在役长输管道腐蚀后修复技术研究

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1、在役长输管道腐蚀后修复技术研究姜世强韩兴平单位：成都克瑞斯科教盖展有限公司中油股份西南油气田分公司邮蝙：61004l电话：028—85581040邮蝙：610215电话：028-8560158I摘要：本文深入分析了管道复台修复技术的原理，比较了湿缠绕法和预成型法的差异。并系统介绍了克瑞斯(ClockSpring)复合修复技术。主题词：在役管道腐蚀复合修复克瑞斯ClockSpring一、前言随着石油天然气工业的发展，管道在石油天然气输送方面发挥着越来越重要的作用。但无论采用何种材质的管道，一旦建成后，都会连续不断地受到各种腐蚀介质侵袭和破坏．加之我国大部分在役管道建成于七

2、八十年代，管道经过几十年的运行普遍存在腐蚀严重问题，因此，管道保护和管道腐蚀后的修复对于管道安全运行显得特别重要。尤其是在役管道的修复技术已经得到越来越多的管道运营商和石油天然气公司的重视。管线传统的修复方法大致有：爆管频繁时采用停输做水压实验．腐蚀减薄时采用局部更换管段，出现裂纹或腐蚀穿孔时采用打金属卡箍等。但这些方法都存在一些带共性的问题：停止生产影响输量，动用大型机械设备，开挖大型作业坑需要较长时间，需要焊接等。蹙换管道时还会带来较大的清空损失以及环境污染。有时还需要带压麓焊，工人冒着生命危险抢修管道，时值今日管道抢修部门仍在探索～种安全的抢修事故管道的方法。然而

3、管道复合修复技术的出现，使管输公司有了～种更新更安全更方便快捷的选择。管道复合修复技术现在已经广泛使用于管道维护和大修中，与传统的更换管道或打金属卡箍修复方法不同，管道复合修复技术主要是通过使用复合材料套筒缠绕包裹管道损伤部位，使复合材料构成的修复层与原有管壁共同承担管道的圆周应力，从而离散腐蚀损伤管壁部位的应力集中，达到补强目的。与传统方法相比，复合修复技术在安全性、经济性、持久性和效率上具有更大的优势，一经补强就～劳永逸。这是因为就强度而言补强部位的强度远远超过管材本身。二、管道复合修复技术要达到的强度要求并不是所有的管道复合修复技术都是一样的。目前，永久性复合修复

4、技术主要有两种：英文术语分别称作Wetwrap和Fullouro。我们将它们分别简称为：湿缠绕法和预成型法。下面分别对这两种方法进行分析比较。●复合修复技术的前提管道的承压能力受到多种因素的影响，一般情况下，我们可以使用以下方程来表示管道的承压能力：P=(2幸s,t／o)}F}E蚵，方程中：P表示设计压力．s表示钢管的最小屈服强度(s耵s)，t表示管壁厚度，D表示管径，F表示i殳计影响因紊，E表示焊接或连接部位的影响因素，T表示温度影响因素．管道内部的压力作用于管壁的各个方向，使得管壁始终处于膨胀状态，这种现象我们也称之为圆周应力。如果管壁某个部位受损或变薄，那么受损部

5、位将会承受比正常部位更大的集中应力，最有可能超出安全极限发生爆管事故。而复合修复技术就是将负载传递到复合修复层，由复合修复层承担部分圆周应力，从而保护受损管壁，使管道安全运行。复合修复层承担的压力与修复部位管壁承担的压力，其间存在什么样的比值关系昵?研究结果证明，其比值等于两种材质弹性模量的复数之比。通常钢材的弹性模量近似为207x103MPa，因此复合修复层的最小弹性模量应该为34x103MPa。如果复合修复层的弹性模量小于这个数值，就意味着损伤部位的管壁就必须承担更大的应力，从而也就无法保证修复部位的使用寿命。为了保证复合修复层在恶劣的环境下安全运行50年以上，复合

6、修复层的拉伸强度是一个非常关键的因素。因为复合修复材料的属性会随时间而逐步下降，这就要求复合修复材料在设计上必须确保有足够的机械强度，使其在使用50年后依然能够保持修复效果。复合修复材料机械属性下降的速率与所处的环境如潮湿度、温度、土壤特性等有关。美国克瑞斯(ClockSpring)公司在设计复合修复材料时考虑了最为恶劣的运行环境，如充分湿润的土壤、能够承受的最高环境温度、以及不同的PH值等等。经过大量的测试得出，要想确保产品在使用50年后有足够的强度(138．MPa以上)，新产品的最小拉伸强度必须超过3IOMPa。复合修复层的设计，必须保证其有效性和持久性。复合材料的

7、机械属性保证了修复层的强度和有效性，复合修复层的组份和结构保证了修复层的持久性。如果材质中掺入杂质或是受到潮气侵蚀，那么复合修复层的持久性就成为一个值得怀疑的问题。例如，复合修复层中掺入金属杂质，就有可能由于潮气侵蚀导致金属杂质腐蚀，从而使得修复层过早失效。●WetAppliedCloth(湿缠绕法)湿缠绕法复合修复技术，修复层采用玻纤编织的柔性玻纤布，在施工现场注入树脂成分。玻纤布紧紧围绕着管道缠绕，直到有足够多的层数和强度保证修复工作的有效性。玻纤成分使修复层有足够的强度，而树脂成分不仅能够使修复层紧紧固定在修复位置，而且能够保护玻纤