一种石油化工装置腐蚀与防护碳纤维补强工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油化工压力装置修复领域，具体设及一种石油化工装置腐蚀与防护 碳纤维补强工艺。
【背景技术】
[0002] 碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料，碳纤维增强 环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的，在密度、巧U 度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高溫、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材 料都颇具优势，碳纤维可加工成织物、拉、席、带、纸及其他材料，传统使用中碳纤维除用作 绝热保溫材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝±等材料 中，构成复合材料。
[0003] 保证设备完整性和延长使用寿命至关重要，修复补强是保证设备完整性的有效一 环，碳纤维复合材料补强修复技术是近十余年发展较快的新型修复技术，碳纤维增强的复 合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工初带等身体代用材料W及用于制造 火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板黃和驱动轴等，同样，在石油化工压力装置腐蚀减薄 修复中有着重要的现实意义。碳纤维补强技术对石油化工压力装置腐蚀减薄的缺陷进行维 修，减少其带病运行的安全隐患，延长设备的实际使用寿命，为装置长周期运行提供有力保 障。
[0004] 在申请号为201010550596.4发明专利中，利用了一种修复管道碳纤维复合材料体 系对管道中的缺陷处进行修补，该专利所述的发明避免在修复后修复补强层在服役过程中 出现的修复材料与管体脱粘、分层、空鼓、开裂和鼓泡等现象，有效提高了在寒冷潮湿的恶 劣环境下施工的有效性，确保了复合材料修复施工质量和补强修复效果，提高修复管道缺 陷施工的可靠性。但由于该碳纤维复合材料体系在进行修复使用的过程中需要对修复材料 采用不诱钢薄带进行紧固固化，并且还需要对不诱钢紧固的修复层进行室溫固化或外部加 热带加热固化，在固化完成后还需要人为的拆除加热装置和不诱钢薄带，从而使修复工艺 繁琐复杂，不利于快速有效便捷的进行修补工艺的操作，加大了修复工艺的难度。
[0005] 在申请号为201110293058.6为发明专利为本公司设计开发的一种铁质修补剂，该 修补剂具有强度较高，结合强度达35MPaW上，耐溫性好，使用溫度为60~180°C，耐油、耐 水、耐老化等特点，主要用于铸铁件气孔、砂眼、缩孔的填补，也可用于管件漏油、漏水、密封 等。但由于在此修补剂的基础上没有对组分及组分配比进行进一步的优化，所W在实际的 应用过程中还存在着一定的局限性，在进行实际加压实验试验时还存在弊端。
【发明内容】
[0006] 本发明设计开发了一种石油化工装置腐蚀与防护碳纤维补强工艺。本发明目的是 解决现有技术中，修补材料在反复使用的过程中，易脱落、分层、空鼓及开裂等问题，同时还 避免了修补材料在使用过程中的层间胶的电偶腐蚀，通过本发明所述的修补工艺确保修补 材料起到传递管壁压力的作用，同时环氧树脂固化后的碳纤维复合材料在管道外壁形成的 修补层分担管道内压并限制管道膨胀变形，降低管壁的应力并限制管道缺陷处的应力集 中，降低缺陷处的拉伸应力，进而实现了对管道缺陷的补强修复。
[0007] 本发明具有修补材料能够长时间反复使用的过程中，粘贴性能好、不分层、不空鼓 开裂的特点，并且能够通过本发明所述的补强工艺确保修补材料与管道之间抗电偶腐蚀， 同时本发明还具有工艺步骤简单，无需对修复层进行紧固处理，修复材料固化效果好等特 点。
[0008] 本发明提供的技术方案为：
[0009] -种石油化工装置腐蚀与防护碳纤维补强工艺，包括：
[0010] 步骤一、对管壁缺陷处的内表面进行前处理，将基材表面打磨至无任何附着物；
[0011] 步骤二、利用修补剂对所述缺陷处进行填平处理；
[0012] 步骤Ξ、在填涂所述修补剂处及周围管体表面填涂环氧树脂胶；
[0013] 步骤四、在所述填涂环氧树脂胶处缠绕碳纤维复合材料布。
[0014] 优选的是，在所述步骤一中，需将沿所述缺陷处轴向两侧方向150mm的长度范围内 的防腐层全部清除，采用机械除诱或喷砂除诱。
[0015] 优选的是，所述步骤二中，将调配好的修补剂填充到管道表面的腐蚀缺陷中，并且 填充满的修补剂在管道缺陷边沿处平滑过渡到管体表面，待所述修补剂固化后再进行所述 步骤Ξ的操作。
[0016] 优选的是，在进行所述步骤Ξ之前，滚涂抗阴极剥离胶，其用于使所述碳纤维复合 材料及管道分离。
[0017] 优选的是，所述步骤四中，使用漉或刮板反复娠压所述碳纤维复合材料布，将空隙 中的气泡排出，并且在所述碳纤维复合材料布上再次滚涂环氧树脂胶。
[0018] 优选的是，所述步骤二中，所述修补剂为金属缺陷填充胶，其由A、B两种组分组成， 两种组分的重量比为A:B = 2:1，按重量份数如下：
