第五章非金属结构材料的耐蚀特性ppt课件.ppt

1、1、溶胀、溶解与渗透、溶胀、溶解与渗透压制和浇注石墨导热性下降，常用耐腐蚀部件和设备：合成树脂、水玻璃、低熔点金属表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀具有耐蚀、耐热、自润滑性具有高强度、耐腐蚀、成型加工性好等特点。聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3）可在酸碱交替的环境中使用散，形成均一的溶液具有耐蚀、耐热、自润滑性（1）聚丙烯塑料（PP）合成树脂、水玻璃、低熔点金属具有较大的收缩率和气孔率（五）其他硅酸盐材料花岗石1 高分子材料的腐蚀性和影响因素2、化学腐蚀、化学腐蚀-氧化氧化聚二烯烃聚二烯烃 聚丙烯聚丙烯 低密度聚乙烯低密度聚乙烯 高密度聚乙烯高密度聚乙烯2、化学腐蚀、化学腐蚀-水解水解

2、3、应力腐蚀开裂、应力腐蚀开裂4、老化（耐侯性）、老化（耐侯性）紫外线紫外线红外线红外线水分、水分、雨雪雨雪1、硬聚氯乙烯塑料：、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln材料的溶材料的溶解性和渗解性和渗透性增加透性增加聚合物裂解聚合物裂解交联交联氧化产物降解氧化产物降解交联（老化）交联（老化）1、硬聚氯乙烯塑料：、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln常用耐腐蚀部件和设备：常用耐腐蚀部件和设备：贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、贮槽、塔设备、电除雾器、离心泵、风机、管道、管件及阀门等管件及阀门等研制开发改性的聚氯乙烯：研制开发改性的聚氯乙烯：n FR-PVCn C-

3、PVCn 玻璃钢增强玻璃钢增强PVCPVC使用实例见使用实例见P1042、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n 根据根据PVC材料的特性和具体使用条件确定许用应力材料的特性和具体使用条件确定许用应力 和安全系数和安全系数n 以长期拉伸强度作为计算许用应力的依据以长期拉伸强度作为计算许用应力的依据n 焊缝系数焊缝系数0.850.95， 一般取一般取0.6n 采用单面或双面加强焊提高焊缝强度、保护焊缝；采用单面或双面加强焊提高焊缝强度、保护焊缝； 焊缝尽可能错开（多块板材）焊缝尽可能错开（多块板材）2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n 顶盖和筒体结构应采

4、取措施加强刚性，防止变形顶盖和筒体结构应采取措施加强刚性，防止变形2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n 避免焊缝本体和焊缝边线的母材断面的剧烈变化避免焊缝本体和焊缝边线的母材断面的剧烈变化2、硬聚氯乙烯设备结构设计特点、硬聚氯乙烯设备结构设计特点n 考虑到材料的膨胀系数，金属加强构件与塑料设备考虑到材料的膨胀系数，金属加强构件与塑料设备 之间允许相对自由位移；长管道，加膨胀结之间允许相对自由位移；长管道，加膨胀结n 利用利用PVC的热塑性，管道之间采用热胀承插的结构的热塑性，管道之间采用热胀承插的结构 连接连接n PVC的强度的原因，设的强度的原因，设 备不能承受过大的

5、载荷备不能承受过大的载荷砌做耐酸的地坪、沟槽和基底等（五）其他硅酸盐材料铸石在某些条件下，高分子材料在应力和腐蚀性质共同作用下，发生类似金属应力腐蚀破裂的现象，出现裂纹，并不断发展直至脆断。不透性石墨：盐酸、氯碱、次氯酸钠、磷酸、醋酸高，导热性和热膨 系数变力容器、热交换器的密封输送热介质的管道：设置补偿装置 教材 P111热塑性塑料加工成型合成树脂、水玻璃、低熔点金属（2）玻璃钢的刚性比较差，弹性模量只有普通碳钢的1/51/10，因此，必须注意有良好的钢性设计浸渍石墨的机械强度显著提晶体结构既不属于石墨也不属于无定型C环氧固化物的马丁耐热度105130（二）碳-石墨的性能与应用硼硅酸盐玻璃:

