一)回弹性能差,无法补偿密封面间隙变化
纯聚四氟乙烯是典型的软质高分子材料,弹性模量低,回弹率通常不足10%,远低于橡胶、石墨等传统密封材料。在RF面法兰密封中,当螺栓预紧力将垫片压实后,材料会发生大量塑性变形,而非弹性变形。
一旦工况出现波动,比如介质温度升高导致法兰热膨胀,或压力降低引发螺栓应力松弛,垫片无法通过回弹填补密封面产生的微小间隙,密封比压会迅速下降,进而形成泄漏通道。 尤其在高温工况下,聚四氟乙烯分子链运动加剧,弹性进一步衰减,回弹能力几乎丧失。而RF面法兰常用于中高压系统,工况波动带来的密封面变形更为明显,这种回弹性能的不足会被无限放大,成为密封失效的导火索。
二)抗挤出能力弱,中高压工况下易损坏
RF面法兰的突台与垫片接触面积小,密封载荷集中,中高压工况下垫片承受的挤切应力较大。纯聚四氟乙烯的抗张强度仅为20~30MPa,硬度低,抗挤出性能极差,当密封压力超过材料的许用挤出应力时,垫片边缘会被挤入法兰突台的间隙中,造成垫片撕裂、破损。 这种挤出损坏在高压工况下尤为突出,比如压力超过1.6MPa的化工管道系统,纯聚四氟乙烯平垫片在RF面法兰中往往只能短期使用,甚至在安装完成后进行水压试验时就会出现挤出失效问题。而RF面法兰的核心应用场景正是中高压系统,这一缺陷直接限制了聚四氟乙烯平垫片的应用范围。
三)与RF面密封面的摩擦适配性差
聚四氟乙烯的摩擦系数极低,是已知固体材料中摩擦系数小的品种之一,这一特性虽使其适合作为耐磨材料,却不利于RF面法兰密封。在密封系统运行过程中,介质的压力冲击和设备的振动会导致法兰出现微小的径向位移,而聚四氟乙烯垫片与RF面突台之间的摩擦力不足,无法有效阻止垫片滑移。 垫片滑移会破坏密封面的完整性,使介质从滑移缝隙中泄漏,同时滑移产生的摩擦还会刮伤法兰突台表面,进一步降低密封可靠性。相比之下,橡胶、石墨垫片与RF面的摩擦系数更高,能通过摩擦力固定垫片位置,避免滑移风险。
四)冷流性强,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,指材料在持续压力和温度作用下,会发生缓慢的塑性流动。在RF面法兰密封中,突台区域的高载荷会加速聚四氟乙烯的冷流现象:
一方面,垫片材料会向螺栓孔或法兰突台边缘流动,导致垫片有效密封面积减小,密封比压分布不均;另一方面,长期冷流会造成垫片厚度不可逆减薄,即使重新紧固螺栓,也无法恢复原有密封效果。 更严重的是,冷流的聚四氟乙烯材料会粘连在RF面突台表面,拆卸时难以清理干净,残留的材料会破坏法兰密封面的平整度,导致后续更换其他垫片时,也无法形成有效密封,造成法兰密封面的永久损伤。