非金属范文

非金属篇1

一、正确认识金属性与非金属性

1.金属性

金属性是指气态金属原子失电子形成气态阳离子能力的性质，大学教材中常用电离能来表示原子失电子的难易程度。一般说来，元素的电离能数值越大，则其金属性越弱。而中学化学比较金属性强弱的常见依据是：（1）金属能否与水或酸反应以及剧烈程度；（2）最高价氧化物的水化物碱性强弱；（3）金属与盐溶液之间的置换反应；（4）周期表中位置；（5）不同金属构成原电池时正负极情况；（6）金属离子在电解池阴极上的放电顺序。然而，这些依据都不是反映电离能大小的直接证据。其中的第（1）（3）（5）（6）条依据实际体现的是金属活动性强弱。金属活动性是指金属单质在水溶液中失电子形成水合离子能力的性质，它是以金属的标准电极电势为判断依据的。标准电极电势（主要影响因素是金属单质在水溶液中的焓变）与原子的升华焓、电离能以及气态离子的水合焓等多种因素有关，关系如图1所示。

图1由此可见，电离能只是其中一个环节的能量变化，因此电离能大小顺序（金属性顺序）与金属活动性顺序自然有可能不一致，如由于锂离子的半径非常小，其水合焓突出地大，导致它是金属活动性最强的元素，ⅠA、ⅡA族金属活动性顺序为Li、Cs、Rb、K、Ba、Sr、Ca、Na、Mg、Be。再如铜和锌的第一、第二电离能总和接近，水合焓也差不多（半径相近、电荷数相同），但是铜的升华焓要比锌大很多，故金属活动性铜弱于锌；但是因为铜的第一电离能小于锌，所以一般认为铜的金属性强于锌。因此，由于“金属性”与“金属活动性”并非同一概念，虽然金属性强的元素，其金属活动性一般也强，但不可将此规律绝对化。

此外，金属单质与水或酸反应的剧烈程度受动力学因素影响较大，而金属性或金属活动性讨论的却是热力学因素，如锂的金属活动性强于铯，但铯与水的反应显然更剧烈。而且，反应的剧烈程度还受到其他因素的影响，如铝与硫酸反应的剧烈程度就不如锌与同浓度的硫酸反应；再如钙的金属活动性强于钠，但其与水的反应没有钠剧烈，其原因是：

（1）钠比较软，熔点低，反应时熔化，增大了反应面积；

（2）钠的密度小于水，浮在水面上，可以快速游动；

（3）氢氧化钠的溶解度大，生成后以离子形式存在于溶液中，而氢氧化钙微溶，生成的氢氧化钙会覆盖在未反应的钙表面，一定程度上阻碍了反应。因此通过反应的剧烈程度来判断金属活动性或金属性强弱，是非常不可靠的。

金属最高价氧化物的水化物的碱性强弱及是否具有两性，一般认为与金属离子所带的电荷数和离子半径的比值有关，比值越小，碱性越强。但实际上氢氧化物在水溶液中的碱性强弱除了与金属的电子层结构、电荷数和半径有关外还受到溶剂效应、氢键等因素的影响。甚至还有少数过渡金属的最高价氧化物对应的水化物是强酸，如高锰酸、高铼酸等。因此，根据金属最高价氧化物的水化物碱性强弱来判断金属性强弱，有时也不可靠。

2.非金属性

非金属性是指非金属原子得电子形成阴离子能力的性质，大学教材常用电子亲和能来表示原子得电子的难易程度。一般说来，元素的电子亲和能数值越大，它的非金属性越强。而中学化学比较非金属性强弱的常见依据是（1）氢化物生成的难易及其稳定性；（2）最高价含氧酸的酸性强弱；（3）非金属与盐溶液之间的置换反应；（4）周期表中位置；（5）非金属阴离子在电解池阳极上的放电顺序；（6）单质与同一变价金属反应，生成物中金属元素价态的高低，如硫、氯气分别与铁反应时生成物的价态。然而，这些依据也不是反映非金属性强弱的直接证据。其中的第（1）（3）（6）条依据，涉及到单质活泼性，而单质活泼性大小显然受到单质分子结构的影响，如氮气的氮氮三键特别牢固，所以氮气与氢气反应较为困难；再如铁分别在氧气、氯气中燃烧时，前者生成四氧化三铁，后者生成氯化铁，并没有体现出氧元素的非金属性强于氯，原因在于氧气分子结构中存在着双键而氯气分子结构中存在的是单键。氢化物稳定性也不只是受元素非金属性强弱的影响，它与分子结构有关，如甲烷分子完美的正四面体结构，导致其稳定性增加。另外，第（3）（5）条依据体现的是非金属单质在水溶液中的活动性强弱，类似于金属活动性强弱，自然也不会完全与非金属性强弱顺序一致。

