6步法選擇適合造紙廠連續(xù)蒸煮器用密封墊材料

連續(xù)蒸煮器對(duì)維持造紙廠的高生產(chǎn)率至關(guān)重要。任何運(yùn)行中斷都可能導(dǎo)致重大損失，因此確保這些系統(tǒng)有效密封至關(guān)重要。

一定工況、具有磨蝕性和化學(xué)腐蝕性的流體、高溫高壓、熱循環(huán)及振動(dòng)，為墊片選型帶來了獨(dú)特挑戰(zhàn)。在為制漿造紙蒸煮器選擇密封解決方案時(shí)，明確需要考慮的選項(xiàng)對(duì)于確保墊片性能達(dá)到最佳狀態(tài)至關(guān)重要。

第1步：理解密封難題

蒸煮器在一定條件下運(yùn)行，因此選擇合適的墊片材料至關(guān)重要。金屬墊片因可用螺栓載荷不足而往往難以適用。設(shè)計(jì)師常推薦的柔性石墨墊片同樣不可行，因?yàn)槭鳛闃O易碎裂的材料，使得處理大型墊片變得困難。

第2步：評(píng)估材料選項(xiàng)

墊片可由多種材料制成，例如金屬、復(fù)合材料和聚合物，必須精心選擇以滿足應(yīng)用需求。非金屬墊片因其更強(qiáng)的耐化學(xué)性、更高的密封性和優(yōu)于柔性石墨的操作優(yōu)勢(shì)，常被視為工業(yè)密封應(yīng)用的更可行選擇。在這些選項(xiàng)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(zhì)的流程。PTFE憑借其良好的物理特性在工業(yè)密封領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

• 優(yōu)異的耐化學(xué)性

• 不粘性

• 高負(fù)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(jīng)久耐用的墊片，在安裝過程中不會(huì)產(chǎn)生任何風(fēng)險(xiǎn)。

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

因此，必須關(guān)注聚四氟乙烯墊片的機(jī)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(huì)影響墊片允許的最小和最大應(yīng)力值，并顯著影響產(chǎn)品的蠕變性能——據(jù)Werner等人研究顯示，其影響占比高達(dá)70%。

因此，制造工藝對(duì)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(jīng)壓實(shí)燒結(jié)成圓柱體，隨后從圓柱坯料上車削出薄層形成片材。
  
  

• 優(yōu)點(diǎn)：成本效益高。可添加玻璃填料制造。

• 局限性：易產(chǎn)生高蠕變，尤其在高溫或熱循環(huán)條件下。抗拉強(qiáng)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(jīng)擠出成型后形成纖絲狀結(jié)構(gòu)。該材料可根據(jù)所需性能進(jìn)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(jiān)韌的材料。

• 優(yōu)點(diǎn)：高壓縮性與良好的抗蠕變性能。

• 適用場(chǎng)景：適用于脆弱法蘭及存在表面不平整的應(yīng)用場(chǎng)景，因其能貼合表面缺陷。

改性聚四氟乙烯（rPTFE）

• 工藝：經(jīng)壓延和燒結(jié)形成高度纖維化結(jié)構(gòu)。直接向微觀結(jié)構(gòu)中添加填料以提升材料力學(xué)性能。添加顏料便于識(shí)別不同填料/聚四氟乙烯組合。

• 優(yōu)勢(shì)：相較于模壓和削切聚四氟乙烯，具有良好的抗蠕變性、高扭矩保持率及增強(qiáng)的力學(xué)性能，且可整塊生產(chǎn)任意尺寸。

• 適用場(chǎng)景：嚴(yán)苛工況環(huán)境，包括強(qiáng)酸與強(qiáng)堿介質(zhì)。

第4步：優(yōu)先考慮機(jī)械性能以實(shí)現(xiàn)有效密封

為確保連續(xù)蒸煮器中密封效果良好，選擇具有以下機(jī)械性能的材料至關(guān)重要：

• 高扭矩保持力：維持螺栓負(fù)載以確保密封性能穩(wěn)定。

• 耐熱循環(huán)性：適應(yīng)溫度波動(dòng)而不降解。

• 低蠕變性：防止螺栓負(fù)載隨時(shí)間衰減。

• 優(yōu)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(yīng)用

多項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果表明，在連續(xù)蒸煮器使用改性聚四氟乙烯（rPTFE）墊片效果佳。例如，TEADIT®的Tealon TF1570等rPTFE墊片特別適用于蒸煮器應(yīng)用，因其具備以下優(yōu)勢(shì)：

• 高溫下高穩(wěn)定性：在一定條件下保持機(jī)械完整性。

• 高扭矩保持力：rPTFE的纖絲結(jié)構(gòu)提供良好的扭矩保持力，對(duì)于在一定工況下維持密封至關(guān)重要。

• 易于操作：柔韌且富有彈性，適用于大尺寸安裝且不會(huì)發(fā)生材料斷裂。

此外，rPTFE材料可實(shí)現(xiàn)多個(gè)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(guī)格。

第6步：根據(jù)工藝需求優(yōu)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(yōu)化造紙工業(yè)蒸煮器的性能與耐用性。

參考文獻(xiàn)

1.維加，何塞·卡洛斯。《工業(yè)墊片》第8版。里約熱內(nèi)盧：TEADIT工業(yè)與商業(yè)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(duì)不同PTFE墊片生產(chǎn)工藝蠕變松弛的影響》。載于：《壓力容器與管道會(huì)議論文集》。美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)，2018年。頁碼：V002T02A018。

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