2021造价工程师考试《安装工程》考点：非金属材料

　　非金属材料

　　(一)无机非金属材料

　　1、耐火材料

　　耐火材料是指能承受高温作用而不易损坏的材料，它是炼钢、炼铁及其他冶炼炉和锅炉内衬的基础材料之一。常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。

　　(1)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;按材料密度大小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特性分为酸性、中性和碱性耐火材料。

　　1)酸性耐火材料。硅砖和粘土砖为代表。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。

　　2)中性耐火材料。以高铝质制品为代表，其主晶相是莫来石和刚玉。铬砖主晶相是铬铁矿，它对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差。用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好，主要用作碱性平炉顶砖。

　　碳质制品是另一类中性耐火材料，根据含碳原料的成分不同，分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。

　　碳质制品的热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高。在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，有良好的抗盐性能，也不受金属和熔渣的润湿，质轻，是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。广泛用于高温炉炉衬、熔炼有色金属炉的衬里。

　　石墨制品可以用于反应槽和石油化工的高压釜内衬。碳化硅与石墨制品还可以制成熔炼铜合金和轻合金用的坩埚。

　　3)碱性耐火材料。以镁质制品为代表，它含氧化镁80%～85%以上，以方镁石为主晶相。镁砖对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃。因此，镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。在炼钢工程中，如吹氧转炉和碱性平炉的炉顶，广泛采用碱性耐火材料。另外，碱性耐火材料还可应用于有色金属冶炼和一些高温热工设备中。

　　(2)耐火水泥及耐火混凝土。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。低钙铝酸盐水泥与耐火砖细块掺合，可制成耐火混凝土，用于某些高温窑炉和加热炉的内衬;也可与轻质耐火砖细块掺合制成耐火隔热材料，或与石棉掺合制成石棉耐火水泥制品。

　　2、耐热保温和绝热材料

　　(1)耐热保温材料。

　　1)硅藻土。是目前应用最多、最广的耐火隔热材料。硅藻土制成的耐火保温砖、管，具有气孔率高，耐高温及保温性能好，密度小等特点。采用这种材料，可以减少热损失，降低燃料消耗，减薄炉墙厚度，降低工程造价，缩短窑炉周转时间，提高生产效率。

　　硅藻土砖、板广泛用于电力、冶金、机械、化工、石油、金属冶炼电炉和硅酸盐等工业的各种热体表面及各种高温窑炉、锅炉、炉墙中层的保温绝热部位。硅藻土管广泛用于各种气体、液体高温管道及其他高温设备的保温绝热部位。2)硅酸铝耐火纤维。硅酸铝耐火纤维是轻质耐火材料之一。它形似棉花，呈白色纤维状，具有密度小、耐高温、热稳定性好、热导率低、比热容小、抗机械振动好、体胀系数小和优良的隔热性能。广泛应用于冶金、机械、建筑、化工和陶瓷工业中的热力设备，如锅炉、加热炉和导管等的隔热部位。3)微孔硅酸钙保温材料。微孔硅酸钙保温材料制品是用硅藻土、石灰、石棉和水玻璃等混合材料压制而成。其容重轻、强度高、传热系数低且不燃烧、不腐蚀、无毒和无味，可用于高温设备热力管道的保温隔热工程。

　　4)矿渣棉制品。矿渣棉制品可用作保温、隔热和吸音材料。

　　(2)绝热材料。

　　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。如石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。

　　低温保冷工程多采用有机绝热材料，此类材料具有表观密度小、导热系数低、原料来源广、但不耐高温、吸湿时易腐烂等特点，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，可分为高温、中温和低温绝热材料。

　　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100～700℃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，用于使用温度在100℃以下的保冷工程中。

　　3)按照施工方法不同可分为湿抹式、填充式、绑扎式、包裹及缠绕式绝热材料。

　　3、耐蚀(酸)非金属材料

　　耐蚀(酸)非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等。常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。

　　(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。但铸石脆性大、承受冲击荷载的能力低。因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁(包括不锈钢)的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命。

　　(2)石墨。石墨按照来源不同可分为天然石墨和人造石墨。防腐材料中应用的主要是人造石墨。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。石墨在3000℃以下具有，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，石墨的导热系数是碳钢的三倍多，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。

