李国民，陈小林，崔双民，颜腊红

中国石油冀东油田公司，河北唐山063209

凯夫拉纤维管道修复技术应用

李国民，陈小林，崔双民，颜腊红

中国石油冀东油田公司，河北唐山063209

介绍了一种新型复合材料管道修复技术即凯夫拉纤维补强修复技术。文章从产品介绍、材料性能、施工步骤、注意事项及成功应用的实际案例等，对该补强修复技术进行了总结分析，指出该技术具有使用简单，可以永久修复管道内外腐蚀缺陷、裂纹、机械损伤，可以在不影响管道正常输送的情况下完成管道维抢修施工等优点。

复合材料；凯夫拉纤维；管道；修复

0 引言

管道修复技术在国外一般被称为3R技术（Repair、Rehabilitation、Replace，修补、修复及更换管段技术）。修补多指管道日常的维护、维修以及泄漏事故发生时的抢险和临时性维修，而修复及更换管段则属管道的永久性修复，国内也称为管道大修[1]。

复合材料修复是指借助于复合材料修复层自身的高强度和高模量，将作用在管道损伤部位上的应力，通过涂敷在缺陷部位的高强度填料、管体上和纤维材料层间的强力胶，均匀地传递到修复层自身上的一种修复方法[2]。

油气管道作为石油生产的重要设施，其完整性管理越来越受到石化行业的重视，通过管道完整性检测评价发现管道本体缺陷后，应采取合适的修复方法进行修复，以确保管道效能处于良好受控状态。本文主要介绍凯夫拉纤维补强修复技术，该技术具有无需焊接、安全方便等特点，特别适用于不停输维修的危险区域。

1 凯夫拉纤维产品介绍

凯夫拉纤维补强修复材料主要由凯夫拉纤维（见图1）和配套环氧树脂组成。凯夫拉纤维具有密度低、强度高、韧性好、耐高温、防腐蚀、良好的电绝缘性等特点，不会产生电磁干扰，易于弯折施工。

配套树脂根据需要可分为常温/高温、陆上应用/水下应用、外腐蚀应用/内腐蚀应用等类型。

图1 KEVLA®R49纤维带

2 凯夫拉纤维修复技术施工步骤

2.1 管体修复作业流程（见图2）[2]

图2 管体缺陷修复作业流程

2.2 凯夫拉纤维补强修复技术施工步骤

2.2.1 数据收集、方案设计及现场验证

依据ISO 24817国际标准，在复合纤维补强前应进行数据采集、方案设计和现场验证。

（1）需采集的数据：管道外径、管道壁厚、钢种等级、管道运行压力、管道设计压力、运行温度、防腐层类型、管道位置、缺陷位置、缺陷类型、缺陷长度、缺陷宽度、缺陷深度、泄漏直径、流体类型、管道运行年限、拟使用年限及其他信息[3]。

（2）方案设计：堵漏方案和凯夫拉纤维补强方案。

2.2.2 处理漏点及清理防腐层

（1）确保泄漏点被完全封堵，使用肥皂液或检测仪器进行全面检查，如仍有泄漏则不能进行补强施工。

（2）采用钢带、捆扎带堵漏的表面应当尽量规则，多余的钢带、胶垫要清理掉。

（3）封堵完成后，按照设计要求剥离泄漏中心点两端规定距离内的防腐层，应使需修复的管体完全裸露。

2.2.3 管道表面粗糙度处理

（1）管道表面存在的任何缺陷包括焊渣、不合要求的外接物、焊缝缺陷（错边、未融合、噘嘴等）、腐蚀损伤、机械损伤、变形等，均应按要求进行处理或修复。粗糙的焊缝和尖锐凸起均应打磨平滑，腐蚀坑内残留的旧涂层或腐蚀产物应彻底清理。

（2）应对需要修复的管体表面及其两端100 mm范围内的防腐层进行粗糙度处理，并达到Sa2.5级。应尽量使用手持式粗糙度处理工具，以减少对管道本体的振动，避免再次泄漏。

2.2.4 使用填充剂修复不规则表面

（1）将缺陷填充剂A和B按要求配比准确称量，两者混合均匀后应立即使用。

（2）缺陷填充剂应全部覆盖不规则部位，保证填实有缝隙的部位，并使需修复部位规则平滑，边缘凸出部分要做出坡度，见图3。

图3 缺陷正确填充方法示意

（3）待缺陷填充剂完全固化后，使用肥皂液检测是否有气泡产生，如有气泡产生，则继续使用缺陷填充剂对产生气泡的部位进行再次填充，并用力按压有气泡处，直至再次固化后无气泡产生。

