垫片是管道系统和工艺设备中不可或缺的密封部件，其性能在很大程度上取决于材料和结构形式，直接影响密封可靠性、耐久性以及适用范围。
在化工装置中，PTFE（聚四氟乙烯）垫片因其优异的耐腐蚀性能而被广泛使用。
实际工程中，PTFE 垫片通常分为以下两类：
- PTFE 实心垫片（Solid PTFE Gasket）
- PTFE 包覆垫片（PTFE Envelope / Jacketed Gasket）
虽然两者的密封接触面都是 PTFE，但其机械特性和适用场景存在显著差异。
本文将以间歇式化学装置（Batch Chemical Plant）为背景，结合工程实践，系统讲解这两类 PTFE 垫片的差异、优点、局限性及选型思路。
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PTFE 垫片的基本分类
化工装置中使用的 PTFE 垫片大致可以分为两类：
- PTFE 实心垫片
整体由 PTFE 材料制成。 - PTFE 包覆垫片
以柔性芯材（通常为无石棉压缩板）为中芯，外表面包覆 PTFE。
不同厂家的中芯材料可能有所不同，但设计思想一致：
PTFE 提供耐腐蚀性，中芯材料提供压缩性。
PTFE 实心垫片（Solid PTFE）
基本特性
PTFE 实心垫片在化工装置中应用极为广泛，往往是首选和标准配置。
在以不锈钢或高合金管道为主的间歇式化工装置中，PTFE 实心垫片几乎是默认选择。
适用于高等级材质管道
对于不锈钢及高合金管道，PTFE 实心垫片通常是最合理的方案。
PTFE 的一个已知缺点是气体渗透性，但这一现象在 PTFE 包覆垫片中同样存在。
在实际工程中，为了避免渗透而改用特殊垫片的情况非常少见。
因此，将 PTFE 实心垫片作为标准化选型，在多数场合是最合理、最简洁的做法。
基本规格特征
PTFE 实心垫片结构相对简单：
- 材质：PTFE（通常由 PTFE 板材冲切而成）
- 温度：一般不推荐超过约 100℃（依厂家而定）
- 压力：约 1.0 MPa，已足够覆盖多数间歇式装置
- 厚度：有多种规格，但通常在装置内统一标准
这种简单性对运行和维护来说是明显优势。
填充型 PTFE（添加剂）
在某些场合，通过添加填料可以改善 PTFE 的机械性能。
二氧化硅填充 PTFE
- 提高强度和抗蠕变能力
- 使用温度可达约 150～200℃
- 适用压力可提高至约 2～3 MPa
当纯 PTFE 性能略显不足时，这是最常用的升级方案。
碳填充 PTFE
- 可提高强度和耐热性
- 不适用于强氧化性介质（如硝酸、硫酸）
- 化学通用性下降，不推荐作为通用方案
氧化铝填充 PTFE
- 比二氧化硅更高的耐热性
- 强度高
- 成本较高
通常作为二氧化硅填充仍无法满足要求时的选择。
PTFE 包覆垫片（Envelope / Jacketed）
定位说明
PTFE 包覆垫片应视为特定用途解决方案，而非 PTFE 实心垫片的通用替代品。
优点
成本略低
由于 PTFE 用量较少，包覆垫片通常比实心垫片便宜。
良好的压缩性
这是 PTFE 包覆垫片最重要的优点。
PTFE 本身较硬，而包覆垫片因中芯材料的存在，更容易变形。
在以下场合尤为重要：
- 玻璃衬里设备
- PTFE 衬里管道和设备
这些法兰密封面较为脆弱或不平整，使用实心 PTFE 垫片可能导致衬里损伤甚至破裂。
局限性
真空工况需特别注意
在真空条件下，PTFE 包覆层可能被吸入管道内侧，导致泄漏或垫片损坏。
虽然可以通过封闭外缘来防止该问题，但会增加成本和复杂性。
在很多情况下，直接选用 PTFE 实心垫片反而更简单可靠。
难以加工复杂形状
PTFE 包覆垫片不适合复杂结构，例如：
- 多程（Multi-pass）换热器管板垫片
单程结构尚可采用简单环形垫片，多程结构则难以实现包覆。
PTFE 包覆垫片的设计选项
内径形状
- 标准型：制造简单，但可能形成液体滞留
- 防液滞留型（U 形）：减少残液，但成本更高
制药和精细化工领域通常更偏好后者。
外径封闭方式
用于真空工况时，外缘可采用：
- 焊接或缝合
- 全周或局部封闭
全周焊接的抗真空性能最好，但成本也最高。
金属薄板中芯
可在中芯中加入不锈钢薄板，以：
- 改善密封压力分布
- 补偿法兰变形
常用于玻璃衬里或 PTFE 衬里设备的喷嘴部位。
厚度与尺寸
一旦确定垫片厚度，后续调整通常较为困难。
包覆垫片还需考虑 PTFE 包覆层厚度，其会影响抗真空能力和渗透性。
对于衬里管道，尺寸往往需要根据不同厂家的衬里厚度进行调整。
法兰与阀门精度
垫片的实际接触面积不仅受管道影响，也可能由阀门端面决定。
在某些系统中，阀门而非法兰成为密封面的主导因素。
软质 PTFE 垫片（高压缩型）
使用目的
软质 PTFE 垫片通常用于临时或应急密封。
常见用途包括：
- 临时处理法兰泄漏
- 管道针孔的临时密封
- 螺纹连接密封
- 非标准或不规则形状密封
在温和工况下可短期使用，但应视为过渡方案。
常压设备密封
软质 PTFE 也适用于大型常压设备。
对于只需承受微小压差的场合，软质 PTFE 既经济又实用。
临时包覆垫片方案
在紧急情况下，可使用 PTFE 密封带包覆普通垫片，形成简易 PTFE 包覆垫片。
虽然寿命有限，但在交期紧张或大口径垫片难以获取时非常实用。
总结
PTFE 实心垫片与 PTFE 包覆垫片在化工装置中各有其合理定位：
- PTFE 实心垫片
适用于平整、刚性的法兰面，是大多数耐腐蚀工况的首选。 - PTFE 包覆垫片
适用于衬里设备或不平整密封面，重点在于保护表面和提高压缩适应性。
理解二者差异，有助于工程师做出理性选型，提升装置可靠性，并减少不必要的规格种类。
最终，应根据装置真正重视的因素——简化、耐久性或表面保护——来选择最合适的方案。
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