　　不透性石墨是由人造石墨浸渍酚醛或呋喃树脂而成的。优点是导热性优良、温差急变性好、易于机械加工、耐腐蚀性好。缺点是机械强度较低，价格较贵。用于制造各种类型的热交换器、盐酸合成炉、膜式吸收器、管道、管件、阀门、泵类以及衬里用的砖板等。

　　(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。如花岗岩强度高，耐寒性好，但热稳定性较差;石英岩强度高，耐久性好，硬度高，难于加工;辉绿岩及玄武岩密度高、耐磨性好、脆性大、强度极高、加工较难;石灰岩热稳定性好、硬度较低。

　　(5)水玻璃耐酸水泥。具有能抵抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力，但不耐碱及氢氟酸。水玻璃耐酸水泥是将耐酸填料(如石英岩、熔融辉岩、陶瓷碎片)和硬化剂(如氟硅酸钠)，按适当配比粉磨后再混合均匀制得的粉状物料。使用时再用适量的水玻璃溶液搅匀，能在空气中硬化，具有抵抗大多数无机酸和有机酸腐蚀的能力。用于硫酸、盐酸、磷酸(除30℃以上热磷酸)、醋酸、氯气、二氧化硫、三氧化硫、蚁酸和草酸等生产设备。

　　4、陶瓷材料(可略)

　　陶瓷材料具有结构致密、表面平整光洁，耐酸性能良好等特点，工业中常用的有电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等。

　　陶瓷材料是用粘土、石灰石、长石、石英和砂子等原料生产的，所以陶瓷材料也是硅酸盐材料。陶瓷材料有着许多区别于其它材料的物理化学性能，如高温化学稳定性(用Al2O3做成的坩埚可在1700℃高温下不沾污金属)。Si3N4具有超硬的特点，可用做刀具材料，其硬度是硬质合金等切削工具所不及的。有些陶瓷具有极好的耐腐蚀性能，另外，有一些陶瓷还具有能量转换的功能。

　　陶瓷一般分为普通陶瓷和新型陶瓷两大类。普通陶瓷包括：电器绝缘陶瓷、化工陶瓷、结构陶瓷和耐酸陶瓷等;新型陶瓷包括：除SiO2以外的其它氧化物、碳化物和氮化物。

　　例 题 解 析

　　1某酸性耐火材料, 抗酸性炉渣侵蚀能力强，易受碱性炉渣侵蚀，主要用于焦炉、玻璃熔窖、酸性炼钢炉等热工设备。该耐火材料为( )。

　　A.硅砖 B.铬砖

　　C.镁砖 D.碳砖

　　解题要点：

　　酸性耐火材料，以硅砖和黏土砖为代表。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的软化温度很高，接近其耐火度，重复锻烧后体积不收缩，甚至略有膨胀，但是抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。

　　所以答案为：A。

　　2 某耐火材料的热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高，在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。此耐火材料为(　 )。

　　A.硅砖 B.铬砖 C.碳质制品 D.镁砖

　　解题要点：

　　碳质制品的热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高。在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，有良好的抗盐性能，也不受金属和熔渣的润湿，质轻，是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。

　　【易错】A. 硅砖属于酸性耐火材料。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀， 但是抗热震性差。 B. 铬砖属于中性耐火材料，对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差，高温荷重变形温度较低。 D. 镁砖是碱性耐火材料，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃。因此，镁砖的耐火度较粘土砖和硅砖都高。 所以答案为：C。

　　3 耐蚀性优于金属材料，具有优良的耐磨性、耐化学腐蚀性，绝缘性及较高的抗压性能，耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍，这种材料为( )。

　　A.陶瓷 B.玻璃 C.铸石 D.石墨

　　解题要点：

　　铸石具有极优良的耐磨性、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。在各类酸碱设备中的应用效果，高于不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属十倍到几十倍;但脆性大、承受冲击荷载的能力低。因此，在要求耐蚀、耐磨或高温条件下，当不受冲击震动时，铸石是钢铁(包括不锈钢)的理想代用材料，不但可节约金属材料、降低成本，而且能有效地提高设备的使用寿命。

　　所以答案为：C。