在密封垫片选用不当的案例中，除了垫片无法耐受流体的腐蚀和侵蚀外，常见的还有垫片与使用温度、压力不匹配的情况，本期我们继续分享这方面的案例及对策。
案例5：无石棉垫片的热老化
无石棉垫片的构成材料中含有橡胶粘合剂，因此，在超过100℃的温度条件下使用时，尤其是高温蒸汽的场合，橡胶粘合剂会出现硬化，从而导致垫片整体出现硬化，在此状态下，如果受到诸如追加紧固或管道应力等外力作用，垫片就可能会发生开裂，甚至断裂后再被内压从法兰间吹出，这种情况对于橡胶垫片来说也有可能发生。此时使用者常常会认为是垫片质量出了问题，其实是选择和使用不当导致。
当然，无石棉垫片受热老化的速度还受到使用条件的影响。例如在机器用途中，有大量使用厚度1mm以下的无石棉垫片，将初期紧固面压控制在30MPa以上，以达到抑制蒸汽泄漏，减缓橡胶成分的热老化，用于200℃以上的成功案例。同样的，也有在现场施工的场合，为了吸收法兰面的粗糙度和翘曲变形，普遍使用厚度3mm的垫片的情况，而较厚的垫片更容易出现应力松弛而泄漏，进一步加速橡胶的热老化。
无石棉垫片并不是完美的，我们需要了解它，善用它。
作为解决对策，首先应当控制无石棉垫片的使用温度，不能只依据PxT图的推荐，针对需要现场施工，并且有追加紧固需要的场合，无石棉垫片的使用温度应当控制在150℃以内；针对可以在装配工厂实施紧固管理的机器用途，可以把使用温度放宽至200℃上下。
其次是推荐使用1.5mm作为标准厚度，同时提高初期紧固面压至30MPa以上，以便后期不用再追加紧固，那么即便无石棉垫片受热硬化，只要不受到外力影响，垫片也就不会开裂。
再次是不要把无石棉垫片用于承受较大配管应力的地方或无法更换的地方，这些场合可以使用金属类垫片，如果考虑螺栓强度无法匹配金属类垫片，可以使用不含橡胶的高机能垫片300系列，即使用到300℃的场合，也不会发生热老化，长时间使用后仍然能保持弹性和形状。
案例6：聚四氟乙烯垫片的冷流问题
聚四氟乙烯是当前耐化学品性能最好的材料，但缺点也很明显，即容易发生蠕变松弛，即使是在常温下也会发生冷流，在高温时更加明显。尤其是纯四氟乙烯垫片，蠕变松弛导致的软化变形更大。
如果再碰上初期紧固面压不足，或紧固不均匀的情况，由于四氟材料的摩擦系数小，垫片就会因为内压而向外径方向挤出，甚至断裂。
作为解决对策，首先，我们建议把四氟乙烯垫片使用在便于紧固管理的部位，以便可以定期进行追加紧固，但是追加紧固不能在高温下实施，应当在冷却状态下进行。
其次，我们建议纯四氟乙烯垫片使用在榫槽型的法兰上，也建议把使用温度控制在100℃左右，温度超过100℃的场合，建议选用填充改性四氟垫片，来减轻蠕变松弛的程度。
再次，在设计法兰的结构和分配螺栓时，要考虑到紧固面压分布均匀，垫片的尺寸也要配合法兰结构，防止发生偏转变形。
最后，四氟乙烯垫片与法兰的摩擦力较小，受内压作用容易滑动，所以必须做好紧固力控制，既要设定合适的初期紧固力，还要紧固均匀。
案例7：膨胀石墨的高温氧化
膨胀石墨具有优秀的耐化学性，蠕变松弛小等适合用作密封材料的特点，另一方面，通常当温度达到450℃以上时，膨胀石墨会与空气中的氧气发生结合反应，从而转变为一氧化碳和二氧化碳等气体，引发消失现象。
石墨氧化的速度取决于石墨纯度、环境温度和氧气浓度。在安装良好的法兰上，只有垫片的内径面接触氧气的情况下，石墨氧化的速度会减缓，使用寿命取决于密封面的宽度。尽管如此，由于膨胀石墨常态下的密度为1.1-1.2x10³kg/m³之间，只有将其压缩到1.7x10³kg/m³，才能达到较高的密封性，此时需要的紧固面压大约为40MPa，这对于低压力等级的法兰来说却太高了，很难实现，因此在低压力等级法兰上使用石墨复合垫片时，常常出现渗透泄漏导致氧化速度加快。
即使应对非氧化性流体的情况下，如果温度超过450℃，法兰周围空气中的氧气也可能侵蚀石墨，也必须考虑。
作为解决对策，首先是明确膨胀石墨材料的使用温度，更容易受到影响的石墨复合垫片，将使用温度控制在400℃以内,即使是石墨缠绕密封垫片等结构上存在优势的产品，也应该将使用温度控制在450℃以内。在超出推荐范围的温度下使用，即使只是短期使用，也可能因为石墨氧化消失而导致泄漏。
其次，在高温氧化性流体场合，推荐使用云母和石墨组合的夹带式缠绕垫片M590L系列，使用温度可达810℃，更有新开发的H590系列产品，配合镍基合金使用，将使用温度提高至了1180℃。
本期我们分享了垫片与温度、压力不匹配的3个案例，也借此简单归纳了当下最常用的三种基础材料橡胶、聚四氟乙烯和石墨的基本性能，下一期我们将介绍垫片对流体和法兰造成影响的案例，期望能对相关使用者有些许帮助。
以上内容部分摘录自：
松下 明日香，华尔卡技术志，No.34，（2017）
西田 隆仁，现代密封垫片概论，（2015）