第一節(jié) 化工材料的簡介
化工材料是建造化工裝置所需工程材料的簡稱。組成化工生產(chǎn)裝置的化工機(jī)械、化工儀表、管道和構(gòu)筑物都是在不同溫度、壓力和機(jī)械負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn),所接觸的物料又多具有強(qiáng)腐蝕作用。因此,化工材料除應(yīng)具有一般工程材料的性能外,還應(yīng)具備優(yōu)良的耐腐蝕性能。若耐腐蝕性能不良,不但直接影響裝置的壽命,有時(shí)還可能引起火災(zāi)、爆炸等事故,還會(huì)影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。另外,根據(jù)不同的用途和使用條件,有時(shí)還要求化工材料具有耐高溫或耐低溫、導(dǎo)熱或隔熱等特殊性能。(可行性 研究 報(bào)告)
第二節(jié) 化工材料的特性
相對(duì)概念
不同材料對(duì)于各種腐蝕環(huán)境具不同的耐蝕性,所謂優(yōu)良耐蝕材料只是相對(duì)的概念。例如:一般認(rèn)為不銹鋼是優(yōu)于普通碳鋼的耐蝕材料,但這只是在大氣、水和氧化性環(huán)境中才如此;在還原性酸中,兩者同樣被腐蝕;在70%以上的濃硫酸中,碳鋼比不銹鋼好;在含有氯離子的水中,奧氏體不銹鋼可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂,而碳鋼卻沒有這種危險(xiǎn)。通常在手冊(cè)中載有各種材料在各種環(huán)境中(酸、堿、鹽、氣體、無機(jī)物、有機(jī)溶劑、大氣、土壤、水、海水、工業(yè)產(chǎn)品、食品及植物油等)的腐蝕數(shù)據(jù),如手冊(cè)中沒有所需數(shù)據(jù),則應(yīng)進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。
評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)
金屬耐蝕性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),按均勻腐蝕率大小分四個(gè)等級(jí)。對(duì)于精密部件和高壓、有危險(xiǎn)性的設(shè)備應(yīng)用腐蝕率極低的一級(jí)材料,一般容器、設(shè)備等則可用二三級(jí)材料,適當(dāng)增加壁厚,可保證較長壽命。對(duì)于金屬材料,不僅要注意均勻腐蝕,更應(yīng)注意局部腐蝕。當(dāng)手冊(cè)上指出這種“材料-環(huán)境”體系有產(chǎn)生孔蝕、晶間腐蝕,應(yīng)力腐蝕破裂的可能時(shí),則避免采用,或采取必要的防護(hù)措施。
非金屬迄今還沒有很好的評(píng)定方法,對(duì)于玻璃、陶瓷、石墨等可以參用金屬標(biāo)準(zhǔn)。而塑料和橡膠的適用標(biāo)準(zhǔn)可參考下列數(shù)字:抗彎強(qiáng)度的下降要小于25%;重量或尺寸變化要小于5%;硬度(洛氏M)變化要小于30%。
環(huán)保安全
在選材中還必須考慮材料與環(huán)境的反應(yīng)是否對(duì)環(huán)境或生產(chǎn)造成不利的影響,如是否會(huì)污染產(chǎn)品質(zhì)量,影響工序流程,產(chǎn)生副反應(yīng),降低收率,甚至引起火災(zāi)、爆炸等。如有些材料腐蝕率雖然很低,但能使產(chǎn)品的色、香、味變質(zhì),甚至產(chǎn)生毒性(如微量鉛化合物),這對(duì)于食品、醫(yī)藥、纖維、化妝品類的工業(yè),就絕對(duì)不能使用。
第三節(jié) 化工材料的種類
由于化工生產(chǎn)的物料和工藝條件各不相同,因而化工材料的品種繁多,型號(hào)、規(guī)格復(fù)雜,既包括一般工程材料,也包括化工裝置專用的具有特殊性能、特殊用途的材料。
化工材料分為金屬材料和非金屬材料兩大類?;び媒饘俨牧嫌挚煞譃楹谏饘俨牧虾陀猩饘俨牧?。黑色金屬材料主要指鐵和鋼,多數(shù)化工機(jī)械設(shè)備是用鑄鐵和碳鋼制成的。高合金鐵、高合金鋼(如高硅鐵、高鎳鐵和各類不銹鋼)以及鎳、銅、鋁、鈦、鋯及其合金,也廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。非金屬材料在化工中的使用日益廣泛,主要有塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、搪瓷、不透性石墨等類。塑料發(fā)展迅速,耐蝕性優(yōu)良,應(yīng)用最廣泛;不透性石墨既耐熱、耐酸、還具有高熱導(dǎo)率,用量也較多;陶瓷、玻璃等耐酸性良好,但性脆,又不能制成大體積設(shè)備,所以其本身用途有限,但可用來搪、襯金屬表面,制成耐蝕的搪瓷設(shè)備,搪(或襯)玻璃的槽、罐等。
