化工设备材料课件

第2篇工程材料工程材料基础知识化工设备材料熟悉常用材料的结构、性能、牌号、用途，合理选择材料1第6章化工设备材料金属材料根本知识

合理选择结构材料的方法常用结构材料的种类及性能26.1概述6.2化工设备用金属材料6.3化工设备用非金属材料第6章化工设备材料目录36.1概述6.1.1化工设备用材料的种类(1)金属材料黑色金属(如钢材)、有色金属(如铝、铜等)。

(2)非金属材料如橡胶、石棉、塑料等。(3)复合材料4应用最多的是钢材，因为它具有以下几个特性：(1)有优良的机械性能，强度高，塑性和韧性好；(2)具有优良的工艺性能；

(3)具有优良的物理性能；(4)可通过热处理方法进一步改善和提高其性能。56.1.2金属材料的根本知识(1)金属材料的主要性能1)力学性能它是指材料在外力作用下表现出来的性能，一般有以下几个主要指标:6①机械强度它是指材料抵抗外力作用防止引起破坏的能力，它是过程装备设计与选材的主要依据之一，是材料的重要机械性能指标。反映材料强度上下的指标有:屈服极限(σs或σ0.2)、抗拉强度(σb)，高温时需要考虑蠕变极限(σn)交变载荷作用时那么需要考虑疲劳极限(σ-1)7②弹性、塑性材料的弹性是指材料发生弹性变形的能力，其指标为弹性模量E和G。材料的塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力，通常用延伸率δ和断面收缩率ψ表示。③韧性韧性是材料在断裂前吸收变形能量的能力。评定材料韧性的指标是冲击韧度和断裂韧度。8④硬度硬度是指材料抵抗其它物体压入的能力，它是衡量材料软硬的判据。工程上常用的硬度指标为布氏硬度(HBS)和洛氏硬度(HRC)。硬度的大小说明材料的耐磨性及切削加工的可能性，通常材料硬度愈高，零件耐磨性愈好，但其切削加工性能较差。材料的硬度与强度之间存在近似的对应关系:材料的强度愈高，其硬度也高。92)耐腐蚀性能它是指材料在使用工艺条件下抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力。对于均匀腐蚀，在过程设备设计中通常是采用普通钢材再留有一定的腐蚀裕量来解决的。对于有局部腐蚀的过程设备，那么必须从选择相应的耐腐蚀材料及防护措施着手解决。10

3)加工工艺性能金属材料的加工工艺性能是指保证加工质量的前提下，加工的难易程度。金属材料的主要加工工艺性能有：焊接性能、铸造性能、压力加工性能、机加工性能及热处理性能等。

11(2)金属材料的晶体结构金属材料具有许多优良性能是和金属原子的聚集状态以及它的组织有关的。固态物质，根据其内部原子的聚集状态的不同分为晶体和非晶体两大类。所谓非晶体是其内部原子杂乱无章地不规那么的堆积。晶体那么是其内部原子有规那么的排列，所有的固态金属都是晶体。121)金属晶体结构的概念晶体是由许多金属原子(或离子)在空间按一定几何形式规那么地紧密地排列而成。把每一个原子看成一个小球，把这些小球用线条连接起来，就这样得到一个空间格架，这种空间格架叫“晶格〞，晶格的最小几何组成单元叫“晶胞〞，如以下图所示：13各种金属晶格结构是不同的，常见的金属晶格结构如以下图所示：142)金属材料具有不同的性能与其不同的晶体结构有关。例如，纯铁在910°C以下具有体心立方晶格结构，称为α-Fe；铁在910°C～1392°C为面心立方晶格结构，称为γ-Fe。这两种晶格结构的铁，其溶碳能力是不同的：碳溶解到α-Fe中形成的固溶体叫铁素体，其最大溶碳量不超过0.0218%；碳溶解到γ-Fe中形成的固溶体叫奥氏体，其最大溶碳量可达2.11%。这两种性质完全不同的组织形式在钢中的存在状态也直接影响着钢的性能。15(3)钢的热处理钢的机械性能不仅因其化学成分的不同而有很大的差异，另一方面，即使化学成分相同的钢材，当加热到一定的温度时，假设采用不同的冷却方式，那么钢材的机械性能也会有很大的差异，这是由钢材内部组织结构发生变化所引起的。