專利名稱：：一種修復(fù)管道的方法及其專用修復(fù)材料體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種修復(fù)管道的方法及其專用修復(fù)材料體系。
背景技術(shù)：
：油氣管道運(yùn)輸是五大運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)之一，僅目前我國油氣長輸管道就達(dá)4萬公里左右。除此之外，煉化廠、電廠、化工廠等各種企業(yè)所擁有的工業(yè)管道數(shù)量眾多?，F(xiàn)有的管道修復(fù)方法包括焊接、夾具和復(fù)合材料修復(fù)等，復(fù)合材料修復(fù)方法主要集中于碳纖維復(fù)合材料修復(fù)和玻璃纖維復(fù)合材料修復(fù)。美國的ClockSpring、APPW等產(chǎn)品采用玻璃纖維復(fù)合材料修復(fù)方法維修管道，中國的PerpeWmpTM、AnkoWrapTM產(chǎn)品和美國的BlackDiamond、01&111011￡1\^3口@等產(chǎn)品采用碳纖維復(fù)合材料修復(fù)方法修復(fù)管道。在現(xiàn)有的幾種主要的油氣管道碳纖維復(fù)合材料修復(fù)方法中，其復(fù)合材料修復(fù)系統(tǒng)主要包括如下幾種材料(1)缺陷填平材料；(2)環(huán)氧樹脂類底漆材料；(3)碳纖維復(fù)合材料，采用碳纖維片材加浸漬膠浸漬；(4)修復(fù)后外加的防腐層。鋼質(zhì)管道缺陷填平材料必須具備優(yōu)良的性能。因?yàn)槿毕莶课灰呀?jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕，缺陷填平材料的各種性能指標(biāo)(如固化收縮率、吸水性、耐溫性能、抗老化性能、力學(xué)性能等)將直接影響著腐蝕是否會(huì)繼續(xù)發(fā)生。修補(bǔ)劑性能不佳，會(huì)發(fā)生脆裂并造成縫隙或孔隙，進(jìn)而發(fā)生吸水等問題，會(huì)加重腐蝕并造成穿孔等危險(xiǎn)。以前曾經(jīng)發(fā)生過某玻璃纖維修復(fù)材料修復(fù)管道時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)行表面修補(bǔ)處理不當(dāng)，最后造成泄漏的事故。普通的混凝土修補(bǔ)用環(huán)氧樹脂膩?zhàn)硬贿m合鋼質(zhì)管道的缺陷修復(fù)。另外，有些管道修復(fù)搶修工程中，快速固化是缺陷填平材料必需的技術(shù)指標(biāo)之一。BlackDiamond、DiamondWrap、ClockSpring、APPW、AnkoWrapTM等產(chǎn)品的缺陷填平材料性能各不相同，大多數(shù)產(chǎn)品均無法達(dá)到室溫條件下5分鐘以內(nèi)基本固化的使用要求，無法滿足快速搶修的施工要求。碳纖維復(fù)合材料與金屬表面接觸，會(huì)產(chǎn)生的問題既包括碳纖維復(fù)合材料是否導(dǎo)電并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的問題，也包括復(fù)合材料修復(fù)層是否會(huì)發(fā)生陰極剝離的問題，為了解決該問題，需要一種既能夠解決陰極剝離問題又能起到絕緣作用的涂層。在同類產(chǎn)品中很少有此類抗陰極剝離涂層方面技術(shù)的報(bào)道及應(yīng)用，個(gè)別產(chǎn)品采用了環(huán)氧樹脂作為底漆材料，其抗陰極剝離性能沒有詳細(xì)數(shù)據(jù)可供參考。管道內(nèi)介質(zhì)經(jīng)常具有較高的溫度，進(jìn)行修復(fù)時(shí)浸漬碳纖維片材的浸漬膠需要耐受較高的溫度，目前除了美國Diamond\\^叩@系列產(chǎn)品中有耐高溫的產(chǎn)品，其他公司產(chǎn)品尚沒有耐溫超過82攝氏度的產(chǎn)品，并且Diamond\^叩@從未公開過其產(chǎn)品設(shè)計(jì)配方。在化工廠、電廠中的很多管道修復(fù)亟需耐高溫復(fù)合材料修復(fù)產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種修復(fù)管道的方法及其修復(fù)材料體系。本發(fā)明所提供的用于管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系，由填平缺陷的修補(bǔ)劑，抗陰極剝離涂層，碳纖維布和浸漬膠組成；其中，所述填平缺陷的修補(bǔ)劑由甲組分和乙組分組成，所述甲組分由如下重量份的組分組成有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂100份，端羧基液體丁腈橡膠525份，石英粉30~50份，陶土粉30~60份，玻璃鱗片Si0210~30份，云母粉20~50份，氣相二氧化硅1~5份，所述乙組分由如下重量份的組分組成苯酚-甲醛-二乙烯三胺25~45份，2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚0.5~5份，"氨基丙基三乙氧基硅垸1~5份；所述抗陰極剝離涂層為聚氨酯防腐涂料層；所述浸漬膠由A組分和B組分組成，所述A組分由如下重量份的組分組成四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂100份，5端羧基液體丁腈橡膠或端羥基液體丁腈橡膠納米級(jí)二氧化鈦氣相二氧化硅1020份，1~10份,1~5份；所述B組分由如下重量份的組分組成:2_乙基_4-甲基咪唑2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚1~10份，0.55份。