Buizen van aluminium en aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in industriële scenario's in de aardolie- en chemische sector, koeling en HVAC, ruimtevaart, krachtoverbrenging en algemeen vloeistoftransport vanwege hun lage dichtheid, uitstekende corrosieweerstand en uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid. Tijdens langdurig gebruik en gebruik zijn aluminium buizen gevoelig voor verschillende soorten schade veroorzaakt door mechanische schokken, gemiddelde corrosie, spanningsvermoeidheid en andere factoren. Het adopteren van redelijke reparatietechnologieën kan de vervangingskosten aanzienlijk verlagen en de shutdown-cycli verkorten op basis van het uitgangspunt van het waarborgen van de structurele veiligheid, wat een belangrijke technische schakel is in het exploitatie- en onderhoudssysteem van industriële pijpleidingen.
1. Veelvoorkomende soorten schade en oorzaken van aluminium buizen
Schade aan aluminium buizen kan op basis van het schadeniveau in drie categorieën worden verdeeld: oppervlakteschade, structurele schade en corrosieschade. De oorzaken en risiconiveaus van verschillende schades variëren aanzienlijk:
OppervlakteschadeHet omvat voornamelijk krassen op het oppervlak, ondiepe deuken en lokale vervorming, meestal veroorzaakt door botsingen tijdens transport en installatie, spatinvloeden van vreemde voorwerpen en schrapen tijdens gebruik en onderhoud. Ondiepe schade heeft alleen invloed op het uiterlijk en de integriteit van de oxidefilm aan het oppervlak; deuken met een diepte groter dan 10% van de wanddikte veroorzaken lokale spanningsconcentratie en er bestaat een risico op scheuren onder drukcyclusomstandigheden.
Structurele schadeHet omvat scheuren, perforaties en breuken, de vormen van schade met het hoogste risico. Scheuren zijn meestal het gevolg van wisselende spanningsmoeheid, overmatige installatiespanning of voortplanting van lasfouten; perforaties worden meestal veroorzaakt door het binnendringen van corrosie of de impact van scherpe voorwerpen; breuk is de laatste vorm van falen van onbehandelde schade, die direct mediumlekkage en systeemuitschakeling zal veroorzaken.
CorrosieschadeAluminium zelf heeft een natuurlijke corrosieweerstand, afhankelijk van de dichte oxidefilm op het oppervlak, maar onder specifieke werkomstandigheden treedt corrosie nog steeds op:
Putcorrosie: In maritieme en chemische omgevingen met verrijkte chloride-ionen wordt de oxidefilm plaatselijk beschadigd, waardoor putcorrosieputten ontstaan, die zich gemakkelijk diep in de buiswand ontwikkelen.
Spleetcorrosie: Middelmatige retentie in nauwe spleten bij pijpflenzen en steunverbindingen vormt een plaatselijke zuurstofarme omgeving en veroorzaakt corrosie.
Galvanische corrosie: Wanneer aluminium buizen rechtstreeks zijn verbonden met ongelijksoortige metalen zoals koper en staal, treedt elektrochemische corrosie op als gevolg van het potentiaalverschil tussen de elektrodes, en versnelt aluminium als anode het oplossen.
2. Gerichte reparatieprocessen voor verschillende schades
Reparatie van aluminium buizen moet de principes volgen van "eerst beoordeling, later constructie, dezelfde kwaliteit", dat wil zeggen eerst de schadediepte en -omvang verduidelijken door middel van niet-destructieve tests, en vervolgens het overeenkomstige proces afstemmen op de drukkwaliteit en mediumkarakteristieken van de pijpleiding, en ervoor zorgen dat de structurele sterkte en corrosieweerstand na reparatie niet lager zijn dan de ontwerpnorm van het basismetaal.
2.1 Reparatie van kleine oppervlakteschade
Van toepassing op lagedruk- en niet-gevaarlijke mediumpijpleidingen met een krasdiepte van minder dan of gelijk aan 0,5 mm, deukdiepte van minder dan of gelijk aan 10% van de wanddikte en geen scheuren.
