一种金属质管状结构维修、加固方法技术

一种金属质管状结构维修、加固方法，主要涉及金属管状结构的加固方法。在石油开采、输送等活动中，广泛采用管状金属管材，而这些结构、构件往往处于恶劣的工作环境中，而且结构一经服役，一般希望结构在寿命期内不间断工作，或者希望其服役期限有效延长。因此一般对结构进行各种修理、加强，一般采用焊接、板壳加强、卡箍等手段，这容易引起原结构的损伤，而且修理加固手段采用辅助装备工具有很高要求。本发明专利技术采用碳纤维布进行金属管状结构及构件的加固，将碳纤维布采用树脂粘贴于焊缝、疲劳以及外力损伤等需加固区域，与本质金属一起承担受力，不需要很多特殊设备，手工即可完成。本发明专利技术可应用于各种金属管材的加固，有效延长被加固部分的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术用于金属管状结构及构件的维修加固，特别涉及石油开采、输送领域的管 材加固。
技术介绍
在石油开采、输送领域中，以及大多的钢结构中，多采用金属质的管形构件，如海洋钻采使用的隔水管、输送管道，金属框架结构的拉压构件等，在设计、制造、施工会存在各 种缺陷，在其服役期内，由于各种原因，造成构件以及焊缝的腐蚀、疲劳、裂纹或者外力损伤 等，需要进行对其进行各种维修，有时采用焊接、铆接、增加螺栓连接等手段修复，虽然一定 程度上改善了缺陷部位的受力情况，但造成对原结构的新的损伤和残余应力，对提高结构 疲劳十分不利。或者采用更换缺陷区域，焊接上完好构件，也有采用卡箍局部加强的手段， 或将可以内部填充的管形构件填充其他材料，使之得到加强，也有添加新的构件，改变原有 结构的受力路径，使原结构获得加强，这些方法在结构维修加强中，可能引起旧有结构新的 损伤，而且施工设备要求高，有时维修时要停止被修结构的功能，使与被修的相关设备处于 维修停产状态。
技术实现思路
为解决已有技术存在的不足，本专利技术提供一种方便、快捷不需要特殊设备的维修 加固方法，能提高结构强度，提高金属管局部稳定性，提高管的抗拉压能力，延长使用寿命。本专利技术实现的材料和方法如下用于加固的碳纤维布，用于粘贴碳纤维布的树脂(包括底层树脂、找平树脂、浸渍 树脂以及外部保护树脂)，树脂搅拌混和的容器，用于清理待加固表面的工具以及粘贴、浸 渍树脂用的刷子等工具。其具体的实施步骤可如下(1)首先进行碳纤维布粘贴部位的清理、除锈，露出金属本色。根据要加固区域的情况，采用一定的工具将加固区域表面的油漆、锈蚀、焊缝药皮 等非本质物质清除，露出金属本色即可，不需要将表面抛光。(2)根据待粘贴部位情况，可配制、涂刷底层树脂及找平材料。若待加固的部位存在受外力损伤塌陷情况，需要采用底层树脂及找平材料将待加 固处找平，然后再涂刷底层树脂。 (3)配制并且涂刷浸渍树脂或粘贴树脂，粘贴底层保护玻璃纤维。配制浸渍树脂，在粘贴碳纤维布区域涂刷浸渍树脂，粘贴保护玻璃纤维，确保层间 没有气体。待底层玻璃纤维指触干燥后，进行涂刷浸渍树脂或粘贴树脂。(4)粘贴碳纤维布，其方式如下可首先将碳纤维布涂刷浸渍树脂，或在已经涂刷浸渍树脂的加固区域直接粘贴碳 纤维布，但是都要保证浸渍树脂充分浸透碳纤维布。可将碳纤维布用手轻压贴于加固位置，用手或者采用专用滚筒沿碳纤维布纤维方向多次滚压，将气泡排除，注意滚压或排除气泡时不要损伤碳纤维布。(5)碳纤维布的表面防护。碳纤维布粘贴完后，再涂刷一层浸渍树脂，然后根据加固部位的工作环境，当需要 做表面防护时，可根据需要在碳纤维布外面涂刷保护材料，或者粘贴玻璃纤维布等。附图说明图1是碳纤维布环形缠绕在加固的金属管外表面图1中的附图标记1表示-碳纤维布纤维方向；图1中的附图标记2表示-加固 金属管；图1中的附图标记3表示-碳纤维布图2是碳纤维布纵向粘贴在加固的金属管外表面，在碳纤维布的两端采用纤维布 锚固图2中的附图标记4表示-压条碳纤维布方向；图2中的附图标记5表示-端部 锚固碳纤维布压条；图2中的附图标记1表示-加固碳纤维布纤维方向；图2中的附图标记 3表示-碳纤维布；图2中的附图标记2表示-加固金属管图3是存在支管主管相交的K型管节点碳纤维布加固方式(1)图3中的附图标记1表示_碳纤维布纤维方向；图3中的附图标记5表示-端部 