優(yōu)選的，碳纖維布的彈性模量為100500GPa，抗拉強(qiáng)度為25007000MPa，單位面積重量為100400g/m2，延伸率為1.0~3.0%。其中，2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚的重量份具體可為0.5~4份，y-氨基丙基三乙氧基硅的重量份具體可為1~4份。所述填平缺陷的修補(bǔ)劑的甲組分中，所述石英粉的粒徑為200~600目；所述陶土粉的粒徑為300-350目，優(yōu)選為325目；所述玻璃鱗片Si02的粒徑為100-200目；所述云母粉的粒徑為200325目，優(yōu)選為200目或325目。所述抗陰極剝離涂層優(yōu)選為100%固體含量聚氨酯防腐涂料層。所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-2.0mm，優(yōu)選為0.2-1.5mm。本發(fā)明修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)管道的方法，是使用本發(fā)明用于壓力管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系進(jìn)行的，包括1)將壓力管道進(jìn)行表面處理的步驟；2)使用所述填平缺陷的修補(bǔ)劑對(duì)管道缺陷處修補(bǔ)的步驟；3)在需要補(bǔ)強(qiáng)的管道區(qū)域形成抗陰極剝離涂層的步驟；4)用所述浸漬膠涂刷或浸漬所述碳纖維布，于管道上鋪設(shè)所述碳纖維布的步驟。其中，步驟1)表面處理的標(biāo)準(zhǔn)為打磨除銹St3級(jí)或噴砂除銹Sa2.5級(jí)。步驟3)所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-2.0mm，優(yōu)選為0.2-1.5mm。表面處理標(biāo)準(zhǔn)參考國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T8923涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》。在用于壓力管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系，其中的修補(bǔ)劑添加了陶瓷和金屬粉末，改善了其強(qiáng)度、吸水率、抗腐蝕性能等，使其達(dá)到了鋼質(zhì)管道修補(bǔ)的要求；涂刷或安裝于管道外表面的材料必須具備優(yōu)良的抗陰極剝離性能，本發(fā)明組合材料體系增加了抗陰極剝離涂層，抗陰極剝離涂層具有優(yōu)良的電絕緣性能，避免了碳纖維復(fù)合材料與管道表面直接接觸可能產(chǎn)生的陰極剝離問題和其他的電化學(xué)腐蝕問題；環(huán)氧樹脂浸漬膠是碳纖維復(fù)合材料的基體材料，由于起增強(qiáng)作用的碳纖維布的性能比較穩(wěn)定，碳纖維復(fù)合材料的性能主要取決于基體材料，本發(fā)明環(huán)氧樹脂浸漬膠采用耐高溫的四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂，采用液體丁腈橡膠增韌，采用納米顆粒增強(qiáng)，具有良好的抗老化性能、韌性、耐溫性等性能，可以對(duì)運(yùn)行在溫度280攝氏度以下的管道進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)過加壓測試證實(shí)，采用本發(fā)明方法及組合材料體系修復(fù)的管道，不僅達(dá)到了修復(fù)管道的目的，而且，還能對(duì)管道缺陷處進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)，使得缺陷處的強(qiáng)度更強(qiáng)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。