[发明专利]管道维修的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及管道维修。特别是，本发明涉及有效地维修具有强化纤维聚合材料的管道。

背景技术

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作为已有技术来阅读，但是不能作为已有技术的获准。

在今天的社会，管道系统是无所不在的。管道系统广泛应用于住宅、商业以及工业的应用装置上。例如，管道系统可以被应用于实用分配、生产过程、化学制剂/石化产品传输、能量传送、铅工业、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、污染水等的排放。在运行时，在设备中并且越过了较长距离的管道系统可以用来收集、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主顾、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地区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。

管道故障和损害可能由化学损害、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。这种腐蚀通过离心力以及流动路径的方向上的改变而被恶化。关于腐蚀，管道系统的外部表面可能暴露到腐蚀性土壤或者地上腐蚀环境中，并且管道系统的内部表面可能暴露到腐蚀性内容物中。重要的是，侵蚀、腐蚀和其它损害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。

在评估维修结构的时候，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、管道系统或者管线的内容物、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基于有用的工程方案和这些方案的经济影响来评估维护、更换和管道系统/管线的维修。就维修来说，可利用几种技术、应用技术和材料。

通常的维修技术是使用金属套筒，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)套筒可以被插入，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，不管是使套筒焊接到管道周围的位置上还是将套筒机械地不用焊接地固定到管道上的已建立的套筒技术在工业上具有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术中对于正确安装套筒的人员的培训是大量的。管线的非焊接和焊接套筒的维修还可能在管线的维修点上导致变脆以及残余应力。

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，包住要被加强的部分管道。半套筒的接合边缘可以被焊接在一起，并且安装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，各种焊接接头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)的焊接维修的成本可以归结于高技术焊工、管线的停工和加倍存货(deinventory)以及附带的生产设备、化学制剂/石化产品生产过程的停工等。