凱夫拉纖維管道修復技術應用

李國民，陳小林，崔雙民，顏臘紅

中國石油冀東油田公司，河北唐山063209

凱夫拉纖維管道修復技術應用

李國民，陳小林，崔雙民，顏臘紅

中國石油冀東油田公司，河北唐山063209

介紹了一種新型復合材料管道修復技術即凱夫拉纖維補強修復技術。文章從產品介紹、材料性能、施工步驟、注意事項及成功應用的實際案例等，對該補強修復技術進行了總結分析，指出該技術具有使用簡單，可以永久修復管道內外腐蝕缺陷、裂紋、機械損傷，可以在不影響管道正常輸送的情況下完成管道維搶修施工等優點。

復合材料；凱夫拉纖維；管道；修復

0 引言

管道修復技術在國外一般被稱為3R技術（Repair、Rehabilitation、Replace，修補、修復及更換管段技術）。修補多指管道日常的維護、維修以及泄漏事故發生時的搶險和臨時性維修，而修復及更換管段則屬管道的永久性修復，國內也稱為管道大修[1]。

復合材料修復是指借助于復合材料修復層自身的高強度和高模量，將作用在管道損傷部位上的應力，通過涂敷在缺陷部位的高強度填料、管體上和纖維材料層間的強力膠，均勻地傳遞到修復層自身上的一種修復方法[2]。

油氣管道作為石油生產的重要設施，其完整性管理越來越受到石化行業的重視，通過管道完整性檢測評價發現管道本體缺陷后，應采取合適的修復方法進行修復，以確保管道效能處于良好受控狀態。本文主要介紹凱夫拉纖維補強修復技術，該技術具有無需焊接、安全方便等特點，特別適用于不停輸維修的危險區域。

1 凱夫拉纖維產品介紹

凱夫拉纖維補強修復材料主要由凱夫拉纖維（見圖1）和配套環氧樹脂組成。凱夫拉纖維具有密度低、強度高、韌性好、耐高溫、防腐蝕、良好的電絕緣性等特點，不會產生電磁干擾，易于彎折施工。

配套樹脂根據需要可分為常溫/高溫、陸上應用/水下應用、外腐蝕應用/內腐蝕應用等類型。

圖1 KEVLA?R49纖維帶

2 凱夫拉纖維修復技術施工步驟

2.1 管體修復作業流程（見圖2）[2]

圖2 管體缺陷修復作業流程

2.2 凱夫拉纖維補強修復技術施工步驟

2.2.1 數據收集、方案設計及現場驗證

依據ISO 24817國際標準，在復合纖維補強前應進行數據采集、方案設計和現場驗證。

（1）需采集的數據：管道外徑、管道壁厚、鋼種等級、管道運行壓力、管道設計壓力、運行溫度、防腐層類型、管道位置、缺陷位置、缺陷類型、缺陷長度、缺陷寬度、缺陷深度、泄漏直徑、流體類型、管道運行年限、擬使用年限及其他信息[3]。

（2）方案設計：堵漏方案和凱夫拉纖維補強方案。

2.2.2 處理漏點及清理防腐層

（1）確保泄漏點被完全封堵，使用肥皂液或檢測儀器進行全面檢查，如仍有泄漏則不能進行補強施工。

（2）采用鋼帶、捆扎帶堵漏的表面應當盡量規則，多余的鋼帶、膠墊要清理掉。

（3）封堵完成后，按照設計要求剝離泄漏中心點兩端規定距離內的防腐層，應使需修復的管體完全裸露。

2.2.3 管道表面粗糙度處理

（1）管道表面存在的任何缺陷包括焊渣、不合要求的外接物、焊縫缺陷（錯邊、未融合、噘嘴等）、腐蝕損傷、機械損傷、變形等，均應按要求進行處理或修復。粗糙的焊縫和尖銳凸起均應打磨平滑，腐蝕坑內殘留的舊涂層或腐蝕產物應徹底清理。

（2）應對需要修復的管體表面及其兩端100 mm范圍內的防腐層進行粗糙度處理，并達到Sa2.5級。應盡量使用手持式粗糙度處理工具，以減少對管道本體的振動，避免再次泄漏。

2.2.4 使用填充劑修復不規則表面

（1）將缺陷填充劑A和B按要求配比準確稱量，兩者混合均勻后應立即使用。

（2）缺陷填充劑應全部覆蓋不規則部位，保證填實有縫隙的部位，并使需修復部位規則平滑，邊緣凸出部分要做出坡度，見圖3。

圖3 缺陷正確填充方法示意

（3）待缺陷填充劑完全固化后，使用肥皂液檢測是否有氣泡產生，如有氣泡產生，則繼續使用缺陷填充劑對產生氣泡的部位進行再次填充，并用力按壓有氣泡處，直至再次固化后無氣泡產生。

