仪器仪表过程连接的材质类型

仪器仪表过程连接的材质类型

一、金属材质（最常用）

1、碳钢（Carbon Steel）

典型牌号：

美国：ASTM A105（常温用）、A350 LF2（低温用）

欧洲：EN 10222-2 P235GH、P265GH

中国：GB/T 699 20#钢、GB/T 3077 45#钢

日本：JIS S20C、S35C

性能特点：强度高、成本低，但耐腐蚀性差（易生锈），需表面处理（镀锌、涂漆）。

适用温度：-30℃ ～ 450℃（随碳含量和热处理变化）。

应用场景：普通工业管道（水、空气、蒸汽），压力等级 Class 150～Class 600（PN10～PN40）。

标准规范：ASME SA-105、EN 10222-2、GB/T 12459（碳钢对焊管件）。

2、不锈钢（Stainless Steel）

（1）奥氏体不锈钢（最常用）

典型牌号：

304（0Cr18Ni9，美国 ASTM A351 CF8）：耐普通腐蚀，无磁性，易焊接。

316（0Cr17Ni12Mo2，ASTM A351 CF8M）：含钼，耐氯离子（如海水、盐溶液）。

316L（低碳版，碳≤0.03%，ASTM A351 CF3M）：焊接后抗晶间腐蚀更强。

317L（更高钼含量，耐强腐蚀，如硫酸、磷酸）。

欧洲：EN 1.4301（304）、1.4404（316L）；中国：GB/T 24511 06Cr19Ni10（304）。

性能特点：耐腐蚀性优异，耐高温（304≤800℃，316≤1200℃），无磁性，易加工。

应用场景：化工、食品、制药（316L/317L）、海水处理（316）、高温蒸汽（304）。

标准规范：ASME SA-351、EN 10088-3、GB/T 12771（不锈钢卡压式管件）。

（2）双相不锈钢（Duplex Stainless Steel）

典型牌号：

2205（UNS S32205，ASTM A890 Gr.4A）：高强度、耐点蚀（耐氯离子能力优于 316）。

2507（超级双相钢，UNS S32750）：适用于极端腐蚀（如海水、含硫化氢介质）。

性能特点：强度是奥氏体不锈钢的 2 倍，耐应力腐蚀开裂（SCC），但加工难度高。

应用场景：海洋工程、石油化工（含高浓度 Cl⁻、H₂S 的介质）。

标准规范：ASTM A890、EN 10213-6、GB/T 20878（双相钢牌号）。

3、铜及铜合金（Copper & Copper Alloys）

典型材质：

纯铜（紫铜，Cu≥99.9%）：导热性好，易成型，耐低温（-200℃），但强度低。

黄铜（Cu-Zn合金，如H62、H68）：强度高于纯铜，耐大气腐蚀，用于低压管道。

青铜（Cu-Sn合金，如QSn6.5-0.1）：耐磨、耐海水腐蚀，用于船用仪表。

应用场景：低温仪表（如LNG项目）、气体采样管路、仪表气源管（黄铜卡套接头）。

标准规范：ASTM B88（铜水管）、GB/T 1527（铜及铜合金拉制管）。

4. 铝及铝合金（Aluminum & Aluminum Alloys）

典型牌号：

纯铝（1060、1100）：质轻、导热好，耐大气腐蚀，但强度低。

铝合金（6061、6063）：添加 Mg、Si，强度高，用于轻量化设备。

应用场景：航空航天仪表、低温设备（液氢、液氮）、耐腐蚀但压力较低的场合。

标准规范：ASTM B221（铝及铝合金挤压管）、GB/T 4437.1（铝及铝合金热挤压管）。

5、镍基合金（Nickel-Based Alloys）

典型牌号：

蒙乃尔（Monel 400，Ni-Cu 合金）：耐氢氟酸、海水，耐高温（≤815℃）。

哈氏合金（Hastelloy C-276，Ni-Cr-Mo 合金）：耐强腐蚀（如浓盐酸、硫酸、王水），耐高温（1200℃）。

因科镍（Inconel 625，Ni-Cr-Mo-Cb合金）：耐高温氧化和腐蚀，用于高温高压环境。

应用场景：化工（浓酸、碱）、核电（高温高压水）、航空（高温部件）。

标准规范：ASTM B564（镍基合金锻件）、GB/T 15007（耐蚀合金牌号）。

6、钛及钛合金（Titanium & Titanium Alloys）

典型牌号：

纯钛（TA1、TA2，ASTM B338 Gr.1/Gr.2）：密度小（4.5g/cm³），耐海水、氯离子、硝酸腐蚀。

钛合金（TC4，Ti-6Al-4V）：高强度、耐高温（≤600℃），用于航空航天。

性能特点：比强度高（强度/密度），耐腐蚀性接近不锈钢，但成本高（约为316L的3～5倍）。

应用场景：海洋工程、化工（含 Cl⁻介质）、航空仪表。

