化工设备常用金属与非金属材料

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1、第六章第六章 化工设备常用金属与非金属材料化工设备常用金属与非金属材料 第一节金属的晶体结构一、金属原子结构的特点与金属键带负电的原子气将带正电的金属正离子牢固地束缚在一起，这种金属原子之间的结合方式称为金属键。金属中的原子总是处于原子离子状态。8/24/20241二、金属的晶体结构理想晶体其原子在空间的排列方式有三种：体心立方晶格结构，面心立方晶格结构，密排六方晶格结构。8/24/20242把每个原子看成一个点，将这些点用直线连接起来，就形成一个空间格子，称为晶胞，即一个结构单元。晶体的晶格就是由晶胞在空间重复堆积而成的。在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织8/24/20243第二节铁碳

2、合金一、铁碳合金1、铁碳合金：由95以上铁和0.054碳及1左右杂质元素所组成合金一般含碳量0.022称为钢；大于2称为铸铁；当含碳量小于0.02时称纯铁(工业纯铁)；含碳量大于4.3的铸铁极脆8/24/20244铸铁一般碳以石墨形式存在，有不同的组织形貌。球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。8/24/202452、纯铁的同素异构转变体心立方晶格的纯铁称a-Fe，面心立方晶格的铁称为g-Fe。a-Fe加热可变为g-Fe，反之高温下的g-Fe冷却可变为a-Fe。在固态下晶体构造随温度发生变化的现象，称“同素异构转变”。纯铁的同素异构转变是在910恒温下完成的。在固态下重新排列、结晶

3、过程。是钢进行热处理的依据。8/24/202463、碳钢的基本组织碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。固溶体：两种或两种以上的元素在固态下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。8/24/20247（1）铁素体碳溶解在a-Fe中形成固溶体称铁素体。 a-Fe原子间隙小，溶碳能力低（室温下0.006），强度和硬度低，但塑性和韧性很好。低碳钢是含铁素体的钢，具有软而韧的性能。8/24/20248（2）奥氏体碳溶解在g-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。g-Fe原子间隙较大，碳的溶解度比a-Fe中大得多，如在723时可溶解0.8，在1147时可达最

4、大值2.06。奥氏体组织是在a-Fe发生同素异构转变时产生的。由于奥氏体有较大的溶解度，故塑性、韧性较好，且无磁性。8/24/20249（3）渗碳体碳和铁形成一种化合物（Fe3C）称渗碳体。熔点约1600，硬度高，塑性几乎等于零。铁碳合金含碳量小于2时，其组织是在铁素体中散布着渗碳体，是碳素钢。含碳量大于2时，部分碳以石墨形式存在，称铸铁。抗拉强度和塑性都比碳钢低。但铸铁具有一定消震能力。8/24/202410（4）珠光体铁素体与渗碳体的机械混合物。力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即其强度、硬度比铁素体显著提高；塑性、韧性比铁素体差，但比渗碳体要好得多。（5）莱氏体珠光体和初次渗碳体的共晶混合

5、物。具有较高的硬度，是一种较粗而硬的金相组织，存在于白口铸铁、高碳钢中。8/24/202411（6）马氏体钢和铁从高温急冷下来的组织，是碳原子在a-Fe中过饱和的固溶体。具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，几乎不能承受冲击载荷。8/24/202412二、钢的热处理钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为热处理。目的就是消除钢材某些缺陷或改善钢材的某些性能。8/24/2024131、退火和正火退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却。目的：细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应力，防止工件变形

6、。正火是置于空气中冷却。晶粒变细，韧性可显著提高。铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。8/24/2024142、淬火和回火加热至淬火温度(临界点以上3050)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。 淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。8/24/202415回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150250范围内的回火称“低温回火”。回火马氏体有较高的硬度和耐磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。8/24/202

