管道维修的系统和方法技术方案

一种维修管道的系统和方法，包括将例如干纤维结构（１２）（例如碳纤维）的强化材料固定到管道（１４）的表面上。聚合物材料（４１）被放在强化材料的顶部，自渗透干纤维结构。聚合物材料基本上浸透强化材料并且固化以形成强化的聚合物复合材料，其可以增加或者恢复管道的压力等级或者工作压力承受力。可选地，在引入聚合物材料之前，例如套筒、壳、盒、壁、外部管道等的外部封装部件（３６）可以被安装在强化材料的周围。在这个例子中，聚合物材料可以被放（即注入）进强化材料顶部上的封装部件的内部中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及管道维修。特别是，本专利技术涉及有效地维修具有强化纤维聚合材料的管道。
技术介绍
这部分的目的是向读者介绍可能与下面描述和/或要求的本专利技术的各个方面相关的领域的各个方面。相信这个讨论对于提供给读者便于更好地理解本专利技术的各个方面是有帮助的。因此，应该理解这些陈述可以作为已有技术来阅读，但是不能作为已有技术的获准。在今天的社会，管道系统是无所不在的。管道系统广泛应用于住宅、商业以及工业的应用装置上。例如，管道系统可以被应用于实用分配、生产过程、化学制剂/石化产品传输、能量传送、铅工业、加热和冷却、下水道系统，以及应用于消耗的化学制剂/化合物的回收，例如排出的化学制剂、污染水等的排放。在运行时，在设备中并且越过了较长距离的管道系统可以用来收集、分配和传输水、蒸汽、化学制剂、石化制品、原油、天然气以及各种其它液体、气体和成分。例如管线等的管道系统可以将有用物、能量和化学制剂/石化制剂成分传输到工业主顾、生产点、化学/精炼设备、商业实体、公共设施消费者等等。不可否认，管线(例如传输管线)在传输资源提高生产力方面具有有益的作用。的确，世界经济根据管线的容量将给料和产品传输到不同地区的消费者和终端用户。30-40年之前发生了管线(例如气体和液体石油管线)的高峰构造，包括许多在二战之前构成的大量的这种管线还在使用。由于它们的年代，维护这些老化管线的基础设施的完整性是高代价的。由于减轻管线腐蚀和其它管线故障、可能故障以及异常的每年的花费是数十亿美元。管线维修的经济上的因素包括劳动力、材料、设备需求、可利用资金、经济报酬、维修周期、管线停工期等等。如所期望的一样，管线维修的经济效果对于管线的生产力具有重要影响。管道故障和损害可能由化学损害、侵蚀、腐蚀、破坏的涂层、没有绝缘、不利的运行状况、天气等引起。例如由于穿过管线的内容物的流动可能引起内部腐蚀。这种腐蚀通过离心力以及流动路径的方向上的改变而被恶化。关于腐蚀，管道系统的外部表面可能暴露到腐蚀性土壤或者地上腐蚀环境中，并且管道系统的内部表面可能暴露到腐蚀性内容物中。重要的是，侵蚀、腐蚀和其它损害可以减少管道的壁厚，因而减少管道或者管线的压力等级或者承压能力。因此，管线公司(例如输气公司)的运行和维护人员可以确定是否在管线上发现的故障或者可能的故障区域应该被维修，是否一部分管道应该被更换或者是否管线应该被丢弃。在评估维修结构的时候，管线操作者和提供服务者典型地要考虑管线停工期、管道规格、要维修的管道区域、埋藏情况、地上环境、管道系统或者管线的内容物、管线运行状况等。当然，管线操作者和提供服务者应该会适应规定的限制、合适的工业标准、生产商建议等。此外，最终选定的维护方法可能涉及泄漏或者其它故障的维修或者在管线故障(例如，泄漏、破裂等)之前的管道区域的抢先维修。最后，为了努力维护管线的整体性，同时也考虑成本、环境、规定的限制等，管线操作者和提供服务者典型地基于有用的工程方案和这些方案的经济影响来评估维护、更换和管道系统/管线的维修。就维修来说，可利用几种技术、应用技术和材料。通常的维修技术是使用金属套筒，该金属套筒被设置在一部分管道的周围来加强管道。焊接套筒和非焊接(机械的)套筒可以被插入，以改变管道系统的长度和直径来维修管道泄漏以及其它故障。套筒也可以抢先维修可能的管道故障、加强管道的内部和外部腐蚀区域、提升管道系统的压力等级等。通常，不管是使套筒焊接到管道周围的位置上还是将套筒机械地不用焊接地固定到管道上的已建立的套筒技术在工业上具有常见的维修方法的优势。