在西部管道***的例行检测中发现乌兰输油管道某处出现机械损伤。该处管道的外径为559mm，管道正常壁厚为10mm。在管道表面***上侧存在机械损伤凹陷，凹陷深15mm，凹陷外沿直径约200mm；对缺陷处管道壁厚测量发现，管道凹陷处管壁有减薄，减薄大约2mm。经有关部门研究决定采用碳纤维复合材料补强技术对此管道进行抢修。抢修方案为首先使用填平树脂对凹陷进行填平修复处理，然后缠绕高强度碳纤维复合材料。补强方案确立后，使用有限元分析软件对该方案进行验证计算。首先对无缺陷管道承受内压时管壁应力分布进行计算。在管道完好无损情况下，承受3MPa的内压时，管道内环向应力为83.85MPa。建立有限元模型对该方案进行分析。在有限元模型中，对凹陷进行模拟计算。为便于建立模型，仅取管道的八分之一建立模型。在有限元模型中，钢材的弹性模量取207GPa，泊松比为0.3，屈服强度为450MPa。管道内的运行压力设定为3MPa。碳纤维复合材料补强层数为6层。根据上述条件计算得到未补强管道中的环向应力与补强后管道中的环向应力分布云图。由计算结果可知未补强管道凹陷的边缘处存在严重的应力集中。***大的环向应力数值达到322MPa，远远超过无缺陷管道承载3MPa压力时的管壁环向应力。并且这个应力数值已经接近钢材的屈服强度。此管道存在内压波动时，在疲劳载荷的作用下，极易在应力集中处发生疲劳***。如不进行补强处理，凹陷处壁厚可能继续减少，使管道缺陷处应力集中更严重。采用碳纤维复合材料补强技术后，管道中环向应力有明显的降低，***严重区域的环向应力为164MPa。这个应力数值低于钢材的屈服强度，管道变形尚处于弹性变形范围。管道经过补强处理后，管壁的应力集中将大大缓解，管道将处于安全应力范围内。补强方案确定后的施工流程为：①对管道外表面进行预处理，清除防腐层；②使用电动除锈工具打磨管道表面，达到St3级的除锈要求；③使用清洗剂清洗管道表面并使之充分干燥；④在凹陷处涂抹填平树脂，修补至缺陷部位表面平整；⑤填平树脂初步固化后，缠绕高强度碳纤维复合材料，确保复合材料覆盖了缺陷部位，缠绕层数为6层；⑥对补强区域进行防腐处理，然后回填。在对上述含缺陷管道进行修复补强后，***了管道的正常运行压力，效果良好。)