复合材料增强修复油气管道的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.04.012

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (4): 70-82.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.04.012

复合材料增强修复油气管道的研究进展

何毅¹^,², 赵广慧¹^,²()

^1.西南石油大学机电工程学院，成都 610500
^2.石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台，成都 610500

收稿日期:2021-10-29 出版日期:2022-04-26 发布日期:2022-04-24
通讯作者: 赵广慧，女，教授，复合材料损伤力学研究，zhaogh@swpu.edu.cn
E-mail:zhaogh@swpu.edu.cn
基金资助:
石油天然气装备教育部重点实验室项目

Research progress in repairing and reinforcement of oil and gas pipeline with composites

HE Yi¹^,², ZHAO Guanghui¹^,²()

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
^2.Oil and Gas Equipment Technology，Sichuan Province Science and Technology Resource Sharing Service Platform，Chengdu 610500，China

Received:2021-10-29 Online:2022-04-26 Published:2022-04-24
Contact: ZHAO Guanghui E-mail:zhaogh@swpu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

回顾了近10年来利用复合材料增强或修复油气管道的最新研究进展，从增强未受损管道、修复含裂纹缺陷和体积缺陷管道方面对增强效果进行定性和定量的综述，探讨复合材料增强或修复油气管道中存在的问题和未来的研究方向。

关键词: 复合材料, 油气管道, 裂纹缺陷, 体积缺陷, 修复, 增强

Abstract:

This paper repaired the latest research progress in the repairing and reinforcement of oil and gas pipelines using composites in recent decades. A qualitative and quantitative review was provided on the strengthening undamaged pipes， repairing cracked and volumetric pipes. Moreover， the existing problems and future research direction of composite materials for strengthening and repairing oil and gas pipeline were discussed.

Key words: composite, oil and gas pipeline, crack defect, volume defect, repair, enhancement

中图分类号:

TQ325

何毅, 赵广慧. 复合材料增强修复油气管道的研究进展[J]. 中国塑料, 2022, 36(4): 70-82.

HE Yi, ZHAO Guanghui. Research progress in repairing and reinforcement of oil and gas pipeline with composites[J]. China Plastics, 2022, 36(4): 70-82.

图/表 17

参考文献 67

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增强和修复方法		参考文献
预成型法（套筒）	复合材料套筒	［22］⁃［24］
预成型法（套筒）	复合材料/灌浆套筒	［25］⁃［27］
湿缠绕法（纤维布/纤维）	纤维布周向缠绕	［28］⁃［36］
	纤维布贴片	［37］⁃［38］
	纤维缠绕	［39］

增强和修复方法		参考文献
预成型法（套筒）	复合材料套筒	［22］⁃［24］
预成型法（套筒）	复合材料/灌浆套筒	［25］⁃［27］
湿缠绕法（纤维布/纤维）	纤维布周向缠绕	［28］⁃［36］
	纤维布贴片	［37］⁃［38］
	纤维缠绕	［39］

