凯夫拉带/碳纤维带管道堵漏补强复合工艺操作说明

纤维复合材料管道修复加固技术，施工简单快捷。短时间内修复补强，达到原有管道的设计要求，操作灵活，满足各种缺陷快速修复，施工操作工艺如下：

一、数据收集、方案设计

依据ISO24817或ASME-PCC国际标准，管道修复前对原有管道的数据采集，依据相关标准和软件设计技术，确定技术方案。

1、数据采集内容包括：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、防腐层类型、管道位置、缺陷位置、缺陷类型、缺陷长度、缺陷宽度、缺陷深度、泄漏直径、流体类型、管道运行年限、拟使用年限及其他信息等信息。

2、方案设计：堵漏方案和复合材料修复补强方案。

二、修复部位处理（清理防腐层、管道打磨）

确定好修复方案并现场确认后，对修复部位的管道进行处理，达到SA2.5级以上，使管道表面存在的任何缺陷包括焊渣、不合要求的外接物、焊缝缺陷（错边、未融合、噘嘴等）、腐蚀损伤、机械损伤、变形等均应按要求进行处理或修复。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，修复部位两端应留有100mm的延生。

三、补强点修复找平

用专用的修补剂，按A/B组分的配比要求，称量后均匀混合后使用，使缺陷部位完全覆盖修补剂，并使修补点填实、修整平滑或留有弧度和边坡。

四、调配涂抹树脂，纤维带缠绕修复

修补剂固化后按树脂A/B组分的配比要求，准确称量主剂和固化剂，搅拌均匀后，用毛刷或滚筒涂刷在管道表面。配胶时应注意用量，并在半小时内用完（25℃），以免固化后不能使用。

缠绕补强凯夫拉带和碳纤维带时，应将树脂充分浸透并拉紧缠绕，按设计要求缠绕的层数和宽度，拉紧纤维补强带，缠绕每一层的第一圈和最后一圈时应当径向缠绕一周，中间部分按照50%搭接缠绕；前一条补强带中断需要续接时，后一条补强带应当覆盖前一条补强带的半圈；弯头部位的缠绕距离和搭接长度以弯头外弧为准。缠绕至弯头部位时，应当对准弯头的圆心点施力。

五、表面处理及回填

表面树脂固化，需要养护3天，使其充分的干燥固化后对修复不强点进行检验，复合设计要求后方可进行，

防腐保温施工，开挖管道方可回填，保护好环境

撕裂强度测试（四）

9. 测试报告：

9.1 记录参考标准。

9.2 详细描述测试样品。

9.3 详细测试试片的类型和厚度。

9.4 记录测试样品的最终撕裂强度值，精确到1 N/mm。对于测试样品采用“T”型试片和“CP”型试片的，则应分方向记录测试样品的最终撕裂强度值，精确到1 N/mm并注明其拉力曲线图形分析法和取值方式。

9.5 记录调控环境的温湿度，调控时间，测试环境，测试日期和操作人等。

9.6 若与本方法有任何偏差，则记录之。

10. 备注：

10.1 测试样品的撕裂强度值与测试试样的形式、其拉伸速度及其试验温度有关。对于硫化橡胶测试样品，还对压延效应敏感。

10.2 拉力曲线图形的分析：

10.2.1对于“A”型试片、“B”型试片和“C”型试片，其力的曲线波动形式一般是由小到大，达到最大力后由大到小，直到撕裂完成后终止。

10.2.2 对于“T”型试片和“CP”型试片，其力的曲线波动形式一般是锯齿状波峰波谷变化的过程，其主要有两种形式，见图 7所示。对于多峰变化明显的曲线，其图形表现形式就是撕裂力值增加与减少不断地发生变化，随着测试试片材料受到一定的张力，即撕裂力后产生撕裂，出现波峰值，接着其张力减少，撕裂长度增加，回复一段距离后，其撕裂力又不断地升高，撕裂的最低值即为波谷值，如此不断的更替，形成多峰变化明显的曲线。对于平缓的曲线，其图形表现形式就是撕裂过程从开始至结束，其撕裂力波动不明显，只有几个很小的波动。

