用于管道维修的系统和方法

专利名称：：用于管道维修的系统和方法用于管道维修的系统和方法相关申请的交叉引用本申请是2004年12月3日提交的11/003，199号美国申请的部分延续申请，所述申请通过参考被并入本文中。
背景技术：
：本发明通常涉及管道维修。特别是，本发明涉及采用纤维强化的聚合物材料有效地维修管道的技术。这部分的目的是向读者介绍可能与下面描述和/或要求的本发明的各个方面相关的领域的各个方面。相信这个讨论对于提供给读者便于更好地理解本发明的各个方面是有帮助的。因此，应该理解这些陈述可以以此来阅读，但是不能作为已有技术的供认。在今天的社会，管道是无所不在的。管道广泛应用于住宅、商业以及工业的应用装置上。例如，管道可以被应用于多用途分配、生产过程、化学制剂/石化产品传输、能量传送、管道工业、加热和冷却、下水道系统，以及应用于消耗的化学制剂/化合物的回收，例如排出的化学制剂、污水等的排放。在运行时，在设备中并且越过了较长距离的管道可以用来收集、分配和传输水、蒸汽、化学制剂、石化制品、原油、天然气以及各种其它液体、气体和成分。例如管线等的管道系统可以将有用物、能量和化学制剂/石化制剂成分传输到工业资助人、生产点、化学/精炼设备、商业实体、公共设施、消费者等等。不可否认，管线(例如传输管线)在传输资源提高生产力方面具有有益的作用。的确，世界经济根据管线的容量将给料和产品传输到不同范围的消费者和终端用户。30-40年之前发生了管线(例如气体和液体石油管线)的高峰构造，包括许多在二战之前构成的大量的这种管线还在使用。由于它们的年代，维护这些老化管线的基础设施的完整性是高代价的。由于减轻管线腐蚀和其它管线故障、可能故障以及异常的每年的花费是数十亿美元。管线维修的经济上的因素包括劳动力、材料、设备需求、可利用资金、经济报酬、维修周期、管线停工期等等。如所期望的一样，管线维修的经济效果对于管线的生产力具有重要影响。管道故障和损坏可能由化学损坏、侵蚀、腐蚀、破坏的涂层、没有绝缘、不利的运行状况、天气等引起。例如由于穿过管线的内容物的流动可能引起内部腐蚀。这种腐蚀通过与流动路径的方向上的改变关联的离心力而可能被恶化。关于腐蚀，管道的外部表面可能暴露到腐蚀性土:t裏或者地上腐蚀环境中，并且管道的内部表面可能暴露到腐蚀性内容物中。重要的是，侵蚀、腐蚀和其它损坏可以减少管道的壁厚，因而减少管道或者管线的压力等级或者承压能力。因此，管线公司(例如输气公司)的运行和维护人员可以确定是否在管线上发现的故障或者可能的故障区域应该被维修，是否一部分管道应该被更换或者是否管线应该被丢弃。在评估维修结果时，管线操作者和提供服务者典型地要考虑管线停工期、管道规格、要维修的管道区域、埋藏情况、地上环境、管道或者管线的内容物、管线运行状况等。当然，管线操作者和提供服务者应该会适应规定的限制、合适的工业标准、生产商建议等。此外，最终选定的维护方法可能涉及泄漏或者其它故障的维修或者在管线故障(例如，泄漏、破裂等)之前的管道区域的抢先维修。最后，为了努力维护管线的整体性，同时也考虑成本、环境、规定的限制等，管线操作者和提供服务者典型地根据可用的工程方案和这些方案的经济影响来评估管道/管线的维护、更换和维修。就维修来说，可利用几种技术、应用才支术和材料。通常的维修技术使用金属套筒，该金属套筒被设置在一部分管道的周围来加强管道。焊接套筒和非焊接(机械的)套筒可被安装，以改变管道系统的长度和直径来维修管道泄漏以及其它故障。套筒也可以抢先维修可能的管道故障、加强管道的内部和外部腐蚀区域、提升管道系统的压力等级等。通常，不管是使用焊接到管道周围的合适位置上的套筒还是采用不用焊接地而是机械地固定到管道的套筒，已建立的套筒技术具有工业上常见的维修方法的优势。在管线的维修中，操作者、工程人员以及工匠习惯于用焊接套筒的焊接装置以及用于非焊接套筒的机械装置和夹具工作。遗憾的是，在合适的机械和焊接技6术中对于套筒的正确安装的人员的培训是大量的。进一步，管线的非焊接和焊接套筒的维修可能在管线的维修点上导致脆化以及残余应力。对于焊接套筒来说，该套筒可以被焊接到要被维修的管道的周围，包住要被加强的管道段。半套筒的接合边缘可以被焊接在一起，并且构造的套筒的端部可以被焊接到管道上，以将焊接的套筒密封和固定到管道上。应该强调的是，除了上面描述的一般方法之外，各种焊接结构可以被用来安装焊接套筒。包括焊接套筒维修(例如在高压传输管线上)的与焊接维修相关的成本可以归结于高技术焊工的使用、管线的停工和去库存化(deinventory)以及相关的生产设备、化学制剂/石化产品生产过程的停工等。通常，从运行成本的观点来看，需要维修管道系统，但是管线要保持工作，因此消除高成本的停工期。避免管道的焊接或者切割的维修技术例如可以使得在维修过程中保持管线运行可行，从而避免了与管线停工相关的成本。应该强调的是，为了维修带来的管线的停工可能迫使上游和下游的设备停工，导致生产成本损失、销售成本损失、停工和启动成本的损失等。非焊接套筒解决了这个问题，因为它们通常不需要焊接或者切割。非焊接强化套筒被机械地联接到要被维修的管道部分。换句话说，这些非焊接套筒(也称为机械套筒)可以通过夹具、螺栓等被定位和固定到管道上。遗憾的是，非焊接套筒的使用可能需要外来的机械技术来充分地保证维修和管道压力等级，因而可能比焊接技术更加麻烦和复杂。因此，采用非焊接套筒的管道维修可能比采用焊接套筒的维修更加昂贵。但是，采用非焊接套筒的维修很好地避免了现场维修的焊接，例如在管线区域内以及在化学制剂/石化产品的生产区域内。进一步，如所指出的，非焊接方法通常允许管线的连续运行。另一方面，在某些非焊接(机械的)套筒的结构中，如果在非焊接套筒的安装过程中很大的机械力被施加到管道或者由于其它因素，那么管线可以被去库存化。遗憾的是，维修管道的肘部、管道的T形处、管线的弯曲部等的特殊情况对于焊接和机械(非焊接)套筒两者来说还是有问题的，这是由于很难将刚性的金属套筒安装到要被维修的弯曲管道的弯曲部的周围。进一步，刚性金属套筒可能在管线的弯曲部不能充分地接触，因而不能强化通常在管线弯曲部存在的应力点。并且外部金属套筒和管线肘部或者弯曲部的曲率半径的合适匹配可能是困难的。为了避免在管线弯曲部安装套筒的这些问题，一种焊接填充物金属(代替套筒)可以被沉积在弯曲部(例如在一个不规则的腔中)上，但是这种焊接填充物维修通常仅适合于管线操作压力和壁厚的限定范围。从上面段落的讨论中可以看出，焊接和非焊接(机械)套筒存在各种挑战。基本上，这些已经形成的使用不论是焊接还是非焊接强化套筒的技术趋于昂贵、需要高技术劳力、导致增加的管道应力并且增加了中断管线服务的需求。存在改进管道维修技术的需求。为响应在维修直管道和管道弯曲部中的焊接和非焊接套筒的传统方法的有关问题和挑战，已经出现的新技术包括涂层和高强度塑料、纤维强化的塑料、复合材料等的使用。这种聚合物的维修可以降低成本并且比传统的焊接和机械套筒具有更少的脆性和残余应力。此外，聚合物的成分例如通常不被氧化，并且因此还可能抑制管线的处理区域的外部腐蚀。并且，由于复合材料维修系统的扩大使用，尤其是在油和气传输工业中，美国机械工程师协会(ASME)现在正在设定非金属包装技术的标准，包括开发新的构成后的维修标准。现在，较新的ASME标准(ASMEPCC-2)指出维修系统的几种材料属性要被测量和评估。应该注意到，单独的树脂(没有强化材料)典型地不能为管道维修提供充分的强度，尤其是在维修中间的和高压的管线中。因此，通常聚合物维修系统是基于具有环氧树脂材料和其它树脂的基质复合织物，在损坏的管道周围产生整体的结构。通常，各种纤维、聚合物、树脂、预聚物、胶以及其它成分可以用来在管道的损坏部分周围形成复合材料结构。特别是，复合材料维修系统典型地使用玻璃纤维，并且可能通过避免高成本的机械套筒、焊接和停工来减少被侵蚀管道的维修成本。但是，如下面所述，这些复合材料维修的制作趋向于劳动密集。例如，在将纤维包装到管道周围之前，每一层纤维要通过滴树脂被弄湿。几层纤维和树脂(此处也参考称作聚合物)通过手工一次一层地被有系统地应用，在每一纤维层被应用之前，纤维在树脂中被慢慢地且仔细地预湿。例如，当纤维被麻烦地应用到管道上时，纤维(例如纤维带)可以穿过聚合物(例如环氧树脂)的浸液(bath)被拉。这种单调的处理以及开放的安装引起了环境和应用挑战，增加了树脂的化学制剂和溶剂的处理、增加了劳动时间等。此外，本领域的普通技术人员可以理解，工人应该知道树脂适用期(即，以分或者小时计算的树脂供应时间)，其中在适用期结束时，树脂的粘度大大增加，使它很难正确地将树脂施加到纤维上，并且很难有效地成型和形成聚合物树脂合成物。树脂适用期不能与树脂固化时间混淆，树脂固化时间是树脂形成交叉结合的热固树脂的时间，通常是一天或者几天之后。这种树脂系统的适用期(以及粘度上的随之增加)通常只包含几分钟。无疑地，在树脂适用期结束之前没有完成的安装可能在管道和管道异常周围导致有缺陷的复合结构。通常，与由于树脂适用期的结束以及相关的粘度增加而造成的粘性树脂结构的较急忙的形成相比，在慢且麻烦的预湿技术和一层层的纤维的应用之间存在张力。因此，在管道复合维修中，许多纤维和树脂系统4艮难成型和成形为覆盖管道和管道异常的合适的复合结构。此外，在工业中需要具有较高玻璃化温度(Tg)和热变形温度(HDT)的复合维修系统。因为管线的内容物和较高的温度环境、管线的温度和压力等级、工业标准的需求等，所以可存在这种需求。可应用的工业标准的例子是美国机械工程师协会(ASME)构成后代码-2(PCC-2)，题目为"用于管道和管道工程的非金属复合维修系统(Non-MetallicCompositeRepairSystemsforPipingandPipeWork)"。在ASMEPCC-2中的证明中，例如，树脂/纤维复合系统通常应该满足一定的Tg和HDT要求。根据ASMEPCC-2,例如，维修系统的服务温度被报告为对于非泄漏管道工程而言是Tg负36°F/HDT负27°F，对于泄漏管道工程而言是Tg负54°F/HDT负36°F。应该注意到，最好在室温固化(例如，一种环氧树脂、聚氨脂、聚脂、丙烯酸树脂、乙烯酯类等)具有低收缩量和现实工作时间(例如，小于2小时)的树脂没有后固化(例如，采用外部热源)可能不利于固化到低的Tg(例如，在110。