圖1為試樣PW-Ol的尺寸示意圖2為對(duì)試樣PW-01缺陷加工照片；圖3為將試樣PW-01缺陷處填平后照片；圖4為在試樣PW-01上涂刷抗陰極剝離涂層后照片；圖5為在試樣PW-01上纏繞碳纖維布后照片；圖6為試樣PW-01未加壓之前照片；圖7為試樣PW-01加壓爆破之后照片；圖8為試樣PW-02的尺寸示意圖9為對(duì)試樣PW-02缺陷加工照片；圖10為將試樣PW-02缺陷處填平后照片；圖11為在試樣PW-02上涂刷抗陰極剝離涂層后照片；圖12為在試樣PW-02上纏繞碳纖維布后照片；圖13為試樣PW-02未加壓之前照片；圖14為試樣PW-02加壓爆破之后照片；圖15為試樣PW-03的尺寸示意圖16為對(duì)試樣PW-03缺陷加工照片；圖17為將試樣PW-03缺陷處填平后照片；圖18為在試樣PW-03上涂刷抗陰極剝離涂層后照片；圖19為在試樣PW-03上纏繞碳纖維布后照片；圖20為試樣PW-03未加壓之前照片；圖21為試樣PW-03加壓爆破之后照片。具體實(shí)施例方式本發(fā)明用于含缺陷的鋼質(zhì)壓力管道修補(bǔ)專用的碳纖維復(fù)合材料修復(fù)系統(tǒng)，包括鋼質(zhì)壓力管道的缺陷專用修補(bǔ)劑，涂刷于管道表面的抗陰極剝離涂層，用于增強(qiáng)的碳纖維布，和涂刷于碳纖維布上的耐溫型環(huán)氧樹脂浸漬膠。"鋼質(zhì)壓力管道"指用鋼材制成的壓力管道。"碳纖維布"包括以碳纖維絲為原料編織的碳纖維布，優(yōu)選的，其彈性模量范圍為100500GPa;抗拉強(qiáng)度范圍為25007000MPa;單位面積重量范圍為100~400g/m2;延伸率為1.0~3.0%。如果沒有特殊說明，本發(fā)明所用的各種組分都可以通過商業(yè)途徑購買得到。專用修補(bǔ)劑由甲、乙兩個(gè)組分組成，其中甲組分包括(重量份)(A)IOO份有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂(B)5~25份端羧基液體丁腈橡膠(C)填充劑——3050份石英粉(200~600目)和30~60份陶土粉(300~350目，優(yōu)選325目)和10~30份玻璃鱗片Si02(100~200目)和20~50份云母粉(200325目，優(yōu)選為200目或325目)(D)l5份氣相二氧化硅；乙組分包括(重量份)(E)25~45份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(F)0.5~5份2，4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(G)l~5份Y-氨基丙基三乙氧基硅烷。本發(fā)明這種專用修補(bǔ)劑含有環(huán)氧樹脂、增韌劑、氣相二氧化硅及活性金屬粉末和陶瓷粉末等。制備時(shí)，先得到活性金屬粉末，再與其他原料按比例進(jìn)行混溶。該修補(bǔ)劑固化前呈膠泥狀，固化后無收縮耐磨耐蝕，具有金屬光澤，可以進(jìn)行各類機(jī)械加工；耐酸堿性能好，尤其適用于各種腐蝕性介質(zhì)中；并且，能在室溫下快速固化，25(TC以下可長期使用，短期可耐30(TC高溫?？龟帢O剝離涂層為聚氨酯涂料層，優(yōu)選為100%固體含量的聚氨酯防腐涂料層。涂層厚度為0.2-2.0mm，更優(yōu)選0.2-1.5mm。術(shù)語"100%固體含量聚氨酯防腐涂料"是指不含任何揮發(fā)物的雙組分聚氨酯類涂料，其包括兩組分，將兩組分按比例混合反應(yīng)可生成光滑致密的剛性聚氨酯涂層，其分子結(jié)構(gòu)是高度交聯(lián)的立體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體。該涂料可以通過商業(yè)途徑獲得?？龟帢O剝離涂層的用途是防止管道表面的碳纖維復(fù)合材料與管道發(fā)生陰極剝離效應(yīng)，抗陰極剝離涂層同時(shí)起到絕緣的作用。抗陰極剝離涂層具有較好的耐腐蝕性能及耐用性能，對(duì)鋼基體具有良好防腐作用的涂層的其抗陰極剝離性能也較強(qiáng)。涂層能很好地粘附于鋼基體之上，能夠耐剪切應(yīng)力腐蝕破壞。浸漬膠由A組分和B組分組成，其中，A組分包括(重量份)(a)100份四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂(b)10~20份端羧基液體丁腈橡膠或端羥基液體丁腈橡膠(c)l10份納米級(jí)二氧化鈦(d)15份氣相二氧化硅B組分包括(重量份)(e)l10份2-乙基-4甲基咪唑(f)0.55份2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚該浸漬膠用來涂刷或浸漬碳纖維布，使碳纖維布能夠良好地附著于壓力管道上；該浸漬膠固化后與碳纖維布組合而成碳纖維復(fù)合材料，固化后的浸漬膠作為碳纖維復(fù)合材料的基體，碳纖維布作為碳纖維復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料。本文使用的術(shù)語"四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂"是指含有四個(gè)官能團(tuán)(環(huán)氧基)的環(huán)氧樹脂。該四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂可以通過商業(yè)途徑獲得，或者由本領(lǐng)域技術(shù)人員按照現(xiàn)有的方法制備。