全面了解工业垫片！PTFE、FEP、PFA、PVDF、EPDM、NBR是什么？
工业装置中的设备和管道，凡是可拆卸连接的结构，垫片就是不可或缺的。垫片作为重要的密封元件，合理地选用才能更好地发挥效能，延长寿命，保证安全！
本文从以下几个方面由浅入深进行详述，希望看的人能有所收获。
（一）认识常用垫片（二）PTFE垫片（三）橡胶垫片（四）缠绕垫（五）垫片泄漏方式（六）垫片系数m和比压力y（七）选用垫片考虑因素。
（一）认识常用垫片
垫片主要有非金属软垫片、复合垫、金属垫等几类。常用垫片包括橡胶垫、PTFE垫片、柔性石墨缠绕垫、金属垫片等。
石棉由于性能良好、价格便宜、资源丰富等原因，曾经使用非常广泛，但石棉属于Ⅰ类致癌物，会导致人肺部纤维化，对人的身体危害很大。近年来在国内被限制使用，因此石棉垫片使用越来越少了。
(二)PTFE垫片
PTFE，聚四氟乙烯，又称F4，属于工程塑料，一般为不透明白色。广泛用于垫片、管道、设备防腐内衬等。
分子结构如上图。F-C键长度较短，键能大，分子结构堆砌紧密牢固，使PTFE材料具备了优良的耐高温性能，可在250℃以下长期使用。
同时分子链外侧的F原子将主链中的C原子牢牢保护，不容易发生化学反应，因此又使PTFE材料具备了优异的化学稳定性，耐腐蚀、耐溶剂性能良好，可承受大部分强酸、强碱、烃类等腐蚀.
PTFE还具有良好的绝缘性能和自润滑性，低摩擦系数，抗老化性，低吸水率等特点。
科普下维卡软化温度：塑料在介质中，介质匀速升温时，截面积1mm2的压针头在定载荷下压入塑料试样1mm深度时的温度。
PTFE的缺点
（1）具有冷流性，在长时间载荷作用下PTFE产生蠕变。
（2）过载后，回弹性能差；
（3）加工难度大；强度一般等。
因此，为克服PTFE的这些缺点，改良PTFE的性能，常对PTFE做填充改性。
比如填充石墨、复合碳纤维、玻璃纤维、金属颗粒等等，保证耐腐蚀性的同时，可以相应提高抗蠕变性能和力学性能。
PTFE的兄弟们
FEP，又称为F46，聚全氟乙丙烯，耐腐蚀性能与PTFE接近，耐温性能稍差，相比较PTFE加工容易些。
PVDF，又称为F26，聚偏氟乙烯，耐温耐腐蚀相对较差，价格便宜。
PFA，四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，半透明，相比PTFE容易加工，耐腐蚀性耐温性稍差。
（三）橡胶垫片
常用的橡胶垫包括：三元乙丙（EPDM）、丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶(ⅡR)等。
橡胶垫优点：价格相对便宜，回弹性好，耐磨，密封性好，是做垫片的理想材料。
橡胶垫缺点：受制于橡胶的耐温性能，承压能力不足，以及在部分油性介质中的溶胀作用，主要用于低温低压等工况。
橡胶的物理和化学性能受橡胶基体、填充剂、混合物、加工过程等影响，但主要取决于所使用的橡胶基体。
NBR丁腈橡胶：由丁二烯基体聚合而成，适用于烃类、水等介质，耐低温性能好。但耐候性差，对石脑油、汽油等常见烃类敏感，可能会产生溶胀，应用受限制。
EPDM乙丙橡胶：由乙烯和丙烯基体聚合而成，对水、水蒸气、臭氧、大气环境、弱酸等抵抗性较好，但对部分润滑油脂、部分烃类较敏感。介质为水或者低压蒸汽的板式换热器，常使用此类垫片。
FKM橡胶：由偏二氟乙烯基体聚合而成，适用于水、油类等介质，在化工厂广泛使用。且可以通过添加聚合物改善性能。相比上述两种橡胶具有极好的耐高温性能。
（四）缠绕垫
金属带保证垫片具有良好的承压能力，非金属填料保证垫片良好的密封性，是目前使用较广泛的垫片。以柔性石墨缠绕垫为例，石墨具有良好的回弹性，钢带保证刚性，可在高温高压的工况下使用。
缺点：复杂工况下易出现失稳和散架等情况，造成泄漏。因此，在允许的情况下，尽量使用带内外环的缠绕垫。当然了，窄面法兰不能带外环的话，选择带对中环的也可以。
柔性石墨金属波齿复合垫
柔性石墨缠绕垫性能不能保证的时候，可以考虑使用金属波齿复合垫，包括接管法兰、设备法兰用复合垫片、换热器专用复合垫、阀门专用复合垫。金属波齿复合垫，密封性能良好，可用于高温高压，不易散架。
（五）垫片泄漏的两种方式
穿漏：以法兰为例，垫片压紧力不够，法兰密封面有缺陷或粗糙度不够，或者垫片与法兰密封面间有异物等，导致密封面存在空隙，造成泄漏。
渗漏：垫片本身存在缺陷或者压紧力过大，导致垫片滑移或组织损坏，造成渗漏。
（六）垫片系数m和比压力y
m和y值为垫片的关键参数，在密封设计中非常重要，那么什么是垫片系数和比压力？
垫片密封的机理，足够的压紧力和垫片的回弹力，保证垫片与密封面贴合，防止泄漏。
比压力y：预紧时垫片变形填满密封面微小凹坑，堵塞泄漏通道，形成初始密封条件所需的单位面积最小压紧应力。
垫片系数m：操作工况下维持密封良好而必须施加在垫片上的压应力与设计压力的比值。
关于m，y的值：与介质特性，温度和压力等有关，不同介质和温度特性变化比较大，且只能通过试验测定。因此对于同一种介质，不同压力和温度下m和y都不同，而试验测定又是一项繁琐复杂的工程。
目前密封设计中是采取标准给定的推荐值，适用于一般工况，通过目前的工程经验来看，具有较好的适用性。但在特殊工况、苛刻工况下需要结合类似工程使用经验综合考虑。
（七）选用垫片考虑的因素
主要考虑：温度、压力、介质特性，结合垫片的性能，标准规范中有推荐的可以优选，综合考虑后选择。
（1）重点考虑温度和压力，保证垫片有足够的强度和韧性，可以承受相应压力和温度；
（2）考虑与介质的相容性，比如橡胶垫是否会产生肿胀、软化等情况；
（3）低温工况重点考虑垫片的收缩量，高温时重点考虑抗蠕变性能；
（4）交变载荷，考虑垫片是否具有良好回弹性和恢复性，可用金属环垫或者齿形垫等；
（5）苛刻工况参考相似工况下的工程经验；
（6）低温低压，使用非金属平垫的较多，高温高压用金属垫，中压多用缠绕垫等；
（7）几种都可用的情况下，选用市场中常见易购买的，经济合理。
不当之处，欢迎批评指正！希望看完您有所收获！
