第一節 化工設備常用材料
材料是構成化工設備的物質基礎，要正確設計制造化工設備，合理選用材料是至關重要的。現代化的化工生產工藝過程是非常復雜的，工藝條件又是多種多樣的，反應溫度從低溫到高溫；壓力從真空到超高壓；物料有易燃、易爆、劇毒或強腐蝕等。為確保化工設備長期、穩定、安全地運行，在設計制造化工設備時，必須合理選擇材料，保證所使用的材料具有足夠的強度、良好的高溫力學性能或低溫性能，滿足材料的防腐蝕要求等。
化工設備常用材料的種類繁多，大致可分為金屬材料、非金屬材料和納米材料三大類，其中金屬材料是最常用的化工設備材料。金屬材料包括鐵或以鐵為主的合金及有色金屬及其合金；非金屬材料由于其獨特的優越性，在一些特殊場合下使用，包括耐火、隔熱、耐腐蝕及陶瓷材料等；納米材料具有較高的強度、較強的耐腐蝕性、很好的絕緣性等，是近年來發展迅速的一類工程材料。選用材料一般有如下要求：
（1）材料品種應符合我國資源和供應情況。
（2）材質可靠，能保證使用壽命。
（3）足夠的強度，良好的塑性和韌性，耐腐蝕。
（4）便于制造加工，焊接性能良好。
（5）性價比盡量高。
一、金屬材料
在工業上使用的金屬材料一般不是純金屬，而是合金。合金是一種金屬與其他金屬或非金屬熔合在一起的金屬材料。鐵與碳及少量其他元素熔合的合金為鐵碳合金。
1.碳鋼
碳鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。除了鐵和碳外，碳鋼還含有少量的磷、硫、硅、錳等其他雜質元素。其中硫易使碳鋼發生熱裂，也易使焊縫處發生熱裂；磷可以提高鋼材的強度和硬度，同時也降低鋼的塑形和韌性，使低溫工作的碳鋼零件沖擊韌度很低，脆性很大。因此硫、磷是有害雜質。硫、磷含量越小，碳鋼的品質越好，依此碳鋼分為兩類：普通碳素結構鋼和優質碳素結構鋼。根據碳鋼的用途又可分為制造機器設備的結構鋼和制造刃具、量具等的工具鋼及特殊用途鋼，如鍋爐鋼、容器用鋼等。
（1）普通碳素結構鋼。普通碳素結構鋼含碳量較低，雜質含量較高，是質量不高的碳鋼，具有一定的力學性能。這種鋼價廉，廣泛用于要求不高的金屬結構和機械零件。國家標準規定，這類鋼材按保證力學性能供應，并按屈服點將其分成不同的牌號。每種牌號又按質量分為A、B、C、D四級。A級、B級為普通鋼，C級、D級為優質鋼。普通碳素結構鋼牌號舉例：
普通碳素結構鋼的常用牌號是Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。其中Q195、Q215可用于承受輕載的零件，Q235、Q275可用于制造螺栓、螺母等。
在化工設備中應用最多的是Q235碳素結構鋼，它屬于低碳鋼，具有良好的塑性和韌性，Q235A是最常用的鋼號，其板材可以用于制造常溫低壓壓力容器的殼體，鋼板執行GB/T 3274—2007標準，板材厚度3～40mm，常溫下屈服強度為235MPa，抗拉強度為375MPa，在100℃下的許用應力為113MPa。棒料常用于制造連接件，如螺栓、螺母和支架等。
（2）優質碳素結構鋼。優質碳素結構鋼在供貨時，除保證鋼材的力學性能和化學成分外，還對硫、磷的含量嚴格控制，品質較高，多用于重要的零件，應用非常廣泛。依據含碳量的不同，這種鋼可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。
①低碳鋼。含碳量小于或等于0.25%，鋼的強度較低，但塑性好，焊接性能好，在化工設備中廣泛使用。
