碳纖維復合材料修補方案，經相關部門設計、計算。確定采用碳纖維復合材料補強技術方案，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處理，然后纏繞高強度碳纖維復合材料。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。管道內的運行壓力設定為3MPa。碳纖維復合材料補強層數為6層。根據上述條件計算得到未補強管道中的環向應力與補強后管道中的環向應力分布云圖。
由計算結果可知未補強管道凹陷的邊緣處存在嚴重的應力集中。較大的環向應力數值達到322MPa，遠遠超過無缺陷管道承載3MPa壓力時的管壁環向應力。并且這個應力數值已經接近鋼材的屈服強度。此管道存在內壓波動時，在疲勞載荷的作用下，極易在應力集中處發生疲勞破壞。如不進行補強處理，凹陷處壁厚可能繼續減少，使管道缺陷處應力集中更嚴重。
采用碳纖維復合材料補強技術后，管道中環向應力有明顯的降低，較嚴重區域的環向應力為164MPa。這個應力數值低于鋼材的屈服強度，管道變形尚處于彈性變形范圍。管道經過補強處理后，管壁的應力集中將大大緩解，管道將處于安全應力范圍內。
補強方案確定后的施工流程為：
①對管道外表面進行預處理，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合材料，確保復合材料覆蓋了缺陷部位，纏繞層數為6層；
⑥對補強區域進行防腐處理，然后回填。
碳纖維復合材料修復補強技術相對于其他類型的修復技術，具有更高的安全性、可靠性及適應性。對于管道凹坑類型的機械損傷有較好的修復能力。為今后類似問題的解決提供了參考。
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相關建材詞條解釋：
管道
管道因其自身獨特的特點，廣泛應用與多行業，多領域。
應力
正在加載.物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，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到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力。2.在沒有外力存在下，材料內部由于加工成型不當，溫度變化，溶劑作用等原因所產生的應力。3、內應力的取消有幾種方法：一對物體進行熱處理（只針對金屬性質的工件）二是放到自然條件下進行消除（即自然時效消除內應力）。三是人工通過敲打振動等方式進行消除。內應力是在結構上無外力作用時保留于物體內部的應力沒有外力存在時,彈性物體內所保存的應力叫做內應力,它的特點是在物體內形成一個平衡的力系,即遵守靜力學條件.按性質和范圍大小可分為宏觀應力,微觀應力和超微觀應力.按引起原因可分為熱應力和組織應力.按存在時間可分為瞬時應力和殘余應力.按作用方向可分為縱向應力和橫向應力.
由計算結果可知未補強管道凹陷的邊緣處存在嚴重的應力集中。較大的環向應力數值達到322MPa，遠遠超過無缺陷管道承載3MPa壓力時的管壁環向應力。并且這個應力數值已經接近鋼材的屈服強度。此管道存在內壓波動時，在疲勞載荷的作用下，極易在應力集中處發生疲勞破壞。如不進行補強處理，凹陷處壁厚可能繼續減少，使管道缺陷處應力集中更嚴重。
采用碳纖維復合材料補強技術后，管道中環向應力有明顯的降低，較嚴重區域的環向應力為164MPa。這個應力數值低于鋼材的屈服強度，管道變形尚處于彈性變形范圍。管道經過補強處理后，管壁的應力集中將大大緩解，管道將處于安全應力范圍內。
補強方案確定后的施工流程為：
①對管道外表面進行預處理，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合材料，確保復合材料覆蓋了缺陷部位，纏繞層數為6層；
⑥對補強區域進行防腐處理，然后回填。
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應力
正在加載.物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，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到變形前的位置。在所考察的截面某一點單位面積上的內力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力。2.在沒有外力存在下，材料內部由于加工成型不當，溫度變化，溶劑作用等原因所產生的應力。3、內應力的取消有幾種方法：一對物體進行熱處理（只針對金屬性質的工件）二是放到自然條件下進行消除（即自然時效消除內應力）。三是人工通過敲打振動等方式進行消除。內應力是在結構上無外力作用時保留于物體內部的應力沒有外力存在時,彈性物體內所保存的應力叫做內應力,它的特點是在物體內形成一個平衡的力系,即遵守靜力學條件.按性質和范圍大小可分為宏觀應力,微觀應力和超微觀應力.按引起原因可分為熱應力和組織應力.按存在時間可分為瞬時應力和殘余應力.按作用方向可分為縱向應力和橫向應力.
粵公網安備 44030402000745號 