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陶嶸帶記者來(lái)到烷基化裝置控制室，指著工藝流程圖中的風(fēng)機(jī)K-8300介紹，因涉酸工況，K-8300又稱酸霧風(fēng)機(jī)，原設(shè)計(jì)是不銹鋼SS316L材質(zhì)，壽命一般不超過(guò)3個(gè)月。后來(lái)對(duì)葉輪進(jìn)行防酸涂層，但5個(gè)月左右涂層會(huì)出現(xiàn)局部起皮剝離，甚至腐蝕開(kāi)裂。
制造這臺(tái)碳纖維葉輪，有什么技術(shù)含量？記者來(lái)到上海石化先進(jìn)材料創(chuàng)新研究院尋求答案。
在研究院實(shí)驗(yàn)室，碳纖維專家黃勝德正為客戶量身定制碳纖維筋。只見(jiàn)由不同規(guī)格、不同性能碳纖維組成的絲束通過(guò)模具，一條碳纖維筋緩緩拉擠成型，類似鋼筋，但比鋼筋強(qiáng)度更高。
“碳纖維最廣泛的應(yīng)用，是采用‘碳纖維+樹(shù)脂’傳統(tǒng)工藝制備成碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料。”黃勝德介紹，“而碳纖維葉輪采用的是碳碳復(fù)合新材料，是由碳纖維和基體碳組成的多相材料，技術(shù)含量高、制備工藝難。”
黃勝德與設(shè)備動(dòng)力部、煉油部相關(guān)人員共同參與了K-8300風(fēng)機(jī)葉輪技術(shù)攻關(guān)。針對(duì)生產(chǎn)難題，攻關(guān)小組與科研單位、制造企業(yè)協(xié)同，創(chuàng)造性地將高性能碳碳復(fù)合新材料應(yīng)用到葉輪領(lǐng)域。“碳碳復(fù)合新材料在風(fēng)機(jī)葉輪領(lǐng)域應(yīng)用，是碳纖維深化應(yīng)用的又一次創(chuàng)舉，再拔頭籌。”先進(jìn)材料創(chuàng)新研究院總經(jīng)理沈偉說(shuō)。
據(jù)了解，中國(guó)石化系統(tǒng)內(nèi)有6家企業(yè)建有烷基化裝置，均存在風(fēng)機(jī)K-8300葉輪腐蝕問(wèn)題。有的企業(yè)對(duì)葉輪進(jìn)行防腐涂層處理，有的企業(yè)對(duì)葉輪材料進(jìn)行更換，但前者運(yùn)行時(shí)間短，后者材料價(jià)格高。“碳纖維葉輪使用壽命是現(xiàn)有材料的10倍以上，性價(jià)比高。”沈偉說(shuō)，這將解決烷基化裝置因風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕造成運(yùn)行時(shí)間短的難題，為國(guó)內(nèi)同類裝置提供借鑒。
從碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料應(yīng)用，到碳纖維碳碳復(fù)合新材料應(yīng)用，上海石化在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域拔得頭籌。在上海石化碳纖維展示館，專利墻上數(shù)百?gòu)垖＠C書(shū)，勾畫(huà)出碳纖維產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)和產(chǎn)品應(yīng)用的足跡。
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碳纖維復(fù)合材料抽油桿，工藝技術(shù)達(dá)到領(lǐng)先水平，可綿延數(shù)千米，推進(jìn)到地層深處。油田采油工表示，這不僅解放了幾十年來(lái)將金屬套桿一根根連接起來(lái)的重體力活，而且碳纖維耐腐蝕、質(zhì)量輕，降低了采油成本。
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采用大絲束碳纖維筋制作的碳纖維吊桿，成功應(yīng)用于青島海口路跨風(fēng)河大橋，成為我國(guó)首個(gè)應(yīng)用大絲束碳纖維索錨體系的橋梁工程。
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采用輕質(zhì)高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料制成的車頭罩，為廣州高速地鐵“灣區(qū)藍(lán)”列車減重，在國(guó)內(nèi)尚屬首列。
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吉林通榆風(fēng)場(chǎng)，采用碳纖維復(fù)合材料制成的全球最長(zhǎng)的陸上風(fēng)電葉片，于2024年進(jìn)行掛機(jī)試驗(yàn)，一個(gè)風(fēng)電機(jī)組的掃風(fēng)面積就相當(dāng)于8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。
“在碳纖維市場(chǎng)激烈的競(jìng)賽中，只有深化創(chuàng)新應(yīng)用才能拔得頭籌。”沈偉說(shuō)。2024年，上海石化投用碳纖維復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)基地，滿足實(shí)驗(yàn)需求且具備批量生產(chǎn)能力，形成從復(fù)合材料開(kāi)發(fā)到應(yīng)用的系列解決方案，進(jìn)一步發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研用一體化優(yōu)勢(shì)，為打造世界一流碳纖維產(chǎn)業(yè)基地提供技術(shù)支撐。
“今年4月，上海石化年產(chǎn)3萬(wàn)噸大絲束碳纖維異地建設(shè)項(xiàng)目在內(nèi)蒙古鄂爾多斯開(kāi)工建設(shè)。我們將以建設(shè)國(guó)內(nèi)頭部碳纖維公司為目標(biāo)，加快項(xiàng)目建設(shè)步伐。隨著碳纖維產(chǎn)能規(guī)模擴(kuò)大，公司將持續(xù)開(kāi)拓產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，提升品牌效應(yīng)和市場(chǎng)占有率，為下游企業(yè)提供更為豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。”上海石化副總經(jīng)理黃翔宇說(shuō)。