②中碳鋼。含碳量為0.25%～0.60%，強度、硬度高，塑性、韌性稍差；焊接性能較差，不宜用于制造化工設備殼體，多用于制造傳動設備的零件。
③高碳鋼。含碳量大于0.60%，它的強度和硬度均較高，塑性、焊接性差，不適于制造化工設備，常用來制造彈簧、刃具及鋼絲繩等。
優質碳素結構鋼根據含錳量不同，又可分為普通含錳量優質碳素鋼和較高含錳量優質碳素鋼。錳可以改善鋼的熱處理性能。優質碳素結構鋼的牌號是兩位數字，表示含碳量的萬分數。例如20鋼，表示平均含碳量為0.20%的鋼。如果優質碳素結構鋼中含錳量較高，則在兩位數字后標以漢字錳或元素符號Mn。例如，20Mn表示較高含錳量優質碳素鋼。特殊用途鋼，規定在數字后加注字母。R為容器用鋼，20R表示含碳量0.20%，普通含錳量的容器用優質碳素結構鋼。
20R板材可以用于制造高壓壓力容器的殼體，鋼板執行GB 713—2014標準，板材厚度6～100mm，常溫下屈服強度為245MPa，抗拉強度為400MPa，在100℃下的許用應力為132MPa。
2.合金鋼
隨著科學技術和工業的發展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫、耐腐蝕、磨損以及其他特殊物理和化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。
碳鋼在性能上主要有以下幾方面的不足：
①透性低，一般情況下，碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10～20mm。
②屈服強度比較低，如普通碳鋼Q235鋼的屈服強度為235MPa，而低合金結構鋼16Mn的屈服強度則為360MPa以上。
③回火穩定性差，故碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度，需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合力學性能水平不高。
④不能滿足特殊性能的要求。碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。
為了改善碳鋼的力學性能和耐腐蝕性能，向鋼中加入少量合金元素，如鉻、鎳、鈦、錳、鉬、釩等，所得到的鋼統稱為合金鋼。化工設備生產中常用的主要類型有低合金結構鋼、壓力容器用鋼、合金結構鋼及低溫用鋼等。
（1）低合金結構鋼。低合金結構鋼由含碳量較低（含碳量小于0.20%）的碳素鋼加入少量合金元素（錳、釩、鈮、鎳、鉻、鉬等）熔合而成，合金元素的含量一般小于5%。由于合金元素的作用，改善了低合金結構鋼的綜合力學性能和加工性能，如可焊性、冷加工性能得到改善，低溫性能和中溫性能比碳素鋼好，在化工設備及壓力容器上應用廣泛。
新國家標準中采用普通碳素結構鋼的牌號表示方法，來表示低合金鋼中的低合金高強度結構鋼的牌號，其牌號有Q295、Q345、Q390、Q420和Q460。另外，以化學元素符號表示含有何種合金元素，合金元素后面的數字表示該元素含量的百分數，當合金元素含量小于1.5%時不標數字，平均含量為1.5%～2.5%、2.5%～3.5%……時，則相應標注2、3……例如， 16MnR表示含碳量為0.16%左右，含錳量小于1.5%的壓力容器用低合金結構鋼。16Mn對應于Q345，15MnVN對應于Q420。
常用低合金結構鋼有以下幾種：
