金屬管道碳纖維加固方案

1、-. z.金屬管道碳纖維加固工方案窗體頂端卡本工程技術(shù)研究所2015年5月窗體底端目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc20867 第一節(jié) 應(yīng)用優(yōu)勢 PAGEREF _Toc20867 3 HYPERLINK l _Toc8158 一、碳纖維加固管道簡介 PAGEREF _Toc8158 3 HYPERLINK l _Toc7304 二、碳纖維加固管道應(yīng)用優(yōu)勢 PAGEREF _Toc7304 3 HYPERLINK l _Toc12361 第二節(jié) 材料要求 PAGEREF _Toc12361 4 HYPERLINK l _Toc21756 一、 碳纖維加固材料性能指

2、標(biāo)要求 PAGEREF _Toc21756 4 HYPERLINK l _Toc3949 第三節(jié) 施工流程 PAGEREF _Toc3949 5 HYPERLINK l _Toc19756 一、施工準(zhǔn)備 PAGEREF _Toc19756 5 HYPERLINK l _Toc22698 二、作業(yè)流程 PAGEREF _Toc22698 5 HYPERLINK l _Toc1076 三、施工方法及要點(diǎn) PAGEREF _Toc1076 6 HYPERLINK l _Toc762 1、修復(fù)方案制定 PAGEREF _Toc762 6 HYPERLINK l _Toc44 2、材料準(zhǔn)備 PAGERE

3、F _Toc44 6 HYPERLINK l _Toc25335 3、現(xiàn)場開挖 PAGEREF _Toc25335 6 HYPERLINK l _Toc5796 4、管體表面處理 PAGEREF _Toc5796 6 HYPERLINK l _Toc26085 5、工前檢查 PAGEREF _Toc26085 6 HYPERLINK l _Toc32244 6、管體找平 PAGEREF _Toc32244 7 HYPERLINK l _Toc5692 7、膠液配制及涂刷 PAGEREF _Toc5692 7 HYPERLINK l _Toc5687 8、纖維纏繞 PAGEREF _Toc568

4、7 8 HYPERLINK l _Toc15681 9、樹脂固化 PAGEREF _Toc15681 8 HYPERLINK l _Toc3811 10、現(xiàn)場檢測 PAGEREF _Toc3811 8 HYPERLINK l _Toc21168 第四節(jié) 安全及其他措施 PAGEREF _Toc21168 9 HYPERLINK l _Toc30300 一、安全要求 PAGEREF _Toc30300 9 HYPERLINK l _Toc12943 二、環(huán)保措施 PAGEREF _Toc12943 9第一節(jié) 應(yīng)用優(yōu)勢一、碳纖維加固管道簡介碳纖維復(fù)合片材修復(fù)鋼質(zhì)管道結(jié)構(gòu)是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的

5、一種結(jié)構(gòu)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)該項(xiàng)技術(shù)在國際上深受重視已廣泛用于化工廠、民用建筑、橋梁等特種結(jié)構(gòu)，成為鋼質(zhì)管道結(jié)構(gòu)修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)的發(fā)展趨勢。隨著復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的不斷應(yīng)用這一技術(shù)已逐漸趨于成熟并逐漸開始大圍使用。二、碳纖維加固管道應(yīng)用優(yōu)勢 與傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)相比較復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)技術(shù)具有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):不需要任何設(shè)備，現(xiàn)場施工非常簡單；免焊不動火，降低了管道維修的危險性，可避免焊接所帶來的風(fēng)險基本上不影響生產(chǎn)，不停輸補(bǔ)強(qiáng)，避免停車造成的巨額損失；耐腐蝕性能、耐蠕變；性能優(yōu)異適用于各種管道形狀.不受幾何形狀的限制；不影響管道智能檢測適用于各種缺陷類型；腐蝕缺陷、機(jī)械損傷、管材材質(zhì)缺陷等；靈活剪裁、組合鋪設(shè)總成本低

6、，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；第二節(jié) 材料要求碳纖維加固材料性能指標(biāo)要求 管道加固用碳纖維性能指標(biāo)滿足表1的要求表1 碳纖維布性能指標(biāo)檢測項(xiàng)目雙向碳纖維布性能指標(biāo)抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）3400受拉彈性模量（MPa）2.3105伸長率（%）1.6彎曲強(qiáng)度（MPa）700層間剪切強(qiáng)度（MPa）45 管道缺陷碳纖維復(fù)合材料修復(fù)技術(shù)應(yīng)選擇雙組分反應(yīng)固化型環(huán)氧樹脂，樹脂固化后應(yīng)達(dá)到的性能指標(biāo)見表2。表2 配套環(huán)氧樹脂膠安全性鑒定標(biāo)準(zhǔn)檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目浸漬膠CFSR-A/B底膠CFSP-A/B找平修補(bǔ)膠CFSE-A/B抗拉強(qiáng)度（MPa）404030受拉彈性模量(MPa)2.51032.51033.5103伸長率（%

