CN1632363A - 煤气管道复合补强结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种煤气管道复合补强结构及其施工方法。补强结构包覆于需维修的煤气管道外，包括主补强件与辅件，主补强件依次由复合材料防护层、嵌有玻璃纤维加强层的复合材料工作层及将主补强件粘接于煤气管道上的底胶层组成，底胶层中添加有效缓蚀效果的添加剂；所述辅件包括补强龙骨带和/或适应管道特别要求的专用补强件。其施工步骤为：对维修管道本体测厚、并进行表面处理及堵漏处理；对管道的特殊部位进行处理或固定管道特殊部位的专用补强件；打上不锈钢龙骨带；涂上底胶层，铺覆工作层与加强层；粘接防护层。本发明补强结构重量轻，比强度高，成本低廉，施工方便，具有缓蚀作用，防腐性能优良。施工无明火，无高温，对管道无影响。

Description

煤气管道复合补强结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及对在役架空煤气管道的在线维修技术，具体指对受腐蚀的架空煤气管道进行在线维修时的补强结构。

背景技术

煤气管道由于受到煤气中的各种腐蚀性物质的长长年侵蚀、冲刷，会产生严重的腐蚀现象，给安全生产带来隐患。但由于煤气主干线管道一般均不设备用管道，其重要性又不允许停机、停气，也不能采取管道内部检修的办法，因此要求在带温带压不停车的状态下进行维修。目前的维修方法是，在损坏的管道底部1/3部分焊接6mm钢板进行补强。由于损坏往往伴随着管道穿孔和煤气泄漏，焊接时的明火存在安全隐患；同时，焊接上去的厚钢板，对支承管道的支架带来较大的附加载荷；再则，由于焊接高温在管道上形成热应力和金相组织的变化，会加速对管道的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提出一种煤气管道复合补强结构及其施工方法，该补强结构以采用复合材料为主，对现有煤气管道进行维修时，不但具有抗腐蚀作用，而且重量轻，比强度高，施工中一般不动用明火，无高温、无热应力，可克服现有技术的不足。

本发明的另一个目的在于提出一种具有缓蚀作用的煤气管道复合补强结构，由于在该补强结构的底胶中加入了缓蚀成分，可减缓母体管道腐蚀区域的扩大，从而减缓管道的腐蚀速率。

本发明的的构思是：由于补强结构的工作条件恶劣，所以，补强结构不是只用一种单一材料来满足各种要求，而是选用不同特性的材料复合，形成一种兼有防腐和补强作用的复合结构，这样不仅性能易于调整和控制，也利于降低成本，简化操作。

本发明的一种煤气管道复合补强结构，包覆于需维修的煤气管道外，包括主补强件与辅件，所述主补强件依次由复合材料防护层、嵌有玻璃纤维加强层的复合材料工作层及将主补强件粘接于煤气管道上的底胶层组成；所述辅件包括可加强管道本体强度的补强龙骨带和/或适应管道特别要求的专用补强件。

所述主补强件由防护层、工作层和加强层、底胶层组成：其中

防护层—最外层，由耐大气老化、抗水性能优良、可减弱紫外线对胶粘剂的降解作用的复合材料制成，对工作层起防护作用；

工作层—中间层，由耐腐蚀、强度高、寿命长的复合材料制成，对原有管道的力学结构起到补强作用，其间嵌有加强层；

加强层—嵌设于工作层中间，为一层经特殊处理的玻璃纤维加强筋网与加强筋布层，能有效加强工作层的承载能力，减轻应力集中，起到增强工作层物理机械性能的作用；

底胶层—最内层，其作用是将整个补强件粘接在煤气管道本体上，能满足对钢材的附着和过渡的要求，有和钢材相近的线膨胀系数、良好的化学稳定性和耐腐蚀性。

还可以在底胶层中适当添加不参与胶粘剂化学反应的、对管道钢质本体起到有效缓蚀效果的添加剂，当管壁穿孔后，管道内部的腐蚀介质接触胶层，与其中的隐性缓蚀剂作用，在穿孔周围形成缓蚀氛围，可减缓母体管道腐蚀区域的扩大，从而减缓煤气介质对管道的腐蚀速率。

所述缓蚀添加剂的主要成分为碳酸钠(NaCO₃)、重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)、碳酸环己铵(C₆H₁₁NH₂)₂H₂CO₃。以底胶基料为基础，其加入量按重量比为：碳酸钠0.3-0.6％，重铬酸钾0.5-3％，碳酸环己铵0.8-1％。由于所述缓蚀剂被有效地封闭在母体管道外壁与主补强件的工作层内，在母体管道未穿孔时缓蚀剂不起作用，当母体管道产生局部穿孔时，管内的介质、冷凝水等与底胶层内的缓蚀剂接触，产生区域性缓蚀作用，减缓了母体管道的腐蚀速率。