在金屬與非金屬之間,還有一種非晶質(zhì)(態(tài))合金,具有過冷液體的結(jié)構(gòu),耐蝕性很強(qiáng),有些接近鉭和貴金屬,是一種發(fā)展中的材料。
為了利用不同材料的優(yōu)點(diǎn),還發(fā)展了多種復(fù)合材料,其中有:①金屬與金屬復(fù)合,如夾層金屬板,利用高強(qiáng)度、低耐蝕的材料(如碳鋼、鋁合金)作底層,耐蝕性較高的材料(如純鋁、鎳、鈦、不銹鋼等)作接觸腐蝕介質(zhì)的表層。②非金屬與非金屬復(fù)合,如增強(qiáng)塑料。③非金屬與金屬復(fù)合,如合金陶瓷,既有一定強(qiáng)度,又能耐高溫。
第四節(jié) 化工材料 行業(yè) 的發(fā)展前景
化工新材料是新材料產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要分支,是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)最具活力和發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。發(fā)展化工新材料產(chǎn)業(yè)在突破國內(nèi)資源“瓶頸”,環(huán)境保護(hù)、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),保持石油和化學(xué)工業(yè)平穩(wěn)、較快和可持續(xù)發(fā)展方面“大有可為”。2011年中國原油對(duì)外依存度已突破55%,且連續(xù)三年超50%警戒線,預(yù)計(jì)到2020年對(duì)外依存度將達(dá)67%。國內(nèi)石化工業(yè)能源利用率比發(fā)達(dá)國家平均低15%,而一些產(chǎn)品單位能耗要高出20%-30%;國內(nèi)石化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性矛盾突出,總產(chǎn)值的65%以上是由石油和天然氣開采、精煉石油、基礎(chǔ)化學(xué)原料和肥料等初級(jí)加工產(chǎn)品構(gòu)成,不能滿足相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求。
政策“春風(fēng)”促發(fā)展?;ば虏牧鲜菄抑攸c(diǎn)扶持的低碳經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展 規(guī)劃 》,化工新材料產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?!妒秃突?ldquo;十二五”科技發(fā)展 規(guī)劃 綱要》提出力爭到2015年,國內(nèi)高端化工新材料整體技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家的差距縮小到10年左右,達(dá)到本世紀(jì)初國際先進(jìn)水平。《石化和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展 規(guī)劃 》提出“十二五”化工新材料發(fā)展重點(diǎn)包括:特種合成橡膠、工程塑料、高性能纖維、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及復(fù)合材料等領(lǐng)域。
目前國內(nèi)化工新材料市場(chǎng)存在巨大的市場(chǎng)缺口,進(jìn)口量占據(jù)國內(nèi)大部分市場(chǎng)份額,國內(nèi)化工新材料整體自給率在56%左右,其中新領(lǐng)域的化工新材料自給率僅為52%,工程塑料和特種橡膠自給率僅為35%和30%。一般而言,化工新材料產(chǎn)品都會(huì)經(jīng)歷產(chǎn)品毛利率波動(dòng)和進(jìn)口替代率不斷上升的過程。在化工新材料進(jìn)口替代過程中,多數(shù)產(chǎn)品供大于求的矛盾不突出,部分產(chǎn)品供不應(yīng)求,掌握核心技術(shù)的企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張即能獲得與投資成正比的利潤,多數(shù)企業(yè)能實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速增長。高壁壘帶來高的回報(bào),尖端化工新材料產(chǎn)品毛利率在70%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大宗化學(xué)品15%左右的 行業(yè) 平均利潤。
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