化学机能是指材科正在所处介质中的化学不变性,即材料 能否会取四周介质发生化学或电化学感化而惹起侵蚀。 材料的化学机能目标次要有耐侵蚀性和抗氧化性。

• 构成铁碳合金的铁具有两种晶格布局:910℃以下为具有体心立方晶格布局的α-铁, 910℃

• 使用:大大都用于出产过程中聚合、缩合、 环合、水解、凝结、合成、抽水、蒸发、 浓缩、蒸馏、中和、结晶、提纯、冷冻、 冷却、脱羧、夹杂等

简略单纯,成本较低等特点,正在精 细化工设备出产中普遍的用来 制做各类管接头、低压阀门、 轴、连杆、齿轮、活塞环等。

正在高的冲击负荷感化下发生加工软化而具有高耐磨机能 的高锰钢。次要成分为碳和锰,含碳量为1.0%~1.3%, 含锰量为11%~14%。碳含量较高能够提高耐磨性。用 来出产破裂机颚板、防弹钢板、安全箱钢板等。

因为金属的委靡断裂是俄然发生的,因而具有很大的 性,常易形成严沉变乱。零件的布局外形、概况粗 糙度等都影响机件的委靡强度。

特殊机能铸铁 精细化工设备对铸铁牲能的要求愈来愈高,不单要求它 具有更高的机械机能,有时还要求它具有某些特殊的性 能,如耐热、耐蚀及耐磨等。为此可向铸铁(灰口铸铁 或球墨铸铁等)中插手必然量的合金元素,如锰,获得 特殊机能铸铁(或称合金铸铁)。

• 错误谬误:是不耐热,一般只能正在100℃以下持久利用 • 使用: 常用正在侵蚀性介质中和无润滑剂环境下的轴承、

2.3.2 常用材料的力学机能要求 机械零件和部件,正在利用过程中都要遭到分歧性质的外 力感化,城市使机械零件和构件发生变形或。

宏不雅侵蚀电池:异种金属接触电池、统一金属分歧部位 取分歧浓度介质相接触、浸入电解质溶液中的金属因处 于分歧温度的区域而构成的温差侵蚀电池。它常发生正在 热互换器、浸式加热器、汽锅及其他雷同的设备中。

• 使用:正在精细化工设备中次要金属设 备的衬里或复合衬里中的防渗层。 如丁氰橡胶用于化工衬里,氯丁橡 胶用于油罐衬里管道,氟橡胶用于 化工衬里、高级密封件等。

• 奥氏体不锈钢:奥氏体(外文名:Austenite),碳溶 解正在铁中构成的一种间隙固溶体,呈面心立方布局, 无磁性。奥氏体是一种塑性很好,强度较低的固溶体, 具有必然韧性。分辩奥氏体不锈钢(含铬大于18%,还 含有 8%摆布的镍及少量钼、钛、氮等元素如 1Cr18Ni9Ti不锈钢)的方式之一就是用磁铁来看其能否 具有磁性。

电化学侵蚀的特点是正在侵蚀过程中有电流发生,金属正在 各类酸、碱、盐溶液及工业用水中的侵蚀,都属于电化 学侵蚀。

空气中加热到鲜红时,敏捷地吸气(氧.硫.碳.氮.氢等元 素强烈反映),故钛不宜做高温下的化工设备

按照分歧介质和利用前提,选用合适的金属材料。 氧化性酸:选用正在氧化性介质中易构成优良的氧化膜的 材料,如不锈钢、铝、钛等材料。 还原性酸:选用非金属材料。 泵是流体输送机械,选用锻制机能和抗磨损性优良的材 料;高温炉则要求材料具有优良的耐热机能。

(1)无机非金属材料 无机非金属材料次要有陶器、瓷器、胶凝材料(水泥、 石灰、石膏等)、混凝土、耐火材料、天然矿物等。

纯铝: 质轻,导电、导热性好,塑性好但强度低,抗大 气侵蚀的能力很强,正在氧化性的酸中概况构成致密坚忍 的氧化膜,能耐侵蚀。但正在碱、食盐和氢氟酸中易被腐 蚀。 铝常用于制制硝酸、尿素等出产所用设备(贮槽、槽车、 管道、泵、阀门、冷凝器、蒸发塔和加热器等。

