一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，包括在主管段、支管段和角焊缝钢管表面缠绕层间结构构成的修复补强层，在所述修复补强层的边缘为外坡口结构。修复补强层为复合材料纤维布层+环氧树脂粘浸胶粘接层呈螺旋式环绕或交叉环绕并层间相互搭接的结构。外坡口结构为复合材料纤维布呈宽度逐渐减小、补强层的厚度逐渐增加的结构分布，在补强层的两端形成。外坡口角度在15±5°。该结构避免了在运行过程中发生泄漏等安全事故，特别是对交叉焊缝的裂纹沿着性能主管道直焊缝区域延伸开裂的现象，避免了严重的灾害和损失的发生。

A convex corner weld repair composite reinforcing structure

The utility model discloses a convex corner weld repair composite reinforcement structure, including in charge of branch section, section and weld steel pipe surface layer structure of the wound repair reinforcement, repair and reinforcement layer on the edge of the slope for export structure. The repairing reinforcing layer is a composite fiber cloth layer and an epoxy resin adhesive dipping adhesive layer, which is spirally wound around or cross connected with each other. Outside the export structure for the composite fiber was decreased and the distribution width of reinforcing layer thickness increases gradually, formed at both ends of the reinforcement layer. Outside the port angle in 15 + 5 degrees. The structure avoids leakage and other accidents during operation, especially along the cross weld crack on the performance in charge of road straight weld area extending cracking phenomenon, avoid the occurrence of serious disasters and losses.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，特别是凸台焊接后与主管道形成交叉焊缝的复合材料修复补强结构。
技术介绍
站场与阀室是石油天然气储存与运输过程中必不可少的组成部分。为了满足阀门、仪表和法兰等的安装需要，站场和阀室设计中经常会遇到在主管上开孔、焊接凸台的情况。ERW焊管是非填充金属的电阻焊钢管。它由于壁厚均匀、易于防腐涂敷，尺寸精度高，无内焊瘤等优点而广泛应用于许多重点站场工程。根据标准SY0402-2002《石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范》和SY4203-2007《石油天然气建设工程施工质量验收规范-站内工艺管道工程》，在制作管汇时，凸台开孔位置应与主汇管本身的纵焊缝或螺旋焊缝错开应不少于100mm。但在实际操作中，由于ERW直缝电阻焊管外表面很光整，单从肉眼观察难以确定焊缝位置。部分凸台焊接安装位置距离ERW焊缝很近甚至重合，存在安全隐患。在主管道上开孔，破坏了管道的连续性，开孔边缘一定范围内存在应力集中。凸台焊接本身又涉及到异种金属以及不同强度、不同壁厚、不同管径的管接头焊接，焊接过程中可能产生裂纹、气孔、固体夹渣物、未焊透、未熔合、熔深不足、咬边、对接错边与角度偏差以及其他形状缺陷，焊接质量难以控制。如果凸台开孔中心位于ERW钢管直焊缝附近形成交叉焊缝，焊缝相交处附近极其复杂的残余应力分布对应力集中区域塑形的发展、应力的分布都有极其不利的影响，可能会使焊缝区域出现三向拉应力的脆性破坏。对于正在运行的站场主管道，通过降压置换，割除旧管焊接新管的方法更换违规凸台角焊缝，特别是与主管道形成交叉焊缝的结构一方面耗资巨大，因为凸台切割前需要站场管道停止运输，并排空清洗管道。另一方面更换管道也会出现新的环焊缝焊接、凸台角焊缝焊接等问题。近年来复合材料技术发展迅速，复合材料修复补强技术具有安全、方便，不动火、不停输等优点，已经成功应用于钢质管道结构的补强修复。本技术是针对凸台和主管道形成的T型交叉结构，提供一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，特别是凸台焊接后与主管道形成交叉焊缝的复合材料修复补强结构。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种针对站场/阀室中，仪表、法兰、引压和取气等安装需要凸台的角焊缝结构，特别是凸台焊接后与主管道焊缝形成交叉焊缝的结构，提供一种复合材料修复补强结构。通过使用本技术提供的修复补强结构，对包括角焊缝、主管道直管段、同凸台连接支管段的T型角焊缝结构进行修复补强，有效限制角焊缝，特别是交叉焊缝处的局部应力集中，增加该T型结构的强度，避免在运行过程中发生泄漏等安全事故，特别是在交叉焊缝时防止裂纹沿着性能相对薄弱的主管道直焊缝区域延伸开裂并长程扩展，造成严重的灾害和损失。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的。