①16Mn是我國低合金高強鋼中用量最多、產量最大的鋼種。強度比普通碳素結構鋼Q235高20%～30%，耐大氣腐蝕性能高20%～38%。
②15MnVN是中等級別強度鋼中使用最多的鋼種。強度較高，且韌性、焊接性及低溫韌性也較好，被廣泛用于制造橋梁、鍋爐、船舶等大型結構。
③強度級別超過500MPa后鐵素體和珠光體組織難以滿足要求，于是發展了低碳貝氏體鋼。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷條件下得到貝氏體組織，使強度更高，塑性、焊接性能也較好，多用于高壓鍋爐等高壓容器。
（2）壓力容器用鋼。壓力容器用鋼廣泛應用于石油、化工、電站鍋爐等行業，適用于制作容器的殼體、封頭和板狀構件等，如反應器、換熱器、液化氣罐、水電站設備等。壓力容器用鋼板關系到生命財產安全，技術要求高，生產難度大，屬于執行強制性標準的重要產品。
壓力容器用鋼常處在高溫、高壓或低溫下運行，對材料性能要求很高。例如，要求材料具有較高的強度；良好的塑性、韌性和冷彎性能；較低的缺口敏感性；良好的焊接性能；良好的冶煉質量及良好的加工工藝性能等。壓力容器用鋼材料品種很多，這里主要介紹制造壓力容器筒體等承壓構件的常用板材。
壓力容器鋼板的牌號，對于碳素鋼和低合金鋼，其牌號用屈服強度值和“屈”字、壓力容器“容”字的漢語拼音首字母表示，例如：Q245R、Q345R、Q370R；對于鉬、鉻—鉬高合金鋼，其牌號用平均含碳量和合金元素字母、壓力容器“容”字的漢語拼音首字母表示，如14CrlMoR、12Cr2MolR、12CrlMoVR、13MnNiMoR、18MnMoNbR、15CrMoR。
以下介紹幾種常用鍋爐及壓力容器鋼板。
①Q345R 是鍋爐和壓力容器中應用最為廣泛、使用量最大的鋼板之一，廣泛應用于制造單層卷焊容器、多層包扎容器、整體多層夾緊容器、熱套容器和球形容器。該鋼板執行GB 713—2014標準，板材厚度16～100mm，常溫下屈服強度為355MPa，抗拉強度為570MPa，在100℃下的許用應力為185MPa。
②Q370R（15MnNR）主要用于生產球形容器、大型塔器和熱套容器。該鋼板執行GB 713—2014標準，板材厚度36～60mm，常溫下屈服強度為400MPa，抗拉強度為530MPa，在100℃下的許用應力為177MPa。
③Q420R（18MnMoNbR）用于氨合成塔和尿素合成塔單層厚壁容器，該鋼板執行GB 713—2014標準，板材厚度16～100mm，常溫下屈服強度為410MPa，抗拉強度為590MPa，在100℃下的許用應力為190MPa。
④13MnNiMoR 用于單層卷焊厚壁壓力容器，該鋼板執行GB 6654—1996標準，板材厚度16～120mm，常溫下屈服強度為380MPa，抗拉強度為575MPa，在100℃下的許用應力為172MPa。
（3）合金結構鋼。合金結構鋼的牌號是以前面兩位數字表示含碳量的萬分數，或以前面一位數字表示含碳量的千分數；以化學元素符號表示含有何種合金元素，合金元素后面的數字表示該元素含量的百分數。化工設備使用的合金結構鋼主要是不銹耐酸鋼和耐熱鋼。
①不銹耐酸鋼。不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼是在大氣、水及較弱腐蝕性介質中耐腐蝕的鋼，不銹耐酸鋼是指能抵抗酸及強腐蝕介質的鋼，耐酸鋼同時是不銹鋼。
不銹耐酸鋼中的主要合金元素是鉻、鎳、鉬、鈦，它們對鋼的性能影響為：
