某设备阀门阀座与阀体之间需要用盘根进行防尘密封，盘根需采用软密封材料以防止粉尘进入阀座支撑弹簧内，避免弹簧卡死现象的发生。而该处工作介质环境为250~280℃的氟气，氟气在高温下腐蚀性极强，石棉、普通橡胶、氟橡胶等常规密封材料根本无法满足要求。为选取确定合适的软密封材料，对250~280℃的氟气工况下软密封材料进行了调研选用分析。
1 密封材料调研
现有的相关腐蚀性数据手册可查得金属材料耐氟气的情况，对于高温氟，镍可耐至540℃，镍铜合金可耐至650℃，因科镍600合金可耐至650℃[1]，含硅量低于0.01%的碳钢可耐至350℃，随着硅量的增加腐蚀会增大，所耐温度也会降低。而软密封材料耐氟气的腐蚀情况均未查到，经过文献调研未查到高温氟气下合适的软密封材料。
1.1 密封公司技术资料调研
基于专业密封材料公司对材料的使用经验较为丰富，对国内外知名密封公司进行了技术资料调研。国外大型、知名的静态密封材料公司主要有加拿大杜拉巴尔（Durlon）密封有限公司、美国卡勒克（Garlock）密封有限公司，意大利通用（GeneralPacking）密封有限公司等，国内知名的有浙江国泰萧星密封材料有限公司，宁波易天地信远密封有限公司等。首先上各密封公司网站查阅了相关技术资料，在杜拉巴尔（Durlon）与易天地信远密封公司网站查阅到了密封材料化学兼容表，即各种材料对不同介质的适用性等级，两家公司所查得资料是一致的。
注：A=可接受；B=注意-取决于具体工况，NS=不适合，—暂无可用数据；
表1中虽提供有针对氟气使用的的相关资料，但仅对部分金属材料有明确的可用建议，软密封材料无一种材料明确可用，其中纯的柔性石墨用于氟气取决于具体工况，金云母用于氟气无数据，聚四氟乙烯用于氟气无数据，仅明确石棉材质不可用于氟气。
1.2 厂家调研
向杜拉巴尔（Durlon）密封、卡勒克（Garlock）密封、通用（GeneralPacking）密封、国泰萧星密封，易天地信远密封五个密封厂家技术人员进行了进一步的咨询与交流。所有厂家均表示未曾遇到该使用工况，均无使用经验，无法确定用于该工况的软密封材料。但杜拉巴尔（Durlon）密封、卡勒克（Garlock）密封、通用（GeneralPacking）密封三家公司均给出了相应建议，杜拉巴尔（Durlon）密封公司建议用高纯的石墨进行实际工况下的考核测试；卡勒克（Garlock）密封公司建议采用耐超强腐蚀性能的全氟醚材料进行考核测试；通用（GeneralPacking）密封公司建议人造石墨打底，然后用浸渍四氟的石墨密封材料进行考核测试。
2 材料选用分析
通过厂家调研，厂家提供的的建议考核材料为高纯柔性石墨、全氟醚橡胶、浸渍聚四氟乙烯的石墨三种材料。三种材料性能介绍及选用分析如下：
2.1 石墨
2.1.1 材料介绍
人造石墨是优选原料经过石墨化处理制备得到的石墨材料，可以制得纯度很高的高纯石墨。在2500℃的高温下，一般材料早已熔化变成气体，而石墨抗拉强度提高一倍，其熔点为3700℃[2]。石墨的化学性质是惰性的，常温时石墨与各种物质一般不会发生反应，只有达到一定温度时反应才会进行。在空气中的使用温度为400℃，温度高于450℃时，石墨开始被氧化。但是在一定温度、压力、气氛和接触某种化学物质的条件下，石墨就会被氧化、被侵蚀和发生化学反应。
由于石墨具有很好的耐腐蚀性、高纯度性、耐高温、较好的的压缩回弹性，随着石油化工的快速发展，密封条件变得更加苛刻，尽管该材料有昂贵的价格，但仍然在严格条件密封工况下被广泛采用。由于其独特的能长期承受α、γ、β、中子等放射线的照射能力，尤其在核电站中受到了广泛的应用，是核级密封的首选材料，在反应堆内基本采用该材料来作为密封件。
2.1.2 选用分析
