“只有深化創(chuàng)新應(yīng)用才能拔得頭籌”——解碼上海石化碳纖維創(chuàng)新密碼

　　5月14日，上海石化煉油部烷基化裝置現(xiàn)場(chǎng)，裝置主任陶嶸指著即將安裝的黑色風(fēng)機(jī)葉輪說(shuō)：“葉輪直徑75厘米、厚度20厘米，看上去不起眼，卻能抗沖刷、耐強(qiáng)酸。”

　　據(jù)介紹，此前因涉酸工況，風(fēng)機(jī)K-8300葉輪是不銹鋼SS316L材質(zhì)，壽命一般不超過(guò)3個(gè)月，后來(lái)技術(shù)人員給葉輪加上了防酸涂層，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。上海石化針對(duì)該情況，將碳碳復(fù)合新材料成功用于制造抗酸防腐風(fēng)機(jī)葉輪，助力解決烷基化裝置風(fēng)機(jī)葉輪腐蝕難題。

　　制造這臺(tái)碳纖維葉輪，有什么技術(shù)含量?

　　在研究院實(shí)驗(yàn)室，碳纖維專(zhuān)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(lèi)似鋼筋，但比鋼筋強(qiáng)度更高。

　　“碳纖維最廣泛的應(yīng)用，是采用碳纖維和樹(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。”

　　為攻克難題，黃勝德與設(shè)備動(dòng)力部、煉油部相關(guān)人員組成攻關(guān)小組共同攻關(guān)，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。”先進(jìn)材料創(chuàng)新研究院總經(jīng)理沈偉說(shuō)。

　　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(lèi)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(zhuān)利墻上數(shù)百?gòu)垖?zhuān)利證書(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。

　　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;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;采用輕質(zhì)高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料制成的車(chē)頭罩，為廣州高速地鐵“灣區(qū)藍(lán)”列車(chē)減重，在國(guó)內(nèi)尚屬首列;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，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)。