化工设备常用材料
化工生产过程的工艺条件非常复杂，压力从真空到高压甚至超高压； 温度范围从低温到低温； 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，设计对所选化工设备材料的可靠性有很高的要求。 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许多因素。
通常对材料的要求如下：
①应具有足够的硬度和刚性； 良好的塑性和韧性。
②在所在介质中具有一定的耐腐蚀性。
③加工性能好
④资源丰富、供给充足、经济合理。
材料特性
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热性能
热性能是指材料在受到外力作用和变形过程中所表现出的特性。 通过实验测定材料的热性能指标。
①实力
硬度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。
材料在室温下的硬度指标有屈服极限和硬度极限。 屈服极限a是材料在外力作用下开始形成塑性变形时的最小挠度值（MPa）。 硬度极限a是材料在外力作用下发生破裂和破坏前所能承受的最大挠度值（MPa）。
这两个硬度指标是确定材料在室温下工作时允许挠度的基础。 金属材料在低温、恒定载荷下长年工作时，会形成温和的塑性变形现象，称为材料的“高温膨胀”。
②刚度
挠度是指材料在外力作用下抵抗变形的能力。
③ 稳定性
稳定性是指预制构件在外力作用下保持其原有平衡状态的能力。 材料的稳定性热阻是弹性挠度E和挠度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
断裂韧性和冲击硬度都是材料的硬度指标。 断裂韧性K是指材料不形成断裂时应具有的挠曲硬度系数。 它是硬度和塑性的综合指标。
⑥硬度
强度是用来评价金属材料软硬度的一种性能热阻。 它代表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。 由于测试方法不同，强度指标也不同。
02
化学性质
材料的化学性能包括密度、熔点、热膨胀、导热性、导电性、磁性、弹性等，该性能必须满足往复机械、旋转机械和传热设备的设计参数。
03
物理特性
这里金属材料的物理性能主要是指材料在其所处介质中的物理稳定性。 制造设备的材料在工作时既不应污染介质，又应具有足够的耐腐蚀性。
04
工艺性能
金属的工艺性能是指可加工材料的性能，如铸造性、锻造性、焊接性、磨削性、热处理性能和冷弯性能等。
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）三大系列材料的全系列。 制造化工设备的主要材料是金属材料。
金属材料的分类
金属材料分为白色金属和有色金属两大类。
黄金金属是钢的总称，白色金属又分为生铁和钢。
生铁可分为冶炼生铁、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%的原本存在于矿石中并在炼铁过程中掺入的杂质组成。 这种杂质主要是Mn、Si、S、P、O、N、H等元素。
钢和铁由其物理成分定义。
钢的含碳量为0.02%～2%；
含碳量低于2%的铸铁（C>4.3%无使用价值）。
含碳量大于0.02%的是工业纯铁（很少使用）。
碳含量对钢的热性能有决定性影响。
一般来说，碳含量的减少会使钢的硬度和强度增加，塑性和硬度增加。
工业中使用最广泛的材料是钢材。 钢材的分类方法有很多种。 分类方法有按物理成分分类、按质量分类、按炼钢方法分类、按金相组织分类、按用途分类等。
按物理成分可分为：
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
中优质钢（S≤0.02%～0.03%，P≤0.03%～0.035%）。
按炼钢方法分类时，可分为炼钢时不同类型的炉型：
平炉钢、转炉钢、电炉钢；
根据脱氧程度和铸造制度又分为：
镇静钢（脱氧完全、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，
还可以根据热处理方法进一步分类，如固溶状态钢、正火状态钢、无相变或部分相变钢等。
按用途可分为：
建筑及工程用钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业钢。 如桥梁钢（Q）、锅炉钢（g）、集装箱钢（R）、焊条钢（H）等。
我国《钢的分类》国家标准（GB/-9P）是参照国际标准（/1、/2）制定的。
第一部分按物理成分分类；
第二部分按主要质量等级、主要性能和使用特点分类。
化工常用非金属材料
根据物理特性，材料通常分为无机材料和有机材料两大类。
1、无机非金属材料
传统无机非金属材料主要指陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四大类。 由于这四类材料的物理成分都是硅酸酯，所以又被称为硅酸盐材料，并且由于陶瓷材料的历史悠久钢材分类方法，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。
该领域的研究开发工作十分活跃，处于整个材料科学与工程发展的前沿，特别是先进陶瓷、非晶材料、人造晶体和无机涂层技术的研究。