10.2.3 拉力曲线峰值的分析：

⑴ 拉力曲线峰值平均值的定义：所有峰值力的总和除以所有峰值的个数即为峰值的平均值。

⑵ 对于任何完整的力值曲线，单个峰值如果偏离其平均峰值的20 %，则应舍去，尔后再重新计算峰值的平均值再进行比较进行取舍。

⑶ 整个拉力曲线中，在最初的和最后的曲线中，出现短暂重复的锯齿状曲线是正常的表示。在曲线中，峰值大小是易变的，一些峰值会特别的高或低，尤其是撕裂在开始和结束时。

10.2.4 拉力曲线谷值的分析：

⑴ 拉力曲线谷值平均值的定义：所有谷值力的总和除以所有谷值的个数即为谷值的平均值。

⑵ 对于任何完整的力值曲线，单个谷值如果偏离其平均谷值的20 %，则应舍去，尔后再重新计算谷值的平均值再进行比较进行取舍。

⑶ 相对峰值而言，谷值是测试试片材料被撕裂后其所需张力缓和时产生的现象，其图形形式是曲线从一个不明显的斜面递增到一个明显的斜面。

10.2.5 拉力曲线平均值的分析：取其峰值和谷值的平均值进行算术平均，即为整个数据的平均值。

10.2.6 拉力曲线整体分析：测量交替区域的整个范围的曲线值称为整体分析。

10.2.7 拉力曲线手动分析：用来计算中间值的平均值。对于多峰变化明显的曲线，用一条水平线定位其中值，最小值和第一个峰值，沿这条线向前移动，可数出峰值的个数。对于平滑的撕裂曲线，在曲线中直接找出其中值。

8. 测试程序:

8.1 打开拉力试验机电源，选定测试程序和输入测试编号，根据测试试片的类型，设定拉力试验机夹具的分开速度，对于“A”型试片、“B”型试片和“C”型试片，拉力试验机夹具的分开速度为(500±50) mm/min.。对于“T”型试片和“CP”型试片，拉力试验机夹具的分开速度为(50±5) mm/min.。

8.2 取出1个鞋底测试试片，用精确到0.01 mm的标准厚度计测量其厚度值，其最终厚度值记为Ti，精确到0.01 mm，其具体测法是：

⑴ 对于“A”型试片、“B”型试片和“C”型试片，在测试试片宽向的中心位置测量3个点的厚度，其中1个点必须要包括刻痕或顶点处，记录其测试结果值的中间值作为最终的厚度值T_i 。

⑵ 对于“T”型试片，沿测试试片的长向在头尾及中间3个点测量其厚度，记录其测试结果值的中间值作为最终的厚度值T_i 。

⑶ 对于“CP”型试片，测试其凹槽的厚度。有两种测量方法，第一种方法是测量其凹槽的整个厚度，测量3个点后取算术平均值，再减去3.60 mm就为凹槽的厚度值；第二种方法是用一个带刻度线的双孔显微镜测量凹槽的厚度，记录其所有测试结果的算术平均值。

相比而言，用第二种方法更精确，但两种方法都允许有5 %的误差。

8.3 调整拉力试验机两夹具之间的距离，使之符合测试试片的夹持距离要求，同时要保证两夹具呈水平状态，尔后将拉力试验机的初始荷重归零，之后将测试试片对称地固定在拉力试验机的上下夹具并牢牢夹紧，图6所示为夹紧的“T”型试片。

8.4点击拉力试验机“开始测试”图标开始测试，直到测试试片完全撕裂，停止测试，取下测试试片，分析所获得拉力曲线图形并记录其测试结果值，其最终拉力值记为F_i，精确到1 N。对于“A”型试片、“B”型试片和“C”型试片，记录其最大力量作为最终的拉力值F_i。对于“T”型试片和“CP”型试片，根据所获得拉力曲线图形和撕裂类型，有选择性地记录其峰值，或峰值的算术平均值，或峰值的中值，或峰值和谷值的算术平均值，或整个撕裂力的算术平均值作为最终的拉力值F_i。