F到135。F范围内)。因此，通常，传统树脂的环境温度固化仅可给出固化^1"脂在135°F或者更低时的Tg。该Tg将仅满足每ASMEPCC-2标准的非泄漏管道的99。F的运行分类，这对于许多管道维修应用来说是令人不满意的。将外部热源增加到工地上，以使得固化树脂(例如达到150。F到400。F)加热一定小时周期的做法通常麻烦、费对、不切实际，并且对于管道工程的许9多工地维修而言不具有成本效率。这种外部加热(后固化)的不切实际的过程也可能基本上阻止热固化/激活的环氧树脂系统(以及聚氨酯橡胶、环氧乙烯酯类、乙烯酯类、聚酯等)的使用，该系统通常将提供超过200。F的固化树脂的Tg,但是还需要应用超过150°F到400°F的外部热源用于合适的固化的一定小时周期。在阅读了下面的详细说明书以及参照了附图，本发明的前述以及其它优势和特征将显而易见，其中图1是根据本发明的典型实施方式的典型维修管道的方法的方框图2是根据本发明的典型实施方式的维修中的管道的透视图，显示了干纤维垫被应用到管道上；图3是根据本发明的典型实施方式的图1的管道的透视图，显示了干纤维没有包到管道周围，且没有固定到管道上；图4是根据本发明的典型实施方式的具有被安装在管道上的密封件的图2的管道的透视图5是图3的管道的分解透视图，显示了用来容纳树脂且具有两半部的外部部件(例如，壳)。图6是根据本发明的典型实施方式的图4的管道的透^L图，该管道具有安装在管道周围并且与密封件配合的外部部件；图7是根据本发明的典型实施方式的图5的管道沿着线6-6截取的截面视图8是根据本发明的典型实施方式的应用到管道系统的肘部或者弯曲部的管道维修系统的透视图9是根据本发明的典型实施方式的图5的部分管道的分解视图，更详细地显示了外部部件的两半部的典型连接；图10是才艮据本发明的典型实施方式的具有另一种外部部件和设置在外部部件上的另一种连接的管道的一部分的透视图IOA是图10的局部的详细视图11和12是根据本发明的典型实施方式的图5沿着截面线A-A截取的10另一个横截面视图，详细显示了管道的一端，其具有软管夹用于将外部部件固定到维修的管道的周围；图13是根据本发明的典型实施方式的用来将外部部件紧固到维修的管道周围的典型紧固件(代替软管夹)的透视图，该外部部件用来保持树脂；图14是根据本发明的典型实施方式的树脂粘性相对于时间的图表，并且指示了树脂适用期。图15是根据本发明的典型实施方式的在维修或者增强管道、导管以及其它物体中使用的鼓的内表面的透视图16是根据本发明的典型实施方式的图15的鼓的外表面的透视图17是根据本发明的典型实施方式的鼓的一部分的透视图，该鼓具有用于固定所述鼓的阳性耳关4妄装置；图18是根据本发明的典型实施方式的鼓的一部分的透视图，该鼓具有阴性联接装置和端部间隙跨度装置；图19A和19B是根据本发明的典型实施方式的采用阳性联接装置和阴性联接装置接合的固定的鼓的透视视图21是具有铰链设计的鼓的突出狭板的端视图22A和22A，分别是具有缺陷的管道的透视图和截面视图22B和22B'分别是才艮据本发明的典型实施方式的图22A的管道的透祸L图和截面视图，该管道具有设置在管道的外表面上的电介质外套(例如，玻璃纤维外套)；图22C和22C，分别是根据本发明的典型实施方式的图22B的管道的透视图和截面视图，该管道具有包在电介质外套周围的强化纤维布(例如，碳化纤维)；图22D和22D'分别是根据本发明的典型实施方式的图22C的管道的透视图和截面视图，该管道具有设置在所述强化纤维布周围的纤维模件；图22E和22E，分别是根据本发明的典型实施方式的图22D的管道的透视图和截面视图，该管道具有设置在所述纤维模件周围的鼓；图22F和22F，分别是才艮据本发明的典型实施方式的图22E的管道的透视图和截面视图，示出了将树脂引入到纤维模件中；图22G和22G，分别是^^据本发明的典型实施方式的图22F的管道的透视图和截面视图，示出了通过纤维模件加压树脂；图22H和22H，分别是才艮据本发明的典型实施方式的在鼓和纤维模件已经被移除以后露出硬化树脂的图22G的管道的透视图和截面视图。具体实施例方式下面将描述本发明的一个或多个典型的实施方式。为了提供这些实施方式的筒明描述，在说明书中并没有描述实际执行的所有特征。应该理解，在任何的这种实际执行的过程中，如同在任何工程或者设计项目中一样，大量的特定实施方案必须达到开发者的特定目标，例如要根据与系统相关且与商业相关的限制，可以从一个^l行方案改变为另一个。此外，应该理解，这些开发成果可能是复杂且费时的，但是对于受益于这种公开的普通技术人员来说却是设计、制造和生产的常规任务。为了便于本技术的讨论，分部分地提供了书面的说明。部分I讨论部分典型的管道维修系统。部分II讨论管道异常和管线测量技术。部分III讨论典型强化材料的特性。部分IV讨论可以被用于管道维修系统的典型聚合物材料。最后，部分V讨论在挠曲模件上采用强化防护装置(例如，鼓)的管道维修技术。—1.管《维修系统.'-本技术通过在管道上形成强化聚合的复合材料同时避免与复合材料维修关联的维修材料的典型的广泛处理从而提供了有效的管道维修。首先，确定要维修的部分管道。为了进行维修，强化材料(例如纤维结构)可以被应用到要维修的管道部分的表面。在某些实施方式中，强化材料被包在管道的周围，但是可以采用其它形式来应用，例如补片。强化材料在干燥的状态下被应用，以避免与湿材料(例如浸透树脂纤维)处理相关的问题。然后树脂可以被应用到在管道上的强化材:扦上。例如，可以采用刷子应用树脂，或者在将强化材料固定到管道上之后，外部防护部件(例如套筒、壳、盒、壁、外部管道等)可以邻近强化材料或者在强化材料周围安装。后来，聚合材料、聚合物先驱体和/或预聚物等^皮放置在防护部件和强化材料之间。应该强调的是，此处使用的术语"聚合材料"用于广泛地覆盖各种聚合物、预聚物、树脂、硬化物、塑料、混合物等。在有些结构中，流体或者半流体聚合材料被注入到强化材料顶部的防护部件内部。在聚合材料在粘性上的任何重大增加之前，聚合材料渗透强化结构。可以选择强化和聚合材料的属性，从而聚合材料通过重力、毛细作用、外部压力等渗透或者浸湿强化结构。最后，聚合材料可以净皮加工或者被聚合，形成维修管道并且恢复管道或者管线的操作压力负载的强化的聚合物合成品。A.确定管道异常并且将干纤维结构施加到管道上转换附图，图1-7描述了管道维修系统10的典型执行方式，该管道维修系统可以被用来维修和/或加强管道、增加管道的壁厚、恢复或者增加管道的压力等级或者压力负载、维修管或者其它设备等。图l是用来维修管道的方法1的方框图，并且在图2-7所示的典型技术的讨论中将被作为参考。开始，可以在管道的内部或者外部表面上^^测异常(例如，腐蚀、凹陷、应力断裂腐蚀等)，从而确定要维修的管道部分，如方框2所示。一旦确定和分析了异常(并且在施加例如干纤维结构的强化材料之前)，可以以某种方式预处理异常，例如通过清洁异常、磨光或者磨砂异常、将填充材料放置在异常中等。预处理或者不预处理异常，没有浸渍的树脂的干纤维结构(例如干燥带或者补片)可以被施加到或者包到管道上的异常周围(方框3)。干纤维结构可以通过例如标准粘合剂或者胶带被固定在每一端。在图2和3所示的图示实施方式中，干纤维结构12(例如干纤维带、垫、织物等)被施加到具有故障或者异常16的管道14上。管道14可以是管线30(例如气或者液传输管线)的一部分，并且可以由各种金属的和/或非金属的材料构成，例如水泥、塑料等。典型的管道金属可以包括钢、碳钢、不锈钢、铜、黄铜以及更多异金属，例如镍合金和其它金属合金等。典型的管道聚合材料包括聚丙烯、聚乙烯、其它热塑材料、热固材料、填料强化聚合物、玻璃纤维强化塑料等。管道14也可以包括内部的和外部的涂层(未图示)以抑制腐蚀、抑止暴露在阳光下、保护免受化学侵蚀等。最后，如图所示，管道14的壁厚26可以被指定为满足管道14和管道系统(例如管线30)所需的压力等级。在这个例子中，干纤维结构12开始可以用粘合剂部件18被固定到管道14上，粘合剂部件例如为前面提到的典型粘结物或者胶带。例如，一旦固定了干纤维结构12的一端，那么一层或者多层干纤维结构12可以被包在管道14的周围以开始维+务故障或者异常16和/或恢复管道14的某些或者全部的压力等级或者压力性能。通常，干纤维结构12覆盖要维修的管道14的部分的外部表面22。应该强调的是，干纤维结构12可以作为补片或者取代包在管道周围的其它形式被施加。此外，干纤维结构12和维修系统IO可以被施加到除了管道之外的设备上，例如容器、容器喷嘴、机器、桶、泵、反应器等。在管道14的例子中，管道14典型地包括具有外表面22和内表面24的圆柱壁20。在选择用来恢复或者维持管道14的所需压力等级的干纤维结构12所考虑的变数包括壁厚26、内径28、管道14的结构的材料以及其它因素。为了加强或者维修管道14，本技术在管道14的外表面22上提供了干纤维结构12和树脂的基本上自形成的合成物。下面将详细讨论，可以指定干纤维结构12和树脂的属性，从而不需要手工或者湿法敷涂层，因为树脂从干纤维结构12中的纤维周围渗透到管道14的外表面。因此，树脂可以被施加到纤维结构的顶部，而不用预湿纤维或者纤维结构层。也可以纟艮好地避免滴湿纤维的麻烦处理。B.在管道上安装密封件和外防护部件现在参照图1中所示的方法1以及图4-6中所示的管道维修，例如可挠性橡胶带、金属部件以及其它元件等的密封件或者密封端32可以被安装在管道14的部分上，例如被包的且被固定的干纤维结构12的上游和下游(方框4)。在安装密封件32之前或者之后，例如套筒、壳、盒、容器等的防护部件36可以被定位在管道14的具有干纤维结构12的部分的周围。防护部件36与密封件32配合，以在防护部件36的内表面和管道14和纤维结构12的外表面之间形成基本上可密封的腔(方框5)。此外，例如通过在防护部件的每个纵向端处定位简单的软管夹或者更加复杂的紧固件，可以将防护部件36固定到管道14上(方框5)。在防护部件36上的这种夹持装置也可以便于压缩密封件32并且从而提高密封件32的完整性。14图4、5和6的典型实施方式表示朝向要维修的管道14的部分的每一端设置在典型管道维修系统10中的密封件32。在这个实施方式中，典型的密封件32(例如，橡胶带)是可挠的，从而它们可以被包在管道14的周围并且沿着干纤维12巻的管道14外侧被纵向定位。