天然气工业，２００６，２６（７）：１０３—１０６． ［２］ 刘海峰．管道漏磁检测的数值模拟及实验研究：［学位论 文］．北京：北京工业大学，２００９． ［３］ 何辅云，张海燕，丁克勤．钢管漏磁高速检测技术与系统． 北京：机械工业出版社，２００９：３１—３７． ［４］ ＹＡＮＧ Ｓ Ｈ．Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａｍｅｓ，Ｉｏｗａ． １０ｗａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｐｈ．Ｄ Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ Ｎｏ：９９６２８５９，２０００： ３０—３１． ［５］ 赵凯华．电磁学．２版．北京：高等教育出版社，１９８５． ［６］ 钟顺时．电磁场基础．北京：清华大学出版社，２００６． ［７］ 易敬曾．磁场计算与磁路设计．成都：成都电讯工程学院 出版社，１９８７． 作者简介：蔡景明（１９８５一），硕士，从事管道检验工作。
碳纤维复合材料加工工艺介绍
碳纤维复合材料加工工艺
一、手糊成型工艺：
在模具表面上涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。在成型技术高度发达的今天，手糊工艺仍然具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。其缺点是质地疏松、精度不高、表面粗糙、密度低，制品强度不高，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型。为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。
二、真空热压罐工艺：
工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化的过程。热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。此种成型工艺适多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。 三、层压成型工艺：
把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。此种成型工艺主要用来生产不同规格、不同用途的复合材料板材。具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。
四、缠绕成型：
缠绕成型工艺的发展已经有半个世纪，随着缠绕技术的不断更新，缠绕工艺基本已经成型，并成为金属铝复合材料重要施工工艺之一。缠绕成型工艺主要就是通过将浸水的金属铝复合材料按照一定的规律，缠绕在芯模中。然后通过固化脱模，最终获得制品。缠绕成型工艺的优点有：①能够根据产品的受力情况，进行缠绕规律的设计，保障纤维强度得到充分发挥。②比强度较高，纤维缠绕制品的压力与等体积的钢制容器来比，重量能够减轻近５０％左右。③生产效率较高，通过采用机械化生产和自动化生产的方式，能够减少人工的参与。④成本较低，在生产中恶意选择多种材料复合，能够降低材料成本。⑤可靠性较高，由于实现了机械化生产的方式，能够在一定程度上降低保障产品质量的精准性。但是这样的工艺也具有一定的缺点：①适应性较小，只能针对外形结构能够缠绕的产品。一般外观较为复杂的产品都不能采用这样的方式进行生产。②投资较高，该工艺需要有缠绕机、芯模、加热炉、技术娴熟的工人等，因此，在施工方面投资较大，只有进行大规模生产的时候，才能保障经济效益。一般用于生产筒形部件；生产效率高，成本低。可应用在运载火箭筒体、雷达罩、机匣。
复合材料在海洋工程中的应用
复合材料在海洋工程中的应用
海洋，占据着地球表面约 71%的面积，蕴含着丰富的资源和巨大的发展潜力。随着人类对海洋探索和开发的不断深入，海洋工程领域取得了显著的进步。在众多的创新技术和材料中，复合材料以其独特的性能在海洋工程中发挥着越来越重要的作用。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合而成的一种新型材料。其具有比强度高、比模量高、耐腐蚀性强、可设计性好等优点，这些特性使得复合材料在海洋工程的诸多方面展现出了卓越的应用价值。
在海洋船舶领域，复合材料的应用日益广泛。传统的金属船舶在长期的海洋环境中容易受到腐蚀，不仅增加了维护成本，还影响了船舶的使用寿命和性能。而复合材料制成的船舶部件，如船体、甲板、舱壁等，具有出色的耐腐蚀性，能够有效抵抗海水的侵蚀，减少维护次数和成本。此外，复合材料的比强度和比模量高，意味着在相同强度和刚度要求下，复合材料构件的重量更轻。这对于提高船舶的速度、燃油效率和载货能力具有重要意义。例如，一些高速快艇和豪华游艇采用复合材料制造船体，不仅减轻了重量，还提高了航行性能和舒适性。
