真空管式炉和气氛马弗炉的密封方式有哪些优缺点？

真空管式炉和气氛马弗炉的密封方式，核心差异源于炉膛结构不同（管式炉为管状腔体 + 两端法兰，气氛马弗炉为箱式腔体 + 马弗罐 + 炉门），密封的优缺点直接影响设备的真空度上限、气氛稳定性和维护成本，具体分析如下：

一、 真空管式炉的密封方式及优缺点

真空管式炉的密封核心是炉管两端的法兰密封，主流采用 硅橡胶密封圈密封 和 金属密封圈密封 两种形式。

1. 硅橡胶密封圈密封（1000~1200℃机型主流）

密封结构：炉管两端套入不锈钢法兰，法兰凹槽内嵌硅橡胶 O 型圈，通过螺栓压紧法兰，挤压密封圈实现密封，适配石英管 / 刚玉管。

优点

密封效果好，可实现极限真空度 10⁻²~10⁻³ Pa，满足常规真空烧结、气氛保护实验需求；

成本低，密封圈更换便捷，维护难度小；

密封性对法兰加工精度要求适中，设备整体造价更低。

缺点

耐高温性有限，长期工作温度不宜超过 200℃（炉管高温段需远离密封圈，依赖炉体风冷降温）；

易老化，频繁高温加热后密封圈会变硬、开裂，需定期更换（一般 1~3 个月更换一次，视使用频率而定）；

不适用于强腐蚀性气氛（如氢气、氯气），密封圈易被腐蚀失效。

2. 金属密封圈密封（1400℃以上高温 / 高真空机型）

密封结构：采用铜 / 不锈钢金属垫圈，通过螺栓高压压紧，使金属垫圈发生塑性变形，填充法兰与炉管的间隙实现密封。

优点

耐高温性优异，可长期耐受 500℃以上 温度，适配高温管式炉；

化学稳定性好，耐酸碱、耐强还原性气氛，不易老化，使用寿命长（可达 1~2 年）；

密封性能强，极限真空度可达 10⁻⁴~10⁻⁵ Pa，满足高真空实验需求。

缺点

对法兰加工精度要求高（平面度误差需≤0.01mm），设备造价高；

安装难度大，螺栓需均匀用力压紧，否则易出现密封死角；

金属垫圈塑性变形后无法重复使用，更换成本高。

二、 气氛马弗炉的密封方式及优缺点

气氛马弗炉的密封是 双重密封结构：层是马弗罐口与罐盖的密封，第二层是炉体炉门与炉腔的密封，主流均采用硅橡胶密封圈密封。

1. 密封结构

马弗罐口内嵌硅橡胶圈，罐盖通过卡扣 / 螺栓压紧实现密封；

炉门内侧同样嵌硅橡胶圈，关闭炉门后通过弹簧 / 手动压紧机构，使炉门与炉腔贴合密封。

2. 优点

双重密封保障气氛稳定性：马弗罐可隔绝炉腔内的气流扰动，罐内气氛更平稳，适合静态气氛保护实验；

安全性高：即使外层炉门密封轻微泄漏，马弗罐的密封仍能防止气氛外泄或空气渗入，避免试样氧化；

对试样的保护性强：马弗罐可阻挡加热元件的挥发物污染试样，同时密封结构对操作熟练度要求低。

3. 缺点

真空度上限低：受马弗罐密封精度和双重密封路径的影响，极限真空度仅能达到 10⁻¹~10⁻² Pa，无法满足高真空实验需求；

密封圈老化快：马弗罐靠近炉膛高温区，密封圈受热老化速度比管式炉更快，需 1~2 个月更换一次；

气体流通性差：密封结构为静态密封，无法实现气体的精准循环或流量控制，仅适合充入惰性气体保压。

三、 两种炉型密封方式核心对比总结

对比维度真空管式炉（硅橡胶密封）真空管式炉（金属密封）气氛马弗炉（双重硅橡胶密封）

极限真空度10⁻²~10⁻³ Pa10⁻⁴~10⁻⁵ Pa10⁻¹~10⁻² Pa

耐高温性密封圈≤200℃密封圈≤500℃密封圈≤180℃

维护成本低（密封圈便宜易换）高（金属垫圈一次性）中（需更换两处密封圈）

气氛适配性适合动态气氛 / 真空适合高温高真空 / 强腐蚀气氛适合静态气氛保压

设备造价低～中高低