【正文】 用場(chǎng)：搪瓷設(shè)備 ， 如反應(yīng)釜 、 儲(chǔ)罐 、 換熱器 、 塔 、 閥門等 。 輝綠巖鑄石 用輝綠巖熔融后制成 ， 可制成板 、 磚等材料作設(shè)備襯里 ， 也可做管材 。 鑄石除對(duì)氫氟酸和熔融堿不耐腐蝕外 ，對(duì)各種酸 、 堿 、 鹽都具有良好的耐腐蝕性能 。 玻璃 化工用的玻璃不是一般的鈉鈣玻璃 ， 而是 硼玻璃 （ 耐熱玻璃 ） 或高鋁玻璃 ，它們有好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性 。 有耐腐蝕性 、 清潔 、 透明 、 阻力小 、 價(jià)格低等特點(diǎn) ， 但質(zhì)脆 、 耐溫度急變性差 ， 不耐沖擊和振動(dòng) 。 目前已成功采用在金屬管內(nèi)襯玻璃或用玻璃鋼加強(qiáng)玻璃管道 ， 來(lái)彌補(bǔ)其不足 。 有機(jī)非金屬材料 1. 工程塑料 高分子合成樹(shù)脂 + 填料 ——提高力學(xué)性能； 增塑劑 ——降低硬度和脆性； 穩(wěn)定劑 ——延緩老化； 固化劑 ——加快固化速度。 特點(diǎn)： 1）良好的耐腐蝕性能； 2）一定的機(jī)械強(qiáng)度； 3）密度不大； 4）價(jià)格較低。 常用材料： 硬聚氯乙烯塑料 聚乙烯塑料 耐酸酚醛塑料 聚四氟乙烯塑料 玻璃鋼 （ 1） 硬聚氯乙烯 （ PVC） 塑料 使用溫度為 10～ +55℃ 。 當(dāng)溫度在 60～90℃ 時(shí) ， 強(qiáng)度顯著下降 。 （ 2） 聚乙烯 （ PE） 塑料 在室溫下 ， 除硝酸外 ， 對(duì)各種酸 、 堿鹽溶液均穩(wěn)定 ， 對(duì)氫氟酸特別穩(wěn)定 。 （ 3） 耐酸酚醛塑料 （ PF） 使用溫度為 30℃ ～ +130℃ 。 這種塑料性質(zhì)較脆 、 沖擊韌性較低 。 PVC棒 PE棒 PE罐 （ 4） 聚四氟乙烯 （ PTFE） 塑料 耐強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)腐蝕 。 甚至超過(guò)貴重金屬金和銀 ， 有 塑料王 之稱 。 常用作耐腐蝕 、 耐高溫密封元件及高溫管道 。 有良好的自潤(rùn)滑性 ， 還可以用作無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)的活塞環(huán) 。 有突出的耐熱和耐寒性 ， 使用溫度范圍為 200℃ ～ 250℃ 。 （ 5） 玻璃鋼 又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料 。 用合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑 ， 以玻璃纖維為增強(qiáng)材料 ， 按一定成型方法制成 。 具有優(yōu)良的耐腐蝕性能 ， 強(qiáng)度高和良好的工藝性能 ， 是一種新型非金屬材料 。 樹(shù)脂不同而差異很大 。 環(huán)氧玻璃鋼 （ 常用 ） 、 酚醛玻璃鋼 （ 耐酸性好 ） 、 呋喃玻璃鋼 （ 耐腐蝕性好 ） 、 聚酯玻璃鋼 （ 施工方便 ） 等 。 涂料 品種多 ， 選擇范圍廣 、 適應(yīng)性強(qiáng) 、 使用方便 、 價(jià)格低 、 適于現(xiàn)場(chǎng)施工等 。 涂層較薄容易脫落 ， 應(yīng)用受到了限制 。 用靜電噴涂 。 涂料利用率高 ， 容易進(jìn)行機(jī)械化 、 自動(dòng)化的大型生產(chǎn) ， 減少溶劑和涂料的揮發(fā)和飛濺 ，涂膜質(zhì)量穩(wěn)定 。 常用涂料： 防銹漆； 底漆； 大漆； 環(huán)氧樹(shù)脂漆； 酚醛樹(shù)脂漆等 3. 不透性石墨 ——各種樹(shù)脂侵汲石墨，消除孔隙而成。 特點(diǎn)： 1）較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好； 2）不污染介質(zhì)； 3）加工性能好，相對(duì)密度小； 4）力學(xué)性能較低，性脆。 用場(chǎng)：腐蝕性強(qiáng)的換熱器；泵，管道，機(jī)械密封環(huán)，爆破片等。 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施 ?腐蝕 金屬材料表面由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生狀態(tài)變化，從而使金屬材料遭受破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕 。如鐵生銹、銅發(fā)綠銹、鋁生白斑點(diǎn)等。按照腐蝕反應(yīng)進(jìn)行的方式，金屬的腐蝕可分為 化學(xué)腐蝕與 電化學(xué)腐蝕 兩類。 ： 1） 質(zhì)量變化評(píng)定法 ——試驗(yàn)測(cè)定，單位表面、單位時(shí)間腐蝕引起的質(zhì)量變化量。 2） 腐蝕深度評(píng)定法 ——用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度。 1．根據(jù)質(zhì)量變化評(píng)定金屬腐蝕 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)出試件在單位表面積、單位時(shí)間腐蝕而引起的質(zhì)量變化。 