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一文熟知管道工程中常用的非金属材料
发布时间 : 2020-04-02

们来谈谈管道工程中常用的非金属材料。


1.高分子材料的耐腐蚀性能

       常见的高分子材料又分为塑料和橡胶两种。二者在机械性能上有明显的差异,塑料具有一定硬度及刚性,易断裂,不易发生形变。橡胶则在使用温度下具有良好的弹性。塑料及橡胶普遍对于酸碱有较强的抗性,但是作为材料也有其突出的弱点,作为高分子材料,二者普遍不耐溶剂抽提。此外高分子材料耐高温性能不足,绝大多数材料都需要注意使用温度。由于橡胶具有弹性,分子结构更加松散因此一般情况下橡胶的耐腐蚀能力不及塑料。  

1.1.常见塑料的耐腐蚀特性

       聚乙烯(PE):聚乙烯具有优良的耐腐蚀性,对于非氧化性酸有良好抗性,但不耐浓硝酸及其他强氧化剂。对于有机溶剂常温下耐蚀性好,但高温下会迅速腐蚀破裂。聚乙烯使用温度一般不超过75度,长期使用一般不超过65度。

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 聚氯乙烯(PVC):聚氯乙烯耐腐蚀性能与聚乙烯类似并且略优于聚乙烯。但聚氯乙烯使用温度略低,一般不宜超过60摄氏度,此外聚氯乙烯在加热过程中会产生有毒气体,使用时需要特别注意。


       聚丙烯(PP):聚丙烯是热塑性塑料,除浓硝酸等强氧化性酸外几乎不与其他介质发生作用。但聚丙烯更容易受到强有机溶剂破坏,聚丙烯使用温度范围更广,可达120摄氏度。

        ABS:ABS塑料为丙烯腈,丁二烯,苯乙烯共聚物,力学性能良好,对无机酸,碱具有良好的耐腐蚀性,但不耐酮类,卤代烃,酯类等溶剂。ABS的使用温度一般为-40度到80度。

       尼龙:一种常见的热塑性塑料,对稀酸,盐和碱均耐腐蚀,但不耐强酸和氧化性酸。对于强有机溶剂(烃类,酮类)耐腐蚀性能良好,但不耐甲酸和酚类腐蚀。力学性能优异,强度高,耐磨性好。尼龙最高使用温度可达80-120摄氏度。

       聚四氟乙烯(PTFE):各方面特性最为优良的塑料品种,几乎能耐任何物质的化学腐蚀,可长期在230摄氏度下操作,具有润滑性和优秀的电性能。在压力管道工程中,常用作平垫片材料,但需注意防止冷流效应。也常用于低摩擦管架的摩擦副,用于降低摩擦力。

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   聚苯硫醚(PPS):聚苯硫醚为日本东丽公司生产的功能型塑料,耐腐蚀能力优良,对无机酸,碱氧化剂等均有良好抗性,但不耐氧化性酸,耐溶剂性能仅次于氟塑料,可以抵抗大多数溶剂溶解,使用温度不高于250摄氏度。


       有机玻璃:有机玻璃为一种常用的透明材料,对无机酸,碱,盐有良好抗性,但不耐有机溶剂,使用温度不超过80摄氏度。

1.2.常见橡胶的耐腐蚀性能

       天然橡胶:天然橡胶对非氧化性的酸碱盐耐腐蚀性好,但不耐氧化剂,不耐溶剂,使用温度在50摄氏度以下。

       丁苯橡胶:丁苯橡胶使用温度不超过120度,根据硫化程度不同分为软胶与硬胶两种,硬胶耐腐蚀性好,除不耐氧化性酸外对大多数无机物化学抗性较好,丁苯橡胶不耐油。

       氯丁橡胶:氯丁橡胶使用温度不超过100摄氏度,可耐弱酸但不耐任何浓度的氧化性酸和碱腐蚀,不耐酮类,醚类,卤代烃等溶剂腐蚀。

       丁腈橡胶:丁腈橡胶对烃类及植物油耐腐蚀性较好,但不耐有机溶剂,耐酸碱但不耐氧化性酸,耐磨性及耐老化性均较好,长期使用温度不高于120摄氏度。

       各类橡胶在压力管道工程中常用作橡胶垫,具有良好的密封性,但需注意不能在高温下使用。

       有机硅:有机硅骨架由硅原子组成,具有部分无机物性质,可耐高温,使用温度可达200-300度,可耐稀酸碱,但不耐烃类溶剂。有机硅机械性能不好,容易断裂。

       三元乙丙橡胶:乙丙橡胶耐稀酸及盐类,耐老化性能优于天然橡胶,但不耐氧化性酸及烃类腐蚀,使用温度不超过150摄氏度。

       氟橡胶:氟橡胶是化学抗性最好的橡胶品种,耐温可达200摄氏度,对各类酸碱盐均有良好的的化学抗性,但对于溶剂及强氧化剂的抗性不及氟塑料。

2.无机非金属材料的耐腐蚀性能   
       
       石墨:石墨为一种由焦炭高温烧制而成的具有晶体构造的材料。石墨性质接近于金属,在氧化氛围下使用温度可达400摄氏度,还原气氛下使用温度可达2000至3000度,是一种适用于高温条件下的材料。石墨对于绝大多数腐蚀物质抵抗性好,可以抵抗盐酸,稀硫酸,氢氟酸,碱液,有机溶剂的腐蚀,但不耐强氧化性酸,溴和氟等。石墨作为材料主要的缺点是质地脆,延展性差,但抗压能力好。石墨是金属缠绕垫片和柔性石墨复合垫片的最核心材料,绝大多数的金属缠绕垫常采用石墨为缠绕带材质。

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玻璃和陶瓷:玻璃与陶瓷主要是以二氧化硅为主的煅烧制品,那腐蚀性极强,被广泛用于实验室及化工生产中,化工生产中的搪瓷搅拌釜其表面耐腐蚀物质以玻璃为主。玻璃几乎可以耐受一切物质的腐蚀,但有两个特殊情况。玻璃对氟化物的耐腐蚀性能极差,此外玻璃不耐浓的热碱液。此外含有微量氟化物的磷酸对玻璃腐蚀性也很强。玻璃及陶瓷作为材料最大的缺点在于强度低,导热性能差,温差过大容易爆裂,一般品种不宜用于200度以上高温,石英玻璃耐温性能好,可达800摄氏度。此外玻璃加工困难,无法加工大型设备。陶瓷常用做耐磨/高温阀门的阀芯密封面。


       水泥:水泥是由粘土与石灰石组成的硅酸盐材料,成分复杂。作为材料其突出的特点就是与水混合后会结成硬块,强度随时间增加,可以浇筑。水泥本身为碱性,对常温碱液耐腐蚀性良好。但水泥成分复杂,很多物质都会对其发生侵蚀。对酸及无机盐的耐受性能都很差,对有机化合物耐受性较好。总体而言,水泥不适宜作为耐腐蚀材料。水泥则是常见的污水管道材料。



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