• 聚四氟乙烯具有高度的化学惰性, 完全不取王水、氢氟酸、浓盐酸、 硝酸、发烟硫酸、沸腾的氢氧化 钠溶液、氯气、过氧化氢等感化, 有“塑料王”之称。聚四氟乙烯 不布局材料,次要用做衬里材料。

铸 铁 是 含 碳 量 大 于 2.11% 的 铁 碳 合 金 , 大 致 组 成 : 2.5~4%C 、 0.6~3.0%Si 、 0.2~1.2%Mn 、 0.1~1.2%P 、 0.08~0.15%S。铸铁是脆性材料,抗拉强度较低,但具有 优良的锻制性、耐磨性、减振性及切削加工性。正在一些 介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、无机溶剂等)中具有相 当好的耐侵蚀机能,出产成本低廉,正在工业中获得遍及 使用。

正在高温下,钢铁不只取氧发生氧化侵蚀,使钢铁表 面构成布局松散容易剥落的氧化皮,还会取水蒸气、二 氧化碳、二氧化硫等气体发生高温氧化取脱碳感化,使 钢的力学机能下降。一般来说,金属材料的氧化过程会 随其温度的提高而加快。

微不雅侵蚀电池:用难以分辩出电极的极性,但金属 概况存正在电位和电流密度分布不服均性,导致氧化–还原 反映发生。不服均性次要有:化学成分、组织布局、物 理形态和概况膜不完整。

(1)化学侵蚀 其它物质取金属发生化学反映,侵蚀正在金属的概况上, 侵蚀过程没有电流的发生。例如钢铁的高温氧化、银正在 碘蒸气中的变化等。

侵蚀感化会设备和零件的外不雅质量、降低零件的 利用寿命,以至使设备俄然损坏,因而耐侵蚀性是金属 材料的主要机能之一。

2.4.3 精细化工设备的防护 精细化工设备的侵蚀是个遍及的问题,因为设备的侵蚀, 每年要耗损大量金属,以至惹起严沉变乱,其丧失更是无 法估量。因而,对精细化工设备的防侵蚀问题必需有脚够 的注沉。 正在现实出产过程中,按照分歧的前提采用的防护手艺也是 多种多样的,常用的是以下几类防护手艺:

形变铝合金:铝锰系或铝镁构成的铝合金,特点是抗蚀性、 焊接性及塑性好,硬度和强度高,具有优良的加工机能,能够 用做布局材料。包罗:防锈铝合金(LF),硬铝合金(LY),超硬铝合金 (LC),锻制铝合金(LD)

(1)碳钢 碳钢是含碳量小于2. 11%的铁碳合金,碳钢正在大气和水中 易生锈,正在良多介质中的耐侵蚀性也欠好:正在碱性溶液 和强氧化性酸(如浓硫酸)中生成了膜,侵蚀性很 小;正在中性、含氧量高的溶液中,和还原性酸中,侵蚀 很快。如磺化和硝化反映能够用碳钢做反映器。

无机非金属材料特点: 长处:硬度高,抗化学侵蚀能力强,绝大大都是绝缘体, 高温导电能力比金属低,光学机能优秀,制成薄膜时大 多是通明的,一般比金属的导热性低。 错误谬误:大大都抗拉强度低、韧性差。 成长标的目的:而将其取金属材料、高材料合成无机非 金属复合材料,改善其强度和韧性。

生成了甲烷,发生脱碳,使晶体发生裂纹,内部呈现龟 裂,而正在概况则呈现很多鼓泡,这就使钢韧性降低。

• 错误谬误:易老化,橡胶成品持久存放或利用时,逐步被氧 化而发生软化和脆性,以至龟裂的现象。紫外线映照、 反复的屈挠、温度升高档城市导致和促使橡胶老化而丧 失弹性。

