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1、第五章第五章非金属结构材料的耐蚀特性非金属结构材料的耐蚀特性5.1 5.1 高分子材料的腐蚀性和影响因素高分子材料的腐蚀性和影响因素5.2 5.2 耐腐蚀高分子材料耐腐蚀高分子材料5.3 5.3 耐腐蚀无机非金属材料耐腐蚀无机非金属材料5.4 5.4 碳碳- -石墨石墨5.5 5.5 树脂基复合材料树脂基复合材料- -玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性非金属结构材料的耐蚀特性5.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料渗透：高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料渗透：高分子材料处于环境
2、中，腐蚀性介质通过材料 表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀产物逆向扩散进入介质。产物逆向扩散进入介质。产物逆向扩散进入介质。产物逆向扩散进入介质。溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起溶胀：相当数量的介质小分子渗入高聚物内部，引起 高分子材料宏观上的体积和重量的增加高分子材料宏观上的体积和重量的增加高分子材料宏观上的体积和重量的增加高分子材料宏观上的体积和重量的增加溶解：
3、如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下溶解：如果大分子间无交联键，溶胀可以一直进行下去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩去，大分子充分溶剂化后会缓慢的向溶剂中扩散，形成均一的溶液散，形成均一的溶液散，形成均一的溶液散，形成均一的溶液1、溶胀、溶解与渗透、溶胀、溶解与渗透非金属结构材料的耐蚀特性5.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素2、化学腐蚀、化学腐蚀-氧化氧化聚二烯烃聚二烯烃 聚丙烯聚丙烯
4、 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 高密度聚乙烯高密度聚乙烯非金属结构材料的耐蚀特性5.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素n n加聚反应合成的产物的主链加聚反应合成的产物的主链加聚反应合成的产物的主链加聚反应合成的产物的主链“CC”“CC”“CC”“CC”共价键不易水解共价键不易水解共价键不易水解共价键不易水解n n杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大，杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大，杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大，杂链高聚物易水解，杂原子与碳原子键的极性越大， 越易水解越易水解越易水解越易水解n n高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解
5、活化能越高，高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高，高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高，高分子材料的水解基团在酸碱介质中的水解活化能越高， 越不易水解越不易水解越不易水解越不易水解 耐酸性介质水解的能力：耐酸性介质水解的能力：耐酸性介质水解的能力：耐酸性介质水解的能力： 醚键醚键醚键醚键 酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键 酯键酯键酯键酯键 硅氧键硅氧键硅氧键硅氧键 耐碱性介质水解的能力：耐碱性介质水解的能力：耐碱性介质水解的能力：耐碱性介质水解的能力： 酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键酰胺键或酰亚胺键 酯键酯键酯键酯键2、
6、化学腐蚀、化学腐蚀-水解水解非金属结构材料的耐蚀特性5.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素 在某些条件下，高分子材料在应力和腐在某些条件下，高分子材料在应力和腐蚀性质共同作用下，发生类似金属应力腐蚀蚀性质共同作用下，发生类似金属应力腐蚀破裂的现象，出现裂纹，并不断发展直至脆破裂的现象，出现裂纹，并不断发展直至脆断。断。3、应力腐蚀开裂、应力腐蚀开裂非金属结构材料的耐蚀特性应力腐蚀开裂的规律：应力腐蚀开裂的规律：n大分子链及链段沿应力方向移动：大分子链及链段沿应力方向移动：大分子链及链段沿应力方向移动：大分子链及链段沿应力方向移动： 拉应力作用下：材料的质量拉应力作用