a.鉻是不銹耐酸鋼中起耐腐蝕作用的主要元素。鋼只有在含鉻量為12%以上時才有耐蝕性，不銹耐酸鋼的平均含鉻量都在13%以上。但含鉻量不能超過30%，否則會降低鋼的韌性。
b.鎳可擴大不銹耐酸鋼的耐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。化工設備生產中廣泛使用的含鉻18%、含鎳8%的不銹耐酸鋼具有良好的耐腐蝕性，習慣上稱為18-8型不銹鋼。
c.鉬能提高不銹耐酸鋼對氯離子的抗蝕能力，鉬還可提高鋼的耐熱性能。
d.鈦能提高不銹耐酸鋼抵抗晶間腐蝕的能力。
含碳量越低，不銹耐酸鋼的耐蝕性越強。為了提高耐蝕性，含碳量應小于0.03%～0.06%，如果對耐蝕性有更高要求，則可采用含碳量小于0.01%～0.03%的超低碳不銹鋼。現在正向含碳量小于0.01%超低碳不銹鋼方向發展，以適應不斷提高的耐蝕性要求。
不銹鋼的牌號采用兩位數字（或一位數字）表示含碳量，后加合金元素符號（或漢字），再加表示合金元素含量百分數的數字。由于這種鋼的含碳量很低，其含碳量以千分數表示。合金元素含量為1%～1.5%時省略不標。例如，不銹鋼1Cr13，表示含碳量為0.10%，平均含鉻量為13%。當含碳量為0.03%～0.10%時，含碳量用“0”表示，當含碳量小于或等于0.03%時，用“00”表示。例如，0Cr18Ni9Ti鋼，00Cr18Ni9Ti鋼。不銹耐酸鋼的應用舉例見表1-1。
表1-1 幾種常用的不銹耐酸鋼
②耐熱鋼。在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。
為了抵抗高溫蠕變、高溫氧化等而發展起來的耐熱鋼，與碳素結構鋼相比，在使用溫度大于350℃時，無顯著的蠕變（具有抗熱性），在570℃以上不發生氧化現象（具有熱穩定性）。鋼中熔入鉻、鋁、硅可提高熱穩定性，熔入鎳、鋁、鎢、釩等可提高鋼的抗熱性。耐熱鋼包括抗氧化鋼（或稱高溫不起皮鋼）和熱強鋼兩類。
耐熱鋼常用于制造鍋爐、汽輪機、動力機械、工業爐和航空、石油化工等工業部門中在高溫下工作的零部件。這些部件除要求高溫強度和抗高溫氧化腐蝕外，根據用途不同還要求具有足夠的韌性、良好的可加工性和焊接性及一定的組織穩定性。此外，還發展出一些新的低鉻鎳抗氧化鋼種。
（4）低溫用鋼。我國通常將溫度低于或等于-20℃稱為低溫。通常將各種液化石油氣、液氨、液氮等生產、儲存容器和輸送管道以及在寒冷地區工作的容器，稱為低溫容器，制造這些設備所用的鋼，稱為低溫用鋼。
對于低溫用鋼的技術要求，首先要保證在使用溫度下具有足夠的沖擊韌性值，從斷裂力學的觀點考慮，要求材料在使用溫度下具有足夠的抗脆性開裂的能力。在特殊的重要結構上，為防止意外事故發生，還要求材料具有抗脆性裂紋擴展的止裂性能。低溫用鋼一般要求在低溫下具有足夠的強度和充分的韌性，具有良好的工藝性能、加工性能和耐腐蝕性等，其中低溫韌性，即低溫下防止脆性破壞發生和擴展的能力是最重要的因素。低溫用鋼一般分為無鎳鋼和有鎳鋼，有鎳鋼從2.5Ni鋼一直到9Ni鋼，9Ni鋼的最低使用溫度可以到-196℃。
3.鑄鐵
鑄鐵是含碳量為2%～4.5%的鐵碳合金。在工業生產中，因冶煉、原材料等因素，鑄鐵成分中一般還含有硅、錳、磷、硫等元素，所以實際應用的鑄鐵是以鐵、碳、硅為主的多元鐵基合金。鑄鐵與鋼在化學成分上的主要區別是前者的碳、硅以及雜質元素磷、硫含量較高。鑄鐵的生產成本較低，具有優良的減震性、較好的耐磨性、良好的鑄造工藝性和切削加工性。按照石墨的形態不同，鑄鐵可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、耐蝕鑄鐵及熱鑄鐵等。