7、416中温回火温度是300450。有一定的弹性和韧性，并有较高硬度。轴类、刀杆、轴套等进行中温回火。高温回火温度为500680。综合性能：强度、韧性、塑性等都较好淬火加高温回火习惯上称为“调质处理”。用于各种轴类零件、连杆、齿轮、受力螺栓等。8/24/2024173、表面淬火使零件表面层比心部具有更高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部则具有一定的韧性。8/24/2024184、化学热处理有渗碳、渗氮(氮化)、渗铬、渗硅、渗铝、氰化(碳与氮共渗)等。渗碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；渗铝可提高耐热、抗氧化性；氮化与渗铬的零件，表面比较硬，可显著提高耐磨和耐腐蚀性；渗硅可提高耐酸性等。8/2

8、4/202419第三节 碳素钢一、分类与牌号按用途：建筑及工程用钢、结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和特殊性能钢（不锈钢、耐热钢）。按含碳量：低碳钢、中碳钢和高碳钢。按脱氧方式：镇静钢和沸腾钢。按品质：普通钢、优质钢。8/24/2024201、普通碳素钢Q235，屈服强度数值（MPa）质量等级A，B，C，D。脱氧方法为F，b，Z，TZ。化工压力容器用钢一般选用镇静钢。普通碳素钢有Q195、Q215、Q235、Q255及Q275五个钢种。8/24/202421（2）优质碳素钢S0.03%0.045%；P0.04%08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、80等。平均含碳量的万分之

9、几。45号钢中含碳量平均为0.45%(0.42%0.50%)。45Mn，锰含量较高的优质碳素钢。8/24/202422专业用钢锅炉用钢，压力容器用钢、焊接气瓶用钢等。在钢号后面分别加注g、R或HP等，如20g、16MnR和15MnVHP等。质地均匀、杂质含量低，能满足某些力学性能的特殊检验项目要求。8/24/202423二、碳钢的性能1、碳钢的力学性能钢的含碳量：含碳量越高，钢的强度、硬度提高，塑性下降。温度：温度升高，钢的强度下降，塑性提高。高温时有蠕变现象。经退火处理的碳钢硬度低、塑性好。中、高碳钢通过调质处理提高它们的综合力学性能8/24/2024242、加工工艺性能 碳钢的综合力学性能

10、较好，有较好的加工工艺性能。1、可铸性：2、可锻性：3、焊接性：低碳钢4、可切削加工性8/24/2024253、化学性能、耐腐蚀性金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力、抗氧化性高温氧化，降低表面硬度和抗疲劳强度选耐热材料8/24/202426三、碳钢的品种及规格品种：钢板、钢管、型钢、铸钢和锻钢1、钢板（压力容器用热轧钢板） 4mm6mm厚度间隔为0.5mm 6mm30mm厚度间隔为 lmm 30mm60mm厚度间隔为2mm 一般碳素钢板材有 Q235-A、 Q235-B、 08、10、15、20等。8/24/2024272、钢管种类： 无缝钢管和有缝钢管。 无缝钢管有冷拔和热轧。 普通无缝钢管

11、常用材料有10、15、20等。 专门用途的无缝钢管，如热交换器用钢管、石油裂化用无缝管、锅炉用无缝管等。有缝管、水煤气管，分镀锌(白铁管)和不镀锌(黑铁管)两种。8/24/202428尺寸系列： 无缝钢管按公称直径DN。 有缝钢管主要用于输送低压流体的焊接 钢管。 8/24/202429第四节合金钢碳钢在使用中所受的限制：强度低；耐蚀性差；无法满足高温或低温工况。 在碳钢中添加适量的一种或多种合金元素，得到或改善某些性能。 按合金元素总含量分： 合金含量10%，高合金钢8/24/202430一、合金元素对钢的影响 目前常用的合金元素有：铬(Cr)， 锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)

12、， 钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。8/24/2024311、铬Cr提高耐腐蚀性能和抗氧化性能。含量达到13时，能使钢的耐腐蚀能力显著提高，并增加钢的热强性。提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，但使塑性和韧性降低。8/24/2024322、锰提高强度和提高低温冲击韧性。3、镍提高淬透性，有很高的强度，而又保持良好的塑性和韧性。提高耐腐蚀性和低温冲击韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈耐酸钢和耐热钢中。8/24/2024334、硅提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。 5、铝强脱氧剂

