第1章 化工设备材料

第1篇化工设备材料1、概述2、材料的性能3、金属材料的分类及牌号4、碳钢与铸铁5、低合金钢及化工设备用特种钢6、有色金属材料7、非金属材料8、化工设备的腐蚀与防腐措施9、化工设备材料选择1.1概述化工生产的特点压力、温度、腐蚀、易燃、易爆设备的多样性

为完成相应的化工过程，需要用到各种类型的化工设备，需要满足操作、压力、腐蚀等各方面的要求。选用材料的一般要求

1、品种2、材质3、物理性能4、加工5、经济1.2材料的性能力学性能、物理性能、化学性能、加工性能1.2.1力学性能

包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、缺口敏感性几个方面。材料在外力作用下抵抗外力所表现的行为，即在外力作用下不超过允许的变形或不被破坏的能力，叫做材料的力学性能。变形和破坏的阶段： 1、弹性变形 2、塑性变形 3、断裂1、强度

指固体材料在外力作用下抵抗产生塑性形变和断裂的特性。

(1)屈服点ReL

材料发生屈服现象时的应力，即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用ReL

（MPa）表示。ReL

=Ps/So工程中规定发生0.2%残余伸长时的应力为“条件屈服点”，称为屈服强度，以Rp0.2（MpPa）表示。Rp0.2=P0.2/So金属材料在拉伸条件下，从开始加载到发生断裂所能承受的最大应力值，叫做“抗拉强度”。其是压力容器设计常用的性能指标，是试件拉断前最大载荷下的应力，以Rm（MPa）表示。Rm=Pb/So曲强比（ReL/Rm）曲强比大，材料强度大，塑性较小；曲强比小，强度不能满足要求。

(2)抗拉强度Rm

金属材料在一定应力下高温下长期工作或金属在高温和存在应力的情况下，产生的缓慢的塑性变形现象。

材料在高温下抵抗发生缓慢塑性变形的能力，用Rnt

（MPa）表示，常用的蠕变极限有两种：工作温度下引起规定变形速度；工作温度下，在规定时间内使试件发生一定量的总变形的应力值。(3)蠕变极限Rnt表1-10Cr18Ni9Ti的蠕变极限蠕变速度蠕变极限/MPamm/(mm·h)425℃475℃520℃560℃10-61769133610-7-8819-(4)持久强度&(5)疲劳强度持久强度RDt

在给定温度下，促使试样或工件经过一定时间发生断裂的应力叫做持久强度，以RD（MPa）表示。用RDt

表示试件经过10万h发生断裂的强度。疲劳强度R1

金属材料在106～108交变载荷作用下不致引起断裂的最大应力称为“疲劳极限”，又称疲劳强度，用以R-1（MPa）表示。与合金成分、表面状态、组织结构、夹杂物的多少与分布以及应力集中情况有关。2.塑性延伸率A断面收缩率Z化工设备材料一般要求δ5=10%-20%冷弯

室温下对金属材料或焊接接头在一定内半径进行弯曲，考察裂纹产生情况。

金属材料表面上不大体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力；或称在外力作用下，材料抵抗局部变形，尤其是抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力。是反映材料弹性、强度、塑性和韧性等的综合指标。 压入硬度：布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV)和肖氏硬度（HS）。3.硬度HB-布氏硬度

一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。洛氏硬度

以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。

HRA：60kg载荷钻石锥硬度极高的材料HRB：100kg载荷直径1.58mm淬硬钢球硬度较低的材料HRC：150kg载荷钻石锥硬度很高的材料维氏硬度原

4、冲击韧性

材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，标准试样的冲击吸收功KV2表示。冲击韧度用ak表示。冲击试验标准试样5、缺口敏感性

在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力，属于材料韧性的范畴（静载荷）。通过试验方法获得，一般在油压机上进行弯曲试验，测定材料的缺口敏感性。实验条件：与平面垂直、60˚缺口、支点40mm、油压实验，求载荷F与挠度f的关系曲线。1.2.2物理性能

