本公開總體上涉及管道的修理，并且更具體地說涉及用于在其中對管道中的孔洞打補丁的管道修理的方法和系統(tǒng)。

隨著時間的推移或由于特殊事件或情況(例如，地震活動、暴露于過量或不均勻的負載或力矩、暴露于微生物、緊實度較差、管頂腐蝕、腐蝕性土壤等)，壓力干管、其他管道和其他結構的結構完整性或性能可能會降低。例如，這類物品可能會開裂、腐蝕、劣化等等。不同的修理或其他加固受損管道和其他物品的方法是眾所周知的。例如，可以將由纖維增強聚合物制成的內襯或薄片附接至管道內部的一個或多個部分。在其他方式中，這種類型的內襯可以形成為管狀形狀并且將其拉入或翻轉入有待經修理的管道中。再進一步，在直徑較大的管道中，襯里可以通過手動地將由修理材料形成的薄片附接至管道的壁來形成。

以所描述的方式修理深埋的或地下的管道受到地下水滲透的阻礙。在許多情況下，在地下水滲透至少暫時停止之前都無法進行修理。用于金屬管的常規(guī)解決方案是使用焊接來阻斷管道中允許地下水滲透的孔洞或開口(例如，管道側壁中的裂縫或空隙)。然而，這種處理既費時又昂貴。其他方法諸如簡單地將材料(例如，木材碎料、漿液、凝膠或粘附劑在未進行任何增強操作的情況下)裝填到管道開口中是不可靠的。

技術實現(xiàn)要素：

一方面，修理管道的一段，包括管道中的缺口的方法包括一般在缺口周圍對壁的表面進行預處理。相對于缺口的大小，對能夠攜帶可固化聚合物的類型的適形材料片設定大小。將經過大小設定的適形材料片施加至經預處理的表面，以使得缺口被適形材料片覆蓋。適形材料片浸漬有可固化聚合物。使可固化聚合物在適形材料片內固化，從而密封所述缺口來防止地下水滲進管道中。

另一方面，側壁中具有通過修理來封閉的缺口的經修理的管道包括位于缺口周圍的修整的表面。將粘附劑施加至修整的表面。纖維增強聚合物材料片在缺口上固化并且至少部分通過粘附劑來接合至管道的側壁。纖維增強聚合物材料片密封所述缺口來防止地下水滲進管道中。對增強聚合物材料片設定大小以覆蓋缺口。

根據包括在內的附圖、說明書和權利要求書，其他方面和特征也將是顯而易見的。

附圖簡述

圖1是側壁中具有開口的管道的透視圖；

圖2是沿包括圖1的線2-2的平面取得的放大部段，并且示意性地示出根據本發(fā)明的原理的管道開口的修理；

圖3是用于測試管道修理的測試系統(tǒng)的示意性截面圖；以及

圖4是測試系統(tǒng)的示意性底部平面圖，其中以虛線示出測試系統(tǒng)的某些上部特征結構。

在若干附圖中，相應的參考符號表示相應的零件。

詳細描述

現(xiàn)參考附圖，圖1示意性所示的需要經修理的管道1具有因管道受損而引起的側壁孔洞或開口3。雖然沒有圖示，但是管道1位于地下，在其中，地下水可能會通過開口3進入到管道1中。為了方便可視化，示出了尺寸較大的開口3，但是不需要像所示的那樣大就可允許地下水不希望地滲透到管道中。例如，開口、孔洞或缺口可能僅僅是裂縫或針孔，它們延伸穿過管道的側壁，從而允許地下水進入到管道的內部中。污物和其他碎片也可能會通過開口3而流入到管道中。為了修理整個管道1，諸如通過將纖維增強聚合物施加至管道的側壁，希望在執(zhí)行全面修理之前停止地下水滲透。

修理管道1中的開口3可能是暫時的，直到完成對管道的更為全面的修理為止；或者修理管道1中的開口3可能是長期修理。根據本發(fā)明的工藝，對管道1中位于開口3周圍的內壁的一部分進行預處理以用于以一種合適的方式粘合。例如，對內壁部分進行修整以有助于用環(huán)氧樹脂或其他合適的粘附劑將材料粘合至壁。不需要對管道中開口3附近的其他部分進行拋光。在一個實施方案中，使內壁部分變成泛白的拋光面。這可以通過磨料噴射、機械研磨、手工砂磨或通過其他合適的工藝或者工藝組合來完成。用于完成對內壁部分的拋光的材料在廣義上可以被稱為”磨光機“。之后將內壁部分粗糙化，然后進行清理。表面粗糙化可以由人工執(zhí)行或在其他機械協(xié)助下執(zhí)行。例如，粗糙化可以使用高壓水噴射、噴砂處理、利用研磨砂輪、鋼絲刷或通過其他合適的技術來實現(xiàn)。表面清理可以像用抹布擦抹、抽真空或掃帚清理一樣簡單。在其他實施方案中，在例如需要還原氯化物或其他污染物時，可以使用溶劑或其他特殊的化學品。在對開口3周圍的內壁部分進行修整之前，可以對開口采用權宜密封。例如，可以用手將適形材料推入到開口中以實現(xiàn)對滲透的瞬息中止。