Reparatie slijpen en polijstenSchuur eerst het beschadigde gebied langs de axiale richting van de pijpleiding met fijn schuurpapier 800 # -1200 # om bramen en losse oxidelaag te verwijderen, voer vervolgens spiegelpolijsten uit met een wollen wiel gecombineerd met polijstpasta, veeg ten slotte schoon en spuit transparant aluminium beschermend middel om de gladheid van het oppervlak en de continuïteit van de oxidefilm te herstellen. Deze methode is alleen bedoeld voor het uiterlijk en oppervlakkige beschermende reparaties, en verandert niets aan de structurele sterkte.
Lokale aanvulling van de anodische oxidatiefilmVoor scenario's met strikte anticorrosie-eisen wordt na het slijpen een lokaal anodisch oxidatieproces toegepast: isoleer en bescherm de omgeving van het beschadigde onderdeel, bereid verdunde zwavelzuurelektrolyt voor en voer een anodische oxidatiebehandeling uit op het gerepareerde oppervlak met kleine oxidatieapparatuur om een oxidelaag te genereren met dezelfde dikte als de originele film, en de anticorrosieprestaties kunnen het niveau van het basismetaal bereiken.
2.2 Reparatie van deukvervorming
Voor mechanische vervormingsschade waarbij de buiswand gedeukt is maar er geen scheuren optreden en de wanddikte geen duidelijke verdunning vertoont, wordt het overeenkomstige proces geselecteerd op basis van de buisdiameter en wanddikte:
Buizen met kleine diameter (DN kleiner dan of gelijk aan 50): Gebruik mechanische vijzelmethode. Plaats een verstelbare doorperskop vanaf de binnenkant van de pijpleiding, lijn deze uit met het midden van de deuk en oefen langzaam druk uit om de deuk naar buiten te duwen zodat deze consistent is met de oorspronkelijke buiswandradiaal. Houd tijdens het proces de vervorming in de gaten met een meetklok om overmatig opvijzelen, waardoor scheuren in de buiswand ontstaan, te voorkomen.
Buizen met grote diameter (DN ＞ 100): Gebruik de hydraulische buisuitbreidingsmethode. Plaats een speciale rubberen expansiekop in de deukpositie, injecteer water onder hoge druk om de expansiekop uit te zetten en knijp gelijkmatig in de buiswand om een reset te bereiken. Het is geschikt voor industriële aluminium buizen met dikke wand en sterke stijfheid.
Na het herstel van de vervorming moeten penetratietests worden uitgevoerd om te bevestigen dat er geen verborgen scheuren zijn.
2.3 Reparatie van scheuren en perforaties
Dergelijke schade heeft rechtstreeks invloed op het drukdragend vermogen van de pijpleiding, en permanente reparatie- of tijdelijke reparatieschema's moeten worden geselecteerd op basis van de omvang van de schade en de werkdruk.
Lasreparatie (permanente reparatie, midden- en hogedrukwerkomstandigheden)Lassen is het reguliere reparatieproces voor structurele schade aan aluminium buizen. Gaswolfraambooglassen (GTAW/TIG) heeft de voorkeur, en gasmetaalbooglassen (GMAW/MIG) kan worden gebruikt voor dikwandige grote buizen. De kernprocespunten zijn als volgt:
Behandeling vóór het lassen: Schuur en verwijder de oxidefilm binnen 20-30 mm aan beide zijden van de las grondig met een roestvrijstalen draadborstel, daarna ontvetten en ontvellen met aceton of een speciaal reinigingsmiddel. Het smeltpunt van aluminiumoxidefilm is zo hoog als 2050 graden, veel hoger dan het smeltpunt van het basismetaal van 660 graden. Onvolledige reiniging zal leiden tot onvolledige fusiedefecten.
Uitrusting en parameters: AC-voeding moet worden gebruikt voor GTAW, en het kathode-verstuivingseffect wordt gebruikt om de oxidefilm die tijdens het lassen ontstaat te breken; voorverwarmen tot 100-150 graden vóór het lassen wanneer de wanddikte >10 mm is, en de interpass-temperatuur binnen 150 graden regelen om thermische spanning en oververhitting van het basismetaal te verminderen.
Bedieningsspecificatie: Gebruik snellassen met hoge stroomsterkte om de verwarmingstijd van het basismetaal te verkorten; de boogkrater moet worden gevuld om scheuren in de boogkrater te voorkomen; Pijpleidingen met grote diameter moeten dubbelzijdige synchrone GTAW door twee lassers gebruiken om de laskwaliteit en lasefficiëntie te verbeteren.
