专利名称：一种管道修复补强检测系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于复合材料检测技术，特别是关于在役含缺陷管道用纤维复合材料 补强后修复效果的检测技术，具体的讲是关于一种管道修复补强检测系统。
背景技术：
纤维复合材料修复补强技术是二十世纪九十年代发展起来的一种结构补强技 术。该技术由于施工安全方便、不停输、不需要焊接作业、具有很好的可设计性和耐腐 蚀性等优点在国际上深受重视，已广泛应用于钢质管道结构修复补强。目前，复合修复 补强技术使用的产品主要由三部分组成，分别为玻璃纤维或碳纤维复合材料套件、层间 胶粘剂及缺陷填充材料，补强修复施工工艺有预成型法和湿缠绕法两种。但是，国内外公司根据各自产品不同的现场施工工艺规范及要求进行修复补 强，修复时施工质量和补强修复效果差别较大。另外，由于复合材料与钢管材料膨胀系 数、弹性模量以及强度之间的差异和匹配问题，在受到管道运行压力、温度变化及外部 环境变化的影响时，补强修复复合材料在现场施工、回填一段时间以后，修复点则会出 现修复材料与管体脱粘、分层、空鼓、开裂和鼓泡等现象，而这些现象的出现给在役管 道的安全运行和完整性管理又带来了新的难题，急需建立与复合材料修复技术相对应的 检验方法及评价体系，以满足管道管理者对不同产品性能和管道缺陷修复点的状态有一 个清楚的认识。
发明内容
本发明提供一种管道修复补强检测系统，以有效检测管道复合材料层的修复补 强是否合格。为了实现上述目的，本发明提供一种管道修复补强检测系统，所述的系统包 括厚度检测单元，用于测量修复层厚度，并将所述的修复层厚度与厚度阈值进行比 较，如果所述修复层厚度小于厚度阈值，则修复层厚度不合格；宽度检测单元，用于测 量修复层宽度，并将所述的修复层宽度与宽度阈值进行比较，如果所述修复层宽度小于 宽度阈值，则修复层宽度不合格；空鼓检测单元，用于测量空鼓的面积，计算有效粘接 面积比S并与阈值Stl进行比较，如果SCStl,则修复层粘接不合格；胶粘剂层检测单 元，用于测量胶粘剂层中的缺陷尺寸，并将所述缺陷尺寸与尺寸阈值进行比较，如果所 述缺陷尺寸大于尺寸阈值，则胶粘剂层修复不合格；复合材料层检测单元，用于获取复 合材料层图像，并根据所述图像分析复合材料层的表面特性；粘结力检测单元，用于 测量修复层剥离条承受的拉力，根据所述的拉力计算剥离强度并与剥离强度阈值进行比 较，如果所述剥离强度大于剥离强度阈值，则修复层抗拉不合格；管道表面检测单元， 用于测量管道的表面缺陷尺寸，获取管道表面图像，并根据所述的图像分析所述管道的 表面特性。本发明实施例的有益效果通过管道修复补强检测系统，可以对缺陷管道的修
4复补强材料的修复效果进行检测评价，提高补强修复施工质量和延长管道缺陷处使用寿 命。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图1为本发明实施例管道修复补强检测系统的结构示意图；图2为本发明实施例修复补强复合材料检测及评价指标体系框架图；图3为本发明实施例检测及评价流程图；图4为本发明实施例剥离强度的测量示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本 发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发 明，但并不作为对本发明的限定。图1为本发明实施例管道修复补强检测系统的结构示意图；如图1所示，本发明 提供一种管道修复补强检测系统，所述的系统包括厚度检测单元101，宽度检测单元 102，空鼓检测单元103，胶粘剂层检测单元104，复合材料层检测单元105，粘结力检测 单元106及管道表面检测单元107。厚度检测单元101用于测量修复层厚度，并将所述的修复层厚度与厚度阈值进 行比较，如果所述修复层厚度小于厚度阈值，则修复层厚度不合格，需要重新修复。对于管道内压引起的环向应力，所述的厚度阈值满足下式
D εtmm =厂· (f) · (P - C )(公式 1)
2σ Ec其中，D为管道外径，σ为管道最小屈服强度，Es为管道拉伸模量，Ε。为复合 材料环向拉伸模量，P为设计压力，Ps为最大允许工作压力。对于管道内压、弯曲和轴向拉伸引起的轴向应力，所述的厚度阈值满足下式
, D .Es. , 2Ftmm =-·(-^)· (-T -乃)(公式 2)