13、，显著细化晶粒，提高冲击韧性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐热性，对抵抗H2S介质腐蚀有良好作用。价格便宜，在耐热钢中常以它来代替铬。8/24/2024346、钼提高高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。钼能抗氢腐蚀。 7、钒于固溶体中提高高温强度，细化晶粒，提高淬透性。铬钢中加少量钒，在保持钢的强度情况下，能改善钢的塑性。8/24/2024358、钛强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。在不锈钢中稳定碳，防止晶间腐蚀提高耐热性。 9、稀土元素提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能。8/24/202436二、低合金钢 1、钢号： 20表示含碳量平均为

14、万分之二十(或0.2%)，35CrMo表示含碳量平均为万分之三十五(或0.35%)，含 Cr、Mo不大于1.5%。当平均质量分数1.5%、2.5%，3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4。如36Mn2Si。8/24/2024372、低合金钢分类： 低合金结构钢,合金结构钢。 主要由于含碳量不同。三、高合金钢 主要指不锈钢和耐热钢8/24/202438第六节 锻件和紧固件u 锻件分为I、II、III、IV四个等级。 压力容器使用锻件不得低于II级。u 紧固件：专用级和商品级。8/24/202439 第七节 铸铁含碳量2%以上，含有 S、 P、 Si、 Mn等杂质。脆性材料，

15、抗拉强度较低，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐腐蚀性能。铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。8/24/2024401、灰铸铁2.7%4.0%，片状石墨形式，断面暗灰色。有优良的铸造性、减振性能，支架、阀体、泵体(机座、管路附件等)。在化工生产中可做烧碱生产中的熬碱锅、联碱生产中的碳化塔及淡盐水泵等。HT和抗拉强度Sb值表示，如 HT100，其中100表示Sb100MPa。常用灰铸铁牌号有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350。8/24/2024412、球

16、墨铸铁简称球铁。在强度、塑性和韧性方面大大超过灰铸铁，甚至接近钢材。用QT、抗拉强度值、延伸率表示，如QT400-18，其中400表示sb400MPa，18表示d=18%。8/24/2024423、高硅铸铁有高的耐蚀性能，含硅量增加耐蚀性增加。强度低、脆性大及内应力大，易于脆裂热导率小，线膨胀系数大，不适于制造温差较大的设备，否则容易产生裂纹。常用于各种耐酸泵、冷却排管和热交换器牌号有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。8/24/202443三、可焊接的低合金高强度钢碳含量通常小于0.25%。有较高的屈服强度（3001000MPa）和屈强比（ss/sb=0.65

17、0.95），较好的冷热加工性能、良好的焊接性能，较低的冷脆倾向以及较好的抗大气、海水等腐蚀能力。8/24/202444低合金高强度钢按性能和用途分高强度钢、低温钢和耐蚀钢1、高强度钢350MPa强度级，典型牌号为16Mn；400MPa强度级，典型钢号为14MnMoV500MPa强度级，典型12MnNiCrMoVCu用于船舶、车轴、压力容器、锅炉、输送管线等的焊接结构件。8/24/2024452、低温钢主要有09Mn2V(-70)、06MnNb(-90)3、耐蚀钢10MnPNbRE钢耐海洋大气及海水腐蚀，12MnAlV钢制造炼油厂耐高温硫化氢设备。8/24/202446大型化工容器16MnR，质

18、量比碳钢轻l/3；与碳钢相比，用15MnV制造球形贮罐可节省钢材约45%。根据容器的具体操作条件(温度、压力)和制造加工(卷板、焊接)要求，选用8/24/202447五、特殊性能钢不锈钢、耐热钢和高温合金及低温用钢1、不锈钢不锈钢和耐酸钢的统称，也称不锈耐酸钢一般称耐空气、蒸汽和水等弱腐蚀介质的钢为不锈钢，称耐酸、碱、盐等强烈腐蚀性介质的钢为耐酸钢。8/24/202448通常按钢的金相组织分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和马氏体不锈钢等8/24/202449（1）铁素体不锈钢含碳0.15，铬量在1230。有些钢种还含有钼、钛等元素。不锈纲中的含碳量都较低，Cr23C6而