管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的方法如下第一步首先將壓力管道(特別是鋼質(zhì)壓力管道)缺陷處和缺陷附近的金屬表面進(jìn)行表面處理，表面處理的標(biāo)準(zhǔn)為打磨除銹St3級(jí)或噴砂除銹Sa2.5級(jí)；第二步按比例配制修補(bǔ)劑，將修補(bǔ)劑涂于缺陷處，將管道表面凹坑填補(bǔ)平整；第三步在需要補(bǔ)強(qiáng)的管道區(qū)域形成抗陰極剝離涂層?？梢圆捎猛克⒌姆绞竭M(jìn)行，涂刷面積大于需要包覆的碳纖維復(fù)合材料的管道外表面面積；第四步手糊成型工藝粘貼碳纖維布和環(huán)氧樹脂浸漬膠(手工涂刷)，使環(huán)氧樹脂充分浸潤碳纖維布，纏繞完成之后，需要一定的時(shí)間使復(fù)合材料固化，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。下面以具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明。如果沒有另外說明，以下實(shí)施例中所用的"份"指重量份。實(shí)施例1:一、方案設(shè)計(jì)1、含缺陷管道相關(guān)參數(shù)管道直徑325mm管道長度3250mm管道名義壁厚7.0mm管道實(shí)際壁厚6.7mm管道材料材質(zhì)Q235B鋼管道材料的屈服強(qiáng)度235MPa管道材料的抗拉強(qiáng)度435~489MPa無缺陷管道理論爆破壓力18.0~20.2MPa缺陷深度2.8mm，金屬損失比例42%缺陷軸向長度200mm缺陷環(huán)向長度200mm2、補(bǔ)強(qiáng)用碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)指標(biāo)(表l):單向碳纖維布單層厚度0.167mm單向碳纖維布實(shí)測強(qiáng)度〉4000MPa彈性模量235GPa延伸率>1.5%表1碳纖維布的性能表<table>complextableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>3、修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方案補(bǔ)強(qiáng)環(huán)向?qū)訑?shù)4層補(bǔ)強(qiáng)軸向?qū)訑?shù)2層補(bǔ)強(qiáng)層寬度386mm設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ASME-PCC-24、修復(fù)的目的補(bǔ)強(qiáng)處爆破壓力于無缺陷處持平或相等。二、試樣加工第一步將缺陷附近進(jìn)行噴砂除銹，達(dá)到金屬表面處理Sa2.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，制作含缺陷管道試樣PW-Ol。管道整體尺寸如圖l所示，缺陷加工見圖2。第二步缺陷修復(fù)。按照如下配比配制修補(bǔ)劑，使用修補(bǔ)劑填平缺陷處，然后使用碳纖維復(fù)合材料修復(fù)缺陷處，分別見圖3和圖4。所述的專用修補(bǔ)劑由甲、乙兩個(gè)組分組成，其中甲組分包括(A)100份有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂(磐石市大田化工助劑研究所)(B)5份端羧基液體丁腈橡膠(CTBN，蘭州石化公司研究院)(C)填充劑-40份石英粉(200目，上海金半島化工有限公司)和60份陶土粉(325目，萊西市財(cái)源化工材料廠)和30份玻璃鱗片SiO2(100目，玻璃鱗片，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和50份云母粉(200目，石家莊海星云母粉有限公司)。(D)5份氣相二氧化硅(HL-150，無錫市金鼎隆華化工有限公司)所述的專用修補(bǔ)劑的乙組分包括(E)25份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化劑，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反應(yīng)獲得)的0.5份2,4,6-三(二甲胺基甲萄-苯酚(DMP-30促進(jìn)齊IJ，撫順佳化聚氨酯有限公司)(G)l份Y-氨基丙基三乙氧基硅垸(KH-550有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，裕德恒精細(xì)化工有限公司)第三步涂刷抗陰極剝離涂層，抗陰極剝離涂層所用涂料為100%固體含量聚氨酯防腐涂料(加拿大Madison化學(xué)公司)，涂層厚度0.5mm。第四步纏繞碳纖維布和涂刷浸漬膠，如圖4所示。待4小時(shí)之后基本固化，24小時(shí)完全固化。