另外，密封件32的目的是便于在包括干纤维结构12的管道14的部分和外部防护部件36的内表面之间形成基本上可密封的腔。该腔可以接收穿过干纤维结构12渗透到管道14的外表面22、最后固化到管道14的复合材料维修中的树脂或者其它聚合材料。应该强调的是，除了典型密封件32之外的密封结构可以被应用在本技术中。例如，泡沫材料可以填塞管道14和防护部件36之间的端。另一方面，在增压的防护部件36系统中，可以使用例如机械密封件等的更加精密的密封件等。在图4中示出了具有两个半部36A和36B的典型的防护部件36。半部36A和36B包括端面34A和34B,其配合以封装管道14部分和干纤维结构12。防护部件36可以由薄金属(例如1/8英寸的金属片)、管道(例如标准碳钢管道)、塑料、织物等构成。防护部件36被安装在管道14的干纤维结构12的周围。在图示的实施方式中，防护部件36的两个半部36A和36B在防护部件36的端面34A和34B处^皮连4妄。用来在半部端面34A和34B处固定两个防护部件半部36A和36B的紧固元件37可以被焊接、栓接、紧固、钉接、粘接等。此外，应该注意到，防护部件36代替地可以包括单体片或者多于两片，以及各种结构。实际上，如果确定了要容纳树脂41，那么防护部件36可以是织物、预盘绕金属带、金属或塑料套筒、圓柱圏、夹具、中空部分等等。此外，如下面在部分V中所讨论的，防护部件可包括强化防护部件(例如，鼓，金属片等)，其例如可被应用到织物模上。C.应用树脂并且让树脂渗透干纤维结构现在参照图1和图6,在维修的过程中，树脂41可以通过开口或者填充管被注入到防护部件36的内部，例如开始时树脂41停留在设置在管道14上的干纤维结构12的顶部上(方框6)。可以指定树脂粘度、适用期和其它属性，从而树脂靠重力、靠毛细作用或者靠施加压力渗透进纤维中以及纤维周围(方框7)。通常，靠重力和/或毛细作用简单地让树脂浸渍纤维相对于增压防护部件36来辅助干纤维结构12的树脂浸渍的技术更易于安装。但是，如所指出，可以使用外部泵取4几构(未示出)、或者通过对着树脂推或者压榨可挠性壳(例如织物、塑料等)等方式施加附加压力。最后，树脂固化形成树脂和纤维的复合材料或者基体以雉修异常、提高管道系统的完整性和/或恢复管道系统的操作压力性能(方框8)。为了将树脂41沉积到防护部件36内，如图6所示，在防护部件36中的开口38和40可以接收树脂和/或转换空气。例如，聚合材料或者树脂41可以被注入到开口38中，而当腔中的空气由进入的树脂41取代时，在防护部件36中的腔中的空气通过开口40流出。另外，代替两个开口，在防护部件36中的单一开口或者在防护部件36中的多于两个开口可以被用来增加树脂41。此外，在维修系统10的其它部分处，例如在密封件32处的可密封开口可以被用来在防护部件36的内部增加树脂41。开口38和40可以包括接头42和44或者其它连接件，其构成为接收便于树脂42的填充和/或空气的替代的管46和48。在图6所示的实施方式中，树脂41通过填充管46被注入到开口38中，如参考箭头60所示。空气通过管48从防护部件36的内部排出开口40，如参考箭头62所示。应该理解，防护部件36的使用仅仅是如何将树脂41施加到管道14上的干纤维结构12上的一个例子。其它的可选方式包括例如在干纤维结构12已经被放在管道12上之后，使用刷子将树脂施加到干纤维结构12上。虽然这种可选方式没有提供树脂的防护，但是因为不使用防护部件36，所以它是不贵的维修。D.管道维^^的典型层管道维修系统IO的典型的层如图7所示，它是沿着图6中的截面线7-7截取的管道维修系统10的截面视图。在截面的中间是具有内部表面24的管道14。一旦完成管道维修系统10，那么最初的i殳置在管道14上的干纤维结构12基本上充满现在的固化的树脂41。进一步，固化树脂41还位于防护部件36中的干纤维结构12的顶部。树脂41和纤维结构12—起形成了在管道14上和在防护部件36中的基质或者复合物。根据特殊的应用情况，防护部件36可以保持安装或者被移除。为了移除防护部件36，可以切断防护部件36、拆除紧固元件37等。应该注意到，如果保留了防护部件36,那么它通常是维修系统10的外部部件。在这个例子中，防护部件36的外表面54是管道维修系统10的外表面。但是，防护部件36也可以;陂移除。E.管道肘部和管道弯曲部的维修最后，应该注意到，在图8中所示的管道维修系统IO可以很好地被施加到管道144的肘部142。如同前述附图的管道14，管道144(以及肘部142)可以包括部分管线30并且包括外表面148和内表面150。但是，本领域普通技术人员可以理解，管道144的肘部142的方向上的改变提出了附加的维修挑战。然而，本技术用来维修管道肘部142、其它管道弯曲部以及需要维修的其它不规则形状物体。在这个可选实施方式中所示的防护部件146可以包括用来将树脂注入到防护部件146的内部中、以及用来从防护部件146中置换空气的开口152和154。此外，如前面所述，防护部件36可以包括在开口142和154处的接头156和158以及填充管和/或空气管160和162。最后，虽然没有示出，但是图8中所示的管道维^修系统10通常包括例如在防护部件146的下面，在管道肘部142上的异常上方形成复合物的纤维结构12和树脂41。F.防护部件结构和紧固件图9和10显示了如何将防护部件36固定到管道维修系统10中的例子。在图9中，防护部件36可以是薄片材料，例如片状金属或者塑料等，具有配合以将两个半部36A和36B接合在一起的凸缘80。凸缘80具有孔82，孑L82构成为接收与螺母86配合的螺栓84。可选地，具有孔90的垫片材料88可以被用来提高防护部件36的两个半部36A和36B之间的密封。应该强调的是，防护部件36可以不包括两个分开的半部，而代替的是包括例如在一侧上具有铰链并且在另一侧上封装有凸缘的单体结构。如图IO所示，防护部件36可以是材料的宽带或者单片。防护部件36可以是可挠或者半可挠材料，例如金属片、塑料片、织物巻等。为了包住要维修的管道14的部分，可挠防护部件36的带被包在管道14的周围。防护部件36带的一端100叠合防护部件36的另一端。为了更好地显示防护部件36的带的叠合密封的细节，图10A示出了显出防护部件36的带端IOO的管道维修系统IO的分解图。为了完成防护部件36的安装，软管夹68或者其它部件可以固定包在管道14的具有干纤维结构12的部分周围上的防护部件36的带。可选的，密封材料102或者树脂41还可以固定和密封在管道维修系统10中的防护部件36的带端100。参照图11和12,在图10中的管道维修系统10的一端处沿着截面线A-A截耳又的才黄截面表示防护部件36的典型的稳定可选方式。在图11中，例如软管夹68包在防护部件36的一端周围以将防护部件36固定在系统10中。夹具68也还可以压缩密封件32以减少树脂41从防护部件36流出的可能。在图11所示的实施方式中，软管夹68具有典型螺钉70，以将夹具68紧固到防护部件36周围。此外，在密封件32上的可选表面72可便于树脂41腔的密封。类似地，图12表示了具有类似于图11的特征的管道维修系统10，但是，该管道维修系统具有在可挠防护部件36的端部上形成的唇缘112。例如这种唇缘112可便于防护部件36的安装和定位，也提高密封件32的完整性，基本上防止了树脂41从管道维修系统10流出。此外，这种具有薄片防护部件36(例如薄片金属)的唇缘112的形式可能是相对直接的。图13显示了用来将防护部件36紧固到管道14周围的另一个典型紧固件120。典型紧固件120可以与不同形式的防护部件36—同使用。例如，紧固件120可以被用来代替软管夹68以固定可挠防护部件36。另一方面，紧固件120可以被用来将更加刚性和/或厚的管道型防护部件36固定到维修系统10中。此外，紧固元件120可以与防护部件36—体或者是其一部分，并且不是独立的部件。紧固件120的部件可以包括例如具有外表面122的两片。孔124和容座126可以设置在紧固件120的一片上以接收螺钉或者螺栓132。在这个实施方式中，螺钉132可以进入容座126穿过内部管128穿过孔124,并且螺栓132的螺紋部通过阴螺紋腔130接收在紧固件120的另一片中。应该强调，例如软管夹68、紧固元件120、焊接元件、胶、粘合剂、钉、凸缘、螺栓、螺钉以及其它部件的各种紧固元件可以被用来将防护部件36固定在管道维修系统10中。这种紧固部件和元件也可以向密封件32(例如密封端)提供防护部件36的压力以有效地将树脂密封在形成于防护部件36的内表18面和管道14的外表面22之间的腔中。G管道维修系统的树月旨/纤维实施方式在管道维修系统10的某些实施方式中，强化材料是干纤维结构并且聚合材料是树脂(例如环氧系统)。合适指定的干纤维和液体树脂提供形成在管道14上的自形成复合材料。在结构上，一层或者多层干纤维结构12被施加或者包在管道14的周围。树脂41被设置、施加或者注入到纤维结构12(即，例如在外壳中)的顶部上。值待注意的是，需要具有树脂41的干纤维结构12的没有预湿层。因此，可以很好地避免浸透树脂的湿纤维的复杂处理以及湿敷涂层(wetlay-up)。如所讨论的，也可以设计树脂41和干纤维结构12的属性，使得树脂41穿过干纤维结构12的层渗透到管道14的表面，不用浸透或者浸渍有树脂的湿纤维的不整齐的手工敷涂层(handlay-up)。最后，也应该强调，除了管道的维修或者加强之外，本技术应用到容器、容器喷嘴、其它设备等的维修或者加强。图14是例如以厘泊(cP)表示的树脂粘度172相对于例如以分表示的时间174的曲线图170。曲线图170可以代表特定树脂41(或者下面将讨论的树脂320)的适用期。树脂的适用期可以是点的测量，在该测量点，树脂的粘度增加到树脂不再能容易地操纵、成型以及应用到干纤维结构上等处。在有些实施方式中，在适用期结束之前的典型的最初的树脂粘度值可以是在1100-1200cP、1200-1500cP、1100-1500cP、1000-1600cP以及1-20000cP(例如，lcP、5cP、20cP、50cP、100cP、300cP、500cP、1000cP、1100cP、1150cP、1200cP、1250cP、1300cP、1350cP、1400cP、1450cP、1500cP、2000cP、3000cP、4000cP、5000cP、7000cP、9000cP、10000cP、12000cP、15000cP、18000cP)的范围内。