在清理和干燥開口3周圍的內壁部分之后，將含粘附劑的底涂層施加至內壁部分。例如，可以使用環(huán)氧樹脂。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂應是至少在織物的任何縫隙中形成液體屏障的環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂施加到所述織物上來用于形成不會破損的液體屏障。環(huán)氧樹脂還需要阻止液體橫向移動穿過織物，因為這會導致織物周圍出現(xiàn)泄漏。合適的環(huán)氧樹脂的一個實例是可獲自Fyfe Co.LLC of San Diego，California的S環(huán)氧樹脂。然而，將理解，在本發(fā)明的范圍內可以使用其他合適的材料。

相對于開口3的大小設定能夠固持硬化或可固化材料的第一織物片5的大小，以覆蓋所述開口，但并不是針對整個管道加襯來設定大小。在大多數情況下，這意味著第一織物片5的大小被設定成遠遠小于開口3位置處的管道的圓周。在施加底涂層之后，將第一織物片5施加在開口3上并且抵靠開口附近的內壁部分而施加在底涂層上。優(yōu)選地，施加在底涂層仍然發(fā)粘的時候進行。在一個實施方案中，織物是含纖維的織造織物或玻璃纖維的短切原絲氈或其他合適的纖維狀材料(例如，碳纖維、玄武巖纖維、芳族聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維或者其他(優(yōu)選地為)非導電性纖維等)。合適的多軸織物包括織造織物。在一個或多個實施方案中，織造織物是雙向織造織物，其中徑向和緯向纖維大體垂直于彼此(例如，0°/90°、+45°/-45°等)定向。合適的雙向織物材料可以包括在一個方向(例如，徑向方向)上比在另一個方向(例如，緯向方向)上定向更多或更強的纖維。出于本申請的目的，包括更多和/或更強纖維的方向，無論是徑向、緯向還是織物材料內的任何其他取向都可以被稱為織物材料的”強方向“。其他雙向材料包括在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下在徑向方向和緯向方向上基本上相同量的纖維。在多軸織造織物的一個優(yōu)選實施方案中，織物薄片5具有緞紋或斜紋織紋。例如，合適的織紋是在織造成織紋之前緯紗越過或跳過多達12根經紗的織紋。下一次投梭重復浮紗，但是在不同組的經紗上重復浮紗。一般而言，材料會至少最小程度地適形于其所施加的表面(例如，管道內部)。然而，”適形“包括半剛性材料。優(yōu)選地，材料被配置來以可硬化材料(例如，環(huán)氧樹脂)可以填充織物中的任何空隙空間的方式固持至少一些可硬化材料?？梢詫椢镞M行大小設定處理以提高玻璃纖維對環(huán)氧樹脂的粘合。合適的材料的一個實例是可獲自Fyfe Co.LLC of San Diego，California的WEB增強織物。WEB增強織物是緞紋織造玻璃織物，其中每束緯向玻璃纖維越過鄰近三束徑向玻璃纖維。具有這種構造的材料具有良好的抗液體滲透性。

第一織物片5浸漬有可硬化聚合物或其他可硬化材料(例如，用它們飽和)以形成纖維增強復合材料。優(yōu)選地，對織物5進行浸漬，以使得可硬化材料基本上填充織物中的所有空隙空間。在一個優(yōu)選的實施方案中，在抵靠開口3周圍的內壁部分放置之前，對第一織物片5進行浸漬。然而，織物片5可以抵靠底涂層而放置在干燥的內壁部分上，之后在本發(fā)明的范圍內進行浸漬。在另一實施方案中，織物片5在工藝的任何時間點都可以不浸漬有樹脂。合適的可硬化聚合物的一個實例是環(huán)氧樹脂。一種這樣的環(huán)氧樹脂是可獲自Fyfe Co.LLC of San Diego California的S環(huán)氧樹脂。已經發(fā)現(xiàn)有效的是，將S環(huán)氧樹脂既用作底涂層，又用作可硬化聚合物。然而，本領域普通技術人員將了解，在本發(fā)明的范圍內，不同的材料可以用于底涂層和可硬化聚合物。