2.2.5 調配、涂抹補強樹脂

（1）按標簽上的配比要求準確稱量樹脂，充分攪拌后應立即使用。當環境溫度低于10℃時可將樹脂桶浸泡在熱水中加熱，以便于均勻攪拌。

（2）根據現場實際需要配制適量的樹脂，配制好的樹脂應當在0.5 h內用完，施工作業應在樹脂未固化前完成。

（3）配制好的樹脂應用毛刷均勻用力涂抹于管道表面和打磨后的防腐層表面，不得漏涂。

2.2.6 纏繞凱夫拉纖維

（1）應根據設計方案中的各項設計參數進行操作。

（2）將調配好的樹脂均勻涂抹于凱夫拉補強帶上。

（3）纏繞方法見圖4。

（4）用力拉緊凱夫拉補強帶，直到補強帶表面有樹脂被擠出為止。

（5）纏繞每一層的第一圈和最后一圈時應當徑向纏繞一周，中間部分按照50%搭接寬度進行纏繞。

（6）當前一條補強帶中斷需要續接時，后一條補強帶應當覆蓋前一條補強帶的半圈。

（7）纏繞至彎頭部位時，應當對準彎頭的圓心點施力，見圖5。

圖4 涂抹樹脂纏繞凱夫拉纖維帶

圖5 彎頭纏繞凱夫拉纖維帶

2.2.7 樹脂固化后的硬度檢查

（1）創造干燥的作業及固化環境，遇下雨天氣應當搭建雨棚。

（2）待72 h固化后檢驗補強層的硬度，應當達到邵氏硬度72以上。

3 凱夫拉纖維修復技術應用實例

（1）管道泄漏補強修復。2013年2月冀東油田柳北轉油站管道穿孔滲漏，經開挖確認是柳北轉油站三相分離器D 377 mm進液匯管彎頭處發生滲漏，滲漏點處兩年前曾因穿孔打過不銹鋼卡帶，初步判定是由于內部腐蝕導致管道銹蝕加重，造成原管卡密封不嚴而出現滲漏。管道實施了不停產修復，其修復效果見圖6。

（2）螺旋焊縫補強修復。中石油某油田D 377 mm ×6.4 mm輸油管道螺旋焊縫處發生外腐蝕，腐蝕面積為1 425 mm×220 mm，腐蝕深度2.24 mm，經過研究分析，最終采用凱夫拉纖維補強技術進行永久修復。

（3）環焊縫或本體裂縫修復。某油田在檢查中發現氣舉橇處（氣舉匯管至5#計量間）管道的彎頭（規格D 114 mm×8 mm，介質為天然氣，壓力11/ 16 MPa，溫度40/45℃）存在裂紋，選用凱夫拉纖維補強技術進行永久修復。

（4）管道變形修復。某管道公司3PE管道發生變形，采用凱夫拉纖維帶進行修復，共修復32處。

圖6 彎頭泄漏補強修復

4 結束語

綜上所述，凱夫拉纖管道修復技術具有以下特點：

（1）使用簡單。不需要復雜的安裝工具及設備，與管卡式產品相比更為輕便靈活。

（2）適用廣泛。可以永久修復管道內外腐蝕缺陷、裂紋、機械損傷、焊縫缺陷、材質缺陷，對于彎頭、三通、管道焊接部位的不平整表面，同樣可以修復。

（3）技術先進。修復前采用專業的計算機軟件進行分析，保證修復管道的可靠性。

（4）凱夫拉纖維補強技術可以在不影響管道正常輸送的情況下，更加安全地完成管道維搶修施工。

[1]王玉梅，劉艷雙，張延萍，等.國外油氣管道修復技術[J].油氣儲運，2005，24（12）：13-16.

[2]Q/SY1592-2013，油氣管道管體修復技術規范[S].

[3]ISO/TS 24817-2006，石油、石化和天然氣工業-用于管道工程的復合材料修理-質量鑒定和設計、安裝、測試和檢查[S].

Application ofKevlar Aramid Fiber in Pipeline Repair

LiGuomin，Chen Xiaolin，CuiShuangmin，Yan Lahong
PetroChina Jidong Oilfield Co.，Tangshan 063209，China

This paper introduces a new kind of pipeline repair technique using the composite material，i.e.Kevlar aramid fiber. It summarizes and analyzes this pipeline reinforcement and repair technique in aspects of product description，material performance，construction procedure，matters for attention and successful application cases，and indicates the advantages of the material such as easy application，permanent repair of internal and external corrosion defects，cracks and mechanical damages and implementing the repair without affecting normal pipeline operation.

composite material；Kevlar aramid fiber；pipeline；repair

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.023

李國民（1982-），男，遼寧北票人，工程師，2005年畢業于長江大學材料成型及控制工程專業，現從事油田地面工程建設工作。

2014-06-14