0 引言

未焊透、气孔、未熔合、夹渣、裂纹等焊接缺陷是压力管道中常见的超标缺陷。我国过去在压力管道制造和焊接过程中缺乏严格的质量控制体系，尤其是20世纪80，90年代安装的压力管道焊缝中存在较多的焊接超标缺陷。 这些超标缺陷的存在，给管道的安全管理带来了隐患，一旦发生事故，将会影响企业的正常生产和人员的生命安全 ［1］。

21世纪初，我国逐步完善了压力管道的标准法规体系，使压力管道的管理走入正轨。2003年国家质检总局颁布了 《在用工业管道定期检验规程（试行）》 （以下简称 《检规》），随之在役工业管道的定期检验也在全国范围内展开。按 《检规》要求，焊接超标缺陷可采用修复消除缺陷或安全评定的方式处理。超标缺陷的安全评定，是不消除缺陷并判定该缺陷在现有工况条件下是否影响管道继续安全运行到下一检验周期，且安全评定不能从根本上消除超标缺陷带来的安全隐患，需要下一检验周期重新对该处缺陷进行安全评定；修复消除缺陷则通常采用焊接返修等传统手段，由于动火存在一定的风险，所以焊接返修的前提是管道停输并排空介质，如介质易燃、易爆则还需要对管道进行吹扫。

纳入标准：①本次研究对象均符合《冠心病患者运动治疗中国专家共识》［3］中关于冠心病的诊断标准：临床表现为心前区突发性绞痛、压榨痛，伴憋闷感等。发作时心电图表现为S‐T段异常压低等。②血小板聚集率大于70%或变化率小于30%。③本次研究已经医院伦理学委员会批准，且患者知情同意，并签署知情同意书。排除标准：糖蛋白抑制剂近期服用者、严重肝脏疾病者、抗血小板治疗禁忌证者、药物过敏者、近1月内氯吡格雷服用者、血小板比积（血小板/血细胞）低于30%或血小板计数低于100×109/L者、严重器质性疾病者、精神障碍或意识障碍者等。

在对某钢厂主能源管道进行全面检验时，检测到管道焊接接头中存在着未焊透、气孔、未熔合、裂纹等超标缺陷。该主能源管道承担着往各分厂输送各类工艺介质的责任，需要常年连续稳定运行。如果停输进行焊接返修，会导致各分厂均停产，经济损失较大。因此选择了采用碳纤维复合材料补强修复技术，对含超标缺陷的管道焊接接头进行管道不停输的修复，保证了管道连续安全运行。

1 碳纤维复合材料补强修复技术方法

1.1 修复技术原理

碳纤维复合材料补强修复主要是利用碳纤维复合材料的高强度特性，采用黏结性树脂在含缺陷管道部位上缠绕一定厚度的纤维层，树脂固化后与管道结成一体，从而恢复含缺陷管道的承载能力。碳纤维复合材料弹性模量高，与钢的弹性模量较接近，有利于碳纤维复合材料尽可能多地承载管道压力，降低含缺陷处管道的应力集中程度，补强层与管道具有非常好的变形协同性。碳纤维复合材料补强修复方法具有不需动火焊接、工艺简单、施工迅速、操作安全、可实现不停输修复，并且成本相对较低等优势。

1.2 碳纤维复合材料修复系统性能指标

1.2.1 碳纤维复合材料

该管道工作压力为2.75 MPa，管材牌号为20#，管道规格为Ø426 mm×10 mm，输送介质为氧气，敷设方式为架空，设计温度为常温，工作温度为常温。经全面检验后发现，该管道某处直管与直管对接焊缝存在一条埋藏裂纹，埋藏深度为4 mm。

1.2.2 专用修补剂

本文根据工程教育专业认证标准、某化工专业培养计划、结合相关参考文献，以毕业要求3为例描述了毕业要求达成度的评价过程，重点介绍了定量评价过程，但对教学环节的形成性考核方式，尚需要进一步探讨。定性评价部分体系目前还不是很完善，需要通过文献查阅、调研和专家咨询建立完整、可行、细化的评价标准和评价过程。

 

表1 双向碳纤维复合材料PerpeWrap ST85修复系统主要性能指标

  

性能 指标每层碳纤维复合材料名义厚度/m m 0.50～0.55最大运行温度 /℃ 85单层碳纤维布的最小抗拉强度/M P a 344.75层间剪切强度（复合材料与钢）/M P a 15.1环向弹性伸长率 /% ＞1.45环向弹性模量/G P a 70.5轴向弹性模量/G P a 36.4疲劳寿命（经1600 h室温试验和1000 h加速试验验证）/年 50

 

表2 专用修补剂性能指标

  

项目 性能指标抗压强度/M P a 103基本固化时间/m i n 25运行温度 /℃ -30～260洛氏硬度R（H R B） 99抗拉强度/M P a 17弯曲强度/M P a 69层间剪切强度/M P a 21表面阻抗 7×10 13固化收缩率 可忽略

