碳纤维,工程奇迹

碳纤维一般由石油制成,其原材料也可以是一种名为丙烯腈(acrylonitrile)的化学物质,有时候,它也由两者聚合而成。

由于碳纤维具有出色的强度-重量比,对于需要采用轻质部件、较低的热膨胀系数、导电性和化学惰性的行业,碳纤维备受青睐。

性能表现,出类拔萃

碳纤维的强度高、耐久性好,即使在最严苛的环境下,依然表现出众。

举个例子,以碳纤维为基材的复合管比碳钢管更轻,对防腐管理的要求较低,所需的检查工作亦更少。更轻的重量也意味着在运输时所需要的能耗更低、燃料更少。
因此,碳纤维在多个领域都具有竞争优势:

  • 汽车行业

  • 航空航天行业

  • 风力涡轮机叶片制造

  • 建筑施工行业

此外,与其他材料相比,碳纤维产品的全生命周期成本亦更低。


“遇强愈强”:碳纤维在油气领域的应用

在沙特阿美,我们安装了超过 10,000 公里的非金属管道,在全公司管网中广泛使用,以期降低生命周期成本、提高耐腐蚀性。此外,以井下管和阀门为例,非金属产品已被部署于井下用途和厂内场景,为腐蚀问题打造解决方案,确保设施设备长期的结构完好性。

我们亦开始在石油和天然气应用中采用非金属管道——热塑复合管(TCP)。

在油井中使用TCP作为井口立管,好处多多:与传统的非金属复合管相比,TCP的重量更轻、强度更高,还能承受更大的压力;TCP比钢管韧性更强,且具有更高的抗疲劳性;TCP可承受高达3,000磅/平方英寸表压(PSIG)的额定压力,在保持高尺寸精度的同时,显著缩短油井的交付时间;当钻井不能重启时,TCP能应对一系列油井维修问题(如:重新制备线轴),从而保证不间断的输出。

“从地面到高空,全速前进”:碳纤维在汽车和航天领域的应用

最近,碳纤维在汽车行业的应用吸引了越来越多的关注。

碳纤维增强塑料比钢材更轻,以此制成的复合材料,能帮助我们

  • 节省能源
  • 消耗更少的电力
  • 最终降低行业的碳足迹——这也正是汽车行业持续追寻的目标。

目前,沙特阿美正在开发新的碳纤维和聚合物技术,并在储氢罐等设备上加以应用。

基于相同的优势,碳纤维也是航空工业的理想制造原材料。

比如,在航空航天领域,机翼上的风力调节器便是以碳纤维制成的,其强度亦得以大大提升。

“潜力无限”:碳纤维在建筑和包装领域的应用

 建筑施工行业亦为非金属材料赋予了巨大的增长机会。

在沙特阿美,碳纤维广泛应用于桥梁、甲板和覆层。2018年,沙特阿美在吉赞经济城(Jazan Economic City)项目铺设了长达21 公里的排水管道,当中便使用了玻璃纤维增强聚合物(FRP)钢筋——这是世界上同类应用中的第一次大型实践。

凭借其出色的刚度和热成型的潜能,碳纤维增强钢筋为行业未来拓展了全新视野。包装行业是突显碳纤维潜力的另一个领域,尤其在回收碳纤维材料方面。

 


将非金属解决方案的巨大潜力带到实践中来

沙特阿美积极寻找机会,携手领先的国际研究机构和技术供应商,共同开发非金属技术和产品。

沙特阿美技术公司(SATC)正与德国纺织技术研究所合作,共同找寻将具有成本效益的碳纤维推向市场的新方式,促进大众市场对基于聚合物技术的应用。

同时,研究人员不断积极探索,开发适用于油气和汽车行业的碳纤维产品。

与行业领导者密切合作,促进沙特的碳纤维和中间产品制造业本地化,以更好地服务于本国和全球市场——例如,我们已通过沙特阿美的工业投资计划(Namaat),成立了一家非金属材料创新中心。