如圖2所示，將第二織物片7放置在第一織物片5上并且抵靠底涂層而放置在開口3周圍的內壁部分上。第二織物片7可以是與第一織物片5相同的材料，或是不同的材料。第二織物片7可以浸漬有相同或不同的可硬化聚合物，之后將其施加至第一織物片5和底涂層。還有可能的是，以未浸漬或干燥狀態(tài)將第二織物片7施加至第一織物片5，之后使第二織物片飽和。在一個實施方案中，第一織物片5和第二織物片7被切割成使得第一片的纖維相對于第一片的邊緣呈近似45°的取向，并且第二片的纖維相對于邊緣呈90°的取向。例如，在第一織物片5和第二織物片7各自是90°雙向織造織物時，可以將第二織物薄片施加至第一織物薄片，以使得第二織物薄片中的纖維相對于第一織物薄片中的纖維呈橫向取向(例如，呈約45°的角度)。將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以省略第二片7。此外，可以施加附加材料片(未圖示)。使用具有不同排列的纖維的兩個片可以提高組合織物片的水密性。

可以允許浸漬的織物片5、7在空氣中固化或者使用加熱、UV或其他固化刺激劑來更為快速地固化。在固化時，環(huán)氧樹脂和織物片5、7為開口3提供有力的且不透液體的覆蓋物，從而防止地下水進一步滲透到管道1中。這允許在有利于最佳整體修理結果的最優(yōu)(例如，干燥)條件下執(zhí)行管道1的更為全面的修理。例如，可以按一種方式將其他可固化材料片(未圖示)施加至管道1的內壁或外壁，以便于完全對管道的內部加襯。美國專利號5,931,198中示出了適用于管道的整體修理的系統(tǒng)的實例。這種材料可以施加在織物片5、7上。還有可能的是，將材料形成為管子，并且將所述管子拉入或翻轉入管道1中。材料管子可以浸漬有可硬化聚合物，并且以本領域普通技術人員眾所周知的方式在管道中固化。

參考圖3和圖4，大體以參考號100指示了用于評價放置在管道側壁中的開口上的不透液體的覆蓋物的有效性的系統(tǒng)的測試。若干測試系統(tǒng)100用于測試被配置來放置在管道壁中的開口上的不透液體的覆蓋物的一個示例性實施方案的有效性。在簡單地描述測試系統(tǒng)100以及在測試期間如何使用所述測試系統(tǒng)100之后，下文將描述結果。

每個測試系統(tǒng)100包括大體方形的鋼板110，所述大體方形的鋼板110被設計來起類似于管道1的壁的作用。板110分別具有約12英寸(約30.48cm)的長度和寬度，以及約0.375英寸(約0.953cm)的厚度。被配置來起類似于管道1的壁中的相對較大的空隙的作用的測試狹縫112延伸穿過板110的厚度。狹縫112具有約6英寸(約15.24cm)的長度以及約0.75英寸(約1.905cm)的寬度。板110通過圓柱體114一端的不透液體的連接來固定，以使得狹縫112流體地聯(lián)接至圓柱體的內部。圓柱體具有約6英寸(約15.24cm)的內徑，并且相對于板110布置成使得狹縫112在圓柱體內部的一端上居于直徑中心。圓柱體114適于至少部分填充有水，并且包括與板110相對的壓縮空氣接頭116。

