机电工程常用材料及工程设备

建设工程施工管理1机电工程施工技术——第一节机电工程常用材料及工程设备2H310000机电工程施工技术本章知识体系2H311000机电工程常用材料及工程设备2H312000机电工程专业技术2H313000工业机电工程施工技术2H314000建筑机电工程施工技术2H311000机电工程常用材料及工程设备2H311010机电工程常用材料2H311011金属材料的类型及应用金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。其中，黑色金属主要是铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金），广义的黑色金属还包括锰、铬及合金。有色金属种类较多，常用的有铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、镁及镁合金和镍及镍合金等。一、黑色金属材料黑色金属材料又称钢铁材料，它们都是以铁和碳为主要元素组成的合金。（一）生铁碳的质量分数（ωc）大于2%的铁碳合金称为生铁。（二）铸铁碳的质量分数超过2%（一般为2.5%～3.5%）的铁碳合金称为铸铁。铸铁类型及应用如下：（1）按断口颜色分为：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。灰铸铁普遍应用于工业中。例如，在火电站中，灰铸铁多用于制造低中参数汽轮机的低压缸和隔板。（2）按生产方法和组织性能分为：普通灰铸铁、孕育铸铁、特殊性能铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、特殊性能铸铁。（三）钢碳的质量分数不大于2%的铁碳合金称为钢。1.按化学成分和性能分类（1）碳素结构钢：屈服强度有Q195——Q275等级别。例如：在机电工程中常见的各种型钢、钢筋、钢丝等都属于碳素结构钢，优质的碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强螺栓及预应力锚具等。钢绞丝建设工程施工管理2高强度螺栓圆钢预应力锚具（2）合金结构钢：在机电工程中，低合金结构钢最为常用。屈服强度有Q345——Q620等强度等级。例如：某600MW超临界电站锅炉汽包使用的就是Q460型钢；机电工程施工中使用的起重机就是Q345型钢制造的，因为该种钢不仅韧度好，而且缺口敏感性也较碳素结构钢大。（3）特殊性能低合金高强度钢包括：耐候钢、耐海水腐蚀钢、石油天然气管线钢等等。锅炉汽包建设工程施工管理32.按钢的用途分类分为：结构钢、工具钢、特殊用钢、专用钢、铸钢、热轧钢、冷轧钢、冷拔钢。【例】（2017真题）低合金结构钢的强度等级是根据（）划分的。A.屈服强度B.抗拉强度C.抗压强度D.抗弯强度『正确答案』A『答案解析』本题考查的是黑色金属材料。合金结构钢根据屈服强度划分，共有Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620等强度等级。【例】（2012.6真题）锅炉汽包常用（）材料制造。A.普通碳素钢B.优质碳素钢C.低合金高强度钢D.特殊钢『正确答案』C『答案解析』本题考查的是机电工程常用材料的应用。低合金结构钢也称为低合金高强度钢，主要适用于锅炉汽包、压力容器、压力管道、桥梁、重轨和轻轨等制造。（四）钢材钢材就其使用可划分为：型材、板材、管材、线材和钢制品。1.型材在机电工程中，常用的型材主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、角钢、工字钢、T型钢、槽钢、钢轨等。热轧型钢断面形式a圆钢b方钢c六角钢d扁钢e角钢f工字钢g槽钢hH型钢iT字钢j钢轨k钢板桩建设工程施工管理4例如，电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢（HK300b）；为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设计有足够强度的刚性梁。一般每隔3m左右装设一层，其大部分采用强度足够的工字钢制成。【例】（2014一级真题）电站锅炉炉墙上型钢制作的刚性梁通常采用（）制成。A.工字钢B.T型钢C.角钢D.槽钢『正确答案』A『答案解析』本题考查的是电站锅炉炉壁的材料要求。电站锅炉钢架的立柱通常采用宽翼缘H型钢；为确保炉膛内压力波动时炉墙有一定的强度，在炉墙上设有足够强度的刚性梁。一般每隔3m左右装设一层，其大部分采用强度足够的工字钢制成。2.板材注意“例如”：碳素结构钢厚钢板广泛用于焊接、铆接、栓接结构，如桥梁、船舶、管线、车辆和机械。其中质量等级C、D属于优质碳素结构钢，主要用于对韧性和焊接性能要求较高的钢结构。3.