7、）1.51.51.3抗彎強(qiáng)度（MPa）504545抗壓強(qiáng)度（MPa）706565鋼對鋼拉伸抗剪強(qiáng)度（MPa）14，且為結(jié)構(gòu)膠的膠層聚破壞20，且為結(jié)構(gòu)膠的膠層聚破壞20，且為結(jié)構(gòu)膠的膠層聚破壞鋼對鋼T沖擊剝離長度（mm）252525耐濕熱老化能力與對照組相比，其強(qiáng)度降低率10%與對照組相比，其強(qiáng)度降低率12%與對照組相比，其強(qiáng)度降低率12%熱變形溫度（）656565不揮發(fā)物含量（%）999999第三節(jié) 施工流程一、施工準(zhǔn)備1、現(xiàn)場勘察根據(jù)施工現(xiàn)場及現(xiàn)場周圍環(huán)境，事前做充分的現(xiàn)場調(diào)查、確定加固管道埋放位置。2、材料準(zhǔn)備根據(jù)設(shè)計要求或其它需要準(zhǔn)備資材、機(jī)械。依碳纖維布的用量確定樹脂量，碳纖維布與配

8、套環(huán)氧樹脂膠應(yīng)為同一廠家生產(chǎn)且滿足適配性要求，依施工時期的溫度確定樹脂規(guī)格，準(zhǔn)備所需材料、使用量。3、工具準(zhǔn)備3.1底面處理表面研磨用具(電動角磨機(jī))，除去灰塵等用具(棉絲、吹風(fēng)機(jī)。3.2涂刷用工具涂裝用具(滾刷、毛刷)，計量容器，混合容器，混合設(shè)備(電動攪拌機(jī))，清洗溶劑。3.3粘貼碳纖維布剪刀，介質(zhì)量具，樹脂浸漬工具(橡皮刀、脫泡羅拉)3.4全過程保護(hù)工具(口罩、眼睛、橡皮手套)二、作業(yè)流程三、施工方法及要點(diǎn)1、修復(fù)方案制定 碳纖維加固適用于管體缺陷程度在80%壁厚以下的金屬腐蝕、裂紋、碳弧燒傷、夾渣或分層、不會繼續(xù)發(fā)展的腐蝕缺陷、凹坑以及螺旋焊縫管體缺陷的修復(fù)，不適用于泄漏型、環(huán)焊縫、程

9、度超過80%壁厚的缺陷以及會繼續(xù)發(fā)展腐蝕缺陷修復(fù)。 復(fù)合材料與缺陷處管道的剩余壁厚之和的承壓能力至少應(yīng)等于原壁厚管道的承壓能力。如缺陷之間軸向間距小于25mm，則視為同一缺陷；缺陷環(huán)向間距小于6倍壁厚時，視為同一缺陷。2、材料準(zhǔn)備根據(jù)缺陷信息確定碳纖維布、專用找平膠、浸漬膠用量。按照碳纖維布每粘貼1平米，用膠量0.7Kg預(yù)估浸漬膠用量。3、現(xiàn)場開挖缺陷的軸向方向兩側(cè)至少多開挖800mm，管道兩側(cè)至少開挖650mm，開挖，作業(yè)坑及放坡要求參照SY/T5918規(guī)定執(zhí)行。4、管體表面處理清除舊防腐層長度至少超出待修復(fù)缺陷兩側(cè)各500mm。清除后的表面應(yīng)無明顯的舊涂層殘留，清除過程中避免損傷管體金屬。

10、清除下來的舊防腐層不得現(xiàn)場棄置，應(yīng)收集并按照環(huán)保要求統(tǒng)一處理。表面處理長度要至少超出修復(fù)兩端各100mm。待修復(fù)管體表面除銹等級應(yīng)達(dá)到GB 8923要求的Sa2.5級，噴砂用磨料和壓縮空氣應(yīng)潔凈，無油、無水。5、工前檢查檢查缺陷長度，保證修復(fù)層寬度至少超出缺陷軸向長度兩側(cè)各超出400mm。缺陷分布圍廣時，可進(jìn)行連續(xù)纏繞修復(fù)，搭接寬度不小于200mm?，F(xiàn)場測試待修復(fù)管體表面溫度并查詢管段運(yùn)行記錄，確定待修復(fù)管體運(yùn)行溫度在5-35方可施工。嚴(yán)禁在雨、雪、霧、風(fēng)沙等天氣下作業(yè)。當(dāng)管體溫度低于露點(diǎn)以上3或高于60，以及環(huán)境相對濕度大于90%時，在未采取可靠措施的情況下，不得進(jìn)行修復(fù)作業(yè)。6、管體找平根

