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1、工程材料及其分类工程材料有各种不同的分类方法。一般都将工程材料按化学成分分为金属材料、非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。( 一) 金属材料金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分：1. 黑色金属材料铁和以铁为基的合金( 钢、铸铁和铁合金) 。2. 有色金属材料黑色金属以外的所有金属及其合金。应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90.0%以上。黑色金属材料的工程性能比较优越，价格也较便宜，是最重要的工程金属材料。有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特
2、殊用途的材料。( 二) 非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、 耐蚀 ( 酸 ) 非金属材料和陶瓷材料等。1. 耐火材料2. 耐火隔热材料3. 耐蚀 ( 酸) 非金属材料4. 陶瓷材料( 三) 高分子材料高分子材料为有机合成材料，也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类：塑料、 橡胶、合成纤维。( 四) 复合材料复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料，其性能是其它单质材料所不具备的。复合材料可以由各种
3、不同种类的材料复合组成。它在强度、 刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是特殊的工程材料，具有广阔的发展前景。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 42 页常用工程材料( 一) 金属材料(2) 铸铁的分类和牌号表示方法铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳含金，并且还含有较多量的硅、锰、硫和磷等元素。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐
4、磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。1) 铸铁的分类。铸铁是铁碳合金的一种，与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。 但是， 杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，如磷在耐磨磷铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰、硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫，铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳的质量分数小于0.80%钢的组织。故称铸铁的组织为石墨加钢的基体。铸铁的韧性和塑性，主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。铸铁的其他性能也于石墨密切相关。基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁( 石墨成片状 )
5、、球墨铸铁 ( 石墨成球状 )和可锻铸铁 ( 石墨成团絮状 ) 三大类。2) 铸铁牌号的表示方法3) 工程中常用铸铁的性能和特点 灰口铸铁。灰口铸铁的组织由石墨和基体两部分组成。基体可以是铁素体，珠光体或铁素体加珠光体，相当于钢的组织。因此铸铁的组织可以看成是钢基体上分布着石墨。 球墨铸铁。球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰口铸铁，而与钢相当。因此对于承受静载的零件， 使用球墨铸铁比铸钢还节省材料，而且重量更轻。不同基体的球墨铸铁，性能差别很大，球墨铸铁具有较好的疲劳强度，实验表明，球墨铸铁的扭转疲劳强度甚至超过45#钢。在实际应用中， 大多数承受动载的零件是带孔或带台肩的，因此用球墨铸铁来代替钢制
