泵用機(jī)械密封失效的原因與防止措施

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1、泵用機(jī)械密封失效的原因與防止措施周瑩，趙紅梅(1．遼寧省遼陽(yáng)市遼陽(yáng)縣人才中心，遼寧遼陽(yáng)111000)(2．遼寧省遼陽(yáng)市遼陽(yáng)縣土地整理中心，遼寧遼陽(yáng)111000)[摘要]從機(jī)械磨損、熱損傷、腐蝕、零件失效等方面對(duì)化工反應(yīng)裝置中泵的機(jī)械密封失效原因進(jìn)行了分析，提出了防止機(jī)械密封泄漏失效的措施[關(guān)鍵詞]機(jī)械密封；泄漏；失效；防止措施泵是化工反應(yīng)裝置中最常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一。其機(jī)械密封性能是影響化工反應(yīng)裝置性能和效率的重要因素?；し磻?yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機(jī)械密封泄漏造成失效的因素很多，如：選型和安裝問(wèn)題、密

2、封設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題以及設(shè)備本身存在的問(wèn)題等。分析密封失效的原因，采取相應(yīng)措施，從諸多環(huán)節(jié)中排除相關(guān)因素，采取預(yù)防措施，確保反應(yīng)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，是本文探討的重點(diǎn)。l機(jī)械密封失效的主要原因密封泄漏是機(jī)械密封失效的主要表現(xiàn)形式。機(jī)械密封一般為內(nèi)裝式，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)觀察并借助儀器測(cè)量可確定密封泄漏的原因。首先，搞清受損傷的密封件對(duì)密封性能的影響，然后依次對(duì)密封環(huán)、傳動(dòng)件、加載彈性元件、輔助密封圈、防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、緊固螺釘?shù)炔课蛔屑?xì)檢查磨損痕跡。對(duì)底座、軸套、密封腔體以及密封系統(tǒng)等附屬件也應(yīng)進(jìn)行全面檢查。在了解設(shè)備操作條件及以往密封失效情況

3、的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合分析，找出產(chǎn)生失效的根本原因，采取有效措施，防止密封泄漏失效。1．1由機(jī)械磨損引起的密封泄漏機(jī)械磨損會(huì)破壞密封副的正常配合關(guān)系，當(dāng)端面出現(xiàn)一定的磨損時(shí)，傳動(dòng)軸每轉(zhuǎn)一周，密封件都要作軸向位移和徑向擺動(dòng)，在每一次轉(zhuǎn)動(dòng)中，密封副端面都趨向于產(chǎn)生輕微的分離和泄漏。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運(yùn)動(dòng)和磨損情況，也可以確定密封泄漏的原因。如：密封副磨損痕跡均勻，各零件的配合良好，說(shuō)明傳動(dòng)部分的同軸度良好，此時(shí)密封端面產(chǎn)生的泄漏，可能不是由密封本身引起的。若泄漏量為常數(shù)，意味著泄漏不是發(fā)生在兩端面之問(wèn)，有可能發(fā)生在其它部位上，如靜密

4、封處。再如，密封在開(kāi)始使用時(shí)就泄漏，且觀察不到摩擦端面磨損痕跡，可能是旋轉(zhuǎn)環(huán)相對(duì)于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑，其原因是防轉(zhuǎn)銷松脫或折斷或是底座的孔徑小于密封件的外徑，安裝不到位所致。密封副中硬質(zhì)環(huán)端面出現(xiàn)較深的溝槽，原因是傳動(dòng)部分的同軸度達(dá)不到安裝要求，或密封的浮動(dòng)性不好，傳動(dòng)時(shí)引起密封副端面分離，兩者間侵入的較大顆粒嵌入到較軟的碳質(zhì)端面內(nèi)，造成硬質(zhì)端面的磨損。若密封副材料采用硬質(zhì)材料，可防止該類磨損發(fā)生。1．2由熱損傷引起的密封泄漏密封在使用中產(chǎn)生的過(guò)熱，不僅會(huì)引起密封副變形，還可能引起熱裂和皰疤。在過(guò)大的熱應(yīng)力作用下，密封環(huán)表面上

5、出現(xiàn)的徑向裂紋，稱熱裂。短時(shí)間的機(jī)械超負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)熱裂，如干摩擦、冷卻系統(tǒng)發(fā)生中斷等情況。熱裂時(shí)密封環(huán)磨損加劇，泄漏量迅速增長(zhǎng)。為避免熱裂，必須掌握材料的機(jī)械一物理性能，設(shè)計(jì)時(shí)考慮可能產(chǎn)生的熱裂，并設(shè)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件。皰疤也是由于過(guò)熱引起，它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料過(guò)熱造成的，因?yàn)榉蔷|(zhì)材料本身各組分的膨脹系數(shù)不同，粘結(jié)劑被擠出是損壞的原因。因此必須采用不同材料或利用外部結(jié)構(gòu)改變密封的散熱條件。介質(zhì)潤(rùn)滑性差、過(guò)載、操作溫度高、線速度高、配對(duì)材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩兀伎赡墚a(chǎn)生較大的摩擦熱，若摩擦熱不能及時(shí)散發(fā)，就會(huì)產(chǎn)生熱裂

6、紋。解決密封過(guò)熱問(wèn)題，除改變端面面積比、減少載荷外，采用靜止型密封并加導(dǎo)流作套，強(qiáng)制將冷卻循環(huán)液體導(dǎo)向密封面或在密封端面上開(kāi)流體動(dòng)力槽來(lái)加以解決。1．3由腐蝕引起的密封泄漏腐蝕是機(jī)械密封產(chǎn)生泄漏并引起機(jī)械密封失效的最主要原因之～。機(jī)械密封的腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。密封接觸腐蝕性介質(zhì)產(chǎn)生表面腐蝕，甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)形成點(diǎn)蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕，深入到金屬的內(nèi)部并進(jìn)一步產(chǎn)生破壞而引起斷裂。電化學(xué)腐蝕足由于密封環(huán)兩種金屬在電介質(zhì)溶液中的電位不同，產(chǎn)生電位差，形成電池作用，引發(fā)電池腐蝕。腐蝕對(duì)機(jī)械密封的影響很大

7、，由于密封件比主機(jī)的零件小，且更精密，通常選用比主機(jī)更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗(yàn)表明，壓力、溫度和滑動(dòng)速度都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕速率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。裝置處理強(qiáng)腐蝕流體時(shí)，采用雙端面密封，可以最大限度地減輕腐蝕對(duì)密封件的影響，因?yàn)樗c工藝流體相接觸的零件數(shù)量少，這也是在強(qiáng)腐蝕條件下，選擇密封結(jié)構(gòu)的一條重要原則。根據(jù)機(jī)械密封的實(shí)際工況，合理選擇耐腐蝕材料和熱處理工藝是防止密封在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生泄漏的重要做法?？蛇x用奧氏體不銹鋼做密封環(huán)，其表面能形成氧化物或氫氧化物的保護(hù)膜使金屬鈍化而不受腐蝕。但奧氏體不銹鋼在450~850℃產(chǎn)生

8、晶間腐蝕，因此材料要在1050℃下進(jìn)行熱處理。1．4由密封零件失效弓l起的密封泄漏機(jī)械密封的輔助密封圈，以采用合成橡膠O形圈較多。機(jī)械密封零件失效大多是輔助密封圈失效，0形圈失效的形式表現(xiàn)為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷等。因此，在選用O形圈時(shí)應(yīng)考慮合成橡膠的安全