点蚀损伤钢管的碳纤维复合材料补强研究

埋地管道是远距离油气输送的主要方式之一。然而,由于长时间服役,复杂的土壤环境会导致埋地钢管产生以点蚀凹坑为主的腐蚀损伤,严重威胁压力管道的安全运行。纤维增强树脂基复合材料因其高弹性、高强度、抗腐蚀的优良性能常被用来修复缺陷管道。为了减小点蚀缺陷管道的内压载荷损伤,考察碳纤维复合材料对点蚀缺陷管道的补强效果,针对0°和90°铺层的T300-3K平纹碳纤维树脂基复合材料,开展了拉伸试验研究,结合拉伸断口的扫描电镜(SEM)分析探究了平纹碳纤维复合材料的失效形式;采用ANSYS有限元方法,研究了不同尺寸、轴向或环向分布的椭球形点蚀缺陷对管道应力状态的影响,分析了不同缺陷深度对碳纤维补强效果的影响。结果表明,T300-3K平纹碳纤维复合材料在0°和90°铺层方向的力学性能及微观形貌相近;其拉伸失效以碳纤维断裂与树脂基体开裂为主,伴随有少量的粘结界面失效;椭球形缺陷长短轴比值越小、相邻缺陷间轴向距离越大或环向距离越小,管道缺陷处应力越小,当两缺陷间距增大到一定程度时,管道缺陷处应力将接近单个缺陷管道;碳纤维补强效果随缺陷深度的增加逐渐提高,当相对深度为0.8时,管道应力降低19.24%,补强效果最好。

碳纤维复合材料补强混凝土界面温度应力分析

碳纤维片材的热膨胀系数与混凝土的热膨胀系数相差很大,因而,在环境温差作用下,补强碳纤维片材和混凝土界面处将产生界面温度应力.正确地分析界面温度应力,揭示界面温度应力的变化规律,对补强结构设计和安全评价具有重要意义.建立了碳纤维片材补强混凝土梁的界面温度应力定量计算公式,并通过实验测试验证了定量分析理论的合理性.研究结果表明:界面温度应力分布及大小与补强复合材料的刚度和作用温差有较大关系,与基底混凝土的刚度关系不大.

碳纤维复合材料补强技术在输油管道维修中的应用

在社会经济发展过程中,对于石油资源的需求不断上升,而输油管道作为石油资源利用的基础结构设施,其运行状态直接决定了石油运输工作的效率和质量。在输油管道维修中,碳纤维复合材料补强技术是新型维修技术的一种,能够有效提升输油管道的维修效率,延长输油管道的使用寿命。本文对碳纤维复合材料进行全面分析,并对碳纤维复合材料补强技术在输油管道中的应用进行研究,以提升输油管道维修工作的效率和质量。

城市高压燃气管道焊口采用高强玻纤复合材料补强施工的方案探讨

在大中型城市重要交通枢纽地带施工的城市燃气工程,因城市对燃气的需求量大,消耗快。因此城市规划需要引进达到4.0MPa高压A燃气管网,在高压燃气管道施工过程中总会受到大大小小不同因素干扰,管道下管、对口、焊接过程中受到不同程度的扭力作用。并且随着管线的老化,管道焊缝的安全风险日益突出。尤其是城市中心交通枢纽地带为高危后果区,因此需要对工程施工范围内的全部焊口要采用高强玻纤复合材料进行焊口补强,以降低焊口应力集中风险。

补强管道复合材料的渐进失效分析

复合材料缠绕补强是一种有效的管道缺陷修复技术,复合材料渐进失效对承载能力的影响有待研究。管道缺陷的局部效应和剩余强度,导致其渐进失效历程与复合材料压力容器(Composite Overwrapped Pressure Vessels,COPV)截然不同。采用复合材料补强的缺陷管件进行极限承载试验。通过对比试验极限压力与有限元模拟的渐进失效的破坏压力,验证有限元模型的正确性。有限元模拟结果表明,复合材料缠绕层发生以纤维破坏为特征的破坏模式。复合材料的渐进失效分为稳定缓慢失效和急剧加速失效两个阶段。对比COPV的瞬间大面积失效特征,分析了缓慢失效和急剧加速失效现象产生的原因,提出了实用的补强管道"临界压力"确定方法,为复合材料补强管道的设计提供参考。

粉煤灰在橡塑复合材料中的应用

介绍了掺有粉煤灰的高分子复合材料的应用研究状况,简述了粉煤灰作为高分子复合材料补强填料的主要影响因素。粉煤灰的粒度、表面吸附性是影响补强性能的关键因素。通过超细粉碎,表面改性,部分或全部替代炭黑用作橡胶补强填料是可行的,大大降低制品的生产成本,提高粉煤灰的利用率。