海洋平台是海洋油气资源开发的重要基础设施，复合材料在海洋平台的建设和维护中也发挥着关键作用。海洋平台长期暴露在恶劣的海洋环境中，需要承受风、浪、流、腐蚀等多种因素的影响。复合材料的耐疲劳性能和耐腐蚀性使其非常适合用于制造海洋平台的结构部件，如桩腿、甲板模块、栏杆等。与传统的钢结构相比，复合材料结构能够减少平台的自重，提高平台的稳定性和安全性。同时，复合材料还可以通过优化设计，实现复杂的结构形状，提高平台的空间利用率和功能性。
在海洋能源开发方面，复合材料同样具有广阔的应用前景。例如，在海上风力发电领域，风机叶片是关键部件之一。传统的风机叶片通常采用金属或玻璃纤维增强复合材料制造，但随着风机功率的不断增大，对叶片的性能要求也越来越高。碳纤维增强复合材料由于其高强度、高模量和轻质的特点，逐渐成为大型风机叶片的理想材料。采用碳纤维增强复合材料制造的风机叶片，不仅能够提高风机的发电效率，还能降低叶片的重量和成本，延长叶片的使用寿命。此外，复合材料在海洋波浪能、潮汐能等其他海洋能源开发设备中也有应用，如浮体结构、能量转换部件等。
大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展
６２ 大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展
大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展
田振生 ，贾晓龙 ，柳柏杨 ，李武胜
（１中国石油吉化研究院，吉林 １３２０２１１；２．北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京 １０００２９） 摘要：采用碳纤维缠绕成型技术制造的大型压缩天然气（ＣＮＧ）气瓶，具有质量轻、强度高、疲劳强度好，耐腐蚀等特点，可 以满足海洋油田天然气开发及天然气的陆上储运等领域的应用需求。本文综述了国际上大型碳纤维复合材料ＣＮＧ气瓶的研 制及应用现状，结合国内天然气开发及储运和国产碳纤维复合材料应用的现实，提出了研制大型ＣＮＧ复合材料气瓶应突破的 关键技术、标准规范以及成型装备等。 关键词：碳纤维；复合材料；ＣＮＧ；气瓶；缠绕 中图分类号：ＴＢ３３２；ＴＱ３２７．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—０９９９（２０１３）０５—００６２—０５
ｌ 国际上大型ＣＮＧ气瓶的储运方式
及需求
当今世界能源紧张，世界各国在开发大陆油气
资源的同时，已经把目光转向了海洋油气资源，投入
大量人力物力进行海洋油气资源的勘探和开发。世
界范围内，天然气储量与石油储量在同一数量级上，
截至２００６年１月１日，全球天然气储量为１７３万亿
ｍ ，其中海洋天然气储量约１４０万亿ｍ 卜 。天然
气价格便宜，仅为汽柴油的５０％～６０％，作为一种
清洁燃料，其排放污染物比汽油、柴油等石油燃料低
得多，一氧化碳排放量减少９７％，碳氢化合物减少
７２％，二氧化碳减少２４％，二氧化硫减少９０％，氮氢
化物减少３９％，不含铅、苯等致癌的有毒物质。推
广应用天然气是符合国际及我国安全环保、节能减
排战略的成熟可行的最佳方案之一。目前，天然气
的用量逐年增加，２００８年天然气消费占世界一次能
源总消费比重的２４．１４％，预计２０２０年后世界天然
气消费将赶上并超过石油，天然气的时代即将到
碳纤维
目 录
摘要................................................................................................................................ 1
关键词............................................................................................................................ 1
1碳纤维的简介............................................................................................................. 1