最高价含氧酸酸性强弱除受中心元素非金属性强弱的影响之外，还受到原子半径、氧化数以及非羟基氧原子数的影响。前文所说的高锰酸、高铼酸也是强酸，但它们是典型的金属，其非金属性显然很弱。因此，根据最高价含氧酸的酸性来判断非金属性强弱，最好只用来判断同一主族元素或同一周期元素，不能扩大化。

二、如何比较更为合理

根据金属性与非金属性的含义，似乎用电离能比较金属性、用电子亲和能比较非金属性最为合理，但是电离能和电子亲和能都只是分别从一个侧面反映原子得失电子的能力，若仅从一个侧面比较必然会有失偏颇，有些元素的原子难失电子，也难得电子，如碳、氢；再如氯原子的电子亲和能大于氟原子，但氟的非金属性强于氯。此外，电离能与电子亲和能还受到半充满、全充满等因素影响，以及元素不都是＋1价或－1价，仅考虑第一电离能或电子亲和能，显然也不合理。

金属性非金属性强弱实际阐述的是原子相互化合时得失电子的能力，因此必须把该原子失去电子的难易和结合电子的难易统一起来考虑，而电负性就是综合考虑原子得失电子能力的一种物理量，即按照电负性数值来衡量各种元素的金属性和非金属性强弱，较为合理。一般来说，同一周期从左到右，电负性依次增大，元素的非金属性增强、金属性减弱；同一主族，从上到下，电负性依次变小，元素的非金属性减弱、金属性增强（这种变化规律也存在着个别例外，如Sn和Pb）。当然，电负性数据存在着不同标度，不同标度给出的电负性数据往往不同，其大小顺序也略有差异，如氮和氯，鲍林数据中氯的电负性数值大，而阿莱-罗周数据中氮的电负性数值大（大学教材多采用的是鲍林数据）。但总体来说，中学化学教学中根据电负性数值大小来比较金属性或非金属性强弱还是可靠的。

然而，中学化学涉及到的金属性或非金属性强弱比较，有时是在既不知道电负性数据，也不能借助周期表变化规律的情况下进行的，也就是说，必须用到上述那些“不太可靠”的依据。此时，一定要综合分析各条依据，谨防以偏概全；同时最好还借助一些其他素材来判断，如碳和硫非金属性比较，可以根据CS2中碳为＋4价、硫为－2价，从而知道硫吸引电子的能力强于碳，即硫元素的非金属性比碳强（人教版选修3给出的碳和硫电负性数值都是2.5，是因为其数据的精确度不够）。

非金属篇2

关键词：WPCBs；电解；金属；非金属

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.046

0 引 言

印刷路板是电子电器产品中的基本构件，几乎存在于所有电子产品中。随着电子电器产品更新换代速度的加快，大量的WPCBs产生。而WPCBs中存在的高品位金属的高价值性和有毒有害物质的高危害性使得对其的资源化研究具有十分重要的意义。

1 实验部分

经机械处理的WPCBs粉末，烘干后用HNO3-H2O2-HF[1]体系微波消解，后采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定消解液中各金属含量。阴极为纯度为99.5%的铜板。WPCBs样品中各金属的含量分别为：Cu为56.64%、Sn为1.4%、Pb为4.22%、Zn为0.38%、Al为1.16%、Fe为5.96%等。实验所用的试剂，如无特殊说明均为分析纯。

本实验所用的电解槽为10×6×7 cm的矩形容器，中间用双层滤布隔开，分为阳级室和阴极室两个反应室。称取6 gWPCBs样品置于阳级室，加入提前配制好的电解液，接通电源，电解4 h。电解反应结束之后收集得到的阴极铜粉经烘干称量后，充分消解用ICP测定各金属离子浓度。

2 实验结果与讨论

在电解过程中，各金属会发生不同程度的还原反应，共同沉积在阴极。标准电极电位（势），指的是当温度为25℃，金属离子的有效浓度为1 mol/L（即活度为1）时测得的平衡电位。标准电极电位越小，物质的还原态的还原能力越强，其对应的氧化态的氧化能力就越弱；反之，标准电极电位越大，物质的氧化态的氧化能力越强，其对应的还原态的还原能力越弱。电解时金属的行为取决于其自身的电位和电解液的组成。在WPCBs样品的电化学反应过程中，理论上Al、Cr等金属元素比Cu先氧化进入电解液，在阴极应该是比Cu后还原析出。

