球閥用非金屬密封材料
（1）碳石墨和柔性石墨
石墨具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，除強氧化性介質(zhì)如王水、硝酸、濃度為60%以上的鉻酸、重鉻酸揮、高錳酸鉀等外，能耐任何濃度的酸、堿、鹽以及一切有機化合物的腐蝕。
石墨具有特別好的自潤滑性能，摩擦系數(shù)相當?shù)?mdash;—與金屬摩擦時為O.04～0.05。它還具有很高的導熱系數(shù)[ l16～128W/（m·℃）]、較低的線膨脹系數(shù)（2～3×10-6 1/℃）和較好的耐熱及耐溫度急劇變化的性能，在還原性氣氛中使用溫度范圍為-200～+1000℃。石墨材料的機械加工性能良好，能進行各種機械加工。
目前，石墨有三種形態(tài)，一種是燒結(jié)硬質(zhì)材料——碳素石墨，其特點是硬、脆；**種是石墨化材料，它的特點是質(zhì)軟、自潤滑性能好。這兩種石墨材料的共同缺點是氣孔率大，強度低，因此，在球閥上不常用。第三種是柔性石墨，它具有下列特點：
①優(yōu)良的柔性
在無粘結(jié)劑和填充劑的條件下，用模壓和連續(xù)碾壓法加工成型后，在其厚度方向上尚有10%～15%的彈性，用作密封材料時，與其對應(yīng)零件具有良好的接觸性，因此，能以較低的壓緊力達到密封；
②耐熱、耐腐蝕、耐輻照
柔性石墨能承受從-200℃的低溫至3650℃的超高溫，在此溫度范圍內(nèi)，其物理力學性能沒有什么變化。
柔性石墨物理力學性能、耐化學腐蝕性能，以及耐輻照性能分別列于表3-23、表3-24及表3-25；
③各向異性
一般在平面方向（與成型壓力平行的方向）的熱傳導率為厚度方向（與成型壓力垂直的方向）的28倍，熱膨脹為30倍、導電率高達500倍。設(shè)計球閥密封件時，應(yīng)注意合理地利用這些特性。
④優(yōu)良自潤滑性能和不滲透性能
與天然石墨一樣，晶體間的結(jié)合力小，在外力作用下層間容易滑動，因此具有優(yōu)良自潤滑性能。
柔性石墨粒子可以壓制成各種密封件，如密封帶、填料和墊片，用作閥門的填料函及法蘭墊片。也可用作球閥閥座材料，但因它極柔軟，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)將其置于彈性材料制成的框槽內(nèi)，以免受力時崩塌損壞。
（2）碳素纖維
是用有機纖維，如尼龍絲、聚丙烯腈纖維等，在不加張力的情況下，于惰性氣體、（氮、氫）或真空中經(jīng)預(yù)氧化后燒結(jié)而成。它的優(yōu)點是：
①強度高、重量輕，彈性模數(shù)大；
②耐腐蝕：能耐除強酸、熱濃堿以及強氧化劑以外的各種化學介質(zhì)，特別適用于醋酸介質(zhì)；
③使用溫度范圍廣：可在介質(zhì)溫度為-250～+650℃下連續(xù)工作；
④熱膨脹系數(shù)?。簝H為F-4的1/10，因此，在溫度急劇變化的情況下，能保持結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定；
⑤耐輻照：可在2.58×104C/kg下正常工作，這正是F-4所不及的。
此外，碳素纖維還有一定的自潤滑性能。但它不能單獨用作密封材料，而只能作為傳遞負荷的一種媒介；由于碳素纖維具有高強度、高彈性模數(shù)的特性，將其加入各種塑料或金屬基體內(nèi)，可以增加密封件的承載能力。
YBF成型填料即是用聚丙烯腈纖維，經(jīng)F-4乳液浸漬，預(yù)氧化后在模具中燒結(jié)壓制而成。YBF填料中碳素纖維與F-4的體積比為1.2：1，重量比為3：1。也可用YBF材料制造球閥閥座。YBF材料與F-4及其填充F-4的主要物理力學性能比較列予表3-26。
（3）對位聚苯
聚苯于1963年在美國**合成成功，隨后英、法、德、日也相繼進行了研究，并將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。我國青島化纖材料廠與有關(guān)單位合作也己研制成功，并在閥門行業(yè)得到了應(yīng)用，特別在耐高溫球閥上的應(yīng)用，引起了人們的關(guān)注。
對位聚苯是一種新型的高分子材料，具有許多優(yōu)異的性能：
①耐高溫性能
在高溫爐中灼燒聚苯粉末，于530℃才開始分解，無熔點；在450℃下長期加熱灼燒，微有失重現(xiàn)象，它是一種可在400℃以下長期使用的工程塑料；
②耐化學腐蝕及抗溶劑性能
耐硫酸、氫氟酸等強酸強堿的腐蝕，迄今為止，世界上尚未有一種能使聚苯溶解的溶劑；
③自潤滑性能
具有良好的自潤滑性能，優(yōu)于二硫化鉬和石墨，以及填充的聚四氟乙烯制品；
④耐輻射
在鈷源（Co60）照射下，可接受9×104Gy而性能不變。
模壓的對位聚苯的物理力學性能列于表3-27中。
上述非金屬密封材料的適用范圍，都是指在單一參數(shù)，即在沒有流體壓力或壓緊力等作用情況下的指標。然而在實際使用中，往往是多種參數(shù)同時存在。因此，在實際產(chǎn)品中，其溫度適用范圍往往低于上述各種材料的物理力學性能表中所列數(shù)值，如F-4，表3-4為+250℃，但對于球閥產(chǎn)品僅適用于+200℃以下，一般推薦適用溫度為+150℃。
應(yīng)當指出，各種材料的使用溫度與工作壓力是密切相關(guān)的，即溫度越高，其使用壓力越低，反之亦然。圖3-68所示為球閥用的幾種密封材料的使用溫度和壓力范圍，供設(shè)計參考。
圖3-68 球閥用幾種密封材料的溫度、壓力適用范圍,球閥用非金屬密封材料
1-氟塑料 2-填充氟塑料 3-聚酰胺 4-丁腈橡膠、氯丁橡膠