密度ρr、熔点tm、比热容c、热导率λ、线膨胀系数al、电导率ρ、磁导率μ、弹性模量E与泊松比μ等。1.线膨胀系数al

金属及合金受热时，体积一般都要膨胀，此特性称为热膨胀性，应用线膨胀系数来定量，以al表示。2.弹性模量E与泊桑比μ在弹性范围内，应力与应变成正比：比例系数E称为弹性模量。弹性模数是金属材料对弹性变形抗力的指标，是衡量材料产生弹性变形难易程度的，材料的弹性模数越大．使它产生一定量的弹性变形的应力也越大。对同一种材料，弹性模数随温度的升高而降低。泊桑比是拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数，即0.3。

1.2.3化学性能1、耐腐蚀性 金属和合金对周围介质侵蚀的抵抗能力见表1-5。2、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1.2.4、加工工艺性能区分为冷加工与热加工1、可铸性：收缩与偏析2、可锻性3、焊接性4、可切削加工性5、热处理性能1.3金属材料的分类及牌号1.3.1分类工业上将金属材料一般分为黑色金属与有色金属两大类。1、黑色金属（1）生铁

炼钢生铁、铸造生铁（铸铁）、合金生铁。（2）钢

a.品质：普通、优质、高优、特优 b.化学成分：碳素、合金 c.成型方法：锻、铸、轧、拉 d.金相组织：退伙、正火、无相变e.用途：建筑、结构、工具、特殊、专业f.综合：普通、优质g.冶炼方法：按炉种分、按脱氧和浇铸分（图1-5，沸腾钢、镇静钢）2.有色金属

有色金属按其性质、用途、产量及其在地壳中的储量状况一般分为有色轻金属、有色重金属、贵金属、稀有金属和半金属五大类。

按合金成分分类

铜及其合金：纯铜（紫铜）、铜锌合金（黄铜）、铜锡合金（锡青铜）、无锡青铜（铝青铜）。

轻金属及其合金：铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金。

其他有色金属合金：铅、锡及其合金、锌及其合金、镍、钴及其合金。1.3.2钢铁牌号及表示方法1.牌号表示原则 根据国标GB/T221-2000的规定，牌号中化学元素用化学符号或汉字表示，产品用途、冶炼和浇注方法采用汉字或拼音字母并用的原则，例如：Q235-A·F

Q345R。 表1-6钢材产品用途、特性和工艺方法表示符号（1）碳素结构钢和低合金钢

四部分组成：前缀符号+强度值+脱氧方式+产品用途、特性和工艺方法（2）合金结构钢和合金弹簧钢

四部分组成：平均含碳量+合金元素含量+冶金质量+产品用途、特性和工艺方法（3）不锈钢和耐热钢

两部分组成：碳含量+合金元素含量 碳含量：万分之含量、十万分之含量 合金元素含量：百分之含量 06Cr19Ni10—≤0.08%，16.00~19.00%，8.00~11.00%； 20Cr125Ni20—≤0.25%,24.00~26.00%,19.00~22.02.钢号表示法 根据GB700-88，普通碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母、屈服点的数值、材料质量等级符号、脱氧方式符号等四部分组成。 表1-7碳素钢和低合金钢牌号示例 表1-8碳素钢和低合金钢牌号新旧对照表 表1-9高合金钢的牌号新旧对照表 表1-10铸铁、铸钢牌号表示法1.4碳钢与铸铁

钢和铸铁又称“铁碳合金”，由95％以上铁和0.05％～4％碳及1％左右杂质元素所组成合金

一般含碳量0.02％～2％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1.4.1铁碳合金的组织结构1、金属的组织与结构 在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织。

电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构。

球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。

铸铁一般碳以石墨形式存在，有不同的组织形貌。不同温度下纯铁的面心立方晶格与体心立方晶格。纯铁的晶体结构γ-Fea-Fe2、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γ-Fe。

a-Fe加热可变为γ-Fe，γ-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、结晶过程，是钢进行热处理的依据。3.铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织 碳在铁中的存在形式有固溶体、化合物和混合物三种。这三种不同的存在形式，形成不同的碳钢组织。

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。（1）铁素体（F）

铁素体晶胞示意图（2）奥氏体（A）

碳溶解在γ-Fe铁中形成固溶体称奥氏体。

γ-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。

奥氏体晶胞示意图（3）渗碳体（C）

渗碳体是铁与碳形成的具有复杂斜方结构的间隙化合物，含碳量为6.69%，硬度很高（784HBW），塑性和韧性几乎为零。主要作为铁碳合金中的强化相存在。 显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽，并在一定条件下可以分解出石墨。

