Підводні трубопроводи вважаються рятівним кругом розробки морських нафтових і газових родовищ, слугуючи найефективнішим і найбезпечнішим засобом транспортування морських нафтових і газових ресурсів. Однак через суворі умови експлуатації трубопроводів, властиві дефекти, тривалу безперебійну роботу та наявність багатьох невизначеностей неминучі корозія, дефекти та пошкодження трубопроводів. Наявність цих дефектів серйозно загрожує безпечній експлуатації трубопроводів. Якщо своєчасно не звернути увагу та не відремонтувати, можуть виникнути значні втрати та аварії.
В даний час ремонт і зміцнення трубопроводів зазвичай включає такі методи, як заміна труб, зварювання, затискання та композитні матеріали. Технологія композитного армування вуглецевим волокном, тип технології ремонту композитного матеріалу, передбачає використання вуглецевого волокна, зв’язаного зі смолою, для формування армуючого шару на трубопроводі, розподіляючи навантаження, яке несе трубопровід, зменшуючи напругу та деформацію на стінці трубопроводу, і, таким чином, відновлення або підвищення несучої здатності трубопроводу. На даний момент це найперспективніша технологія ремонту та посилення.
Технологія ремонту сталевих трубопровідних конструкцій із вуглецевого волокна – це технологія структурного ремонту та зміцнення, яка з’явилася в 1990-х роках і отримала високу міжнародну оцінку. Він широко використовується на хімічних заводах, цивільних будівлях, мостах та інших спеціальних конструкціях, ставши трендом у розвитку ремонту та зміцнення конструкцій сталевих трубопроводів. Порівняно з традиційними методами ремонту металу, ця технологія ремонту має п’ять явних переваг: висока міцність на розрив і модуль, відмінний опір повзучості; сильна конструкція, яка дозволяє створювати шари матеріалу відповідно до вимог використання та умов навантаження; різні процеси формування для ремонту та посилення великих площ або складних конструкцій, таких як гнуті труби, трійники, редуктори тощо; просте і швидке будівництво, короткий час ремонту і армування, низька вартість; і такі переваги, як відсутність зварювання або гарячих робіт, ремонт під тиском і низький ризик.
В останнє десятиліття технологія ремонту композитних матеріалів з вуглецевого волокна все частіше застосовувалася для ремонту сильно корозійних, механічно пошкоджених, тріщинних і протікаючих труб. Вітчизняними вченими проведено широкі дослідження в цій галузі. Система зміцнення та ремонту композитного матеріалу з вуглецевого волокна складається з тканини з вуглецевого волокна, клею для просочування, грунтовки та спеціального ремонтного засобу, які разом працюють на трубопроводі. При використанні системи ремонту композитного матеріалу з вуглецевого волокна для ремонту дефекту дефект спочатку заповнюється заповнювальною смолою, а потім вуглецеве волокно обертається епоксидним клеєм, утворюючи шар ремонту композитного матеріалу на зовнішній стороні трубопроводу. Наповнювальна смола твердне до чудової міцності на стиск. Після затвердіння композитний матеріал з вуглецевого волокна має дуже високу міцність на розрив і модуль пружності. Він обмежує радіальну деформацію розширення на дефекті, зменшує напругу розтягування та деформацію на дефекті, обмежує концентрацію напруги на дефекті, досягаючи посилення та ремонту трубопроводу, відновлюючи нормальну несучу здатність і знижуючи ризик трубопроводу.
Система ремонту композитного матеріалу з вуглецевого волокна використовує спеціальні ремонтні агенти для заповнення та ремонту дефектів, причому ремонтний агент твердне до чудової міцності на стиск понад 100 МПа. Спеціальний ремонтний засіб і епоксидний грунт діють для передачі тиску вздовж радіального напрямку стінки труби. Огортаючи вуглецеві волокна та епоксидну смолу на зовнішній стороні трубопроводу, смола твердне, утворюючи вуглецевий композитний матеріал, який після затвердіння має високу міцність на розрив. Завдяки спеціальному ремонтному агенту та зчепленню між собою та трубопроводом він може передавати тиск, розподіляти внутрішній тиск трубопроводу, обмежувати деформацію розширення труби, зменшувати напругу розтягування та деформацію при дефектах, а також досягати зміцнення та ремонту дефектів трубопроводу.
Технологія зміцнення та ремонту композитних матеріалів з вуглецевого волокна є безпечною та надійною технологією зміцнення та ремонту трубопроводів, яка може усунути типові дефекти, такі як корозія та механічні пошкодження трубопроводів. У зв’язку з триваючими дослідженнями композитних матеріалів з вуглецевого волокна область застосування композитних матеріалів з вуглецевого волокна буде продовжувати розширюватися.