榆林—济南天然气管道缺陷复合材料修复设计

目前国内尚无完善的设计规范和标准来指导对缺陷管道进行复合材料补强设计。国外较常见的设计方法是依托管道剩余强度评价,使用等效强度方法进行补强。为此,根据碳纤维复合材料管道修复补强技术原理和设计方法,提出了模拟管道壁厚完全损失的保守设计方法。应用该方法对榆林—济南天然气管道进行了碳纤维复合材料缠绕补强修复和防腐作业,采用绝缘材料进行垫底处理,彻底杜绝了电偶腐蚀的可能性,修复后管道恢复正常运行压力,补强效果良好,确保了补强设计的安全有效性。

金属板复合材料单面胶接补强结构的状态空间法

针对金属板复合材料单面补强的结构特点,从弹性力学基本方程出发,利用状态空间法建立了单面补强结构的力学分析模型,同时利用有限元方法对结构进行了分析。通过对结构挠度、胶层剪切应力及剥离应力计算结果的对比表明,解析解与有限元解吻合较好,解析模型合理。最后利用所建立的状态解析模型研究了补强结构中复合材料补片层间剪切应力及各分层面内应力的分布规律,并简要分析了补片的失效机制。

热压烧结制备SiO_(2f)/SiO_2复合材料的析晶行为及力学性质

热压烧结制备了单向连续石英纤维补强的石英复合材料。研究了热压压力和烧结温度对复合材料的析晶行为及力学性能的影响,借助扫描电镜和透射电镜等手段观察和分析了材料的显微结构并用X射线衍射法鉴别物相变化。结果表明热压烧结温度和压力对复合材料中方石英的析出有着显著的促进作用;而热压中石英纤维比石英基体易于析晶是造成复合材料力学性能下降的主要因素。在1250℃,12MPa热压制备的样品抗弯强度能达到113.9MPa。

用机械合金技术现场生产的Al4C3补强复合材料的特性

利用高能球磨机，在氩气氛围中对铝粉和炭黑的混合物进行机械合金(MA)加工，时间不超过30h。XRD结果显示，在此加工过程中没有生成Al4C3。在650MPa压力下压紧机械合金粉末，制成横向破裂的坯料。然后在600和650℃氩气中，烧结坯料5min、10min、20h。对煅烧后的材料进行X射线衍射分析后发现了Al4C3相。延长MA加工时间，提高烧结温度和持续时间后，Al4C3相的数量增加。

曲面仿形织物缩比卷取模具设计

建立了仿形织物缩比卷取模具设计方法,使用映射法计算织物在构件模面上的铺覆变形,并以此评价设计方法的可行性。以某回转构件为例,设计仿形织物缩比卷取模具。结果表明:缩比模具可有效降低卷取型面的弯曲程度,有利于减小织物卷取过程中的纱线滑移,且基于卷取模具设计的仿形织物在产品型面铺覆时,织物剪切变形较小。建立的曲面仿形织物缩比卷取模具设计方法合理,为大尺寸回转构件用仿形织物设计提供了依据。

某公共建筑天面水池底梁板开裂的成因分析及处理方案

改革开放以来,随着经济的日益发展。工业、民用建筑物的数量以惊人的速度增长着。随着使用时间的增加,其中有一部分建筑物由于种种原因出现不同种类和程度的病害,需要进行建筑改造以及加固处理。本文正是对建筑物病害中的特定部位的梁板开裂所提出的处理方法及施工方案。

在役压力管道不停输修复技术可靠性分析

在役压力管道受介质、外部环境等因素影响,存在腐蚀、机械损伤、开裂等缺陷,降低了管道的运行安全性能。针对管道本体存在的缺陷,主要采用更换、焊接、夹具、碳纤维复合材料补强等方法。文中通过对比分析常规修复方法与碳纤维复合材料修复补强技术的经济性、安全性和适用性,应用有限元方法分析模拟碳纤维复合材料补强的承压能力,并通过全尺寸爆破试验,对比分析碳纤维复合材料修复技术的安全可靠性,建立在役压力管道不停输修复技术方法体系,实现"含缺陷"压力管道的长周期安全运行。

天然气管道管体缺陷修复技术探讨及工程实践

深埋地下的天然气管道经常存在凹陷、沟槽、屈服、褶皱、焊接等缺陷,天然气管道具有高压、易燃、易爆的属性,一旦管道出现缺陷不能及时修复将导致严重的事故,造成人员伤亡及财产损失,因此,管道出现缺陷后,需要及时对管道缺陷进行修复。为做好管道缺陷修复,根据管道凹陷、沟槽、焊接等缺陷产生的原因及其危害入手,对管道缺陷进行分类归纳。根据缺陷的类型及现阶段管道常用的修复技术,创新性的对修复技术进行流程化的设计,明确了典型管道缺陷科学的修复流程。根据总结的修复方法,从工程技术的实践着手,选取了部分典型管道缺陷进行了工程施工应用,进一步验证了修复方法贴合实际应用场景,为管道缺陷修复提供了实践应用及参考案例。