1.3 碳纤维复合材料补强修复方案

参照公式 （1）～（4），计算出该裂纹缺陷采用碳纤维复合材料补强修复时，碳纤维复合材料需缠绕的层数及修复长度，结果可见表3。

 

芥川在苏州游记中，下意识地对中国进行了“他者”形象的构建，使苏州游记的文本书写表现出极强的殖民主义意识。以文明人自居的芥川对不洁静、衰落的中国表露出的厌恶和蔑视在苏州游记中也随处可见。

2 应用实例

复合材料修复系统选用PerpeWrap ST85，其主要性能指标可见表1。

2.1 焊接缺陷碳纤维复合材料补强修复方案设计

碳纤维复合材料补强修复方案的关键因素是补强层数和轴向修复总长度。参照ASME PCC.2—2011中明确给出的设计指导准则，根据公式 （1）～（4）计算出最小修复层厚度、补强层数、轴向修复总长度等参数，以恢复管道最大许可操作压力，使得管道承压能力不低于无缺陷管道，确保管道的安全运行。

 

表3 焊接缺陷补强修复方案

  

缺陷类型 缺陷尺寸（长度×自深高度）/（m m×m m） 缠绕层数 修复长度/m m 修复后使用压力/M P a裂纹 10×0.6 ≥3 ≥400 2.75

2.2 碳纤维复合材料补强修复步骤

管道焊接缺陷的碳纤维复合材料补强修复共分为四个步骤。

第一步：将含缺陷的对接焊缝处沿轴向正反两个方向各200 mm范围内 （即总长400 mm）的管道表面原有的防腐层全部清除，可采用机械除锈或喷砂除锈等方式。

第三步：在除锈部位上涂抹环氧底漆，目的是将碳纤维复合材料与管壁隔离，防止发生电偶腐蚀。环氧底漆厚度不小于0.2 mm，详见图2。

缺陷处专用修补剂性能指标如表2所示。

  

图1 管道焊缝处填充修补剂

第二步：管道焊缝处填充专用修补剂，将混合好的填料涂在管道焊缝处，并且使其在管道焊缝边缘处平滑过度到管体表面，保证后续碳纤维复合材料与管体表面的充分接触，详见图1。

“真的猛士，敢于直面惨淡的人生，敢于正视淋漓的鲜血……”鲁迅先生的名言经常被人津津乐道，只是纸上谈兵容易，而所谓直面，所谓正视，都只能在承受过后。一切真正的“好”，必是在经历过种种“不好”，并努力改变、超越之后才得以成就；真正的快乐，也只能源于深谙人生悲喜滋味之后的坚强而宁静的灵魂。当巴尔扎克写完近百卷人间的悲剧、闹剧、滑稽剧之后，他才终于可以泰然将自己的小说总集命名为：人间喜剧。

式中：p——管道设计内压，MPa；D0——管道外径，mm；t——管道公称壁厚，mm；σs——管道屈服强度，MPa；f——工作条件系数，取0.6；Sμ——单层碳纤维布的最小抗拉强度，MPa；ts——管道剩余最小壁厚，mm；trepair——最小修复层厚度，mm；tlayer——复合材料修复层厚度，mm；n——补强层数(≥2)；L——轴向修复总长度，mm；Lover——缠绕长度，mm；Ldefect——缺陷长度，mm；Ltaper——锥形长度（锥形长度Ltaper,与修复厚度的最小比值为 5∶1）， mm。

  

图2 管道焊缝处涂抹环氧底漆

第四步：在已涂抹环氧底漆的部位缠绕碳纤维复合材料，边缠绕复合材料边刷环氧树脂，保证复合材料层与层之间的环氧树脂涂刷均匀，直至碳纤维复合材料的缠绕层数达到要求。缠绕完毕后，应确保碳纤维复合材料层与层之间、材料与管道外表面之间没有空鼓、气泡存在，详见图3。

  

图3 管道焊缝处缠绕碳纤维材

第五步：在碳纤维复合材料外侧，刷涂防紫外线、抗老化的外防护层，以减缓碳纤维复合材料在使用过程中的老化速度。

5 结束语

在管道不停输工况下，通过碳纤维复合材料缠绕补强修复管道中的焊接超标缺陷，可以恢复缺陷位置的承载能力，保证管道在原工况条件下，稳定、安全地运行。需要说明的是，要慎重使用碳纤维复合材料，裂纹类缺陷。修复前需要分析管道的工况条件、裂纹的成因及其扩展的可能性，修复后应定期对缺陷进行检测，及时掌握管道缺陷的变化情况，如发现缺陷有扩展，则需对管道的安全状况重新进行评定。由于该种修复方法未纳入 《检规》，所以压力管道焊接缺陷经碳纤维复合材料补强修复后，还需要进行安全评定，给出在缺陷未扩展情况下能安全使用的年限，并将该年限做为压力管道全面检验时确定检验周期的依据。

参考文献

[1] 王俊强，何仁洋.含缺陷管道复合材料修复后承压能力研究[J].压力容器，2015(9):59-65.