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。

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。（4）珠光体（P）

珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体（机械混合物）。珠光体的平均含碳量为0.77%，在727℃以下温度范围内存在。 力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即综合性能良好。 显微镜观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。（5）莱氏体（L）

莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的共晶体。铁碳合金中含碳量为4.3%的液体冷却到1148℃时发生共晶转变，生成高温莱氏体（Ld）。合金继续冷却到727℃时，其中的奥氏体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱氏体（L’d）。统称莱氏体。 莱氏体中由于大量渗碳体存在，其性能与渗碳体相似，即硬度高，塑性差。（6）马氏体（M）

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。代号C的存在方式对性能的影响铁素体奥氏体渗碳体珠光体来氏体马氏体1.4.2铁碳合金状态图含碳量对钢材性能的影响

有意加入和杂质元素（1）锰脱氧剂。有益元素。MnS(1600℃)，部分消除硫的有害作用。锰具有很好的脱氧能力，与FeO成为MnO进入炉渣，从而改善钢的品质，特别是降低脆性，提高强度和硬度。在0.5%～0.8%以下时，看成是常存杂质。优质碳素结构钢中，正常含锰量是0.5%～0.8%；高锰结构钢可达0.7%～1.2%。（2）硅脱氧剂。有益的元素。硅与FeO能结成密度较小的硅酸盐炉渣而被除去。硅在钢中溶于铁素体内使强度、硬度增加，塑性、韧性降低。镇静钢中的含硅量常在0.1%～0.37%，沸腾钢中只含有0.03%～0.07%。由于钢中硅含量一般不超过0.5%，对钢性能影响不大。1.4.3碳钢中元素对其性能的影响（3）硫有害元素。FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。钢材热加工1150～1200℃，过早熔化而导致工件开裂，称“热脆”。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.07%以下。

（4）磷有害元素。虽能使强度、硬度增高，但塑性、冲击韧性显著降低。特别是在低温时，使钢材显著变脆，称“冷脆”。使冷加工及焊接性变坏，高级优质钢：P＜0.025%；优质钢：P＜0.04%；普通钢：P＜0.085%。（5）氧有害元素。在炼钢末期要加入锰、硅、铁和铝进行脱氧，但不可能除尽。FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使强度、塑性降低。尤其是对疲劳强度、冲击韧性等有严重影响。（6）氮长时间放置或在200～250℃加热，氮以氮化物形式的析出，硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢液中加入Al、Ti或V进行固氮处理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除时效倾向。（7）氢氢脆、白点等缺陷。

变脆：氢化物变形小

白点：组织缺陷处扩散氢，时间长1.4.4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。1、退火和正火

退火：缓慢加热到一定温度，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。

正火：缓慢加热到临界温度以上30～50℃，保温一段时间，置于空气中冷却。 目的：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。原理图见1-14，1-152、淬火和回火

淬火：加热至淬火温度(临界点以上30℃～50℃)，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。合金钢在油中淬火（导热性较碳钢差）.

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。

（1）低温回火在150℃～250℃范围内保温3h，空气中冷却。得到回火马氏体，其硬度较淬火马氏体低，但无残余应力，有较高的硬度和耐磨性，脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。

（2）中温回火温度是350℃～500℃。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。（3）高温回火温度为500℃～650℃。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。

（4）时效热处理：材料经固溶处理或冷塑变形后，在室温或高于室温条件下，其组织和性能随时间而变化的过程。时效可进一步消除内应力，稳定零件尺寸，它与回火作用相类似。（5）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。3、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。

把工件置于渗碳箱中，周围填满固体渗碳剂，即木碳与碳酸盐(BaCO3或Na2CO3)的混合物，加盖并用耐火泥密封。然后送入炉中加热至(900～950)℃，产生的活性碳原子被钢件表面吸收，形成一定深度的渗碳层1.4.5铸铁

含碳量2%～4%，含有S、P、Si、Mn等杂质。脆性材料，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、球墨铸铁和特殊性能铸铁等。

