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162 内蒙古石油化工 2011年第10期 基于有限元分析的复合修复技术及其应用 颜 力1，蒙东英2，余 乐3，仲 琳1 (1-西南油气田分公司输气管理处成都管道抢险维修中心， 2．西南油气田分公司输气管理处成都输气作业区；3．西南油气田分公司输气管理处川西北气矿) 摘要：缺陷的存在会降低管道的强度，使管道的安全运行产生隐患。限于财力、人力、物力，不可能 也不必要对所有超标缺陷管道进行更换，因此需要进行修复。 本文应用复合材料基本力学理论对复合材料缠绕缺陷管道的基本力学性能进行分析，结合试验数 据计算出碳纤维复合单向复合材料的性能参数；并根据管道缺陷处的最大等效应力计算复合材料补强 参数(补强厚度，补强宽度)，由相应补强参数计算复合材料补强层整体主方向弹性常数，建立用复合材 料修复补强缺陷管道的力学模型，进行实例计算，对比补强前后管道缺陷处的应力分布，得到结论。 关键词：油气管道；应力分析；复合材料}有限元 中图分类号：TE973．9文献标识码：A 文章编号：1006m7981(2011)10—0162一05 1复合材料修复补强参数 1．3施工现场环境调查 复合材料修复缺陷管道施工方案 现场环境相对湿度：原有方案在相对湿度 本文主要以碳纤维补强为主提出相应的施工规 85％可以直接施工，建议施工现场均要求对管体采 程。除遵循C纤维修复材料厂家制定的管道补强修 取干燥措施，并选用合适的粘浸胶。 复技术操作规程外，施工规程应结合现场和生产实 现场环境温度：一15℃～60℃，在该温度范围 际制定，主要包括： 内，可以使用不同型号的粘结树脂直接施工，当环境 1．1管道原始资料调查 温度超过该范围时，可以对施工地点采用环境改善 ①管道材质、管径、壁厚及使用年限；②管道运 措施进行改造或选用其他适合的胶后便可施工。 行记录；③管道输送介质，压力，温度，流速等；④管 管道输送压力：不停输、不降压。 道维修或改造资料；⑤管道维修记录和竣工资料， 表1 施工所需机械、器具、工具一览表 1．2补强方案制定 种类 名称 在对需要补强点进行定点、挖坑和缺陷尺寸测 车辆 工具车、越野车 管道开挖复查 十字铸、铁锹、超声波测厚仪 试的基础上，核实缺陷的大小和类型，包括缺陷的长 管道表面处理用具 刀、砂布、钢丝刷、魁刃、电刷、砂轮、丙酮 度、宽度和深度。 纤维裁切工具 卷尺、钢直尺、壁纸刀、剪刀 根据缺陷的大小和类型，按照嵌固段、过渡段、 调和及涂尉树脂用具 !秤、搅拌容器、橡胶抹子、滚筒尉子、油漆刷、搅拌器、抹灰 自由段管道状态，利用剩余强度评价软件及其有限 板 元数值分析等相关方法，评价含该缺陷管道的强度 粘贴及脱泡用工具 脱泡罗拉、毛罗拉、橡胶刮板、塑料刮板 安全用具 工作服、橡胶手套、线手套 损失。 。。 可燃气体报警仪、发电机、电源线、插座、养护材料、棉纱、帆 考虑复合材料性能随时间的变化，基于设计期 再他 布帐篷 限下的复合材