将钢材通过适当的加热、保温和冷却过程，使钢材内部组织按照一定的规律变化，以获得预期的力学性能和加工性能，这种工艺过程就称为钢的热处理。16常用的热处理方法:1)退火；2)正火；3)淬火；4)回火；5)化学热处理。171)退火退火是把钢件放在炉中加热至一定温度，根据零件形状尺寸在该温度保温一定时间后，然后随炉以缓慢的冷却速度冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理工艺。钢经过退火处理后能到达消除内应力、强度和硬度下降而塑性、韧性提高的目的。根据钢的成分和热处理目的要求不同，退火可以分为完全退火、再结晶退火、低温退火三种热处理工艺。182)正火正火处理与退火不同之处在于，保温一定时间之后从炉中取出在空气中冷却。由于冷却速度比退火快，这样所得到的组织不同，其晶粒较细，各种性能指标都略高于退火处理的钢件。正火处理具有减少钢件内应力、均匀组织和细化晶粒，为最终热处理做好组织准备等作用。另外，对于低碳钢也可以作为最终热处理，因为正火使其晶粒细化，并使碳化物分布更均匀，以获得优良的综合性能。193)淬火所谓淬火，就是把钢件加热到一定的温度，使钢的组织成为单一的奥氏体，然后保温一定的时间后用油或水急速冷却的热处理工艺。由于钢材组织中的碳化铁来不及析出，就得到一种过饱和的固溶体，该组织的硬度极高且脆、塑性很差、极不稳定。进行淬火处理的目的是增加钢件的硬度、强度和耐磨性。204)回火回火处理是把经过淬火的钢件，重新加热到一定的温度，保温一定时间再冷却下来的热处理工艺，是钢件淬火后的一道必需工艺。回火的目的在于降低或消除钢件的内应力，使内部组织趋于稳定，并可通过控制回火温度获得不同的机械性能。在回火过程中，回火温度是决定回火后钢件机械能的主要因素。因此，常按回火温度的不同分为低温回火、中温回火、高温回火三种热处理工艺。215)化学热处理化学热处理是将钢件置入特殊介质中加热和保温，使特殊介质中的一种或几种元素渗入钢件外表，改变其成分和组织，从而改变钢件外表性能的热处理工艺。它可以提高钢件的耐蚀性、耐磨性、抗氧化性、耐热性和抗疲劳性。化学热处理按照渗入的元素不同可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗铝、渗铬、渗硼、渗硫和多元共渗等多种外表处理方法。226.2化工设备用金属材料6.2.1铁碳合金(1)碳素钢(2)低合金钢(3)不锈钢(4)专用钢(5)铸铁6.2.2有色金属及其合金主要有铜、铝、铅、镍、钛及其合金。

236.2.1铁碳合金(1)碳素钢碳素钢由铁和碳两种根本元素组成，是各种工业生产中被广泛应用的一种金属材料。根据钢的质量等级，碳素钢可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢有一定的强度、良好的塑性、韧性和加工工艺性，特别是焊接性能良好。虽然品质差一些，但仍能满足一般结构件的要求，且价格低廉，因而得以广泛应用，常热轧成钢板、型钢、钢筋等，用作低压容器的外壳、螺栓、螺母、支架及要求不高的轴类零件等。24①普通碳素结构钢普通碳素结构钢的牌号以“Q〞加三位数字表示，“Q〞代表结构钢屈服点的“屈〞字的汉语拼音的首位字母，后面的三位数字表示该钢种的屈服点数值(MPa)。在钢的牌号尾部可用A、B、C、D表示钢的质量等级，其中A为普通级(供货时不保证AK值)，B、C、D表示硫、磷含量较低的优等级别，D级质量最高，A级质量最低。在牌号的最后面可用符号标志其冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“F〞，对已完全脱氧的镇静钢那么标以符号“Z〞或不标注，半镇静钢那么标以“b〞，特殊镇静钢那么用符号“TZ〞表示。25Q235-A·F是屈服点值为235MPa的普通低碳沸腾钢，钢板质量等级为A级，钢板性能检验只需提供拉伸试验的b、s和值，不用作冲击试验。Q235-A、Q235-B及Q235-C是屈服点值为235MPa的普通低碳镇静钢，钢板质量等级分别为A、B、C，钢板性能检验都需提供拉伸试验的b、s和值。只有Q235-B及Q235-C才能用于压力容器及过程设备的材料。