6、造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等。 蠕墨铸铁。蠕墨铸铁是近十几年来发展起来的一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性; 同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂经处理而炼成的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 42 页 可锻铸铁。可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。 耐磨铸铁。在铸铁中加入某些合金元素而得到。 耐热铸铁。耐热铸铁是在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、坩埚、
7、热处理炉内的运输链条等。 耐蚀铸铁。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝和高铬等耐蚀铸铁。例?：对铸铁的韧性、塑性影响最大的因素为( ) 。A.石墨的数量 B. 石墨的大小C.石墨的形状 D. 石墨的分布答案： C.石墨的形状例题 2：按照石墨的形状特征，铸铁可分为( ) 。A.灰口铸铁 B. 合金铸铁 C. 可锻铸铁 D. 球墨铸铁答案： A.灰口铸铁 C. 可锻铸铁 D. 球墨铸铁2. 有色金属1) 铝及其合金。 铝及其合金在采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强钢高得多。纯铝材料按纯度可分为三类。有高纯铝，工业高纯铝和工业纯铝。按照制造工艺， 铝合
8、金还可分为变形( 加工 ) 铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金包括防锈铝合金、 硬铝合金、 超硬铝合金及锻铝合金等。铸造铝合金 (ZL) 分为 Al-Si铸造铝合金、Al-Cu 铸造铝合金、 Al-Mg 铸造铝合金和Al-Zn 铸造铝合金。2) 铜及其合金。 纯铜呈紫红色， 常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。根据杂质含量的不同，工业纯铜分为四种T1、T2、 T3、T4。编号越大，纯度越低。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。在铜中加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持纯铜的某些优良性能。一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。3) 镍及其合金。镍及镍合金是化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压
9、、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料。镍力学性能良好，尤其塑、韧性优良，能适应多种腐蚀环境。4) 钛及其合金。 钛具有较好的低温性能，可做低温材料， 常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 42 页5) 铅及其合金。 硬铅的密度比铅高，可作为结构材料， 在化工防腐蚀设备中被广泛应用，但硬铅的耐腐蚀性比纯铅略有降低。铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。6
10、) 镁及其合金。镁及其合金的主要特性是密度小、化学活性强、强度低。纯镁强度低，不能用于结构材料，主要用镁合金。 镁合金的比强度和比刚度可以与合金结构钢相媲美，故镁合金是航空工业的重要结构材料，它能承受较大的冲击、振动荷载， 并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。例题在石油、化工、有色金属冶炼工业中，常用于高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料为( ) 。A.铝及铝合金 B. 铜及铜合金 C. 镍及镍合金 D. 镁及镁合金答案： C.镍及镍合金常用工程材料- 非金属材料非金属材料非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料
11、、耐火隔热材料、 耐蚀 ( 酸 ) 非金属材料和陶瓷材料等。1. 耐火材料(1) 耐火材料的主要性能指标和分类：1) 耐火材料的主要性能指标。 耐火度。耐火度是耐火材料受热后软化到一定程度的温度。 荷重软化温度。 高温化学稳定性。高温化学稳定性是耐火材料抗炉气和炉料腐蚀的能力; 抵抗温度变化的能力越好，则耐火材料在经受温度急剧变化时越不易损坏; 抗压强度要好 ; 密度和比热容 热导率要小，隔热性能要好，电绝缘性能要好。2) 耐火材料的分类 耐火砌体材料。 按材质高低， 分为普通耐火材料和特种耐火材料; 按材料密度分为重质耐火材料和轻质耐火材料; 按耐火材料的主要化学成分分为粘土砖、高铝砖、硅砖