(3)侵蚀的形态 按照的形态可分为平均侵蚀和局部侵蚀,而局部腐 蚀又可分为点蚀、晶间侵蚀、剥蚀、电偶侵蚀、裂缝腐 蚀、应力侵蚀断裂、侵蚀委靡等:

金属材猜中凡是把铁及其合金叫黑色金属,而把其它的金 属如铝.铜.镁.锌等及其合金叫有色金属. 有色金属品种很 多,都具有分歧于钢铁的很多特征. 利用较多的是铝、铜及 其合金

对于非金属材料而言,往往是因为间接的光、热、 化学介质的化学感化或物理感化(如氧化、裂解、消融、 溶缩等)惹起的。纯真的机械并不属于侵蚀的范围。

• 铁910℃以下为具有体心立方晶格布局的α-铁 • 910℃以上为具有面心立方晶格布局的-铁

玻璃钢质量轻、强度高,它不导电,有着优良的化学不变 性,过去用不锈钢也对于不了的一些介质,如盐酸、氯 气、二氧化碳、稀硫酸、次氯酸钠和二氧化硫等,现正在 用玻璃钢能够很好地处理。

正在电解质溶液中,统一金属概况各部门的电位分歧或者 两种以及两种以上金属接触时都可能形成侵蚀电池,从 而形成电化学侵蚀。

• 马氏体不锈钢:马氏体的三维组织形态凡是有片状或 者板条状,可是正在金相察看中(二维)凡是表示为针 状。马氏体的晶体布局为体心四方布局。高的强度和 硬度是钢中马氏体的次要特征之一。

锌,发生氧化反映:Zn Zn2 2e 铜,发生还原反映:Cu2 2e Cu 侵蚀电池:原电池的两个电极短而不颠末负载,不合错误外称为侵蚀原 电池或侵蚀电池

(3)阴极 操纵电化学道理,将被的金属设备进行外加阴极, 或阳极(锌、铝、镁)

铜合金: 纯铜强度不高,不宜用做布局材料,常插手合金 元从来改善其机能。一般可将铜合金分为黄铜、白铜和青铜。

称塑性。一般用拉伸试样的伸长率和断面收缩率来权衡。 若是材料能发生较大的塑性变形而不,则称材料的 塑性好。 材料具有必然的塑性,不致因稍有超载而俄然 破断,这就添加了材料利用的平安靠得住性。

可锻铸铁中石墨呈团絮 状,其机械机能(出格 是韧性和塑性)较灰口 铸铁高,故习惯上称为 可锻铸铁。

原电池: (-)Zn l ZnS04(水溶液)II CuS04(水溶液)I Cu() “I”暗示有界面电位存正在,“II”暗示盐桥。当用导线将铜片、锌片和电流 表、负载起来接通时,即有电畅通过。

(3)合金钢 金属材料能够和其它材料组合构成复合材料。合金钢就 是正在碳钢的根本上,正在冶炼时经常插手的合金元素有Mn、 Si、Cr、Ni、Al、B、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土元 素(Re)等,P、S、N等,来提高钢的机械机能、物理和化 学机能,改善钢的工艺机能。

• 非金属材料能够做布局材料、金属设备的衬里、 设备的密封材料和保温材料等。来历普遍,成型工艺 相对简单。

2.2 常用的非金属材料 • 除金属材料和复合材料外的材料称为非金属材料。非 金属材料具有优秀的耐蚀性,按性质可分为无机非金 属材料和无机非金属材料两大类。

• 碳消融到α-铁中构成的固溶体称铁素体 • 碳消融到 -铁中构成的固溶体则称奥氏体 • 奥氏体如以极大的冷却速渡过冷到230℃以下,碳原子

精细化工设备中常用的塑料有聚丙烯、聚乙烯、硬质聚 氯乙烯、含氟塑料、耐酸酚醛树脂、玻璃钢等。

常用的另一类材料金属材料,非金属材料的耐侵蚀 机能正在很多下优于金属材料,正在精细化工企业大量使 用上述金属和非金属材料制应设备、输送设备、泵、 阀门及管道等器件。