19、消耗了铬。都在13以上。对晶间腐蚀比较敏感；铬含量高时，脆性转变温度高，可焊性较差。lCr13、2Cr13、受冲击载荷较大的零件0Cr13、0Cr17Ti耐氧化性酸和硫化氢气体的腐蚀，部分代替高铬镍型不锈钢8/24/202450（2）奥氏体不锈钢优异的综合性能，包括优良的力学性能，冷、热加工和成型性，可焊性和在许多介质中的良好耐蚀性。含氯离子，发生晶间腐蚀的倾向。锰和氮代替不锈钢中的镍，发展出了铬锰镍氮系和铬锰氮系不锈钢。例如Cr18Mn8Ni5、Cr18Mn10Ni5Mo3N。8/24/202451在400800的温度范围内，碳从奥氏体中以碳化铬（Cr23C6）形式沿晶界析出，使晶界附近的合

20、金元素（铬与镍）含铬量降低到耐腐蚀所需的最低含量（12%）以下，腐蚀就在此贫铬区产生。这种沿晶界的腐蚀称为晶间腐蚀。8/24/202452防止晶间腐蚀的方法：1）降低含碳量0.06%时不易产生，0.03%时可靠地克服，超低碳不锈钢，如00Cr19Nil02）稳定碳原子，加入Ti，Nb，V，Mo稳定剂，广泛用，0Cr18Nil0Ti、0Cr18NillNb3）形成双相组织，加入铁素体促成元素Ti，Al，Si，Mo，铁素体含铬高、补充快，5%以内，阻断腐蚀通路。8/24/202453防止晶间腐蚀的方法：4）控制热规范，快速加热和冷却，或非常缓慢。5）补充热处理稳定化退火（免疫处理）：850度保温2

21、小时，充分扩散高温淬火水冷（固熔）：1100度左右加热后淬火，单相奥氏体8/24/202454加入Mo提高对氯离子Cl-的耐蚀能力，lCr18Nil2Mo3Ti。0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti。同时加入Mo、Cu，则在室温、浓度为50%以下的硫酸中也具有较高的耐蚀性，也可提高在低浓度盐酸中的抗腐蚀性8/24/2024552、耐热钢和高温合金例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等，温度往往达到1000以上。300350即需选用耐热钢，一般耐热钢工作温度都在700以下，7001000用高温合金。8/24/202456耐热钢Cr、Al、Si铁素体形成元素，被高温气体氧化后生成一种致密的氧化膜。Ni、

22、Mn奥氏体形成元素，提高高温强度和改善抗渗碳性。V、Nb、Ti形成强碳化物提高高温强度。C和N扩大和稳定奥氏体提高高温强度B和Re均为耐热钢中添加的微量元素，可以显著提高钢材的抗氧化性，并改善其热塑性。8/24/202457耐热钢按特性和用途可分为抗氧化钢（又称高温不起皮钢）和热强钢。抗氧化钢是指高温下具有较好的抗氧化性，并有适当强度的钢种。热强钢高温下有较好的抗氧化性和耐腐蚀能力，且有较高的强度。常用来高温工作下的汽缸、螺栓及锅炉的过热器等。8/24/202458高温合金铁基合金、镍基合金、钴基合金。铁基耐热合金工作温度在700以下，含有相当高的铬、镍成分和其他强化元素。镍基耐热合金是目前在

23、700900范围内使用得最广泛的一种高温合金。这类合金的镍含量通常在50%以上。钴基耐热合金的高温强度主要靠固溶强化获得。钴价格昂贵，应用受到很大的限制，一般在1000以上才用。8/24/2024593、低温用钢深冷分离、空气分离等。（温度-20）目前国外低温设备用的钢材主要是以高铬镍钢为主，也有使用镍钢、铜和铝等。我国无铬镍的低温钢材系列。16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR8/24/202460第五节有色金属铜T黄铜H青铜Q铝L铅Pb铸造合金Z轴承合金Ch8/24/202461一、铝及其合金浓硝酸以及干氯化氢、氨气中耐腐蚀卤素离子的