随着放热的进行(导致树脂41的温度增加)，粘性经过最初的周期可以下降(例如，从最初的2000cP下降到100cP)。这种在树脂粘性上的下降(由于放热和关联的温度增加)在提高干纤维结构12与树脂41或者320的湿润方面是有利的。在图示的实施方式中，曲线图170显示了两条曲线176和178。曲线176代表在管道的复合维修中使用的典型树脂。该典型树脂趋向于随着短适用期、粘度(在最初的减少之后)相当快速地(并且指数级地)增加。作为对比，曲线178代表对本技术更加合适的树脂或者聚合材料，在本技术中，树脂粘度以更慢的速度增加，具有较高的适用期，例如10-200分(例如，10、20、40、70、100、150分等)，因此在重大粘度增加之前，部分地允许树脂41或者320穿过干纤维结构12渗透。但是，限定适用期时间的窗口(window)是有利的，因为过大的适用期可能导致树脂从管道维修系统10泄漏、过多的维修时间等。在下面的表1中给出了用于本技术的树脂41系统的典型成分和它们的属性。应该注意到，树脂41可以包括预聚物、硬化剂、聚合树脂等。实际上，树脂41系统可以典型地包括树脂(即，固化成聚合物的预聚物)和便于固化(即，交联成热固性)的硬化剂。表l中显示的是配方的概要，描述了成分的性质、它们的作用以及在典型配方中使用的典型重量水平。但是，应该强调的是，本技术可以使用表中列出的范围和属性以外的备选树脂系统。表l中的典型信息表示了一种在低粘度、强度、硬度、湿度和反应度的各种属性之间的典型折衷方案，以获得用于管道维修复合材料的合适的树脂备选系统(包括树脂和硬化剂)。一个要考虑的是低粘度成分的需要同时要维持复合材料的合适强度的可能的冲突。此外，在树脂41中使用的固化剂或者硬化剂(例如聚胺)的反应度是重要的。快速聚合与扩展的适用期的结合可能允许固化快速发生，同时允许足够的适用期，以使树脂41充分地渗透穿过纤维12。在有些例子中，注意力可能集中在低分子量方面或者添加剂，从而湿度被提高，并且一旦树脂41和硬化剂反应，湿度不会快速减少。最后，一旦树脂固化，那么例如通过复合材料的张力属性来测量复合材料的强度。并且复合材料的硬度也可以是复合材料结构的完整性的指标。最后应该注意，各种复合材料可结合附加的添加剂等。表l.典型树脂/聚合物范围和功能材料粘度分子量功能量(％)DGEBPA13，000cps大约硬度、强度、中等反应25.5-67双酚F缩水甘油醚380度酚醛初t脂(Novalac)NPGDGE18~280低粘度，0画9双功能6-9转下页表l,接上页<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>DGEBPA是双酚A缩水甘油醚(DiglycidyletherofBisphenolA)NPGDGE是新戊二醇缩7jC甘油醚(Neopentylglycoldiglycidylether)CHDMDGE是环己烷二甲醇缩水甘油醚(Cyclohexanedimethanoldiglycidylether)n.管道异常和检测要维修的管道14的故障、可能故障或者异常16可包括腐蚀、侵蚀、凹陷等，其可以减少壁厚以及管道14和相关的管线30的压力等级。例如可以通过下面讨论的各种测量和检验技术来检测这种故障或者异常16。可以通过深度、面积、体积、轴向和径向尺寸以及其它尺寸和量度来限定故障或者异常16。在图2所示的实施方式中，故障或者异常16形成于管道14的外表面22上。但是，应该强调的是，本技术也用来减轻管道14的内部故障或者内部可能故障16。管道的异常16可以由腐蚀、侵蚀、机械损坏等引起。腐蚀的特征就是在管线的暴露表面上蔓延的化学或者电化学反应，导致故障或者可能故障并且使金属壁变薄。外部腐蚀可由地下管道的土壤的各种本性所引起，以及例如由地上管道的环境的化学侵蚀所引起。管道的内部腐蚀可以由在管道的内部表面上的管道的内容物的化学侵蚀引起。由于局部缺陷的存在可以加快腐蚀，例如在管道14的表面或者涂层中的沟或者刮擦等。此外，由于内容物穿过管线的流动会引起内部侵蚀。这种侵蚀可由流动的内容物中存在的微粒恶化，或者由穿过管线的内容物的流动方向的改变而恶化，例如在管道系统的肘部或者T形部。并且，例如当挖掘时不注意地撞击地下管线的机械损坏可能导致在管道14上的异常。无论如何，不论是内部或者外部腐蚀/侵蚀还是机械损坏，管道14的壁厚26的最终减少可能遗憾地减少管道14或者管线30的压力等级和/或承压性能。如所期望，过多损坏的管线30的运行可能是有问题的、需要修理、更换或者丟弃管线。通常，管道系统的才喿作和维护人员可以确定是否在管线30上发现的故障或者异常16例如应该被维修或者是否管道14的一部分应该被更换。无疑，在划算地确定和修理故障或者异常16的管道维修技术的工业中存在不断增加的需求。基本上，异常16的例子包括局部或者遍及的缺陷、深缝、沟、刮擦、机械损坏、侵蚀、内部和外部腐蚀等。通常管线30的检查的目的包括异常16(例如，腔、凹陷、腐蚀区域、应力断裂等)的4企测和测量尺寸等。该分析可确定可能故障或者异常16的数量、尺寸、深度和轴向长度，以确定所需的动作，例如是否管道需要维修或者更换。操作者、技术人员、工程师、维护人员、服务提供商等可以使用外部和内部检测来确定和估计管线30的状况和它的异常16、故障或者可能故障，以确定是否管道14应该被维修或者更换。检测技术可以包括阴极保护电压检测，以估计安装在例如传输管线等的管线28上的外部腐蚀控制系统(例如涂层)的有效性。例如在这些检测过程中记录的低电压可能是涂层损坏的预示。随后的外部涂层分析可以查明在管线30上的涂层损坏的区域。通常，涂层损坏的区域可能存在活性腐蚀的高危险性。其它检测技术包括内部工具的使用，例如智能清管器，其也称作在线^^查工具和敏捷工具。本领域普通技术人员应该知道，智能清管器是穿过管线传送的装置，并且具有检测管线的金属变化的传感器。其它检测技术包括超声厚度量具，其可以被用来测量内部或者外部腐蚀。此外，外部腐蚀的基本测量工具包括直尺或标尺、凹陷量具、刻度尺或者轮廓22量规、桥接杆(bridgingbar)等。由内部和外部检测技术所产生的管线信息包括在管道的焊接、支路连接、阀、壁厚变化和损失、异常、故障、可能故障等方面的数据。此外，由美国机械工程师协会(ASME)和其它组织以及权威所制定的维修标准是用来评估和分析管线腐蚀和异常、测量技术以及工程预算，例如用来计算腐蚀管道14的爆裂压力(或者承压负载)。通常，如果承压负载超过了最大允许运行压力(MAOP)足够的界限，那么检查的部分或者管道14可以维持工作。在这种预算以及在决定维修之前可以获得和分析的其它因素中的变量包括管道14的尺寸、屈服强度、异常深度、异常轴向长度、几何形状因素、安装压力、管线MAOP、等级位置以及其它可应用的管线^^司标准。此外，操作者或者服务提供商可以考虑管线30的位置、在管道14上的异常16位置以及异常16的类型。当然，维修应用是有条件的或者可以由生产商或者特殊需要更改。理想地，通常需要维修满足或者超过原始管道14的强度并且允许管线30恢复到最大允许运行压力(MAOP)的100%。m.典型的强化材料在管道复合材料维修中，有益于100。/。MAOP的恢复的维修的张力属性典型地最初由系统的强化纤维元件提高，例如在图2和3中所示的典型的干纤维结构12。干纤维结构12可以由各种材料构成，例如玻璃、高级聚合物、碳、聚酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯、金属纤维、尼龙(聚酰胺纤维)、例如纤维B(Kevlar)等的有机材料、例如陶资等的无机材料以及其它材料。通常，例如纤维垫或者带的干纤维结构12可以构成为接收例如树脂41或者粘合剂的聚合材料，以形成纤维强化复合材料。例如，干纤维结构12可以具有编织结构，当聚合物或者树脂41材料被施加到干纤维结构12上时，以便于形成基体或者复合材料。例如玻璃纤维、碳纤维、混合纤维以及其它等的许多类型的纤维可以被用于本技术中。特别有益的纤维(即，对于硬度、强度和应用属性来说)是碳纤维(例如，聚丙烯腈(pan),沥青基，等)。许多形式的碳纤维可以被使用。有用的碳纤维的典型形式是编织带。较佳的带结构可以是在绵线方向上具有一些其它非结构纤维或者很少结构纤维(例如，玻璃、聚酯、热熔加物等)的单向碳(弯曲)。有益纤维的典型生产商包括Zoltek,Torah,Cytec,HexceI(Hercules)，Toho,Mitsubishi以及Grafil。在本技术中使用的纤维的典型的抗拉强度范围包括50到800千磅/平方英寸(KSI)，例如100KSI、200KSI、300KSI、400KSI、500KSI、600KSI、700KSI等。例如具有大于4百万磅/平方英寸(MSI)(例如,大于5MSI、10MSI、15MSI、20MSI、25MSI等)的模量的纤维也是有效的。但是，应该强调的是，本技术可以有效地实现比提到的特定值更低和更高的抗拉强度和模量。还应该注意到，可以采用^l多构造来制造纤维带和其它纤维结构。例如，在某实施方式中，干纤维结构12的纤维可以是单向的或者全向的。典型的纤维可以采用以各种方式编织的组成1000到50,000单丝的石友丝束(限定为纱线的碳单丝的集合)来制造，以获得满意的纤维和所需的结构。更特别的例子是3英寸带，其具有12经纱/英寸，其由纤维的具有12000单丝/英寸的纱线构成，所述纤维每平方码重12盎司。还在一个例子中，干纤维结构12是由在环向上的12000单丝/英寸和在轴向上的63,000单丝/英寸构成的平紋编织碳纤维。通常，纤维12的编织结构和其它属性可以被确定为便于聚合材料(例如树脂41)渗透到干纤维结构12中。在图示的实施方式中，应用到管道14上的干纤维结构12是直向的，因为干纤维结构12可以被干燥安装，而不预湿干纤维结构12。例如，在将干纤维结构12应用到管道14上之前，干纤维结构12(例如碳纤维强化件)没有被例如环氧树脂或者其它树脂等的聚合材料弄湿。