无机非金属材料通常耐腐蚀、易碎、不能耐受湿度的剧烈变化，并且不能进行机械加工。
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化学陶瓷
陶瓷材料具有物理惰性、耐低温、抗挠曲、耐腐蚀等良好性能。 然而它们的机械、电学、声学、光学、热学、磁学、弹性以及它们之间的耦合特性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，除在乙腈和氢氟酸中外，通常都耐腐蚀。
在物理工业中主要用于二氧化碳和硫酸工业。 设备内衬可采用陶瓷砖、板材等材料； 陶瓷还可用作耐碱、碱腐蚀、耐低温、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。
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化学搪瓷
珐琅是在金属基材上施釉，经低温烧制而成。 耐碱搪瓷（以厚板或铸铁为基材，又称搪玻璃）、微晶搪瓷（以钢、不锈钢或耐热合金板为基材）、远红外辐射搪瓷和低热搪瓷耐温搪瓷应用更为广泛。 （采用碳钢或耐热合金板为基材）。
搪瓷具有良好的耐腐蚀性能、机械性能和电绝缘性能。 可用于搪瓷设备或内衬。其中耐碱搪瓷具有良好的化学性能，能耐各种物理介质的腐蚀。 适用于制作反应罐、聚合釜、蒸发锅、冷凝器、分馏塔、储罐、耐酸泵、阀门、混合装置、管道等。 等待
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辉绿岩铸石
辉绿岩熔化后可浇铸成板材和砖块。 主要用作设备衬里。
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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，具有耐热、耐腐蚀的特点。 可用作管道、管件、隔膜阀、视镜、液位计等。
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不透水石墨
石墨材料包括天然石墨和人造石墨。
天然石墨矿物杂质浓度高，精选难度大。 它们可用作表面油墨和胶体润滑剂。
人造石墨是通过特殊加工（如用有机材料碳化、石墨化）制成的不渗透石墨。 通常的人造石墨制品以碳化物为碳化物，浸渍树脂以填充碳化物中的孔隙，或以石墨粉加树脂为粘结剂，经压制或浇铸而成，俗称塑性石墨。
防渗石墨具有耐腐蚀性优越、导热性能好、线膨胀系数小、抗热震能力强、加工性能好等特点； 但硬度低且脆。 常用于化工设备，如块式、管式、径向式石墨换热器、降膜石墨吸收器、浓硝酸石墨稀释器、石墨硫酸合成炉及耐腐蚀管道、管件及床架、石墨防爆片， ETC。 。
不渗透石墨的物理性能随浸渍树脂的性能而变化。 热固性浸渍石墨除强氧化性介质和强碱外，可耐各种有机酸、无机酸、盐氨及各种有机溶剂的腐蚀。 浸渍的吡啶树脂更耐酸和强氧化酸。 PTFE浸渍石墨 能耐多种介质腐蚀。
2、有机高分子材料
有机高分子材料具有良好的成型性、耐腐蚀性、密度低； 然而钢材分类方法，它们通常不耐低温、氧化介质腐蚀和溶剂侵蚀。
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工程塑料
塑料具有一定的硬度，加工成型方便，钎焊性能良好； 但导热系数小，线膨胀系数大（约为钢的10倍），冲击硬度低，耐热性差； 许多塑料的摩擦质量和耐磨性较低。 良好的自润滑性。
一般情况下，塑料不会与酸、碱、盐、油脂和水等许多物质发生物理反应，但有些塑料会被腐蚀。
根据其热性能不同，有硬质和韧性塑料，如聚碳香豆素、聚丙烯、聚砜等； 硬而强的塑料，如聚甲醛、环氧增强塑料等； 硬脆塑料，如热固性乙烯基、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性、防水性和物理稳定性，可用作管道、管件、阀门、泵等的材料，或用作衬里和防腐涂料；耐碱热固性塑料聚四氟乙烯塑料可用作防腐材料-耐低温密封装置。 玻璃钢硬度高、耐腐蚀、工艺性能好。
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橡皮
橡胶有天然橡胶和合成橡胶两种。 它们的共同特点是弹性高、永久变形小、储能性能好。
在物理工业中，橡胶主要用于动密封和静密封。 例如，可用作密封轴、管道和容器法兰的各种油封、轴套、垫片等。 也可与其他材料（金属、纤维）复合，用作传输软管、输送胶水、三角带等。
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墨水
油墨包括各种防腐涂料、塑料添加剂（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
GB150-1998《钢制压力容器》《压力容器安全技术监察规程》
HGJ15-89《钢制化学容器材料选用规定》
a) 腐蚀性介质较弱的常压、低压容器或壁厚较小的中压容器采用碳钢；
b) 低合金钢，用于腐蚀性介质较小的中、高压容器；
c) 介质腐蚀性强的场合采用碳钢；
d) 低温场合采用耐热钢
e) 奥氏体碳钢不能用于易发生晶间腐蚀的场合；