Behandeling na het lassen: Natuurlijk en langzaam afkoelen, en waterkoeling is verboden om scheuren als gevolg van plotselinge afkoeling te voorkomen; Voer na het reinigen van de lasslakken op het lasoppervlak een kleurpenetratietest uit om te bevestigen dat er geen oppervlaktedefecten zijn. Hogedrukpijpleidingen vereisen aanvullende ultrasone niet-destructieve tests.
Koude reparatie (tijdelijke reparatie, werkomstandigheden onder lage druk)Voor pijpleidingen met water- en gasmedium met een druk van minder dan of gelijk aan 1,6 MPa, of voor bedrijfsscenario's waarbij heet werk niet is toegestaan, kan op aluminium gebaseerd epoxyreparatiemiddel of een speciale pijpreparatiepleister worden gebruikt:
Epoxyreparatiemiddel op aluminiumbasis: het bestaat uit tweecomponenten epoxyhars gevuld met aluminiumpoeder. Nadat u de omtrek van de perforatie ruw, schoon en droog hebt geslepen, drukt u het voorbereide reparatiemiddel in het gat, maakt u het oppervlak glad en kan het onder druk werken na uitharding bij kamertemperatuur gedurende 24 uur. Het is geschikt voor lekkage van kleine gaten met een diameter kleiner dan of gelijk aan 5 mm.
Speciale reparatiepatch voor aluminium buizen: in combinatie met speciale lijm, knip de patch zo uit dat deze de schaderand met meer dan 20 mm overschrijdt, plak en compacteer hem en oefen vervolgens klemkracht uit om het uitharden te vergemakkelijken. Het heeft betrouwbare afdichtingsprestaties en kan worden gebruikt als noodreparatiemaatregel.
Vervangingsmethode voor pijpsectiesWanneer de scheurlengte groter is dan 1/3 van de buisdiameter, de perforatiediameter >20 mm is, of het schadebereik groter is dan 1/2 van de gehele omtrek, wordt lokale reparatie niet aanbevolen. Het beschadigde pijpgedeelte moet worden afgesneden en vervangen door een nieuw pijpgedeelte van hetzelfde materiaal en dezelfde specificatie, verbonden door stuiklassen, en de lasvereisten zijn consistent met de nieuwe pijpconstructie.
2.4 Reparatie van corrosieschade
Milde oppervlaktecorrosieNa het slijpen om corrosieproducten en losse oxidelagen te verwijderen en de metaalglans bloot te leggen, kunt u ervoor kiezen om speciale corrosiewerende verf voor aluminium te spuiten, visco-elastische tape van aluminiumfolie te wikkelen en andere methoden om de corrosiewerende laag opnieuw op te bouwen. Wanneer u visco-elastische tape gebruikt, vult u eerst de corrosieputten met bijpassende pasta en moet de breedte van de tapecoating niet minder dan 50 mm voorbij de schaderand zijn om volledige afdichting te garanderen.
Lokale corrosieverdunningWanneer de buiswand gelijkmatig dunner is als gevolg van corrosie maar niet geperforeerd, kan een versterkingsproces voor een composietcoating worden toegepast: wind koolstofvezelcomposietmateriaal of glasvezelcomposietmateriaal op de gepolijste en gereinigde buiswand en vorm een versterkte laag door middel van harsuitharding om het wanddikteverlies te compenseren en het drukdragende vermogen te herstellen. Het is geschikt voor pijpleidingen die in gebruik zijn en die lastig te sluiten zijn voor vervanging.
Corrosie over grote oppervlakkenWanneer het corrosiegebied groter is dan 30% van het pijpleidingoppervlak, of de resterende wanddikte minder dan 70% van de ontworpen wanddikte is, is de kosteneffectiviteit van reparatie lager dan bij vervanging en moet het hele pijpleidinggedeelte worden vervangen.
3. Kwaliteitsinspectie en industrienormen voor reparatie van aluminium buizen
De reparatiekwaliteit van aluminium buizen houdt rechtstreeks verband met de veiligheid van het systeem, en multidimensionale inspectie moet worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de relevante industriële normen:
Uiterlijk inspectie: Het lasoppervlak moet gelijkmatig gevormd zijn zonder gebreken zoals scheuren, poriën, slakinsluitingen en doorbranden; de leidingwandovergang in het reparatiegebied moet glad zijn, zonder duidelijke uitsteeksels en deuken.