7、下：材料的质量拉应力作用下：材料的质量拉应力作用下：材料的质量，机械强度，机械强度 正应力作用下：材料的质量增加趋势正应力作用下：材料的质量增加趋势正应力作用下：材料的质量增加趋势正应力作用下：材料的质量增加趋势n在长期静负荷及交变应力作用下，腐蚀性介质中，在长期静负荷及交变应力作用下，腐蚀性介质中，在长期静负荷及交变应力作用下，腐蚀性介质中，在长期静负荷及交变应力作用下，腐蚀性介质中，蠕变强度蠕变强度蠕变强度蠕变强度、疲劳强度、疲劳强度、疲劳强度、疲劳强度n受多向应力作用或存在较大应变的高分子材料，受多向应力作用或存在较大应变的高分子材料，受多向应力作用或存在较大应变的高分子材料，受多向应力
8、作用或存在较大应变的高分子材料，可能发生可能发生可能发生可能发生环境应力开裂环境应力开裂环境应力开裂环境应力开裂非金属结构材料的耐蚀特性耐环境应力开裂的能力与材料本性和介质本性有关：耐环境应力开裂的能力与材料本性和介质本性有关：耐环境应力开裂的能力与材料本性和介质本性有关：耐环境应力开裂的能力与材料本性和介质本性有关：n n 部分结晶的塑料，晶区有应力集中，在晶区与非部分结晶的塑料，晶区有应力集中，在晶区与非部分结晶的塑料，晶区有应力集中，在晶区与非部分结晶的塑料，晶区有应力集中，在晶区与非晶区的交界处产生裂纹的倾向性就大晶区的交界处产生裂纹的倾向性就大晶区的交界处产生裂纹的倾向性就大晶区的交
9、界处产生裂纹的倾向性就大n n 应力集中部位，环境应力开裂的可能性大应力集中部位，环境应力开裂的可能性大应力集中部位，环境应力开裂的可能性大应力集中部位，环境应力开裂的可能性大n n 分子量小、分布窄的高聚物比大分子量的易发生分子量小、分布窄的高聚物比大分子量的易发生分子量小、分布窄的高聚物比大分子量的易发生分子量小、分布窄的高聚物比大分子量的易发生开裂开裂开裂开裂pp在具有中等溶胀能力的醇类、蓖麻油等活性介质在具有中等溶胀能力的醇类、蓖麻油等活性介质在具有中等溶胀能力的醇类、蓖麻油等活性介质在具有中等溶胀能力的醇类、蓖麻油等活性介质中，材料易发生环境应力开裂中，材料易发生环境应力开裂中，材料
10、易发生环境应力开裂中，材料易发生环境应力开裂非金属结构材料的耐蚀特性5.1高分子材料的腐蚀特性和影响因素高分子材料的腐蚀特性和影响因素影响高分子材料老化的因素：影响高分子材料老化的因素：影响高分子材料老化的因素：影响高分子材料老化的因素： 阳光阳光阳光阳光 温度温度温度温度 湿度湿度湿度湿度 其他作用其他作用其他作用其他作用4、老化（耐侯性）、老化（耐侯性）紫外线紫外线红外线红外线水分、水分、雨雪雨雪非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料1、硬聚氯乙烯塑料：、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln材料的溶材料的溶解性和渗解性和渗透性增加透性增加聚合物裂解聚
11、合物裂解交联交联氧化产物降解氧化产物降解交联（老化）交联（老化）非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料1、硬聚氯乙烯塑料：、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln常用耐腐蚀部件和设备：常用耐腐蚀部件和设备：贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、管件及阀门等管件及阀门等研制开发改性的聚氯乙烯：研制开发改性的聚氯乙烯：nFR-PVCnC-PVCn玻璃钢增强玻璃钢增强PVCPVC使用实例见使用实例见P104非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯
12、设备结构设计特点n根据根据PVC材料的特性和具体使用条件确定许用应力材料的特性和具体使用条件确定许用应力和安全系数和安全系数n以长期拉伸强度作为计算许用应力的依据以长期拉伸强度作为计算许用应力的依据n焊缝系数焊缝系数0.850.95，一般取一般取0.6n采用单面或双面加强焊提高焊缝强度、保护焊缝；采用单面或双面加强焊提高焊缝强度、保护焊缝；焊缝尽可能错开（多块板材）焊缝尽可能错开（多块板材）非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n顶盖和筒体结构应采取措施加强刚性，防止变形顶盖和筒体结构应采取措施加强刚性，防止