（1）灰鑄鐵。碳元素以片狀的石墨存在，石墨割裂了鑄鐵基體，使灰鑄鐵的抗拉強度和塑性比鋼低很多，但抗壓強度并不降低。石墨的存在還使灰鑄鐵具有良好的耐磨性、減震性、鑄造性能和切削性能。灰鑄鐵常用于制造機座、帶輪、不重要的齒輪、燒堿大鍋、淡鹽水泵等，灰鑄鐵還可以用來制造常壓容器，使用溫度在-15～250℃之間，并且不允許用來儲存劇毒或易燃的物料。灰鑄鐵牌號由“灰鐵”兩字的漢語拼音首字母“HT”及后面的一組數字組成，數字表示最低強度極限。例如，HTl50表示灰鑄鐵，其強度極限為150MPa。
（2）球墨鑄鐵。碳在鑄鐵基體中以球狀石墨存在，它的強度和塑性比灰鑄鐵高，綜合力學性能接近于鋼，可以代替鋼制造一些機械零件，如曲軸、閥門等。球墨鑄鐵以“QT”為首（“球鐵”兩字漢語拼音首字母），后面的兩組數字表示強度極限和伸長率，如QT400-18。
（3）可鍛鑄鐵。鑄鐵中的石墨呈團絮狀，與灰鑄鐵相比有較高的強度、塑性和韌性。因其有一定的塑性變形能力，故得名可鍛鑄鐵，實際上可鍛鑄鐵并不能鍛造。
（4）耐蝕鑄鐵和熱鑄鐵。在鑄鐵中加入適量的合金元素后形成具有耐蝕、耐熱性能的鑄鐵，如加入硅形成的耐蝕鑄鐵、加入鉻形成的耐熱鑄鐵等，常用于鑄造化工機械的泵、閥門等。
4.有色金屬及合金
在化工生產中，由于腐蝕、低溫、高溫、高壓等特殊工藝條件的要求，設備的材料也經常用有色金屬及其合金。常用的有鋁、銅、鈦、鉛及其合金材料等。
（1）鋁及其合金。鋁密度小，導電性、導熱性好，塑性好，但強度低，鋁壓力加工性能好，還可以焊接和切削。鋁能耐硝酸、乙酸（醋酸）、碳酸氫銨及尿素的腐蝕。純鋁中高純鋁L01、L02可以用來制造濃硝酸設備；工業純鋁L2、L3、L4等用來制造熱交換器、塔、儲罐、深冷設備及防止污染產品的設備。鋁合金中最常用的是鋁與硅、鎂、錳、銅、鋅等組成的合金。鋁合金的強度比純鋁高得多。在化工中用得較多的是鑄造鋁合金和防銹鋁。鑄造鋁合金可以制作泵、閥、離心機等。防銹鋁的耐蝕性好，常用來制作與液體介質相接觸的零件和深冷設備中液氣吸附過濾器、分離塔等。純鋁和鋁合金最高使用溫度為150℃，低溫時鋁和鋁合金韌性不降低，適宜制造低溫設備。
（2）銅及其合金。銅具有很高的導熱性、導電性和塑性。在低溫下可保持較高的塑性和韌性，多用于深冷設備和換熱器。銅在大氣、水及中性鹽、苛性堿中都相當穩定；在稀的和中等濃度的鹽酸、乙酸、氫氟酸及其他非氧化性酸中也有較高的耐蝕性；在氨及銨鹽中不耐蝕。
銅與鋅的合金稱為黃銅。它的鑄造性好，強度比純銅高。化工上常用的牌號有H80、H68等（H后的數字表示平均含銅量的百分數）。
銅與錫、鉛、鋁、銻等組合成的合金統稱青銅。它具有較高的耐蝕性和耐磨性，常用來制造耐蝕和耐磨的零件。
（3）鈦及其合金。純鈦密度為4.51g/cm3，約為鋼或鎳合金的一半，其強度高于鋁合金及高合金鋼，導熱系數小，是低碳鋼的1/5，銅的1/25，無磁性，在很強的磁場中不被磁化，無毒且與人體組織及血液有很好的相容性，受到機械振動及電振動后，與鋼、銅相比，其自身振動衰減時間最長，因熔點高，使得鈦被列為耐高溫金屬，可在低溫下保持良好的韌性及塑性，是低溫容器的理想材料，化學性質非常活潑，在高溫下容易與碳、氫、氮及氧發生反應，在空氣中或含氧的介質中，鈦表面生成一層致密的、附著力強的、惰性大的氧化膜，保護鈦基體不被腐蝕。