CuSO4q5H2O、NaCl、H2SO4、电流密度和电解时间对金属的回收率和Cu的电流效率均有不同程度的影响。NaCl浓度、H2SO4浓度和电解时间增加时，Cu的回收率呈现升高的趋势，总金属的回收率也呈现升高的趋势；CuSO4q5H2O浓度和电流密度增加时，Cu的回收率和总金属的回收率均呈现先升高后降低的趋势。Cu的电流效率随着CuSO4q5H2O浓度、H2SO4浓度的增加而增加，随着电流密度和电解时间的增加而减小，而当NaCl浓度增加时，Cu的电流效率呈现先增大后减小的趋势。

当CuSO4・5H2O浓度为30 g/L，NaCl浓度为60 g/L，H2SO4浓度为130 g/L，电流密度为80 mA/cm2，WPCBs添加量为6 g，电解时间为4 h时，总金属的回收率达到95.56%。对该条件下得到的金属粉末分析测试的结果表明，此时Cu的纯度为97.2%，Pb、Sn、Zn、Fe、Al等的含量分别为0.40%、0.16%、0.29%、1.24%、0.59%。

图1为最佳电解条件下得到阴极铜粉的XRD图谱扫描。从图1可以看出，Cu的衍射峰远远高于其他金属，是主要物相，这与消解分析的结果一致。图2为对电解铜粉进行扫描电子显微镜（a）和能谱仪（b）（SEM&EDS）的图片。从图2（a）中可以看出，金属铜晶体呈枝晶状结构；从图2（b）中可以看出，得到铜粉的纯度很高（需要指出的是，在EDS测试时，样品基底用的是铝箔纸，所以在能谱图片上出现氯离子的峰），几乎没有其他杂质金属出现，说明在电动力学处理过程中得到的铜粉的纯度较高。

3 结 论

采用电解法回收WPCBs中的金属，总金属的回收率为95.56%，其中Cu的回收率为94.45%。这表明电动力学处理技术可以成功的实现WPCBs中金属与非金属的分离。

参考文献：

[1]Veit H M，Bernardes A M，Ferreira J Z，et al.Recovery of copper from printed circuit boards scraps by mechanical processing and electrometallurgy[J].Journal of Hazardous Materials，2006（137）：1704-1709

非金属篇3

非金属单质有22种，如下:

非金属单质占了22种。在周期表中，除氢以外，其它非金属元素都排在表的右侧和上侧，属于p区。包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、砹、氦、氖、氩、氪、氙、氡。

（来源：文章屋网 ）

非金属篇4

关键词：矿山 ；现状；对策

中图分类号:X926 文献标识码： A

引言

我国矿产资源丰富，是采矿大国，目前正在开采的矿产达 180 多种，采矿业已成为我国经济发展的重要支柱之一。我国大小矿企众多，每年因矿山安全事故死亡的人数也很多。因此加强矿山安全生产管理、改善矿山安全生产条件，为矿工营造一个安全的生产环境，是现代采矿业共同面临的重要问题。

一、金属非金属矿山开采现状

我国金属非金属矿山企业技术水平参差不齐，发展不平衡，主要是表现在：小矿山生产设计不正规，开采方式落后，装备水平极低，从业人员素质低，随意布点放线非法生产越层越界破坏资源等。另一方面矿山安全生产相关科研机构对造成重大事故隐患的一些技术关键长期以来没有得到有效解决，对灾害的隐情灾害的诱发机制和预测预报，以及相应的灾害防治措施等没有进行系统的调查研究，从而导致我国矿山安全生产缺乏强有力的技术支持。

1安全生产设备和技术研究投入不足

近年来金属非金属矿山发生的伤亡事故中，50% 左右是由设备设施工具附件有缺陷，安全设施缺少，或有缺陷生产场所环境不良个人防护用品缺少等原因造成的，而这些问题都可以归结为安全生产设备投入不足针对急需要解决的问题，一些大中型国有矿山企业虽然开展了一些科研项目的研究，但投入的经费有限 ，而大多数矿山 ，特别是一些民营矿山，基本上在矿山安全科技方面没有投入。

2矿山专业技术人员缺少，企业管理水平不高

现阶段，我国采矿事业蓬勃发展，但采矿技术专业人才奇缺，有经验的采矿技术人员更少，从事技术管理层面的多为外行，这直接导致在技术层面上存在重大的管理缺陷，一旦出现紧急情况，则无以应对。另外很多企业安全管理处于较低水平，75%左右伤亡事故发生在小矿山企业，这些企业存在的主要问题有业主素质普遍较低，对国家法律法规和矿山安全生产知识普遍了解不多，对矿山生产安全知识的贫乏；内部各方面管理工作薄弱，管理制度不健全，缺乏管理机构和人员。