12、、氧化铝砖、石墨和碳制品以及碳化硅制品等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 42 页 耐火水泥及混凝土。低钙铝酸盐耐火水泥是用优质铝钒土和石灰石，按一定比例配合经烧结、磨细制成。耐火混凝土具有施工简便、价廉和炉衬整体密封性强等优点，但强度较低。 按照胶结料的不同，耐火混凝土分为水硬性耐火混凝土、火硬性耐火混凝土和气硬性耐火混凝土; 按照密度的高低，可分为重质耐火混凝土和轻质耐火混凝土两类。2. 耐火隔热材料耐火隔热材料，又称为耐热保温材料。它是各种工业用炉( 冶炼炉、 加热炉、锅炉炉膛)的重要筑炉材料。常用的隔热材料有硅藻
13、土、蛭石、玻璃纤维( 又称矿渣棉 ) 、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。3. 耐蚀 ( 酸) 非金属材料(1) 铸石。铸石是以辉绿岩、玄武岩、页岩等天然岩石为主要原料，经熔化、浇注、结晶、退火而成的一种硅酸盐结晶材料。铸石具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。(2) 石墨。石墨按照来源不同可分为天然石墨和人造石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。石墨材料具有高熔点(3700 ) ，在高温下有高的机械强度。当温度增加时， 石墨的强度随之提高。石墨在3000以下具有还原性，并且在中性介质中有很好的热稳定性。在急剧改变温度的条
14、件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏， 石墨的导热系数比碳钢大2 倍多，所以，石墨材料常用来制造传热设备。石墨具有良好的化学稳定性。除了强氧化性的酸( 如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素) 之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。(3) 玻璃。按形成玻璃的氧化物可分为硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应用最为广泛的玻璃品种。(4) 天然耐蚀石料。天然耐蚀石料的组成含二氧化硅的质量分数大于55.0%，且其含量越高耐酸性能越好。含氧化镁、氧化钙的质量分数在50.0%以上的石料，有较好的或好的耐碱性能， 但不耐酸侵蚀。 而某些耐酸石料含二氧化硅虽
15、然很高，由于结构致密也能耐碱侵蚀。(5) 水玻璃型耐酸水泥。 水玻璃型耐酸水泥具有能抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱。4. 陶瓷材料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 42 页陶瓷材料属于硅酸盐材料。目前陶瓷的应用已渗透到各类工业、各种工程和各个技术领域。陶瓷材料有着许多区别于其它材料的物理化学性能。比如高温化学稳定性、超硬的特点和极好的耐腐蚀性能。(1) 陶瓷材料的分类工程陶瓷材料的分类见教材图1.1.2 。它们可用于制造某些工业构件、零件和工具。陶瓷的种类很多，但缺乏统一的分类方法，陶瓷一般分为普通陶瓷和新型陶
16、瓷两大类。(2) 常用的陶瓷材料在工程中常用的陶瓷有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。例题 1：在工程材料分类中，铸石属于( ) 。A.耐火材料 B. 耐火隔热材料 C. 耐蚀非金属材料 D. 陶瓷材料答案： C.耐蚀非金属材料例题 2：耐火材料的主要性能指标有() 。A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力要好C. 抗压强度要好 D. 密度和比热容要大答案： A. 高温化学稳定性 B. 抵抗温度变化的能力越好 C. 抗压强度要好例题 3：石墨的特点包括( ) 。A. 具有高度的化学稳定性 B. 具有极高的导热性能C. 在硝酸中很稳定 D. 常用来制造传热设备答案： A. 具
17、有高度的化学稳定性 B. 具有极高的导热性能D. 常用来制造传热设备高分子材料1. 高分子材料的基本概念高分子材料具有较高的强度、良好的塑性、 较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能， 在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料一般分天然和人工合成两大类。 天然高分子材料有蚕丝、羊毛、 纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。人工合成的高分子材料，就是把低分子材料( 单体 ) 聚合起来所形成的。其聚合过程称为聚合反应。最常用的聚合反应有加成聚合反应( 简称加聚
