东丽三井联合开发海洋环境CFRP修复技术
来源：石油圈 2024-09-18 10:42:13
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-14952.html 海洋环境平台，如浮动式海洋石油生产、存储和卸货系统（FPSO）和浮动式储油卸油系统（FSO）是海上油气开采和运输的重要设施，但也面临着海水腐蚀、疲劳裂纹等严峻的结构损伤问题。传统的修复方法，如焊接、钢板覆盖等，存在操作复杂、成本高昂、安全风险大等缺点。
FPSO/FSO的系统维护是在海上继续进行石油和燃气生产的同时进行的，并且原本只允许使用钢材进行维修，因此需要开发一种施工方法，该方法易于携带材料和设备，并且不涉及消防工作。
为了解决这一问题，日本东丽公司联合三井海洋开发公司，共同开发了一种基于碳纤维增强塑料（CFRP）的海洋环境平台修复技术，该技术已经通过美国船级协会（ABS）的批准，作为腐蚀部分的标准修复方法。
CFRP技术特点
CFRP是一种由碳纤维和树脂复合而成的材料具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优异的性能广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
CFRP的修复技术是将预浸溃的CFRP片材贴合在需要修复的结构表面，通过加热或真空固化，使CFRP与结构形成一个整体，从而提高结构的强度和刚度。该修复技术具有操作简单、成本低廉、安全无污染、效果显著等优点，可以有效地修复FPSO和FSO的腐蚀部分，延长结构的使用寿命提高结构的性能和可靠性。
日本东丽公司和三井海洋开发公司在2019年至2020年期间，对三井公司运营的两艘FPSO和一艘FSO进行了CFRP的修复试验，取得了良好的效果。经过美国船级协会（ABS）的评估和批准，该技术已经作为腐蚀部分的标准修复方法，被纳入ABS的《钢质船舶建造和维护规范》，用于修复直径不超过300毫米的点状腐蚀损坏区域。
该技术的应用，不仅为FPSO和FSO的修复提供了一种新的选择，也为碳纤维复合材料在海洋领域的推广和发展开辟了新的市场。三井公司提供的FPSO和FSO维修服务将从2024年开始使用这种CFRP补片技术进行点蚀修复。
真空辅助树脂传递模塑修复技术
- 挑战
浮式油气生产设施在海上进行充分的船体维护有时可能会遇到困难，通常这些设施会在海上生产油气超过20年而不进干坞。如果腐蚀不加以控制，船体强度将低于基准线，但任何涉及使用明火的船体修复和加固工作都会干扰生产，而将所需的设备和材料运输到设施上也不是一件容易的事。鉴于船上船员的限制，负责维修的船员的住宿也面临着挑战。
- 应对方法
考虑到这种情况，为了更方便地将设备和材料运送到漂浮设施并在短时间内完成少量人员的冷修工作，三井与东丽合作开发了一种修复方法，使船体强度恢复到基准线以上，即真空辅助树脂传递模塑（VaRTM）修复技术的工程方法。通过这种新方法，可以将碳纤维增强塑料（CFRP）固定到船体钢材上面的因腐蚀加剧而强度受损的区域。
VaRTM方法是生产大型FRP（纤维增强塑料）结构的方法之一，已在风车和机身上投入实际应用。基于该方法，三井公司一直致力于开发一种用碳纤维布修复船体钢板的方法。
VaRTM方法
FPSO船体钢材修复流程
- 用强力粘合剂将碳纤维片粘贴在钢结构上，并放入套袋膜中；
- 采用真空灌注法注入液态树脂，使树脂浸没碳纤维片材；
- 树脂硬化后，除去薄膜。
通过这种方法，CFRP与手糊法相比，纤维含量百分比更高，这将带来高质量的修复服务。此外，该方法适合FPSO/FSO船体的修复，因为它可以在短时间内完成修复工作。
CFRP底板修复
这种修复方法的主要目的是尽量减少修复工作对生产活动的影响。由于该修复方法有助于确保浮式油气生产设施船体结构的完整性，因此三井公司船队的运营和维护服务有望进一步稳定同步进行。
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