1、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Rm值表示，如HT100，其中100表示Rm

＝100MPa。常用灰铸铁牌号有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。2、球墨铸铁

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Rm

＝400MPa，18表示δ=18%。3、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。见表1-14～表1-171.5低合金钢碳钢在使用上所受限制：1）强度低，从而使零件尺寸很大，同时屈服强度低，材料的潜力不能充分发挥；2）耐腐蚀性差；3）使用范围窄。1.5.1合金元素对钢的影响

合金钢：以改善钢材的性能为目的，在碳钢中特意加入一些合金元素所得的钢。1、加入的元素1）铬主加元素，可提高金属的耐腐蚀性、抗氧化性、淬透性、强度、硬度，降低塑性和韧性。2）锰可提高强度。3）镍可改善钢的性能。4）硅提高强度、耐热性、但降低了塑性和韧性。5）铝提高韧性，降低冷脆性，且价廉。6）钼提高强度、硬度，可防止回火脆性。7）钒提高强度、淬透性、塑性。8）钛提高强度、韧性、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。3、加入的元素对钢性能的影响1）降低钢材的临界淬火速度2）提高铁素体的强度3）减少马氏体的脆性4）提高钢材的高温强度及抗氧化性5）增强钢材的耐腐蚀性1.5.2低合金钢

合金元素：≤5%，含碳量：＜0.2%，

组织：铁素体和珠光体。有良好的焊接性能，较高的强度，耐腐蚀性和低温性能。广泛用于桥梁、车辆、锅炉、化工容器和输油管等。1.5.3锅炉钢和容器钢锅炉钢（g）、容器钢（R）：优质碳素钢、低碳镇静钢、板材、管材、中温、高压、冲击要求如下：1）较高的强度；2）良好的塑性、韧性和冷弯性能；3）较低的缺口敏感性；4）良好的焊接性、加工工艺性。推荐的材料：Q235-BQ235-C20R16MnR15MnVR1.5.4不锈耐酸钢1、主要合金元素铬：耐腐蚀性。含量＞12%镍：可扩大不锈钢的耐腐蚀范围，特别是提高耐碱能力。锰：提高强度和硬度。钼：提高对氯离子的抗蚀能力、耐热强度。钛：防止焊接用不锈钢发生晶间腐蚀。2、分类铬不锈钢：1Cr13.2Cr13(11.7%)铬镍不锈钢：0Cr18Ni9（晶间腐蚀）表1-171、耐热钢：在高温条件下仍能保持足够强度和抗氧化性而不起皮的钢。主要用于热工动力机械、加热炉等高温条件工作的构件。

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、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。1.5.5耐热钢2、分类抗氧化钢：在高温下有一定强度，有较好的抗氧化性，用于长期燃烧环境。如加热炉底板、渗碳箱等。

热强钢：高温下有一定抗氧化性和较高强度以及良好组织稳定性。 表1-183、提高钢的热强性的方法：

强化固溶体:Cr、Mo；

稳定金相组织：Cr、Mo、V、Ti；

提高钢的再结晶温度：Mo、Cr、W、Ni等。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700℃～900℃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。

1.5.6低温用钢低温用钢的基本要求：良好的韧性、加工工艺性，可焊性。含C量低（0.08%~0.18%），以形成单相铁素体。 但在深冷时，只有单相奥氏体可满足该要求。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。 我国无铬镍低温钢材系列:16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR国外：高铬镍钢。表1－191.5.7钢材的品种和规格

1、钢板

冷轧----尺寸精度高

热轧----薄钢板t≤4mm，厚钢板t＞4mm。压力容器用热扎厚钢板4mm～6mm厚度间隔为0.5mm6mm～30mm厚度间隔为lmm30mm～60mm厚度间隔为2mm一般碳素钢板材有Q235-A、Q235-A·F、08、10、15、20等。2、钢管

无缝钢管和有缝钢管。 无缝钢管有冷轧和热轧。 普通无缝钢管常用材料有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。3、型材 有圆钢、方钢、扁钢、角钢（等边与不等边）、工字钢和槽钢。 圆钢与方钢主要用来制造各类轴件； 扁钢常用作各种桨叶； 角钢、工字钢及槽钢可做各种设备的支架、塔盘支承及各种加强结构。4、铸钢和锻钢 铸钢用ZG表示，ZG25、ZG35等，用于制造各种承受重载荷的复杂零件，如泵壳、阀门、泵叶轮等。 锻钢有08、10、15、…、50等牌号。石油化工容器用20、25等制作管板、法兰、顶盖等。1.6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Ch1.6.1铝及其合金