[0019] A组分由微凝胶30~50份，E44环氧树脂20~50份，E51环氧树脂20~30份，不诱钢 粉10~25份，Ξ氧化二侣10~25份，铁粉10~25份组成；
[0020] B组分由105固化剂30~50份，650聚氨醋20~40份，K册50硅烷偶联剂0~10份，2， 4,6-Ξ(二甲胺基甲基）-苯酪10~30份，Ξ氧化二侣30~50份，气相二氧化娃10~30份组 成；
[0021] 其中，所述A组分中铁粉规格为200目，所述Β组分中Ξ氧化二侣规格为W10。
[0022] 优选的是，所述抗阴极剥离胶，其由A、B两种组分组成，两种组分的重量比为A:B = 4:1，按重量份数如下：
[0023] A组分由微凝胶60~80份，Ξ氧化二侣30~50份，铁白粉0~10份，白炭黑10~25份 组成；
[0024] B组分由105固化剂60~80份，K册50硅烷偶联剂10~15份，2，4,6-Ξ(二甲胺基甲 基)-苯酪15~25份，Ξ氧化二侣15~30份组成；
[00巧]其中，所述Ξ氧化二侣规格均为W10。
[0026]优选的是，所述步骤Ξ中，所述环氧树脂胶为层间剥离胶，其由Α、Β两种组分组成， 两种组分的重量比为Α:Β = 3:1，按重量份数如下：
[0027] A组分由E44环氧树脂40~60份，E51环氧树脂40~60份，二下醋10~25份，铁白粉 10~25份组成；
[002引 B组分由810水下固化剂为60~80份，K册50硅烷偶联剂为20~30份，2，4,6-Ξ(二 甲胺基甲基)-苯酪20~35份，白炭黑10~25份组成。
[0029] 优选的是，所述环氧树脂胶使用溫度范围为-60~150°C。
[0030] 优选的是，所述碳纤维复合材料的抗压强度为3400M化W上，受拉弹性模量为2.3 X 105MPa W上，伸长率为1.6 % W上，弯曲强度为700MPa W上，层间剪切强度为45MPa W上， 所述碳纤维复合材料与基材正拉粘接强度为2.5MPaW上，并且为所述基材内聚破坏。
[0031] 本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：
[0032] 1、利用专用修补剂对缺陷进行填平处理，专用修补剂和环氧底漆起到传递管壁压 力的作用;在管道外缠绕碳纤维与环氧树脂，树脂固化后生成碳纤维复合材料，在管道外壁 形成修补层，通过专用修补剂和管道传递压力，分担管道内压并限制管道膨胀变形，降低管 壁的应力并限制管道缺陷处的应力集中，降低缺陷处的拉伸应力，实现对管道缺陷的补强 修复；
[0033] 2、本发明所使用的涂抗阴极剥离胶有效的将碳纤维复合材料与管壁之间隔离开 来，防止了层间胶与管道之间的电偶腐蚀；
[0034] 3、本发明中利用湿铺工艺，将碳纤维片材和环氧树脂交互地铺层粘结在一起，在 需要补强的管道外缠绕纤维材料，形成纤维复合材料补强层，保复合材料层与层之间、材料 与管道外表面之间没有空鼓、气泡等存在；
[0035] 4、本发明在工艺步骤上进行了简化，通过使用本发明中金属缺陷填充胶级层间剥 离胶，使本发明在实现补强的过程中无需进行紧固及加热固化等操作即可得到效果良好的 修复材料，并且对缺陷处具有很好的修复效果；
[0036] 5、本发明在之前的修补剂的基础上，对该修补剂中组分及组分配比进行了优化及 简化，在不需要繁杂的配方组分的基础上还能够很好的实际应用于石油管道等压力装置的 修补工艺中，在进行质量检测的爆破试验时，呈现出良好的补强效果，使其能够广泛的应用 于实际操作中。
【附图说明】
[0037] 图1为本发明所述的结构示意图。
[0038] 图2为本发明所述的补强工艺流程图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，W令本领域技术人员参照说明书文 字能够据W实施。
[0040] 如图1、图2所示，本发明提供一种石油化工装置腐蚀与防护碳纤维补强工艺，包括 如下步骤：
[0041] S210、对压力容器110内表面前处理，基材表面应全面打磨，无任何附着物，粘贴部 位有尖锐棱角的需要打磨成圆角，最小内径为20mm;
[0042] S220、利用专用修补剂120(底层环氧树脂胶)对缺陷进行填平处理，专用修补剂和 环氧底漆起到传递管壁压力的作用；
[0043] S230、滚涂环氧树脂浸溃胶130到粘接面上，胶量必须充足饱满；
[0044] S240、将裁剪好的碳纤维布140贴于涂胶面，碳纤维布要平直、延展;在碳纤维布如 有接头，搭接长度应为2〇?，且接头应在基材全长的1 /^3处，不得在基材的中间；
[0045] S250、再次在布材面上滚涂环氧树脂浸溃胶130,保证充分覆盖布的表面，确保胶 充分浸润碳纤维布的纤维中；
[0046] S260、表面涂装，对于有外观装饰要求的结构或构件，可在粘贴后的碳纤维表面涂 刷基于环氧基底的涂料或在抹灰后涂刷常规涂料，并且可对外侧进行防腐蚀涂装，使其能 够抗硫化氨、盐雾等腐蚀；
[0047] S270、对涂层进行质量检测。
[004引在另一种实施例中，在S210中，在管道缺陷处打磨除诱时，将管道缺陷轴向两个方 向150mm范围内的管道表面原有防腐层全部清除，可采用机械除诱或喷砂除诱，管道表面除 诱应达到GB/T8923.1-2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》所规定 St2.5级及W上。
[0049] 在另一种实施例中，在S220中，将调配好的填料填充到