26②优质碳素结构钢与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢所含有害杂质(S≤0.035%，P≤0.035%)及非金属夹杂物较少，塑性及韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较为重要的零件，是应用极广的一种过程装备用钢。但本钱比普通碳素结构钢高。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，钢号数字表示钢中平均含碳量的万分之几，钢中假设含锰量较高(0.7%～1.2%)，钢号中应标有Mn元素。如20，表示钢的平均含碳量为万分之二十(即0.20%)；40Mn，表示钢的平均含碳量为万分之四十(即0.40%)且钢中含锰量为0.7%～1.2%。27

优质碳素结构钢按其含碳量的不同分为三类：优质低碳钢(含碳量≤0.25%)，钢号有08、10、15、20、25。由于含碳量低，因而这类钢强度低，硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性均好，冷塑性变形能力高。优质中碳钢(含碳量在0.30～0.60%之间)，钢号有30、35、40、45、50、55、60。这类钢强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差。优质高碳钢(含碳量＞0.60%)，钢号有65、70、80。由于钢中含碳量高，所以钢的强度和硬度高，冷作变形塑性差，焊接性能低，但切削性尚好。28(2)低合金钢低合金钢是在碳素钢的根底上，通过添加少量合金元素(总量不超过5％)，从而到达提高钢的屈服强度和改善其综合性能的目的。低合金钢的强度高、焊接性能好，并具有良好的耐腐蚀性能和耐高温、低温的性能。29低合金钢的牌号是以平均含碳量的万分之几加上合金元素符号及合金元素平均含量的百分之几来表示，合金元素含量小于1.5%的不标出。例如，16Mn表示其平均含碳量为万分之十六(即0.16%)、含有约1%的合金元素Mn；35CrMo表示其平均含碳量为万分之三十五(即0.35%)、含有合金元素Cr、Mo各1%左右。30(3)不锈钢不锈钢是不锈耐酸钢的简称，通常是指含铬量在12%～30%的铁基耐蚀合金，包括不锈钢和耐酸钢两类。在大气能抵抗腐蚀的高合金钢称为不锈钢，在酸、碱、盐等及其溶液和其他腐蚀介质中能抵抗腐蚀的高合金钢叫耐酸钢。不锈钢牌号是以含碳量的千分之几加上合金元素符号及合金元素平均含量的百分之几来表示的。含碳量＞0.08%的为高碳级不锈钢，钢号前为“1〞，如1Cr18Ni9Ti；含碳量≤0.08%，钢号前为“06〞，如06Cr19Ni10；含碳量≤0.03%，钢号前为“022〞，如022Cr18Ti；含碳量≤0.01%，钢号前为“000〞，如000Cr18Ni9。31不锈钢中的合金元素主要是铬、镍、锰、钼、钛等，根据所含主要合金元素的不同，不锈钢常分为三类：1)以铬为主的铬不锈钢(如06Cr13等)；2)以铬、镍为主的铬镍不锈钢(如06Cr18Ni11Ti、06Cr19Ni10、022Cr19Ni10等)；3)为了节约镍还开展了节镍或无镍不锈钢(如022Cr19Ni5Mo3Si2N等)。32(4)专用钢为了适应各行各业用钢的特殊要求，我国冶金工业又开展了许多专门用途的钢材，如锅炉用钢和压力容器用钢等。锅炉用钢、压力容器用钢、低温用钢分别在钢号末尾分别标上“G〞或“R〞或“D〞字样。这类钢要求质地均匀，杂质含量低，且需要进行某些机械性能方面特殊工程的检验。