2σ Ec π 其中，D为管道外径，σ为管道最小屈服强度，Es为管道拉伸模量，Ε。为复合 材料环向拉伸模量，Ps为最大允许工作压力，F为管道内压、弯曲和轴向拉伸引起的总轴 向拉伸载荷。宽度检测单元102用于测量修复层宽度，并将所述的修复层宽度与宽度阈值进 行比较，如果所述修复层宽度小于宽度阈值，则修复层宽度不合格。所述的宽度阈值满足下式L = 2Lover+Ldefect+2Ltaper(公式 3)
其中，4_=2V^，D为管道外径，t为管壁厚度，Lddert为缺陷轴向宽度， 为修复层边界斜坡。空鼓检测单元103用于测量空鼓的面积，计算有效粘接面积比S并与阈值Stl进 行比较，如果SCStl,则修复层粘接不合格。计算有效粘接面积比S的公式为
权利要求
1.一种管道修复补强检测系统，其特征在于，所述的系统包括厚度检测单元，用于测量修复层厚度，并将所述的修复层厚度与厚度阈值进行比 较，如果所述修复层厚度小于厚度阈值，则修复层厚度不合格；宽度检测单元，用于测量修复层宽度，并将所述的修复层宽度与宽度阈值进行比 较，如果所述修复层宽度小于宽度阈值，则修复层宽度不合格；空鼓检测单元，用于测量空鼓的面积，计算有效粘接面积比S并与阈值Stl进行比 较，如果SCStl,则修复层粘接不合格；胶粘剂层检测单元，用于测量胶粘剂层中的缺陷尺寸，并将所述缺陷尺寸与尺寸阈 值进行比较，如果所述缺陷尺寸大于尺寸阈值，则胶粘剂层修复不合格；复合材料层检测单元，用于获取复合材料层图像，并根据所述图像分析复合材料层 的表面特性；粘结力检测单元，用于测量修复层剥离条承受的拉力，根据所述的拉力计算剥离强 度并与剥离强度阈值进行比较，如果所述剥离强度大于剥离强度阈值，则修复层抗拉不 合格；管道表面检测单元，用于测量管道的表面缺陷尺寸，获取管道表面图像，并根据所 述的图像分析所述管道的表面特性。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对于管道内压引起的环向应力，所述的厚度阈值满足下式
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对于管道内压、弯曲和轴向拉伸引起的轴 向应力，所述的厚度阈值满足下式
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的宽度阈值满足下式
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，计算有效粘接面积比S的公式为
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的阈值Stl为95%。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，胶粘剂层中的缺陷尺寸包括杂质的宽 度及高度、气泡的宽度及高度、凹陷的宽度及高度、起皱台阶的厚度、针孔的深度。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，复合材料层的表面特性包括纤维方 向，纤维是否渗透，有无杂质，轴向修复宽度是否超过处理表面。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，计算剥离强度的公式为
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道的表面特性包括修复区是否 有明显的几何变化，几何变化是否为流线型。
全文摘要
一种管道修复补强检测系统，包括厚度检测单元，用于测量修复层厚度并将该修复层厚度与厚度阈值进行比较；宽度检测单元，用于测量修复层宽度并将该修复层宽度与宽度阈值进行比较；空鼓检测单元，用于测量空鼓的面积，计算有效粘接面积比S并与阈值S0进行比较；胶粘剂层检测单元，用于测量胶粘剂层中的缺陷尺寸并将该缺陷尺寸与尺寸阈值进行比较；复合材料层检测单元，用于获取复合材料层图像并根据该图像分析复合材料层的表面特性；粘结力测量单元，用于测量修复层剥离条承受的拉力，根据该拉力计算剥离强度并与剥离强度阈值进行比较；管道表面检测单元，用于测量管道的表面缺陷尺寸，获取管道表面图像并根据该图像分析该管道的表面特性。
文档编号G01B21/28GK102011938SQ201010511688
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者张华 , 罗金恒, 蔡克, 赵新伟, 陈志昕, 马卫锋 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团石油管工程技术研究院