碳纖維復(fù)合材料修補方案，經(jīng)相關(guān)部門設(shè)計、計算。確定采用碳纖維復(fù)合材料補強技術(shù)方案，對管道進行搶修。搶修方案為首先使用填平樹脂對凹陷進行填平修復(fù)處理，然后纏繞高強度碳纖維復(fù)合材料。補強方案確立后，使用有限元分析軟件對該方案進行驗證計算。在有限元模型中，鋼材的彈性模量取207GPa，泊松比為0.3，屈服強度為450MPa。管道內(nèi)的運行壓力設(shè)定為3MPa。碳纖維復(fù)合材料補強層數(shù)為6層。根據(jù)上述條件計算得到未補強管道中的環(huán)向應(yīng)力與補強后管道中的環(huán)向應(yīng)力分布云圖。

由計算結(jié)果可知未補強管道凹陷的邊緣處存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中。較大的環(huán)向應(yīng)力數(shù)值達到322MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過無缺陷管道承載3MPa壓力時的管壁環(huán)向應(yīng)力。并且這個應(yīng)力數(shù)值已經(jīng)接近鋼材的屈服強度。此管道存在內(nèi)壓波動時，在疲勞載荷的作用下，極易在應(yīng)力集中處發(fā)生疲勞破壞。如不進行補強處理，凹陷處壁厚可能繼續(xù)減少，使管道缺陷處應(yīng)力集中更嚴(yán)重。

采用碳纖維復(fù)合材料補強技術(shù)后，管道中環(huán)向應(yīng)力有明顯的降低，較嚴(yán)重區(qū)域的環(huán)向應(yīng)力為164MPa。這個應(yīng)力數(shù)值低于鋼材的屈服強度，管道變形尚處于彈性變形范圍。管道經(jīng)過補強處理后，管壁的應(yīng)力集中將大大緩解，管道將處于安全應(yīng)力范圍內(nèi)。

補強方案確定后的施工流程為：

①對管道外表面進行預(yù)處理，清除防腐層；

②使用電動除銹工具打磨管道表面，達到St3級的除銹要求；

③使用清洗劑清洗管道表面并使之充分干燥；

④在凹陷處涂抹填平樹脂，修補至缺陷部位表面平整；

⑤填平樹脂初步固化后，纏繞高強度碳纖維復(fù)合材料，確保復(fù)合材料覆蓋了缺陷部位，纏繞層數(shù)為6層；

⑥對補強區(qū)域進行防腐處理，然后回填。

碳纖維復(fù)合材料修復(fù)補強技術(shù)相對于其他類型的修復(fù)技術(shù)，具有更高的安全性、可靠性及適應(yīng)性。對于管道凹坑類型的機械損傷有較好的修復(fù)能力。為今后類似問題的解決提供了參考。

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相關(guān)建材詞條解釋：

管道

管道因其自身獨特的特點，廣泛應(yīng)用與多行業(yè)，多領(lǐng)域。

應(yīng)力

正在加載.物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。同截面垂直的稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力。2.在沒有外力存在下，材料內(nèi)部由于加工成型不當(dāng)，溫度變化，溶劑作用等原因所產(chǎn)生的應(yīng)力。3、內(nèi)應(yīng)力的取消有幾種方法：一對物體進行熱處理（只針對金屬性質(zhì)的工件）二是放到自然條件下進行消除（即自然時效消除內(nèi)應(yīng)力）。三是人工通過敲打振動等方式進行消除。內(nèi)應(yīng)力是在結(jié)構(gòu)上無外力作用時保留于物體內(nèi)部的應(yīng)力沒有外力存在時,彈性物體內(nèi)所保存的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力,它的特點是在物體內(nèi)形成一個平衡的力系,即遵守靜力學(xué)條件.按性質(zhì)和范圍大小可分為宏觀應(yīng)力,微觀應(yīng)力和超微觀應(yīng)力.按引起原因可分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力.按存在時間可分為瞬時應(yīng)力和殘余應(yīng)力.按作用方向可分為縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力.