2碳纤维性能................................................................................................................. 1
3碳纤维的应用实例..................................................................................................... 2
4碳纤维发展存在的主要问题..................................................................................... 3
5碳纤维的发展趋势..................................................................................................... 3
管道缺陷碳纤维修复补强技术规范
1 管道缺陷碳纤维修复补强
技术规范
篇一：管道补强技术 管道补强技术 “管道补强”是通过某种手段对管道进行修复,以起到增加管道强度、恢复管道安全运行的目的。管道的维修补强技术是保证管道完整性和延长管道使用寿命的重要手段。为此国内外对于管道维修补强技术研究和开发非常重视。迄今国内外用于管道维修补强的方法大致可以归结为三大类型和七小类型： （1）焊接类型：a.堆焊；b.打补丁；c.打套袖 （2）夹具类型：d.夹具；e.夹具注环氧 （3）纤维复合材料类型：f.玻璃纤维复合材料修复；g.碳纤维复合材料修复 目前的玻璃纤维复合材料补强技术由于玻璃纤维的强度低，多制成一定厚度的半成品，在施工现场进行干法缠绕施工。 玻璃纤维复合材料补强技术：预成型法Clock Spring修
2 复 预成型法（Full cure）是美国的Clock Spring公司最先开发并工程化的，在管道外腐蚀缺陷修复作业中已成功应用了逾20年。预成型法采用不饱和聚酯和玻璃纤维在工厂中预先根据含缺陷管道的管径制备复合套筒，然后在修补现场通过强力胶将复合套筒粘结于管道表面，从而起到恢复管道强度的目的。 图1为Clock Spring修复管道现场照片。 图1 Clock Spring修复管道缺陷 这种技术的优点有： 修复过程无需降压、无需动火、修复时间短； 复合材料工厂预制成型，无需现场配胶，产品质量稳定，修复效果好； 主要技术缺点有： 1、复合套筒自身刚度较大，不易变形，只能修复直管，不能用于修复异型件（弯头、三通等）； 2、一般选用纤维模量和强度较低的玻璃纤维，对管体强度的恢复效率有限； 3、复合套筒在加工中经过挤压、烘干、热处理及固化等一系列生产过程，其成本较高。 复合材料修复技术具有“不动火&不停输”的优点,在过去的，10 年内逐步兴起, 在管道缺陷修复中得到越来越多的应用。
3 通过对管道进行复合材料修复补强,可以起到如下三种主要作用(根据 ASME 做出的定义):(一) 降低缺陷处的应力 (二) 降低缺陷处的应变 (三) 恢复管道的承压能力 管道复合材料补强示意图 (说明:碳纤维复合材料厚度很小,平均厚度约为 0.5mm~0.8mm/层) 复合材料修复技术利用树脂基纤维增强复合材料在管道外形成复合材料修补层,分担管 道承受的载荷,降低管壁的应力并且限制管道缺陷处的应力集中,从而达到对管道补强 的目的,恢复管道的正常承压能力。如上图所示,图中的碳纤维复合材料为补强层,修 复后,补强层上产生了一定的应力,补强层起到了为管壁分担的内压的作用,这样就降 低了管壁和缺陷处承受的应力,降低了管道的风险,达到修复补强的目的。 PerpeWrap?复合材料修复系统的构成 PerpeWrap?复合材料修复系统由四个部分组成:(1)碳纤维布(2)粘浸胶(3)底漆(4) 专用修补剂。四个部分作为一个整体共同作用在管道上。 篇二：复合材料补强管道缺陷技术进展 复合材料管道缺陷修复技术进展 李荣光 吴长访 高强 王春明 1 （中国石油管道研究中心）（中国石油管道公司）（中国石油管道公司大庆输油气分公司） 摘要：管道缺陷复合材料
碳纤维复合材料在城镇燃气管道维修补强中的应用
城市燃气２００７／５（ｖｏ１．３８７）