8.5 计算测试试片的撕裂强度值Si，精确到1 N/mm，其计算见式 1。

  式 1

8.6 重复8.2至8.5的操作，测试余下的4个测试试片，得到5个测试试片的撕裂强度值，取其5个测试试片的撕裂强度值的中间值作为测试样品的最终撕裂强度值。对于“T”型试片和“CP”型试片，还需测试另一方向的5个测试试片，得到另一方向的5个测试试片的撕裂强度值，同样地，取其5个测试试片的撕裂强度值的中间值作为测试样品另一方向的最终撕裂强度值。

管道在服役过程中，不可避免地会由于腐蚀、疲劳和机械损伤等方式造成管道缺陷，降低管道最大安全操作压力和可靠性。实践证明，对管道进行检测-评估-维修补强是保证管道完整性的一个有效的方式。利用内检测或外检测技术，对防腐层和管体的缺陷和损伤，评估其弹塑性力学、断裂力学和损伤力学的模型、评价缺陷管道的剩余强度，并结合缺陷长大动力学规律，预测含缺陷管道的剩余寿命。

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。对于管道维修补强技术研究和开发也是节约社会资源的有效方式，管道维修补强的方法大致可以归结为三大类型和八小类型：

(1) 焊接类型：

(a)堆焊；(b)打补丁；(c)打套桶；

(2) 夹具类型：

(d)普通夹具；(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；芳纶纤维复合材料修复。

聚能碳纤维复合材料管道修复补强技术已成功应用于诸多城市燃气公司的多条管线，取得了良好的补强效果和经济效益。

公司生产的高强度双向碳纤维布和环氧树脂复合材料，修复加固后结构增重小、厚度薄。修复系统可设计性强,对复杂表面修补后与母体粘合紧密,保持原有结构外形；提高缺陷的刚度、强度，减少应力集中等，避免停产损失，确保生产安全进行。

聚能s玻璃纤维布管道维修补强系统

高强玻璃纤维和普通无碱玻璃纤维相比具有的拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、耐高温、抗疲劳性好等优良特征。高强玻璃纤维在国内外的发展，应用于特定的领域，充分发挥高强度玻璃纤维的特性。

一、特点

高强玻纤与常用E玻纤相比具有下列主要特点：拉伸强度高、弹性模量高，断裂伸长量大抗冲击性能好，化学稳定性好，耐高温，抗疲劳特性及雷达透波性能好。

1、高强玻纤的拉伸强度及弹性模量

高强玻纤的拉伸强度，弹性模量分别比E玻纤提高了30%～40%和16%～20%以上。用高强玻纤制成的复合材料其强度及模量比E玻纤制成的复合材料分别高近50%。

2、耐冲击性能

断裂伸长率表示纤维抗冲击变形的能力，高强玻纤的断裂伸长量大于5%，和芳纶纤维、碳纤维相比，在一定应力下形变能力能充分吸收冲击能量，该特性决定高强纤维可以作为一种比较理想的防弹材

3、耐疲劳特性：高强玻纤的耐疲劳性能比E玻纤高出10倍以上，用高强玻纤制成的复合材料具有更长的工作寿命

4、化学稳定特性

高强玻纤具有高的化学稳定性，其水煮，酸洗，碱洗后强度保持率比E玻纤高。

5、耐高温性能

高强玻纤在比E玻纤更高的温度下熔制而成，具有较高的软化点，通常高强玻纤要比E玻纤更耐100～150 ℃。

二、应用

高强玻璃纤维主要应用大型风力叶片骨架、摩擦材料等。它在高性能的增强材料方面的广泛应用。 

公司专门从事复合材料管道维修补强技术研发、产品加工销售及技术服务的。产品主要应用于石油、化工、燃气、油田、管道公司、钻井平台、化工厂等行业。同时提供工程施工和技术服务，为为各相关行业的管道安全领域提供优秀的解决方案。

碳纤维管道修复补强

压力管道在服役过程中因为腐蚀、机械损伤等原因产生许多缺陷，这些缺陷降低了管道的强度，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.

