碳纤维产业推动中国智造

编者按

为进一步落实落细2024区“两会”精神,展示近年来金山经济社会发展成就以及转型发展、环境保护成效,营造金山与上海石化联动发展的良好氛围,提升全区干部群众对区域安全和高质量发展的信心,金山区委宣传部、上海石化党委宣传部共同推出“绿色转型、低碳发展”全媒体访谈节目。

在一些发达国家,碳纤维发展已逾百年历史,并对外进行技术封锁和产品垄断。

▲上海石化牵头制作的碳纤维“飞扬”火炬

2022年北京冬奥会上,由上海石化牵头制造的高科技碳纤维冬奥火炬,成为世界首创,让世界看到了碳纤维技术的“中国突破”。

碳纤维,细如发丝,直径在5—8微米;轻如鸿毛,密度是钢的五分之一;强如钢铁,一束标准12k(由1.2万根丝组成)碳纤维,能承受130公斤左右重量;不惧高温,可在3000摄氏度环境中安然无恙。它以卓越的性能,成为“新材料之王”。

好材料,制备难,需要核心技术,更加千锤百炼。

▲上海石化碳纤维生产线

▲上海石化碳纤维生产线

“打造碳纤维国之重器,再难的事,我们也要干!”2007年,中国石化响应国家号召,决策部署pan(聚丙烯腈)基碳纤维的研发和产业化攻关工作,上海石化义无反顾承担起重任,协同国内数十家科研院所、高校、企业,在没有经验可循的条件下,一步一个脚印进行技术攻关。2008年11月,建成小丝束碳纤维中试装置。2009年3月,成功研制出12k原丝。2012年9月,以自主技术建设的500吨/年小丝束碳纤维装置率先投产。万里长征跨出了第一步。

▲用碳纤维材料制造的抽油杆

12k碳纤维问世后,上海石化通过“产学研用”结合,相继推出碳纤维补强布、碳纤维抽油杆、碳纤维耐磨件、碳纤维筋、碳纤维地铁列车车头罩等产品,在相关领域推动革新。比如,碳纤维连续抽油杆可直捣地下5000多米,成功解决了抽油杆需要套杆连接、作业时间长,金属杆易腐蚀、使用寿命短,运行耗电大等难题,目前已在国内多座大型油田进行产业化应用;再如,粤港澳大湾区“湾区蓝”高速地铁列车,车头罩采用了轻质高强碳纤维复合材料,实现了列车减重、提速目标,这在国内尚属首创。

但是,小丝束产能低,导致碳纤维成本高。为推动我国碳纤维产业茁壮成长,上海石化心怀“国之大者”,以敢为人先的创新精神,攻关48k(由4.8万根丝组成)大丝束碳纤维。2018年3月8日,在小丝束碳纤维装置上,试制成功了国内首批48k大丝束碳纤维,这是我国碳纤维制造史上的重大突破。

▲碳纤维生产线原丝运送高度自动化

2021年1月4日,上海石化1.2万吨/年48k大丝束碳纤维项目开工建设。2022年10月10日,核心设备氧化炉、碳化炉等以及配套设施全部国产化的首套生产线投料开车,产品性能优异,质量达到国际先进水平。从12k到48k的成功突破,标志着上海石化碳纤维技术从量变到质变的飞跃。

大丝束碳纤维项目投产后,推动碳纤维产业迎来更加广阔的应用前景。

2022年12月,大丝束碳纤维成功应用于全球最长、直径达260米的风电叶片,为我国海上风电事业发展贡献力量;同月,大丝束碳纤维筋又在总长377米的青岛海口路跨风河大桥大显身手,该桥建成后将成为我国首个应用大丝束碳纤维索锚体系的桥梁工程,这是土木工程领域的重大创新。

在我国高质量发展的今天,碳纤维在风能、太阳能、高铁动车、大飞机等应用场景更加广泛。上海石化正加紧在通用级、大丝束、小丝束、高性能等碳纤维产品方面进行总体布局,助力中国制造转型升级,推动中国制造向“中国智造”迈进。

记者 | 《新金山报》 胡拥军

编辑 | 程佳域

上观号作者:上海金山