在海上能源开发中碳纤维材料扮演了什么角色

海洋是一个巨大的资源宝库，现阶段国家也在大力开发海上资源。但是海洋环境多变且复杂，这也就在无形中对提高了对设备的要求。碳纤维复合材料轻质高强、耐疲劳、耐腐蚀，可抵御海上的恶劣环境，是进行海上资源开发所用材料的不二人选。

     海上风力发电

海上风电资源丰富，是未来发展的重要领域，也是风电技术最先进、要求最高的领域。我国海岸线约1800km，岛屿6000多个，东南沿海及岛屿地区风力资源丰富且易于开发。近年来更是大力促进海上风电能源的开发。风力发电叶片90%以上重量由复合材料组成，海上风力大，势必要求更大的叶片和更优良的比强度和耐久度。

碳纤维复合材料叶片质量低，刚度大，模量是玻璃纤维制品的3～8倍；而碳纤维叶片耐疲劳性较好，能较好的抵御海洋环境恶劣的天气；还改善叶片的空气动力学性能，减少对塔和轮轴的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高能量效率；利用碳纤维的导电性能，通过特殊的结构设计，可有效地避免雷击对叶片造成的损伤。显然碳纤维复合材料能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求。

虽然碳纤维复合材料风机叶片还存在生产成本高、制造工艺高等缺点，但是许多专家一直都没有放弃攻克这项难题，苏州挪恩复合材料也同样致力于碳纤维的研究与应用，积极优化现有工艺，为碳纤维复合材料的应用尽自己的努力。 

  开发海底油气田

近年来，碳纤维复合材料在海洋油气开发领域的应用越来越广泛。海洋环境下的腐蚀，高压，水底暗流流动带来的强剪切作用对材料的耐腐蚀性，强度和疲劳性能提出了严格的要求，碳纤维复合材料在海洋油田开发中有着明显的质轻、耐久、抗蚀方面的优势。

据介绍，一个1500m水深的钻井平台，其钢制系缆的质量就达6500t左右，而碳纤维复合材料密度是普通钢材的1/4，若使用碳纤维复合材料取代部分钢材将显着减少钻井平台的载重负荷，节省平台的建造成本；抽油杆的往复运动，由于管外海水压力与管内压力不平衡极易引发材料的疲劳断裂，用碳纤维复合材料即可解决这一问题；还由于海水环境耐腐蚀，其在海水中使用寿命比钢材要长，且使用深度更深。

在油田开采中，碳纤维复合材料可用作油田钻井平台中的抽油杆、生产井管、甲板、海底输油管、储藏槽等部件。制造工艺分为拉挤成型工艺和湿法缠绕工艺，拉挤成型法一般用在普通管材和连接管上，缠绕法一般用作储槽和压力容器的表面，也可用在各向异性的柔性管道之中。 

相对于航空航天等领域的成熟应用，碳纤维在海洋领域中的应用相对起步较晚，同时，碳纤维的成本偏高也是制约其规模化应用的一个重要因素。随着海洋资源的开发和海上军事的发展，大力推进碳纤维在海洋领域的应用是发展的必然趋势，从另一方面考虑，海洋领域对碳纤维复合材料的需求不断增大，也将从应用牵引方面促进碳纤维产业链的全面发展。

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