此外，应该注意到，在将干纤维结构12施加到或者包到管道14周围之前，管道14的故障或者异常16可以用填充材料填充。在损坏的管道14周围的包装的数量或者干纤维结构12的层数还可以根据维修的管道系统的所需压力等级或者所需最大允许操作压力。可以考虑的干纤维结构12的工程属性包括在干纤维结构12(以及最终的维修的管道14)的纵向和横向方向上的最终抗拉强度和模量。要考虑的固化的复合材料的属性可以包括剪切强度、玻璃化温度以及热膨胀系数等。最后，本领域普通技术人员知道，完成的维修系统10可以进行各种检测以确定系统10的运行期的完整性。IV.聚合物维修材料施加到强化材料(例如干纤维结构12)上的典型聚合材料包括热固性材24料或者树脂41,例如酚醛树脂、环氧树脂、聚亚安酯、氨基树脂、尼龙、聚碳酸酯等。实际上，典型的流体树脂41包括环氧系统、聚合物系统、乙烯基酯系统、聚氨脂系统或者异丁烯酸酯系统或者它们的任意组合。可以被用作树脂41的典型的热塑材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及其它热塑性材料。还应该注意到，应用到纤维结构12上的聚合材料或者树脂最初是短链预聚物分子。对于典型材料和典型属性的范围的其它细节可参照表1。在环氧树脂的例子中，环氧树脂通常参照包括至少一个环氧基的一族分子或者低聚物。普通的环氧树脂包括酒精或者酚的缩水甘油醚。液体环氧树脂是典型的双酚A缩水甘油醚(DGEBA)(双酴F缩水甘油醚(BisF),酚醛树脂(Novalacs),等)并且代表工业应用中使用的主要树脂。这些产品是具有变化稠度的固体或者液体，并且能够通过环氧端基反应来产生三维网状物，该三维网状物提供具有刚性、硬度的最终材料，且不能或者基本不能流回。最终产品的特征在于它们的电特性、附着力(即，由在环氧树脂中极性基的存在而产生)、收缩、冲击阻力、抗潮湿等。这族热固性材料被用在像复合物、涂层、粘合剂和封装材料的许多应用中。在这些分子端上的环氧化物基作为在这些热固性材料聚合物中交联的反应活性部位。应该注意到，其它没有环氧端基的热固性材料也可以被用于本技术。例如，可以使用具有(例如端部具有)异氰酸酯基的聚氨酯预聚物。具有不饱和基的聚酯还可以被用在管道维修系统10中。如上面所强调的，多种聚合物和树脂系统可以构成为用在维修系统10中。与这些环氧化物以及其它树脂或者热固性材料反应的选定的化学制剂被提及为固化剂(或者硬化剂)，并且它通常具有连接到氮、氧或者硫磺上的活性氢。通常，活性氩被连接到氮或者部分硫醇(-SH)基。在环氧树脂的例子中，胺固化剂是最普通的，并且可以是伯的或者仲的、脂肪族的或者芳香族的或者脂环族的。通常每个胺分子具有大于三个反应活性部位，当与环氧树脂混合时，便于三维聚合网状物的形成。固化剂的选择要根据许多参数并且可以根据最大范围确定最终环氧热固性材料的性能。此外，胺和环氧化物的反应可以在周围环境温度下发生，同时应该关心固化剂的选择以确保发生完全反应。用于周围环境温度应用的胺可以使用可塑剂来确保完全反应。此外，用于热固化反应的胺可以使用少量或者不使用可塑剂并且通常提供具有高强度和热性能的热固性材料。化学制剂交联通常开始于环氧树脂和非潜伏固化剂被混合时。固化剂减慢与例如芳族胺或者酐的环氧树脂的反应，并且在较大的块中或者如果被加热可以维持低粘性。但是脂族胺、脂环族胺、硫醇、叔胺、聚胺、氨基胺可与总的配方量成比例地快速增加粘度。例如某脂环族胺、聚醚胺、氨基胺、脂族胺、可塑剂、仲胺以及^又胺等的固化剂可以被增加到配方中，以扩展树脂41的适用期减慢粘性形成。如所提到的，加工温度在确定最终复合物的属性的中起重要作用。此外，^吏用的时间和温度可以根据固化剂的选择。通常，复合材料可以包括由纤维或者具有长度到厚度的可识别的纵横比的其它元件强化的材料。采用环氧树脂应用的常用纤维是玻璃和碳。但是，也可以使用前面指出的芳族聚酸胺、硼以及其它有机的和天然的纤维。在复合材料中使用的聚合物通常是热固性材料，并且它们的目的是将负载或者应力转化到强化纤维上，以利用纤维的强度和硬度(模数)。固化的复合材料(即，总的复合材料包括应用到纤维顶部上以便于渗透的额外的树脂)的典型的纤维系数可以在8°/。到80%的范围内(例如，10%,20%,30%，40°/。，45%,50%,55%，60%，65%，70%),该值是重量百分比。当然，如果仅考虑复合材料的基本功能部分而不考虑额外树脂，那么这个百分比通常是更高的。纤维的特定的重量百分比可以基于所需的强度、压力等级以及特殊应用的其它因素。复合材料的最终的抗物理、热、电和化学属性由纤维、树脂和固化剂等的选择和固化状况确定。在环氧系统中，在为环氧树脂配方选择合适的固化剂中考虑的参数是粘性、质量效应、固化循环、玻璃传输温度、断裂韧度以及其它因素。配方的粘性应该低到足够基本渗透强化纤维12。环氧树脂和具有较高粘性的固化剂的混合物可以被力。热来降低配方粘性。但是，根据固化剂的类型通过加速反应，加热可以减少工作时间。V.在易挠的模上利用强化防护部件的管道维修A.强化防护部件在本发明的管道维修技术中，强化防护部件可以被应用到易挠曲模上以用树脂填充。如上面所讨论的，最初，纤维结构(例如，没有树脂)可以被包在要维修的管道或者物体的表面。然后，软的或者易挠曲的模(例如，纤维模)26可被设置在管道的其上设置有纤维结构(例如，碳化纤维)的那部分周围。强化防护部件可围绕纤维模(即，用来支撑所述纤维模)定位，并且通过强化防护部件，树脂引入到易挠曲模的内部。然后树脂可被加压，以便于树脂浸透到纤维结构中，用来形成聚合物复合材料。强化防护部件(即，支撑结构)支撑所述易挠曲复合材料，甚至提高模下管道周围树脂的均匀分布，便于易挠曲模中树脂厚度的控制等。强化防护部件例如可以是基本刚性的圆柱壳结构的钢或者聚氯乙烯(PVC)。另一方面，强化防护部件可以是由例如金属片形成的可挠圆柱壳。在其它实施方式中，强化防护部件可包括下面讨论的鼓。通常，强化防护部件在径向方向上可提供挠性(用于包在管道周围)，同时在轴向上提供硬度，用来在管道周围保持基本统一的环面。图15显示了在管道、容器以及其它物体的聚合物维修或者聚合物强化中使用的鼓180。具有内表面181的典型鼓180可被安装在要维修或者强化的管道或者物体的周围，并且，在有些实施方式中，可调整长度或者宽度以适合所需尺寸的管道或者物体等。鼓180可用来在管道维修系统的强化纤维(例如，碳化纤维)、树脂以及其它组分(例如，易挠曲模)存在处的管道周围提供基本统一的环面。鼓180可保持在合适的位置或者在维修完成时，即，在管道上形成了纤维强化的树脂复合材料之后，被移除。在本应用中，鼓180可被限定为真有多个4支窄部分或者构件182(例如，带、狭板、突出等)的挠性或者半挠性结构的防护元件。该构件182可以是刚性的、半刚性的或者挠性的，并且可由铝、钢、木、平板金属、起皱的金属片、PVC、聚乙烯、玻璃纤维或者可使用的材料等构成。通常，狭板或者构件182可在径向方向上提供挠性，并在轴向方向上提供硬度。在图示的实施方式中，构件182通过连^r件184联4妄在一起。在该例中，端帽186使得构件182互相固定。连接件184的基部的高度可确定设置在维修的管道上的下面(underlying)的树脂的厚度。其它元件或者引导件可应用在鼓上或者应用在鼓周围，以便于控制树脂厚度。在一个实施方式中，鼓180包括由铝制成的多个互锁的构件182(例如，狭板)，铝提供用于在管道周围包鼓180的挠性，并且在轴向上提供硬度，以维持管道周围的基本统一的环面。但是，应该强调，在图15中示出的特定的鼓180是个典型，不是用来将本技术限定到特定结构。所示的鼓180具有每个均可被修改或者调整的宽度188和长度189。例如，长度189可通过增加或者移除构件182来调整。此外，端帽跨度装置190也可以便于安装的鼓180的长度189的调整。所需的宽度188可通过窄的构件182的长度来指定，在该实施例中，该窄的构件182的长度是其安装在管道周围时的鼓180的轴向方向。鼓180可通过例如联4妄系统^皮固定在管道周围。在示出的实施方式中，阳性联接装置192与阴性耳关接装置(图16)配合，用来将所述鼓180固定在管道周围。再有，但应该强调，图15中示出的特定类型的鼓180仅是一个示例。在其它实施方式中，例如，鼓180可不适合调整尺寸。此外，狭+反182可不同于上面讨论的方式联^f妄，例如通过铰链、减震绳、束带、钩等。此外，鼓180可采用不同于所示实施方式中使用的特定联接系统而被固定在管道周围。例如，鼓180可以通过系带缠绕、带、维可牢尼龙搭扣(Velcro)、锁定机构、各种类型的螺栓等被固定。此外，还应该强调，各种类型的鼓180仅是一种强化防护部件。换句话说，本技术的强化防护部件可以不使用这种狭板构件182,例如代替使用坚固的金属片，并且其可以在径向上提供挠性并且在轴向上提供B.易挠曲模鼓180(或者其它类型的支撑防护部件或者强化防护部件)可以应用在管道维修系统中。例如，如所讨论的，纤维结构(例如，没有树脂)可缠绕在管道表面周围。在有些实施方式中，然后可以将软的或者易挠曲的模(例如，纤维模)围绕管道的设置有所述纤维结构的部分设置。然后鼓180(或者其它支撑防护部件或者强化防护部件)可被定位在纤维模周围。聚合树脂可通过鼓180(例如，通过开口194)并且通过纤维模上的漏斗或者开口被引入到设置在管道或者物体上的纤维结构。在所示的示例中，鼓180的典型的开口194包括用于引入树脂的典型部分195和用于接收仪器或者表，例如温度计、压力计等的典型部分196。鼓180(或者支撑防护部件或者强化防护部件的其它实施方式)可供给纤维模下面的固化聚合树脂的形状和轮廓。实际上，鼓180可强化且支撑纤维模，该纤维模在有些实施方式中具有低强度且不贵的结构。鼓180可以供给高强度模下面的不贵的纤维模，例如没有重大破裂或者泄漏的。因此，鼓180(或者支撑防护部件或者强化防护部件的其它实施方式)可以是挠性的、机械装置，用来覆盖安装在管道、容器、结构、箱或者其它物体上的纤维模的外部。在应用时，鼓180下的纤维模可被压缩(例如，被挤压、被扭曲、被绷紧等)，以将树脂加压到纤维结构中，从而使得下面的强化纤维材料基本上浸透(saturate)树脂。