雖然已經描述了所示測試系統(tǒng)100的結構，但是現(xiàn)將簡單地描述測試技術人員將執(zhí)行來在六個測試系統(tǒng)100的狹縫112上構造合適的覆蓋物并測試所述覆蓋物的水密性的步驟。在將覆蓋物放置在每個狹縫112上之前，技術人員對板110上與圓柱體114相對的表面進行預處理并且施加S環(huán)氧樹脂的底涂層。對于六個測試系統(tǒng)100中的每一個，技術人員將第一矩形形狀的Web織物片5切割成長度為約12英寸(約30.48cm)，并且寬度為約6英寸(約15.24cm)。在底涂層仍然發(fā)粘時，技術人員用S環(huán)氧樹脂浸漬第一織物片5，并且以中心位置將每一個第一織物片5施加至對應的板110，在所述中心位置上，薄片的縱向端部與板的相對側基本上對準，并且織物薄片的長度基本上定向成平行于狹縫112的長度。在這個位置上，織物薄片5完全覆蓋狹縫112?？椢锲?中的纖維被布置成使得它們與薄片的側邊以約90°的角度相交。將織物片5施加在狹縫112上，以使得纖維相對于狹縫的縱軸成90°的角度。技術人員還切割第二大體方形薄片式的含Web織物的織物薄片7，測得相對角落之間為約12英寸(約30.48cm)。技術人員用S環(huán)氧樹脂浸漬第二片，隨后以中心位置將每一個第二片施加至對應的板110，在所述中心位置上，薄片的角落基本上與板的側邊對準。由于施加至板110，第二織物片7基本上覆蓋狹縫112。第二織物片7的纖維相對于織物片的邊緣呈直角取向。由于施加至板110，織物7的雙向纖維相對于狹縫112的縱軸成+45°的角度。施加織物片7，以使得最強纖維所處的方向相對于織物片5中最強纖維所處的方向呈45°的取向。在將第一織物片5和第二織物片7施加至每個板之后，允許環(huán)氧樹脂在環(huán)境條件下固化，最少持續(xù)72小時。一旦環(huán)氧樹脂固化，織物片5、7就在狹縫112上形成示例性不透液體的覆蓋物。

在將覆蓋物施加在六個測試系統(tǒng)100中的每一個的狹縫112上之后，測試覆蓋物的水密性。將每個測試樣品的圓柱體114部分填充有去離子水。將十分之四圓柱體114內的流體加壓至約50psi(約345kPa)的內部壓力，并且將其他兩個圓柱體內的流體加壓至100psi(約689kPa)的內部壓力。技術人員將每個測試系統(tǒng)110放置在固持設施中，持續(xù)7天的時間。溫度監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測整個7天時間內的環(huán)境溫度，并且濕度監(jiān)測系統(tǒng)提供對固持設施內的濕度的每日記錄。在7天保持時間期間，50psi測試系統(tǒng)和100psi測試系統(tǒng)的補丁未顯示泄漏的跡象。由于7天時間內環(huán)境發(fā)生變化，每個50psi圓柱體的內部壓力每天下降約2-3psi(約13.79-20.68kPa)，并且每個100psi圓柱體的內部壓力每天下降約5-7psi(約34.47-48.26kPa)。為了在整個7天保持時間內維持基本上恒定的流體壓力，技術人員每天向每個圓柱體114添加壓力。7天保持時間測試的結果表明覆蓋物在7天的時間內在約50psi(約345kPa)的流體壓力下基本上是不透液體的。類似地，7天保持時間測試的結果表明覆蓋物在7天的時間內在約100psi(約689kPa)的流體壓力下基本上是不透液體的。

一旦7天保持時間結束，技術人員就對六個測試系統(tǒng)100中的每一個執(zhí)行爆破測試。在爆破測試期間，緩慢增加每個圓柱體114中的流體壓力，直到狹縫112上的覆蓋物失效，并且圓柱體中含有的水通過狹縫逸出來為止。將覆蓋物破裂時所處的壓力記錄為樣品的爆破壓力。如下表1所示，由第一織物薄片5和第二織物薄片7提供的補丁保持水密性，直到流體壓力達到至少約290psi(約2000kPa)。

本文公開的系統(tǒng)、設備、裝置和/或其他制品可以通過任何合適的手段來形成。上文描述的各種方法和技術提供多種方式來執(zhí)行本發(fā)明。當然，應理解，根據本文描述的任何具體實施方案可能不一定會實現(xiàn)所描述的所有目的或優(yōu)點。因此，例如，本領域技術人員將認識到，所述方法可以按實現(xiàn)或優(yōu)化如本文教導的一個優(yōu)點或一組優(yōu)點的方式來執(zhí)行，而不必實現(xiàn)如本文可能教導或提出的其他目的或優(yōu)點。

另外，技術人員將認識到本文公開的不同實施方案的各種特征的可互換性。類似地，本領域普通技術人員可以組合和匹配上文論述的各種特征和步驟以及每個這種特征或步驟的其他已知的等效形式以根據本文描述的原理來執(zhí)行方法。此外，本文所述和所示的方法既不限于所描述的行為的精確順序，也不必限于所闡述的所有行為的實踐。在實踐本發(fā)明的實施方案中可以利用事件或行為的其他順序、或少于所有事件、或事件的同時發(fā)生。

雖然已經在某些實施方案和實例的背景下公開了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解，本發(fā)明可超出確切公開的實施方案而延伸到其他替代性實施方案和/或它們的使用和明顯的修改以及等效形式。因此，除了隨附權利要求之外，本發(fā)明并不意圖受到限制。