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化工设备常用材料
化工生产过程的工艺条件非常复杂，压力范围从真空到高压甚至超高压； 温度范围从低温到高温； 介质具有腐蚀性、易燃、易爆、有毒甚至剧毒。
为了保证化工设备的安全运行，设计对化工设备选材的可靠性提出了很高的要求。 化工设备常用的材料可分为金属和非金属两大类。 其中，金属材料的应用最为广泛。 选择材料时需要考虑很多因素。
对材料的一般要求如下：
①应有足够的强度和刚度； 良好的塑性和韧性。
②在所处介质中具有一定的耐腐蚀性能。
③加工性能好
④资源丰富，供给充足，经济合理。
材料特性
(1)机械性能
力学性能是指材料在受到外力作用和变形过程中的特性。 材料的机械性能是通过实验测量的。
①强度
强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。
材料在室温下的强度指标包括屈服极限和强度极限。 屈服极限a是材料在外力作用下开始产生塑性变形时的最小应力值（MPa）。 强度极限a是材料在外力作用下断裂前所能承受的最大应力值（MPa）。
这两个强度指标是确定材料在常温下工作时的许用应力的依据。 金属材料在高温和恒定载荷下长期工作时，会出现缓慢的塑性变形现象，这种现象称为材料的“高温蠕变”。
②刚度
刚度是指材料在外力作用下抵抗变形的能力。
③稳定性
稳定性是指部件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力。 材料的稳定性参数是弹性模量E和泊松比u。
④可塑性
塑性是指材料在受到外力破坏之前发生塑性变形的能力。 伸长率和断面收缩率是材料的塑性指标。
⑤韧性
断裂韧性和冲击韧性都是材料韧性的指标。 断裂韧性K是指材料在不断裂的情况下应具有的应力强度因子，是强度和塑性的综合指标。
⑥硬度
硬度是衡量金属材料软硬程度的性能参数。 表示金属材料表面局部体积内抵抗弹性变形、塑性变形和断裂的能力。 因试验方法不同，硬度指标也不同。
(2)物理性质
材料的物理性能包括密度、熔点、热膨胀、导热性、导电性、磁性、弹性等钢材的机械性能指标，这些性能必须满足往复机械、旋转机械和换热设备等设计参数的要求。
(3) 化学性质
这里金属材料的化学性能主要是指材料在其所处介质中的化学稳定性。 制造设备所用的材料在工作中应既不污染介质又不具有足够的耐腐蚀性能。
(4) 工艺性能
金属的工艺性能是指材料可加工的性能，即铸造性、锻造性、焊接性、切削性、热处理性能和冷弯性能等加工性能。
材料分类
工程材料是指金属材料、有机高分子材料（树脂）、无机非金属材料（含陶瓷材料）三大系列的全部材料范围。 制造化工设备的主要材料是金属材料。
金属材料分类
金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属是钢的总称，黑色金属分为生铁和钢。
生铁可分为炼钢生铁、铸造生铁和合金生铁；
钢可分为碳素钢和合金钢。
有色金属包括铜、铝、铅、镍、钛等及其合金。 钢和铁都是铁和碳的合金。
铁碳合金由约95%的Fe元素、0.05%-4%的C元素和约1%的原矿中并在冶炼过程中混入的杂质组成。 这些杂质主要是Mn、Si、S、P、O、N、H等元素。
钢和铁按其化学成分分类。
含碳量0.02%～2%的钢；
含碳量大于2%的铸铁（C>4.3%无使用价值）。
含碳量小于0.02%的为工业纯铁（很少使用）。
含碳量对钢的力学性能有决定性的影响。
一般来说，含碳量的增加会增加钢的强度和硬度，而塑性和韧性会下降。
工业上应用最广泛的是钢材。 钢材的分类方法有很多种。 分类方法有按化学成分分类、按质量分类、按冶炼方法分类、按金相组织分类和按用途分类等。
按化学成分可分为：
碳钢和合金钢。
按质量可分为：
普通钢（S≤0.050%，P≤0.050%），
优质钢（S≤0.040%，P≤0.040%）和
优质钢（S≤0.02%～0.03%，P≤0.03%～0.035%）。
按冶炼方法分类时，冶炼时可分为不同类型的炉子：
平炉钢、转炉钢、电炉钢；
根据脱氧程度和浇注系统又分为：
镇静钢（完全脱氧，质量好，价格高），
沸腾钢（符号F，脱氧不完全，质量差，价格低），
半镇静钢（符号b，性能特点介于前两者之间）。
按金相组织分类可分为：
铁素体钢、奥氏体钢等，
也可按热处理方法进一步分类，如退火态钢、正火态钢、无相变或部分相变钢等。
按用途可分为：
建筑和工程用钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业用钢。 如桥梁用钢（Q）、锅炉用钢（g）、集装箱用钢（R）、焊条用钢（H）等。
我国《钢材分类》国家标准（GB/-9P）是参照国际标准（/1、/2）制定的。
第一部分按化学成分分类；
第二部分按主要质量等级、主要性能和使用特点分类。
化工行业常用非金属材料
根据其化学特性，材料一般分为无机材料和有机材料两大类。
1 无机非金属材料
