Газофазного осаждения

Принципиальной особенностью предстоящего периода развития энергетики Сибири является постепенное снижение доли углеводородного топлива в структуре производства энергоресурсов. Интенсивное развитие нефте- и газодобывающей промышленности Сибири

Североамериканский континент располагает крупными потенциальными ресурсами и доказанными запасами природного газа, причем 3/4 из них приходится на США. Расположение ряда газовых месторождений на незначительной глубине и в пределах промышленно развитых районов в значительной мере определило раннее развитие газодобывающей промышленности в США. Однако отсутствие до определенного времени межрайонных поставок газа сдерживало активное вовлечение крупных месторождений природного газа в энергетический баланс страны. В послевоенный период получает распространение дальнее газоснабжение, подземное хранение природного газа, широко развиваются также распределительные газовые сети. Все это способствовало формированию единой газоснабжающей системы США (табл. 4-4) и превращению ее в один из ведущих элементов энергетического хозяйства не только страны, но и региона в целом.

Масштаб развития международного обмена сжиженным природным газом будет определяться прежде всего прогрессом в его морских перевозках на танкерах-метановозах и возможностями снижения стоимости этих перевозок. С этим тесно связана позиция развивающихся стран, обладающих громадными ресурсами природного газа, в отношении темпов развития газодобывающей промышленности и создания инфраструктуры, необходимой для налаживания крупномасштабных поставок сжиженного природного газа в развитые капиталистические страны (магистральные газопроводы, заводы по сжижению газа, пор-

Сотрудничество обеспечило базу для создания газодобывающей промышленности в Венгрии, ГДР и Польше.

В настоящее время проблема разрушения оборудования в сероводородсодержащих средах в нефтеперерабатывающей и газодобывающей промышленности, а также при переработке серы является чрезвычайно актуальной. Причина заключается в использовании вновь открытых газоконденсатных месторождений в Оренбургской области и Средней Азии, значит мая часть которых содержит сероводород в опасных концентрациях.

Особенно быстрый прогресс наблюдается в области разработки оборудования для глубоководных исследований и практической подводной деятельности. Возникла новая глубоководная технология, вплоть до специальных погружающихся аппаратов, снабженных внешними манипуляторами для сбора образцов, извлечения и исследования проб. Быстро совершенствуются и надводные суда. В частности, появились корабли на воздушной подушке, с подводными крыльями, с атомными реакторами и реактивными двигателями. Наконец, в нефте- и газодобывающей промышленности широко используются морские платформы, подводные трубопроводы и хранилища, а также различные береговые сооружения. Например, в одном только Мексиканском заливе уже насчитывается более 14 000 морских конструкций и строится много новых.

Развитие газодобывающей промышленности в Советском Союзе будет вестись в направлении внедрения высокопроизводительных автоматизированных блочных установок по подготовке газа к его транспортировке на дальние расстояния, увеличения мощностей по комплексной переработке нефтяного и природного газов, строительства мощных магистральных газопроводов с высокой степенью эксплуатационной надежности, повышения эффективности и надежности работы Единой системы газоснабжения СССР, создания новых крупных подземных газохранилищ в основных газопотребляющих центрах. Предусмотрено широкое применение на магистральных газопроводах автоматизированных газоперекачивающих агрегатов большой единичной мощности.

Перспективное развитие газодобывающей промышленности направлено на повышение комплексности использования газового сырья, глубокую его переработку с максимальным извлечением конденсата и других полезных компонентов.

Следует отметить, что на технико-экономических показателях газодобывающей промышленности в большей степени, чем для нефтедобычи, сказывается влияние стадии разработки месторождения, коэффициента использования производственной мощности промысла и химического состава добываемого вещества. Так, себестоимость добычи газа на газоконденсатных месторождениях при прочих равных условиях на 25—40% выше, чем на газовых промыслах [Л. 79]. Основные экономические показатели газодобывающей промышленности СССР (в среднем по основным добывающим районам, охватывающим 90—95% добычи) приведены в табл. 2-21, а нефтедобычи — в табл. 2-22.

Основные экономические показатели газодобывающей промышленности СССР [Л. 79}

В Советском Союзе в соответствии с планом ГОЭЛРО и первыми пятилетними планами энергетика развивалась в западной (европейской) части страны. На ТЭС использовалось местное низкосортное топливо (подмосковный бурый и челябинский угли, антрацитовый штыб АШ, торф). В дальнейшем с развертыванием геолого-разведочных работ и большими успехами отечественной нефте-и газодобывающей промышленности на ТЭС относительно широко применяли мазут и природный газ. В настоящее время происходит перестройка топливно-энергетического баланса во всем мире и в нашей стране. Она обусловлена все возрастающей потребностью в жидком и газообразном топливе промышленности, транспорта и быта. Вследствие этого ограничивается потребление жидкого топлива на ТЭС. Основными видами органического топлива на ТЭС становятся твердое топливо (уголь) и газообразное топливо (природный газ).