在鈦中添加錳、鋁或鉻、釩等金屬元素，能獲得性能優良的鈦合金。合金的強度比純鈦高，耐熱性能更好，鈦及其合金是很有發展前途的材料，但目前價格較貴。
由于鈦及其合金具有優良的耐腐蝕性、力學性能和工藝性能，被廣泛地應用于國民經濟的許多部門，特別是在化工設備生產中，用鈦代替不銹鎳基合金和其他稀有金屬作為耐腐蝕材料，已成為制造化工設備的理想材料，例如，氯堿工業中用鈦制造金屬陽極電解槽、濕氯冷卻器、脫氯塔、冷卻洗滌塔，苯酚生產裝置中用鈦制造的中和反應釜、盤管冷卻器和攪拌器軸套等。
（4）鉛及其合金。鉛強度低，硬度低，不耐磨，非常軟，不適于單獨制造化工設備，只能作為設備襯里。鉛耐硫酸，特別在含有H2、SO2的大氣中具有極高的耐蝕性，不耐甲酸、乙酸、硝酸和堿溶液等腐蝕。
鉛與銻的合金稱為硬鉛，強度、硬度都比純鉛高，化工上用它制造輸送硫酸的泵、閥門、管道等。
二、非金屬材料
在化工設備生產中，由于非金屬材料具有優良的耐腐蝕性而獲得廣泛使用。非金屬材料包括除金屬材料以外的所有材料，依其組成分為無機非金屬材料、有機非金屬材料兩大類。
1.無機非金屬材料
無機非金屬材料的主要化學成分是硅酸鹽。主要用于化工設備生產中的有化工陶瓷、化工搪瓷、玻璃和輝綠巖鑄石等。
（1）化工陶瓷。化工陶瓷由黏土、瘠性材料和助熔劑用水混合后經過干燥和高溫焙燒而成。其表面光亮，斷面像致密的石質材料。化工陶瓷具有良好的耐蝕性，除氫氟酸和含氟的其他介質以及熱濃磷酸和堿液外，能耐幾乎所有化學介質如熱濃硝酸、硫酸甚至“王水”的腐蝕。化工陶瓷是化工設備生產中常用的耐蝕材料，許多設備都用它制作耐酸襯里，還可以用于制造塔器、容器、管道、泵、閥等化工生產設備和腐蝕介質輸送設備。但是，由于化工陶瓷是脆性材料，其抗拉強度低，沖擊韌性差，熱穩定性差，在使用時應防止撞擊、振動、驟冷、驟熱等，以避免脆性破裂。
（2）化工搪瓷。化工搪瓷是由含硅量高的瓷釉通過850℃左右的高溫煅燒，使瓷釉緊密附著在金屬胎表面而制成的成品。化工搪瓷設備還具有金屬設備的力學性能，但搪瓷層較脆易碎裂，且不能用火焰直接加熱。化工搪瓷設備具有優良的耐蝕性，除強堿外，化工搪瓷能耐各種濃度的酸、鹽、有機溶劑和弱堿的腐蝕，只有氫氟酸、含氟離子的介質、高溫磷酸能損壞搪瓷面層。目前，我國生產的搪瓷設備有反應釜、儲罐、換熱器、蒸發器、塔和閥門等。
（3）玻璃。玻璃在化工生產中主要作為耐蝕材料，且玻璃中的SiO2含量越高，耐蝕性越強。除氫氟酸、熱磷酸和濃堿以外，玻璃幾乎能耐一切酸和有機溶劑的腐蝕。玻璃可用來制造管道或管件，也可以制造容器、反應器、泵、換熱器襯里層、填料塔中的拉西環填料等。玻璃質脆，耐溫度急變性差，不耐沖擊和振動。在使用玻璃制品時要特別注意。
（4）輝綠巖鑄石。輝綠巖鑄石是用輝綠巖熔融后，鑄造成一定形狀的板、磚等材料，主要用來制作設備襯里，也可制作管道。輝綠巖鑄石除對氫氟酸和熔融堿不耐腐蝕外，對各種酸、堿都有良好的耐腐蝕性能。
2.有機非金屬材料
在化工生產中廣泛使用的有機非金屬材料主要有塑料、橡膠、不透性石墨等。
（1）塑料。塑料是一類以高分子合成樹脂為基本原料，在一定溫度下塑制成型，并在常溫下保持其形狀不變的高聚物。一般塑料由合成樹脂為主，加入添加劑以改善產品的性能。常用的添加劑有：用于提高塑料性能的填料；用于降低材料的脆性和硬度，使其具有可塑性的增塑劑；用于延緩塑料老化的穩定劑；使樹脂具有一定機械強度的固化劑；著色劑、潤滑劑等其他成分。