锚固碳纤维布；图3中的附图标记6表示-锚固碳纤维布图4(摘要附图同图4)是存在支管主管相交的K型管节点碳纤维布加固方式(2) 图4中的附图标记7表示-V形加固碳纤维布(管背面)；图4中的附图标记8表示-V 形加固碳纤维布(管前面)；图4中的附图标记5表示-端部锚固碳纤维布；图4中的附图 标记9表示-V形加固碳纤维布；图4中的附图标记10表示-加固碳纤维布 图5是存在支管主管相交的T型管节点碳纤维布加固方式图5中的附图标记5表示-端部锚固碳纤维布；图5中的附图标记9表示-V形加固碳 纤维布；图5中的附图标记10表示-加固碳纤维布 图6是碳纤维布加固典型的详细剖面节点图6中的附图标记11表示-修复碳纤维层；图6中的附图标记12表示-腐蚀凹坑(填 充树脂)；图6中的附图标记13表示-外部保护层；图6中的附图标记14表示-预处理 面；图6中的附图标记15表示-玻璃纤维层；图6中的附图标记16表示-被修复基层；图 6中的附图标记17表示-裂纹焊缝或其它缺陷具体实施例方式下面结合附图，举例说明本专利技术。粘贴碳纤维布的具体实施方式一如图1所示，在进行完粘贴碳纤维布前的工作 后，对于要环向缠绕金属管柱，避免金属管的局部失稳，提高柱的抗压承载能力或者焊缝加 强的需要，将待加强区域涂抹完浸渍树脂后，将碳纤维布环向缠绕粘贴区域，贴一层碳纤维 布要确保碳纤维布在接头区域有足够的搭接长度，多层粘贴要保证上一层碳纤维布被树脂 充分浸透，在碳纤维布粘贴完毕后，还要再涂抹一层浸渍树脂，根据金属管的工作环境，可 在外部如同粘贴碳纤维布一样粘贴保护玻璃纤维布，同样环形缠绕。粘贴碳纤维布的具体实施方式二 如图2所示，碳纤维布沿金属管纵向粘贴，并将管周向完全包裹，其碳纤维丝束沿管轴向布置，在粘贴完加固碳纤维布后，确保两端碳纤维 布充分浸透浸渍树脂，待碳纤维布两端浸渍树脂指触干燥后，两端涂抹浸渍树脂，再环向粘 贴两层左右纤维布，即在加固碳纤维布的两端进行碳纤维布压条锚固，或者采用玻璃纤维 布压条进行锚固，锚固用碳纤维布或者玻璃纤维布采用环向缠绕。同样根据需要进行粘贴 完碳纤维后的防护处理。粘贴碳纤维布的具体实施方式三如图3所示，对于存在主管、支管的K型管节点 加固，采用碳纤维布纵向平行于主管轴线，主管周向包裹，支管与主管交接的地方可裁剪出 孔洞，空出支管部位，或根据空余部分大小裁出小片碳纤维补贴，并在图示位置周向粘贴碳 纤维布，同时起到锚固与加固作用。其碳纤维布的粘贴与处理同方式一和二。粘贴碳纤维布的具体实施方式四如图4所示，对于存在主管、支管的K型管节点 加固，先如图4a中所示，将碳纤维布以V形交叉粘贴于两支管，其中一边贴于管前面，另一 边贴于管后面，同样再次粘贴裁剪好碳纤维布，粘贴前面的贴于后面，后面的贴于前面，确 保支管被需要的层数碳纤维布完全包裹。同时进行碳纤维环向锚固如图4b。之后进行主管 的碳纤维布环向粘贴，如图4c。其碳纤维布的粘贴与处理同方式一和二。粘贴碳纤维布的具体实施方式五如图5所示，对于存在主管、支管的T型管节点 加固，先如图5a中所示，将碳纤维布以V形交叉粘贴于支管前后两面，其中一边贴于管前 面，另一边贴于管后面，同样再次粘贴裁剪好碳纤维布到需要层数，确保支管被需要的层数 碳纤维布完全包裹。之后进行碳纤维环向锚固，完成支管加固后进行主管的碳纤维布环向 粘贴，如图5b。其碳纤维布的粘贴与处理同方式一和二。权利要求，其特征在于包括采用碳纤维这一新型加固材料，采用用于粘贴碳纤维的几种树脂将碳纤维布粘贴于管材表面。2.根据权利要求1所述的碳纤维是碳纤维布，是采用碳纤维原丝成束编织后的布状碳 纤维，或者是与其他纤维(玻璃等)混合编织的纤维，在使用中分为高强型、通用型和高模 型、高强高模型碳纤维布，以及各型混合、复合纤维布，可在不同的工况下采用不同的类型。 采用树脂将碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属质管状结构维修、加固方法，其特征在于包括采用碳纤维这一新型加固材料，采用用于粘贴碳纤维的几种树脂将碳纤维布粘贴于管材表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国明，陈养厚，林红，陈团海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]