當(dāng)測(cè)定試件在腐蝕前后質(zhì)量減少之后，可用下式表示腐蝕速度。 式中： K腐蝕速度， g/（ m2h）； m0腐蝕前試件的質(zhì)量， g； m1腐蝕后試件的質(zhì)量， g； F試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積， m2； t腐蝕作用的時(shí)間， h。 FtmmK 10 ??2． 根據(jù)腐蝕深度評(píng)定金屬的腐蝕 為了表示腐蝕前后尺寸的變化 ， 常用金屬厚度的減少量 ， 即腐蝕深度來(lái)表示腐蝕速度 。 按腐蝕深度評(píng)定金屬的耐腐蝕性能有三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) ， 見(jiàn)表 126。 表 126 金屬腐蝕性能三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 耐腐蝕性能 腐蝕級(jí)別 耐腐蝕速度 （ mm/a） 耐蝕 1 ＜ 耐蝕、可用 2 1～ 不耐蝕、不可用 3 ＞ ??akKK 100036524 ??? ——金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。 ? 特點(diǎn)： 1）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面； 2）腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生。 ? 腐蝕產(chǎn)物特性： 1）致密而穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固 ——鈍化膜 ——鈍化作用 ； 2）不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固 ——脫落 ——活化作用 。 ? 在化工生產(chǎn)中 ， 有很多機(jī)器和設(shè)備是在高溫下操作的 ， 如氨合成塔 、 硫酸氧化爐 、 石油氣制氫轉(zhuǎn)化爐等 ， 金屬在高溫下受蒸汽和氣體作用 ， 發(fā)生金屬高溫氧化及脫碳就是一種高溫下的氣體腐蝕 ，是化工設(shè)備中常見(jiàn)的化學(xué)腐蝕之一 。 （ 1）金屬的高溫氧化及脫碳 ? ——金屬在高溫下的氣體腐蝕 。 解決方法：冶煉時(shí)加入鉻，硅或鋁 —— 不起皮鋼 脫碳反應(yīng)： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 ?溫度＞ 700℃ 時(shí) ——脫碳作用 （ 指在高溫氣體作用下，鋼的表面在生產(chǎn)氧化皮的同時(shí)，與氧化膜相連接的金屬表面層發(fā)生滲碳體減少的現(xiàn)象 ） 。 力學(xué)性能下降 （ 脫碳使碳的含量減少，金屬的表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度降低。同時(shí)由于氣體的析出，破壞了鋼表面膜的完整性，使耐蝕性更一步降低。 ） 。 （ 2）氫腐蝕 鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開(kāi)始溫度和壓力： 壓力 /MPa 溫度 /℃ 壓力 /MPa 溫度 /℃ 3~10 300~280 30~40 220~210 10~20 270~240 40~60 210~200 20~30 230~220 60~80 200~190 第一階段：氫脆 —— 以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。 第二階段：氫侵蝕 ——發(fā)生化學(xué)反應(yīng)： Fe3C+2H2=3Fe+CH4 危害 ： 1）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源； 2）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學(xué)性能； 3）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生組織應(yīng)力，促進(jìn)裂紋擴(kuò)展。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕 —— 鋼材組織成為網(wǎng)格。 防止：降低碳含量，使其沒(méi)有碳化物析出，在鋼中加入合金元素形成穩(wěn)定碳化物，不易與氫反應(yīng)。 —— 金屬與電解液接觸發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。 三個(gè)環(huán)節(jié)： 發(fā)生電化學(xué)腐蝕必備條件： 1）同一金屬中有不同電位的組織成分或存在不同電位的金屬； 2）陽(yáng)極和陰極互相連接； 3）陽(yáng)極和陰極同處在連通的電解液中。 晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕 ——均屬于電化學(xué)腐蝕。 腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破壞金屬晶粒間的結(jié)合力，使之強(qiáng)度和塑性完全喪失。 ——“內(nèi)部瓦解 ” 作用。 ? 不銹鋼有晶間腐蝕可能： 在 450~850 ℃ 之間，生成 (CrFe)23C6， 沿晶界析出，晶界成為貧鉻帶。在電化學(xué)行為中，貧鉻帶成為陽(yáng)極，晶粒成為陰極，形成微電池。 解決辦法： 1）鋼中加入 Ti和 Nb元素； 2）減少不銹鋼中的碳含量。 亦稱腐蝕開(kāi)裂 —— 金屬在腐蝕性介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的破壞形式。 腐蝕斷裂過(guò)程分三個(gè)階段： 1）孕育階段 —— 機(jī)械裂紋。 2）裂紋擴(kuò)展 —— 裂紋尖端為高度應(yīng)力集中區(qū)，出現(xiàn)微電池。 3）破壞階段。 裂紋擴(kuò)展應(yīng)力腐蝕： ? 材料應(yīng)力腐蝕對(duì)環(huán)境有高度選擇性 。 例如 ， 奧氏體不銹鋼在含 Cl的水中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 ， 而在只含 NO3的水中不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；反之 ， 普通碳鋼在含 NO3的水中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 ， 在含 Cl的水中不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 。 ? 在發(fā)生應(yīng)力腐蝕的體系中必須存在拉應(yīng)力 。 拉應(yīng)力來(lái)源于焊接 、 冷加工 、 熱處理 ， 以及裝配 、 使用過(guò)程中 ， 多數(shù)破裂發(fā)生在焊接殘余應(yīng)力區(qū) 。 金屬腐蝕破壞的形式 危險(xiǎn)性較小， 壁厚有保證即可。 危險(xiǎn)性較大 ， ?隱蔽； ?穿孔泄漏； ?局部應(yīng)力過(guò)大 。 金屬設(shè)備的防腐措施 1）金屬保護(hù)層 ——電鍍，噴鍍，襯里等。 2）非金屬保護(hù)層 ? 非金屬襯里 ——瓷磚，石墨板，水玻璃膠泥； ? 防腐涂料 ——防腐漆，環(huán)氧樹(shù)脂等。 1） 陽(yáng)極保護(hù) ——被保護(hù)設(shè)備接直流電源陽(yáng)極，使金屬表面生成 “ 鈍化膜 ” 。但只有當(dāng)金屬在介質(zhì)中能鈍化時(shí)才能使用。 2）陰極保護(hù) ——犧牲陽(yáng)極保護(hù)。 ——腐蝕性介質(zhì)中加入少量緩蝕劑，降低或停止腐蝕作用。 注意！ 1）不影響產(chǎn)品（介質(zhì)）質(zhì)量； 2）符合性。 對(duì)某種介質(zhì)能起緩蝕作用，其它介質(zhì)則可能無(wú)效，甚至是有害的，因此，需嚴(yán)格選擇合適的緩蝕劑。 3）種類和用量要經(jīng)試驗(yàn)確定。 化工設(shè)備材料選擇的 一般原則 要考慮 ： ? 設(shè)備的操作條件 —— 壓力、溫度、介質(zhì)特性、操作特點(diǎn)； ? 材料的使用性能 —— 力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能； ? 加工工藝性能 —— 焊接性能、熱處理性能、冷彎性能及其他冷熱加工性能； ? 經(jīng)濟(jì)合理性及設(shè)備結(jié)構(gòu) —— 材料價(jià)格、制造費(fèi)用和使用壽命。 選材一般原則 ： 1 壓力容器用鋼材應(yīng)符合 GB1501998《 鋼制壓力容器》的要求，設(shè)計(jì)壓力不大于 35MPa。接受《 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 》 的監(jiān)督。 2 壓力容器承壓件用普通碳鋼鋼板的適用范圍： 鋼板牌號(hào) 使用溫度 ℃ 設(shè)計(jì)壓力 MPa 殼體厚度 mm 其他限制 Q235B 0～ 350 ≤ ≤20 不得用于高度毒性和極度危害介質(zhì) Q235C 0～ 400 ≤ ≤30 。見(jiàn)書(shū) p49表 130。 !同時(shí)考慮正常生產(chǎn)、停車、空料、內(nèi)填料等的實(shí)際情況。 （ 1）高壓設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選用低合金高、中強(qiáng)度鋼，從而節(jié)省鋼材。 （ 2）承受剛度控制的設(shè)備，不宜采用高強(qiáng)度材料。 （ 3） 1Cr18Ni9Ti 鋼材使用溫度不高于500℃ 時(shí)，許用應(yīng)力按 0Cr18Ni10Ti 選取 。 例： 某磷肥廠需設(shè)計(jì)一個(gè) 40m3濃硫酸貯罐， 可選灰鑄鐵、高硅鑄鐵、碳鋼、鉻鎳不銹鋼和碳鋼用瓷磚襯里等。 灰鑄鐵、高硅鑄鐵抗拉強(qiáng)度低、質(zhì)脆，不能鑄造大型設(shè)備，故不宜采用。 碳鋼的機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)韌，焊接性能好，但稀硫酸腐蝕嚴(yán)重，故也不能采用。 不銹鋼價(jià)格比較貴，焊接加工要求較高。 碳鋼做罐殼內(nèi)襯非金屬較合適 。