24、盐类、氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝表面的氧化膜。铝不会产生火花，常用于制作含易挥发性介质的容器；铝不会使食物中毒，不沾污物品，不改变物品颜色，在食品工业中代替不锈钢。铝的导热性能好，适合于作换热设备8/24/202462变形铝合金（工业纯铝和防锈铝）和铸造铝合金1、变形铝合金（1）工业纯铝工业高纯铝1A85、1A90，抗硫腐蚀，浓硝酸设备，高压釜、槽车、贮槽、阀门、泵。工业纯铝8A06，耐硫腐蚀、防污染而不要求强度的设备，例如：反应器、热交换器、深冷设备、塔器等。8/24/202463（2）防锈铝由铝锰系或铝镁组成的铝合金，5A02、5A03、5A05、5A06等。强度比纯铝高5A02、5A03

25、用于中等强度的零件或设备；5A05制造油箱、管道、低压容器、铆钉5A06用于受力零件及焊制容器。由于熔焊的铝材在低温(0-196)下冲击韧性不下降，很适合做低温设备。8/24/2024642、铸造铝合金是铝、硅合金。Al-Si系，俗称硅铝明，典型牌号ZAlSi7Mg，合金号为ZL101；Al-Cu系，应用最早，热强性高，300，耐腐蚀性较差。典型牌号ZAlCu5Mn，合金号为ZL201；Al-Mg系，室温力学性能高，耐腐蚀性能好，但热强性低。铸造性能差，典型牌号ZAlMg10，合金号为ZL301；8/24/202465Al-Zn系，Zn在Al中溶解度大，再加入硅及少量镁、铬等元素，具有良好的综

26、合性能，典型牌号ZAlZn11Si17，合金号为ZL401。铝的铸造性、流动性好，铸造时收缩率和生成裂纹的倾向性都很小。耐蚀性好，且密度小，广泛用来铸造形状复杂的耐蚀零件，如管件、泵、阀门、汽缸、活塞等。8/24/202466二、铜及其合金半贵重金属1、纯铜（紫铜）低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于制作深冷设备和高压设备垫片。耐稀硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸及其它非氧化性酸等介质的腐蚀，对淡水、大气、碱类溶液的耐蚀能力很好。不耐各种浓度的硝酸、氨和铵盐溶液。8/24/202467变形纯铜的牌号Tl、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。T1、T2是高纯度铜，用于

27、制造电线，配制高纯度合金。T3杂质含量和含氧量比T1、T2高，主要用于一般材料，如垫片、铆钉等。TU1、TU2为无氧铜，纯度高，主要用作真空器件。TP1、TP2为磷脱氧铜，多以管材供应，主要用于冷凝器、蒸发器、换热器、热交换器的零件等。8/24/2024682、铜合金黄铜：铜与锌的合金称黄铜白铜：镍的质量分数含量低于50%的铜镍合金称为简单（普通）白铜，再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜称为复杂（特殊）白铜。青铜：其它合金。铜与锡的合金称为锡青铜；铜与铝、硅、铅、铍、锰等组成的合金称无锡青铜。8/24/202469（1）黄铜铜与锌的合金称黄铜。铸造性能好，力学性能比纯铜高，耐蚀性能与纯铜相似，在

28、大气中耐腐蚀性比纯铜好，价格便宜，应用较广。在黄铜中加入锡、铝、硅、锰等元素，特种黄铜。锰、铝能提高强度；铝、锰和硅提高抗蚀性和减磨性；铝能改善切削加工性。8/24/202470常用的黄铜牌号有H80、H68、H62等H80大气、淡水及海水中有较高耐腐蚀性、加工性能优良，可作薄壁管和波纹管。H68塑性好，可在常温下冲压H62在室温下塑性较差，但机械强度较高，易焊接，价格低廉，可做深冷设备的筒体、管板、法兰及螺母等。锡黄铜HSn70-l含有1%的锡，能提高在海水中的耐蚀性。称海军黄铜。8/24/202471（2）白铜镍含量低于50%的铜镍合金称为简单（普通）白铜，再加入锰、铁、锌或铝等元素的白铜

