Les pipelines sous-marins sont considérés comme la bouée de sauvetage du développement des champs pétroliers et gaziers offshore, constituant le moyen de transport le plus efficace et le plus sûr pour les ressources pétrolières et gazières marines. Cependant, en raison de l'environnement d'exploitation difficile des pipelines, des défauts inhérents, du service ininterrompu à long terme et de la présence de nombreuses incertitudes, la corrosion, les défauts et les dommages aux pipelines sont inévitables. L’existence de ces défauts menace sérieusement la sécurité d’exploitation des pipelines. S’il n’est pas traité et réparé rapidement, des pertes et des accidents importants peuvent survenir.
Actuellement, la réparation et le renforcement des pipelines impliquent généralement des méthodes telles que le remplacement des tuyaux, le soudage, le serrage et l'utilisation de matériaux composites. La technologie de renforcement composite en fibre de carbone, un type de technologie de réparation de matériaux composites, consiste à utiliser de la fibre de carbone liée à de la résine pour former une couche de renforcement sur le pipeline, partageant la charge supportée par le pipeline, réduisant les contraintes et les contraintes sur la paroi du pipeline, et ainsi restaurer ou améliorer la capacité de charge du pipeline. Il s’agit actuellement de la technologie de réparation et de renforcement la plus prometteuse.
La réparation des tôles composites en fibre de carbone des structures de pipelines en acier est une technologie de réparation et de renforcement structurel apparue dans les années 1990 et très appréciée au niveau international. Il a été largement utilisé dans les usines chimiques, les bâtiments civils, les ponts et autres structures spéciales, devenant ainsi une tendance dans le développement de la réparation et du renforcement des structures de pipelines en acier. Par rapport aux méthodes traditionnelles de réparation des métaux, cette technologie de réparation présente cinq avantages distincts : résistance et module à la traction élevés, excellente résistance au fluage ; forte capacité de conception, permettant la conception de couches de matériaux en fonction des exigences d'utilisation et des conditions de chargement ; divers procédés de moulage pour réparer et renforcer de grandes surfaces ou des structures complexes telles que des tuyaux coudés, des tés, des réducteurs, etc. ; construction simple et rapide, temps de réparation et de renforcement court, faible coût ; et des avantages tels que l'absence de soudure ou de travail à chaud, la réparation sous pression et un faible risque.
Au cours de la dernière décennie, la technologie de réparation des matériaux composites en fibre de carbone a été de plus en plus appliquée à la réparation de canalisations gravement corrodées, mécaniquement endommagées, fissurées ou qui fuyaient. Des chercheurs nationaux ont mené des recherches approfondies dans ce domaine. Le système de renforcement et de réparation des matériaux composites en fibre de carbone se compose d'un tissu en fibre de carbone, d'un adhésif d'imprégnation, d'un apprêt et d'un agent de réparation spécial, tous travaillant ensemble sur le pipeline. Lors de l'utilisation du système de réparation de matériaux composites en fibre de carbone pour la réparation de défauts, le défaut est d'abord rempli de résine de remplissage, puis de fibre de carbone enveloppée d'un adhésif époxy, formant une couche de réparation de matériau composite à l'extérieur du pipeline. La résine de remplissage durcit et offre une excellente résistance à la compression. Une fois le matériau composite en fibre de carbone durci, il présente une résistance à la traction et un module élastique très élevés. Il limite la déformation par expansion radiale au niveau du défaut, réduit les contraintes de traction et les déformations au niveau du défaut, limite la concentration des contraintes au niveau du défaut, permettant ainsi le renforcement et la réparation du pipeline, rétablissant la capacité de charge normale et réduisant les risques liés au pipeline.
Le système de réparation de matériaux composites en fibre de carbone utilise des agents de réparation spéciaux pour combler et réparer les défauts, l'agent de réparation durcissant jusqu'à atteindre une excellente résistance à la compression supérieure à 100 MPa. L'agent de réparation spécial et l'apprêt époxy agissent pour transférer la pression dans la direction radiale de la paroi du tuyau. En enveloppant les fibres de carbone et la résine époxy à l'extérieur du pipeline, la résine durcit pour former un matériau composite en fibre de carbone qui, après durcissement, présente une résistance à la traction élevée. Grâce à l'agent de réparation spécial et à l'adhésion entre lui-même et le pipeline, il peut transférer la pression, partager la pression interne du pipeline, limiter la déformation par expansion du tuyau, réduire les contraintes de traction et les déformations au niveau des défauts, et réaliser le renforcement et la réparation des défauts du pipeline.
La technologie de renforcement et de réparation des matériaux composites en fibre de carbone est une technologie de renforcement et de réparation de pipelines sûre et fiable qui peut traiter les défauts courants tels que la corrosion et les dommages mécaniques dans les pipelines. Avec la recherche en cours sur les matériaux composites en fibre de carbone, le champ d'application des matériaux composites en fibre de carbone continuera de s'étendre.