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工程案例

输油管道的缺陷及修补

输油管道安全运行的主要风险是第三方损害与防腐层破损引起的腐蚀缺陷。对机械损伤或腐蚀缺陷的管道,碳纤维复合材料修复因免焊不动火、带压修复,已在西部管道等抢修案例中验证。

发布时间: 2022-03-25

输油管道的缺陷及修补

输油管道安全运行的主要风险因素是第三方损害及防腐层破损引起的腐蚀缺陷。对机械损伤或腐蚀缺陷的管道,主要修复技术包括焊接、换管、夹具、纤维复合材料修复等。

各类方法对比

  • 焊接法:对输油管道修复具有很大危险性,由焊接引起的安全事故屡见不鲜
  • 换管:经济成本和社会成本都非常高,在交通流量较大或人口稠密地区严重受限
  • 夹具修复:使用金属夹具包覆缺陷管道恢复承压能力,能在不破坏原有管道情况下增强;但操作复杂,对没有泄漏的管道造价高、施工困难

碳纤维复合材料修复

纤维复合材料修复补强是一种高效快捷的新型修复技术,已应用于油气管道维护和大修。

七大技术优点

  1. 免焊不动火,可在带压运行状态下修复
  2. 施工简便快捷,操作时间短
  3. 弹性模量与钢相近,复合材料承载管道压力,限制管道膨胀
  4. 抗拉强度高,修复安全性极高;抗蠕变性能优异,强度随服役时间基本保持不变
  5. 补强层厚度小,方便后续防腐处理
  6. 缠绕铺设方式灵活——可对环焊缝、螺旋焊缝缺陷、弯管、三通、大小头等不规则管件补强
  7. 应用范围广,腐蚀、机械损伤、裂纹均可,亦可用于整管段提压

抢修案例:西部管道

在例行检测中发现乌兰输油管道某处机械损伤——管道外径 559 mm,正常壁厚 10 mm;表面凹陷深 15 mm、外沿直径约 200 mm;缺陷处壁厚减薄约 2 mm。

修复方案:使用填平树脂填平凹陷,缠绕高强度碳纤维复合材料。

有限元分析

  • 无缺陷管道承受 3 MPa 内压时管壁环向应力 83.85 MPa
  • 未补强时凹陷边缘最大环向应力 322 MPa,远超无缺陷管壁,接近钢材屈服强度
  • 采用 6 层碳纤维复合材料补强后,最严重区域环向应力降至 164 MPa,处于弹性变形范围

施工流程

  1. 预处理表面,清除防腐层
  2. 电动除锈达到 St3 级
  3. 清洗剂清洗并充分干燥
  4. 凹陷处涂抹填平树脂,至缺陷部位表面平整
  5. 填平树脂初步固化后缠绕 6 层高强度碳纤维复合材料,确保覆盖缺陷
  6. 补强区防腐处理后回填

修复后管道恢复正常运行压力,效果良好。