其中所述浸漬膠的A組分包括(a)100份四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂(AG-80，上海樹脂研究所)(b)10份端羧基液體丁腈橡膠(CTBN，蘭州石化公司研究院)(c)10份納米級(jí)二氧化鈦(nTi02，浙江明日納米技術(shù)有限公司)(d)3份氣相二氧化硅(HL-150，無錫市金鼎隆華化工有限公司)所述浸漬膠的B組分包括(e)5份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化劑，上海三愛思試劑有限公司)(f)0.5份2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促進(jìn)劑，撫順佳化聚氨酯有限公司)第五步靜水壓爆破試驗(yàn)組裝完成的試驗(yàn)管道PW-01如圖6所示，參考《SY/T5992-94輸送鋼管靜水壓爆破試驗(yàn)方法》，對(duì)試驗(yàn)管道PW-Ol進(jìn)行爆破試驗(yàn)。加壓至18.1MPa后，管道在無缺陷處爆破，見圖7。具體試驗(yàn)加壓過程如下試樣升壓至3MPa，保壓1分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至6MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至10MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至12MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至14MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至16MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化；試樣升壓至17MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至18.1MPa，未補(bǔ)強(qiáng)的母材區(qū)域發(fā)生撕裂型破壞；缺陷處無明顯變化，復(fù)合材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。實(shí)施例2:一、方案設(shè)計(jì)1、含缺陷管道相關(guān)參數(shù)管道直徑325mm管道長度3250mm管道名義壁厚7.0mm管道實(shí)際壁厚6.7mm管道材料材質(zhì)Q235B鋼管道材料的屈服強(qiáng)度235MPa管道材料的抗拉強(qiáng)度435~489MPa無缺陷管道理論爆破壓力18.0~20.2MPa缺陷深度4.0mm，金屬損失比例59.7%缺陷軸向長度200mm缺陷環(huán)向長度200mm2、補(bǔ)強(qiáng)用碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)指標(biāo)(表2):單向碳纖維布單層厚度0.167mm單向碳纖維布實(shí)測強(qiáng)度〉4000MPa彈性模量235GPa延伸率>1.5%表2碳纖維布性能表<table>complextableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>3、修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方案:補(bǔ)強(qiáng)環(huán)向?qū)訑?shù)5層補(bǔ)強(qiáng)軸向?qū)訑?shù)2層補(bǔ)強(qiáng)層寬度386mm設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ASME-PCC-24、修復(fù)的目的補(bǔ)強(qiáng)處爆破壓力于無缺陷處持平或相等。二、試樣加工第一步將缺陷附近進(jìn)行打磨除銹，達(dá)到金屬表面處理St3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。制作含缺陷管道試樣PW-02，管道整體尺寸如圖8所示，缺陷加工見圖9。第二步缺陷修復(fù)。按照如下配比配制修補(bǔ)劑，使用修補(bǔ)劑填平缺陷處，然后使用碳纖維復(fù)合材料修復(fù)缺陷處，分別見圖10和圖11。所述的專用修補(bǔ)劑由甲、乙兩個(gè)組分組成，其中甲組分包括(A)IOO份有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂(有機(jī)硅改性雙酚F環(huán)氧樹脂，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天與材料工程學(xué)院)(B)25份端羧基液體丁腈橡膠(CTBN，蘭州石化公司研究院)(C)填充劑—50份石英粉(400目，廣州億騎貿(mào)易優(yōu)先公司)和45份陶土粉(325目，萊西巿財(cái)源化工材料廠)和10份玻璃鱗片SiO2(160目，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和30份云母粉(