13、变形非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n避免焊缝本体和焊缝边线的母材断面的剧烈变化避免焊缝本体和焊缝边线的母材断面的剧烈变化非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n考虑到材料的膨胀系数，金属加强构件与塑料设备考虑到材料的膨胀系数，金属加强构件与塑料设备之间允许相对自由位移；长管道，加膨胀结之间允许相对自由位移；长管道，加膨胀结n利用利用PVC的热塑性，管道之间采用热胀承插的结构的热塑性，管道之间采用热胀承插的结构连接连接
14、nPVC的强度的原因，设的强度的原因，设备不能承受过大的载荷备不能承受过大的载荷非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料3、其他塑料、其他塑料（1）聚丙烯塑料（）聚丙烯塑料（PP）具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（PVC）可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接常用于制作化工管道、贮槽、衬里等常用于制作化工管道、贮槽、衬里等石墨改性石墨改性PP，可做，可做PP换热器换热器线膨胀系数线膨胀系数PP=3线膨胀系数线膨胀系数PVC杨氏模量杨氏模量PP=1/8杨氏模量杨氏模量PVC热膨胀和热膨胀和刚性问
15、题刚性问题非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料3、其他塑料、其他塑料(2)氟塑料：氟塑料：含含F原子的塑料的总称。原子的塑料的总称。具有耐蚀、耐热、自润滑性具有耐蚀、耐热、自润滑性聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE，F-4）聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE，F3）聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEP，F46）非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料3、其他塑料、其他塑料聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE，F-4）CF2-CF2n高化学惰性高化学惰性耐蚀性耐蚀性耐热性耐热性耐老化性耐老化性l机械强度、刚性低机械强度、刚性低l线膨胀系数大线膨
16、胀系数大l导热性差导热性差l熔点高，成型加工困难熔点高，成型加工困难l难粘结或焊接难粘结或焊接用做摩擦件和密封件，用用做摩擦件和密封件，用在高温或强腐蚀场合在高温或强腐蚀场合非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料（2）氟塑料）氟塑料聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE，F3）聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEP，F46）CF2-CFnCl-CF2-CF2-x-CF-CF2-y-nFEP熔点熔点PTFE熔点熔点;加工成型性优于加工成型性优于PTFE加工成型加工成型性优于聚性优于聚四氟乙烯四氟乙烯非金属结构材料的耐蚀特性5.2耐腐蚀的高分子材料耐腐蚀的高分子材料（3）氯
17、化聚醚塑料）氯化聚醚塑料结晶结晶大分子结构中存在醚键大分子结构中存在醚键具有较高的耐蚀性。具有较高的耐蚀性。热塑性塑料加工成型热塑性塑料加工成型用做涂层和衬里用做涂层和衬里（4）聚苯硫醚塑料）聚苯硫醚塑料PPS耐热耐热机械性能高机械性能高热塑性塑料加工成型热塑性塑料加工成型用做耐蚀和耐热的阀门、用做耐蚀和耐热的阀门、泵、密封环泵、密封环主要用于防腐涂层主要用于防腐涂层非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料5.3.1陶瓷陶瓷（一）陶瓷的耐蚀性的影响因素：（一）陶瓷的耐蚀性的影响因素：材料的化学成分材料的化学成分矿物学组成矿物学组成孔隙孔隙结构类型结构类型高温下
18、材料性质的变异高温下材料性质的变异腐蚀介质的性质腐蚀介质的性质SiO2,Al2O3耐酸耐酸CaO,MgO耐耐碱碱陶瓷的化学组分为陶瓷的化学组分为各类硅酸盐各类硅酸盐非金属结构材料的耐蚀特性5.3.1陶瓷陶瓷非金属结构材料的耐蚀特性硅酸盐在酸中的腐蚀速度（除硅酸盐在酸中的腐蚀速度（除硅酸盐在酸中的腐蚀速度（除硅酸盐在酸中的腐蚀速度（除HFHF和高温和高温和高温和高温HH3 3POPO4 4外）外）外）外） ： n与酸的种类无关，与酸的种类无关，n主要取决于酸的电离度和粘度主要取决于酸的电离度和粘度n电离度电离度、粘度、粘度，腐蚀作用，腐蚀作用nSiC及及Si3N4也会被也会被HF和和H3PO4腐
