石油产品驱动车辆、为建筑物供暖和发电。2021年，美国平均每天的石油消费量约为1978万桶，其中包括约100万桶生物燃料。石油和天然气产品是社会基础设施的组成部分。碳石墨具有多种特性，可用于旋转设备及其部件，如机械/干气密封、泵轴承、阀座、发电机和压缩机，以生产、分配和运输石油和天然气。
使用碳石墨的第一个特性是它的耐温性。无论是氧化环境中350华氏度到1100华氏度的高温，非氧化环境中高达6000华氏度的高温，还是-30华氏度到-450华氏度的低温，这些材料的热膨胀系数都很低，这意味着材料的尺寸和形状不会随着温度的变化而发生剧烈变化。
碳的一个显著特性是它能抵抗数百种化学物质的腐蚀。这些物质包括但不限于苯、二氧化硫、石油、甲醛、碳氢化合物和汞。碳石墨是碳的同素异形体。碳原子通过共价键以六角形模式结合在一起，形成石墨烯层。这些化学键很牢固，使得其他化学物质难以攻击。石墨被认为比其他元素和形式的碳更具惰性。
碳石墨还具有自润滑特性。石墨烯层通过范德华力结合在一起。这些是原子间的弱吸引力。与离子键或共价键不同，这些吸引力不是由化学电子键产生的;它们相对较弱，因此更容易受到干扰。
让石墨烯层的碳石墨与匹配的材料摩擦，填充表面粗糙度，并创建一个流体动力膜，基本上可以让石墨与自己摩擦。这种自润滑能力使材料能够在干燥的操作条件下不卡住或硬化。由于碳石墨材料具有自润滑性，并具有热和电学性能，因此它也不产生火花。火花在这里被称为机械火花或摩擦火花。
碳石墨的最后一个特性是烘烤过程中材料的可用孔隙率。在混合和成型由碳粉和粘合剂组成的原始碳成分后，绿色材料通过受控的无氧烘焙过程将沥青粘合剂碳化，从而硬化并将其转变为无定形碳。
在烘烤过程中，会发生脱气，这意味着沥青中的碳氢化合物会因极端高温而被赶走，留下无定形的碳结构。在脱气过程中，这些气体从材料中挤出，留下一个相互连接的孔隙网络。这种多孔性使碳制造商能够用各种类型的金属、树脂和盐浸渍材料，这可以增强或增加碳石墨的额外机械/化学性能。本文的下一部分将详细介绍浸渍碳石墨在旋转设备中的产品和应用。
高温阀座
球阀是一种控制液体或气体流量的关闭阀。它通过使用一个中间有一个圆柱形孔的球来做到这一点。当球阀开启时，球阀上的孔与管道对齐，使介质流过。
在关闭位置，阀门旋转90度。一个可以用碳石墨制成的部件是阀座。他们坐着抱着球。当上游压力增加时，将球和上游阀座沿流向下游阀座的方向推动，就会发生密封。
在这种应用中，碳石墨常用的浸渍剂是焦炭。焦炭是烟煤加热到高温后剩下的固体残渣。残渣主要是碳，杂质少，具有发达的石墨结构。
焦炭使基材具有更好的抗氧化性和耐化学性。因此，在极端的应用条件下，材料的物理性能保持不变。这种材料有助于消防安全阀满足美国石油学会(API) 607标准。
泵轴承
泵有多种，从离心泥浆泵到垂直潜水泵。BETVICTOR体育官网由于每一个都有不同的运行参数，碳石墨是泵轴承的最佳解决方案。轴承的作用是支撑动轴。离心泵的一个例子是立式涡轮泵。这些泵将流体BETVICTOR体育官网，例如石油，从地下深层储层输送到地面。
碳石墨所需的浸渍类型取决于泵的类型和轴承将暴露于的物理条件。存在许多类型的浸渍。其中两种已被证明在广泛的泵应用中表现良好。这是巴比特和镍。巴氏合金是一种柔软的金属，具有良好的润滑性能。它是轴承在水下运行的低温水应用的最佳选择。浸渍镍碳石墨强度大，耐腐蚀性能最好。这在高负荷和高温度的泵中很常见。BETVICTOR体育官网
干气密封
干气密封是一种非接触式和干式运行的机械密封。它们包含密封面，由一个交配环和一个主环组成。配对环是旋转的，而主环保持静止。它们使用不同于其他机械密封的化学物质，因此不会造成污染。这些密封适用于恶劣的工作环境，如石油勘探、开采、炼油和天然气输送。
主环组件通常由浸渍锑的碳石墨制成。锑增加了硬度和不透气性，提供了一个气垫。它在很宽的温度范围内也很稳定，允许它在高达700华氏度的温度下遇到热油和碳氢化合物等化学物质，或在低至-450华氏度的温度下遇到液氧/氢。