331)制造锅炉、压力容器用的碳钢制造锅炉用的碳钢，其牌号有20G、22G等;制造压力容器用的碳钢有Q245R、Q345R;15CrMoR、18MnMoNbR是的普通低合金高强度压力容器专用钢。342)低温用钢低温用钢是工作温度在-20°C～-269°C之间的工程结构用钢。对于-70°C级及其以下的低温用钢，其牌号编写与低合金钢类似，只是在钢号末尾要标上“D〞字样，如16MnDR是-40°C级低温用钢，是中国低温压力容器用钢中使用量最大的一种钢号、09MnNiDR是-70°C级低温用钢对于-70°C级以上的低温用钢，其牌号编写与不锈钢钢类似，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9也是在-200°C以下常使用的低温用钢。35(5)铸铁工业上常用的铸铁是含碳量约为2%～4.5%的铁碳合金，并含有硫、磷、硅、锰等杂质。铸铁是一种脆性材料，抗拉强度、塑性、韧性等力学性能均较低，但具有很高的减摩性、耐磨性和优异的消振性以及低的缺口敏感性。铸铁的生产本钱低廉，铸造性能好，且具有优良的切削加工性，因此，在工业生产中得到了普遍应用。36常用的铸铁有以下几种：1)灰铸铁碳的全部或大局部以游离状态的片状石墨形式存在于铸铁中，其断口呈暗灰色。灰铸铁是目前应用最广泛的一类铸铁可用于制造承受压应力及要求消振、耐磨的零件，如过程装备中泵、压缩机的支架、底盘、阀体、泵体、管路附件等。在化工生产中可用于制作纯碱或染料介质中工作的压力容器、泵体、法兰等。灰铸铁的牌号以HT加数字表示，如HT100、HT150、HT200等。后面的数字表示其抗拉强度值(MPa)，数字愈大，强度愈高。372)球墨铸铁球墨铸铁是将铁水经过球化处理和孕育处理后获得的，即在浇铸前向铁水中参加一定量的纯镁、镍镁、铜镁等合金作为球化剂，并参加一定量的硅铁或硅钙合金作为孕育剂，以促进碳呈球状石墨结晶析出。它是目前最好的铸铁，综合机械性能接近于钢。过去用碳钢和合金钢制造的重要零件(如曲轴、连杆、主轴等)，现不少已改用球墨铸铁来制作。球墨铸铁的牌号是由“QT〞加二组数字组成，如QT400-17、QT420-10等。其中第一组数字是抗拉强度(MPa)，第二组数字是延伸率。383)可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁经退火处理而得，这种铸铁中的石墨为团絮状，故又称马铁。其强度、塑性和韧性均比普通灰铸铁高，生产工艺简便，便于组织大量生产，常用于制造过程装备中的各种薄壁小型零件。可锻铸铁根据其组织成分和性能可以分为黑心可锻铸铁KTH、珠光体可锻铸铁KTZ和白心可锻铸铁KTB三种，其牌号以可锻铸铁的种类代号加两组数字表示，例如，KTH300-06表示抗拉强度值为300MPa、延伸率为6%的黑心可锻铸铁。394)耐蚀、耐热、耐磨铸铁在铸铁中参加适量的合金元素就形成了具有耐蚀、耐热、耐磨性能的铸铁。在铸铁中参加硅、铬、铝等合金元素，使外表形成连续而致密的氧化保护膜，从而提高铸铁的耐腐蚀性，这种铸铁称为耐蚀铸铁，如STSi15R。在铸铁中参加硅、铝、铬等合金元素，使外表形成致密的氧化膜保护内层不被氧化，或提高铸铁的相变点，从而提高铸铁的耐热性，这种铸铁称为耐热铸铁，如RTCr。在铸铁中参加锰、磷等合金元素，从而提高铸铁的耐磨性，这种铸铁称为耐磨铸铁，如MQTMn6。406.2.2有色金属及其合金在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其他的金属材料称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属及其合金具有许多优良的特殊性能，如比强度高、导电性和导热性好、塑性和韧性高、耐腐蚀性和耐磨性强等性能，因而在航空、航天、航海、石油、化工、能源、机电、仪表等多个行业中起到重要的作用。主要有铜、铝、铅、镍、钛及其合金。