塑料按樹脂受熱后表現出的特點，可分為熱塑性塑料、熱固性塑料和玻璃鋼。熱塑性塑料的分子結構是線型或支鏈型的，熱塑性塑料可以經受反復受熱軟化和冷卻凝固，如聚乙烯、聚丙烯和聚四氯乙烯等。熱固性塑料的分子結構是體型的，熱固性塑料經加熱熔化和冷卻成型后，不能再次熔化，如酚醛樹脂、氨基樹脂。塑料按用途還可分為通用塑料和工程塑料，化工設備生產中的管道及化工機械零件有一些是用工程塑料制造的。
化工設備生產中的常用塑料有硬聚氯乙烯。它是氯乙烯的聚合物。硬聚氯乙烯有良好的耐蝕性，能耐稀硝酸、稀硫酸、鹽酸、堿、鹽等腐蝕，但能溶于部分有機溶劑，如在四氫呋喃和環己酮中會迅速溶解。硬聚氯乙烯具有一定的強度，加工成型方便，焊接性好。其缺點是熱導率小，沖擊韌性較低，耐熱性較差。使用溫度為-15～60℃，當溫度在60～90℃時，強度顯著降低。硬聚氯乙烯可用于制造各種化工設備，如塔、儲槽、容器、排氣煙囪、離心泵、通風機、管道、管件、閥門等。
①聚乙烯。它是由單體乙烯聚合而成的高聚物。有優良的電絕緣性、防水性和化學穩定性，在室溫下，除硝酸外能抗各種酸、堿、鹽溶液的腐蝕，在氫氟酸中也非常穩定。聚乙烯的耐熱性不高，其使用溫度不超過100℃。聚乙烯比硬聚氯乙烯的耐低溫性好，室溫下幾乎不被有機溶劑溶解。聚乙烯的強度低于硬聚氯乙烯，可以制作管道、管件、閥門、泵等，也可制作設備襯里，還可涂于金屬表面作為防腐涂層。
②聚丙烯。聚丙烯是丙烯的聚合物。它具有優良的耐腐蝕性能和耐溶劑性能，除氧化性介質外，聚丙烯能耐幾乎所有的無機介質的腐蝕，甚至到100℃都非常穩定。在室溫下，聚丙烯除在氯代烷、芳烴等有機介質中產生溶脹外，幾乎不溶于有機溶劑。
聚丙烯的使用溫度高于硬聚氯乙烯和聚乙烯，可達100℃，但聚丙烯耐低溫性較差，溫度低于0℃，接近-10℃時，材料變脆，抗沖擊能力明顯降低。聚丙烯的密度低，強度低于硬聚氯乙烯但高于聚乙烯。
聚丙烯可用于化工管道、儲槽、襯里等。還可制作食品和藥品的包裝材料及一些機械零件。增強聚丙烯可制造化工設備。若添加石墨改性，可制聚丙烯換熱器。
③聚四氟乙烯。聚四氟乙烯又稱塑料王，具有極高的耐蝕性，能耐“王水”、氫氟酸、濃鹽酸、硝酸、發煙硫酸、沸騰的氫氧化鈉溶液、氯氣、過氧化氫等腐蝕作用，除某些鹵化胺或芳香烴使聚四氟乙烯塑料有輕微溶脹外，其他有機溶劑對它均不起作用，但熔融的堿金屬會腐蝕聚四氟乙烯。聚四氟乙烯耐高溫、耐低溫性能優于其他塑料，使用溫度范圍是-200～250℃。聚四氟乙烯的缺點是加工性能稍差，這使它的應用受到一定的限制。它可以用于填料、墊圈、密封圈以及閥門、泵、管道，還可用于設備的襯里和涂層。
④耐酸酚醛。耐酸酚醛是以酚醛樹脂為基本成分，同時作為熱黏合劑，以耐酸材料（石墨、玻璃纖維等）作為填料的一種熱固性塑料。具有良好的耐蝕性和耐熱性，能耐多種酸、鹽和有機溶劑的腐蝕。使用溫度為-30～130℃。
耐酸酚醛塑料可制作管道、閥門、泵、塔節、容器、儲槽、攪拌器，也可制作設備襯里。在氯堿、染料、農藥等化工行業應用較多。這種塑料質脆，沖擊韌性差，使用時應注意。
⑤玻璃鋼。玻璃鋼是用合成樹脂作黏結劑，以玻璃纖維為增強材料，按一定方法制成的塑料。其中玻璃纖維是以玻璃為原料，在高溫熔融狀態下拉絲制成的，以玻璃纖維布或帶等織物的形式使用，玻璃纖維質地較柔軟。玻璃鋼中常用的合成樹脂有環氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚酯樹脂等。可以同時使用一種或兩種樹脂以得到不同性能的玻璃鋼。玻璃鋼的強度高，加工性好，耐蝕性好。由于使用樹脂和玻璃纖維的種類不同，玻璃鋼的耐蝕性有所差異。玻璃鋼可制造化工設備生產中使用的容器、儲槽、塔、鼓風機、槽車、攪拌器、泵、管道、閥門等多種機械設備。由于玻璃鋼具有良好的性能，在化工生產中使用日益廣泛。