200目，石家莊海星云母粉有限公司)(D)3份氣相二氧化硅(HL-150，無錫市金鼎隆華化工有限公司)所述的專用修補(bǔ)劑的乙組分包括(E)45份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化劑，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反應(yīng)獲得)(F)4份2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促進(jìn)劑，撫順佳化聚氨酯有限公司)(G)4份，氨基丙基三乙氧基硅垸(KH-550有機(jī)硅垸偶聯(lián)劑，裕德恒精細(xì)化工有限公司)第三步涂刷抗陰極剝離涂層，100%固體含量聚氨酯防腐涂料(100%無溶劑聚氨酯防腐涂料，山東迅達(dá)科技發(fā)展有限公司)，涂層厚度1.5mm。第四步纏繞碳纖維布和涂刷浸漬膠，如圖12所示。待4小時(shí)之后基本固化，24小時(shí)完全固化。其中所述浸漬膠的A組分包括(a)100份四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂(MY721/XB9721低粘度四官能團(tuán)耐高溫環(huán)氧樹脂，廣州聚環(huán)貿(mào)易有限公司)(b)15份端羧基液體丁腈橡膠(CTBN，蘭州石化公司研究院)(c)6份納米級(jí)二氧化鈦(nTi02，浙江明日納米技術(shù)有限公司)(d)l份氣相二氧化硅(HL-150,無錫市金鼎隆華化工有限公司)；所述浸漬膠的B組分包括(e)l份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化劑，上海三愛思試劑有限公司)(f)5份2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促進(jìn)齊U，撫順佳化聚氨酯有限公司)。第五步靜水壓爆破試驗(yàn)參考《SY/T5992-94輸送鋼管靜水壓爆破試驗(yàn)方法》，對(duì)試驗(yàn)管道PW-02進(jìn)行爆破試驗(yàn)。組裝完成的試樣如圖13所示。加壓至18.0MPa后，管道在無缺陷處爆破，見圖14。具體試驗(yàn)加壓過程如下試樣升壓至3MPa，保壓1分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至6MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至10MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至12MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至14MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至16MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至17MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至18.0MPa，未補(bǔ)強(qiáng)的母材區(qū)域進(jìn)水管和出水管的悍縫處發(fā)生2處撕裂型破壞。缺陷處無明顯變化，復(fù)合材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。實(shí)施例3:一、方案設(shè)計(jì)1、含缺陷管道相關(guān)參數(shù)-管道直徑325mm管道長度3250mm管道名義壁厚7.0mm管道實(shí)際壁厚6.7mm管道材料材質(zhì)Q235B鋼管道材料的屈服強(qiáng)度235MPa管道材料的抗拉強(qiáng)度435~489MPa無缺陷管道理論爆破壓力18.0~20.2MPa缺陷深度4.7mm，金屬損失比例70.1%缺陷軸向長度200mm缺陷環(huán)向長度200mm2、補(bǔ)強(qiáng)用碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)指標(biāo)(表3):單向碳纖維片材單層厚度0.167mm單向碳纖維片材實(shí)測強(qiáng)度>4000MPa楊氏模量235GPa延伸率>1.5%表3碳纖維布性能表<table>complextableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>3、修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)方案:補(bǔ)強(qiáng)環(huán)向?qū)訑?shù)5層補(bǔ)強(qiáng)軸向?qū)訑?shù)3層補(bǔ)強(qiáng)層寬度386mm設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ASME-PCC-24、修復(fù)的目的補(bǔ)強(qiáng)處爆破壓力于無缺陷處持平或相等。