41〔1〕铜及其合金铜及其合金具有优异的导电、导热性能，有足够的强度、弹性和耐磨性，有良好的塑性，易于加工成型，在某些介质中有较好的耐蚀性，因此，在过程工业生产中得到广泛应用。主要有纯铜、铜合金(黄铜、青铜)两种类型。421)纯铜纯铜又称紫铜，具有高的导电、导热性及良好的塑性，在低温下能保持较高的塑性及冲击韧性。铜在大气、淡水、海水或中性盐类水溶液、无氧的碱中是耐蚀的，且在稀的、中等浓度的非氧化性酸(如盐酸)、有机酸(醋酸、脂肪酸等)和非氧化性有机化合物介质中均有足够的耐蚀性，但在氧化性酸(如硝酸、铬酸、浓硫酸等)、硫化物、氨和铵盐溶液中是不耐蚀的。由于纯铜强度低等原因，在过程装备制造上应用较多的是它的合金——黄铜和青铜，尤其青铜是经常选用的耐蚀结构材料。工业纯铜的编号用其汉语拼音首位字母T结合顺序号表示，纯度随顺序号增加而降低，如T2，表示杂质含量≤0.1%的工业纯铜。432)铜合金①黄铜以铜和锌为主的二元和多元合金称为黄铜，二元铜锌合金称为普通黄铜，在各类工业中应用广泛。黄铜有优良的力学性能和工艺性能，价格也比纯铜廉价。黄铜色泽美丽，能耐大气、淡水腐蚀，但在海水、含氧中性盐的水溶液中常产生选择性脱锌腐蚀。为了进一步改善和提高黄铜的性能，又添加锡、铝、硅、镍、锰、铅等合金元素，所形成的合金称为特种黄铜。44普通黄铜的牌号以“黄〞字的汉语拼音字头的“H〞加数字表示，数字代表铜的质量分数，如H80；特殊黄铜的牌号以“H〞+主加元素符号+铜的质量分数+主加元素的质量分数来表示，如HSn70-1，表示平均含铜量为70%、含锡量1%的锡黄铜；对于铸造生产的黄铜，其牌号前需加“铸〞字的汉语拼音字头“Z〞。45②青铜青铜是人类历史上最早使用的一种合金。铜合金中除紫铜、黄铜、白铜外，其余的均称为青铜。一般按铜中第一主添加元素(如锡、铝、铍等)分别命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜等。青铜的强度、硬度、铸造性、耐蚀性都较高，常用来铸造耐蚀和耐磨零件，如泵壳、阀门、齿轮、轴瓦、蜗轮等零件。青铜的牌号以“青〞字汉语拼音的字头“Q〞加主要合金元素的名称及含量表示，如QSn4-3，表示平均锡含量为4%、锌3%的青铜。铸造青铜在牌号前加“Z〞。46(2)铝及其合金铝属于轻金属，相对密度小(2.72)，约为铁的三分之一；导电性、导热性、塑性、冷韧性都好，有极好的耐蚀性；强度中等，随合金化程度而增大、冷加工而硬化，能承受各种压力加工，并可进行焊接和切削。铝在氧化性介质中极易生成Ａl2O3保护膜，因此铝在枯燥或潮湿的大气中，甚至在有硫化物存在的大气或溶液中，在氧化剂的盐溶液中，在浓硝酸以及干氯化氢、氨气中都是稳定的。但含有卤素离子的盐类、氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝外表的保护膜。所以铝不宜在上述介质中使用。47化工设备制造上常用的铝及其合金：1)纯铝GB/T16474和GB/T3190将铝含量不低于99.0%的都统称为纯铝，牌号用1××××系列表示，其中最后两位数字表示纯度为99.××%，如1060表示铝含量99.60%。纯铝具有一系列优良的工艺性能，易于铸造，易于切削，也易于通过压力加工制成各种规格的半成品，并且在大气、淡水和一些介质中具有良好的耐蚀性等。482)铝合金防锈铝是在大气、淡水和油等介质中具有良好耐腐蚀性能的变形铝合金，主要有Al-Mn和AL-Mg两个合金系列，常用牌号有5A05、3A21等。这类合金不能热处理强化，只能用冷塑性变形进行强化，具有良好的塑性和焊接性能，强度比纯铝高得多，耐蚀性好，在过程工业中常用来制造各式容器、换热设备等。过程工业生产中常用的铸造铝合金有Al-Si、Al-Mg、Al-Cu三种合金，其中Al-Si铸造合金应用最广，其典型牌号为ZAlSi7Mg。铸造铝合金具有优良的铸造性能，可以焊接，有良好的耐蚀性和一定的力学性能，广泛用来铸造形状复杂的耐蚀零件，如管件、泵、阀门、汽缸、活塞等。