3法规体系不健全

《矿山安全法》虽然已经颁布10多年，对矿山安全生产工作起到了非常重要的指导作用，但一直未能形成完整的法规体系，主要是因为缺乏系统性，随着改革的深入和经济的发展，《矿山安全法》等一些法规标准等已不能完全适应矿山安全形势的需要，特别是一些矿山安全技术标准和规程，亟需修订完善。尤其对个体或集体中小型矿山数量众多的格局，使安全生产的监管对象多元化，监管的难度极大。另外加上个别地方政府的不良观念，对一些没有安全生产许可证或达不到安全要求的金属非金属矿山不停产整顿，也不能按照《安全生产法》、 《安全生产许可证条例 》、《安全生产违法行为行政处罚办法》等的规定进行关闭。

二 加强我国金属矿山安全生产的对策

1加大科技资金投入，攻关安全生产技术难题

目前，我国矿山安全生产技术的发展水平参差不齐，严重制约了矿山企业的可持续发展.矿山企业应在生产过程中借鉴国内外优秀企业的生产经验，加大先进科学技术研究领域的投入，改善企业安全生产条件确保安全生产来提高企业市场竞争力.目前，我国金属非金属矿山安全生产迫切需要解决的关键性技术难题主要有：矿山深部开采环境治理工程地质灾害监测与预报、岩溶地面塌陷和井下突透水、金属非金属矿山安全生产检测检验技术和测试仪器开发、防治采空区塌陷、排土场失稳的控制、露天矿高陡边坡变形失稳监测与控制、金属非金属矿山重大危险源辨识技术与监控系统等。攻克金属非金属矿山安全生产的关键性技术难题，需要国家积极地从政策资金等方面予以扶持和引导，充分调动企业、科研院所及社会各方面的力量来攻关。

2加大安全投入，确保安全生产

安全投入是安全生产的最基本保障，应根据矿山实际情况，以达到保证安全生产的需要为准则，有计划地搞好安全设备更新等资金的投入，使矿山安全生产系统各环节具备安全生产条件。企业是安全投入的主体，要按规定从成本中列支各项安全生产专项资金，加强财务审计，确保专款专用。另外，国家和地方财政部门要支持金属非金属矿山的安全设备投入和技术的改造，同时发展各种社会保障机制，使安全投入的保障有多种方式和渠道来保证。

3完善安全生产法规，强化监管队伍

针对我国金属非金属矿山现状及存在的问题，确立金属非金属矿山安全法规体系以《安全生产法 》为母法，充分借鉴工业化国家的发展经验，针对金属非金属矿山实际，确定金属非金属矿山的法规体系框架，制订金属非金属矿山安全立法规划。集中力量抓紧制定配套法规规章，认真做好金属非金属矿山安全生产技术规范和标准的制定、宣贯和实施工作，开展安全生产标准化活动。

矿山生产一线的作业人员是矿山安全生产管理制度的直接受益者，也是矿山生产事故的直接受害者。他们理应是安全生产监察管理制度的积极推动者，但由于自身认识水平的局限以及就业需求的弱势地位，往往忽略安全制度的设立和执行，制度设计上应当有矿工对安全生产监察制度参与制定的权利；对其他人员违反安全生产制度的检举的权利；对发生矿难予以上报、检举、控告的权利；还应当包括对参与检举控告有功人员的奖励以及其他激励制度。

4加强安全培训和教育

安全教育的对象是人，是安全教育的主体，所以加强对职工的安全教育，提高职工的安全意识是防止安全生产事故的重要手段。企业应当重视并加强职工岗前培训、岗位培训等常规性教育机制，实行安全准入制度，未经培训的人员坚决不得上岗，从而使职工能够加强安全意识，提高操作技能，熟悉避灾救护知识，掌握事故预防措施和处理方法。

结束语

安全生产责任重于山，只有保证安全生产，才能保证矿山企业的可持续发展。采矿业是我国经济发展的一大支柱，在维持经济持续发展和社会稳定方面具有十分重要的意义。做好矿山的安全生产，就是为我国经济保驾护航。

参考文献

[1]王启明:金属非金属矿山安全形势问题及对策[J] 金属非金属矿山2005(10)

非金属篇5

关键词 无缝钢管;玻璃钢复合管;钢骨架复合管

中图分类号TE3,TG 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)23-0141-02

0 引言

玻璃钢(FRP)管又称“不饱和聚氨树酯夹砂管”和钢骨架复合管都是近十几年发展起来的管材,由于两者具有耐腐蚀、不结垢、抗老化、安装方便,使用寿命长而得到快速的发展,逐渐取代金属管材,被广泛应用于石油、化工领域。

