一、引言
加固維修管道常規(guī)的方案有換管、焊接、夾具補(bǔ)強(qiáng)等。但換管的工程量較大，既耗時(shí)，費(fèi)用又大。在處理天然氣、石油、化工溶劑等易燃易爆物品時(shí)，因?yàn)楹附訒?huì)產(chǎn)生火花，所以比較危險(xiǎn)。焊接補(bǔ)強(qiáng)施工工藝要求比較嚴(yán)格，且焊接材料與管道材質(zhì)的吻合度也決定了補(bǔ)強(qiáng)的效果好壞。該方法優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低。但其缺點(diǎn)是 : 焊穿的危險(xiǎn)性大;管道與補(bǔ)強(qiáng)鋼材間的傳力均勻和性能匹配問題;易產(chǎn)生氫脆和冷脆。夾具補(bǔ)強(qiáng)主要是通過機(jī)械夾具來彌補(bǔ)管材缺失的強(qiáng)度缺陷，從而達(dá)到恢復(fù)其強(qiáng)度的目的，該辦法的優(yōu)點(diǎn)是不在運(yùn)行管道上直接進(jìn)行焊接，避免了焊穿和氫脆、冷脆的風(fēng)險(xiǎn);但費(fèi)用較高且補(bǔ)強(qiáng)壽命難以持久。
二、碳纖維布介紹
碳纖維布強(qiáng)度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。適用面廣，廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。碳纖維布施工便捷，無需大型機(jī)具設(shè)備，沒有濕作業(yè)，無需動(dòng)火，無需現(xiàn)場(chǎng)固定設(shè)施，施工占用場(chǎng)地少，施工工效高。碳纖維布具有高耐久性，由于不會(huì)生銹，非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環(huán)境中使用。碳纖維布具有高強(qiáng)度、質(zhì)輕、耐腐蝕等特點(diǎn)，是加固混凝土受彎構(gòu)件理想的材料，可以應(yīng)用于橋梁工程及一些結(jié)構(gòu)工程中。
三、施工方法及注意事項(xiàng)
(一)施工方法
1、粘貼面應(yīng)鑿除苔蘚油垢、污物，然后用角磨機(jī)打磨除去銹蝕、疏松的表皮，直至露出堅(jiān)實(shí)的表面;
2、根據(jù)圖紙要求把所需粘貼的碳布按尺寸裁好，再把碳布按碳絲走向裹成小卷備用;
3、按樹脂的配比要求進(jìn)行調(diào)配，以不超過300轉(zhuǎn)的低速攪拌，直至色澤、形態(tài)完全均勻?yàn)橹?，在攪拌過程中確保所有部位接觸到，以便得到較佳混合效果;
4、用毛刷或滾筒將浸漬膠涂抹需貼碳纖維布的粘貼面上;
5、將裁剪好的碳纖維布環(huán)向滿貼于涂膠面，碳纖維布要平直、延展。再用刮板反復(fù)刮刷碳纖維表面，確保浸漬膠浸透到混凝土與碳纖維布中并脫泡;后在布的外表面刮涂一層浸漬膠，反復(fù)刮壓使之充分浸透到碳纖維布的纖維中，促使碳纖維布平直、延展、無氣 泡，浸漬膠充分滲透，環(huán)向圍束的碳纖維層數(shù)不少于兩層，首條圍束完成后，再依次粘貼下條圍束;
6、后用3~6mm的沙石(石英砂)灑在涂有膠的施工面上，確保防護(hù)層的粘結(jié)性;7、等浸漬膠固化后在其表面涂抹水泥砂漿或其它防護(hù)材料以做防護(hù)之用。
(二)注意事項(xiàng)
1、嚴(yán)格控制浸漬膠一次的混合量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件預(yù)估調(diào)膠量，以免造成不必要的浪費(fèi);
2、環(huán)向圍束的碳纖維布不少于兩層，各環(huán)向圍束之間的搭接寬度不小于50mm，碳布環(huán)向截?cái)帱c(diǎn)的延伸長(zhǎng)度不小于200mm，且各條帶搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。
四、碳纖維布加固優(yōu)勢(shì)
碳纖維布用于管道加固修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)如下：
1、免焊不動(dòng)火，可在帶壓運(yùn)行狀態(tài)下修復(fù);
2、施工簡(jiǎn)便快捷，操作時(shí)間短;
3、碳纖維彈性模量與鋼的彈性模量十分接近，有利于復(fù)合材料盡可能多的承載管道壓力，降低含缺陷管道的應(yīng)力水平，限制管道的膨脹變形;
4、碳纖維的抗拉強(qiáng)度高，用于管道修復(fù)具有極高的安全性;并且碳纖維復(fù)合材料的抗蠕變性能優(yōu)異，其強(qiáng)度隨著服役時(shí)間增加基本保持不變;
5、碳纖維復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)層厚度小，方便后續(xù)的防腐處理;
6、碳纖維補(bǔ)強(qiáng)纏繞、鋪設(shè)方式靈活。可對(duì)環(huán)焊縫和螺旋焊縫缺陷(包括高焊縫余高和嚴(yán)重錯(cuò)邊)補(bǔ)強(qiáng);還可對(duì)彎管、三通、大小頭等不規(guī)則管件修復(fù);7、可以用于腐蝕、機(jī)械損傷和裂紋等缺陷修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)，也可用于整個(gè)管段的提壓增強(qiáng)處理，應(yīng)用范圍廣。
五、總結(jié)
隨著纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用管道補(bǔ)強(qiáng)和修復(fù)，也越來越廣泛。纖維復(fù)合材料類型補(bǔ)強(qiáng)是利用纖維材料的高強(qiáng)度 , 結(jié)合粘結(jié)樹脂在服役的腐蝕或受損管道外包覆一個(gè)復(fù)合材料修復(fù)管道層 ,來恢復(fù)含缺陷管道的服役強(qiáng)度，在不影響生產(chǎn)的情況下對(duì)受損管體進(jìn)行強(qiáng)度修復(fù)，具有免焊不動(dòng)火、不停輸、在線、快速修復(fù)、操作安全、施工人員少、無須大型設(shè)備、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種缺陷，是管道補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)的主流方向。不僅如此，復(fù)合材料類型的補(bǔ)強(qiáng)還可用于無缺陷管道的提壓增強(qiáng)。由于這類補(bǔ)強(qiáng)方式不用在服役管道上進(jìn)行焊接，避免了焊穿和發(fā)生氫脆、冷脆的風(fēng)險(xiǎn)性。纖維復(fù)合材料主要有玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料和芳綸纖維復(fù)合材料三種補(bǔ)。而碳纖維復(fù)合材料因?yàn)閺?qiáng)度、模量高，密度小，耐腐蝕性能好，得到了較為廣泛的應(yīng)用。