29、称为复杂（特殊）白铜。白铜是工业铜合金中耐腐蚀性能最优者，抗冲击腐蚀、应力腐蚀性能亦良好，是海水冷凝管的理想材料。8/24/202472（3）青铜铜与锡的合金称为锡青铜；铜与铝、硅、铅、被、锰等组成的合金称无锡青铜。锡青铜分铸造锡青铜和压力加工锡青铜。锡青铜典型牌号ZQSn10-1，有高强度和硬度，能承受冲击载荷，耐磨性很好，具有优良的铸造性，比纯铜耐腐蚀。锡青铜用来铸造耐腐蚀和耐磨零件，如泵壳、阀门、轴承、蜗轮、齿轮、旋塞等。无锡青铜力学性能好8/24/202473三、钛及其合金钛的密度小（4.507g/cm3）、强度高、耐腐蚀性好、熔点高。工业纯钛牌号有TA0、TA2、TA3(编号愈大、杂

30、质含量愈多)。纯钛加工性能良好；有良好的耐蚀性。钛也是很好的耐热材料。在钛中添加锰、铝或铬钼等元素，可获得性能优良的钛合金。8/24/202474四、镍及其合金高强度和塑性，好的延伸性和可锻性。好的耐腐蚀性，用于制造处理碱介质的化工设备。牌号为NCu28-2.5-1.5的蒙乃尔耐蚀合金应用最广。蒙乃尔合金能在500时保持高的力学性能，能在750以下抗氧化，在非氧化性酸、盐和有机溶液中比纯镍、纯铜更具耐蚀性。8/24/202475五、铅及其合金硬度低、强度小，不宜单独作为设备材料，只适于做设备的衬里。热导率小；纯铅不耐磨，非常软。但在许多介质中，特别是在硫酸(80%的热硫酸及92%的冷硫酸)中铅

31、具有很高的耐蚀性。铅与锑合金称为硬铅，硬度、强度都比纯铅高，在硫酸中的稳定性也比纯铅好。硬铅的主要牌号为PbSb4、PbSb6、PbSb8和PbSb10。8/24/202476铅和硬铅在硫酸、化肥、化纤、农药、电器设备中可用来做加料管、鼓泡器、耐酸泵和阀门等零件。由于铅具有耐辐射的特点，在工业上用作X射线和g射线的防护材料。铅合金的自润性、磨合性和减振性好，噪音小，是良好的轴承合金。铅合金还用于铅蓄电池极板、铸铁管口、电缆封头的铅封等。8/24/202477第六节非金属材料既可用作结构材料，又能作设备的保护衬里、涂层，还可做设备的密封材料、保温材料和耐火材料。非金属材料分为无机非金属材料（陶瓷

32、、搪瓷、岩石、玻璃等）及有机非金属材料（塑料、涂料、橡胶等）及近2030年来发展的复合材料（玻璃钢、不透性石墨等）。8/24/202478一、无机非金属材料1、化工陶瓷好的耐腐蚀性、耐热性和一定机械强度。导热性差，热膨胀系数较大，受碰击或温差急变而易破裂。8/24/2024792、化工搪瓷由含硅量高的瓷釉通过900左右的高温煅烧，使瓷釉密着在金属表面。具有优良的耐腐蚀性能、力学性能和电绝缘性能，但易碎裂。热导率不到钢的1/4，热膨胀系数大。不能直接用火焰加热，以免损坏搪瓷表面，可以用蒸汽或油浴缓慢加热。使用温度为-30270。8/24/2024803、辉绿岩铸石用辉绿岩熔融后制成，可制成板、砖

33、等材料作设备衬里，也可做管材。铸石除对氢氟酸和熔融碱不耐腐蚀外，对各种酸、碱、盐都具有良好的耐腐蚀性能。8/24/2024814、玻璃化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃（耐热玻璃）或高铝玻璃，它们有好的热稳定性和耐腐蚀性。有耐腐蚀性、清洁、透明、阻力小、价格低等特点，但质脆、耐温度急变性差，不耐冲击和振动。目前已成功采用在金属管内衬玻璃或用玻璃钢加强玻璃管道，来弥补其不足。8/24/202482二、有机非金属材料1、工程塑料是用高分子合成树脂为主要原料，加入添加剂以改善产品性能。热塑性材料遇热软化或熔融，冷却后又变硬，可反复多次。聚氯乙烯、聚乙烯等。热固性塑料固化后不能用加热的方法使之