11、據(jù)缺陷類型，配制適量找平膠。配制過程中按產(chǎn)品說明中規(guī)定比例將樹脂、固化劑以及填料稱量準(zhǔn)確后放入容器，用攪拌器攪拌2min3min，確保樹脂與填料充分混合后方可使用。用找平膠將管道表面凹陷部位（蜂窩、麻面、小孔等）修補(bǔ)至平整、凸出部位（焊縫、金屬凸起）修補(bǔ)至平滑過渡，確保碳纖維布纏繞時與管道表面緊密接觸，無任何空隙、死角。完成修補(bǔ)后晾置20min40min，直至找平膠表干。7、膠液配制及涂刷將樹脂與固化劑按規(guī)定比例稱量準(zhǔn)確后放入容器，用攪拌器攪拌2min3min，確保充分入容器，用攪拌器攪拌2min3min，確保充分混合后方可使用。單次配置總量應(yīng)控制在4kg以，攪拌后膠液應(yīng)在適用期使用完畢。配置

12、完成留20g參比膠，放置在工作環(huán)境中，用以監(jiān)測膠液的凝膠狀況。施工期間注意攪拌膠液散熱，防止暴聚。施工中如發(fā)現(xiàn)膠液中有結(jié)塊并伴有放熱現(xiàn)象，立即停止使用。在待修復(fù)管道表面上涂刷一層膠液或?qū)Ｓ玫灼?，厚度不低?00um，此項(xiàng)施工應(yīng)在表面噴砂處理后2h完成。待膠液（專用底漆）固化后，電火花檢漏，檢測電壓不低于4kv，檢測無漏點(diǎn)后纏繞纖維布。每纏繞一周，在纖維表面涂刷一層膠液，確保碳纖維布完全被膠液浸潤后方可繼續(xù)纏繞?？刂茦渲昧颗c纖維質(zhì)量比在規(guī)定圍之，避免施工后管道下端多余樹脂流掛，影響后續(xù)防腐層涂裝。8、纖維纏繞距離缺陷軸向距離 開始纏繞碳纖維布，纏繞以缺陷部位為中心，確保纖維與管道軸向垂直。施工

13、過程中，碳纖維布層間不應(yīng)留有氣泡，可用消泡羅拉沿纖維方向上反復(fù)滾壓，對焊縫的拱起部位要向相反的方向滾壓，以去除氣泡，并使膠液充分滲透碳纖維布，保證修復(fù)層表面光滑無褶皺，無膠液流掛。施工完成后，檢查纖維布與膠液浸潤情況，如發(fā)現(xiàn)有未浸潤纖維應(yīng)立即返工。施工中纖維布如需周向搭接，搭接長度不應(yīng)小于200mm。完成纏繞后，使用刷子或刮板，將剩余膠液涂敷在管道修復(fù)層兩側(cè)，防止水汽從兩側(cè)進(jìn)入修復(fù)層部。施工過程中，注意溫度、濕度變化，嚴(yán)格控制在修復(fù)技術(shù)適用的環(huán)境條件下施工。修復(fù)管道彎頭時，除遵循上述施工程序外，應(yīng)采用適當(dāng)寬度纖維布以避免褶皺，纖維布應(yīng)從彎頭一端側(cè)開始環(huán)向纏繞一圈后，螺旋向彎頭中間纏繞；纏繞過程

14、中，彎頭側(cè)纖維布軸向搭接長度為幅寬75%80%，外側(cè)纖維布至少軸向搭接50%；確保碳纖維布纏繞始終垂直于管道；到達(dá)彎頭另一端后，反向重復(fù)上述施工方法，直至施工完成。必要時可采用丙酮、乙醇清洗消泡羅拉、刮板等施工工具，再次使用前確保工具潔凈干燥。9、樹脂固化在樹脂固化期間，管道如果出現(xiàn)樹脂流掛現(xiàn)象，可用刮板將多余樹脂掛除。修復(fù)層固化期間應(yīng)使用遮擋物防止風(fēng)沙或雨水污染修復(fù)層表面。10、現(xiàn)場檢測修復(fù)層固化后，修復(fù)層實(shí)際粘結(jié)面積不應(yīng)少于設(shè)計面積，位置偏差不應(yīng)大于10mm。檢查修復(fù)層外觀，如發(fā)現(xiàn)纖維褶皺高度超過2.5mm、纖維未浸潤或樹脂顏色不均，應(yīng)除去修復(fù)層重新施工。第四節(jié) 安全及其他措施一、安全要求施工時