为验证石墨是否耐氟，笔者查阅了相关资料。多本书籍中介绍到氟与石墨是可以发生反应的，碳或石墨与氟直接可反应制成氟化石墨，该反应一般在350℃以上会发生[3]，在450℃是会发生较快反应。用于生产氟气的高温电解槽采用的电解阳极材料即为石墨，石墨对氟和HF浓度低于38.3%的电解液稳定性好，在240~250℃下，它有足够的耐腐蚀能力[4]。由于文献中介绍到石墨在240~250℃是耐氟的，而在350℃以上会发生反应， 280℃的氟气中是否会发生反应进而腐蚀，仍不可获知。
2.2 全氟醚橡胶
2.2.1 材料介绍
全氟醚橡胶的分子主链为C—C键，而且C上的H全部被F取代，支链上有—OCF3基团，其主链结构与聚四氟乙烯完全相同。全氟醚橡胶具有优异的综合性能，耐高温性能是所有橡胶中最好的，长期使用温度为280℃，部分品种可达310℃以上；耐介质性能极为优异，能耐各种强氧化性、强腐蚀性介质、各种有机溶剂和油料，气密性也非常好；具有优异的热空气老化，在高温中具有极低的压缩永久变形，在高低温交替中具有良好的回弹性。全氟醚橡胶是一种适应性广泛的橡胶品种，主要用于石油、化工、农药、机械及半导体工业，作为“O”形圈、“V”形环用于机械密封、泵、阀、压缩机、连结件、仪表或其它设备上。凡是工作条件苛刻而其它密封材料不能胜任的场合，大多数都可以采用全氟醚橡胶使问题得到解决。
2.2.2 选用分析
经查资料，未有文献及资料介绍全氟醚橡胶材料能否耐氟气腐蚀，从表2中仅可得知全氟醚橡胶耐强氧化剂的性能为良好。虽然氟也属于强氧化剂一种，但氟气在强氧化剂中也属腐蚀及氧化性均极强的介质，因此仍无法确定全氟醚橡胶实际耐氟的性能。
2.3 浸渍聚四氟乙烯石墨
2.3.1 材料介绍
浸渍聚四氟乙烯石墨由一种纯矿物膨胀石墨丝制成，外层覆盖聚四氟乙烯护套和缓蚀剂。该材料采取了创新的制造工艺，使得该产品有优异的密封能力、低摩擦系数和高的适应性。其最低使用温度为-200℃，最高使用温度为400℃。
聚四氟乙烯，简称PTFE，为全氟化直链高聚物，具有优良的耐热性和耐寒性，具有高的延展性。PTFE具有固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，其维卡软化点为110℃，随着温度的升高材料硬度会降低，蠕变率会提高，其结晶转变温度为327℃，超过这一温度，仍无粘流态转变，温度达到390℃时开始分解，400℃时分解加快。PTFE分子中C-F键很稳定，键能高达504kJ/mol，C-C主链完全被大体积的氟原子所遮蔽，具有既耐高温又耐腐蚀的特点。除与高温高压下熔融状态的碱金属、三氟化氢、元素氟作用，PTFE能耐浓酸、浓碱、强氧化剂、任何浓度沸腾的氢氟酸等所有其他介质，故称“塑料之王”。
2.3.2选用分析
根据现有使用经验，聚四氟乙烯是耐常温氟气的，是否可耐高温氟气是未知的。聚四氟乙烯一般工业化使用温度上限为260℃，主要是考虑到高温下聚四氟乙烯会软化，浸渍聚四氟乙烯石墨既利用了聚四氟乙烯高温下的抗腐蚀性又避免了其在高温下软化密封性能差，同时也利用了石墨的耐高温、耐压的特点。
3 结论
250~280℃下高温氟气环境下软密封材料无现成经验可借鉴。相关文献及密封公司技术资料中均未明确适用于氟气工况下的软密封材料。在对高纯柔性石墨、全氟醚橡胶、浸渍聚四氟乙烯的石墨三种材料进行进一步的材料选用分析后，三种材料均存在一定可能性适用于250~280℃高温氟气工况，但具体是否可用需进行真实工况考核。
参考文献：
[1] 左景伊，左宜. 腐蚀数据与选材手册[M]. 北京：化学工业出版社，1995.
[2] 王乐勤，杨晖，郭新超，等. 柔性石墨密封垫片的研究现状及发展趋势[J]. 流体机械，2013，41( 6) : 37-41．
[3] 汪东亮，李龙土. 无机非金属材料手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009.
[4] 王俊峰. 铀转化工艺学[M]. 北京：中国原子能出版社，2012.