碳纤维复合材料在城镇燃气管道维修补强中的应用 北京安科管道工程科技有限公司（１０００８３） 刘 国 郑 岩 北京市煤气热力工程设计院有限公司（１０００３２１ 孙明烨 陈 敏 摘要本文介绍了碳纤维复合材料补强技术。以北京某高压 天然气管道抢修项目作为工程案例．阐述了碳纤维复合材料 管道修复技术在城镇燃气管道维修补强中的应用。 关键词燃气管道碳纤维复合材料维修补强 １ 背景 随着我国经济的快速发展，城市建设十分迅速。 第三方损害及防腐层破损引起的腐蚀缺陷是威胁在 役城镇燃气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燃气管道．主 要的修复技术包括：焊接、换管、夹具、纤维复合材料 修复等【】１。 对于中、低压燃气管线．可以在管道降压或停输 之后采用焊接修复或换管．实施取决于管道能否停 输及停输造成的社会影响 采用焊接方法对中高压 燃气管道修复具有很大的危险性。由焊接引起的燃 气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做为一种高效快捷 的新型修复技术．已经在油气管道维护和大修中得 到应用【２ｌ【 。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．保障管道运行的不间断。目前国际国内市场上 存在碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料两种纤维 复合材料补强技术。碳纤维材料具有优异的拉伸强 度和弹性模量．代表着纤维复合材料补强技术的发 展趋势。 ２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［４１ 碳纤维材 料具有优异的力学性能．其抗拉强度超过 ３ ５００ＭＰａ．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 （２０７ｘ１０３ＭＰａ）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； ②施工简便快捷，操作时间短： 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 １１ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｇａｓ．ｏｒｇ．
碳纤维复合材料在深海油气开发中的应用
碳纤维复合材料
在深海油气开发中的应用
深海油气开采是当今世界石油开 发的趋势，已经成为世界各国竞争的 热点。我国海洋油气资源开采潜力十 分巨大，但与陆地石油勘探相比，我国 的深海油气勘探整体上还处于早期阶 段，与世界先进国家相比存在较大的 差距。加快深海油气开发已成为我国 当前石油战略发展的重要课题。 随着我国石油和天然气资源在陆 地及浅海区域的急剧减少，油气田勘 探开发已逐渐由近海向深海发展，开 采海域深度向１ ５００～３ ０００ｍ的深水 进军，这就给原来适用于浅海海域的 钻井平台及其配套装备带来了不可回 避的技术难题。使用传统钢质材料无 法有效地解决这些问题，例如，钢材的 密度过大，一个ｌ ５００ｍ水深的钻井平 台，其钢制系缆的质量就达６ ５００ｔ左 右，给钻井平台带来极大的载重负荷， 增加了平台的建造成本。此外，钢材在 海水中耐腐蚀性差，造成钻井平台的 钢制系缆和管道的平均工作寿命仅为 ２～３年。因此，对于能够承受恶劣海 洋环境的轻质高强材料的需求迫在眉 睫。由于碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ） 具有强度大（钢的７～９倍）、模量高、 耐腐蚀性强、抗疲劳损伤性能优异、易 于修补、抗冲击性强、热膨胀系数和导 热性低、质量轻又无浮力等诸多优点， 是目前最先进的复合材料之一，可被 ■文／易 明 江苏恒神纤维材料有限公司
广泛应用于深海石油平台的结构件 上，如脐带管加强杆、锚泊系缆、采油 立管、柔性立管等方面。Ｃ ＦＲＰ制成的 系缆可用于开采深度为３ ０００ｍ以上 的深海作业平台，且耐腐蚀性优异，工 作寿命可达２５年。可见在深海油气开 发领域，尽快研发和产业化应用轻质 高强、性能优异的ＣＦＲＰ构件是非常 必要的，也是产业急需的。
一 碳纤维及其复合材料的特 性和应用 碳纤维是一种性能优异的新材 料，最大的特点就是轻质高强，密度不 到钢的１／４，但拉伸强度是普通钢的７
新囊】ｌ斛产业ＮＯ．１１ ２０１３—ｊ
管道修复补强用复合材料现场检测及评价指标体系
５６ 石油ｌ 程建设
管道修复补强用复合材料现场检测
及评价指标体系
马卫锋 ，唐 凡２，梁 兵３，罗金恒 ，蔡 克 ，赵新伟
（１．中国石油集团石油管工程技术研究院，陕西西安７１００６５；２．中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏 研究中心，陕西西安７１００１８；３．中国石油西南油气田分公司重庆气矿，重庆４０００２１）
摘要：管道复合材料修复补强技术缺少统一的现场应用效果检验方法及评价指标体系，文章借鉴