二、試樣加工第一步將缺陷附近進(jìn)行打磨除銹，達(dá)到金屬表面處理St3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。制作含缺陷管道試樣PW-03。管道整體尺寸如圖15所示。缺陷加工見圖16。第二步缺陷修復(fù)。使用專用修補(bǔ)劑填平缺陷處，然后使用碳纖維復(fù)合材料修復(fù)缺陷處，分別見圖14和圖18。所述的專用修補(bǔ)劑由甲、乙兩個(gè)組分組成，其中甲組分包括(A)100份有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂(有機(jī)硅改性酚醛環(huán)氧樹脂，江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所)(B)15份端羧基液體丁腈橡膠(CTBN，蘭州石化公司研究院)(C)填充劑-30份石英粉(600目，石家莊辰興實(shí)業(yè)有限公司)和30份陶土粉(325目，萊西市財(cái)源化工材料廠)和20份玻璃鱗片SiO2(200目，廊坊市金川玻璃制品有限公司)和20份云母粉(325目，上海順應(yīng)化工有限公司)(D)l份氣相二氧化硅(HL-150，無錫市金鼎隆華化工有限公司)所述的專用修補(bǔ)劑的乙組分包括(E)30份苯酚-甲醛-二乙烯三胺(SW-3固化劑，由苯酚、甲醛、二乙烯三胺反應(yīng)獲得)(F)2份2,4,6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促進(jìn)劑，撫順佳化聚氨酯有限公司)(G)3份Y-氨基丙基三乙氧基硅垸(KH-550有機(jī)硅垸偶聯(lián)劑，裕德恒精細(xì)化工有限公司)第三步涂刷抗陰極剝離涂層，100%固體含量聚氨酯防腐涂料(100%固含量無溶劑聚氨酯防腐涂料，武漢現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)研究院)，涂層厚度l.Omm。第四步纏繞碳纖維布和涂刷浸漬膠，如圖12所示。待4小時(shí)之后基本固化，24小時(shí)完全固化。其中所述浸漬膠的A組分包括(a)100份四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂(XC-240E，上海澤龍化工有限公司)(b)20份端羥基液體丁腈橡膠(HTBN，淄博齊龍化工有限公司)(c)l份納米級(jí)二氧化鈦(nTi02，浙江明日納米技術(shù)有限公司)(d)5份氣相二氧化硅(HL-150，無錫市金鼎隆華化工有限公司)所述浸漬膠的B組分包括(e)10份2-乙基-4甲基咪唑(2-乙基-4甲基咪唑固化劑，上海三愛思試劑有限公司)(f)2份2,4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚(DMP-30促進(jìn)齊IJ，撫順佳化聚氨酯有限公司)第五步靜水壓爆破試驗(yàn)組裝完成的試樣如圖20所示，參考《SY/T5992-94輸送鋼管靜水壓爆破試驗(yàn)方法》，對(duì)試驗(yàn)管道PW-03進(jìn)行爆破試驗(yàn)。加壓至18.2MPa后，管道在無缺陷處爆破，見圖21。具體試驗(yàn)加壓過程如下試樣升壓至3MPa，保壓1分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至6MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至10MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至12MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至14MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至16MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。試樣升壓至17MPa，保壓2分鐘，壓力表示值無變化。權(quán)利要求1、一種用于管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系，由填平缺陷的修補(bǔ)劑，抗陰極剝離涂層，碳纖維布和浸漬膠組成；其中，所述填平缺陷的修補(bǔ)劑由甲組分和乙組分組成，所述甲組分由如下重量份的組分組成有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂100份，端羧基液體丁腈橡膠5～25份，石英粉30～50份，陶土粉30～60份，玻璃鱗片SiO210～30份，云母粉20～50份，氣相二氧化硅1～5份，所述乙組分由如下重量份的組分組成苯酚-甲醛-二乙烯三胺25～45份，2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚0.5～5份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1～5份；所述抗陰極剝離涂層為聚氨酯涂料層；所述浸漬膠由A組分和B組分組成，所述A組分由如下重量份的組分組成四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂100份，端羧基液體丁腈橡膠或端羥基液體丁腈橡膠10～20份，納米級(jí)二氧化鈦1～10份，氣相二氧化硅1～5份；所述B組分由如下重量份的組分組成2-乙基-4甲基咪唑1～10份，2，4，6-三(二甲胺基甲基)-苯酚0.5～5份。