鼓180可提供易挠曲模的支撑，例如，从而该易挠曲模不会有大的变形，大的变形可能使得树脂在模的底部不均匀或者更厚(即，由于重量和重力)。实际上，通过鼓180的这种支撑和控制可有利地减少在维修中使用的树脂量。鼓180可提供树脂的厚度控制、通过下面的挠曲(例如软的纤维)的控制减少树脂的浪费等。最后，应该注意到，鼓180可应用在不使用下面的易挠曲模的管道维修系统中。C.鼓图16示出了具有狭板182的鼓180的外表面200。再有，提供开口194用于通过鼓180接收树脂和/或仪器到下面的纤维复合材料。如所述，鼓180包括阳性联:4妄装置192和阴性联接装置202两者，用于将鼓固定在所述管道或者物体周围。但是，如所指出的，代替所述联接装置192和202，或者除了其之外，可通过系紧带、系带缠绕、机械夹具、栓接等，将鼓180固定在所述管道或者物体周围。图17和18分别示出了典型的阳性l关接装置192和阴性联接装置202。在该示例中，阳性联接装置192净皮设置在鼓180的端部210处，并包括由基部214支撑的螺栓212。连接件216便于在鼓180的端部210使得阳性连接装置192附接到突出部或者狭板182上。隔板218设置在螺栓212的基部处，以为螺母220提供制动。位于螺栓212上的垫圏224的每一侧上的螺母220和222使得阳性联接装置192和阴性联接装置202固定接合。在该示例中，阴性联接装置202设置在鼓180的相对端238上。在该实施方式中，夹子216、螺钉228以及隔板229接合连接件216,以将阳性联接装置固定到狭板182。此外，连接件的平衡支座高度(standoffheight)239可提供树脂厚度控制。29图18示出了鼓180的具有阴性4关接装置202的端部238。在该示例中，端部238也结合了用来调整鼓180的安装直径(绕管道或者物体)的端帽^争度装置190。在该示出的实施方式中，螺钉240在鼓180的端部238将所述阴性联接装置202固定到狭板182。最后，应该强调的是，图17和18中所示的联接装置结构是示例，不是用来限定用于固定安装的鼓180的其它技术的应用。在图19A和19B中，阳性联接装置192和阴性联接装置202被接合。阴性联接装置202的凹槽242接收阳性联接装置192的螺栓212。凹槽242包括唇缘244，每个具有外表面244和内表面246。如所示出的，螺栓212靠在凹槽242的内部。联接装置192和202可通过螺母220和222的紧固，并且通过使用垫圈224进一步被固定。帽186的细节。图20示出了具有连接件184的两个突出狭板182,该连接件具有铰链设计。连接件184的铰链包括阳性部件242和阴性部件244。相邻狭板182可通过连4妄件184并通过阳性部件242滑动通过阴性部件244而被联接。图21示出了用于锁定鼓180的突出狭板182的端帽186。在将端帽186插入到狭板182的端部后，基部部分254可提供树脂厚度的控制(即，作为树脂厚度引导件)。在本技术中也可以使用其它类型的树脂厚度引导件。如所讨论的，为了锁定相邻狭板182，端帽186被插入到狭板182的端部。在狭板182上的锁定孔252配合在端帽186上的锁定锁键256。端帽186的舌部258包括槽260，该槽安装在突出狭板182的肋246周围。D.管道维》l"系统图22A-22H，通常示出了用于维修物体或者管道270的技术。图22A和22A，示出了具有外部表面272、内部表面274和在外部表面272上的缺陷278(例如，损坏的部分、腐蚀的区域等)的管道270。在有些实施方式中，缺陷278以及周围区域280(由有点区域示出)可被喷沙或者进行其它处理，以备管道270的进一步维修。缺陷278周围的区域280可净皮局部喷沙或者覆盖管道270的外周喷沙。在图22B和22B，中，电介质包装284(例如，玻璃纤维材料)可选择地被设置在管道270的外表面272上。电介质包装284可用来加强或者增强管道30270,并且也用来使管道270(例如，钢管道)与纤维布(例如碳纤维布)或纤维的后来的层绝缘。实际上，包装284可以使管道270(例如，钢管道)与后来被应用的碳化纤维绝缘，因此抑制管道270的表面272和后续的碳化纤维之间的不期望的腐蚀。应该注意到，电介质或者电绝缘底漆可用来代替电介质包装284或者与其组合。图22C和22C，示出了在管道270周围用手拉紧的强化纤维结构290(例如，碳化纤维布)的计算量的缠绕的应用。单层或者多层强化纤维结构290可被应用或者包在管道270周围。如所讨论的，强化纤维结构290可包括各种不同类型的纤维和材料。典型的强化纤维结构290是具有平织型的多纤连续丝束(例如，12K)、每平方米约300克(gsm)的织物区重以及约0.022英寸的规定厚度的碳化纤维布。应该强调，纤维属性的这些特定数值仅是给出的示例。强化纤维结构290(例如，碳化纤维布)的典型供应者是Quakertown，Pennsylvania的FabricDevelopment,Inc.图22D和22D，示出了易挠曲模300(例如，软的、挠性的、织物)在设置在管道270上的强化纤维结构290周围的安装。易挠曲模300可以由织物或者其它的基本上非多孔材料制成。带子302或者其它装置将易挠曲模300固定到管道270上。再有，易挠曲模300可在模300的每一端上使用带夹302被固定且密封在合适的位置。易挠曲模300可包括用于关联仪器的布漏斗304和开口306。例如，压力计308、温度计309或者其它仪器可伴随易挠曲模300。例如可以使用压力计308来监控应用到易挠曲模300下面的树脂上的压力并且便于控制该压力。温度计309可监控例如固化过程中树脂的放热温度。图22E和22E，示出了鼓180安装到模300上。阳性联接装置192和阴性联接装置202被接合，以将鼓固定到管道270上。漏斗304和模300的任何关联的仪器(例如，压力计308)通过鼓180的开口194插入。图22F和22F，示出了通过易挠曲模300的漏斗304将树脂320引入到模300的内部。树脂320例如可以是预定量的混合的ESR树脂和硬化剂。树脂在模300下围绕强化纤维结构290(例如碳布)流动。树脂320的流动特性受例如树脂320的粘度和表面张力的影响。在一个实施方式中，树脂320的粘度在1200至1500厘泊(cP)的范围内。这是与具有较高粘度的其它典型树脂的对比。图22G和22G，示出了加压树脂320，使其通过强化纤维结构290(例如碳布)，到达管道270的表面，基本使纤维结构290浸透的技术。在一个实施方式中，例如木销子330的销子可被应用到软才莫300的顶部。销子300可通过i殳置在例如漏斗304上的孔安装，然后转变成扭转或者挤压模300,以将压力施加到树脂320中。在有些实施方式中，在树脂320上的压力可被增加到每平方英寸(psi)5磅并且更大，维持直到树脂320硬化。再有，该压力可以由压力计308、压力传感器或者其它压力测量装置监控。在所示的实施方式中，树脂320可在模300的内表面下以及周围被水力加压，基本浸透并且封装织物284和强化纤维结构209两者。鼓300可便于控制树脂320厚度分布，减少树脂320消耗、增加树脂320压力性能等。图22H和22H，示出了在树脂320已经硬化后，并且鼓180和软模300已经-故移除后，露出树脂320的管道270。树脂320可形成具有纤维结构290的复合材料。该维修可强化管道270，重新建立管道270的压力等级，减轻应力断裂腐蚀等。最后，应该注意，树脂320可以与前面提到的树脂41相同或者相似。E.典型树脂属性和应用如所讨论的，树脂41和320可用在使用具有挠曲模300的强化防护部件(例如，鼓180)的前述维修技术中。此外，树脂41和320可被用在各种复合材料维修系统中，包括采用或者不采用外部防护部件、采用或者不采用外部压力应用装置、采用或者不采用加压模或者套筒等将湿的或者干的纤维强化物(例如，碳)应用到物体(例如，管道270)上的那些系统。通常，树脂320(以及纤维结构290)的属性可以被指定，以使得树脂320在纤维结构290中的纤维周围(并且穿过电介质包装284)渗透到管道270的外表面272。例如，未固化树脂320或者正固化树脂320的有利特性，例如低粘度、低表面张力等可提高树脂320通过纤维结构290的流动。在有些实施方式中，树脂320具有低于1000厘泊(cP)的粘度和/或小于约30达因(dyne)(例如，5达因、IO达因、15达因、20达因、25达因)的表面张力。但是，应该强调，在有些实施方式中，树脂320的表面张力可大于30达因。树脂320的典型的初始粘度或者混合的粘度值(例如，当被混合时)可落在约50cP-20000cP的范围内，包4舌约50cP、100cP、300cP、500cP、1000cP、1100cP、1150cP、1200cP、1250cP、1300cP、1350cP、1400cP、1450cP、1500cP、2000cP、3000cP、4000cP、5000cP、7000cP、9000cP、10000cP、12000cP、15000cP、18000cP等。此外，树脂320可包括湿润剂，以辅助树脂320散布到纤维结构290中。此外，如所讨论的，外部压力(例如，通过易挠曲模300施加的)可便于树脂320的渗透。通常，树脂320通过纤维结构的较快渗透可更好地适应例如通常以较高的放热固化的树脂320关联的快速反应的树脂320系统。有利的是，固化树脂320的属性可包括较高的玻璃化温度(Tg)和热变形温度(HDT)。本领域的普通技术人员可以理解，该树脂属性在压力(例如，大于或者小于大气的)和温度(例如，大于环境的)下的运行或者定级(rated)的管道系统的维修是有利的。有利的是，本管道维修，不论是调整的维修还是非调整的维修，均可提供较高的Tg和/或HDT。虽然本技术不被限定到特定的标准，可应用的工业标准的例子是美国机械工程师协会(ASME)构成后代码-2(PCC-2),题目为"用于管道系统和管道工程的非金属复合材料维修系纟充(Non-MetallicCompositeRepairSystemsforPipingandPipeWork)，，。本4贞i或普通技术人员可以理解，在ASMEPCC-2中的证明需要树脂/纤维复合材料系统满足一定的Tg和HDT值。