复合材料、管道外防腐层等检测方法，提出了一套简单易行的管道修复补强用复合材料检验方法及 评价体系，其评价结果可以作为管道管理者优选现有修复补强材料及产品的依据。 关键词：油气管道；修复补强技术；检测评价；纤维复合材料
ｄｏｉ：ｌ ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００１－２２０６．２０１ ３．０６．０１ ６
０ 引言 油气输送管道在服役过程中．由于受到输送介 质及管道外土壤等环境因素的影响．不可避免会发
生腐蚀：另外．第三方破坏引起的机械损伤等也会 导致在役管道产生许多缺陷．这些缺陷的存在及其
发展严重威胁管道的安全运行 美国运输部专门在 其安全条例中明确规定．当管道运行压力超过其指
定最小屈服强度的４０％时．必须对管道缺陷及各 类损伤采用合适的方法进行修复…
纤维复合材料修复补强技术是２０世纪９０年代 发展起来的一种结构补强技术．该技术具有施工安
全方便、不停输、不需要焊接作业、良好的可设计 性和耐腐蚀性等．因而在国际上深受重视．已广 泛应用于钢质管道的结构修复补强ｆｚ 。目前．复
合修复补强技术使用的材料主要包括玻璃纤维或 碳纤维复合材料套件、层间胶粘剂及缺陷填充材
料＝＝三种．补强修复施工工艺有预成型法和湿缠绕 法。
但是．由于国内外各公司针对各自产品的特 点．采用不同的现场施工工艺规范及要求，这导致
现场补强修复效果和质量差别较大。另外．复合材 料与钢管材料在膨胀系数、弹性模量和强度等方面
埋地钢质管道防腐保温层及管体缺陷修复规范
Q/DQHT
大庆市汇通建筑安装工程有限公司企业标准
Q/HT 0001-2014
埋地钢质管道防腐层及管体
缺陷修复技术标准
Coating of buried steel pipeline and pipe defect repairing technology standard
2014-06-01发布 2014-10-01实施
大庆市汇通建筑安装工程有限公司 发布 目次
前言 ................................................................................................................................................ 3
1 范围 ............................................................................................................................................ 4
2 规范性引用文件 ........................................................................................................................ 5
3术语和定义 ................................................................................................................................. 6
油气管道碳纤维复合材料修复技术及应用
２０１３焦 第２期 管 技 术 Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ５ 设 备 ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ２０１３ Ｎｏ．２ 油气管道碳纤维复合材料修复技术及应用 李枢一 ，张建兴 ，赵丽恒 ，张宇坤 ，辛成庆 （１．中石化天然气榆济管道分公司，山东济南２５０１０１；２．浙江浙能石油新能源有限公司，浙江杭州３１００１６） 摘要：随着管道完整性管理的应用和发展，开展管道修复受到了极大的关注。针对碳纤维复合材 料修复技术的现状，国内外公司都致力发展相应的碳纤维复合材料修复技术。通过实例介绍了碳纤维 复合材料修复技术应用于带有焊接补丁缺陷的天然气管道，取得较好的修复效果，使管道安全运行得 到了保证。 关键词：油气管道；碳纤维；补强；修复 中图分类号：ＴＥ８８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—９６１４（２０１３）０２—００３８—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｅｐａｉｒ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ＬＩ Ｓｈｕ—ｙｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ．ｘｉｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｌｉ．ｈｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｋｕｎ ，ＸＩＮ Ｃｈｅｎｇ—ｑｉｎｇ。 （１．Ｙｕｌｉｎ・ｔｏ－Ｊｉｎａｎ Ｇａｓ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｊｉｎａｎ ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＰＩＭ），ｐｅｏｐｌｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎ— ｔｉｏｎ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｗｉｔｈ ｒｅｇａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｄｅｆｅａｔ ｐｉｐｅ— ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｉｖｅ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｗｅｌｄ ｐａｔｃｈｅｓ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｒｅｐａｉｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｐａｉｒ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈ ｅｎｓｕｒｅｓ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｃａｒｂｏｒｔ ｆｉｂｅｒ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ；ｒｅｐａｉｒ ０引言 随着对油气资源需求的不断增加，国内油气管道 事业快速发展。然而随着管道总长度的增加，由于外 力损伤、腐蚀、管材缺陷等原因 Ｊ，油气管道失效事故 频繁发生。许多早期建设的油气管道运行年限已接 近或超过其设计寿命，进入事故多发期。相关资料表 明 ：国内早期投用的油气管道的爆裂事故高达７ —１０ ７欠／（ｋｍ・ａ），每年用于更新和维修旧管道的费 用约占新建管道总投资的１０％一２０％，每年因外腐蚀 造成的管道更换率达到２．５％。因此，为了避免因管 道事故而造成的巨大损失，需要开展管道修复工作。 随着检测技术、检测设备和修复技术等的发展， 管道完整性管理也得到了发展。碳纤维复合材料修 复技术主要是利用碳纤维复合材料的高强度特性，采 用粘结树脂在缺陷管道上缠绕一定厚度的纤维层，树 脂固化后与管道结成一体，从而恢复缺陷管道的强 度。由于碳纤维复合材料修复具有不需动火焊接、工 收稿日期；２０１２—０１—１２ 收修改稿日期：２０１２—１０—２１ 艺简单、施工迅速、操作安全、可实现不停输修复，并 且成本相对较低等优势，已被管道行业普遍接受。 １９９７年，国外成功地将碳纤维复合材料修复技术应用 在埋地钢质管道上＿４ｊ。 １碳纤维复合材料修复技术 １．１碳纤维复合材料修复技术进展情况 随着复合材料的广泛应用，各国管道行业都致力于 发展这项新技术，主要有国外的Ａｒｍｏｒ Ｐｌａｔｅ、Ｔ．Ｄ．Ｗｉｌ— ｌｉａｍｓｏｎ、Ｎｅｐｔｕｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、３Ｘ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｆｕｒｍａｎｉｔｅ等公 司和国内的北京安科管道工程科技有限公司等，相应开 发出Ｃｌｏｃｋ Ｓｐｒｉｎｇ、Ａｒｍｏｒ Ｈａｔｅ Ｐｉｐｅ Ｗｒａｐ、Ｓｙｎｔｈｏ－Ｇｌａｓｓ 、 Ｂｌａｃｋ—Ｄｉａｍｏ玎ｄＴＭ和ＡｎｋｏＷｒａｐ 等一系列复合材料修复 技术，这些修复技术在工程上都得到了很好的应用。这 些复合材料修复技术主要分为两大类型：分层法（Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ）和湿缠绕法（Ｗｅｔ ｌａｙ—ｕｐ Ｓｙｓｔｅｍｓ）Ｌ５－６１。 美国、英国和加拿大等编制了复合材料修复的相 关标准，在ＡＳＭＥ Ｂ３１．４和ＡＳＭＥ Ｂ３１．８以及美国运 输部（ＤＯＴ）的管道安全规范中都有提及