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合材料體系，其特征在于所述填平缺陷的修補(bǔ)劑的甲組分中，所述石英粉的粒徑為200~600目；所述陶土粉的粒徑為300-350目，優(yōu)選為325目；所述玻璃鱗片Si02的粒徑為100-200目；所述云母粉的粒徑為200~325目，優(yōu)選為200目或325目。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合材料體系，其特征在于所述抗陰極剝離涂層為100%固體含量聚氨酯防腐涂料層。4、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的組合材料體系，其特征在于所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-2.0mm。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合材料體系，其特征在于所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-1.5mm。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合材料體系，其特征在于所述碳纖維布的彈性模量為100500GPa，抗拉強(qiáng)度為25007000MPa，單位面積重量為100~400g/m2，延伸率為1.0~3.0%。7、一種修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)管道的方法，是用權(quán)利要求1-6中任一所述的用于壓力管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系進(jìn)行的，包括1)對(duì)壓力管道進(jìn)行表面處理的步驟；2)使用所述填平缺陷的修補(bǔ)劑對(duì)管道缺陷處修補(bǔ)的步驟；3)在需要補(bǔ)強(qiáng)的管道區(qū)域形成抗陰極剝離涂層的步驟；4)用所述浸漬膠涂刷或浸漬碳纖維布，于管道上鋪設(shè)所述碳纖維布的步驟。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟l)表面處理的標(biāo)準(zhǔn)為打磨除銹St3級(jí)或噴砂除銹Sa2.5級(jí)。9、根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于步驟3)所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-2.0mm。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于步驟3)所述抗陰極剝離涂層的厚度為0.2-1.5mm。全文摘要本發(fā)明公開了一種修復(fù)管道的方法及其修復(fù)材料體系。本發(fā)明所提供的用于管道修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的組合材料體系，由填平缺陷的修補(bǔ)劑，抗陰極剝離涂層，碳纖維布和浸漬膠組成。經(jīng)過加壓測試證實(shí)，采用本發(fā)明方法及組合材料體系修復(fù)的管道，能夠恢復(fù)或者提高管道的承壓能力，使其達(dá)到管道承壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。該組合材料體系不僅對(duì)缺陷處起到了修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的作用，也有效地避免了缺陷處各種電化學(xué)腐蝕問題的發(fā)生。該組合材料修復(fù)體系在對(duì)管道實(shí)施修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的過程中，修復(fù)方法簡單易行，可操作性強(qiáng)。該修復(fù)材料體系和修復(fù)技術(shù)具有很高的實(shí)用價(jià)值。文檔編號(hào)F16L55/16GK101344208SQ20081011858公開日2009年1月14日申請(qǐng)日期2008年8月19日優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日發(fā)明者亨伍,楊飛虎,肖大舟,冰賈,高宏軍申請(qǐng)人:北京力強(qiáng)基業(yè)工程技術(shù)有限公司