18、反应) 和缩合聚合反应( 简称缩聚反应) 两种。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 42 页2. 高分子材料的基本性能及特点高分子材料的基本性能及特点是质轻，比强度高，有良好的韧性，减摩、耐磨性好，电绝缘性好，耐蚀性。化学稳定性好，导热系数小，易老化，易燃，耐热性好，刚度小。3. 工程中常用高分子材料(1) 塑料制品。1) 塑料的组成。 常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。另外熟悉各组成在塑料中所起的作用。2) 工程中常用塑料
19、制品。 热塑性塑料。a 低密度聚乙烯 (LDPE) b 高密度聚乙烯 (HDPE) c 聚丙烯 (PP) d 聚氯乙烯 (PVC) e 聚四氟乙烯 (PTFE，F-4) f 聚苯乙烯 (PS) g ABS h 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 热固性塑料a 酚醛模塑料 (PF) b 酚醛玻璃纤维增强塑料c 环氧树脂 (EP) d 呋喃树脂e 不饱和聚酯树脂了解以上各种塑料的主要特性。(2) 橡胶1) 天然橡胶 (NR) 2) 丁基橡胶 (IIR) 3) 氯丁橡胶 (CR) 4) 氟硅橡胶 (MFQ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7
20、页，共 42 页了解以上各种橡胶的主要特性。(3) 合成纤维合成纤维具有强度高、密度小、耐磨和不霉不腐等特点，广泛用于制作衣料。在工农业生产、交通运输及国防建设上也发挥了很大作用。例题 1：在高分子材料的特性中，比较突出的性能为( ) 。A.比强度低 B. 导热系数大C.减摩、耐磨性好 D. 不易老化答案： C.减摩、耐磨性好例题 2：塑料的性质主要取决于( ) 的性质。A.树脂 B. 填料 C. 增塑剂 D. 着色剂答案： A.树脂复合材料1. 复合材料组成、分类和特点复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、 保护增强相并把外加荷载造成的应力传递到增强相上去的作用，基体相可以由
21、金属、树脂和陶瓷等构成，在承载中，基体相承受应力作用的比例不大; 增强相是主要承载相，并起着提高强度( 或韧性 ) 的作用，增强相的形态各异，有纤维状、细粒状和片状等。按基体材料类型可分为：有机材料基、 无机非金属材料基和金属基复合材料三大类，如下图所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 42 页与普通材料相比，复合材料具有许多特性，可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥它们的优点，并赋予材料新的性能; 可按照构件的结构和受力要求，给出预定的分布、合理的配套性能，进行材料的最佳设计等。具体表现在：(1) 高比强度和高比模量。
22、(2) 耐疲劳性高。(3) 抗断裂能力强。(4) 减振性能好。(5) 高温性能好，抗蠕变能力强。(6) 耐腐蚀性好。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 42 页(7) 复合材料还具有较优良的减摩性、耐磨性、自润滑性和耐蚀性等特点，而且复合材料构件制造工艺简单，表现出良好的工艺性能，适合整体成型。2. 复合材料增强体(1) 纤维增强体。(2) 颗粒增强体。(3) 片状增强体。3. 复合材料基体(1) 树脂基体。树脂基复合材料是复合材料中最主要的一类，通常称为增强塑料。(2) 金属基体。金属基复合材料主要有三类：颗粒增强、短纤维
23、或晶须增强、连续纤维或薄片增强。多种金属及其合金可用作基体材料。(3) 陶瓷基体。制作陶瓷基复合材料的主要目的是增加韧性。适用陶瓷基复合材料的基体材料主要有氧化物陶瓷基体( 氧化铝陶瓷基体和氧化锆陶瓷基体等) 。非氧化物陶瓷基体( 氮化硅陶瓷基体、氮化铝陶瓷基体、碳化硅陶瓷基体及石英玻璃) 4. 复合材料应用(1) 用玻璃纤维增强塑料得到的复合材料，俗称玻璃钢。(2) 碳纤维增强酚醛树脂、聚四氟乙烯复合材料，(3) 石墨纤维增强铝基复合材料，(4) 合金纤维增强的镍基合金(5) 颗粒增强的铝基复合材料(6) 塑料钢复合材料(7) 塑料青铜钢背三层复合材料(8) 塑料 - 铝合金。型材、板材、管