49(3)铅及其合金铅属于重金属，相对密度大(11.35)，硬度低、强度小、熔点低、导热性差，不宜单独作为设备材料，只适合做设备衬里。铅与锑的合金称为硬铅，它的硬度、强度都比纯铅高，在硫酸中的稳定性也比纯铅好，硬铅的主要牌号有PbSb4、PbSb6、PbSb8和PbSb10。铅和硬铅在硫酸、化纤、农药、电器设备中作为耐酸、耐蚀和防护材料。在工业上还可用作x射线和γ射线的防护材料、配制低熔点合金、轴承合金等。不过，由于铅有毒，铅及其合金不允许用于食品工业和制药工业。50(4)镍及其合金镍属于稀有贵重金属，相对密度为8.902，具有高强度、高塑性和冷韧的特性，它在许多介质中有很好的耐蚀性。镍合金主要有镍铜合金、镍铬合金、镍钼合金、镍铬钼合金、铁镍基合金五类。在过程装备制造中应用较多的是镍铜合金，其中牌号为的合金是用量最大、用途最广、综合机械性能最正确的耐蚀镍铜合金，也称蒙乃尔合金，它主要用于化学和石油工业、制盐工业和海洋开发工程中，制造各种换热设备、锅炉给水换热器、石油和化工用管线、容器、塔、槽、发应釜、弹性部件以及泵、阀、轴等。51(5)钛及其合金钛的相对密度小(4.5)，不但具有比强度高、耐热性好和优异的耐腐蚀性能，而且还具有良好的机械性能和较好的加工工艺性能，由于钛在许多介质中其外表能形成钝化膜，因而具有极好的耐蚀性。工业纯钛按其杂质含量不同可分为三个等级，牌号分别用TA1、TA2、TA3表示，其纯度随序号增大依次降低。耐蚀钛合金主要有钛钯合金、钛镍钼合金、钛钼合金三类，典型牌号有Ti-0.2Pd、、Ti-32Mo等。主要用于各种强腐蚀环境的换热设备、反响釜、别离设备、泵、阀、管道、管件、电解槽等。526.3化工设备用非金属材料非金属材料具有耐腐蚀性好、资源丰富、品种繁多、价格廉价等优点，它既可以单独用作过程装备的结构材料，又可用作金属设备的保护衬里、涂层，还可用作过程装备的密封材料和保温材料，是一类有着广阔开展前景的过程装备材料。53常见的非金属材料种类有:(1)高分子材料(2)陶瓷材料(3)树脂基复合材料(玻璃钢)(4)石墨(5)搪瓷材料(6)天然耐酸材料546.3.1高分子材料高分子材料是以聚合物为根本组分的材料，所以又称聚合物材料或高聚物材料。高分子材料具有高强度、高绝缘性、高弹性、耐水、耐油、耐磨、耐腐蚀和质轻等一系列优异性能，因此，它已广泛应用于各种工业生产中，并成为各种工业生产不可或缺的重要材料。其种类繁多，在过程工业生产中常用的主要有塑料、橡胶、涂料等三类。55(1)塑料塑料是以合成或天然树脂作为主要成分，添加各种辅助材料〔如填料、增塑剂、稳定剂、防老剂等〕而加工成型的。塑料的品种很多，根据其应用领域不同可以分为如下三类:通用塑料主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)等品种，其特点是产量大、用途广、成型性好、价格低。工程塑料主要包括聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)等品种，其特点是能承受一定外力作用、有良好机械性能和尺寸稳定性、在中低温下可保持其优良性能，适于工程结构材料。特种塑料主要包括聚砜(PSU)等的耐高温塑料、聚四氟乙烯(PTFE)等的氟塑料合金等品种，其特点是具有特殊功能，可应用于特殊要求的场合，如耐高温、润滑、不粘等。56(2)橡胶橡胶是一种有机高分子材料，具有优良的伸缩性、较好的抗撕裂和耐疲劳性以及不透水、不透气、耐酸碱和绝缘等特性，在过程装备制造中广泛用作密封、防腐蚀、防渗漏、减震、耐磨、绝缘以及平安防护等的材料。按照橡胶的使用性能和环境可分为通用橡胶和特种橡胶两大类，目前橡胶的品种多达170多种，过程装备制造中常用的品种有：1)天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)等通用橡胶；2)乙丙橡胶(EPM、EPDM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、聚氨酯橡胶(UR)、氟橡胶(FPM)、硅橡胶(SR)等特种橡胶。