19、蚀腐蚀非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料5.3.1陶瓷陶瓷（二）陶瓷材料的特性指标：（二）陶瓷材料的特性指标： 孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率孔隙率和吸水率 不渗透性不渗透性不渗透性不渗透性 耐热冲击性能耐热冲击性能耐热冲击性能耐热冲击性能 耐酸度耐酸度耐酸度耐酸度 非金属结构材料的耐蚀特性n n孔隙率：材料中的孔隙体积与材料总体积 之比（%） 区别：真孔率； 显孔率n n吸水率：材料在吸水前后的质量之差与原 来的质量之比非金属结构材料的耐蚀特性n n耐热冲击性：反映材料承受温度剧变能力的指标。耐热冲击性：反映材料承受温度剧变能力的指标。 抗
20、热冲击系数B：一般通过一般通过实验直接实验直接测定测定非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料n n5.3.1陶瓷陶瓷（三）化工陶瓷的应用（三）化工陶瓷的应用（三）化工陶瓷的应用（三）化工陶瓷的应用接触强腐蚀介质的：塔器；贮槽；泵；风机；接触强腐蚀介质的：塔器；贮槽；泵；风机；悬塞；管道；管件悬塞；管道；管件非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料5.3.1陶瓷陶瓷（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点n容器的壳体：圆筒形或球形，器壁厚度：容器的壳体：圆筒形或球
21、形，器壁厚度：非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料5.3.1陶瓷陶瓷（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点（四）陶瓷设备结构设计特点n设备的底：可设计成蝶形、半球形、设备的底：可设计成蝶形、半球形、平底平底平底的厚度；平底的厚度；内外转角的内外转角的半径半径非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料5.3.1陶瓷陶瓷（四）（四）（四）（四）陶瓷设备结构设计特点陶瓷设备结构设计特点陶瓷设备结构设计特点陶瓷设备结构设计特点n设备的顶盖：一般采用蝶形、椭圆形、半球形设备的顶盖：一般采用蝶形、
22、椭圆形、半球形n设备的支座：尽可能设计成裙式支座，四周开设设备的支座：尽可能设计成裙式支座，四周开设透气孔透气孔n滤板：设计成拱形滤板：设计成拱形n连接结构：承插结构、活套法兰连接（内压设备）连接结构：承插结构、活套法兰连接（内压设备）n输送热介质的管道：设置补偿装置输送热介质的管道：设置补偿装置 教材教材 P111 P111 非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料（五）（五）（五）（五）其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料- -玻璃玻璃玻璃玻璃石英玻璃石英玻璃主要用于制作实验室仪器、高纯物料提纯设备主要用于制作实验室仪器、高纯物料提纯设
23、备高硅氧玻璃：是石英玻璃的替代品高硅氧玻璃：是石英玻璃的替代品:95%SiO2硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃:79%SiO2+124%B2O3实验室玻璃仪器、蒸馏塔、吸收塔、泵、换热器、实验室玻璃仪器、蒸馏塔、吸收塔、泵、换热器、管道、法兰、阀门等管道、法兰、阀门等非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料（五）（五）（五）（五）其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料- -花岗石花岗石花岗石花岗石( (7075%SiO2+15%Al2O3+10%(K2O、Na2O)用于修筑：盐酸、硝酸的处理槽、贮槽、吸收塔、用于修筑：盐酸、硝酸的处理槽、贮槽、吸收塔
24、、电解池电解池制造碘、溴的装置制造碘、溴的装置砌做耐酸的地坪、沟槽和基底等砌做耐酸的地坪、沟槽和基底等产地不同的花岗产地不同的花岗岩，性能差异较岩，性能差异较大大非金属结构材料的耐蚀特性5.3耐腐蚀的无机非金属材料耐腐蚀的无机非金属材料（五）（五）其他硅酸盐材料其他硅酸盐材料铸石铸石( ( ( (50%SiO50%SiO2 2+15%Al+15%Al2 2OO3 3+35%(+35%(碱金属和铁氧化物碱金属和铁氧化物碱金属和铁氧化物碱金属和铁氧化物) )使用范围与花岗岩类似，衬砌施工比花岗岩方便使用范围与花岗岩类似，衬砌施工比花岗岩方便铸石具有极高的铸石具有极高的耐磨性耐磨性是用玄武岩、辉绿岩
