2021造價工程師考試《安裝工程》考點：非金屬材料

　　非金屬材料

　　(一)無機非金屬材料

　　1、耐火材料

　　耐火材料是指能承受高溫作用而不易損壞的材料，它是煉鋼、煉鐵及其他冶煉爐和鍋爐內襯的基礎材料之一。常用的耐火材料有耐火砌體材料、耐火水泥及耐火混凝土。

　　(1)耐火砌體材料。按材質高低，分為普通耐火材料和特種耐火材料;按材料密度大小分為重質耐火材料和輕質耐火材料;按耐火材料的主要化學特性分為酸性、中性和堿性耐火材料。

　　1)酸性耐火材料。硅磚和粘土磚為代表。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備。

　　2)中性耐火材料。以高鋁質制品為代表，其主晶相是莫來石和剛玉。鉻磚主晶相是鉻鐵礦，它對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性差。用鉻礦和鎂砂按不同比例制成的鉻鎂磚抗熱震性好，主要用作堿性平爐頂磚。

　　碳質制品是另一類中性耐火材料，根據含碳原料的成分不同，分為碳磚、石墨制品和碳化硅質制品三類。

　　碳質制品的熱膨脹系數很低，導熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高。在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，有良好的抗鹽性能，也不受金屬和熔渣的潤濕，質輕，是優(yōu)質的耐高溫材料。缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。廣泛用于高溫爐爐襯、熔煉有色金屬爐的襯里。

　　石墨制品可以用于反應槽和石油化工的高壓釜內襯。碳化硅與石墨制品還可以制成熔煉銅合金和輕合金用的坩堝。

　　3)堿性耐火材料。以鎂質制品為代表，它含氧化鎂80%～85%以上，以方鎂石為主晶相。鎂磚對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。純氧化鎂的熔點高達2800℃。因此，鎂磚的耐火度較粘土磚和硅磚都高。在煉鋼工程中，如吹氧轉爐和堿性平爐的爐頂，廣泛采用堿性耐火材料。另外，堿性耐火材料還可應用于有色金屬冶煉和一些高溫熱工設備中。

　　(2)耐火水泥及耐火混凝土。低鈣鋁酸鹽耐火水泥是用優(yōu)質鋁釩土和石灰石，按一定比例配合經燒結、磨細制成。低鈣鋁酸鹽水泥與耐火磚細塊摻合，可制成耐火混凝土，用于某些高溫窯爐和加熱爐的內襯;也可與輕質耐火磚細塊摻合制成耐火隔熱材料，或與石棉摻合制成石棉耐火水泥制品。

　　2、耐熱保溫和絕熱材料

　　(1)耐熱保溫材料。

　　1)硅藻土。是目前應用最多、最廣的耐火隔熱材料。硅藻土制成的耐火保溫磚、管，具有氣孔率高，耐高溫及保溫性能好，密度小等特點。采用這種材料，可以減少熱損失，降低燃料消耗，減薄爐墻厚度，降低工程造價，縮短窯爐周轉時間，提高生產效率。

　　硅藻土磚、板廣泛用于電力、冶金、機械、化工、石油、金屬冶煉電爐和硅酸鹽等工業(yè)的各種熱體表面及各種高溫窯爐、鍋爐、爐墻中層的保溫絕熱部位。硅藻土管廣泛用于各種氣體、液體高溫管道及其他高溫設備的保溫絕熱部位。2)硅酸鋁耐火纖維。硅酸鋁耐火纖維是輕質耐火材料之一。它形似棉花，呈白色纖維狀，具有密度小、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、熱導率低、比熱容小、抗機械振動好、體脹系數小和優(yōu)良的隔熱性能。廣泛應用于冶金、機械、建筑、化工和陶瓷工業(yè)中的熱力設備，如鍋爐、加熱爐和導管等的隔熱部位。3)微孔硅酸鈣保溫材料。微孔硅酸鈣保溫材料制品是用硅藻土、石灰、石棉和水玻璃等混合材料壓制而成。其容重輕、強度高、傳熱系數低且不燃燒、不腐蝕、無毒和無味，可用于高溫設備熱力管道的保溫隔熱工程。