1 金属管道

油田用金属管材主要包括无缝钢管和不锈钢管材,其中无缝钢管在使用中占主导地位,广泛应用于石油化工工艺中各个环节,其连接方式以焊接为主。

金属管道有金属管材具有耐高压,容易更换;适用于任何规格直径的技术管道,特别是DN400以上的压力管道等优点。但也有施工复杂,需要大量的人力物力和较长的时间;其防腐层是人工制作,寿命很有限,接头的防腐及焊缝质量是很难保证的,加之内壁未进行防腐处理,管道耐腐蚀性能差,严重影响系统的使用寿命;金属管材内壁粗糙,摩阻系数大,压力损失大等缺点。

2 玻璃钢管道

玻璃钢管线最早应用于城市及排水工程,但随着其性能的日益提高,现已广泛应用石油化工等工业领域。根据玻璃钢管线与钢管之间的链接方式,将其归为胶接连接和机械连接,其中胶接连接包括承插口鞋面胶接、对接包缠连接、搭接包缠连接;机械连接包括承插口连接,法兰连接、螺纹连接;其中承插口连接又包括承插单密封圈或尼龙键连接,承插双密封圈连接、承插双密封圈或尼龙连接。

一般说来,油田用玻璃钢复合管线主要用于输油、输水(包括污水及原油托出水)管线,常用的压力等级为0~4.0MPa。而在实际使用中胶接连接和机械连接两者各有优缺点

胶接连接的优点表现在:玻璃钢胶接连接由于质轻,便于运输;且因不需要金属紧固件,故减少材料损耗,费用低;由于是非金属,因此,不会由于地层盐碱或管内流体腐蚀;同时由于在管材之接头处进行去油污,打磨处理,并对打磨部位或纤维处涂抹与内衬层相同的材料,使该区域的耐腐蚀性能与管体相同;由于各种胶接连接均在接头处玻璃钢丝包缠外管体,且在上面涂抹树脂故密封性好;管线连接处无开孔而切断纤维,不会引起应力集中,降低管材的承载力,不易发生泄漏;零件数量少,便于安装;永久变形小,使用寿命长。

胶接连接的缺点是:胶粘剂存在老化和受环境影响因素(温度、湿度)的影响,在高温、高湿下胶接强度会下降;胶接质量检验困难,可靠性差;不可拆卸,维修困难,回收利用率低。

机械连接的优点表现为:受环境因素影响小;可在不破坏管体的基础上对管线进行拆卸和安装,维护方便;表面不需要进行专业的清理即可获得较高的连接强度;具有同样的耐腐蚀,不结垢;机械连接的缺点是:采用法兰、螺栓、尼龙键等紧固件、密封件,成本较高。

由于钢制材料模量低,产生永久变形大,易发生泄漏;由于在开孔或内外螺纹处产生集中应力,故该处易发生损伤和裂纹,防渗能力差;由于管道均属埋地,土方工作量大,费用高;对于大口径高压管线(DN400以上,PN3.0MPa以上),玻璃钢管线技术还不成熟,目前还只能选择钢制管道。

3 钢骨架复合管

钢骨架塑料复合管材(件)是一种集钢材与热塑性塑料两种材料优点于一身,有着优良的综合性能的新型复合管材产品。管材由缠绕并焊接成型的管状钢丝网作为加强骨架镶嵌在热塑性塑料管壁中间构成;管件的加强骨架是用薄钢板均匀冲孔后卷筒焊接制成。管道连接采取法兰连接和电熔连接两种方式,连接处可达到或超过管材本体的强度。管材规格有从Dn50~Dn600的系列产品,管配件包括45°弯头、90°弯头、22.5°弯头、11.5°弯头、等径三通、异径三通、变径、电熔套筒、马鞍、管堵、活套法兰、法兰盲板等。

3.1钢骨架复合管的优点

管材性能方面:管材内壁光洁度好(Ra=0.22-0.47μm),输水时不结垢,不对介质产生二次污染。管材的综合机械性能优良,对环境的适应能力较强,特别是对地壳变化的适应能力比钢质材料优良。管材主要采用被国际上称为“零泄漏”的电熔连接方式施工,接口自然防腐且不易泄漏,材料质量较轻,施工方便且施工费用低(所需的机械、设备及人工等等较低),管埋地使用的寿命可长达50年,正常运行时可不维修或少维修。

工程安装上方面,钢骨架复合管中的钢骨架可以有效抑制基体塑料的应力松弛和蠕变,故管道敷设时更容易,更简单,要求更少,所须人力和物力都少,且电熔连接密封性可靠,使用寿命更长。