1、铝的性能 浓硝酸以及干氯化氢、氨气中耐腐蚀

卤素离子的盐类、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2、工业纯铝高纯铝L01、L02----制做浓硝酸设备。工业纯铝----5083、50863、铝合金（GB/T16474-2011）1000纯铝、2000铜合金 3000锰合金、4000硅合金 5000镁合金、6000-8000不常用1.6.2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。

表1-20

纯铜呈紫红色，熔点1083℃，密度为8.96g/cm3，面心立方晶格、无同素异晶转变，良好的电导性、热导性、耐蚀性、抗磁性和加工工艺性能。工业纯铜的代号用“T”加顺序号表示，共有T1、T2、T3、T4四个牌号。序号越大，纯度越低。纯铜主要用于制作电线、电缆、导热材料及配置合金。

变形纯铜的牌号Tl、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。 T1、T2是高纯度铜，用于制造电线，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。（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。

压力加工黄铜的牌号用“H+数字”表示。如H68

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，单相黄铜H68，有较高的强度，冷、热变形能力，较好的耐蚀性，用于制造形状复杂、耐蚀的零件。

H62在室温下塑性较差，但有较高的强度，可进行热变形加工，广泛用于制作热轧、热压零件或由棒材经机加工制造各种零件。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。

HSn70-l锡黄铜,含有1%的锡，能提高在海水中的耐蚀性。称海军黄铜。ZCuZn38，具有铸造性能好，组织致密，主要用于一般的结构件和耐蚀零件。黄铜牌号(1)普通黄铜的组织和性能。当WZn＜32％时，形成单相α固溶体，随锌含量增加，其强度增加塑性改善，适于冷热变形加工；当WZn＞32％时，组织中出现硬而脆的β相，使强度升高而塑性急剧下降；当WZn＞45％时，全部为β相组织，强度急剧下降，合金已无使用价值。还具有较好的耐蚀性和较好的铸造性能。（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。（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(WSn＜7%)。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、旋塞等以及弹簧等弹性元件。锡青铜的铸造收缩率小，用于铸造形状复杂、致密性要求不高，耐磨、耐蚀的零件。无锡青铜力学性能好

在普通黄铜中加入其他合金元素的黄铜加入的合金元素有铅、锡、铝、硅、锰、铁、镍等，以改善切削加工性、提高耐蚀性、铸造性能和力学性能等。压力加工特殊黄铜的牌号用“H+主加合金元素符号+铜的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例：HPb59-1。铸造特殊黄铜的牌号表示方法与铸造铝合金相同，例：ZCuZn16Si4。1.6.3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。

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。1.6.4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。1.6.5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。1.7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、搪瓷、岩石、玻璃等）及有机非金属材料（塑料、涂料、橡胶等）及近20～30年来发展的复合材料（玻璃钢、不透性石墨等）。1.化工陶瓷2.化工搪瓷3.辉绿岩铸石4.玻璃

优点 缺点1.7.1无机非金属材料1.7.2有机非金属材料1.工程塑料-以合成树脂为主，加入添加剂。（1）硬聚氯乙烯塑料（2）聚乙烯塑料（3）耐酸酚醛塑料（4）聚四氟乙烯塑料—塑料王（5）玻璃钢2.涂料---高分子胶体的混合物溶液。3.不透性石墨—由各种树脂浸渍石墨消除孔隙而得。4.橡胶1.8化工设备的腐蚀及防腐措施

金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3。全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的６倍，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。1.8.1金属的腐蚀1、定义：金属与周围介质之间发生化学或电化学作用而引起破坏的现象称为腐蚀。（比如铁生锈、铁在酸中溶解等。）2、分类：根据腐蚀过程中有无电流产生金属腐蚀

化学腐蚀

电化学腐蚀

（如氢腐蚀）（如晶间腐蚀、应力腐蚀）1、金属腐蚀的评定方法1）根据质量腐蚀评定金属的腐蚀

2）根据腐蚀深度评定金属的