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石墨烯在工业管道防腐蚀中的应用

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石墨烯在管道上的应用

使用石墨烯薄膜延长石油和天然气工业管道的寿命,这种输送管道一般由内层的聚合物或复合材料和外部加强钢制成。在这些管道内,流体压力非常高,除此之外,管道也常常面临着高温考验。在输送工程中,二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和水会渗透到管道的保护层下,没有了保护层,作为增强结构的钢可能会被腐蚀,这就导致管道随着时间流逝渐渐失去了强度,这种结果最终就会导致灾难性失效的风险。

经研究发现,如果将石墨烯与塑料进行机械混合,或者在内测涂上一层石墨烯,并不会影响管道通过性能。然而,研究小组通过将一层薄的石墨烯纳米层压到聚酰胺11(PA11)上,最终能够生产出阻隔性能特别好的结构,聚酰胺11(PA11)是石油天然气管道衬里中常用的塑料。

钢结构防腐


为了验证是否可靠,在60°C和高达400倍大气压下对多层层压结构进行了测试,结果表明,与单独使用PA11相比,多层层压结构的CO2渗透率降低了90%以上,而H2S的渗透率可降低到无法检测的水平。

石墨烯的更广范围前景

石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间,但是已成为今年学者研究的热点。石墨烯是一种由碳原子以sp?杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。具有相当好的柔韧性、透明性、而且比铜的导电性更好,此外,石墨烯是众所周知能够阻挡氦的材料,而氦是最难阻挡的气体。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐正在加快。仅在美国,石油和天然气行业的腐蚀成本就高达14亿美元。这种石墨烯技术有可能延长水下管道的使用寿命,从而减少维修所需的各类消耗。

石墨烯锌粉涂料是近几年新出现的新型涂料产品,国内尚无可参考的涂料标准。国内的行业规范制定会进一步推动石墨烯锌粉涂料行业的技术进步,引导涂料生产企业的健康有序发展。因此,当行业标准的提出及顺利实施将为涂料生产企业及各级各类用户提供产品质量的考察依据,对规范和促进涂料行业的发展,必将带来巨大的经济效益和社会效益。

像防腐涂料这样可以大规模投入使用的石墨烯材料有着潜力开辟广阔的新市场,同时也给无数如食品包装、水过滤和气体分离等领域的工业过程带来新革命。

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