Влияние исходной матрицы на формирование свойств композиционного материала. Свойства углерод-углеродных материалов во многом определяются типом и способом получения матрицы. Для получения материалов с высокими характеристиками при сдвиге наиболее предпочтителен метод газофазного осаждения углерода (см. табл. 6.6 и 6.8). Несмотря на то, что исследованию влияния матрицы на формирование свойств углерод-углеродных материалов посвящено немного работ, выводы их идентичны. С точки зрения получения повышенных значений прочностных и сдвиговых свойств предпочтение отдается матрицам, изготовленным методом газофазного осаждения. Такая матрица обеспечивает прочную связь с волокнами, что положительно отражается на свойствах композиционных материалов [109] (табл. 6.10).

Метод газофазного осаждения углерода,.как показывает анализ данных табл. 6.6—6.10, позволяет получать материалы с более высокими показателям1!! прочностных свойств и жесткости при сдвиге по сравнению с другими методами. Однако для повышения значений модулей упругости более предпочтительны другие методы (см. табл. 6.6), что подтверждают

6.10. Характеристики композиционных материалов 3D, полученных методом пропитки и газофазного осаждения [109]

данные табл. 6.11, полученные на цилиндрических образцах, изготовленных из отдельных подэлементов (см. рис. 6.4), обмотанных в осевом и окружном направлениях высокомодульной нитью [114]. Диаметр цилиндров составлял 230 мм. В качестве исходных материалов матрицы были использованы фенольные смолы, пеки, газофазное осаждение и комбинации газофазного осаждения с обработкой фенольной смолой. Пр.опитку жидкими веществами проводили при низком давлении. Свойства рпре-деляли на кольцевых и цилиндрических (в осевом направлении) образцах.

Результаты исследования (см. табл. 6.11) свидетельствуют о том, что наилучшие показатели прочности при растяжении и сжатии имеют материалы, насыщенные методом газофазного осаждения. По отношению к модулю упругости в окружном направлении предпочтение следует отдать другим методам. Однако данные при сжатии (см. табл. 6.10) однозначного ответа на этот вопрос не дают.

Типичные характеристики углерод-углеродных материалов 3D, матрица которых получена методом газофазного осаждения, а также комбинированным методом, приведены в табл. 6.21. Каркас изготовляли из полиакрилнитрильных волокон с одинаковым шагом их расположения по трем ортогональным направлениям. Данные табл. 6.21 свидетельствуют о том, что равномерное распределение волокон в каркасе при использовании метода газофазного осаждения для формирования матрицы не приводит к отклонению свойств материала по направлениям армирования. Комбинированный же метод создания матрицы приводит к существенному различию в некоторых свойствах материала по направлениям армирования.

Это один из видов газотермического напыления, к которому относят высокочастотный и вакуумный методы ионного переноса, методы газоплазменной металлизации и газофазного осаждения.

Пиролитические углеводородные материалы (пирографит) марок УПВ-1, УПВ-1Т и УПВ-1ТМ, получаемые методом химического газофазного осаждения, обладают большой анизотропией свойств в направлении, параллельном и перпендикулярном к плоскости осаждения; например, прочность при сжатии 600 кгс/см2 при параллельном и 3000 кгс/см2 — прп перпендикулярном направлении. Используют для изделий оснастки расплавления и обработки расплавов металлов (в том числе щелочных), кислот и др. Плотность 2,0—2,2 г/см3.

Влияние исходной матрицы на формирование свойств композиционного материала. Свойства углерод-углеродных материалов во многом определяются типом и способом получения матрицы. Для получения материалов с высокими характеристиками при сдвиге наиболее предпочтителен метод газофазного осаждения углерода (см. табл. 6.6 и 6.8). Несмотря на то, что исследованию влияния матрицы на формирование свойств углерод-углеродных материалов посвящено немного работ, выводы их идентичны. С точки зрения получения повышенных значений прочностных и сдвиговых свойств предпочтение отдается матрицам, изготовленным методом газофазного осаждения. Такая матрица обеспечивает прочную связь с волокнами, что положительно отражается на свойствах композиционных материалов [109] (табл. 6.10).

Метод газофазного осаждения углерода,.как показывает анализ данных табл. 6.6—6.10, позволяет получать материалы с более высокими показателям1!! прочностных свойств и жесткости при сдвиге по сравнению с другими методами. Однако для повышения значений модулей упругости более предпочтительны другие методы (см. табл. 6.6), что подтверждают

6.10. Характеристики композиционных материалов 3D, полученных методом пропитки и газофазного осаждения [109]