Os oleodutos submarinos são aclamados como a tábua de salvação do desenvolvimento de campos offshore de petróleo e gás, servindo como o meio de transporte mais eficaz e seguro para os recursos marinhos de petróleo e gás. No entanto, devido ao ambiente operacional rigoroso das tubulações, defeitos inerentes, serviço ininterrupto de longo prazo e a presença de muitas incertezas, corrosão, defeitos e danos às tubulações são inevitáveis. A existência destes defeitos ameaça seriamente a operação segura dos dutos. Se não for tratado e reparado imediatamente, poderão ocorrer perdas e acidentes significativos.
Atualmente, o reparo e reforço de dutos geralmente envolvem métodos como substituição de tubos, soldagem, fixação e materiais compósitos. A tecnologia de reforço composto de fibra de carbono, um tipo de tecnologia de reparo de material compósito, envolve o uso de fibra de carbono ligada com resina para formar uma camada de reforço na tubulação, compartilhando a carga suportada pela tubulação, reduzindo a tensão e a tensão na parede da tubulação e, assim, restaurar ou aumentar a capacidade de suporte de pressão do gasoduto. Atualmente é a tecnologia de reparo e reforço mais promissora.
O reparo de chapas compostas de fibra de carbono em estruturas de dutos de aço é uma tecnologia de reparo e reforço estrutural que surgiu na década de 1990 e é altamente valorizada internacionalmente. Tem sido amplamente utilizado em fábricas de produtos químicos, edifícios civis, pontes e outras estruturas especiais, tornando-se uma tendência no desenvolvimento de reparo e reforço de estruturas de dutos de aço. Em comparação com os métodos tradicionais de reparo de metal, esta tecnologia de reparo tem cinco vantagens distintas: alta resistência à tração e módulo, excelente resistência à fluência; forte capacidade de projeto, permitindo o projeto da camada de material de acordo com os requisitos de uso e condições de carregamento; diversos processos de moldagem para reparação e reforço de grandes áreas ou estruturas complexas como tubos dobrados, tês, redutores, etc.; construção simples e rápida, curto tempo de reparo e reforço, baixo custo; e vantagens como ausência de soldagem ou trabalho a quente, reparo de mancais de pressão e baixo risco.
Na última década, a tecnologia de reparo de materiais compósitos de fibra de carbono tem sido cada vez mais aplicada no reparo de tubos severamente corroídos, danificados mecanicamente, rachados e com vazamento. Estudiosos nacionais conduziram extensas pesquisas nesta área. O sistema de reforço e reparo de material compósito de fibra de carbono consiste em tecido de fibra de carbono, adesivo de impregnação, primer e agente de reparo especial, todos trabalhando juntos na tubulação. Ao usar o sistema de reparo de material compósito de fibra de carbono para reparo de defeitos, o defeito é primeiro preenchido com resina de enchimento e, em seguida, a fibra de carbono é envolvida com adesivo epóxi, formando uma camada de reparo de material compósito na parte externa da tubulação. A resina de enchimento cura com excelente resistência à compressão. Após a cura do material compósito de fibra de carbono, ele apresenta resistência à tração e módulo de elasticidade muito altos. Ele restringe a deformação da expansão radial no defeito, reduz a tensão de tração e a tensão no defeito, limita a concentração de tensão no defeito, conseguindo reforço e reparo da tubulação, restaurando a capacidade normal de suporte de pressão e reduzindo o risco da tubulação.
O sistema de reparo de material compósito de fibra de carbono utiliza agentes de reparo especiais para preencher e reparar defeitos, com o agente de reparo curando até uma excelente resistência à compressão de mais de 100MPa. O agente de reparo especial e o primer epóxi atuam para transferir a pressão ao longo da direção radial da parede do tubo. Ao envolver fibras de carbono e resina epóxi na parte externa da tubulação, a resina cura para formar um material compósito de fibra de carbono que, após a cura, possui alta resistência à tração. Através do agente de reparo especial e da adesão entre ele e a tubulação, ele pode transferir pressão, compartilhar a pressão interna da tubulação, limitar a deformação da expansão da tubulação, reduzir a tensão de tração e a tensão nos defeitos e obter reforço e reparo de defeitos na tubulação.
A tecnologia de reforço e reparo de materiais compósitos de fibra de carbono é uma tecnologia segura e confiável de reforço e reparo de dutos que pode resolver defeitos comuns, como corrosão e danos mecânicos em dutos. Com a pesquisa contínua em materiais compósitos de fibra de carbono, o escopo de aplicação dos materiais compósitos de fibra de carbono continuará a se expandir.