25、及某些工业渣进行配料熔化、是用玄武岩、辉绿岩及某些工业渣进行配料熔化、铸造成型的人工石材铸造成型的人工石材非金属结构材料的耐蚀特性无定形碳和石墨的成无定形碳和石墨的成品统称为碳素材料品统称为碳素材料5.4碳碳-石墨石墨碳素材料是一种重要的工碳素材料是一种重要的工碳素材料是一种重要的工碳素材料是一种重要的工程材料程材料程材料程材料耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；耐磨、耐蚀的特点；应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、应用：冶金、机电、化工、原子能和航空等原子能和航空等原子能和航空等原子能和航空等非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（
26、一）碳（一）碳-石墨制品的制造石墨制品的制造填塞孔隙填塞孔隙合成树脂、水玻合成树脂、水玻璃、低熔点金属璃、低熔点金属无烟煤、焦无烟煤、焦炭、石油焦炭、石油焦浇铸石墨浇铸石墨压制石墨压制石墨非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用碳碳-石墨制品大多为无石墨制品大多为无定型碳和石墨晶体之间定型碳和石墨晶体之间的介晶体碳的介晶体碳碳碳-石墨制品的性质随石墨制品的性质随石墨化的程度不同，性石墨化的程度不同，性能差异较大能差异较大除强氧化性酸外，具有除强氧化性酸外，具有很高的化学稳定性很高的化学稳定性非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（二）
27、碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用高导热性和低热膨胀系数高导热性和低热膨胀系数石墨具有优良的自润滑特性石墨具有优良的自润滑特性导电性导电性除强氧化性酸外，具有很高除强氧化性酸外，具有很高的化学稳定性的化学稳定性非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用浸渍石墨的机械强度显著提浸渍石墨的机械强度显著提高，导热性和热膨高，导热性和热膨系数变系数变化不大化不大压制和浇注石墨导热性下降，压制和浇注石墨导热性下降，热膨胀系数提高热膨胀系数提高非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用不透性石
28、墨：盐酸、氯碱、次氯酸钠、磷酸、醋酸不透性石墨：盐酸、氯碱、次氯酸钠、磷酸、醋酸以及农药的生产中以及农药的生产中n热交换器（列管式、喷淋式、块孔式、板室式）热交换器（列管式、喷淋式、块孔式、板室式）n吸收塔吸收塔n盐酸合成炉盐酸合成炉n离心泵离心泵n管子、管件管子、管件n旋塞等旋塞等n密封环和滑动轴承密封环和滑动轴承非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（1）膨胀石墨）膨胀石墨(柔性石墨、可挠性石墨）：柔性石墨、可挠性石墨）：n优良的热稳定性优良的热稳定性n高导热率（各向异性）高导热率（各向异性）n耐蚀耐蚀n可压缩性可压缩性n回弹性回弹性特别适用于陶瓷
29、、玻璃特别适用于陶瓷、玻璃设备或接管法兰面的密封设备或接管法兰面的密封广泛用做阀门、泵、压广泛用做阀门、泵、压力容器、热交换器的密封力容器、热交换器的密封非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（2）碳纤维及其复合材料）碳纤维及其复合材料n弥补了普通弥补了普通C素材料的弱点（脆性），具有很高素材料的弱点（脆性），具有很高的比强度、比刚度；的比强度、比刚度；nC纤维导热性低，用做感应炉或电阻炉的热屏蔽纤维导热性低，用做感应炉或电阻炉的热屏蔽材料；材料；n石墨化纤维导热率较高，可做为发热元件（真空、石墨化纤维导热率较高，可做为发热元件（真空、惰性气体中：惰性
30、气体中：2500）；）；非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（2）碳纤维及其复合材料）碳纤维及其复合材料n石墨纱经四氟乙烯浸渍，作为输送腐蚀介质的化石墨纱经四氟乙烯浸渍，作为输送腐蚀介质的化工泵的填料密封，密封性好，使用寿命长工泵的填料密封，密封性好，使用寿命长n碳纤维复合材料：碳纤维碳纤维复合材料：碳纤维/树脂、碳纤维树脂、碳纤维/金属、金属、碳纤维碳纤维/碳碳n高比强度、高比钢度、耐蚀高比强度、高比钢度、耐蚀n碳纤维碳纤维/树脂应用最多树脂应用最多非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（3）热解碳）热解碳