脱碳是指正在侵蚀过程中,除了生成氧化皮以外,取氧化 皮层相连的内层发生渗碳体削减的现象,这是因为渗碳 体Fe3C取介质中的氧、氢、二氧化碳、水等感化的成果。 其反映如下:

指金属和中的氧(或氧化性气体)化合构成金属氧 化物。成果正在概况上构成一层氧化物固相膜,金属概况 上的氧化膜阻隔了金属取介质之间的物质传送,将减慢 金属继续氧化的速度。只要所生成的膜是致密、完整的, 能把金属概况全数覆盖住,才能具有优良的感化。

铜及铜合金 纯铜: 具有高的导电、导热性和耐蚀性,塑性好,易于冷、 热加工变形。纯铜不宜做布局材料,但它用于制制深冷设备 和高压设备的垫片等。纯铜次要用来制做实空器件、冷凝器、 蒸发器、热互换器、垫片、铆钉等。

精细化工设备常用的金属材料有碳钢、铸铁、不锈钢、 铝、铅和铜等合金,此中碳钢、不锈钢和铸铁具有优良 的物理、力学机能,且价钱廉价、产量大,被大量用于 制制各类设备。

东西及容器等。属于这类钢的有马氏体不锈钢、铁素 体不锈钢、奥氏体不锈钢等。 • 一般不锈钢不必然耐酸,而耐酸钢一般则都具有优良 的耐侵蚀机能

• 将钢加热到必然温度(构成奥氏体)后经敏捷冷却 (淬火),获得的能使钢变硬、加强的一种淬火组织 即为马氏体。

灰口铸铁耐磨性、耐蚀性较好,取其他钢材比,有优秀的 锻制性、减振性和优良的可加工性,普遍用做承受压载荷、 耐磨的零件,如机座、轴承、泵体等。

青铜:铜锡、铜铝、铜铍合 金,锡青铜次要用来锻制耐腐 蚀和耐磨零件,如泵壳、阀门、 轴承、蜗轮、齿轮等。

耐热钢 高温下具有优良耐热性,包罗取热强钢两类: 抗氧化钢:高温下有较好的抗氧化性,强度要求不高 热强钢:高温下有优良抗氧化能力又有较高强度。用于 制做炉用零件、热互换器、干燥设备、排气阀等零件

钛及钛合金 纯钛:雪白色的金属,熔点为1725℃,概况很易和氧结 合成一层致密的氧化薄膜,不变性远高于铝和不锈钢的 氧化膜,并且正在机械毁伤后能很快修复,故正在很多介质 中的耐蚀性比奥氏体不锈钢优越,钛正在大气、海水、过 热蒸汽、各类温度的碱溶液、盐类、硝酸(除红色发烟 硝酸外)、铬酸、10%~30%氨水等介质中都不变。

乙烯的链次要是由亚甲基(-CH2-)形成的,化学稳 定性较好。正在室温下,脂肪烃、芳喷鼻烃和卤代烃等能

脱碳感化生成气体,使概况膜的完整性遭到,从而 降低了膜的感化,加速了侵蚀的进行,同时,因为 碳钢概况渗碳体削减,使概况层的硬度和强度都大幅度 下降,降低了零件的耐磨性、委靡极限,从而降低了设 备或零件的利用寿命。

• 长处:质量轻,比强度高,耐化学侵蚀性一般优于金属, 几乎所有塑料都有优异电绝缘性,大大都塑料摩擦因 数较小,正在摩擦、磨损时具有自润性

合金钢按用处分次要有: 合金布局钢(做一些设备的机构件) 合金东西钢(做各类东西) 特殊机能钢(包罗不锈耐酸钢、耐热钢和耐磨钢)

2.1 常用的金属材料 2.2 常用的非金属材料 2.3 常用材料的机能要求 2.4 设备材料的侵蚀取防护

机械零件正在交变应力感化下,颠末较长时间的工做发 生俄然断裂,这种现象称为金属的委靡。金属材料正在无 限多次交变载荷感化下,而不致断裂的最大应力称委靡 强度,或称委靡极限。