57(3)涂料涂料是一种有机高分子胶体的混合溶液，涂在物体外表上能形成附着坚牢的涂层。涂料主要有三大根本功能：一是保护功能，起着防止产品免受大气、水分及酸、碱、盐等介质的腐蚀，以及防止外力碰伤、摩擦；二是装饰功能，起着使制品外表光亮、美观的作用；三是特殊功能，可作为标志使用，如管道、气瓶等。采用防腐涂层的特点是品种多、选择范围广、适应性强、使用方便、价格低廉、适于现场施工等。过程装备中常用涂料有防锈漆、底漆、大漆、酚醛树脂漆、环氧树脂漆以及聚乙烯涂料、聚氯乙烯涂料等，大多数情况下用于涂刷设备、管道外外表，也常用于设备内壁的防腐涂层。586.3.2陶瓷材料陶瓷属无机非金属材料，其传统含义是指陶器和瓷器，随着无机非金属材料的开展，陶瓷材料不仅包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等全部硅酸盐材料，而且还包括经过成形、烧结等工序制得的金属的氧化物、非氧化物等无机非金属材料。陶瓷材料与金属材料、高分子材料一起构成了工程材料的三大支柱。陶瓷材料的性能特点是：具有高的耐热性、良好的耐腐蚀性、不老化性、高的硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。59陶瓷材料的种类很多，根据其用途可分为普通陶瓷、特种陶瓷和其他硅酸盐陶瓷三类。普通陶瓷又分为日用陶瓷、建筑用陶瓷、绝缘用陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等种类，特种陶瓷可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、复合陶瓷等种类，其他硅酸盐陶瓷那么主要是指玻璃、铸石、水泥、耐火材料四种硅酸盐陶瓷。陶瓷材料在过程工业中应用很多，常用的三种陶瓷材料为：60(1)化工陶瓷化工陶瓷是指用于石油、化工设备的防腐或作为独立化工设备的陶瓷材料。化工陶瓷除了要求耐腐蚀之外，还要求有不渗透性、能耐一定的温度急变、承受一定压力等优良性能。由于化工陶瓷的耐酸性能较好而耐碱性能差，所以又称为耐酸陶瓷。由于化工陶瓷的主要化学成分为SiO2和Al2O3，所以化工陶瓷具有优良的耐蚀性，因此，在石油、化工生产中化工陶瓷主要用于制造接触强腐蚀性介质的塔设备、贮槽、容器、泵、风机等，耐酸陶瓷制作的砖、板是石油、化工生产设备最根本的防腐蚀衬里材料，化工陶瓷管及配件那么主要用于化工或其他工业部门输送酸性废水及腐蚀性介质。61(2)特种陶瓷特种陶瓷是指一些具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷，其原料都是经过人工制备的高纯度化合物(如氧化物、氮化物、碳化物等)，不像普通陶瓷直接取材于天然原料，因此材料的成分与配比可以控制，制品质量稳定。过程工业生产中所用的特种陶瓷主要有氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷三种，其中氧化铝陶瓷主要用于制作泵用零件(轴套、轴承、机械密封环、叶轮)、活塞、阀、热电偶套管等，氮化硅陶瓷，氮化硅陶瓷主要用于制作泵同时要求耐磨、耐蚀、耐高温的泵用密封环、高温轴承、高温热电偶套管、球阀、燃汽轮机零件等，碳化硅陶瓷现用于制作耐磨损、耐腐蚀或同时要求耐磨、耐蚀以及耐高温氧化的零部件。62(3)玻璃由熔融物冷却硬化而得的非晶态固体，不管其化学组成和硬化温度如何都称为玻璃。工业上大量生产的是以SiO2为主要成分的硅酸盐玻璃，过程工业中所用玻璃即属于硅酸盐玻璃，主要用作过程工业生产中的蒸馏塔、吸收塔、换热设备、泵、管道、阀门及设备的衬里等。636.3.3树脂基复合材料(玻璃钢)以合成树脂为粘结剂，用玻璃纤维及其制品