31、n是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳nCH4、C3H8、C2H2、液化石油气在灼热基体、液化石油气在灼热基体表面热分解制得表面热分解制得n晶体结构既不属于石墨也不属于无定型晶体结构既不属于石墨也不属于无定型Cn制品具有很大的各向异性制品具有很大的各向异性非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（3 3）热解碳）热解碳制品择优取向度的程度与沉积温度、碳氢化合物浓度制品择优取向度的程度与沉积温度、碳氢化合物浓度等有关等有关3000：石墨晶体；：石墨晶体；20002200：各向异性大，制品密度高；：各向异性大，制品密度高；
32、15001700：趋于各向同性，制品密度小；：趋于各向同性，制品密度小；1400:制品结构接近石墨，热解石墨制品结构接近石墨，热解石墨主要在特殊主要在特殊领域应用领域应用非金属结构材料的耐蚀特性5.4碳碳-石墨石墨（四）不透性石墨设备结构特点（四）不透性石墨设备结构特点n结构大多采用平板、块、管、条等进行粘结组合结构大多采用平板、块、管、条等进行粘结组合n多层板胶结时，胶结缝要错开（多层板胶结时，胶结缝要错开（60）；）；n接管与筒体的连接通常也用胶结的方法；接管与筒体的连接通常也用胶结的方法；有时采用螺纹（有时采用螺纹（螺纹牙螺纹牙）与胶粘剂并用的连接结构）与胶粘剂并用的连接结构n采用锥形胶
33、粘结构采用锥形胶粘结构n设备或管道彼此见采用凸缘活套法兰、顶盖采用设备或管道彼此见采用凸缘活套法兰、顶盖采用平面法兰平面法兰非金属结构材料的耐蚀特性石墨材料不能焊石墨材料不能焊接、易机械加工接、易机械加工非金属结构材料的耐蚀特性石墨与金属材料组合设备，石墨与金属材料组合设备，要考虑热膨胀系数的影响要考虑热膨胀系数的影响浮头式列管换热浮头式列管换热器的热补偿结构器的热补偿结构非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性玻璃钢：玻璃钢：玻璃纤维（或玻璃纤维布）与热固性树脂组成的玻璃纤维（或玻璃纤维布）与热固性树脂组成的树脂基复合材料称为玻璃纤维热固性增强
34、塑料，俗称树脂基复合材料称为玻璃纤维热固性增强塑料，俗称玻璃钢。玻璃钢。非金属结构材料的耐蚀特性具有高强度、耐腐蚀、成型具有高强度、耐腐蚀、成型加工性好等特点加工性好等特点。性能与玻璃纤维及树脂的种性能与玻璃纤维及树脂的种类、组成相的比例、组成相类、组成相的比例、组成相之间的结合强度有关之间的结合强度有关玻璃钢玻璃钢制品制品非金属结构材料的耐蚀特性环氧基环氧基5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(一一)化工玻璃钢常用树脂的耐蚀特性化工玻璃钢常用树脂的耐蚀特性（1）环氧树脂）环氧树脂凡分子结构中含有环氧基团凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧的高分子化合物
35、统称为环氧树脂。树脂。 非金属结构材料的耐蚀特性（1 1）环氧树脂）环氧树脂）环氧树脂）环氧树脂 粘接性能优异粘接性能优异粘接性能优异粘接性能优异环氧固化物具有优良的化学稳定性环氧固化物具有优良的化学稳定性环氧固化物具有优良的化学稳定性环氧固化物具有优良的化学稳定性 固化收缩率小（一般固化收缩率小（一般固化收缩率小（一般固化收缩率小（一般222环氧树脂环氧树脂和聚酯树脂，不耐碱腐蚀和聚酯树脂，不耐碱腐蚀马丁耐热度为马丁耐热度为120，最高为，最高为150（不受力）（不受力）具有较大的收缩率和气孔率具有较大的收缩率和气孔率环氧环氧-酚醛树脂酚醛树脂使材料的耐酸、碱，耐热以及收缩率、使材料的耐酸、
36、碱，耐热以及收缩率、粘结性等性能得到综合提高粘结性等性能得到综合提高非金属结构材料的耐蚀特性（3 3）呋喃树脂）呋喃树脂）呋喃树脂）呋喃树脂分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂具有良好的耐酸、耐碱性能具有良好的耐酸、耐碱性能可在酸碱交替的环境中使用可在酸碱交替的环境中使用不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀 耐溶剂性和耐热性较好耐溶剂性和耐热性较好塑性差易脆裂塑性差易脆裂与金属的粘结能力差与金属的粘结能力差非金属结构材料的耐蚀特性（4 4）聚酯树脂）聚酯树脂）聚酯树脂）聚酯树脂聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称聚酯：多元醇
37、与多元酸形成的缩聚物的总称不耐氧化性介质、易老化不耐氧化性介质、易老化在碱和热酸的作用下，发生水解在碱和热酸的作用下，发生水解成型工艺性能良好成型工艺性能良好制品致密性好制品致密性好制造玻璃钢主要用不饱和聚酯制造玻璃钢主要用不饱和聚酯非金属结构材料的耐蚀特性(二二)玻璃钢的耐蚀特性玻璃钢的耐蚀特性（1）玻璃钢的强度和使用温度）玻璃钢的强度和使用温度力学性能的最大特点：比强度高力学性能的最大特点：比强度高 相对密度是碳钢的相对密度是碳钢的1/31/31/41/4， 比强度是碳钢的比强度是碳钢的2 23 3倍倍玻璃钢的导热系数仅为钢的玻璃钢的导热系数仅为钢的1/1002/1000 不适合做传热设备