根据本技术实施例提供的一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，包括在主管段、支管段和角焊缝钢管表面缠绕层间结构构成的修复补强层，在所述修复补强层的边缘为外坡口结构。进一步，所述修复补强层为复合材料纤维布层+环氧树脂粘浸胶粘接层呈螺旋式环绕或交叉环绕并层间相互搭接的结构。进一步，主管段上螺旋式环绕的修复补强层的复合材料纤维布通过层+环氧树脂粘浸胶粘接层为6层。进一步，角焊缝钢管表面交叉环绕的复合材料纤维布通过层+环氧树脂粘浸胶粘接层为9层。进一步，所述外坡口结构为复合材料纤维布呈宽度逐渐减小、补强层的厚度逐渐增加、在补强层的两端形成的结构。进一步，所述外坡口角度在15±5°。进一步，所述复合材料纤维布采用玻璃纤维或碳纤维。进一步，所述环氧树脂粘浸胶采用环氧树脂灌封胶。本技术提供一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，特别是凸台焊接后与主管道形成交叉焊缝时的复合材料修复补强结构。通过对凸台角焊缝，特别是凸台焊接后与主管道焊缝形成交叉焊缝的T型结构进行修复补强，可以增加该T型结构的强度，弥补该处组织恶化造成的强度和韧性的损耗。同时有限限制角焊缝，特别是交叉焊缝处的局部应力集中，避免在运行过程中在局部应力集中位置发生泄漏等安全事故。角焊缝处复合材料修复补强的搭接结构，则主要针对可出现的焊接缺陷，增加结构强度。主管段的补强则可以在交叉焊缝时防止裂纹沿着性能相对薄弱的主管道焊缝区域延伸开裂并长程扩展，导致造成严重的灾害和损失。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术缠绕结构示意图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。如图1、图2所示，本技术的一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，包括在主管段1、支管段2和角焊缝钢管表面缠绕层间结构构成的修复补强层3，在修复补强层3的边缘为外坡口4结构，修复补强层3为复合材料纤维布层+环氧树脂粘浸胶粘接层呈螺旋式环绕或交叉环绕并层间相互搭接的结构。外坡口4结构为复合材料纤维布呈宽度逐渐减小、补强层的厚度逐渐增加、在补强层的两端形成的结构，外坡口角度在15±5°。如图2所示，主管段上螺旋式环绕的修复补强层的复合材料纤维布通过层+环氧树脂粘浸胶粘接层为6层，支管段2与主管段1上环绕的层数相同。角焊缝钢管表面交叉环绕的复合材料纤维布通过层+环氧树脂粘浸胶粘接层为9层。本技术结构是通过下述过程来制作的：1)首先利用清洗剂清洗待修复补强宽度范围内的主管段、支管段和角焊缝钢管表面，并充分干燥。2)将配制好的环氧树脂粘浸胶均匀涂抹于待修复补强管段表面。3)根据补强宽度、补强层数和边界的坡口要求，将裁好的复合材料纤维布+层间环氧树脂粘浸胶依次对角焊缝两侧主管段、支管段和角焊缝钢管缠绕，按照沿主管段两侧螺旋缠绕，主管段与支管段的角焊缝钢管处交叉缠绕，支管段螺旋缠绕的方式缠绕，螺旋缠绕时复合材料纤维布相互搭接50％。其中：补强宽度、补强层数和边界的坡口要求为修复补强边界都采用纤维布宽度逐渐减小、补强层的厚度逐渐增加的方式，在补强层的两端形成外坡口结构。见图1所示，在主管段1、支管段2和角焊缝钢管上缠绕复合材料纤维布3后的修复补强边界呈外坡口4结构。依次对角焊缝两侧主管段、支管段和角焊缝钢管缠绕的方法为：3a)首先采用复合材料纤维布对角焊缝两侧主管段进行的螺旋缠绕；3b)然后对角焊缝区域缠绕，方式为：第一层首先从主管段的底部向支管段黏贴复合材料纤维布；第二层从主管段与支管端焊缝位置开始，交叉缠绕一周；3c)然后在支管段进行螺旋缠绕，螺旋缠绕搭接50％；3d)在缠绕一层后的复合材料纤维布上涂抹一层环氧树脂粘浸胶，缠绕过程中，用专用工具罗拉沿纤维方向在复合材料纤维布上反复滚压多次，以去除气泡，使胶粘剂充分渗透纤维布。重复步骤3a)-3c)，直至完成对角焊缝两侧主管段、支管段和角焊缝钢管缠绕。4)缠绕完成后，将主管段、支管段边界坡口，主管段与支管段之间的角焊缝交界位置利用橡胶抹刀将环氧树脂粘浸胶抹成斜坡。5)然后固化，自然风干，即完成凸台角焊缝复合材料修复补强过程。本技术方法中应满足下述条件限定：(1)复合材料产品选用原则：目前常规的复合材料修复补强体系主要针对带缺陷管道，由高强度纤维布、缺陷填平树脂、层间胶粘剂三者组成。针对凸台角焊缝T型结构修复补强的主要目的是增加结构强度，因此本技术复合材料修复补强体系主要选用：高强度复合材料纤维布+层间胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，其特征在于，包括在主管段、支管段和角焊缝钢管表面缠绕层间结构构成的修复补强层，在所述修复补强层的边缘为外坡口结构。

【技术特征摘要】
1.一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，其特征在于，包括在主管段、支管段和角焊缝钢管表面缠绕层间结构构成的修复补强层，在所述修复补强层的边缘为外坡口结构。2.根据权利要求1所述的一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，其特征在于，所述修复补强层为复合材料纤维布层+环氧树脂粘浸胶粘接层呈螺旋式环绕或交叉环绕并层间相互搭接的结构。3.根据权利要求2所述的一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，其特征在于，主管段上螺旋式环绕的修复补强层的复合材料纤维布层+环氧树脂粘浸胶粘接层为6层。4.根据权利要求2所述的一种凸台角焊缝复合材料修复补强结构，其特征在于，角焊缝钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡美娟，李鹤，罗金恒，邵春明，池强，杨坤，张伟卫，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11