标准规范：ASTM B338（钛无缝管）、GB/T 3624（钛及钛合金无缝管）。

二、非金属材质（耐腐蚀、绝缘、轻量化）

1、塑料（Plastics）

聚乙烯（PE）：耐水、弱酸，用于低压水管（如仪表取样管），符合 FDA 标准（食品级）。

聚丙烯（PP）：耐酸碱（除强氧化剂），耐温≤90℃，常见于化工管道（法兰：PP-H、PP-B）。

聚氯乙烯（PVC）：耐一般腐蚀，成本低，但不耐温（≤60℃），用于给排水、低压气体。

聚偏二氟乙烯（PVDF）：耐强腐蚀（如王水、氢氟酸），耐温-40℃～150℃，用于半导体、锂电行业。

聚苯硫醚（PPS）：耐高温（200℃）、耐化学性，用于高温腐蚀环境的仪表接头。

标准规范：ASTM D1785（PVC管）、GB/T 18742（PP-R管）、ISO 161-1（塑料管道系统）。

2、橡胶（Rubber）

丁腈橡胶（NBR）：耐油（如液压油、润滑油），用于O型圈、密封垫片。

氟橡胶（FKM）：耐温（-20℃～200℃）、耐化学性（含酸、溶剂），用于高温腐蚀密封。

硅橡胶（VMQ）：耐低温（-60℃）、耐候性好，用于食品、医药设备密封（符合 FDA）。

应用场景：仪表接头密封件、软管（如硅胶管、丁腈橡胶管）。

标准规范：ASTM D2000（橡胶制品分类）、GB/T 5720（O型圈试验方法）。

3、陶瓷（Ceramic）

氧化铝陶瓷（Al₂O₃）：耐高温（1600℃）、耐腐蚀（除氢氟酸），绝缘性好，用于高温传感器连接。

碳化硅陶瓷（SiC）：高强度、高导热，用于高压耐磨环境（如浆料管道仪表）。

应用场景：高温、强腐蚀、高绝缘要求的特殊仪表（如热电偶保护套管）。

标准规范：ISO 6872（陶瓷材料机械性能标准）、GB/T 5593（电子元器件结构陶瓷材料）。

4、石墨（Graphite）

纯石墨：耐高温（3000℃以上）、耐化学性（除强氧化性酸），用于高温密封垫片（如柔性石墨垫）。

浸渍石墨：树脂浸渍后强度提升，用于腐蚀性液体管道的仪表连接。

标准规范：ASTM D5656（柔性石墨材料试验方法）、GB/T 30747（柔性石墨密封材料）。

三、特殊合金与复合材料

1、锆合金（Zirconium Alloys）

性能：耐强腐蚀（如盐酸、硫酸、硝酸），优于哈氏合金，成本极高（约为316L的10倍）。

应用：核工业（核反应堆管道）、化工（浓盐酸环境）的仪表法兰。

标准：ASTM B551（锆及锆合金无缝管）。

2、复合材料

玻璃纤维增强塑料（FRP/GRP）：质轻、耐腐蚀，用于低压大口径管道的仪表连接（如液位计法兰）。

碳纤维增强塑料（CFRP）：高强度、耐高温，用于航空航天仪表轻量化连接。

标准：ISO 10414（纤维增强塑料试验方法）、GB/T 1447（玻璃纤维增强塑料性能测试）。

四、行业特殊要求材质

1、食品医药行业（卫生级材质）

必须符合：美国 3-A 标准（表面粗糙度 Ra≤0.8μm）、FDA 21 CFR 177.2600（无析出物）。

欧洲 EHEDG（卫生设备设计指南）、中国 GB 14880（食品接触材料）。

常用材质：不锈钢 316L（电解抛光处理）、食品级硅胶（密封件）、聚四氟乙烯（PTFE，无吸附性）。

2、防爆环境

铝合金（如 EN 1706 AlSi9Cu3）：轻质、易加工，用于防爆仪表外壳（需表面阳极氧化）。

铸钢（如 ASTM A216 WCB）：高强度，用于高压防爆法兰。

3、低温环境（-200℃以下）

奥氏体不锈钢（304L、316L）：无低温脆性，符合 ASME B31.3 低温冲击要求。

铜镍合金（Cu-Ni 90/10、70/30）：耐低温、海水腐蚀，用于 LNG 接收站仪表连接。

五、材质选择核心依据

介质特性：

腐蚀性：强腐蚀选 316L、哈氏合金；中性介质选碳钢或 304。

清洁度：食品医药选 316L（抛光），忌用碳钢（易生锈污染）。

温度压力：高温（>500℃）：选镍基合金（Inconel）、陶瓷；高压（>10MPa）：选双相钢、钛合金。

标准合规：北美项目：优先 ASME/ASTM 材质；欧洲项目：符合 EN/CE 认证；中国项目：满足 GB/HG 标准。

成本与加工性：低成本选碳钢、PVC；高耐蚀选 316L；特殊工况（如核电、航空）选锆合金、CFRP。

总结

全球工业自动化仪器仪表过程连接的材质以不锈钢（304/316L）应用最广，覆盖多数常规工况；极端环境依赖镍基合金、双相钢、钛合金；非金属材质（如 PVDF、橡胶）用于耐腐蚀或轻量化场景；特殊行业（食品、核电）需额外满足卫生或安全标准。选型时需结合介质、温度、压力及行业规范，确保连接的安全性、可靠性和经济性。