24、材和线材( 一) 型材普通型钢可分为冷轧和热轧两种，其中热轧最为常用。型材按其断面形状分为圆钢、方钢、六角钢、角钢、槽钢、工字钢和扁钢等。型材的规格以反映其断面形状的主要轮廓尺寸来表示 ; 圆钢的规格以其直径(mm)来表示 ; 六角钢的规格以其对边距离(mm)来表示 ; 工字钢和槽钢的规格以其高腿宽腰厚(mm)来表示 ; 扁钢的规格以厚度宽度(mm)来表示。热轧型钢的标记方式通常为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 42 页( 二) 板材1. 钢板2. 铝板3. 塑料复合钢板( 三) 管材1. 金属钢管(1) 无缝钢管。
25、无缝钢管可以用普通碳素钢、普通低合金钢、优质碳素结构钢、优质合金结构钢和不锈钢制成。无缝钢管是用一定尺寸的钢坯经过穿孔机、热轧或冷拔等工序制成的中空而横截面封闭的无焊接缝的钢管。一般无缝钢管主要适用于高压供热系统和高层建筑的冷、热水管和蒸汽管道以及各种机械零件的坯料，一般在0.6MPa 气压以上的管路都应采用无缝钢管。由于用途的不同，所以管子所承受的压力也不同，要求管壁的厚度差别很大。因此， 无缝钢管的规格是用外径壁厚来表示。除一般无缝钢管外，还有专用无缝钢管，主要有锅炉用无缝钢管、锅炉用高压无缝钢管、地质钻探用无缝钢管、石油裂化用钢管和不锈耐酸无缝钢管等。锅炉及过热器用无缝钢管的外径和壁厚尺
26、寸应符合GB3087 1982 低压锅炉用无缝钢管的规定。如用10 或 20 优质碳素结构钢制造的无缝钢管，工作温度450，工作压力小于或等于 2.5MPa，多用于过热蒸汽和高温高压热水管。热轧无缝钢管通常长度为3.012.0m ，冷拔无缝钢管通常长度为3.010.0m 。锅炉用高压无缝钢管是用优质碳素钢和合金钢制造，质量比一般锅炉用无缝钢管好，可以耐高压和超高压。用于制造锅炉设备与高压超高压管道，用来输送高温、高压汽、水等介质或高温高压含氢介质。(2) 焊接钢管。焊接钢管( 黑铁管 ) ，将焊接钢管镀锌后则称为镀锌钢管( 白铁管 ) 。按焊缝的形状可分为直缝钢管、螺旋缝钢管和双层卷焊钢管;
27、按其用途不同又可分为水、煤气输送钢管 ; 按壁厚分薄壁管和加厚管等。镀锌管能防锈蚀保护水质，常用于热水供应系统。镀锌钢管的每米重量( 钢的密度为7.85g/cm3) 按下式计算：W=C0.02466(D-S) S (1.2.1) 式中： W镀锌钢管的每米重量(kg/m); 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 42 页C镀锌钢管比黑管增加的重量因数，取1.031.06; D黑管的外径(mm); S黑管的壁厚(mm)。1) 直缝电焊钢管主要用于输送水、煤气等低压流体和制作结构零件等。电线套管是用易焊接的软钢制造的，它是保护电线
28、用的薄壁焊接钢管。2) 螺旋缝钢管。 螺旋缝钢管按照生产方法可以分为单面螺旋缝焊管和双面螺旋缝焊管两种。单面螺旋缝焊管用于输送水等一般用途，双面螺旋焊管用于输送石油和天然气等特殊用途。(3) 合金钢管。合金钢具有高强度性，在同等条件下采用合金钢管可达到节省钢材的目的。(4) 铸铁管。 铸铁管分给水铸铁管和排水铸铁管两种。其特点是经久耐用，抗腐蚀性强、性质较脆，多用于耐腐蚀介质及给排水工程。铸铁管的连接形式分为承插式和法兰式两种。给水承插铸铁管分为高压管(P1.0MPa) 、普压管 (P0.75MPa) 和低压管 (P0.45MPa) ，排水承插铸铁管， 适用于污水的排放，一般都是自流式，不承受
29、压力。双盘法兰铸铁管的特点是装拆方便，工业上常用于输送硫酸和碱类等介质。(5) 有色金属管1) 铅及铅合金管。铅管分为纯铅管和合金铅管两种，纯铅管也称为软铅管，铅管的规格通常是用内径壁厚来表示。2) 铜及铜合金。铜管分为紫铜管和黄铜管两种。铜管的制造方法分为拉制和挤制两种。铜管的导热性能良好，适用工作温度在250以下，多用于制造换热器、压缩机输油管、低温管道、自控仪表以及保温拌热管和氧气管道等。3) 铝及铝合金管。铝管多用于耐腐蚀性介质管道，食品卫生管道及有特殊要求的管道。铝管输送的介质操作温度在200以下，当温度高于160时，不宜在压力下使用。铝管分为纯铝管L2、L6 和防锈铝合金管LF2、
30、LF6。铝管的特点是重量轻，不生锈，但机械强度较差，不能承受较高的压力，铝管是用工业纯铝或铝合金经过拉制或挤压制造而成的，用于输送浓硝酸、醋酸、脂肪酸、过氧化氢等液体及硫化氢、二氧化碳气体。它不耐碱及含氯离子的化合物，如盐水和盐酸等介质。4)钛及钛合金管。钛管具有重量轻、强度高、 耐腐蚀性强和耐低温等特点，常被用于其它管材无法胜任的工艺部位。常用于输送强酸、强碱及其它材质管道不能输送的介质。钛管虽然具有很多优点，但因价格昂贵，焊接难度很大，所以还没有广泛被采用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 42 页2. 非金属管材(
