一)回彈性能差,無(wú)法補(bǔ)償密封面間隙變化
純聚四氟乙烯是典型的軟質(zhì)高分子材料,彈性模量低,回彈率通常不足10%,遠(yuǎn)低于橡膠、石墨等傳統(tǒng)密封材料。在RF面法蘭密封中,當(dāng)螺栓預(yù)緊力將墊片壓實(shí)后,材料會(huì)發(fā)生大量塑性變形,而非彈性變形。
一旦工況出現(xiàn)波動(dòng),比如介質(zhì)溫度升高導(dǎo)致法蘭熱膨脹,或壓力降低引發(fā)螺栓應(yīng)力松弛,墊片無(wú)法通過(guò)回彈填補(bǔ)密封面產(chǎn)生的微小間隙,密封比壓會(huì)迅速下降,進(jìn)而形成泄漏通道。 尤其在高溫工況下,聚四氟乙烯分子鏈運(yùn)動(dòng)加劇,彈性進(jìn)一步衰減,回彈能力幾乎喪失。而RF面法蘭常用于中高壓系統(tǒng),工況波動(dòng)帶來(lái)的密封面變形更為明顯,這種回彈性能的不足會(huì)被無(wú)限放大,成為密封失效的導(dǎo)火索。
二)抗擠出能力弱,中高壓工況下易損壞
RF面法蘭的突臺(tái)與墊片接觸面積小,密封載荷集中,中高壓工況下墊片承受的擠切應(yīng)力較大。純聚四氟乙烯的抗張強(qiáng)度僅為20~30MPa,硬度低,抗擠出性能極差,當(dāng)密封壓力超過(guò)材料的許用擠出應(yīng)力時(shí),墊片邊緣會(huì)被擠入法蘭突臺(tái)的間隙中,造成墊片撕裂、破損。 這種擠出損壞在高壓工況下尤為突出,比如壓力超過(guò)1.6MPa的化工管道系統(tǒng),純聚四氟乙烯平墊片在RF面法蘭中往往只能短期使用,甚至在安裝完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)擠出失效問(wèn)題。而RF面法蘭的核心應(yīng)用場(chǎng)景正是中高壓系統(tǒng),這一缺陷直接限制了聚四氟乙烯平墊片的應(yīng)用范圍。
三)與RF面密封面的摩擦適配性差
聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)極低,是已知固體材料中摩擦系數(shù)小的品種之一,這一特性雖使其適合作為耐磨材料,卻不利于RF面法蘭密封。在密封系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,介質(zhì)的壓力沖擊和設(shè)備的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致法蘭出現(xiàn)微小的徑向位移,而聚四氟乙烯墊片與RF面突臺(tái)之間的摩擦力不足,無(wú)法有效阻止墊片滑移。 墊片滑移會(huì)破壞密封面的完整性,使介質(zhì)從滑移縫隙中泄漏,同時(shí)滑移產(chǎn)生的摩擦還會(huì)刮傷法蘭突臺(tái)表面,進(jìn)一步降低密封可靠性。相比之下,橡膠、石墨墊片與RF面的摩擦系數(shù)更高,能通過(guò)摩擦力固定墊片位置,避免滑移風(fēng)險(xiǎn)。
四)冷流性強(qiáng),易造成密封面永久失效
冷流性是聚四氟乙烯材料的固有特性,指材料在持續(xù)壓力和溫度作用下,會(huì)發(fā)生緩慢的塑性流動(dòng)。在RF面法蘭密封中,突臺(tái)區(qū)域的高載荷會(huì)加速聚四氟乙烯的冷流現(xiàn)象:
一方面,墊片材料會(huì)向螺栓孔或法蘭突臺(tái)邊緣流動(dòng),導(dǎo)致墊片有效密封面積減小,密封比壓分布不均;另一方面,長(zhǎng)期冷流會(huì)造成墊片厚度不可逆減薄,即使重新緊固螺栓,也無(wú)法恢復(fù)原有密封效果。 更嚴(yán)重的是,冷流的聚四氟乙烯材料會(huì)粘連在RF面突臺(tái)表面,拆卸時(shí)難以清理干凈,殘留的材料會(huì)破壞法蘭密封面的平整度,導(dǎo)致后續(xù)更換其他墊片時(shí),也無(wú)法形成有效密封,造成法蘭密封面的永久損傷。