一)回彈性能差,無法補償密封面間隙變化
純聚四氟乙烯是典型的軟質高分子材料,彈性模量低,回彈率通常不足10%,遠低于橡膠、石墨等傳統密封材料。在RF面法蘭密封中,當螺栓預緊力將墊片壓實后,材料會發生大量塑性變形,而非彈性變形。
一旦工況出現波動,比如介質溫度升高導致法蘭熱膨脹,或壓力降低引發螺栓應力松弛,墊片無法通過回彈填補密封面產生的微小間隙,密封比壓會迅速下降,進而形成泄漏通道。 尤其在高溫工況下,聚四氟乙烯分子鏈運動加劇,彈性進一步衰減,回彈能力幾乎喪失。而RF面法蘭常用于中高壓系統,工況波動帶來的密封面變形更為明顯,這種回彈性能的不足會被無限放大,成為密封失效的導火索。
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力較大。純聚四氟乙烯的抗張強度僅為20~30MPa,硬度低,抗擠出性能極差,當密封壓力超過材料的許用擠出應力時,墊片邊緣會被擠入法蘭突臺的間隙中,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1.6MPa的化工管道系統,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行水壓試驗時就會出現擠出失效問題。而RF面法蘭的核心應用場景正是中高壓系統,這一缺陷直接限制了聚四氟乙烯平墊片的應用范圍。
三)與RF面密封面的摩擦適配性差
聚四氟乙烯的摩擦系數極低,是已知固體材料中摩擦系數小的品種之一,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。在密封系統運行過程中,介質的壓力沖擊和設備的振動會導致法蘭出現微小的徑向位移,而聚四氟乙烯墊片與RF面突臺之間的摩擦力不足,無法有效阻止墊片滑移。 墊片滑移會破壞密封面的完整性,使介質從滑移縫隙中泄漏,同時滑移產生的摩擦還會刮傷法蘭突臺表面,進一步降低密封可靠性。相比之下,橡膠、石墨墊片與RF面的摩擦系數更高,能通過摩擦力固定墊片位置,避免滑移風險。
四)冷流性強,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,指材料在持續壓力和溫度作用下,會發生緩慢的塑性流動。在RF面法蘭密封中,突臺區域的高載荷會加速聚四氟乙烯的冷流現象:
一方面,墊片材料會向螺栓孔或法蘭突臺邊緣流動,導致墊片有效密封面積減小,密封比壓分布不均;另一方面,長期冷流會造成墊片厚度不可逆減薄,即使重新緊固螺栓,也無法恢復原有密封效果。 更嚴重的是,冷流的聚四氟乙烯材料會粘連在RF面突臺表面,拆卸時難以清理干凈,殘留的材料會破壞法蘭密封面的平整度,導致后續更換其他墊片時,也無法形成有效密封,造成法蘭密封面的永久損傷。