上海石化神器碳纤维

2020-02-22胡拥军

中国石油石化 2020年1期

关键词：油杆腈纶碳纤维

文／胡拥军

上海石化做强碳纤维及复合材料业务，推动“上海智造”，助力“中国智造”。

“自行车用一两根手指就能抬起来，碳纤维材料真的神了。”

这种神奇的碳纤维新材料由上海石化生产。在第二届中国国际进口博览会上，用它制成的自行车、皮划艇、齿轮等产品一经亮相，便引来啧啧赞叹。

据上海石化相关负责人黄翔宇介绍，公司的碳纤维问世以来，短短几年间在多个领域得到应用，改变了一些领域的传统做法，助力“中国制造”。

性能卓越替代进口

碳纤维抽油杆，已在油田采油中大显身手。

抽油杆长度最长可达5000米，应用上海石化碳纤维增强复合材料生产的连续抽油杆成功克服了过去抽油杆需要套杆连接、起下工作时间长，金属杆易腐蚀、使用寿命短，运行中耗电大等缺点。目前，已在国内5大油田94个区块545口井进行了产业化应用，实现直接经济效益2.45亿元。

这种抽油杆性能优良，同国外碳纤维水平相当，完全可以取代进口。在深抽增油、节能降耗、防腐延寿三个方向应用效果显著，是油田采油系统革命性的技术升级，将对我国采油行业的发展和技术水平提升起到很大的推动作用。

神器不止一件。碳纤维耐磨制件同样性能卓越，可替代进口。

2019年2月，由上海石化研制开发的碳纤维耐磨片被应用到腈纶纺丝机械设备上，并通过了设备高速转动耐磨实验。这是继碳纤维齿轮问世之后，上海石化碳纤维复合材料在工业领域的又一成功应用，将打破耐磨制件长期依赖进口的被动局面。

据了解，碳纤维齿轮采用碳纤维注塑、模压工艺，成型后具有高强度、高精度、耐高温等特点。在上海石化腈纶南装置进行工业化应用以来，测试数据显示，齿轮性能优异，在绿色环保、节能减排、循环使用等方面表现出色。

据上海石化工程技术人员介绍，高速转动的工业机械设备，对材料的耐磨性、耐热性及抗化学腐蚀性有着极为严格的要求。该领域长期以来采用进口材质制件，但磨损快、使用周期短的问题始终无法有效解决。

上海石化工业用耐磨片以碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）树脂复合材料为基础，采用先进造粒技术和挤出成型工艺加工制成，具有耐磨耐热、抗腐蚀和自润滑等优异性能，使用寿命可增加3～4倍。耐磨片在该公司腈纶设备上应用之后，有效减少了生产过程中的丝束损伤，提高了生产连续性，保证了腈纶丝束质量。

突破局限广泛应用

2018年底，上海石化碳纤维补强材料首次成功应用于南京机场改扩建项目，工程耗用碳纤维编织布超过一万平方米，创造了该产品投入应用以来在单次工程项目中的最大用量。

项目建设单位在对机场航站楼改造加固工程中，针对航站楼的结构特点和改造要求，使用“碳布”对屋顶、梁、柱、楼板等次、主承力结构进行加固补强。“碳布”加固方法简便，易于航站楼内部混凝土曲面、受弯构件等复杂部位的施工作业，能够缩短工期并且降低工程造价。

2019年，又一种可替代钢筋的新型结构材料碳纤维筋成功问世。

该碳纤维筋采用特殊拉挤工艺，将碳纤维与树脂结合，制成形似钢筋的一种新材料，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。权威部门测试鉴定结果表明，制品的抗拉强度、弹性模量等关键指标均优于国家相关规范标准。

由上海石化与中建八局、哈尔滨工业大学等单位合作开发的碳纤维筋，2019年在青岛某科教园工程项目中首次投用。由于该科教园紧靠黄海，用碳纤维筋替代钢筋，不但能降低构筑物自重，还大幅增强了混凝土筋结构的耐海洋腐蚀性、耐水泥碱性等，能有效提高建筑物的耐久性能，降低维护成本，延长使用期限，为碳纤维复合材料在海洋环境下的工程应用拓展了新的空间。

碳纤维筋突破应用局限替代传统工程材料，表明上海石化碳纤维复合材料的应用在国内土木工程领域处于领先水平。

目前，上海石化与哈尔滨工业大学等院校携手攻克的碳纤维补强技术已被广泛应用于公路、立交桥、高铁、隧道等存在病险的基础设施维修工程。在莫桑比克N6公路、天津津滨高速立交桥、沈阳至丹东铁路线、辽宁蓡窝水库等病险基础设施维修工程中，采用碳纤维拉挤板材加固，不仅施工高效便捷，而且结构承载力明显提高。同时，在加固修补液相丙烯、抽余碳四、火炬气、甲烷氢、氮气、污水等石油石化管道、高腐蚀设备、化工车间受腐蚀建筑等方面应用效果良好，具有良好的示范作用。