碳纤维复合材料对压力管道进行修复补强的技术，是利用碳纤维布在纤维方向上具有高强度的特性，用环氧树脂充分浸透碳纤维丝，外包覆在修复管道部位，使缺陷部位恢复原有强度。 

该技术的优点是可以在线修复，且不用焊接，避免了焊穿发生危险。复合材料管道修复补强技术是一项新兴的技术，该补强系统由高强度碳纤维、高强度填平树脂以及高性能环氧粘结剂三个部分组成。在缺陷修复时，首先利用填平树脂对缺陷进行填平处理，然后在管道外缠绕碳纤维与环氧粘结剂所组成的碳纤维复合材料。填平树脂固化后具有优异的抗压强度。碳纤维复合材料固化后具有极高的抗拉强度和弹性模量，它将通过填平树脂限制缺陷处的径向膨胀变形，降低缺陷处的拉伸应力与应变，实现对管道缺陷的补强修复。 

双向碳纤维复合材料补强技术可以对壁厚损失低于80%的管道缺陷进行补强修复。通过计算设计补强碳纤维布的层数，在对含缺陷管道进行剩余强度评价的基础上，确定恢复管道正常运行压力所需要的补强层数。碳纤维补强技术中复合材料初步固化时间为12～36小时。根据环境温度不同，初步固化时间长短可能有差别；补强层初步固化后，即可回填。在碳纤维布补强施工完成后，不影响修补部位的其他工序，可使用防腐冷缠带、热收缩带或其他防腐材料在补强层外进行防腐处理。

碳纤维复合材料对输油管道抢修

碳纤维复合材料修补方案，经相关部门设计、计算。确定采用碳纤维复合材料补强技术方案，对管道进行抢修。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。在有限元模型中，钢材的弹性模量取207GPa，泊松比为0.3，屈服强度为450MPa。管道内的运行压力设定为3MPa。碳纤维复合材料补强层数为6层。根据上述条件计算得到未补强管道中的环向应力与补强后管道中的环向应力分布云图。

由计算结果可知未补强管道凹陷的边缘处存在严重的应力集中。大的环向应力数值达到322MPa，远远超过无缺陷管道承载3MPa压力时的管壁环向应力。并且这个应力数值已经接近钢材的屈服强度。此管道存在内压波动时，在疲劳载荷的作用下，极易在应力集中处发生疲劳破坏。如不进行补强处理，凹陷处壁厚可能继续减少，使管道缺陷处应力集中更严重。

采用碳纤维复合材料补强技术后，管道中环向应力有明显的降低，严重区域的环向应力为164MPa。这个应力数值低于钢材的屈服强度，管道变形尚处于弹性变形范围。管道经过补强处理后，管壁的应力集中将大大缓解，管道将处于安全应力范围内。

补强方案确定后的施工流程为：

①对管道外表面进行预处理，清除防腐层；

②使用电动除锈工具打磨管道表面，达到St3级的除锈要求；

③使用清洗剂清洗管道表面并使之充分干燥；

④在凹陷处涂抹填平树脂，修补至缺陷部位表面平整；

⑤填平树脂初步固化后，缠绕高强度碳纤维复合材料，确保复合材料覆盖了缺陷部位，缠绕层数为6层；

⑥对补强区域进行防腐处理，然后回填。

碳纤维复合材料修复补强技术相对于其他类型的修复技术，具有更高的安全性、可靠性及适应性。对于管道凹坑类型的机械损伤有较好的修复能力。为今后类似问题的解决提供了参考。

   碳纤维复合材料压力管道修复系统

    管道复合材料补强:压力管道因为腐蚀、机械损伤等缺陷，降低管道的强度，使其承载能力无法达到原有设计压力。管道因内压会产生径向膨胀而在管壁中产生环向拉伸应力。在管壁减薄区域（如腐蚀坑）会产生应力集中，当此处的应力大于材料抗拉强度极限时，该处将发生破裂失效和泄漏。复合材料修复可以起到: 降低缺陷处的应力,应变,恢复管道的承压能力。

碳纤维复合材料修复解决电偶腐蚀问题：涂敷厚度为0.1mm的环氧涂层在海水中使电偶腐蚀速率降低了70%，涂敷一层厚度为0.25mm的环氧涂层则使腐蚀速率降低了21倍。涂层厚度大于0.5mm，可以完全消除电偶腐蚀问题。 两种材料能否发生电偶腐蚀，必须满足三个条件：(1)存在腐蚀电介质，例如含有各种离子的水溶液，构成腐蚀电池的离子导电回路； (2)两种材料在所处腐蚀介质中的稳定电位不同，具有一定的电位差； (3)两种材料直接接触或者有其它导体连接，构成腐蚀电池的电子导电回路。 底漆消除了电位差的作用，避免了电偶腐蚀的发生，补强层外部再缠绕蜡带等材料，消除了条件离子。 消除电偶腐蚀之后，复合材料修复基本不存在其他腐蚀问题。

管道补强标准：强度设计规定了碳纤维复合材料理论设计变形率约束在0.4%以内，管道恢复的具体设计准则。规定了补强产品温度服役范围，要求服役温度应低于复合材料玻璃态温度以下15度，方可保证50年的使用寿命。

双向碳纤维布和单向碳纤维布区别 ：单向布使用简单，操作方便，施工质量容易控制。双向碳纤维布布可以很容易的处理各种曲面，如三通、弯头的曲面，而单向布则很困难。另外，单向布与双向布复合材料力学性能有较大的改变。

补强管道树脂固化：管道补强产品在常温下只需要2个小时就能完成基本固化，可加温固化，30分钟即可固化完成，恢复生产运行。

管道补强冬季施工：在冬季施工，但是有些条件下需要辅助措施。

修复缺陷点时间：不计算管道开挖和打磨时间在内，修复一个缺陷点，表面缺陷填平约为20分钟，涂刷底漆和粘贴纤维约为30分钟，固化约为2个小时，总共需要约3个小时彻底完成一个缺陷点的修复。

管道补强产品：单层厚度约为0.5mm-1.0mm之间。通常缠绕2-6层，厚度在几毫米范围内。

泄漏管道：需要考虑泄漏的介质、漏点大小、温度、压力等多个综合因素。

复合材料抗渗漏能力：补强6层CC类型碳纤维布，能够承受约10MPa的内压。缺陷类型为穿透裂纹。