Nepārtraukti attīstoties globālajai rūpnieciskajai tehnoloģijai, spiediena tvertnei kā galvenajam aprīkojumam augsta spiediena gāzu un šķidrumu uzglabāšanai un transportēšanai ir arvien augstākas veiktspējas prasības. Lai arī tradicionālajiem metāla spiediena traukiem ir augsta izturība un izturība, to trūkumi, piemēram, smaga svara un slikta izturība pret koroziju, ierobežo to pielietojumu dažos augstas klases laukos. Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir pakāpeniski kļuvuši par vēlamo materiālu spiediena trauku ražošanai, pateicoties to lieliskajām īpašībām, piemēram, vieglu svaru, augstu izturību un izturību pret koroziju. Pēdējos gados pastāvīgā oglekļa šķiedru tehnoloģijas inovācija ir veicinājusi straujo spiediena tvertņu tirgus attīstību, padarot to plaši izmantojamu ūdeņraža enerģijas uzkrāšanai un transportēšanai, dabasgāzes transportlīdzekļiem, kosmosam un citām jomām. Šajā rakstā tiks sīki apskatīti oglekļa šķiedru tehnoloģijas novatoriskā pielietošana spiediena tvertņu jomā un tās ietekme uz tirgu.
Oglekļa šķiedru ražošanas process
Oglekļa šķiedras ražošanas process galvenokārt ietver šādas darbības:
Neapstrādātu šķiedru sagatavošana
Spin izejvielas, piemēram, poliakrilonitrils (PAN) vai asfalts, šķiedrās.
Iepriekšēja oksidācija
Pirms oksidācijas apstrāde tiek veikta gaisā 200-300 pakāpē, lai stabilizētu šķiedras molekulāro struktūru.
Karbonizācija
Inertas gāzes aizsardzībā iepriekš oksidētā šķiedra tiek uzkarsēta līdz 1000-2000 pakāpei, lai to karbolizētu.
Oglekļa šķiedras spiediena tvertņu priekšrocības
Viegls svars
Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu blīvums ir daudz zemāks nekā metāla materiāliem, kas ievērojami samazina oglekļa šķiedras spiediena tvertņu svaru. Piemēram, oglekļa šķiedras kompozītmateriālu blīvums ir aptuveni 1,6 g/cm³, savukārt tērauda blīvums ir 7,8 g/cm³. Tāpēc oglekļa šķiedras spiediena tvertņu svars ir tikai 20% -30% no tērauda traukiem. Viegls dizains ne tikai samazina transportēšanu un izmanto izmaksas, bet arī uzlabo konteineru pārnesamību un uzstādīšanas efektivitāti.
01
Lielas izturības
Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu materiāliem ir ārkārtīgi liela specifiska stiprība, un tie var izturēt lielus spriegumus bez deformācijas. Tas ļauj oglekļa šķiedras spiediena tvertniem droši darboties augstspiediena vidē un ir piemēroti augsta spiediena gāzu (piemēram, ūdeņraža, dabasgāzes utt.) Uzglabāšanai un transportēšanai.
02
Izturība pret koroziju
Oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir lieliska izturība pret koroziju pret ķīmiskām vielām, piemēram, skābēm, sārmiem un sāļiem, un tos ilgstoši var izmantot skarbā vidē. Tas dod oglekļa šķiedras spiediena tvertnus ievērojamas priekšrocības korozīvā vidē, piemēram, ķīmiskajā un jūras vidē.
03
Noguruma pretestība
Oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir laba izturība pret nogurumu, un tie var izturēt atkārtotus stresa ciklus, viegli nesalaužot. Tas liek oglekļa šķiedras spiediena tvertnei ilgstoši lietojot augstu uzticamību un izturību.
04
Zema termiskās izplešanās koeficients
Oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir zems termiskās izplešanās koeficients, un tie var saglabāt izmēru stabilitāti vidē augstā temperatūrā. Tas liek oglekļa šķiedras spiediena tvertnei ir lieliska veiktspēja augstā temperatūrā un augsta spiediena vidē.
05
Oglekļa šķiedras spiediena tvertņu uzklāšanas vietas
Ūdeņraža enerģijas uzkrāšana un transports
Pieaugot globālajam pieprasījumam pēc tīras enerģijas, ūdeņraža enerģija, kas ir efektīva un tīra enerģijas nesēja, ir pievērsusi plašu uzmanību. Oglekļa šķiedras spiediena tvertnes ir kļuvušas par vēlamo iekārtām ūdeņraža enerģijas uzkrāšanai un transportēšanai to vieglas, augstas stiprības un augstspiediena izturības dēļ. Piemēram, IV tipa ūdeņraža cilindri, kas izgatavoti no oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem, var droši uzglabāt ūdeņradi ar augstu spiedienu 70MPA, nodrošinot galveno atbalstu ūdeņraža enerģijas transportlīdzekļu veicināšanai.
Dabasgāzes transportlīdzekļi
Dabasgāzes transportlīdzekļi (NGV) kā tīras enerģijas transportlīdzeklis pēdējos gados ir strauji attīstījušies. Oglekļa šķiedras spiediena tvertnes ir kļuvušas par ideālu izvēli NGV degvielas uzglabāšanas sistēmām, pateicoties to vieglajai un augstspiediena izturībai. Piemēram, CNG cilindri, kas izgatavoti no oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem, var droši uzglabāt dabasgāzi ar augstu spiedienu 20MPA, uzlabojot kreisēšanas diapazonu un NGV drošību.
Avi kosmosa
Aviācijas un kosmosa laukam ir ārkārtīgi augstas prasības materiālu veikšanai. Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir plaši izmantoti to vieglas, augstas stiprības un augstas temperatūras izturības dēļ. Piemēram, oglekļa šķiedras spiediena tvertnes tiek izmantotas, lai uzglabātu raķešu degvielu, kosmosa kuģu skābekli utt., Kas uzlabo aviācijas un kosmosa transportlīdzekļu veiktspēju un uzticamību.
Ķīmiskās vielas
Ķīmiskajai rūpniecībai ir augstas prasības spiediena tvertņu izturībai pret koroziju. Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir kļuvuši par ideālu materiālu ķīmiskā spiediena tvertniem, pateicoties to lieliskajai izturībai pret koroziju. Piemēram, oglekļa šķiedras spiediena tvertni izmanto, lai uzglabātu un transportētu kodīgas ķīmiskas vielas, piemēram, skābes un sārmus, kas uzlabo ķīmiskās ražošanas drošību un efektivitāti.
Jūras inženierija
Jūras videi ir augstas prasības attiecībā uz izturību pret koroziju un materiālu izturību pret nogurumu. Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu materiāli ir plaši izmantoti jūras inženierijā, pateicoties to lieliskajam sniegumam. Piemēram, oglekļa šķiedras spiediena tvertni tiek izmantoti zemūdens eļļas un gāzes ekstrakcijā, ārzonu platformas aprīkojumā utt., Kas uzlabo jūras inženierijas uzticamību un izturību.