6、 79% SiO2+ 124% B2O3 3、其他塑料、其他塑料（1）聚丙烯塑料（）聚丙烯塑料（PP） 具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（具有良好的耐蚀性、耐溶剂性、耐热性（PVC） 可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接可以采用热塑性塑料的加工方法、可以焊接 常用于制作化工管道、贮槽、衬里等常用于制作化工管道、贮槽、衬里等 石墨改性石墨改性PP，可做，可做PP换热器换热器 线膨胀系数线膨胀系数PP =3 线膨胀系数线膨胀系数PVC 杨氏模量杨氏模量PP=1/8 杨氏模量杨氏模量PVC热膨胀和热膨胀和刚性问题刚性问题 3、其他塑料、其他塑料 (2) 氟塑料：氟塑料：含含 F 原子的塑料的总称

7、。原子的塑料的总称。 具有耐蚀、耐热、自润滑性具有耐蚀、耐热、自润滑性 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE，F - 4） 聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3） 聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEP，F 46） 3、其他塑料、其他塑料 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE，F - 4） CF2 - CF2 nl高化学惰性高化学惰性l耐蚀性耐蚀性l耐热性耐热性l耐老化性耐老化性l机械强度、刚性低机械强度、刚性低l线膨胀系数大线膨胀系数大l导热性差导热性差l熔点高，成型加工困难熔点高，成型加工困难l难粘结或焊接难粘结或焊接用做摩擦件和密封件，用用做摩擦件和密封件，用在高温或强腐蚀场合在高温或强

8、腐蚀场合5 树脂基复合材料玻璃钢的耐蚀性2 耐腐蚀的高分子材料硼硅酸盐玻璃: 79% SiO2+ 124% B2O3第五章 非金属结构材料的耐蚀特性高硅氧玻璃：是石英玻璃的替代品: 95% SiO2合成树脂、水玻璃、低熔点金属性能与玻璃纤维及树脂的种类、组成相的比例、组成相之间的结合强度有关（二）碳-石墨的性能与应用2 耐腐蚀的高分子材料多层板胶结时，胶结缝要错开（60）；来的质量之比耐热冲击性反映材料承受温度剧变能力的指标。 （2）氟塑料）氟塑料 聚三氟氯乙烯（聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3） 聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEP，F 46） CF2 - CF nCl-CF2-CF2- x

9、 - CF-CF2-y-n FEP 熔点熔点 酰胺键或酰亚胺键 酯键 硅氧键5 树脂基复合材料玻璃钢的耐蚀性n 设备的顶盖：一般采用蝶形、椭圆形、半球形设备的顶盖：一般采用蝶形、椭圆形、半球形n 设备的支座：尽可能设计成裙式支座，四周开设设备的支座：尽可能设计成裙式支座，四周开设 透气孔透气孔n 滤板：设计成拱形滤板：设计成拱形n 连接结构：承插结构、活套法兰连接（内压设备）连接结构：承插结构、活套法兰连接（内压设备）n 输送热介质的管道：设置补偿装置输送热介质的管道：设置补偿装置 教材教材 P111 P111 石英玻璃石英玻璃 主要用于制作实验室仪器、高纯物料提纯设备主要用于制作实验室仪器、

10、高纯物料提纯设备 高硅氧玻璃：是石英玻璃的替代品高硅氧玻璃：是石英玻璃的替代品: 95% SiO2 硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃: 79% SiO2+ 124% B2O3 实验室玻璃仪器、蒸馏塔、吸收塔、泵、换热器、实验室玻璃仪器、蒸馏塔、吸收塔、泵、换热器、 管道、法兰、阀门等管道、法兰、阀门等( (7075% SiO2+ 15% Al2O3+ 10%(K2O、Na2O)用于修筑：盐酸、硝酸的处理槽、贮槽、吸收塔、用于修筑：盐酸、硝酸的处理槽、贮槽、吸收塔、 电解池电解池制造碘、溴的装置制造碘、溴的装置砌做耐酸的地坪、沟槽和基底等砌做耐酸的地坪、沟槽和基底等使用范围与花岗岩类似，衬砌施工比花岗岩