　　4)礦渣棉制品。礦渣棉制品可用作保溫、隔熱和吸音材料。

　　(2)絕熱材料。

　　1)按其成分不同，可分為有機材料和無機材料兩大類。

　　熱力設備及管道保溫用的材料多為無機絕熱材料，此類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點。如石棉、硅藻土、珍珠巖、玻璃纖維、泡沫混凝土和硅酸鈣等。

　　低溫保冷工程多采用有機絕熱材料，此類材料具有表觀密度小、導熱系數低、原料來源廣、但不耐高溫、吸濕時易腐爛等特點，如軟木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸酯、牛毛氈和羊毛氈等。

　　2)按照絕熱材料使用溫度，可分為高溫、中溫和低溫絕熱材料。

　　高溫用絕熱材料，使用溫度可在700℃以上。這類纖維質材料有硅酸鋁纖維和硅纖維等;多孔質材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐熱粘合劑等制品。

　　中溫用絕熱材料，使用溫度在100～700℃之間。中溫用纖維質材料有石棉、礦渣棉和玻璃纖維等;多孔質材料有硅酸鈣、膨脹珍珠巖、蛭石和泡沫混凝土等。

　　低溫用絕熱材料，用于使用溫度在100℃以下的保冷工程中。

　　3)按照施工方法不同可分為濕抹式、填充式、綁扎式、包裹及纏繞式絕熱材料。

　　3、耐蝕(酸)非金屬材料

　　耐蝕(酸)非金屬材料的組成主要是金屬氧化物、氧化硅和硅酸鹽等。常用的非金屬耐蝕材料有鑄石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。

　　(1)鑄石。鑄石是以輝綠巖、玄武巖、頁巖等天然巖石為主要原料，經熔化、澆注、結晶、退火而成的一種硅酸鹽結晶材料。鑄石具有極優(yōu)良的耐磨與耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。但鑄石脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵(包括不銹鋼)的理想代用材料，不但可節(jié)約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設備的使用壽命。

　　(2)石墨。石墨按照來源不同可分為天然石墨和人造石墨。防腐材料中應用的主要是人造石墨。它不僅具有高度的化學穩(wěn)定性，還具有極高的導熱性能。

　　石墨材料具有高熔點(3700℃)，在高溫下有高的機械強度。石墨在3000℃以下具有，并且在中性介質中有很好的熱穩(wěn)定性。在急劇改變溫度的條件下，石墨比其他結構材料都穩(wěn)定，不會炸裂破壞，石墨的導熱系數是碳鋼的三倍多，所以石墨材料常用來制造傳熱設備。

　　石墨具有良好的化學穩(wěn)定性：除了強氧化性的酸(如硝酸、鉻酸、發(fā)煙硫酸和鹵素)之外，在所有的化學介質中都很穩(wěn)定，甚至在熔融的堿中也很穩(wěn)定。

　　不透性石墨是由人造石墨浸漬酚醛或呋喃樹脂而成的。優(yōu)點是導熱性優(yōu)良、溫差急變性好、易于機械加工、耐腐蝕性好。缺點是機械強度較低，價格較貴。用于制造各種類型的熱交換器、鹽酸合成爐、膜式吸收器、管道、管件、閥門、泵類以及襯里用的磚板等。

　　(3)玻璃。按形成玻璃的氧化物可分為：硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃和鋁酸鹽玻璃等，其中硅酸鹽玻璃是應用最為廣泛的玻璃品種。

　　(4)天然耐蝕石料。如花崗巖強度高，耐寒性好，但熱穩(wěn)定性較差;石英巖強度高，耐久性好，硬度高，難于加工;輝綠巖及玄武巖密度高、耐磨性好、脆性大、強度極高、加工較難;石灰?guī)r熱穩(wěn)定性好、硬度較低。