根据现行的ASMEPCC-2，维修系统的服务温度被报告为对于非泄漏管道工程而言是Tg负36°F/HDT负27°F，对于泄漏管道工程而言是Tg负54°F/HDT负36°F。有利的是，在有些实施方式中，树脂320(例如，环氧树脂)可在环境溫度(例如，35。F到120。F)固化到提高的Tg和HDT。树脂320的这种环境温度或者室温固化可避免使用外部热源。典型的树脂320和相关的复合材料维修可以具有至少约150°F的热扭变温度(例如，175。F、200。F、225。F、250°F、275。F、300。F、325。F、350。F、375°F、400°F、425。F等)，并且树脂320可具有至少约150。F的Tg(例如，175。F、200。F、225°F、250。F、275°F、300。F、325。F、350。F、375°F等)。应该注意到，由主管道270提供的附加的热可能增加HDT和/或Tg。例如，如果在维修后的主管道在高于200。F的温度下返回运行，那么树脂320可能继续固化或者后固化到Tg从150°F或者250°F达到约400。F或者更大，并且HDT从150。F或者250。F达到约400。F等。一种理论是，树脂320可能继续交联，以产生树脂和总的复合材料的甚至更高的Tg和/或HDT。在树脂320的这种后固化中，可以实现树脂320、纤维强化物(例如，碳)以及由主管道270提供的附加热之间的协作。再有，树脂320或者最终的复合材料可提供在约250°F-400°F范围内的HDT。因此，在有些应用中，固化树脂320的Tg可以在约250°F-约400。F范围内。此外，应该注意到，典型的树脂320可以在高于约200。F的温度下放热，甚至不使用外部热源。理想的是，树脂320在室温(即，用于避免使用外部热源)下固化，具有较低的收缩(例如，小于10容积百分比)和实际的工作时间(例如，小于2小时)。此外，典型的树脂320，例如某些环氧树脂和聚氨酯橡胶，可有利地提供固化树脂320的低收缩率。其它树脂320，例如某些丙烯酸树脂、环氧乙烯基酯、乙烯基酯、聚酯等，也可以提供相对较高的Tg，但是这种树脂320在固化后可在维修环面上经过收缩和应力。树脂320(例如，环氧树脂)可与化学硬化剂一起使用，化学硬化剂例如包括脂族胺和环脂肪族胺。在各种实施方式中，树脂320基本不包含可塑剂或者稀释剂，所以不会妨碍反应。换句话说，可塑剂和稀释剂是典型的惰性的和/或单功能的，因此，避免添加可塑剂和稀释剂可提高树脂320系统的反应。在有些示例中，树脂320的放热在环境温度下达到或者超过200。F,并且导致约130°F-150°F的Tg。但是，同时需要考虑热活化的环氧的硬化剂/催化剂系统(例如，树脂320的约5-40重量百分比)，其包括但不局限于酐(anhydrides)、口米哇(imadizoles)、J不月旨肪方美胺(cycloaliphaticamines)、聚月旨环族胺(poly画cycloaliphaticamines)、芳香物族胺(aromaticamines)、聚脲(polyureas)、双氰胺(dicy)、BF3络合物(BF3complexes)等，Tg和HDT可在约150°F-约400°F的范围内。这可能部分地是由于不需要外部热源固化这些实体的较高的放热。如所讨论的，这些升高的Tg和HDT可以适应以较高服务温度采用环境周化动力学定级(rated)的管道系统的维修或者强化。有利的是，高温度系统的这种维修可采用环境固化动力学施行。在有些示例中，例如在0.10英寸到l.OO英寸的圓柱或者多面体环面厚度中，围绕树脂的放热达到或者超过200°F的钢管，实现这种升高的Tg和/或HDT。实际上，在有些实施方式中，本技术提供了环境固化环氧的树脂/硬化剂34组合，其在较高的温度(例如，大于约200。F)下;^文热，例如在较低的环面几何结构中在管道维修应用中可使用树脂的地方。其它实施方式提供了各种类型的两部件树脂2卯(例如，两部分环氧系统)，其放热到高于约200。F，也可在较低的环面几何结构中应用。这种放热可催化在树脂290中的热固化部件(例如，添加剂、硬化剂、催化剂)，这可增加固化树脂290的Tg和HDT。典型的两部件树脂包括环氧树脂、聚氨酯橡胶、环氧乙烯基酯、乙烯基酯、聚酯等。在设置在管道270(或者任何初始包装结构或者复合材料)上的强化结构290(例如，碳化纤维包装)上方的环面空间的厚度可被控制到在纤维结构290上提供在0.1-4.0英寸、0.1-3.0英寸、0.1-2.0英寸、0.1-l.O英寸、0.1-0.5英寸等范围内的一层树脂320厚度。此外，在有些实施方式中，这层树脂320通常应该较厚，以提供用于使用热固化硬化剂/催化剂交联的放热。此外，环面可绕管道270的中心轴基本对称，使得当该环面被冷却下来时，没有例如可引起应力破裂的显著的不均匀厚度。鼓180和/或其它刚性防护部件系统可便于在纤维结构290上控制树脂320厚度。应该注意到，形成在纤维结构290上方的环面中的这种基本对称的树脂层可采用布、网、链、碾磨过的纤维、碎纤维、粗纱等被强化。这些附加的强化材料可以是有机的、无机的、和/或金属的，以减少树脂层一旦固化的应力断裂。这可降低在后放热冷却下来的过程中和与形成的树脂320的有时的硬特性和提高的Tg/HDT关联的主管道周围的收缩。最后，也可以通过精微相位分离添加剂来坚固纤维强化290包装上方的环面上的该树脂层320,所述添加剂由于两相位韧化机构用作断裂终止剂/应力减緩剂。总之，本技术提供了用于强化管道的一部分的系统和方法，包括将纤维结构应用到管道的要强化的部分上，并且通过纤维结构加压树脂到管道的该部分上，用于采用树脂基本浸透所述纤维结构，其中，所述树脂包括粘度低于约10000cP,并且表面张力小于约30达因。允许树脂在环境状态下在大于约200。F的峰值放热下固化，.其中，固化的树脂包括大于约150。F的玻璃化温度以及大于约150。F的热变形温度。加压所述树脂可包括将易挠曲模安装在所述纤维结构周围；将强化防护部件安装在所述易挠曲模周围；通过强化防护部件注入树脂，并且将其注入到所述纤维结构的顶部上的易挠曲模中；以及，挤35压所述易挠曲模，用于通过所述纤维结构将所述树脂加压到所述管道。表2.树脂_纤维复合材料的典型属性<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>例子下面的典型信息通常指用于维修非泄漏钢管的典型的环氧树脂套筒维修(ESR)系统。陈述下面的典型信息，用于供给本领域的普通技术人员如何评估本文要求的技术的具体说明，并且不是为了限定发明者认为的他们的发明的范围。在这些例子中，ESR系统是非金属的、整体式的、碳化纤维复合材料维修系统，在高和低风险的管道和管道工程中用于损害的或者腐蚀的管线。ESR系统被设计成维修具有由于损害或者腐蚀造成的达到70%的外部管道壁损失的非泄漏管道(类型A维修)。ESR系统包括DFRE(缺陷填充维修环氧树脂)、ESR底漆、高模量碳化纤维、ESR树脂等。ESR系统可维修从4英寸到42英寸的管道上的外部腐蚀，恢复结构的完整性，并且防止进一步的恶化。此外，可以维修外部损害，例如凹陷、沟、磨蚀以及磨损。现在认可B等级钢管。ESR系统的优势包括较容易安装、较快速固化、轻重量、典型地不需要重的设备、典型地不需要焊接、通常需要最少的训练和4支术、减少腐蚀、非磁性、可^R安装在压力管道中并且具有较高的模量维修。ESR系统涉及通过喷钢沙处理、应用DFRE和ESR底漆、采用较高模量的碳化纤维布以及使用由Cross-LinkCompositeLLC.提供的独特的安装工艺层压具有ESR树脂的所述布的压力包装受影响区域来制备管道。用于进行维修的材料和设备的供应或者量例如可根据管道的尺寸。下面的表格表示出了用来维修具有各种尺寸的管道的材料的典型的量。表3.典型的ESR材料<table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>(l)在这些例子中，碳化纤维布是12英寸宽、单向性、固定有33000KSI的拉伸模量的碳化纤维的热带。下面是用于使用典型的ESR系统维修具有各种尺寸的管道的逐步的过程。1)预维修状态-典型的ESR系统可被安装在压力管道中，但是推荐的是,管道中的压力要减少到尽可能可用。如果被埋藏，应该在周围挖沟，在管道周围提供至少3英尺的工作间隙。管道本身的温度应该在55。F和90。F之间。如果管道处于该范围的高的端值或者更高，那么应该在管道上设置防水布，以遮蔽它并且使其保持冷却。如杲管道处于该范围的低端值或者更低，应该在管道周围设置帐篷，以及用来温暖所述管道的其它方法。2)维修材料存储-在使用之前，碳布、环氧树脂以及硬化剂和所有的安装工具应该保持在65。F和75°F之间24小时。这是用来使得材料在应用过程中更容易工作，并且允许材料的更合理量的工作时间。3)管道表面维修-对于密封的、长时间持续的管道维修系统而言的关键是系统到管道的粘附。粘附越好，维修持续的越长。叠层和环氧树脂的粘附由管道表面的质量确定。因为这个原因，管道必须是移除了所有的氧化皮、铁锈、铁4秀皮、污点和外部物质的被白金属喷砂清洁到(WhiteMetalBlastCleaned)SSPC-SP-5，Sa3或者NACE1。白金属喷砂清洁的表面精整度(WhiteMetalBlastCleanedSurfaceFinish)被限定为具有灰白的、均匀的金属颜色、稍粗糙，用于形成用于涂层的合适的锚模式。当不釆用放大看去，该表面应该是没有所有的油、油脂、灰尘、可见氧化皮、4失锈、腐蚀产物、氧化物、涂料或者任何其它外部物质。管道的整个周围必须在缺陷的中央的^f壬何一侧上被白金属喷砂清洁出12英寸的距离。必须使用总计具有弁20-#24粒度的喷砂，以使得锚定轮廓最大，达到最适宜的2-4千分之一寸。#20粗妙、熔融氧化铝(GritFusedAluminumOxide)是优选的喷砂介质。4)表面磨光-在已经降低了压力，并且存在安全的沟之后，手锉或者功率盘研磨管道的表面，用来移除所有的毛刺、尖角以及其它应力集中的异常，在任何损害的区域上留下光滑的轮廓。API5L允许研磨到壁厚的12-1/2%,用来移除缺陷。5)溶剂洗涤-使用无棉绒抹布，用溶剂洗涤管道的整个周围，洗去超过要包装的区域至少2英寸，移除所有的灰尘、污垢、油脂、油等。