“碳纤维管道补强” 技术涵盖了各种类型的压力管道和压力容器，可为：油气储运、炼油、化工、发电、钢铁冶炼等企业提供服务。碳纤维复合材料修复技术具有不动火、不停产、施工便利、工期短等优点，近几年，在管道缺陷修复中得到得到广泛应用。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：(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补强技术。

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。

碳纤维具有较高的强度、模量，具有一定的优势，通常来讲，补强6层碳纤维布，能够承受约10MPa的内压。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， 碳纤维复合材料补强产品使用的双向碳纤维布可以很容易的处理各种曲面，如三通、弯头的曲面等，受力均匀，无须复杂裁减。 单向布使用简单，操作方便，施工质量容易控制。单向布与双向布复合材料力学性能有较大的改变。

究表明：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。 材料采用涂层厚度大于0.5mm，可以完全消除电偶腐蚀问题。 

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。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。

碳纤维复合材料在燃气管道维修补强中的应用

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。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。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。

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。

    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。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，降低含缺陷管道的应力水平，限制管道的膨胀变形；

    ④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；

    ⑤碳纤维复合材料补强层厚度小，方便后续的防腐处理：

    ⑥碳纤维补强缠绕、铺设方式灵活。可对环焊缝和螺旋焊缝缺陷(包括高焊缝余高和严重错边)补强：还可对弯管、三通、大小头等不规则管件修复；

  ⑦可以用于腐蚀、机械损伤和裂纹等缺陷修复补强，也可用于整个管段的提压增强处理。应用范围广。

聚能芳纶带管道永久性补强修复带主要原料为凯夫拉纤维，这种新型材料密度低，强度高（是钢强度的5倍），韧性好，耐高温，防腐蚀，坚韧耐磨.在相同的情况下，其防护能力比碳纤维至少增加一倍，其韧性以及抗冲击性则远远大于碳纤维。

一、同类产品的性能优势

1、使用安全：与其他管道补强方式相比，聚能芳纶带不导电，保证修复后管道的安全性。
2、操作简单：不需要复杂的安装工具及设备，与其他修复产品相比更为轻便灵活。
3、适用广泛：弯头和三通及管道焊接部位的不平整表面，同样可以修复。
4、技术领先：修复前有专业的分析计算软件，保证修复管道的可靠性

二、聚能芳纶带适用范围

聚能芳纶带管生产安装标准：ISO 24817&ASME PCC-2 生产，可用于含腐蚀、裂纹、机械损伤、焊缝缺陷、几何缺陷和材质缺陷管道的修复补强，可用于内腐蚀管道的增强，管道单点缺陷补强，还可用于整体管段的缺陷补强。 除此之外，还可用于对无缺陷管道的提压增强，例如地区类别改变导致对管道安全系数要求的增加和管道运行压力需要提高等情况都可以用该项技术进行增强处理，其适用温度为-30℃~250℃，可适用于常温、高温、内腐蚀、外腐蚀、陆上、水下、直管，弯管，三通等环境中80mpa以下压力，能够取代经济成本高昂的换管修复

三、聚能芳纶带修复工艺步骤

1、采集管道信息，以及管道缺陷信息，使用专业分析软件和相关标准计算管道缺陷的相关数据信息，并确定补强修复的产品类型和方式。

2、对管道表面进行粗糙度处理，管道表面喷砂打磨工具可以使金属管道表面粗糙度达到65到83微米。使用方法简单,坚 韧的钢刷能去除表面的锈蚀及防腐层，并达到表面硬化的效果代替喷砂作业。

3、管道表面处理后，使用管道缺陷填充泥修复暴露出的管道表面腐蚀缺陷。

4、按设计要求，选择树脂类型以及凯夫拉纤维的缠绕层数，完成管道补强。

5、修补完成后对管道表面进行外处理，并记录验收。