3.2钢骨架复合管的缺点

由于钢骨架复合管采用电熔连接,一旦发生泄露(大多数在管线连接处),管线无法拆除,只能通过砂轮打磨,去掉泄露处的电容套筒(根据现场实际,该工作耗时是安装耗时的2倍),耗时耗力;油田回水属于含油污水,且回水管道属于间断性使用管道,一旦污油在管内沉积,势必造成管线压力升高,极易在管道连接处发生爆管(更换工序同上);同玻璃钢管道一样,钢骨架复合管同样不适合DN400以上的大口径压力管道。

综上所述,无缝钢管、玻璃钢管线、钢骨架复合管在实际应用中各有优劣,但随着科技的发展,非金属管材的性能必然会取得较大的提高,从而在工业中逐步取代金属管材。

参考文献

[1]赵久尚,等.玻纤增强塑料管在油田污水处理中的应用.石油规划设计,1995.

[2]博国栋.我国玻璃钢工业发展回顾和问题探讨.玻璃钢/复合材料,1992,

[3]蒋洪明.机制玻璃钢管技术研究.中日耐腐蚀高分子材料国际交流会论文集,上海:1994.

[4]王俊良,赵勤宽.钢骨架塑料复合管研制与应用[J].工程塑料应用,2000,12.

非金属篇6

关键词：油田防腐；金属腐蚀；非金属管材

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0043-02

1 油田概况

西北油田分公司是中石化的第二大油田，所属油气田内腐蚀环境十分恶劣，采出液具有“高CO2、高H2S、高CI-，低pH值”的“三高一低”特点，腐蚀带来的直接损失和间接损失呈现逐年上升的趋势。据统计，各行各业由于腐蚀造成的损失约占国民生产总值的3%，而石油与石化行业尤为严重，约占到其产值的6%左右。

2 非金属管应用与失效情况

目前已应用各类非金属管材980.77km，约占油田集输管线的15%，且应用量逐年增加。目前非金属管线敷设主要以经验和规范进行设计选材，没有按照油田实际工况条件进行适应性试验和评价选择，导致管材失效问题较为突出，制约了非金属管材推广应用。

2.1 非金属管应用现状

随着腐蚀问题的加剧，对非金属管材的需求也逐步扩大，截止到2012年12月底，塔河油田已建非金属管线总长度约980.77km，其中玻璃钢管线长度524.533，占总管线比例53.48%。

根据介质特性、腐蚀环境、材料性能等特点，主要对应用较广的玻璃钢、塑料复合管等非金属管材等优缺点进行分析。

2.1.1 玻璃钢优点为质轻，抗腐蚀强，零件少，便于安装，永久变形小，使用寿命长，缺点为抗外力破坏性差，维修困难，存老化问题，耐温低，不适合DN400以上大口径管道；连接方式手工糊制、螺纹承插胶接及O型圈承插连接。

2.1.2 塑料合金复合管优点为适合注水及生活用水介质，卫生，无毒，安装方便，造价低，缺点为耐温性能差，抗冲击能力差，连接方式为金属转换接头承插胶接。

2.1.3 连续增强复合管的优点是耐腐蚀性强，流体特性小，对接快，耐温80℃，一次性施工长度长，缺点为脆性大，抗破坏性能力差，不易修复，连接方式为金属转换接头法兰连接。

2.2 非金属管失效情况

由于种类多、厂家多，非金属管材的性能和质量参差不齐，导致在塔河油田使用时暴露出了一些失效问题。2006年以来非金属失效逐年增多，以接头失效为主。至2013年非金属管材在原油系统腐蚀频次0.079次/公里，金属腐蚀穿孔频次0.265次/公里，是非金属管材腐蚀刺漏的6倍；污水系统中非金属管材发生腐蚀、刺漏频次0.04次/公里，金属发生腐蚀穿孔频次2.33次/公里，是前者的约58倍。

3 塔河在用非金属管材存在的主要问题

3.1 选材问题

目前，非金属管线种类多，标准多，产品连接方式、施工工艺各异，问题是哪种产品适用于哪种工况条件及如何选用性价最优产品及施工工艺的问题极大限制了非金属管材在塔河油田的应用，如非金属管材在稠油区块慎用。

3.2 适用性问题

由于非金属材质本身承压低，抗冲击性及耐压等差，因而使用环境受限。如塑料合金复合管适应的输送介质温度为-35℃～70℃，适用压力≤3.5MPa，有些管线在应用中温度远高于它的适用温度，所以超出适用温度也是发生刺漏的原因，投产至今8区地面工程刺漏严重。