参考文献	管道		修复层		主要研究方法	修复效果评价
参考文献	管材/直径/壁厚	缺陷（形状/尺寸）	材质（基体/纤维）	尺寸（厚度/轴向长度）	主要研究方法	修复效果评价
［58］	Q235/426 mm /8 mm	矩形/长宽深为58.2、1、4.6 mm	-/碳纤维	5、1 mm/300 mm	内压实验	修复区应力为未修复处的78.9 %
［59］	N80Q/177.8 mm/10.36 mm	环状/长度 200 mm，深度 0~7 mm	环氧树脂/碳纤维	9 mm/500 mm	内压实验	深度分别为5、6、7 mm的缺陷管道，修复后的爆破压力达到无损管道的100 %、90.1 %和79.4 %
［60］	X60/508 mm /8.7 mm	矩形/长宽深为110、70、6.1 mm	-/玻璃纤维	3.2、6.4、12.8 mm/-	内压实验	爆破压力分别为未修复的1.23、1.40和1.51倍
［61］	20^#碳钢/159 mm/6 mm	矩形/长宽深为100、20、3 mm	环氧树脂/碳纤维	1.05、1.75、3.5 mm/-	内压实验	爆破压力分别为未修复的1.20、1.32和1.35倍
［62］	L245N/219 mm/11.8 mm	矩形/长宽深为91、4、8.5 mm	-/玻璃纤维	4 mm/-	内压实验	失效压力为无损管道的1.84倍
［63］	X60/42.2 mm /1.6 mm	矩形/长宽深为10、5.5、1 mm	环氧树脂/碳纤维	0.666 mm /60 mm	拉伸实验	抗拉强度为未修复的1.06倍
［64］	X60/660 mm /7.1 mm	球面/直径和深度为20 mm和 3.55 mm	-/-	5 mm /100 mm	数值计算	失效内压为未修复的1.45倍
［65］⁃［67］	API X60/ 324 mm/10 mm	矩形/长宽深为6、0.33、0.5 mm	环氧树脂/玻璃纤维	12 mm /448 mm	数值计算	失效内压为未修复的1.45倍
［68］	X42/108 mm /4 mm	矩形/长宽为60 mm和56.52 mm，深度为1、2、3 mm	-/玻璃纤维	1.2 mm/-	数值计算	失效内压分别为未修复的1.05、1.08和1.14倍
［23］⁃［24］	20^#碳钢/219 mm/6 mm	矩形/长宽深为133、102、3.6 mm	环氧树脂/玻璃纤维	9 mm /200 mm	数值计算	抵抗斗齿侵入能力提高约62 %

参考文献	管道		修复层		主要研究方法	修复效果评价
参考文献	管材/直径/壁厚	缺陷（形状/尺寸）	材质（基体/纤维）	尺寸（厚度/轴向长度）	主要研究方法	修复效果评价
［58］	Q235/426 mm /8 mm	矩形/长宽深为58.2、1、4.6 mm	-/碳纤维	5、1 mm/300 mm	内压实验	修复区应力为未修复处的78.9 %
［59］	N80Q/177.8 mm/10.36 mm	环状/长度 200 mm，深度 0~7 mm	环氧树脂/碳纤维	9 mm/500 mm	内压实验	深度分别为5、6、7 mm的缺陷管道，修复后的爆破压力达到无损管道的100 %、90.1 %和79.4 %
［60］	X60/508 mm /8.7 mm	矩形/长宽深为110、70、6.1 mm	-/玻璃纤维	3.2、6.4、12.8 mm/-	内压实验	爆破压力分别为未修复的1.23、1.40和1.51倍
［61］	20^#碳钢/159 mm/6 mm	矩形/长宽深为100、20、3 mm	环氧树脂/碳纤维	1.05、1.75、3.5 mm/-	内压实验	爆破压力分别为未修复的1.20、1.32和1.35倍
［62］	L245N/219 mm/11.8 mm	矩形/长宽深为91、4、8.5 mm	-/玻璃纤维	4 mm/-	内压实验	失效压力为无损管道的1.84倍
［63］	X60/42.2 mm /1.6 mm	矩形/长宽深为10、5.5、1 mm	环氧树脂/碳纤维	0.666 mm /60 mm	拉伸实验	抗拉强度为未修复的1.06倍
［64］	X60/660 mm /7.1 mm	球面/直径和深度为20 mm和 3.55 mm	-/-	5 mm /100 mm	数值计算	失效内压为未修复的1.45倍
［65］⁃［67］	API X60/ 324 mm/10 mm	矩形/长宽深为6、0.33、0.5 mm	环氧树脂/玻璃纤维	12 mm /448 mm	数值计算	失效内压为未修复的1.45倍
［68］	X42/108 mm /4 mm	矩形/长宽为60 mm和56.52 mm，深度为1、2、3 mm	-/玻璃纤维	1.2 mm/-	数值计算	失效内压分别为未修复的1.05、1.08和1.14倍
［23］⁃［24］	20^#碳钢/219 mm/6 mm	矩形/长宽深为133、102、3.6 mm	环氧树脂/玻璃纤维	9 mm /200 mm	数值计算	抵抗斗齿侵入能力提高约62 %

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复合材料增强修复油气管道的研究进展

Research progress in repairing and reinforcement of oil and gas pipeline with composites

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