Los oleoductos submarinos son aclamados como el sustento del desarrollo de campos de petróleo y gas marinos, ya que sirven como el medio de transporte más eficaz y seguro para los recursos marinos de petróleo y gas. Sin embargo, debido al duro entorno operativo de las tuberías, los defectos inherentes, el servicio ininterrumpido a largo plazo y la presencia de muchas incertidumbres, la corrosión, los defectos y los daños a las tuberías son inevitables. La existencia de estos defectos amenaza seriamente el funcionamiento seguro de las tuberías. Si no se atiende y repara con prontitud, pueden ocurrir pérdidas y accidentes importantes.
Actualmente, la reparación y el refuerzo de tuberías generalmente implican métodos como reemplazo de tuberías, soldadura, sujeción y materiales compuestos. La tecnología de refuerzo compuesto de fibra de carbono, un tipo de tecnología de reparación de materiales compuestos, implica el uso de fibra de carbono unida con resina para formar una capa de refuerzo en la tubería, compartiendo la carga soportada por la tubería, reduciendo la tensión y la tensión en la pared de la tubería y, por lo tanto, restaurar o mejorar la capacidad de soportar presión de la tubería. Actualmente es la tecnología de reparación y refuerzo más prometedora.
La reparación con láminas compuestas de fibra de carbono de estructuras de tuberías de acero es una tecnología de reparación y refuerzo estructural que surgió en la década de 1990, muy valorada a nivel internacional. Ha sido ampliamente utilizado en plantas químicas, edificios civiles, puentes y otras estructuras especiales, convirtiéndose en una tendencia en el desarrollo de la reparación y refuerzo de estructuras de tuberías de acero. En comparación con los métodos tradicionales de reparación de metales, esta tecnología de reparación tiene cinco ventajas distintas: alto módulo y resistencia a la tracción, excelente resistencia a la fluencia; fuerte capacidad de diseño, que permite el diseño de capas de material según los requisitos de uso y las condiciones de carga; diversos procesos de moldeo para reparar y reforzar áreas grandes o estructuras complejas como tubos doblados, tees, reductores, etc.; construcción simple y rápida, corto tiempo de reparación y refuerzo, bajo costo; y ventajas como la ausencia de soldaduras o trabajos en caliente, reparación con soporte de presión y bajo riesgo.
En la última década, la tecnología de reparación de materiales compuestos de fibra de carbono se ha aplicado cada vez más en la reparación de tuberías gravemente corroídas, dañadas mecánicamente, agrietadas y con fugas. Los académicos nacionales han realizado extensas investigaciones en esta área. El sistema de refuerzo y reparación de material compuesto de fibra de carbono consta de tela de fibra de carbono, adhesivo de impregnación, imprimador y agente de reparación especial, todos trabajando juntos en la tubería. Cuando se utiliza el sistema de reparación de material compuesto de fibra de carbono para reparar defectos, el defecto primero se rellena con resina de relleno y luego se envuelve fibra de carbono con adhesivo epoxi, formando una capa de reparación de material compuesto en el exterior de la tubería. La resina de relleno cura hasta obtener una excelente resistencia a la compresión. Una vez curado el material compuesto de fibra de carbono, tiene una resistencia a la tracción y un módulo elástico muy altos. Restringe la deformación por expansión radial en el defecto, reduce la tensión de tracción y la deformación en el defecto, limita la concentración de tensión en el defecto, logrando refuerzo y reparación de la tubería, restaurando la capacidad normal de soporte de presión y reduciendo el riesgo de la tubería.
El sistema de reparación de material compuesto de fibra de carbono utiliza agentes reparadores especiales para rellenar y reparar defectos, y el agente reparador cura hasta alcanzar una excelente resistencia a la compresión de más de 100 MPa. El agente reparador especial y la imprimación epoxi actúan para transferir la presión a lo largo de la dirección radial de la pared de la tubería. Al envolver fibras de carbono y resina epoxi en el exterior de la tubería, la resina se cura para formar un material compuesto de fibra de carbono que, después del curado, tiene una alta resistencia a la tracción. A través del agente de reparación especial y la adhesión entre él y la tubería, puede transferir presión, compartir la presión interna de la tubería, limitar la deformación por expansión de la tubería, reducir la tensión de tracción y la tensión en los defectos y lograr el refuerzo y reparación de los defectos de la tubería.
La tecnología de reparación y refuerzo de materiales compuestos de fibra de carbono es una tecnología de reparación y refuerzo de tuberías segura y confiable que puede abordar defectos comunes como la corrosión y los daños mecánicos en las tuberías. Con la investigación en curso sobre materiales compuestos de fibra de carbono, el ámbito de aplicación de los materiales compuestos de fibra de carbono seguirá ampliándose.