31、1) 混凝土管。混凝土管有预应力钢筋混凝土管和自应力钢筋混凝土管两种。主要用于输水管道，管道连接采取承插接口，用圆形截面橡胶圈密封。(2) 陶瓷管。陶瓷管分普通陶瓷管和耐酸陶瓷管两种。一般都是承插接口。普通陶瓷管多用于建筑工程室外排水管道。(3) 玻璃管。玻璃管具有表面光滑，不易挂料，输送流体时阻力小，耐磨且价低，并具有保持产品高纯度和便于观察生产过程等特点。用于输送除氢氟酸、氟硅酸、 热磷酸和热浓碱以外的一切腐蚀性介质和有机溶剂。(4) 石墨管。石墨管热稳定性好，能导热、线膨胀系数小，不污染介质，能保证产品纯度，抗腐蚀， 具有良好的耐酸性和耐碱性。主要用于高温耐腐蚀生产环境中石墨加热器所需管
32、材。(5) 铸石管。铸石管的特点是耐磨、耐腐蚀，具有很高的抗压强度。多用于承受各种强烈磨损、强酸和碱腐蚀的地方。(6) 橡胶管。橡胶具有较好的物理机械性能和耐腐蚀性能。根据用途不同可分为输水胶管、耐热胶管、耐酸碱胶管、耐油胶管和专用胶管( 氧乙炔焊接专用管) 。(7) 塑料管塑料管常用的塑料管有硬聚氯乙烯(PVC)管、聚乙烯 (PE) 管、聚丙烯 (PP) 管和耐酸酚醛塑料管等。塑料管具有质量轻、耐腐蚀、加工容易( 易成型 ) 和施工方便等特点。1) 硬聚氯乙烯管。硬聚氯乙烯管分轻型管和重型管两种。硬聚氯乙烯具有耐腐蚀性强、重量轻、绝热、绝缘性能好和易加工安装等特点。可输送多种酸、碱、盐及有机
33、溶剂。使用温度范围为 -1040 ，最高温度不能超过60。使用的压力范围，轻型管在0.6MPa 以下，重型管在1.0MPa 以下。2) 软聚氯乙烯管。 软聚氯乙烯管是聚氯乙烯树脂加入增塑剂、稳定剂及其他辅助剂挤压成型。可代替普通橡胶管输送有腐蚀性的液体，一般用于输送无机稀酸及稀碱液。3) 耐酸酚醛塑料管。耐酸酚醛塑料是一种具有良好耐腐蚀性和热稳定性的非金属材料，是用热固性酚醛树脂为粘合剂，耐酸材料如石棉、石墨等作填料制成。它用于输送除氧化性酸( 如硝酸 ) 及碱以外的大部分酸类和有机溶剂等介质，特别能耐盐酸、 低浓度及中等浓度硫酸的腐蚀。4) 聚乙烯管 (PE 管 ) 。PE管材无毒、质量轻、
34、韧性好、可盘绕，耐腐蚀，在常温下不溶于任何溶剂，低温性能、抗冲击性和耐久性均比聚氯乙烯好。目前PE管主要应用于饮用水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 42 页管、雨水管、气体管道、工业耐腐蚀管道等领域。PE 管强度较低，适宜于压力较低的工作环境，且耐热性能不好，不能作为热水管使用。5) 交联聚乙烯管 (PEX管) 。在普通聚乙烯原料中加入硅烷接枝料，使塑料大分子链从线性分子结构转变成三维立体交联网状结构。PEX 管耐温范围广(-70110 ) 、耐压、化学性能稳定、重量轻、流体阻力小、安装简便、使用寿命长，且无味、无毒。
35、其连结方式有：夹紧式、卡环式、插入式三种。PEX管适用于建筑冷热水管道、供暖管道、雨水管道、燃气管道以及工业用的管道等。6) 无规共聚聚丙烯管(PP-R 管) 。PP-R 管是最轻的热塑性塑料管，相对聚氯乙烯管、聚乙烯管来说， PP-R 管具有较高的强度，较好的耐热性，最高工作温度可达95，在 1.0MPa下长期 (50 年) 使用温度可达70，另外 PP-R管无毒、 耐化学腐蚀， 在常温下无任何溶剂能溶解，目前它被广泛地用在冷热水供应系统中。但其低温脆化温度仅为-150 ，在北方地区其应用受到一定限制。3 复合管材(1) 玻璃钢管 (FRP 管) 。玻璃钢管质量轻、隔音、隔热，耐腐蚀性能好，
36、可输送氢氟酸和热浓碱以外的腐蚀性介质和有机溶剂。(2)UPVC/FRP 复合管。 UPVC/FRP 复合管是由卫生级UVPC薄壁管作内衬层，外用FRP作增强层，增强层是高强度纤维缠绕多层呈网状结构，所以性能集UPVC 和 FRP的优点。管道的轴向应力和环向应力可满足不同输水压力要求，连接方式多样化。(3) 铝塑复合管 (PAP管) 。PAP管的中间骨架层为薄壁铝管，内外层为 PE或 PEX塑料层，铝管与塑料层之间采用与PE(PEX)及铝合金均能亲和的热熔胶粘结。PAP管集铝合金管材和PE(PEX)管材的优点于一身。它耐压、抗破裂性能好、质量轻、内壁光滑，具有一定的弹性、耐温性能好 ( 适用介质
37、温度-4060为普通型 ;-4095 为耐温型 ;-2040 为燃气型 ) 、 防紫外线、 抗热老化能力强、 耐腐蚀性优异， 常温下不溶于任何溶剂，安装性能良好， 可以盘绕，连续长度可达200m以上，无毒，线性尺寸比一般塑料管稳定，隔氧、隔磁、抗静电、抗音频干扰，可广泛应用于输送燃气、油料管道工程及通讯线路的屏蔽等，是冷热水供应管道、医用氧气管道、 中压 (2.0MPa) 以下的压缩空气管道、化工、 食品工业特种液体输送管道的理想管材。连接方式有：夹紧式、螺纹连接、熔焊连接。(4) 钢塑复合管 (SP 管) 。SP管是以钢为骨架， 在内层或外层或内外两层涂覆塑料而形成的复合管材。 SP 管既具