11、方便使用范围与花岗岩类似，衬砌施工比花岗岩方便是用玄武岩、辉绿岩及某些工业渣进行配料熔化、是用玄武岩、辉绿岩及某些工业渣进行配料熔化、铸造成型的人工石材铸造成型的人工石材（一）碳（一）碳-石墨制品的制造石墨制品的制造填塞孔隙填塞孔隙合成树脂、水玻合成树脂、水玻璃、低熔点金属璃、低熔点金属无烟煤、焦无烟煤、焦炭、石油焦炭、石油焦浇铸石墨浇铸石墨压制石墨压制石墨（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用 碳碳-石墨制品大多为无石墨制品大多为无 定型碳和石墨晶体之间定型碳和石墨晶体之间 的介晶体碳的介晶体碳 碳碳-石墨制品的性质随石墨制品的性质随 石墨化的程度不同，性石墨化的程度不同，性 能

12、差异较大能差异较大 除强氧化性酸外，具有除强氧化性酸外，具有 很高的化学稳定性很高的化学稳定性（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用 高导热性和低热膨胀系数高导热性和低热膨胀系数 石墨具有优良的自润滑特性石墨具有优良的自润滑特性 导电性导电性 除强氧化性酸外，具有很高除强氧化性酸外，具有很高 的化学稳定性的化学稳定性（二）碳（二）碳-石墨的性能与应用石墨的性能与应用 浸渍石墨的机械强度显著提浸渍石墨的机械强度显著提 高，导热性和热膨高，导热性和热膨 系数变系数变 化不大化不大压制和浇注石墨导热性下降，压制和浇注石墨导热性下降， 热膨胀系数提高热膨胀系数提高（二）碳（二）碳-石墨的性

13、能与应用石墨的性能与应用不透性石墨：盐酸、氯碱、次氯酸钠、磷酸、醋酸不透性石墨：盐酸、氯碱、次氯酸钠、磷酸、醋酸 以及农药的生产中以及农药的生产中n 热交换器（列管式、喷淋式、块孔式、板室式）热交换器（列管式、喷淋式、块孔式、板室式）n 吸收塔吸收塔n 盐酸合成炉盐酸合成炉n 离心泵离心泵n 管子、管件管子、管件n 旋塞等旋塞等n 密封环和滑动轴承密封环和滑动轴承（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（1）膨胀石墨）膨胀石墨(柔性石墨、可挠性石墨）：柔性石墨、可挠性石墨）：n 优良的热稳定性优良的热稳定性n 高导热率（各向异性）高导热率（各向异性）n 耐蚀耐蚀n 可压缩性可压缩性n 回弹性回弹性

14、 特别适用于陶瓷、玻璃特别适用于陶瓷、玻璃 设备或接管法兰面的密封设备或接管法兰面的密封 广泛用做阀门、泵、压广泛用做阀门、泵、压 力容器、热交换器的密封力容器、热交换器的密封（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（2）碳纤维及其复合材料）碳纤维及其复合材料n 弥补了普通弥补了普通C素材料的弱点（脆性），具有很高素材料的弱点（脆性），具有很高 的比强度、比刚度；的比强度、比刚度；n C纤维导热性低，用做感应炉或电阻炉的热屏蔽纤维导热性低，用做感应炉或电阻炉的热屏蔽 材料；材料；n 石墨化纤维导热率较高，可做为发热元件（真石墨化纤维导热率较高，可做为发热元件（真空、空、 惰性气体中：惰性气体中：2