3.3 施工问题

施工环节控制困难。非金属管线在施工过程施工质量受施工队伍、环境、管沟、回填、道路、河流穿越等影响较大，施工难度大，时间长。如螺纹部分清理不彻底，玻璃钢与其他材质连接时由于采用的是钢制转换接头处，容易渗漏。

3.4 抢修或修复问题

抢修或修复难度大。非金属管材一旦发生刺漏，问题严重。修复时间长、难度大，甚至有时需停产更换，部分稠油管线再生产时还需盐水扫线。

4 非金属管材失效特征及原因分析

4.1 金属转换接头腐蚀刺漏失效

接头是非金属及其复合管的薄弱点。接头处因为是两种不同的材质，在此处主要存在的是静电与集中腐蚀，造成腐蚀严重。

4.2 胶连接头刺漏

由于接口依托粘结剂强度，施工时接口粘结剂进杂质或不均匀固化对管道接口强度影响大，温度和风沙天气对管道施工均有较大的影响，施工控制不得当易造成接头刺漏。

4.3 长期服役后承压能力下降

在某些介质条件下，有的非金属管材甚至会发生吸涨、溶蚀等降级现象，并导致失效。T820（K）单井管线介质为重质稠油，天然气中高含H2S，该管线运行6年后发生溶胀、降解，导致管线性能减弱，出现破裂。

4.4 外力破坏失效

玻璃钢材质脆，柔性差，抗冲击能力差，极易受机械损伤导致爆管。2012年4月11日4区油阀组至一号联集输干线玻璃钢管线被挖断，造成原油泄漏，影响正常生产。

5 结语

（1）非金属材料由于非金属材料的无极性，与大多数酸、碱盐均不发生反应，且在电化学腐蚀环境中很难发生失去外层电子的氧化反应，在耐蚀性上比金属材料具有先天优势。

（2）非金属应用还存在强度低、抗冲击能力差、易破损、材质脆性大、耐热性差等方面的不足，非金属管材的应用需开展压力等级、使用寿命、温度、连接性能、环境相容性等方面适用性评价。

参考文献

[1] 石仁委，龙媛媛.油气管线防腐蚀工程[M].北京：中国石化出版社，2008：172-173.

[2] 李鹤林.石油管工程[M].北京：石油工业出版社，1999：66.

非金属篇7

非金属性最强指的是得到电子的能力最强，氟是非金属最强的元素。

元素的非金属性是元素化学术语的一种，非金属性常表示获得电子的倾向。元素的非金属性包括很多方面：元素的原子得电子的能力，氢化物的稳定性，最高价氧化物水化物酸性强弱等，它包含了原子得电子的能力，但比氧化性的含义更为广泛。元素的非金属性主要按照其电负性的强弱。对于元素来说，元素的电负性常数越大，则其非金属性越强，但此为一般情况下，具体情况仍需具体分析。

（来源：文章屋网 ）

非金属篇8

关键词：传统无机非金属材料；水泥；玻璃；陶瓷

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。

1 水泥

水泥作为三大建筑材料之一，是最大宗的无机非金属材料。日前，传统水泥的生产工艺日趋完善，水泥材料的发展主要表现在高性能水泥基材料、节能型水泥等方面。

1. 1高性能水泥基材料

对水泥材料高性能的要求首先是基于高强。通过降低孔隙率、改善孔结构及孔径分布可开发出高致密、高强度的水泥基材料，为此，一般可采用以下儿种方法:改变成型方法；掺加超细活性硅质材料，掺加高分了材料;掺加纤维材料，取得了很好的增强和增韧效果，从理论上讲，理想的纤维材料是硅酸钙纤维，它与水泥材料的化学兼容性好，还可起品种作用促进水化;发展新型水泥材料，传统的硅酸盐水泥及其衍生品种的强度和耐久性均不够理想，

1.1.1浸渍水泥基材料

采用高分子聚合物对水泥浆体浸渍，使整个材料非常密实，所得材料的抗压强度可达240MPa。

1.1.2压实水泥

根据岩石的成矿机理采用类似于制造陶瓷的热压工艺，在100MPa-345M P。的压力和150°C - 250°C的温度下获得了抗压强度达350MPa- 500MP的水泥材料，使其几乎与金属材料媲美。

1.1.3MDF水泥

又称宏观无缺陷水泥是指一种综合性能优异的抗压强度高达300MPa，抗折强度更高达的200MPa，在电学、磁学、声学和低温使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。 MDF水泥抗折强度高韧性好，可用于制造各种管 道尤其是用其他材料不易制作的大直径管道，及对抗折强度有较高要求的支撑材料。 MDF水泥绝缘性好，体积电阻率和击穿电压高，可代替陶瓷、塑料用作力学性能好的经久耐用电绝缘材料； 经微细化处理的MDF水泥，可用作唱片、音箱材料以及制作水泥弹簧等； MDF水泥还有望成为一些金属材料、木材和陶瓷材料的廉价代用品。