所述补强龙骨带由可直接箍紧在管道本体上的耐腐蚀不锈钢带与专用锁紧扣组成，箍紧在管道本体上的补强龙骨带与主补强件共同对原有管道的力学结构进行补强，确保管道保持一定的整体结构强度而不发生管道坍塌。

所述专用补强件为根据不同的修补部位所设计的具有针对性的特殊补强件。

煤气管道补强结构的施工方法，其施工步骤为：

(1)对维修管道本体测厚、并进行表面处理及堵漏处理；

(2)对管道的特殊部位进行处理或固定管道特殊部位的专用补强件；

(3)打上不锈钢龙骨带；

(4)涂上底胶层，铺覆工作层与加强层，

(5)粘接防护层。

与焊接6mm钢板托补相比，本发明的优点在于：重量轻，比强度高，成本低廉，施工方便，具有缓蚀作用，防腐性能优良。其重量仅为钢板的1/10～1/12，可以有效减轻在役管网的附加重量载荷；由于修复绝大部分是常温下作业，无需动用明火，从而减少了火灾隐患及因高温给在役管道造成的热应力和金相组织变化，有效延长了管道使用寿命；且当管壁穿孔后在缓蚀剂的作用下，可减缓母体管道腐蚀区域的扩大，减缓煤气介质对管道的腐蚀速率。

附图说明

现结合几个实施例及其附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的直管段补强结构示意图；

图2为弯管段补强结构示意图；

图3为管道托架支承部位补强结构示意图；

图4为疏水器连接部位补强结构示意图。

图中：1煤气管道本体，2底胶层，3加强层，4工作层，5防护层，6不锈钢龙骨带，7龙骨带锁紧扣，8弯管本体的拼接焊缝，9内加强层，10耐磨钢板，11复合胶层，12管道支承托架，13排水管，15对拼钢板锥形接头，16点焊部位，A主补强件。

具体实施方式

实施例1：直管段补强结构(见图1)

对煤气管道直管段修补时，采用主补强件A与补强龙骨带6配合使用。所述主补强件A包覆于需维修的煤气管道外，由防护层5、工作层4和加强层3，及底胶层2复合而成。补强龙骨带由耐腐蚀不锈钢带6a与专用锁紧扣6b组成，直接箍紧在管道本体1上，与主补强件A共同对原有管道的力学结构进行补强。主补强件A的最外层为防护层5，由耐大气老化、抗水性能优良、可减弱紫外线对胶粘剂的降解作用的复合材料制成；中间是工作层4，由强度高、耐腐蚀、寿命长的复合材料制成，可对原有管道起到补强作用，以确保管道的整体强度，工作层中夹有加强层3，加强层为加在工作层中的经特殊处理的玻璃纤维网与纤维布，能有效加强工作层的承载能力、增强工作层的强度，最内层为底胶层2，通过底胶层将主补强件粘贴在煤气管道本体1上的。

修补时，先对维修管道本体1测厚、并进行表面处理及堵漏处理，然后打上不锈钢龙骨带6，再涂上底胶层2，铺覆工作层4与加强层3，最后粘接防护层5。

实施例2：弯管段补强结构(见图2)。

对弯管段的修补，要先对弯管焊缝8处进行特别处理，再用主补强件A对弯管段进行修补。即先在弯曲管道本体的焊缝8处，增加一层采用玻璃纤维和结构胶制成的内加强层9，而其最外层的防护层5则是根据管道形状切割出来的预制件拼接而成，以确保对工作层4形成有效保护。

实施例3：管道托架支承部位补强结构(见图3)

架空管道每隔一段距离要用托架12支撑，由于热胀冷缩的原因，管道1在托架支承处会产生滑移，因此托架支承处的补强件对耐磨性有特殊要求。对该部位修补时采用主补强件A与专用补强件配合使用。所采用的主补强件A与直管段的主补强件相似，而专用补强件由耐磨钢板10与复合胶层11组成。

修补时，先以复合胶层11将耐磨钢板10粘贴在支承托架12上方的煤气管道本体1上，再用耐腐蚀不锈钢补强龙骨带6紧固。复合胶层11起到密封和耐腐蚀的作用，衬垫于管道1与支承托架12之间耐磨钢板10则起到保护复合胶层11作用，耐磨钢板与托架接触的一面要经过特殊的电镀处理，以减少管道滑动时的磨损。