（2）橡膠。橡膠由于具有良好的耐蝕性和防滲漏性，在化工設備生產中常用于設備的襯里層或復合襯里層中的防滲層以及密封材料。橡膠分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠是用橡膠樹汁經煉制得到的，它是不飽和異戊二烯的高分子聚合物。天然橡膠的化學穩定性較好，可耐一般非氧化強酸、有機酸、堿溶液和鹽溶液的腐蝕，但在強氧化性酸和芳香族化合物中不穩定。合成橡膠在化工設備生產中常用的有氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氟橡膠、聚異丁烯橡膠等多種。由于化學成分不同，這些橡膠的性能有所差異，使用時應根據有關資料選用。
（3）不透性石墨。石墨分天然石墨和人造石墨兩種。化工設備生產中使用的是人造石墨。人造石墨是由無煙煤、焦炭與瀝青混合壓制成型后，在電爐中焙燒制成。石墨具有優良的導電性、導熱性、潤滑性，但其機械強度較低，性脆，孔隙率大。
石墨的耐蝕性很好，除強氧化性酸（如硝酸、鉻酸、發煙硫酸）外，在所有的化學介質中都很穩定，但由于石墨的孔隙率大，氣體和液體對它具有很強的滲透性，因此不宜制造化工設備。為了彌補這一缺陷，常用各種樹脂填充石墨中的孔隙，使之具有“不透性”，即為不透性石墨。
石墨加入樹脂后形成的不透性石墨，性質發生變化，表現出石墨和樹脂的綜合性能。提高了機械強度和抗滲性，但導熱性、熱穩定、耐熱性均有不同程度的降低，這些性質的變化與制造不透性石墨的方法和加入的樹脂有關。不透性石墨可制造各類熱交換器、反應設備、吸收設備、泵類設備和輸送管道等。
三、納米材料
納米科學技術是20世紀80年代末剛剛誕生并正在崛起的新科技，它的基本含義是在納米尺寸（10-10～10-8m）范圍內認識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創造新物質。它所研究的領域是人類過去很少涉及的非宏觀、非微觀的中間領域，從而開辟了人類認識世界的新層次，這標志著人類的科學技術進入一個嶄新的時代——納米科技時代。
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸范圍或由它們作為基本單元構成的材料。納米材料可以有多種形態：顆粒尺寸在1～100nm的超微粒，顆粒尺寸在1～100nm的超微粒壓制成的塊狀材料，濺射或氣相方法形成的納米薄膜等。納米材料具有許多奇異的特性。例如，任何金屬超微粒，例如，鐵、銅、金、鈀等，當其尺寸在納米量級時都呈黑色。金屬超微粒表面具有很高的活性，在空氣中很快自燃。通常金屬催化劑鐵、鈷、鎳、鈀、鉑制成的納米微粒可大大改善催化效果。粒徑為30nm的鎳可把有機化學加氫和脫氫反應速度提高15倍。再如，陶瓷通常是脆性材料，而納米陶瓷可變為韌性材料。TiO2納米陶瓷在室溫下可以塑性變形，在180℃下塑性變形高達100%，即使是帶裂紋的TiO2納米陶瓷也能經受一定程度的彎曲而裂紋不擴展。除此之外，納米半導體材料、納米磁性材料、納米生物醫學材料等也具有普通材料無法比擬的優異性能。納米科學技術已經成為2l世紀科學的前沿和主導科學，納米材料必將成為材料領域一顆大放異彩的“明星”。