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技術原理

油田管道及油井套管短接碳纖維加固結構補強技術做為一種快捷的新型修復技術，已經在油氣管道和井口套管短接維護和大修中得到應用，適用于溫度350攝氏度以下的各種介質的低、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險性，提高了施工的安全性,可以帶壓修復，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，碳纖維復合材料應用在管道上，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。

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

執(zhí)行標準：結構加固修復用碳纖維片材JG/T167-2016。

美國天然氣研究協會(Gas Research Institute) 的研究表明，纖維復合材料對壓力管道的修復效果取決于復合材料的抗拉強度和彈性模量。碳纖維材料具有優(yōu)異的力學性能，其抗拉強度超過3500MPa，遠遠大于鋼材的抗拉強度，碳纖維復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同性。補強層能夠替代管道缺陷處承擔管道的內壓，降低管道缺陷處應力集中。

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: 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，達到實際壁厚的70. 1%，軸向長度200mm，環(huán)向長度200mm。

實驗結果

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。結果認為，碳纖維復合材料修復方案科學有效，是一種可靠的修復手段。

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：L415 試樣缺陷深度達到實際壁厚的80%，軸向長度200mm，環(huán)向長度200mm。

實驗結果

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。結果認為，碳纖維復合材料修復方案科學有效，是一種可靠的修復手段。