??
復合材料維修包括通過機械緊固或膠粘劑將纖維增強復合材料層壓板施加到受影響的結構上。如圖1所示，修補程序轉移了結構中的一部分負載，從而減輕了基礎結構中的應力。復合維修可用于：
恢復或恢復因腐蝕，疲勞裂紋或其他損壞而惡化的結構的強度；
加強結構以增加承載能力；
加強結構以減少撓度或增加屈曲能力；
增加結構的疲勞壽命；或者
補償設計或施工缺陷。
圖：復合修補程序的原理
復合材料具有出色的抗疲勞和抗腐蝕性能，非常適合許多維修情況。復合材料具有非常高的強度重量比，并且可以為特定應用量身定制正交各向異性材料的性能。修復可以快速進行，并且可以遵循復雜或不規則的表面。不涉及熱作業，因此沒有著火，受熱影響的區域或熱殘余應力的風險。復合維修通?？梢栽诓恢袛喾盏那闆r下進行。例如，傳統的焊接管道維修要求在維修期間關閉管線，而復合維修可以在管線仍在運行時進行。目前可以在墨爾本亞拉河上長336米的Westgate橋上看到用于維持鋼結構和混凝土結構的復合材料的標志性例子。該橋已經進行了結構加固，總共使用了超過20噸的碳纖維，使其成為世界上最大的碳加固項目之一[3]。
為了確保長期有效，復合材料維修需要仔細設計。盡管在某些專業應用中可以使用硼和芳族聚酰胺，但最常使用玻璃纖維或碳纖維增強材料。為了最大程度地提高修復效率，纖維增強方向應與主載荷路徑對齊。如圖2所示，可以使用不同的修復配置，與更簡單的修補程序修復相比，更復雜的圍巾修復可以減小粘合線的剪切應力。需要小心地使修補膜逐漸變細，以最大程度地減少邊緣的剝離應力，這可能會限制修補強度和耐用性。如圖3所示，通常以所需的厚度，距缺陷的所需長度和錐度表示維修設計。
復合材料可能并不總是適合維修的材料，存在一些影響耐久性和性能的問題，其中包括：
環境因素，包括暴露于化學物質，極端溫度或熱循環；
由于維修中使用的材料與基礎結構之間不兼容而引起的電偶腐蝕；
作為有機基質材料和粘合劑的防火要求可能燃燒并產生有害氣體；和
破壞行為，因為復合材料可能對撞擊和割傷敏感。
可以通過濕法鋪層或使用預浸料系統將復合材料修補物直接應用于結構，然后就地固化?；蛘?，可以將預固化的層壓板機械固定或粘合到結構上。粘接復合材料的修復首先要依靠高質量的表面處理。該表面必須清潔且無污染，目的是為粘合劑形成高能表面以形成有效的粘結。在復合材料結構上，此步驟通常包括清除所有損壞的材料并在必要時進行填充，用溶劑清潔，打磨將要粘貼的補片區域（通常通過噴砂處理）并確保生成的表面沒有顆?；蚱渌廴疚?。對于金屬和其他材料，使用類似的過程，盡管可以使用底漆以確保良好的附著力。對于粘合維修，粘合劑的選擇至關重要。環氧樹脂是最常用的并且提供最高的性能，但對表面處理敏感。丙烯酸酯（甲基丙烯酸酯）提供了高強度的粘合，表面處理最少，但是對溫度敏感。聚氨酯具有柔韌性，耐用性和抗沖擊性，但剪切強度較低。
以下是針對高級復合材料可延長資產使用壽命的應用的三個案例研究：
1.澳大利亞澳大利亞公司（ACS Australia）開發了一種用于石油和天然氣行業的復合材料維修夾具。該夾具包括兩個半殼部分，這些半殼部分用螺栓固定在泄漏管的周圍，并且采用了專門設計的密封系統來密封泄漏和壓力。該夾具比傳統的鋼制夾具輕85％，并且具有更高的耐腐蝕性。通過廣泛的靜水壓力測試（包括高溫條件）以及短期和長期的水測試，對復合夾具進行了驗證。該技術是澳大利亞的出口產品，與馬來西亞國家石油公司合作在馬來西亞實施了修理鉗技術。
2.復合雷達反射器皿在惡劣天氣下損壞，導致分層和結構損壞。澳大利亞ACS澳大利亞分公司評估了現場損壞情況，并在我們的內部設施中進行了維修，將復合結構恢復到未損壞的狀態。對于維修至關重要，反射鏡表面的輪廓保持不變。在糾正了對底層蜂窩芯材料的損壞之后，應用了碳纖維環氧圍巾修補層壓板，將雷達反射器恢復到其原始狀態，如圖4所示。
3.澳大利亞澳大利亞證券交易所（ACS）對新管道復合材料外包裹修復系統的DNV要求進行了完整的認證計劃。該系統旨在修復腐蝕的鋼管，并應用于海水中并加熱固化。ACS澳大利亞公司制定了資格鑒定計劃，制造了測試試樣，進行了調理并進行了測試，以驗證在惡劣的工作環境下修補層壓板和粘結層的材料性能以及長期耐用性。如圖5所示，對有代表性的管道進行了壓力測試，以證明其符合相關標準。
復合材料維修的應用范圍很廣，并且收益很多。一些行業已經制定了復合材料維修設計和應用的標準，例如ISO 24817，ASME PCC-2和DNV-RP-C301。
隨著由金屬，混凝土，木材或復合材料制成的現有資產在使用中受到損壞或隨著時間的流逝而退化，對使用復合材料的有效維修和養護技術的需求將會增長。正如本文所強調的那樣，澳大利亞在使用復合材料進行維修的設計和應用中的能力將延長這些寶貴資產的使用壽命，并在此過程中節省數百萬美元。
??魯公網安備 37140202000173號