38、有钢材优良的耐压、耐热性能以及尺寸稳定性等，又具有塑料的耐蚀防锈、导热系数低、质量轻、弹性、韧性好等性能。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 42 页例题 1：铝管多用于耐腐蚀性介质管道，可用其输送的介质有( ) 。A. 浓硝酸 B. 醋酸 C. 盐酸 D. 碱答案： A. 浓硝酸 B. 醋酸例题 2：某镀锌钢管，其黑管外径为108mm ，黑管壁厚为8mm ，镀锌钢管比黑管增加的重量因数为1.040 ，该镀锌钢管每米重量应为( ) 。( 钢的密度为7.850g/cm 3, 保留小数点后两位。 ) A.18.88kg B.2
39、0.52kg C.21.34kg D.22.16kg 答案： B.20.52kg 解题思路：根据公式 W=C0.02466(D-S) S 式中： W镀锌钢管的每米重量(kg/m); C镀锌钢管比黑管增加的重量因数，取1.031.06; D黑管的外径(mm); S黑管的壁厚(mm)。W=1.040 0.02466(108-8) 8= 20.52 例题 3：具有耐腐蚀、耐磨和很高的抗压强度，多用于承受强烈磨损、强酸和碱腐蚀场合的管材为 ( ). A. 混凝土管 B. 玻璃钢管 C. 石墨管 D. 铸石管答案： D. 铸石管例题 4：耐酸酚醛塑料管是一种具有良好耐腐蚀性和热稳定性的非金属管材，但不能
40、用其输送的介质为( ) 。A.碱 B. 盐酸 C. 低浓度硫酸 D. 中等浓度硫酸答案： A.碱( 四) 线材金属线材主要指普通低碳钢热轧圆盘条，从品种上来说还有电焊盘条、优质盘条等防腐材料1. 涂料涂料可分两大类：油基漆( 成膜物质为干性油类) 和树脂基漆 ( 成膜物质为合成树脂) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 42 页(1) 涂料的基本组成。涂料的品种虽然很多，但就其组成而言，大体上可分为三部分，即主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质。1) 主要成膜物质2) 次要成膜物质 ( 颜料 ) 颜料是涂料的主要成分
41、之一，在涂料中加入颜料不仅使涂料具有装饰性，更重要的是能改善涂料的物理和化学性能，提高涂层的机械强度、附着力、抗渗性和防腐蚀性能等，还有滤去有害光波的作用，从而增进涂层的耐候性和保护性。 防锈颜料。防锈颜料主要用在底漆中起防锈作用。体质颜料和着色颜料。这些颜料都可以在不同程度上提高涂层的耐候性、抗渗性、 耐磨性和物理机械强度等。3) 辅助成膜物质溶剂。 溶剂在涂料中主要起着溶解成膜物质、调整涂料粘度、 控制涂料干燥速度等方面的作用。其他辅助材料。 为了提高涂层的性能和满足施工要求，在涂料中还常常添加增塑剂( 用来提高漆膜的柔韧性、抗冲击性和克服漆膜硬脆性，易裂的缺点 ) 、触变剂 ( 使涂料在
42、刷涂过程中有较低的粘度，以易于施工。另外，还有催干剂( 加速漆膜的干燥) 、表面活性剂、防霉剂、紫外线吸收剂和防污剂等辅助材料。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 42 页(2) 常用涂料。防锈漆和底漆涂料按其所起的作用，可分成底漆和面漆两种。防锈漆和底漆都能防锈。 它们的区别是底漆的颜料较多，可以打磨，漆料着重对物面的附着力，而防锈漆其漆料偏重在满足耐水、耐碱等性能的要求。几种常用的底漆有：生漆。生漆(也称大漆) ，漆酚树脂漆，酚醛树脂漆，环氧酚醛漆，环氧树脂涂料，过氯乙烯漆，沥青漆，呋喃树脂漆，聚氨基甲酸酯漆，无机富锌
43、漆，新型涂料( 聚乙烯涂料，氟46 涂料 ) 。了解它们的性能和用途。(3) 涂料命名原则。全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称2. 玻璃钢玻璃钢由于有玻璃纤维的增强作用，一般都具有较高的机械强度和整体性，受到机械碰击等不容易出现损伤。玻璃钢衬里结构应具有耐蚀、耐渗以及与基体表面有较好的粘结强度等方面的性能。一般玻璃钢衬里层由四部分构成：(1) 底层是在设备表面处理后，为了防止返锈而涂覆的涂层，当玻璃钢衬里比较薄时，底层涂料应考虑选用防锈性的底漆; 当玻璃钢衬里较厚时， 底层涂料主要考虑提高粘合强度。底层涂料必须与基体不发生作用，否则会失去粘合力。(2) 腻子层主要填补基体表面不平的地
44、方，通过腻子的找平， 提高纤维制品的铺覆性能。腻子层所用的树脂基本上与底层相同，只是填料多加些，使之成为胶泥状的物料。(3) 增强层主要起增强作用，使衬里层构成一个整体。为了提高抗渗性，每一层玻璃纤维都要被树脂所浸润，并有足够的树脂含量。(4) 面层主要是高树脂层。由于它直接与腐蚀介质接触，故要求有良好的致密性且抗渗性能高，并对环境有足够的耐蚀、耐磨能力。当玻璃钢衬层比较薄时，就不分增强层和面层了。3. 橡胶目前主要用于防腐的橡胶，仍是天然橡胶。一般硬橡胶的长期使用温度为065，软橡胶、半硬橡胶的使用温度为-2575 。橡胶的使用温度与使用寿命有关。用作化工衬里的橡胶是生胶经过硫化处理而成。经