在管线的维修中，操作者、工程人员以及工匠习惯于用焊接套筒的焊接装置以及非焊接套筒的机械装置和夹具工作。遗憾的是，在合适的机械和焊接技术中对于正确安装套筒的人员的培训是大量的。管线的非焊接和焊接套筒的维修还可能在管线的维修点上导致变脆以及残余应力。对于焊接套筒来说，该套筒可以被焊接到要被维修的管道的周围，包住要被加强的部分管道。半套筒的接合边缘可以被焊接在一起，并且安装套筒的端部可以被焊接到管道上，以将焊接的套筒密封和固定到管道上。应该强调的是，除了上面描述的一般方法之外，各种焊接接头可以被用来安装焊接套筒。包括焊接套筒维修(例如在高压传输管线上)的焊接维修的成本可以归结于高技术焊工、管线的停工和加倍存货(deinventory)以及附带的生产设备、化学制剂/石化产品生产过程的停工等。通常，从运行成本的观点来看，需要维修管道系统，但是管线保持工作，因此消除高成本的停工期。避免管道的焊接或者切割的维修技术例如可以使得在维修过程中保持管线运行可行，从而避免了管线停工所附带的成本。应该强调的是，为了维修带来的管线的停工可能迫使上游和下游的设备停工，导致生产损失、销售损失、停工和气动损失等。非焊接套筒处理了这个问题，因为它们通常不需要焊接或者切割。非焊接强化套筒被机械地连接到要被维修的管道部分上。换句话说，这些非焊接套筒(也成为机械套筒)可以通过夹具、螺钉等被定位和固定到管道上。遗憾的是，非焊接套筒的使用可能需要特殊的机械技术来充分地保证维修和管道压力等级，因而可能比焊接技术更加麻烦和复杂。因此，采用非焊接套筒地管道维修可能比采用焊接套筒的维修更加昂贵。但是，采用非焊接套筒的维修很好地避免了现场维修(at on-site repair)的焊接，例如在管线区域上以及在化学制剂/石化产品的生产区域上等。如所指出的，非焊接方法通常还允许管线的连续运行。另一方面，在某些非焊接(机械的)套筒结构中，如果很大的机械力被施加到管道上或者由于在非焊接套筒的安装过程中的其它因素，那么管线可以被加倍存货(deinventory)。遗憾的是，维修管道系统的肘部、管道系统的T形处、管道系统的弯曲部等的特殊情况对于焊接和机械(非焊接)套筒来说还是有问题的，这是由于很难将刚性的金属套筒安装到要被维修的弯曲管道的弯曲部的周围。刚性金属套筒还可能在管线的弯曲部不能合适地接触，因而不能强化通常在管线弯曲部存在的应力点。并且外部金属套筒和管线肘部或者弯曲部的曲率半径的合适匹配可能是困难的。为了避免在管线弯曲部安装套筒的这些问题，一种焊接填充物金属(代替套筒)可以被设置在弯曲部(例如在一个腔异常中)，但是这种焊接填充物通常仅适合于限定范围的管线操作压力和壁厚。从上面段落的讨论中可以看出，焊接和非焊接(机械)套筒存在各种问题。基本上，这些已经形成的使用不论是焊接还是非焊接强化套筒的技术趋于昂贵、需要高技术劳力、导致增加管道应力并且增加了对管线中断服务的需求。存在改进管道维修技术的需求。
技术实现思路
为响应在维修直管道和管道弯曲部的焊接和非焊接套筒的传统方法的问题和难度，已经出现的新技术包括涂层和高强度塑料、强化纤维塑料、复合材料等的使用。这种聚合物的维修可以降低成本并且比传统的焊接和机械套筒具有更少的脆性和残余应力。此外，聚合物的成分例如通常不被氧化并且因此还可能防止管线的处理区域的外部腐蚀。并且，由于尤其是在油和气传输工业中的复合材料维修系统的持续使用，美国机械工程师协会(ASME)现在正在设定包括新的构成后的维修标准的研制的非金属包装技术的标准。现在，新的ASME标准的草稿指出要测量和评估维修系统的几种材料属性。应该注意到，单独的树脂(没有强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强化管道部分的方法，包括：　　　　将没有树脂的纤维结构应用到要强化的管道的部分上；并且　　　　将树脂应用到管道上的纤维结构上，以渗透干纤维结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩L赖斯，
申请(专利权)人：伊利诺斯器械工程公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]