• 长处:耐各类浓度的无机酸、无机酸、弱碱和强无机溶剂, 从耐无机溶剂及利用温度上看,它优于工程塑料。

金属材料正在冲击载荷感化下抵当的能力叫做冲击韧 性。以很大速度感化于机件上的载荷称为冲击载荷。许 多机械零件不只要具有脚够的静载荷强度,还必需具有 脚够抵当冲击载荷的能力。材料的冲击韧性随温度的降 低而减小。

2.4.2 非金属的侵蚀 非金属材料(无机非金属材料、无机材料)的侵蚀通 常为纯化学感化和物理感化。例如,塑料的氧化和水解腐 蚀均为化学变化,紫外线辐照惹起的老化,也是一种氧化 过程;陶瓷材料的侵蚀凡是也是因为化学的或物理的 要素所致,并非电化学过程惹起的。

钛合金:为了提高钛的强度取耐 热性,常插手铝、锡、锆、钼、 钒、锰、铬、铁等元素,它们能 溶于钛中,或取钛构成化合物, 使合金强化,此中强化感化最好 的是铝、锰、铬和铁,其次是钼 取钒,锡取铝的强化感化不大, 但能提高合金的抗蚀性。

灰口铸铁中的石墨呈片状, 断口呈灰黑色。抗压强度 显著大于抗拉强度(约3~ 4倍),冲击韧性低,不适 合制制承受弯曲、拉伸和 冲击载荷的零件。

如镀铬空气;涂含锌涂料阳极。材料的强度越高。抵当能力越大,强度可分为抗拉、抗压、抗剪、抗扭和抗弯强度等。按照载荷性质的分歧,强度是指材料正在外力感化下抵当变形和的能力。(6)概况笼盖层 向金属概况喷涂镀一层耐侵蚀性较好的侵蚀的物质以保 护金属。

橡胶分为天然橡胶和合成橡胶 两大类。天然橡胶化学不变性 较好,但机械机能差,需要硫 化。 • 长处:具有较好的物能和防 侵蚀机能,可耐一般非氧化性强 酸、无机酸、碱液和盐液的腐 蚀

好的耐侵蚀机能(HF、含氟磷酸、热的浓磷酸除外), 能间接察看管道和设备内的反映和输送环境,能 产物的纯度和质量。 • 错误谬误:玻璃系脆性材料,其抗张强度、抗弯强度较低,耐 热急变机能差。 • 使用:次要用做玻璃管道和玻璃容器、其它品种日益增 多,特别做为盐酸、氯气和某些无机介质的输送管道, 已持久利用并取得优良结果.

对于钝化溶液和易钝化的金属构成的侵蚀系统,采用外 加阳极电流的方式,使被金属设备进行阳极钝化以 降低金属的侵蚀。 不克不及使金属概况钝化并连结钝化形态的不克不及用此法。

气、各类电解液)的抵当能力叫做耐侵蚀性。常见 的钢铁生锈,铜生铜绿,喷气策动机尾管不锈钢的高温 烧蚀等就是侵蚀现象。

• 含氟塑料:布局中存正在着 氟原子,使聚合物具有极为优 良的耐侵蚀性、耐热性、电性 能和自润滑性等。目上次要的 品种有聚四氟乙烯( F-4),聚三 氟氯乙烯(F-3)和聚全氟乙丙烯 (F-46)等,以聚四氟乙烯利用较 多。

• 玻璃钢:以合成树脂为黏结剂,玻璃纤维及其成品做增 强材料而制成的复合材料称为玻璃纤-维加强塑料。因其 强度高,能够和钢铁比拟,故又称玻璃钢(FRP)。

• 铁素体不锈钢:碳消融到α-铁中构成的固溶体称铁素 体,加热时不发生相变,称为铁素体型不锈钢。

球墨铸铁 球磨铸铁中石墨呈球状,球 墨铸铁正在强度、塑性和韧性 方面大大跨越灰铸铁,以至 接近钢材。正在酸性介质中球 墨铸铁耐蚀性较差,但正在其 他介质中耐侵蚀性比灰铸铁 好。