管材建设工程施工管理5在机电安装工程中，常用的管材有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等。例如，锅炉水冷壁和省煤器使用的无缝钢管一般采用优质碳素钢管或低合金钢管，但过热器和再热器使用的无缝钢管根据不同壁温，通常采用15CrMo或12Cr1MoV等钢材。4.钢制品在机电安装工程中，常用的钢制品主要有焊条、管件、阀门等。管件制品阀门图例二、有色金属（一）铝及铝合金1.纯铝纯铝的密度只有2.7g/cm3，仅为铁的1/3。铝的导电性好，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。2.铝合金铝合金热处理后可显著提高强度。按成分和工艺特点不同分为变形铝合金和铸造铝合金。（二）铜及铜合金1.纯铜（1）纯铜常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。纯铜、铜合金的导电、导热性很好，对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。（2）根据杂质含量的不同，工业纯铜牌号分为四种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。T1主要用于导电材料和配高纯度合金；T2主要用于电力输送用导电材料，制作电线、电缆等；T3、T4主要用于电机、电工器材、电气开关、垫圈、铆钉、油管等。2.铜合金铜中加入合金元素后，可获得较高的强度和硬度，而且塑性很好，容易冷、热成型，易焊接。铜合金一般分为黄铜、青铜和白铜三大类。黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。白铜是以镍为主要合金元素的铜合金。主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。（三）钛及钛合金钛的熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，容易加工成型，钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。（四）镁及镁合金纯镁的室温密度是所有金属结构材料中最低的。镁合金按照形成的工艺特点不同分为变形镁合金和铸造镁合金两类。（五）镍及镍合金建设工程施工管理61.纯镍。纯镍具有优异的耐腐蚀和抗高温氧化性能，是重要的工程金属材料。工业纯镍有良好的强度和导电性，可用于电子器件；同时由于其耐蚀性好，还可用于食品加工设备。2.镍合金。镍合金按其特性和应用领域分为耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金三类。【例】（2012.6真题）机电工程常用的黑色金属是（）。A.铝B.铸铁C.紫铜D.钛合金『正确答案』B『答案解析』本题考查的是黑色金属材料。选项A、C、D属于有色金属。2H311012非金属材料的类型及应用一、非金属材料的类型（一）高分子材料按特性可分为普通高分子材料和功能高分子材料，最常用的分类方法是按性能和用途分类，可分为塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料和高分子基复合材料等。1.塑料（1）通用塑料通用塑料包括：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品种。1）聚乙烯（PE）：强度较低、耐热性不高，但具有优良的耐蚀性和电绝缘性，耐低温冲击、易加工。2）聚丙烯（PP）：强度、硬度、刚度和耐热性（150℃不变形）均优于低压聚乙烯，常用于制造容器、贮罐、阀门等。3）聚氯乙烯（PVC）：强度、刚度比聚乙烯好。硬质聚氯乙烯常用于制作化工耐蚀的结构材料及管道、电绝缘材料等。软质聚氯乙烯主要用于电线电缆的套管、密封件等。4）聚苯乙烯（PS）：聚苯乙烯是良好的刚性材料，但质脆而硬，主要用来生产注塑产品。（2）工程塑料工程塑料包括ABS塑料、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。1）ABS塑料：缺点是可燃、热变形温度较低、耐候性较差、不透明等。2）聚酰胺（PA）：聚酰胺的缺点是吸湿性大、对强酸、强碱、酰类等抵抗力较差，易老化。常用于代替铜及其他有色金属制作机械、化工、电器零件。3）聚碳酸酯（PC）：缺点是耐候性不够理想，长期暴晒容易出现裂纹。2.橡胶（1）通用橡胶。用于制造软管、密封件、传送带等一般制品使用的橡胶，如天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。（2）特种橡胶。指具有特殊性能，专供特殊性能要求使用的橡胶。如硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丁腈橡胶等。二、机电工程中常用的非金属材料使用范围（一）砌筑材料（二）绝热材料在机电安装工程中，常用的绝热材料种类很多，通常有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类、泡沫塑料类等，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。（三）防腐材料及制品包括：陶瓷、油漆及涂料、塑料、橡胶、玻璃钢及制品。建设工程施工管理7（四）非金属风管酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用；聚氨酯复合风管适用于低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用；玻璃纤维复合风管适用于中压以下的空调系统，但对洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用；硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱的排风系统。风管材料适用范围不适用范围酚醛复合风管低、中压空调系统、潮湿环境高压、洁净空调、酸碱性、防排烟聚氨酯复合风管低、中、高压洁净空调系统、潮湿环境酸碱性、防排烟玻璃纤维复合风管中压以下空调系统洁净空调、酸碱性、防排烟、湿度90%以上硬聚氯乙烯洁净室含酸碱的排风系统【例】（2016一级真题）下列非金属风管材料中，适用于酸碱性环境的是（）。A.聚氨脂复合板材B.酚醛复合板材C.硬聚氯乙烯板材D.玻璃纤维复合板材『正确答案』C『答案解析』本题考查的是机电工程中常用的非金属材料使用范围。硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱的排风系统。（五）塑料及复合材料水管1.聚乙烯塑料管：无毒，可用于输送生活用水。2.涂塑钢管：具有优良的耐腐蚀性能和比较小的摩擦阻力。3.ABS工程塑料管：耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管。4.聚丙烯管（PP管）：用于流体输送。5.硬聚氯乙烯排水管及管件：硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于工业排水系统。【例】（2013真题）同时具备耐腐蚀、耐温及耐冲击的塑料水管是（）。A.聚乙烯管B.聚丙烯管C.ABS管D.聚氯乙烯管『正确答案』C『答案解析』本题考查的是机电工程常用材料的应用。ABS工程塑料管：耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管，它由热塑性丙烯腈丁二烯－苯乙烯三元共聚体粘料经注射、挤压成型加工制作，使用温度为-20～70℃，压力等级分为B、C、D三级。2H311013电气材料的类型及应用一、电线电缆（一）仪表电缆（1）仪表用电缆：如YVV、YVVP等，适用于仪表、仪器及其他电气设备中的信号传输及控制线路。建设工程施工管理8（2）阻燃型仪表电缆：如ZRC-YVVP、ZRC-YYJVP、ZRC-YEVP等，阻燃仪表电缆具有防干扰性能高，电气性能稳定，能可靠地传送交流300V及以下的数字信号和模拟信号，兼有阻燃等特点，所以此类电缆广泛应用于检测和控制用计算机系统或自动化控制装置上。敷设时环境温度不低于0℃，弯曲半径不小于电缆外径的10倍的阻燃场所。（3）仪表用控制电缆：如KJYVP、KJYVPR、KJYVP2等，适用于交流额定电压450/750V及以下仪表用控制电缆产品，巡回检测装置屏蔽电缆采用对绞铝塑复合膜屏蔽和铜丝屏蔽，抗干扰性能优越，常用于计算机测控装置。（二）电气装备电线、电缆2.绝缘导线（2）绝缘软电线。聚氯乙烯绝缘软电线：如RV、RVB、RVV、RVVB等。例如，一般家庭和办公室照明通常采用BV型或BX型聚氯乙烯绝缘铜芯线作为电源连接线；机电安装工程现场中电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平行铜芯软线，因为电焊位置不固定，多移动。【例】（2011真题）机电工程现场焊接时，电焊机至焊钳的连接电线宜选用（）。A.橡皮绝缘铜芯线B.塑料绝缘铝芯电线C.塑料护套铜芯线D.塑料绝缘铜芯软线『正确答案』D『答案解析』本题考查的是电线电缆。机电安装工程现场中电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘平行铜芯软线，因为电焊位置不固定，多移动。3.电力电缆按绝缘材料可分为油浸纸绝缘、塑料绝缘、橡胶绝缘及气体绝缘等。（1）油浸纸绝缘电缆：如ZLL、ZL等，敷设于干燥的