复合维修被广泛用于修复因腐蚀异常而导致壁变薄而受损的管道。
随着复合材料维修经验的增长，对它们优点和缺点的了解也越来越多。使用它们来延长包含裂纹状缺陷的管道的使用寿命越来越引起人们的兴趣。诸如由应力腐蚀机制引起并由制造引起的那些缺陷引起了人们的兴趣。
老式管道的环缝和缝焊处的缺陷也很重要，因为修复这些缺陷可以推迟甚至消除更换的需要，并可以节省大量成本，同时又不影响操作安全性。
常规与复合
传统的维修方法（例如，焊接钢套的安装）并不总是很容易安装，尤其是在几何形状独特且不圆的地方。通常，无需进行任何热加工即可安装复合材料维修设备，此外，湿式铺层系统可应用于各种几何形状，而不会造成明显的延误。
在2019年对直径为8到22英寸的管道进行了一项研究，研究了低频电阻焊（LF-ERW）管道缝焊中的平面缺陷。在现代管道上完成了压力循环疲劳测试，该管道具有使用放电加工（EDM）槽口模拟的缺陷，以及从服务中删除的老式LF-ERW样品。
复合修复的应用显着增加了测得的测试样品失效的循环次数。结果中发现有大量散布，但总体趋势符合以下期望：减小最大应力和缺口内的应变范围均会延长生产线的疲劳寿命。
总的来说，使用碳纤维增强材料的较硬的修复系统可以最大程度地延长疲劳寿命，尽管使用非常高刚度的纤维的系统并不总是能达到预期的效果。结论是，正确使用碳纤维增强修补系统可以延长裂纹线的疲劳寿命。
结果还表明，每个维修系统都应完成资格测试程序，以确认其达到了预期的性能。单独的工作审查了SES计划的结果，以预测测得的性能。
应变计安装在维修下方和维修位置
进一步确定，安装复合材料修补剂将永远不会完全阻止裂纹的增长，并且使用寿命的延长取决于以下因素：
安装时管路中的压力和温度
循环压力和循环热负荷
安装的修理的详细信息（厚度和机械性能）
原始管道的属性。
在了解了钢管与维修之间的相互作用以及由此导致的裂纹扩展率变化已达到建模和测试紧密吻合的阶段之后，它为在维修中的管道上安装维修的概念提供了支持。
案例分析
在18英寸天然气管线的例行重涂工作期间，在管线地面以上部分的野外弯曲的外表面上发现了大量沿周向取向的裂纹状缺陷集落。
受影响的区域在折弯顶点周围延伸了约1.4米，在管道圆周周围延伸了460 mm。最长的单个特征是30毫米长。距离最近的环缝焊缝至少890毫米。
已完成评估以确定管线的剩余寿命，并采取必要的建议措施以使管道安全运行。特征的形态和方向（不规则的表面轮廓和相对较宽的开口）是韧性撕裂的特征。
调查得出的结论是，这些缺陷很可能是在施工期间造成的。缺陷的数量众多且接近，这意味着无法测量每个缺陷的深度。
考虑到这些特征可能自建造以来就已经存在，因此建议它们在调试时都将在管线最初的水压试验中幸存下来。在此基础上，进行了断裂力学评估，以确定刚在试运行中进行静水压力试验后仍能幸存的缺陷在正常的管道运行条件下是否有可能增长。分析还通过从英国气象局获得的历史温度曲线考虑了环境条件。
由于用于分析的输入参数的不确定性，因此无法排除那些在水压试验中幸存下来的缺陷可能会增长的可能性。因此，决定对管道进行维修。
已经考虑过剪掉并更换，并考虑了钢壳维修的选择，但实施起来很困难。由于除了安装钢壳的重量和实用性之外，不希望隔离生产线或安装旁路以利于切断，因此这不是一个理想的选择。复合维修被认为易于安装，但是需要额外的工程支持以证明其合理性。
复合材料的选择
提出的复合材料修补系统是一种常温固化的碳纤维增强修补系统，符合ISO 24817和ASME PCC-2第40条的要求。该系统在环向和轴向均具有强度，这被认为很重要给出弯曲处裂纹的方向。