Inspectie van de dichtheid: Drukleidingen moeten na reparatie een hydrostatische test ondergaan, waarbij de testdruk 1,5 keer de ontwerpdruk bedraagt, en er mag geen sprake zijn van lekkage of duidelijke drukval na 30 minuten vasthouden van de druk; Een pneumatische test kan worden toegepast voor scenario's waarin een hydrostatische test niet geschikt is, waarbij de testdruk 1,15 maal de ontwerpdruk bedraagt.
Niet-destructief onderzoek: Lasreparaties van midden- en hogedrukpijpleidingen moeten worden onderworpen aan 100% penetranttesten (PT) om oppervlaktescheuren te controleren, en belangrijke pijpleidingen moeten worden onderworpen aan aanvullende radiografische testen (RT) of ultrasone testen (UT) om de interne fusiekwaliteit te verifiëren.
Industriestandaardbasis: Lasconstructie zal worden uitgevoerdCode voor constructie en acceptatie van lastechniek van veldapparatuur en industriële pijpleidingenGB 50236-2011; Corrosiereparatie en -bescherming moeten voldoen aan de relevante bepalingen vanVolledige levenscyclus van corrosiebeheersingstechniek voor pijpleidingen - Algemene vereistenGB/T 37190.
4. Maatregelen ter bescherming en levensverlenging na reparatie
Het gerepareerde gebied is vaak de zwakke schakel van de pijpleiding. Een goede vervolgbescherming kan de totale levensduur aanzienlijk verlengen:
Voltooi het anticorrosiesysteem: Na lasreparatie moet een anticorrosiebehandeling worden uitgevoerd op de las- en hittebeïnvloede zone, en het anticorrosieproces dat consistent is met de originele pijpleiding verdient de voorkeur om de vorming van nieuwe zwakke corrosiepunten te voorkomen.
Vermijd galvanische corrosie: Probeer tijdens de reparatie aluminiummaterialen te gebruiken van dezelfde kwaliteit als het basismetaal; Als er verschillende metalen moeten worden aangesloten, installeer dan isolerende pakkingen of gebruik diëlektrische verbindingen om het elektrochemische corrosiecircuit te isoleren en af te sluiten.
Optimaliseer het exploitatie- en onderhoudsbeheer: Zet een systeem voor regelmatige pijpleidinginspectie op en voer eenmaal per jaar wanddiktetests en corrosiebeoordelingen uit voor pijpleidingen in corrosieve omgevingen; controleer het chloride-ionengehalte en de pH-waarde van het transportmedium om interne corrosieoorzaken te verminderen.
5. Economische besluitvorming tussen reparatie en vervanging
Bij de verwijdering van schade aan aluminium buizen worden beslissingen genomen op basis van de technische haalbaarheid en de uitgebreide kosten:
Scenario's waarbij reparatie de voorkeur heeft: Het schadebereik is klein en de structurele integriteit is goed; de pijpleiding is van speciale specificaties of geïmporteerde onderdelen, met een lange inkoopcyclus en hoge kosten; het productiesysteem kan lange tijd niet worden stilgelegd en het uitschakelverlies is veel hoger dan de reparatiekosten.
Scenario's waarbij vervanging de voorkeur heeft: Er zijn ernstige schade, er zijn grote corrosie- of vermoeiingsscheuren; de reparatiekosten hoger zijn dan 60% van de prijs van nieuwe leidingen; de pijpleiding heeft de ontwerplevensduur bereikt en de algehele prestaties zijn verslechterd.
Industriële reparatie van aluminium buizen is een systematisch technisch werk, waarvan de kern ligt in het nauwkeurig beoordelen van de schadetoestand, het afstemmen van het juiste reparatieproces en het strikt controleren van de constructiekwaliteit. Voor reparatie van aluminium buizen in scenario's met een hoog risico, zoals hogedruk- en ontvlambare/explosieve media, moet dit worden geïmplementeerd door professionele teams met overeenkomstige kwalificaties om de veilige en stabiele werking van de gerepareerde pijpleiding te garanderen.