45、过硫化后的橡胶具有一定的耐热性能、机械强度及耐腐蚀性能。它可分为软橡胶、半硬橡胶和硬橡胶三种。4. 耐蚀 ( 酸) 非金属材料熟悉教材中提到的各种砖、板、管材衬里和胶合剂的主要特点。例题 1：颜料属于涂料的次要成膜物质，其主要作用有( ) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 42 页A.滤去有害光波 B. 提高漆膜的柔韧性C.提高涂层机械强度 D. 提高涂层防腐蚀性能答案： A.滤去有害光波 C. 提高涂层机械强度 D. 提高涂层防腐蚀性能例题 2：根据涂料的基本组成分类，溶剂应属于( ) 。A.主要成膜物质 B. 次要
46、成膜物质 C. 辅助成膜物质 D. 其他辅助材料答案： C. 辅助成膜物质例题 3：耐腐蚀工程施工中，常选用的耐强氧化性酸腐蚀的胶合剂为( ) 。A.酚醛胶泥 B. 水玻璃胶泥 C. 吠喃胶泥 D. 沥青胶泥答案： B 绝热材料1. 绝热材料分类绝热材料一般是轻质、疏松、多孔的纤维状材料。(1) 按其成分不同，可分为有机材料和无机材料两大类。热力设备及管道保温用的材料多为无机绝热材料，此类材料具有不腐烂、不燃烧、 耐高温等特点。例如石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。低温保冷工程多用有机绝热材料，此类材料具有表观密度小、导热系数低、 原料来源广、不耐高温、吸湿时易腐烂等特点，
47、如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛毡和羊毛毡等。(2) 按照绝热材料使用温度限度又可分为高温用、中温用和低温用绝热材料三种。高温用绝热材料， 使用温度可在700以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等;多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。中温用绝热材料，使用温度在100700之间。中温用纤维质材料有石棉、矿渣棉和玻璃纤维等 ;多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。低温用绝热材料，使用温度在100以下的保冷工程中。绝热材料按照其形状不同可分为松散粉末状、纤维状、粒状、瓦状和砖等几种。(3) 按照施工方法不同可分为湿抹式绝热材料、填充式绝热材料、绑扎式绝热材
48、料、包裹及缠绕式绝热材料。湿抹式即将石棉、 石棉硅藻土等保温材料加水调和成胶泥涂抹在热力设备及管道的外表面上。填充式是在设备或管道外面做成罩子，其内部填充绝热材料，如填充矿渣棉、 玻璃棉等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 42 页绑扎式是将一些预制保温板或管壳放在设备或管道外面，然后用铁丝绑扎， 外面再涂保护层材料。属于这类的材料有石棉制品、膨胀珍珠岩制品、膨胀蛭石制品和硅酸钙制品等。包裹及缠绕式是把绝热材料做成毡状或绳状，直接包裹或缠绕在被绝缘的物体上。属于这类材料有矿渣棉毡、玻璃棉毡以及石棉绳和稻草绳等材料。浇灌式
49、是将发泡材料在现场灌入被保温的管道、设备的模壳中， 经现场发泡成保温( 冷)层结构。也有直接喷涂在管道、设备的外壁上，瞬时发泡，形成保温( 冷) 层2. 保护层材料绝热结构是由绝热层和保护层两部分组成的。上述绝热材料填充于绝热层，其外部的保护层，因施工方法不同所用的材料不同。涂抹式保护层， 所用材料由沥青胶泥和石棉水泥砂浆; 金属保护层， 所用材料有黑铁皮，镀锌铁皮，聚氯乙烯钢板和不锈钢板等; 毡、布类保护层，所用材料有油毡、玻璃布、塑料布、帆布等。例题 1：某热力管道的介质工作温度为800 ，为了节能及安全，其外设计有保温层，该保温层宜选用的材料有( ) 。A.硅藻土 B. 矿渣棉 C. 硅
50、酸铝纤维 D. 泡沫混凝土答案： AC 例题 2：使用温度在100700之间的中温绝热材料，其主要类别有( ) 。A. 硅藻土 B. 膨胀珍珠岩 C. 矿渣棉 D. 蛭石答案： B. 膨胀珍珠岩 C. 矿渣棉 D. 蛭石安装工程常用管件、附件当管道需要连接、分支、转弯、变径时，就需要用管件来解决，对不同的管道则需要采取不同的管件。常用的管件有弯头、三通、异径管和管接头等。( 一) 管件1. 螺纹连接管件螺纹连接管件分镀锌和非镀锌两种，一般均采用可锻铸铁制造。常用的螺纹连接管件有管接头，用于两根管子的连接与其他管件的连接; 异径管 ( 大小头 )，用于连接两根直径不同的管子 ; 等径与异径三通、