实施例4：疏水器连接部位补强结构(见图4)

疏水器是管道中用来排除煤气管网中的冷凝水和其他污水的装置，该区域的腐蚀往往较为严重。对该部位修补时采用主补强件A与专用补强件配合使用。主补强件与直管段相似，专用补强件为一对拼钢板锥形接头15，该接头与疏水器连接部位的形状相一致，其外层由两个对称的半爿对拼而成，每个半爿由半片直管15a与半片喇叭形锥管15b焊接而成，所述直管部分与锥形管部分的中心线相互垂直，内层为复合胶层，起粘接、防腐和隔水作用。

施工时，综合利用胶粘、点焊将锥形接头15固定在疏水器接头处，再覆以直管段的主补强件。

Claims (10)

1.一种煤气管道复合补强结构，包覆于需维修的煤气管道外，其特征在于包括：

—主补强件：由复合材料防护层、嵌有玻璃纤维加强层的复合材料工作层及将主补强件粘接于煤气管道上的底胶层组成；

—辅件：包括可加强管道本体强度的补强龙骨带和/或适应管道特别要求的专用补强件。

2.根据权利要求1所述的煤气管道补强结构，其特征在于所述主补强件包括：

—防护层：由一种耐大气老化、抗水性能优良、可减弱紫外线对胶粘剂的降解作用复合材料制成，位于补强件的最外层；

—工作层和加强层：工作层由一种耐腐蚀、强度高、寿命长的复合材料制成，对原有管道的力学结构起到补强作用，位于防护层的内侧；加强层由经特殊处理的玻璃纤维加强筋网、加强筋布制成，能有效加强工作层的承载能力，减轻应力集中，起到增强物理、机械性能的作用；

—底胶层是补强件与煤气管道之间的一层粘接过渡层，能满足对钢材的附着、过渡，有和钢材相近的线膨胀系数、良好的化学稳定性和耐腐蚀性。

3.根据权利要求2所述的煤气管道补强结构，其特征在于所述底胶层中加有以碳酸钠、重铬酸钾、碳酸环己铵为主要成分的缓蚀添加剂，所述缓蚀剂被有效地封闭在母体管道外壁与主补强件的工作层内，在母体管道未穿孔时缓蚀剂不起作用，当母体管道产生局部穿孔时，管内的介质、冷凝水等与底胶层内的缓蚀剂接触，产生区域性缓蚀作用，减缓了母体管道的腐蚀速率。。

4.根据权利要求3所述的煤气管道补强结构，其特征在于所述底胶层中的缓蚀剂的加入量按重量比为：碳酸钠0.3-0.6％，重铬酸钾0.5-3％，碳酸环己铵0.8-1％。

5.根据权利要求1所述的煤气管道补强结构，其特征在于所述补强龙骨带由可直接箍紧在管道本体上的耐腐蚀不锈钢带与锁紧扣组成，所述龙骨带由龙骨带锁紧扣直接箍紧在管道本体上，与工作层共同对原有管道力学结构进行补强，确保管道维持一定的整体结构强度而不发生管道坍塌事故。

6.根据权利要求1、2或3所述的煤气管道补强结构，其特征在于用于弯曲管道的所述主补强件的最外层是根据弯曲管道形状切割拼接而成的预制防护层，在其内层于弯曲管道本体的焊缝处有一层由玻璃纤维和结构胶制成的内加强层。

7.根据权利要求1、2或3所述的煤气管道补强结构，其特征在于用于管道与支承托架间的专用补强件由复合胶层与耐磨钢板组成，该专用补强件藉复合胶层粘接在支承托架上方的煤气管道本体上，并以补强龙骨带紧固在煤气管道本体上。

8.根据权利要求7所述的煤气管道补强结构，其特征在于所述耐磨钢板与托架接触的一面为电镀层。

9.根据权利要求1、2或3所述的煤气管道补强结构，其特征在于用于疏水器连接部位的专用补强件为一对拼钢板锥形接头，该接头与疏水器连接部位的形状相一致，其外层由两个对称的半爿对拼而成，每个半爿由半片直管与半片喇叭形锥管焊接而成，所述直管部分与锥形管部分的中心线相互垂直，内层为复合胶层。

10.一种煤气管道补强结构的施工方法，其施工步骤为：

(1)对维修管道本体测厚、并进行表面处理及堵漏处理；

(2)对管道的特殊部位进行处理或固定管道特殊部位的专用补强件；

(3)打上不锈钢龙骨带；

(4)涂上底胶层，铺覆工作层与加强层；

(5)粘接防护层。

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