15、500）；）；是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳渗透高分子材料处于环境中，腐蚀性介质通过材料研制开发改性的聚氯乙烯：（二）陶瓷材料的特性指标：FR-PVC1 高分子材料的腐蚀特性和影响因素石墨具有优良的自润滑特性石墨化的程度不同，性聚二烯烃 聚丙烯 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯1400: 制品结构接近石墨，热解石墨1、硬聚氯乙烯塑料：nCH2CHClCH2CHCln聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3）（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（2）碳纤维及其复合材料）碳纤维及其复合材料n 石墨纱经四氟乙烯浸渍，作为输送腐蚀介质的石墨纱经四氟乙烯浸渍，作为输送腐蚀介质的化化 工泵的填料密封，密封性好，

16、使用寿命长工泵的填料密封，密封性好，使用寿命长n 碳纤维复合材料：碳纤维碳纤维复合材料：碳纤维/树脂、碳纤维树脂、碳纤维/金属、金属、 碳纤维碳纤维/碳碳n 高比强度、高比钢度、耐蚀高比强度、高比钢度、耐蚀n 碳纤维碳纤维/树脂应用最多树脂应用最多（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（3）热解碳）热解碳n 是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳n CH4、C3H8、C2H2、液化石油气在灼热基体、液化石油气在灼热基体 表面热分解制得表面热分解制得n 晶体结构既不属于石墨也不属于无定型晶体结构既不属于石墨也不属于无定型Cn 制品具有很大的各向异性制品具有很大的各

17、向异性（三）新型碳素材料（三）新型碳素材料（3 3）热解碳）热解碳制品择优取向度的程度与沉积温度、碳氢化合物浓度制品择优取向度的程度与沉积温度、碳氢化合物浓度等有关等有关 3000：石墨晶体；：石墨晶体； 20002200：各向异性大，制品密度高；：各向异性大，制品密度高； 15001700：趋于各向同性，制品密度小；：趋于各向同性，制品密度小； 环氧树脂环氧树脂和聚酯树脂，不耐碱腐蚀和聚酯树脂，不耐碱腐蚀马丁耐热度为马丁耐热度为120，最高为，最高为 150 （不受力）（不受力）具有较大的收缩率和气孔率具有较大的收缩率和气孔率环氧环氧-酚醛树脂酚醛树脂使材料的耐酸、碱，耐热以及收缩率、使材料

18、的耐酸、碱，耐热以及收缩率、粘结性等性能得到综合提高粘结性等性能得到综合提高分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂分子中含有呋喃环的高聚物称为呋喃树脂 具有良好的耐酸、耐碱性能具有良好的耐酸、耐碱性能 可在酸碱交替的环境中使用可在酸碱交替的环境中使用 不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀不耐氧化性酸和其他氧化性介质的腐蚀耐溶剂性和耐热性较好耐溶剂性和耐热性较好 塑性差易脆裂塑性差易脆裂 与金属的粘结能力差与金属的粘结能力差高分子材料宏观上的体积和重量的增加2 耐腐蚀的高分子材料(2) 氟塑料：含 F 原子的塑料的总称。具有较大的收缩率和气孔率性能与玻璃纤维及树脂的种类、组成相的比例、组成相之间的结

19、合强度有关多层板胶结时，胶结缝要错开（60）；高温下材料性质的变异用做耐蚀和耐热的阀门、泵、密封环管道、法兰、阀门等应力集中部位，环境应力开裂的可能性大玻璃钢的导热系数仅为钢的1/1002/1000除强氧化性酸外，具有聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称聚酯：多元醇与多元酸形成的缩聚物的总称 不耐氧化性介质、易老化不耐氧化性介质、易老化 在碱和热酸的作用下，发生水解在碱和热酸的作用下，发生水解成型工艺性能良好成型工艺性能良好制品致密性好制品致密性好制造玻璃钢主要用不饱和聚酯制造玻璃钢主要用不饱和聚酯(二二) 玻璃钢的耐蚀特性玻璃钢的耐蚀特性（1）玻璃钢的强度和使用温度）玻璃钢的强度和使用温度