38、不适合做传热设备热膨胀系数较树脂大为减小热膨胀系数较树脂大为减小 固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较 大的形变大的形变非金属结构材料的耐蚀特性(二二)玻璃钢的耐蚀特性玻璃钢的耐蚀特性（2）玻璃钢的耐化学腐蚀特性）玻璃钢的耐化学腐蚀特性玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂 腐蚀过程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、腐蚀过程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的树脂结构的破坏树脂结构的破坏（3）玻璃钢的耐老化性能）玻璃钢的耐老化性能酚
39、醛树脂老化最严重；酚醛树脂老化最严重；防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用5-75-7年年老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（1）层间结构：）层间结构：内层内层:耐腐蚀层耐腐蚀层厚度：厚度：0.50.51.5mm1.5mm；树脂：；树脂：90%90%过渡层过渡层:中间防渗层中间防渗层厚度：厚度：2 22.5mm2.5mm；胶量：；胶量：505070%70%增强层增强层:承载设备负
40、荷，承载设备负荷， 厚度厚度 依设计强度；玻纤维：依设计强度；玻纤维：70%70%外层：提高防老化性能，外表美观外层：提高防老化性能，外表美观 厚度厚度1 12mm2mm；含胶量：；含胶量：808090%90%非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（2 2）玻璃钢的刚性比较）玻璃钢的刚性比较差，弹性模量只有普通差，弹性模量只有普通碳钢的碳钢的1/51/51/101/10，因此，因此，必须注意有良好的钢性必须注意有良好的钢性设计设计非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-
41、玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（3 3）矩形贮槽在装满介质时，其侧壁的挠度不）矩形贮槽在装满介质时，其侧壁的挠度不允许超过跨度的允许超过跨度的0.5%0.5%，挠度超过跨度的，挠度超过跨度的0.5%0.5%，必，必须在槽外部设加强圈须在槽外部设加强圈非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（4 4）玻璃钢管道的连接一般采用平口对接，承）玻璃钢管道的连接一般采用平口对接，承 插式连接；斜接口插式连接；斜接口非金属结构材料的耐蚀特性（5 5
42、5 5）可拆连接时，用活套法兰；）可拆连接时，用活套法兰；）可拆连接时，用活套法兰；）可拆连接时，用活套法兰； 整体法兰颈增强部分厚度的圆角曲率半径至少整体法兰颈增强部分厚度的圆角曲率半径至少整体法兰颈增强部分厚度的圆角曲率半径至少整体法兰颈增强部分厚度的圆角曲率半径至少 为法兰厚度的为法兰厚度的为法兰厚度的为法兰厚度的1/21/21/21/25.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点非金属结构材料的耐蚀特性（6 6 6 6）人孔和接管孔应注意加强，或采用圆锥形接管。）人孔和接管孔应注意加强，或采用圆锥形接管。）人孔
43、和接管孔应注意加强，或采用圆锥形接管。）人孔和接管孔应注意加强，或采用圆锥形接管。 加强筋加强的接管连接，与加强筋顶点相连的加强筋加强的接管连接，与加强筋顶点相连的加强筋加强的接管连接，与加强筋顶点相连的加强筋加强的接管连接，与加强筋顶点相连的 筒体壁厚应增加筒体壁厚应增加筒体壁厚应增加筒体壁厚应增加 5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点非金属结构材料的耐蚀特性5.5树脂基复合材料树脂基复合材料-玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性(三三)玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（7）平底贮槽底部转角处曲）平底贮槽底部转角处曲率半径不得小于率半径不得小于40mm，底部，底部适当增厚；适当增厚；液体注入管的设计应使液体液体注入管的设计应使液体缓慢流入；最好保持缓慢流入；最好保持150200mm的液层的液层非金属结构材料的耐蚀特性