使用溶剂，不会留下残渣。在移动进入下一步之前，让该区域完全干燥。6)填充物应用-以体积2份树脂比1份硬化剂使得足量的典型DFRE树脂和硬化剂混合在一起。树脂是黑的，硬化剂是白的。混合到获得一致的灰色，没有条紋。使用油灰刀将DFRE应用到管道的损坏区域。将环氧糊推进损坏区域的每个拐角，同时推出任何截留的空气。在这些例子中，DFRE是快速固化的环氧维修糊。使用热气枪可提速固化。随着环氧树脂的固化，采用刮刀成形DFRE的表面。一旦环氧树脂完全固化，那么使用锉抛光成形管道周围的表面，直到其与周围的钢处于相同的高度。使用溶剂浸泡的抹布擦去维修的表面，以排出所有的灰尘和碎片。注意为了保证总的均匀性并且排空维修表面，可需要第二涂层的IMPXDFRE被应用和填沙。当完成时，DFRE的表面必须没有草皮、肿块以及缺陷。7)底漆维修区域-使用短小的石印转印墨辊将IMPAXESR底漆的薄涂层(2-3千分之一寸)应用到维修区域，并且在每一侧上至少2英寸。底漆是绿颜色，并且必须被穿入金属的表面，以使得结合强度最大。8)用碳化纤维包装区域-切断所需的碳化纤维材料的长度，并且将其紧包在刚性功能纸板或者木销子周围约4英寸直径。当底漆还是湿润的时，使得碳化纤维布非常紧地包在管道的要维修的区域上。对于好的维修来说，紧紧地配合/张紧是基本的。应用的包层的数量要基于管道的尺寸，并且在表1中进行了显示。将少量的典型的ESR底漆应用到最后1-2英寸的碳化纤维布上，以辅助固定它，并且将其紧压在合适的位置。9)安装防护部件系统-按照生产商的推荐将典型的防护部件系统(例如，由Cross-LinkCompositesLLC提供的)安装在碳化纤维布上。防护部件系统是特别设计的称为鼓的挠性金属护套和挠性聚氨酯套筒。10)混合并且安装ESR树脂和硬化剂-ESR树脂装在未充满的1加仑罐中。将完整容量罐的ESR硬化剂注入到树脂罐中，并且完全混合3分钟。使用Jiffy搅拌刀和以不高于300RPM运行的变速钻孔马达来进行混合。应该进行各种努力，以确保在混合操作的过程中空气不会被吸进树脂/硬化剂中。通常有利的是一次混合1包(kit)，因为混合的树脂有很短的工作时间。一旦混合，其典型地应该尽可能快速地被注入到防护部件系统中。要计时树脂和硬化剂的混合，以使得所需的环氧树脂在约10分钟内被注入到防护部件系统中。此外，通常不应该刮擦罐的侧部，因为这些树脂与石更化剂混合地不好。11)加压防护部件系统-将12-15psi的压力应用到防护部件系统(例如，防护部件系统的生产商所指定的)。压力使得树脂向下穿过碳化纤维到达管道的表面。使树脂固化30-60分钟。应该注意到，树脂/硬化剂混合在其闺化时将加热达到约350。F。在进行维修之前，要使得树脂加热然后冷却到室温。3912)检查和测试维修-在树脂冷却到室温之后，移除防护部件系统和聚氨酯袋。检查ESR并且注意任何异常。通过打磨和清洁受影响区域，然后用附加的混合树脂浸湿它，可维修干燥区域。管道维修应该进行压力检测，以确定其完整性。检测的本质由所有者指定，但是应该涉及到佳:得管道加压到其正常的运行压力，然后维持该压力1小时。然后检查关于破裂或者泄漏的维修。在维修中的泄漏或者破裂的任何迹象是否定维修的原因。如果需要，ESR包装应该被上涂料且被再埋藏。最后，下面用表示出了典型信息。表4.ESR底漆<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>表6.ESR树脂和硬化剂<table>tableseeoriginaldocumentpage41</column></row><table>表10.CARBON-PLYESR树脂复合材料<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>虽然特定的实施方式以及在附图中的例子显示并且在此处详细描述了，但是本发明允许各种改进和可选择形式。但是应该理解，本发明的目的不是限制到公开的特殊形式。本发明而是要覆盖落在下面随附权利要求限定的本发明的精神实质和范围内的所有改进、等同物或者可选形式。权利要求1.一种强化管道的一部分的方法，包括将纤维结构应用到管道的要强化的部分；使树脂加压通过所述纤维结构到达管道的所述部分，以基本上用树脂浸透所述纤维结构，其中，所述树脂包括小于约10,000cP的粘度和小于约30达因的表面张力；允许树脂在环境状态下以大于约200°F的峰值放热固化，其中，所述固化的树脂包括大于约150°F的玻璃化温度和大于约150°F的热变形温度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，固化所述树脂包括在环境状态下不使用外部热源固化所述树脂。3.根据权利要求1所述的方法，其中，加压所述树脂包括将易挠曲模安装在所述纤维结构周围；将强化防护部件安装在所述易挠曲模周围；使得树脂通过所述强化防护部件注入，并进入所述纤维结构顶部上的所述易挽曲模中；以及压缩所述易挠曲^^莫，用于使树脂加压穿过所述纤维结构到达所述管道。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述强化防护部件与所述管道形成环面。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述强化防护部件便于控制所述树脂在所述管道周围的厚度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述强化防护部件在径向上是挠性的，并且在轴向上提供硬度。7.—种强化物体的方法，包括将纤维结构应用到物体的表面；将树脂应用到设置在所述物体表面上的所述纤维结构，以基本上浸透所述纤维结构，并在所述纤维结构上形成树脂层；以及允许所述树脂固化，以在所述物体的表面上形成所述干纤维结构和所述树脂的复合材料，其中，所述固化的树脂包括大于约150。F的玻璃化温度和大于约150。F的热变形温度。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述物体包括管道，并且其中，应用所述纤维结构包括围绕所述管道的外表面包装所述纤维结构。9.才艮据权利要求8所述的方法，其中，在所述纤维结构上的树脂层绕所述管道的中心轴线在所述径向方向上基本对称。10.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述纤维结构上的树脂层的厚度是约0.1英寸至约4.0英寸。11.根据权利要求7所述的方法，其中，树脂层包括布、网、链、碾磨过的纤维、碎纤维、或粗纱、或者其任何组合。12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述纤维结构在被应用到所述物体的表面之前或者在^皮应用到所述物体的表面时不用树脂湿润。13.—种强化物体的方法，包括将纤维结构应用到物体的表面；绕所述应用的纤维结构安装织物模；绕所述织物i^定位鼓；以及在所述织物才莫内部设置聚合材料，并且将所述聚合材料压入所述纤维结构中，以基本浸透所述纤维结构，其中，所述聚合材料包括小于10,000厘泊的粘度。14.根据权利要求13所述的方法，包括允许所述聚合材料固化，以在所述物体的表面上形成所述纤维结构和所述聚合材料的复合材料。15.根据权利要求13所述的方法，其中，应用所述纤维结构包括绕所述物体的外表面包装所述纤维结构。16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述鼓包括多个突出狭板。17.—种用于维修管道的系统，包括强化材料，其构成为绕所述管道包装，并且在绕所述管道安装了所述强化材料之后接收树脂；易挠曲模，其构成为被设置在包在所述管道周围的所述强化材料周围，其中，所述易挠曲才莫构成为围绕所述强化材料接收并且保持树脂；支撑结构，其构成为封装和支撑设置在所述管道上的所述易挠曲模的至少一部分；以及所述树脂被配制成被注入到所述易挠曲模的内部，用于渗透所述纤维，并且用于在所述管道上形成具有所述强化材料的复合材料，其中，所述树脂包括小于30达因的表面张力和小于IO,OOOCP的粘度。18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述强化材料包括纤维结构。19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述纤维结构包括碳化纤维。20.根据权利要求17所述的系统，其中，所述树脂包括环氧树脂系统、聚酯系统、乙烯基酯系统、聚氨酯系统或者异丁烯酸脂系树脂系统，或者其组合。21.根据权利要求17所述的系统，其中，所述易挠曲模包括织物。22.根据权利要求17所述的系统，其中，所述易挠曲模构成为被压缩，以使得所述树脂被加压通过所述强化材料到达所述管道，用于用所述树脂基本上浸透所述强化材料。23.根据权利要求17所述的系统，其中，所述支撑结构包括刚性壳，所述刚性壳与所述管道形成环面。24.根据权利要求17所述的系统，其中，所述支撑结构在径向上是挠性的，并且在轴向上提供硬度。25.根据权利要求17所述的系统，其中，所述支撑结构包括金属片。26.根据权利要求17所述的系统，其中，所述支撑结构包括具有多个挠性构件的鼓，所述挠性构件在轴向上提供硬度。全文摘要一种强化管道(30)的一部分的系统和方法，包括将纤维结构(12)应用到管道的要强化的部分上；并且使树脂(41)加压通过所述纤维结构到达管道的所述部分，以基本上用树脂浸透所述纤维结构，其中，所述树脂包括小于约10,000cP的粘度和小于约30达因的表面张力。使树脂在环境条件下以大于约200℉的峰值放热固化，其中，所述固化的树脂包括大于约150℉的玻璃化温度和大于约150℉的热变形温度。加压所述树脂可包括使用强化防护部件(36)和下面的挠曲模(300)，其被压缩以使得树脂加压通过纤维结构到达管道。文档编号F16L55/175GK101680591SQ200880015845公开日2010年3月24日申请日期2008年3月4日优先权日2007年4月13日发明者小亨利·E.·托夫,布莱恩·L.·赖斯,戴维·P.·鲁宾逊申请人:伊利诺斯工具制品有限公司