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新型超细耐磨材料:突破高温高压禁区

2017-05-08 18:11:22 作者:


材料资讯

        压缩机是石油化工装备的心脏,其关键部件都涉及动密封。动密封元件虽小,却是设备核心技术的组成部分,高温高压无油润滑压缩机更是代表了一个国家的装备水平。传统动密封往往需要有油润滑,不仅操作成本高,而且会污染后续介质。南京工业大学陆小华教授率领的课题组针对这一难题,发明了超细耐磨钛酸盐纤维(TBF)制备新技术,开发出具有国际领先水平的高性价比、长寿命的高温高压无油润滑密封元件,促进了我国压缩机产业与先进国家水平同步发展。
        与传统材料相比,新一代耐磨材料将极限温度从160℃提高到185℃、极限压力从 20MPa提高到32MPa,突破了国际上传统碳纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料不能用于高温高压的禁区,并且能根据不同需求制备出不同性能的TBF。将高耐磨密封小元件用于先进高温高压压缩机,满足了生产企业的需求,解决了现代过程工业的大问题,提高了我国无油压缩机的竞争优势,对西气东输作出了重要贡献。
        目前采用TBF密封材料的压缩机在天然气加气站正常使用已超过5年。对比试验表明,新产品的使用寿命是国内产品的4~12倍,性价比是国外先进产品的4.7~20 倍。目前该产品已成功推广到高温吹瓶机、高压氮氢气(32MPa)、氢气(27.1MPa),丙烯、裂解气、空气等多种气体压缩机上,由此带来的经济效益达 2.3亿元,不仅替代了进口产品,还出口创汇1300万美元,为最终用户创造了数十亿元的经济效益。
        压缩天然气是清洁的汽车燃料,目前我国压缩天然气加气站正以几何级数增长,根据规划,到2015年我国将有6000多个天然气加气站,而高温高压压缩机是加气站的关键部件。据陆小华介绍,因压缩机出口压力高达25MPa,密封元件极易磨损,现有的国产无油润滑元件使用寿命仅800~1500小时,即2~3个月就需更换。国外密封元件价格极其昂贵,成本占压缩机总成本10%~20%,且不能彻底无油。目前大多数企业采用的是极易造成污染的有油金属密封元件,不仅增加了压缩机的成本,浪费能源,还具有一定危险性。
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