6步法選擇適合造紙廠連續蒸煮器用密封墊材料

連續蒸煮器對維持造紙廠的高生產率至關重要。任何運行中斷都可能導致重大損失，因此確保這些系統有效密封至關重要。

極端工況、具有磨蝕性和化學腐蝕性的流體、高溫高壓、熱循環及振動，為墊片選型帶來了獨特挑戰。在為制漿造紙蒸煮器選擇密封解決方案時，明確需要考慮的選項對于確保墊片性能達到最佳狀態至關重要。

第1步：理解密封難題

蒸煮器在極端條件下運行，因此選擇合適的墊片材料至關重要。金屬墊片因可用螺栓載荷不足而往往難以適用。設計師常推薦的柔性石墨墊片同樣不可行，因為石墨作為極易碎裂的材料，使得處理大型墊片變得困難。

第2步：評估材料選項

墊片可由多種材料制成，例如金屬、復合材料和聚合物，必須精心選擇以滿足應用需求。非金屬墊片因其更強的耐化學性、更高的密封性和優于柔性石墨的操作優勢，常被視為工業密封應用的更可行選擇。在這些選項中，聚四氟乙烯（PTFE）已成為一種多功能解決方案，尤其適用于涉及腐蝕性介質的流程。PTFE憑借其卓越的物理特性在工業密封領域得到廣泛應用：

• 優異的耐化學性

• 不粘性

• 高負載能力

• 低密封壓力要求

由于聚四氟乙烯是一種柔性聚合物，可輕松制成經久耐用的墊片，在安裝過程中不會產生任何風險。

需要特別指出的是，市場上存在多種類型的聚四氟乙烯（PTFE）。由于采用不同品質的樹脂及獨特的制造工藝，形成了具有特定機械特性的多種PTFE墊片類型。其中，在高溫環境或熱循環條件下表現出的壓縮性和蠕變性尤為突出。

因此，必須關注聚四氟乙烯墊片的機械性能。

第3步：審核聚四氟乙烯制造方法

特定工藝需要不同類型的聚四氟乙烯樹脂，其選擇取決于這些樹脂的特性，例如分子量、平均粒徑和纖絲化程度。樹脂類型及板材制造工藝會影響墊片允許的最小和最大應力值，并顯著影響產品的蠕變性能——據Werner等人研究顯示，其影響占比高達70%。

因此，制造工藝對聚四氟乙烯墊片的性能具有顯著影響。主要方法包括：

模壓聚四氟乙烯

• 工藝：采用原生或再生樹脂制造。材料經壓實燒結成圓柱體，隨后從圓柱坯料上車削出薄層形成片材。
  
  
• 優點：成本效益極高。可添加玻璃填料制造。
• 局限性：易產生高蠕變，尤其在高溫或熱循環條件下。抗拉強度可能存在局限。

膨體聚四氟乙烯（ePTFE）

• 工藝流程：聚四氟乙烯樹脂經擠出成型后形成纖絲狀結構。該材料可根據所需性能進行單向拉伸（單向帶材）或多向拉伸（多向片材）。拉伸工藝造就了這種輕盈卻堅韌的材料。
• 優點：高壓縮性與卓越抗蠕變性能。
• 適用場景：適用于脆弱法蘭及存在表面不平整的應用場景，因其能完美貼合表面缺陷。

改性聚四氟乙烯（rPTFE）

• 工藝：經壓延和燒結形成高度纖維化結構。直接向微觀結構中添加填料以提升材料力學性能。添加顏料便于識別不同填料/聚四氟乙烯組合。
• 優勢：相較于模壓和削切聚四氟乙烯，具有卓越的抗蠕變性、高扭矩保持率及增強的力學性能，且可整塊生產任意尺寸。
• 適用場景：嚴苛工況環境，包括強酸與強堿介質。

第4步：優先考慮機械性能以實現有效密封

為確保連續蒸煮器中密封效果良好，選擇具有以下機械性能的材料至關重要：

• 高扭矩保持力：維持螺栓負載以確保密封性能穩定。
• 耐熱循環性：適應溫度波動而不降解。
• 低蠕變性：防止螺栓負載隨時間衰減。
• 優異密封性：在各種壓力和溫度條件下維持有效密封。

第5步：選擇rPTFE用于高性能應用

多項性能測試結果表明，在連續蒸煮器使用改性聚四氟乙烯（rPTFE）墊片效果最佳。例如，TEADIT®的Tealon TF1570等rPTFE墊片特別適用于蒸煮器應用，因其具備以下優勢：

• 高溫下高穩定性：在極端條件下保持機械完整性。
• 高扭矩保持力：rPTFE的纖絲結構提供卓越的扭矩保持力，對于在極端工況下維持密封至關重要。
• 易于操作：柔韌且富有彈性，適用于大尺寸安裝且不會發生材料斷裂。

此外，rPTFE材料可實現多個墊片段的熱熔接合，從而能夠制造大型墊片，即使其尺寸超過了原始切割板材的規格。

第6步：根據工藝需求優化墊片選擇

為確保可靠的密封性能并延長蒸煮器的使用壽命，需綜合考量具體工藝要求，包括流體腐蝕性、操作溫度與壓力以及法蘭表面狀況。通過將這些因素與rPTFE墊片的特性相匹配，操作人員可優化造紙工業蒸煮器的性能與耐用性。

參考文獻

1.維加，何塞·卡洛斯。《工業墊片》第8版。里約熱內盧：TEADIT工業與商業出版社，2019年6月。

2.席爾瓦，安娜·C.；韋爾納，弗洛里安；薩維爾，盧卡斯。《高溫對不同PTFE墊片生產工藝蠕變松弛的影響》。載于：《壓力容器與管道會議論文集》。美國機械工程師學會，2018年。頁碼：V002T02A018。

3.“確保長期運行可選性面臨的挑戰——基于2022年NR-13法規修訂的分析”。