2.2.5 调配、涂抹补强树脂

（1）按标签上的配比要求准确称量树脂，充分搅拌后应立即使用。当环境温度低于10℃时可将树脂桶浸泡在热水中加热，以便于均匀搅拌。

（2）根据现场实际需要配制适量的树脂，配制好的树脂应当在0.5 h内用完，施工作业应在树脂未固化前完成。

（3）配制好的树脂应用毛刷均匀用力涂抹于管道表面和打磨后的防腐层表面，不得漏涂。

2.2.6 缠绕凯夫拉纤维

（1）应根据设计方案中的各项设计参数进行操作。

（2）将调配好的树脂均匀涂抹于凯夫拉补强带上。

（3）缠绕方法见图4。

（4）用力拉紧凯夫拉补强带，直到补强带表面有树脂被挤出为止。

（5）缠绕每一层的第一圈和最后一圈时应当径向缠绕一周，中间部分按照50%搭接宽度进行缠绕。

（6）当前一条补强带中断需要续接时，后一条补强带应当覆盖前一条补强带的半圈。

（7）缠绕至弯头部位时，应当对准弯头的圆心点施力，见图5。

图4 涂抹树脂缠绕凯夫拉纤维带

图5 弯头缠绕凯夫拉纤维带

2.2.7 树脂固化后的硬度检查

（1）创造干燥的作业及固化环境，遇下雨天气应当搭建雨棚。

（2）待72 h固化后检验补强层的硬度，应当达到邵氏硬度72以上。

3 凯夫拉纤维修复技术应用实例

（1）管道泄漏补强修复。2013年2月冀东油田柳北转油站管道穿孔渗漏，经开挖确认是柳北转油站三相分离器D 377 mm进液汇管弯头处发生渗漏，渗漏点处两年前曾因穿孔打过不锈钢卡带，初步判定是由于内部腐蚀导致管道锈蚀加重，造成原管卡密封不严而出现渗漏。管道实施了不停产修复，其修复效果见图6。

（2）螺旋焊缝补强修复。中石油某油田D 377 mm ×6.4 mm输油管道螺旋焊缝处发生外腐蚀，腐蚀面积为1 425 mm×220 mm，腐蚀深度2.24 mm，经过研究分析，最终采用凯夫拉纤维补强技术进行永久修复。

（3）环焊缝或本体裂缝修复。某油田在检查中发现气举橇处（气举汇管至5#计量间）管道的弯头（规格D 114 mm×8 mm，介质为天然气，压力11/ 16 MPa，温度40/45℃）存在裂纹，选用凯夫拉纤维补强技术进行永久修复。

（4）管道变形修复。某管道公司3PE管道发生变形，采用凯夫拉纤维带进行修复，共修复32处。

图6 弯头泄漏补强修复

4 结束语

综上所述，凯夫拉纤管道修复技术具有以下特点：

（1）使用简单。不需要复杂的安装工具及设备，与管卡式产品相比更为轻便灵活。

（2）适用广泛。可以永久修复管道内外腐蚀缺陷、裂纹、机械损伤、焊缝缺陷、材质缺陷，对于弯头、三通、管道焊接部位的不平整表面，同样可以修复。

（3）技术先进。修复前采用专业的计算机软件进行分析，保证修复管道的可靠性。

（4）凯夫拉纤维补强技术可以在不影响管道正常输送的情况下，更加安全地完成管道维抢修施工。

[1]王玉梅，刘艳双，张延萍，等.国外油气管道修复技术[J].油气储运，2005，24（12）：13-16.

[2]Q/SY1592-2013，油气管道管体修复技术规范[S].

[3]ISO/TS 24817-2006，石油、石化和天然气工业-用于管道工程的复合材料修理-质量鉴定和设计、安装、测试和检查[S].

Application ofKevlar Aramid Fiber in Pipeline Repair

LiGuomin，Chen Xiaolin，CuiShuangmin，Yan Lahong
PetroChina Jidong Oilfield Co.，Tangshan 063209，China

This paper introduces a new kind of pipeline repair technique using the composite material，i.e.Kevlar aramid fiber. It summarizes and analyzes this pipeline reinforcement and repair technique in aspects of product description，material performance，construction procedure，matters for attention and successful application cases，and indicates the advantages of the material such as easy application，permanent repair of internal and external corrosion defects，cracks and mechanical damages and implementing the repair without affecting normal pipeline operation.

composite material；Kevlar aramid fiber；pipeline；repair

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.023

李国民（1982-），男，辽宁北票人，工程师，2005年毕业于长江大学材料成型及控制工程专业，现从事油田地面工程建设工作。

2014-06-14