خطوط لوله زیردریایی به عنوان راه نجات توسعه میدان های نفت و گاز دریایی شناخته می شوند و به عنوان مؤثرترین و ایمن ترین وسیله حمل و نقل برای منابع نفت و گاز دریایی عمل می کنند. با این حال، به دلیل شرایط سخت عملیاتی خطوط لوله، عیوب ذاتی، خدمات طولانی مدت بدون وقفه و وجود ابهامات فراوان، خوردگی، نقص و آسیب به خطوط لوله اجتناب ناپذیر است. وجود این عیوب به طور جدی عملکرد ایمن خطوط لوله را تهدید می کند. در صورت عدم رسیدگی و تعمیر به موقع، خسارات و حوادث قابل توجهی ممکن است رخ دهد.
در حال حاضر، تعمیر و تقویت خط لوله عموماً شامل روش هایی مانند تعویض لوله، جوشکاری، گیره و مواد کامپوزیت است. فناوری تقویت کامپوزیت فیبر کربن، نوعی فناوری تعمیر مواد کامپوزیت، شامل استفاده از فیبر کربن متصل به رزین برای تشکیل یک لایه تقویتکننده بر روی خط لوله، تقسیم بار تحمل شده توسط خط لوله، کاهش تنش و کرنش بر روی دیواره خط لوله و در نتیجه بازیابی یا افزایش ظرفیت تحمل فشار خط لوله. در حال حاضر این امیدوار کننده ترین فناوری تعمیر و تقویت است.
تعمیر ورق کامپوزیت فیبر کربن سازه های خط لوله فولادی یک فناوری تعمیر و تقویت سازه است که در دهه 1990 ظهور کرد و در سطح بین المللی بسیار ارزشمند بود. این به طور گسترده ای در کارخانه های شیمیایی، ساختمان های عمرانی، پل ها و سایر سازه های خاص استفاده شده است و به یک روند در توسعه تعمیر و تقویت سازه های لوله فولادی تبدیل شده است. در مقایسه با روشهای سنتی تعمیر فلز، این فناوری تعمیر پنج مزیت متمایز دارد: استحکام کششی و مدول بالا، مقاومت در برابر خزش عالی. قابلیت طراحی قوی، امکان طراحی لایه مواد را با توجه به الزامات استفاده و شرایط بارگذاری فراهم می کند. فرآیندهای قالب گیری مختلف برای تعمیر و تقویت مناطق بزرگ یا سازه های پیچیده مانند لوله های خمیده، سه راهی ها، کاهنده ها و غیره. ساخت ساده و سریع، زمان تعمیر و تقویت کوتاه، هزینه کم. و مزایایی مانند عدم جوشکاری یا کار داغ، تعمیر تحمل فشار و کم خطر بودن.
در دهه گذشته، فناوری تعمیر مواد کامپوزیت فیبر کربن به طور فزاینده ای در تعمیر لوله های به شدت خورده، آسیب دیده مکانیکی، ترک خورده و نشتی استفاده شده است. محققان داخلی در این زمینه تحقیقات گسترده ای انجام داده اند. سیستم تقویت و تعمیر مواد کامپوزیت فیبر کربن شامل پارچه فیبر کربن، چسب اشباع، پرایمر و عامل تعمیر ویژه است که همه با هم در خط لوله کار می کنند. هنگام استفاده از سیستم تعمیر مواد کامپوزیت فیبر کربن برای تعمیر عیب، نقص ابتدا با رزین پرکننده پر می شود و سپس فیبر کربن با چسب اپوکسی پیچیده می شود و یک لایه ترمیم مواد مرکب در خارج از خط لوله تشکیل می دهد. رزین پرکننده تا مقاومت فشاری عالی عمل می کند. پس از پخت مواد کامپوزیت فیبر کربن، استحکام کششی و مدول الاستیک بسیار بالایی دارد. تغییر شکل انبساط شعاعی در نقص را محدود می کند، تنش کششی و کرنش را در نقص کاهش می دهد، تمرکز تنش را در نقص محدود می کند، به تقویت و تعمیر خط لوله دست می یابد، ظرفیت تحمل فشار طبیعی را بازیابی می کند و خطر خط لوله را کاهش می دهد.
سیستم تعمیر مواد کامپوزیت فیبر کربن از عوامل تعمیر ویژه برای پر کردن و ترمیم عیوب استفاده می کند، با عامل تعمیر تا مقاومت فشاری عالی بیش از 100 مگاپاسکال. عامل تعمیر ویژه و پرایمر اپوکسی برای انتقال فشار در جهت شعاعی دیواره لوله عمل می کند. با پیچاندن الیاف کربن و رزین اپوکسی در قسمت بیرونی خط لوله، رزین پخته میشود و مواد کامپوزیتی فیبر کربن را تشکیل میدهد که پس از پخت، استحکام کششی بالایی دارد. از طریق عامل تعمیر ویژه و چسبندگی بین خود و خط لوله، می تواند فشار را منتقل کند، فشار داخلی خط لوله را به اشتراک بگذارد، تغییر شکل انبساط لوله را محدود کند، تنش کششی و کرنش را در نقص ها کاهش دهد و به تقویت و تعمیر عیوب خط لوله دست یابد.
فناوری تقویت و تعمیر مواد کامپوزیت فیبر کربن یک فناوری تقویت و تعمیر خط لوله ایمن و قابل اعتماد است که می تواند نقص های رایج مانند خوردگی و آسیب های مکانیکی در خطوط لوله را برطرف کند. با تحقیقات مداوم در مورد مواد کامپوزیتی فیبر کربن، دامنه کاربرد مواد کامپوزیت فیبر کربن به گسترش خود ادامه خواهد داد.