20、 力学性能的最大特点：比强度高力学性能的最大特点：比强度高 相对密度是碳钢的相对密度是碳钢的1/31/31/41/4， 比强度是碳钢的比强度是碳钢的2 23 3倍倍 玻璃钢的导热系数仅为钢的玻璃钢的导热系数仅为钢的1/1002/1000 不适合做传热设备不适合做传热设备热膨胀系数较树脂大为减小热膨胀系数较树脂大为减小 固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较固化成型后尺寸比较稳定，不会因温度变化发生较 大的形变大的形变 (二二) 玻璃钢的耐蚀特性玻璃钢的耐蚀特性 （2）玻璃钢的耐化学腐蚀特性）玻璃钢的耐化学腐蚀特性 玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂玻璃钢的耐蚀性主要取决于树脂 腐蚀过程是腐蚀介

21、质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、腐蚀过程是腐蚀介质或溶剂的渗透引起树脂溶胀、溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的溶解、水解、或受热氧化降解及热分解作用而导致的树脂结构的破坏树脂结构的破坏（3）玻璃钢的耐老化性能）玻璃钢的耐老化性能酚醛树脂老化最严重；酚醛树脂老化最严重；防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用防腐用的玻璃钢在自然环境中可使用5-75-7年年老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低老化对机械强度影响较小，弹性模量缓慢降低(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（1）层间结构：）层间结构：内层内层: 耐腐蚀层耐腐蚀层 厚度：厚度：0.50.51.5mm1.5mm；树

22、脂：；树脂：90%90%过渡层过渡层: 中间防渗层中间防渗层 厚度：厚度：2 22.5mm2.5mm；胶量：；胶量：505070%70%增强层增强层: 承载设备负荷，承载设备负荷， 厚度厚度 依设计强度；玻纤维：依设计强度；玻纤维：70%70%外层：提高防老化性能，外表美外层：提高防老化性能，外表美观观 厚度厚度1 12mm2mm；含胶量：；含胶量：808090%90%(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（2 2）玻璃钢的刚性比较）玻璃钢的刚性比较差，弹性模量只有普通差，弹性模量只有普通碳钢的碳钢的1/51/51/101/10，因此，因此，必须注意有良好的钢性必须注意有良

23、好的钢性设计设计备不能承受过大的载荷FEP 熔点 PTFE熔点; 加工成型性优于PTFE-CF2-CF2- x - CF-CF2-y-n受多向应力作用或存在较大应变的高分子材料，可能发生环境应力开裂聚三氟氯乙烯（PCTFE， F 3）具有耐蚀、耐热、自润滑性2 耐腐蚀的高分子材料整体法兰颈增强部分厚度的圆角曲率半径至少表面渗入内部，同时，材料的可溶成分及腐蚀石墨具有优良的自润滑特性制品具有很大的各向异性表面热分解制得(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（3 3）矩形贮槽在装满介质时，其侧壁的挠度不）矩形贮槽在装满介质时，其侧壁的挠度不允许超过跨度的允许超过跨度的0.5%0

24、.5%，挠度超过跨度的，挠度超过跨度的0.5%0.5%，必须在槽外部设加强圈必须在槽外部设加强圈(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（4 4）玻璃钢管道的连接一般采用平口对接，承）玻璃钢管道的连接一般采用平口对接，承 插式连接；斜接口插式连接；斜接口(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点(三三) 玻璃钢设备的结构设计特点玻璃钢设备的结构设计特点（7）平底贮槽底部转角处曲）平底贮槽底部转角处曲率半径不得小于率半径不得小于40mm，底部，底部适当增厚；适当增厚； 液体注入管的设计应使液体液体注入管的设计应使液体缓慢流入；最好保持缓慢流入；最好保持150200mm的液层的液层