Свойства и использование угольного графита

Нефтепродукты приводят в движение транспортные средства, обогревают здания и производят электроэнергию. В 2021 году потребление нефти в США составило в среднем около 19,78 миллиона баррелей в день, включая около миллиона баррелей биотоплива. Продукты нефти и газа являются неотъемлемой частью инфраструктуры общества. Углеродный графит обладает комбинацией свойств, позволяющих использовать его во вращающемся оборудовании и его компонентах, таких как механические/сухие газовые уплотнения, подшипники насосов, седла клапанов, генераторы и компрессоры для добычи, распределения и перемещения нефти и газа.

Первым свойством использования угольного графита является его термостойкость. Будь то высокие температуры, такие как от 350 F до 1100 F в окислительных средах и до 6000 F в неокисляющих средах, или криогенные температуры в диапазоне от -30 F до -450 F, эти материалы имеют низкий коэффициент теплового расширения, что означает размер и форма материала кардинально не меняются при изменении температуры.

Отличительным свойством углерода является его коррозионная стойкость к сотням химических веществ. К ним относятся, помимо прочего, бензол, диоксид серы, нефть, формальдегид, углеводороды и ртуть. Углеродный графит представляет собой аллотропную форму углерода. Атомы углерода связаны друг с другом ковалентными связями в гексагональном узоре и образуют слои графена. Эти связи прочны, что затрудняет воздействие других химических веществ. Графит считается более инертным, чем другие элементы и формы углерода.

Углеродный графит также обладает самосмазывающимися свойствами. Слои графена связаны между собой силами Ван-дер-Ваальса. Это слабые силы притяжения между атомами. В отличие от ионных или ковалентных связей, это притяжение не является результатом химической электронной связи; они сравнительно слабы и поэтому более восприимчивы к возмущениям.

Разрешение графеновым слоям углеродного графита тереться о сопрягаемый материал, заполняя шероховатости поверхности и создавая гидродинамическую пленку, по сути, позволяет графиту сталкиваться сам с собой. Эта самосмазывающаяся способность дает материалу возможность не схватываться и не истираться в сухих условиях эксплуатации. Поскольку углеграфитовый материал самосмазывающийся и обладает термическими и электрическими свойствами, он также не искрит. Искру здесь называют механической или фрикционной искрой.

Последним свойством угольного графита является наличие пористости материала в процессе обжига. После смешивания и формования сырых углеродных компонентов, состоящих из углеродных порошков и связующих, неспеченный материал подвергается контролируемому бескислородному процессу обжига для карбонизации связующего пека, тем самым затвердевая и превращая его в аморфный углерод.

В процессе обжига происходит выделение газов, то есть углеводороды из пека выводятся из-за сильного нагрева, оставляя аморфную углеродную структуру. Во время дегазации эти газы выходят из материала, оставляя после себя сеть взаимосвязанных пор. Эта пористость дает производителям углерода возможность пропитывать материал различными типами металлов, смол и солей, которые могут либо улучшить, либо добавить дополнительные механические/химические свойства углеродному графиту. В следующей части этой статьи будет подробно рассмотрен импрегнированный угольный графит, используемый для изготовления изделий и применения во вращающемся оборудовании.

Шаровой кран – это запорный клапан, регулирующий поток жидкости или газа. Для этого используется шар с цилиндрическим отверстием посередине. Когда шаровой кран открыт, отверстие в шаровом кране совмещено с трубой, позволяя среде проходить через него.

В закрытом положении клапан поворачивается на 90 градусов. Одним из компонентов, который может быть изготовлен из углеграфита, являются седла клапанов. Они сидят и держат мяч. Уплотнение происходит, когда давление на входе увеличивается, толкая шар и седло выше по потоку в направлении потока к седлу ниже по потоку.

Пропиткой, обычно используемой для угольного графита в этом применении, является кокс. Кокс – это твердый остаток, остающийся после нагрева битуминозных углей до высокой температуры. Остаток состоит преимущественно из углерода, содержит мало примесей и имеет развитую графитовую структуру.