34、再软化，酚醛树脂、氨基树脂等。有良好的耐腐蚀性能、一定机械强度、良好的加工性能和电绝缘性能，价格较低8/24/202483（1）硬聚氯乙烯（PVC）塑料使用温度为-10+55。当温度在6090时，强度显著下降。（2）聚乙烯（PE）塑料在室温下，除硝酸外，对各种酸、碱盐溶液均稳定，对氢氟酸特别稳定。（3）耐酸酚醛塑料（PF）使用温度为-30+130。这种塑料性质较脆、冲击韧性较低。8/24/202484（4）聚四氟乙烯（PTFE）塑料耐强腐蚀性介质腐蚀。甚至超过贵重金属金和银，有塑料王之称。常用作耐腐蚀、耐高温密封元件及高温管道。有良好的自润滑性，还可以用作无油润滑压缩机的活塞环。有突出的耐热和

35、耐寒性，使用温度范围为-200250。8/24/202485（5）玻璃钢又称玻璃纤维增强塑料。用合成树脂为粘结剂，以玻璃纤维为增强材料，按一定成型方法制成。具有优良的耐腐蚀性能，强度高和良好的工艺性能，是一种新型非金属材料。树脂不同而差异很大。环氧玻璃钢（常用）、酚醛玻璃钢（耐酸性好）、呋喃玻璃钢（耐腐蚀性好）、聚酯玻璃钢（施工方便）等。8/24/2024862、涂料品种多，选择范围广、适应性强、使用方便、价格低、适于现场施工等。涂层较薄容易脱落，应用受到了限制。防锈漆、底漆、大漆、酚醛树脂漆、环氧树脂漆以及某些塑料涂料，如聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等。用静电喷涂。涂料利用率高，容易进行机械化、

36、自动化的大型生产，减少溶剂和涂料的挥发和飞溅，涂膜质量稳定。8/24/2024873、不透性石墨由各种树脂浸渍石墨消除孔隙后得到有较高的化学稳定性和良好的导热性，热膨胀系数小，耐温度急变性好；不污染介质，能保证产品纯度；加工性能良好。机械强度较低、性脆。常被用来作腐蚀性强介质的换热器，如氯碱生产中应用的换热器和盐酸合成炉，8/24/202488第七节化工设备的腐蚀及防腐措施8/24/202489常见的金属腐蚀破坏的形态有均匀腐蚀和局部腐蚀（区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、表面下腐蚀等）8/24/202490第八节化工设备材料选择从设备结构、制造工艺、使用条件和寿命等方面考虑，而且还要从设备工作条件

37、下材料的物理性能、力学性能、耐腐蚀性能及材料价格与来源、供应等方面综合考虑。8/24/202491一、材料的物理、力学性能方面一般中、低压设备屈服限235到345MPa级。直径较大、压力较高，最好采用普低钢，强度级别宜用400MPa级或以上。操作温度超过400，还需考虑材料的蠕变强度和持久强度。压力容器用钢材，d5不得低于14%。当钢材延伸率d518%时，加工应特别注意。钢管不宜强度级别过高，弯管率很关键，要求塑性好。8/24/202492二、材料的耐腐蚀性某磷肥厂需设计一个40m3浓硫酸贮罐，可选灰铸铁、高硅铸铁、碳钢、铬镍不锈钢和碳钢用瓷砖衬里等。灰铸铁、高硅铸铁抗拉强度低、质脆，不能铸造

38、大型设备，故不宜采用。碳钢的机械强度高、质韧，焊接性能好，但稀硫酸腐蚀严重，故也不能采用。不锈钢价格比较贵，焊接加工要求较高。碳钢做罐壳内衬非金属较合适8/24/202493三、材料的经济性碳钢与普低钢的价格比较低廉，应优先选用。考虑国家生产与供应情况，因地制宜选取，品种应尽量少而集中，以便于采购与管理。8/24/202494四、其他方面压力容器的材料选择应根据容器的操作条件、腐蚀情况及制造加工要求，依照国家标准GB150-1998的规定，并按GB6654-1996压力容器用钢板与JB4726-94压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的规定选用。为了节省材料，中、高压容器应优先选用普通低合金钢（16MnR、15MnVR）。8/24/202495