　　(5)水玻璃耐酸水泥。具有能抵抗大多數無機酸和有機酸腐蝕的能力，但不耐堿及氫氟酸。水玻璃耐酸水泥是將耐酸填料(如石英巖、熔融輝巖、陶瓷碎片)和硬化劑(如氟硅酸鈉)，按適當配比粉磨后再混合均勻制得的粉狀物料。使用時再用適量的水玻璃溶液攪勻，能在空氣中硬化，具有抵抗大多數無機酸和有機酸腐蝕的能力。用于硫酸、鹽酸、磷酸(除30℃以上熱磷酸)、醋酸、氯氣、二氧化硫、三氧化硫、蟻酸和草酸等生產設備。

　　4、陶瓷材料(可略)

　　陶瓷材料具有結構致密、表面平整光潔，耐酸性能良好等特點，工業(yè)中常用的有電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結構陶瓷和耐酸陶瓷等。

　　陶瓷材料是用粘土、石灰石、長石、石英和砂子等原料生產的，所以陶瓷材料也是硅酸鹽材料。陶瓷材料有著許多區(qū)別于其它材料的物理化學性能，如高溫化學穩(wěn)定性(用Al2O3做成的坩堝可在1700℃高溫下不沾污金屬)。Si3N4具有超硬的特點，可用做刀具材料，其硬度是硬質合金等切削工具所不及的。有些陶瓷具有極好的耐腐蝕性能，另外，有一些陶瓷還具有能量轉換的功能。

　　陶瓷一般分為普通陶瓷和新型陶瓷兩大類。普通陶瓷包括：電器絕緣陶瓷、化工陶瓷、結構陶瓷和耐酸陶瓷等;新型陶瓷包括：除SiO2以外的其它氧化物、碳化物和氮化物。

　　例 題 解 析

　　1某酸性耐火材料, 抗酸性爐渣侵蝕能力強，易受堿性爐渣侵蝕，主要用于焦爐、玻璃熔窖、酸性煉鋼爐等熱工設備。該耐火材料為( )。

　　A.硅磚 B.鉻磚

　　C.鎂磚 D.碳磚

　　解題要點：

　　酸性耐火材料，以硅磚和黏土磚為代表。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強，但易受堿性渣的侵蝕，它的軟化溫度很高，接近其耐火度，重復鍛燒后體積不收縮，甚至略有膨脹，但是抗熱震性差。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備。

　　所以答案為：A。

　　2 某耐火材料的熱膨脹系數很低，導熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高，在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。此耐火材料為(　 )。

　　A.硅磚 B.鉻磚 C.碳質制品 D.鎂磚

　　解題要點：

　　碳質制品的熱膨脹系數很低，導熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高。在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，有良好的抗鹽性能，也不受金屬和熔渣的潤濕，質輕，是優(yōu)質的耐高溫材料。缺點是在高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。

　　【易錯】A. 硅磚屬于酸性耐火材料。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強，但易受堿性渣的侵蝕， 但是抗熱震性差。 B. 鉻磚屬于中性耐火材料，對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性差，高溫荷重變形溫度較低。 D. 鎂磚是堿性耐火材料，對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。純氧化鎂的熔點高達2800℃。因此，鎂磚的耐火度較粘土磚和硅磚都高。 所以答案為：C。

　　3 耐蝕性優(yōu)于金屬材料，具有優(yōu)良的耐磨性、耐化學腐蝕性，絕緣性及較高的抗壓性能，耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍，這種材料為( )。

　　A.陶瓷 B.玻璃 C.鑄石 D.石墨

　　解題要點：

　　鑄石具有極優(yōu)良的耐磨性、耐化學腐蝕性、絕緣性及較高的抗壓性能。其耐磨性能比鋼鐵高十幾倍至幾十倍。在各類酸堿設備中的應用效果，高于不銹鋼、橡膠、塑性材料及其他有色金屬十倍到幾十倍;但脆性大、承受沖擊荷載的能力低。因此，在要求耐蝕、耐磨或高溫條件下，當不受沖擊震動時，鑄石是鋼鐵(包括不銹鋼)的理想代用材料，不但可節(jié)約金屬材料、降低成本，而且能有效地提高設備的使用壽命。

　　所以答案為：C。