技術(shù)原理

油田管道及油井套管短接碳纖維加固結(jié)構(gòu)補強技術(shù)做為一種快捷的新型修復(fù)技術(shù)，已經(jīng)在油氣管道和井口套管短接維護和大修中得到應(yīng)用，適用于溫度350攝氏度以下的各種介質(zhì)的低、中、高壓管線和井口套管短接。其優(yōu)點是免焊不動火，極大地降低了操作的風(fēng)險性，提高了施工的安全性,可以帶壓修復(fù)，保障管道運行的不間斷。碳纖維材料具有優(yōu)異的拉伸強度和彈性模量，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在管道上，就是在管道外又建了一個新的管道，避免了外界環(huán)境對管道和套管短接的腐蝕，又提高了管道和套管短接的承壓能力，還減少了管道和套管短接熱量對外界的傳導(dǎo)。

高密度碳纖維布，耐高溫環(huán)氧加固膠(耐350攝氏度高溫)，鋼質(zhì)修補膠。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)構(gòu)加固修復(fù)用碳纖維片材JG/T167-2016。

美國天然氣研究協(xié)會(Gas Research Institute) 的研究表明，纖維復(fù)合材料對壓力管道的修復(fù)效果取決于復(fù)合材料的抗拉強度和彈性模量。碳纖維材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其抗拉強度超過3500MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼材的抗拉強度，碳纖維復(fù)合材料的彈性模量與鋼材的彈性模量(207x103MPa)幾乎完全相同，補強層與鋼管具有非常好的變形協(xié)同性。補強層能夠替代管道缺陷處承擔(dān)管道的內(nèi)壓，降低管道缺陷處應(yīng)力集中。

實驗與測試

為了測試實際補強效果，力強基業(yè)公司設(shè)計了一系列全尺寸爆破實驗，以其中一組為例，具體實驗方法和內(nèi)容如下:

測試一

管道直徑325mm，管道名義壁厚7.0mm，管道實際壁厚6.7mm。

管道材料材質(zhì): Q235B

管道材料的抗拉強度: 435~489MPa

管道材料的屈服強度: 235MPa

無缺陷管道爆破壓力: 18.0~20.2MPa

修復(fù)的目的:補強處爆破壓力與無缺陷處持平或相等。

試樣缺陷深度4.7mm，達(dá)到實際壁厚的70. 1%，軸向長度200mm，環(huán)向長度200mm。

實驗結(jié)果

管道均在18.0MPa以上發(fā)生破裂，補強處完好，破裂點發(fā)生在未補強無缺陷處，管道可以目測到發(fā)生了較大的膨脹。結(jié)果認(rèn)為，碳纖維復(fù)合材料修復(fù)方案科學(xué)有效，是一種可靠的修復(fù)手段。

測試二

彎頭缺陷補強后爆破實驗，彎頭直徑377mm，管道名義壁厚10.0mm

管道材料材質(zhì)：L415 試樣缺陷深度達(dá)到實際壁厚的80%，軸向長度200mm，環(huán)向長度200mm。

實驗結(jié)果

管道在24.0MPa以上發(fā)生破裂，補強處完好，破裂點發(fā)生在未補強無缺陷處，管道可以目測到發(fā)生了額較大的膨脹。結(jié)果認(rèn)為，碳纖維復(fù)合材料修復(fù)方案科學(xué)有效，是一種可靠的修復(fù)手段。