基于将钢丝中的应力降低至目标水平，选择初始修复厚度；建议的厚度为10.8毫米（0.425英寸）（相当于十层修复材料）。修复工作是在两端的缺陷区域外至少延伸100 mm。指定了一个额外的修复长度，以适应双轴应变仪，该应变仪用于测量由于修复而导致的管线中应变的降低。
应变仪配置为测量主应变作为保守输出。如可以在可看出图1中，将它们成对安装，但随着位于所述修理和其他外面下一个表上的管轴向偏移。
通过比较每对应变仪，可以隔离维修效果，并可以量化疲劳寿命。安装修补程序时，将管道中的压力降低到2bar，以最大程度地从管道传递到修补程序的负载。
安装并最终涂覆最终的保护涂层后进行维修
维修评估
记录了350天的数据。与管道内压的记录频率一致，每小时记录一次应变仪数据和空气温度。值得注意的是，管道负荷在秋季和冬季月份最重，在夏季可以忽略不计，而在春季和夏季月份温度峰值每天都在变化。
每个应变仪的应变历史用于预测疲劳损伤的累积。每对应变仪的比较提供了复合修复在限制缺陷区域方面所提供的好处的指示。
如图显示了成对的应变仪＃14（在维修之下）和＃8（远程）配对的应变随时间变化的典型比较图。有趣的是应变范围；在开始的一周中突出显示了这一点，可以清楚地看到给定日期内的应变范围在修复下方比在远程范围内要小，因此可以确认复合修复有效地减少了所承受的载荷通过管道。
应变范围的减小可用于重新评估裂纹状特征的预期疲劳寿命，并且两次分析之间的比较将量化修复带来的好处。
在350天的时间内收集的应变仪数据通过雨水循环计数算法以2 N / mm2的增量进行馈送，以提供可用于断裂力学分析的载荷谱。通过乘以钢丝的杨氏模量，可以将最大主应变转换为等效应力。使用每对应变仪的数据进行成对分析。
从配对的14号应变仪（正在维修）和8号应变仪（远程）记录的应变历史
首先，将来自维修外部的应变仪的载荷谱应用于最大裂缝尺寸，该最大裂缝尺寸被认为已经通过了相当于53年的水压测试（该管线在维修之前已经投入使用的时间）。这使得可以在安装复合材料修理时估算最大可能的裂缝尺寸。
接下来，计算了在设计压力下将该缺陷扩展到失效的关键深度所需的年数。这被认为是管道的剩余寿命，无需维修。
评估的第二部分使用维修下方记录的负荷谱重新运行，以给出维修后管道的剩余寿命。以这种方式，复合材料的益处可以通过寿命的延长来表达。
结果表明，修理后的剩余寿命预计为276年，而修理前的剩余寿命为106年。这是每对成对应变仪预测的最小寿命延长。
修复带来的额外好处是，类似裂纹的特征不再是“表面破裂”，而是成为“嵌入特征”，从而保护它们免受潜在的环境问题的影响。剩余寿命评估中未考虑该额外好处，后者仅考虑了表面破损缺陷。
测得的负载数据用于确定可能的剩余安全运行寿命。维修使人们进一步确信，如果将来没有压力上升的趋势，这些功能将不再对管道的长期完整性构成威胁。根据已完成的评估和已安装的维修，现在预期这些功能将与该线路的其余部分一起在其预期寿命的剩余时间内继续使用。
DNV项目和相关研究已确定，在全面测试中，使用复合材料修复的管道中裂纹状缺陷的疲劳寿命可与适当的断裂力学分析很好地吻合。
但是，必须对管线进行适当的评估，并进行适当的维修，以确保有效缓解由裂纹状特征引起的对管道安全的威胁。经过适当设计的结构监测可用于收集评估有无维修的管道的预期寿命所必需的数据。
最后，当管道中的内部压力尽可能低时，应安装针对裂纹状缺陷的复合修理，修理的好处（疲劳寿命的延长）会随着安装压力的降低而增加。
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