1.2节能型水泥

节能型水泥的生产可通过改变熟料矿物组成、生产少熟料水泥等途径达到。

1.2.1改变熟料矿物组成：在保证质量的条件下以含钙量低，形成温底低的低能耗熟料矿物代替传统硅酸盐水泥中的C3S,C3A等高能耗矿物。

1.2.2生产少熟料水泥： 利用碱―矿渣水泥的生产原理，提高混合材掺量，减少水泥用量可大幅度降低水泥生产能耗及成本，同时还可充分利用工业废渣，如钢渣、磷渣、铁合金渣、铅渣、镍渣、铝渣等，还可利用沸石、火山灰等天然或人工火山灰质材料。提高混合村掺量通常对水泥长期强度没影响，但使凝结变慢、早强下降，采用碱性激发剂充分激发混合材的活性或采用早强剂可弥补这一缺点。

2玻璃

玻璃是另一类传统的、历史悠久的无机非金属材料。传统的玻璃材料及器皿等工艺技术己基本成熟，玻璃新材料包括医用玻璃和生物工程玻璃、非线性光学玻璃、光通讯用玻璃、平面集成微光学玻璃、电致变色和光致变色玻璃等。

2.1医用玻璃和生物工程玻璃

自发明生物玻璃以来，人们发现许多玻璃和微品玻璃能与生物骨形成键合，其中一些己应用于临床，用作牙周种植、人造中耳骨等。日前已经利用玻璃、微品玻璃制备高韧性生物活性金属，生物活性聚合物等。微品玻璃尤其是多孔微品玻璃可用作生物工程中的载体，用在固定床反应器、固定床循环反应器和流化床反应器上。

2. 2非线性光学玻璃

近年来，非线性光学玻璃，特别是未来全光学装置所要求的具有高二阶极化率X,快的响应时间T和低的光吸收特性的材料研究引人注日。制备方法包括传统微品玻璃制备法分离了交换法、溶胶―凝胶法和离了注入法。

2. 3光通讯用玻璃

目前利用掺稀土的氟化物光纤制作具有从可见光到中红外光操作波长带的纤维激发器和放大器，以满足超高容量和适应性强的光学网络系统的需要。

3陶瓷

陶瓷是具有悠久历史的材料，通常作为陶瓷器、砖瓦、卫生陶器等民用产品用于人们的日常生活，作为工业产品，广泛用着耐火材料、电绝缘子、磨削砂轮等。

精细陶瓷是相对于传统陶瓷而言的。它是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术制造、加工的，便于进行结构设计的，具有优异特性的陶瓷。精细陶瓷可分为:电了陶瓷、高温陶瓷、生物陶瓷、结构陶瓷等。

3. 1电陶瓷

电陶瓷可分为导电陶瓷、光电陶瓷、电介质陶瓷等。

导电陶瓷：导电陶瓷有碳和SiC系陶瓷、BaTi03系半导体陶瓷等。可用作电阻器、高温用电热电阻、热敏电阻器、湿敏电阻器、具有开关和存储功能的非线性电阻器等。光电陶瓷：光电陶瓷制成光敏元件、光电导模元件、光生伏打模元件。烧结CaS多品可作成x射线到紫外线范围的光检测器。电介质陶瓷：电介质陶瓷可分为绝缘陶瓷、压电陶瓷和铁电陶瓷。

3.2高温陶瓷

高温陶瓷与金属相比，能耐更高的温度。高温陶瓷有氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷。碳化物、硼化物、氮化物等显示出不同于以往氧化物系陶瓷的性能，成为超高温度技术领域中的重要材料。

3. 3生物陶瓷

生物陶瓷是用于人体器官替换、修补和外科矫形的陶瓷材料，它己用于人体，近年来发展相当迅速。这类材料卞要包括氧化铝、烃基磷灰石、生物活性玻璃及生物活性玻璃陶瓷、涂层及可被吸收降解的磷酸钙陶瓷。

3.4结构陶瓷

结构陶瓷以耐高温、高强度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，在冶金、宇航、能源、机械、光学待领域有重要应用。在这些领域中用非金属代替部分金属是总的发展趋势。

结语

未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。（郑州大学材料科学与工程学院；河南；郑州；450001）

参考文献：

［1］ 徐海龙，现代无机非金属材料的分类与发展【J】，国外建材科技，1997年12月，第18卷第4期，13―18