SBIR Phase II: A High Strength and Durable Composite NanoWrap for Repair and Rehabilitation of Piping and Other Civil Infrastructure Systems

SBIR 第二阶段:用于修复和修复管道和其他民用基础设施系统的高强度、耐用复合 NanoWrap

基本信息

  • 批准号:
    1152577
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-03-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project will continue the development, validation, and full-scale testing of a new patent-pending nanoparticle-reinforced composite product for the repair and rehabilitation of piping and other civil infrastructure systems. The overarching goal of the research is to develop and demonstrate a composite system that can be used to repair pipes without requiring expensive, and sometimes dangerous, cutout and repair of pipe sections, while also meeting Department of Transportation (DOT) requirements to qualify it as a permanent rather than temporary repair. In order to meet these requirements, a composite wrap system is needed with fatigue properties that are much better than current systems. Test results obtained in Phase I demonstrate that the fatigue resistance of our new nanoparticle-reinforced composite repair system outperforms traditional pipeline repair composite materials currently on the market. The specific goals of Phase II will be: 1) validation of initial results from Phase I; 2) extension of property testing to prepare for full-scale testing under American Society of Mechanical Engineers (ASME) PCC-2 requirements; 3) design of a manufacturing machine to produce the new composite product and 4) completion of full-scale testing to prove compliance with DOT regulations. The broader impact/commercial potential of this project will be to significantly improve the safety and reduce costs for repair of DOT-regulated and industrial pipelines through the development of a high-strength, fatigue- and corrosion-resistant pipe repair system with a design life over 50 years. There were 6,042 "significant incidents" related to pipeline damage from 1988 to 2008, resulting in 427 fatalities, 1,805 injuries and property damage totaling $3.8 billion. Composite repair products currently used to prevent pipeline failures are economical, easy to apply, and can be used to repair other civil infrastructures such as bridge columns and piers. However, current composite repair systems for pipelines qualify only as a temporary repair due to their susceptibility to fatigue, and therefore require eventual replacement via cut-out. Development of a composite wrap system that qualifies as a permanent repair would have a transformational impact on the pipeline industry, placing the commercial potential of this product at $50-100 million, even with a relatively small market share. In addition, with the availability of stronger and less expensive field repairs, pipeline companies are likely to become more proactive with their composite repair programs, resulting in an overall reduction in catastrophic failures and incidents.
这个小企业创新研究(SBIR)第二阶段项目将继续开发,验证和全面测试一种新的正在申请专利的纳米颗粒增强复合材料产品,用于管道和其他民用基础设施系统的维修和修复。 该研究的总体目标是开发和展示一种复合系统,该系统可用于修复管道,而无需昂贵的,有时甚至是危险的管道部分的切割和修复,同时还满足交通部(DOT)的要求,使其成为永久性而不是临时性的修复。 为了满足这些要求,需要具有比当前系统好得多的疲劳性能的复合材料缠绕系统。 在第一阶段获得的测试结果表明,我们的新型纳米颗粒增强复合材料修复系统的抗疲劳性能优于目前市场上的传统管道修复复合材料。第二阶段的具体目标是:1)验证第一阶段的初步结果; 2)扩展性能测试,为美国机械工程师协会(ASME)PCC-2要求下的全尺寸测试做准备; 3)设计生产新复合材料产品的制造机器; 4)完成全尺寸测试,以证明符合DOT法规。该项目更广泛的影响/商业潜力将是通过开发设计寿命超过50年的高强度、耐疲劳和耐腐蚀管道修复系统,显著提高DOT监管和工业管道的安全性并降低修复成本。从1988年到2008年,共有6,042起与管道损坏有关的“重大事件”,造成427人死亡,1,805人受伤,财产损失总计38亿美元。 目前用于防止管道故障的复合材料修复产品经济、易于应用,并可用于修复桥梁立柱和桥墩等其他民用基础设施。 然而,目前用于管道的复合材料修复系统由于其对疲劳的敏感性而仅具有临时修复的资格,并且因此需要通过切断进行最终更换。 开发一种有资格作为永久性修复的复合材料包裹系统将对管道行业产生变革性影响,使该产品的商业潜力达到5000万至1亿美元,即使市场份额相对较小。 此外,随着更强大和更便宜的现场维修的可用性,管道公司可能会更加积极主动地实施其复合材料维修计划,从而全面减少灾难性故障和事故。

项目成果

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