传统的无机非金属材料主要是指陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四大类。 由于这四类材料的化学成分都是硅酸盐，所以又称为硅酸盐材料，又因为陶瓷材料的历史悠久，应用最为广泛。 它也常被称为陶瓷材料。
20世纪40年代以来，随着科学技术的发展，传统的硅酸盐材料技术逐渐发展为新型无机非金属材料科学与工程。
该领域的研发工作活跃，走在整个材料科学与工程发展的前沿，尤其是先进陶瓷、非晶材料、人造晶体和无机涂层的研究。
无机非金属材料一般不耐腐蚀，脆性大，不耐剧烈的温度变化，不能进行机械加工。
(1)化学陶瓷
陶瓷材料具有良好的化学惰性、耐高温、抗蠕变、耐磨等性能，其机械、电学、声学、光学、热学、磁学、弹性以及它们之间的耦合等性能越来越受到人们的关注。
广义的陶瓷材料包括传统陶瓷、无机涂层材料（搪瓷）、非晶材料（玻璃）等陶瓷材料，除氢氟酸和强碱外，一般都耐腐蚀。
在化学工业中，主要用于氯气和盐酸工业。 设备内衬可用陶瓷砖、板材等材料； 陶瓷还可以用作耐酸碱腐蚀、耐高温、耐磨或隔热（如氧化锆）涂层材料，以达到提高设备效率或延长寿命的目的。
(2) 化学搪瓷
珐琅是在金属基材上涂上珐琅，经高温烧结而成。 应用最广泛的有耐酸搪瓷（以钢板或铸铁为基材，又称搪玻璃）、微晶搪瓷（以钢、不锈钢或耐热合金板为基材）、远红外辐射搪瓷和高-耐温搪瓷（以不锈钢或耐热合金板为基材）。
搪瓷具有良好的耐腐蚀性、机械性能和电绝缘性能。 可用于搪瓷设备或衬里。其中，耐酸搪瓷具有良好的物理性能，能耐各种化学介质的腐蚀。 适用于制作反应罐、聚合釜、蒸发器、冷凝器、分馏塔、储罐、耐酸泵、阀门、混合器、管道等。
(3) 辉绿岩铸石
辉绿岩铸石熔化后可铸成板材和砖块。 主要用作设备衬里。
(4) 玻璃
化工行业常用的玻璃主要有硼玻璃，具有耐热性； 高铝玻璃，耐热、耐腐蚀。 可用作管道、管件、隔膜阀、视镜、液位计等。
(5) 不透水石墨
石墨材料包括天然石墨和人造石墨。
天然石墨矿物杂质含量大，不易选出。 可用作表面涂层和胶体润滑剂。
人造石墨是经过特殊加工（如用有机材料碳化、石墨化）制成的不透水石墨。 它以一般人造石墨制品为基体，浸渍树脂填充基体中的孔隙，或石墨粉加树脂制成。 粘合剂，压制或浇注，也称为塑料石墨。
不透水石墨具有优越的耐腐蚀性、导热性好、线膨胀系数小、抗热震性强、加工性能好等特点； 但强度低且脆。 常用于化工设备，如块状、管状和径向石墨换热器、降膜石墨吸收器、浓硫酸石墨稀释器、石墨盐酸合成炉、耐腐蚀管道、管件和床板、石墨防爆片， ETC。
不透水石墨的化学性质随浸渍树脂的性质而变化。 除强氧化性介质和强碱外，酚浸渍石墨还能抵抗各种有机酸、无机酸、盐溶液和各种有机溶剂的腐蚀。 用呋喃树脂浸渍的更耐强碱和强氧化性酸。 PTFE浸渍石墨耐各种介质的腐蚀。
2 有机高分子材料
有机高分子材料成型加工性好，耐腐蚀，密度小； 但它们一般不耐高温、氧化性介质腐蚀和溶剂侵蚀。
(1)工程塑料
塑料具有一定的强度，易于加工成型，焊接性能好； 但导热系数小，线膨胀系数大（约为钢的10倍），冲击韧性低，耐热性差； 许多塑料摩擦系数低，耐磨性好，并具有自润滑性。
在正常情况下，塑料不会与酸、碱、盐、油和水等许多物质发生化学反应，但有些塑料会被腐蚀。
塑料按其机械性能不同，有硬的和有韧性的塑料，如聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜等； 硬而坚固的塑料，如聚甲醛、环氧增强塑料等； 硬脆塑料，如聚苯乙烯、酚醛塑料、有机玻璃等； 软而韧的塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。
硬质聚氯乙烯塑料可用于低压（普通）压力管道和设备； 聚乙烯塑料具有优良的绝缘、防水和化学稳定性，可用作管道、管件、阀门、泵等的材料，也可用作衬里和防腐涂层； 耐酸酚醛塑料 PTFE塑料可作为耐腐蚀、耐高温的密封元件 FRP强度高、耐腐蚀、工艺性能好。
(2) 橡胶
有两种类型的橡胶，天然的和合成的。 它们的共同特点是弹性高、永久变形小、储能性能好。
在化学工业中，橡胶主要用于动、静密封。 如各种油封、衬套、垫片等，用于密封轴、管道和容器法兰。 也可与其他材料（金属、纤维）复合用作传动胶管、传动带、三角带等。
(3) 油漆
涂料包括各种防腐涂料、塑料涂料（聚乙烯、聚氯乙烯）等，用作设备的防腐涂料。
化工设备选材原则
1.遵循标准：
GB150-1998《钢制压力容器》《压力容器安全技术监督规程》
HGJ15-89《钢制化工容器选材规程》
2、压力容器采用普通低碳钢时，常用
Q235B、Q235C
3. 考虑经济性 4. 其他准则：
a) 碳钢用于腐蚀性介质较小的常压容器和低压容器或壁厚较小的中压容器；
b) 低合金钢，用于介质腐蚀性较小的中、高压容器；
c) 不锈钢用于介质腐蚀性强的场合；
d) 耐热钢用于高温场合
e) 奥氏体不锈钢不能用于易发生晶间腐蚀的场合；
5、标准件选材符合国家标准或行业标准
工业标准
6、钢材使用温度符合要求。
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