密封失效的原因及分析

時間：2012-11-27 07:51作者：齒輪泵　點(diǎn)擊： 次

1、密封失效主要有下述三種原因： 　　（1）、密封面打開 　　在修理機(jī)械密封時，85%的密封失效不是因磨損造成，而是在磨損前就已泄漏了。 　　當(dāng)密封面一打開，介質(zhì)中的固體微粒在液體壓力的作用下進(jìn)入密封面，密封面閉合后，這些固體微粒就嵌入軟環(huán)（通常是右墨環(huán)）的面上，這實(shí)際成了一個“砂輪”會損壞硬環(huán)表面。 　　由于動環(huán)或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當(dāng)軸串動時，動環(huán)不能及時貼合，而使密封面打開，并且密封面的滯后閉合，就使固體微粒進(jìn)入密封面中。 　　同時軸（軸套）和滑動部件之間也存在有固體微粒，影響橡膠圈或動環(huán)的滑動（相對動密封點(diǎn)，常見故障）。另外，介質(zhì)也會在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位產(chǎn)生結(jié)晶物，在彈簧處也會存有固體物質(zhì)，都會使密封面打開。 　　（2）、過熱 　　因密封面上會產(chǎn)生熱，故橡膠圈使用溫度應(yīng)低于設(shè)計規(guī)范。氟橡膠和聚四氟乙烯的使用溫度為216℃，丁晴橡膠的使用溫度為162℃，雖然它們都能承受較高的溫度，但因密封面產(chǎn)生的熱較高，所以橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險，最終失去彈性而泄漏。（冷區(qū)考慮冷脆） 　　密封面之間還會因熱引起介質(zhì)的結(jié)晶，如結(jié)碳，造成滑動部件被粘住和密封面被凝結(jié)。而且有些聚合物因過熱而焦化，有些流體因過熱而失去潤滑等甚至閃火。 　　過熱除能改變介質(zhì)的狀況外，還會加劇它的腐蝕速率。引起金屬零件的變形，合金面的開裂，以及某些鍍層裂縫，設(shè)計應(yīng)選用平衡型機(jī)械密封，以降低比壓防止過熱。 　　（3）、超差 　　正確的裝配公差，對于安裝機(jī)械密封是很必要的，軸（軸套）必須有合適的表面粗糙度和正確的尺寸，但制造者很少提供公差數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對安裝來講都是很關(guān)鍵的。（依靠經(jīng)驗(yàn)和常識） 　　機(jī)械密封的尺寸精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將會導(dǎo)致密封提前失效。 　　2、密封失效原因分析 　　密封面本身也會提供密封失效的跡象，如振動時，在傳動零件上就會有磨損的痕跡，如痕跡不明顯，則一般是裝配不當(dāng)造成的。 　　對于質(zhì)量較差的石墨環(huán)（動環(huán)）來講，其內(nèi)部氣孔較多，這是因?yàn)樵谥圃爝^程中，聚集在石墨內(nèi)部的氣體膨脹將碳微粒吹出的所致，因此這種低質(zhì)的石墨環(huán)在密封啟用中，其碳微粒很容易脫落，而使密封面在密封停用時粘住。 　　密封面內(nèi)圓柱面上的傷痕很可能是外面的雜物進(jìn)入密封面或安裝不當(dāng)造成的。密封面上的環(huán)形溝槽，多數(shù)是固體微粒沉積于密封面而引起的。 　　石墨環(huán)（動環(huán)）的裂紋是由于傳動件的振動，橡膠圈的漲大以及石墨環(huán)本身的內(nèi)應(yīng)力造成的，而結(jié)焦則是因高溫所致，這在煉油廠的高溫?zé)嵊徒橘|(zhì)中是常見的。 　　發(fā)煙硫酸、硝酸、氫氟酸、次綠酸鈉、王水、過氫氧化物等對石墨有侵蝕作用的幾種強(qiáng)氧化劑，其腐蝕作用隨溫度增加而加劇。 　　通常硬環(huán)（靜環(huán)）表面的過熱會引起密封環(huán)的嚴(yán)重磨損，如無冷卻的立式泵。在高溫、高壓下、彈簧壓縮過大，軸串動也會過大的情況下，都會引起密封面的過渡磨損， 　　在檢查硬環(huán)表面時有四種跡象要注意： 　　a、陶瓷環(huán)破裂；b、熱裂；c、刻痕；d、鍍層的脫落。 　　陶瓷環(huán)裝配過緊是破裂的主要原因，裝配不當(dāng)者也是一個較常見的原因。 　　由于鍍層材料與基體材料二者線脹速率不同，所以溫度升高時，環(huán)表面會出現(xiàn)裂紋，司太立特合金尤為嚴(yán)重。在較高級的涂層材料中，鈷基碳化鎢不如鎳基涂層。而對密封面進(jìn)行冷卻，能有效地防止熱裂，殘留在密封面上的固體微粒經(jīng)常損壞表面，如磨削時砂輪上的砂粒就會損傷硬環(huán)表面，導(dǎo)致密封面打開或在密封面之間生成結(jié)晶物，而在重新研磨石墨環(huán)后，研磨料就會嵌入石墨環(huán)表面。 　　橡膠圈的失效與使用方式有關(guān)，通常高壓是使壓制成型的○型圈失效的一個原因，當(dāng)發(fā)現(xiàn)○型變成矩形或環(huán)變硬時，就需要調(diào)整壓縮量，否則會發(fā)熱。所以有必要了解一種合成橡膠的使用溫度。合成橡膠圈溶脹大多半是因化學(xué)侵蝕造成的，它們都具有一些各自的特點(diǎn)，如氟橡膠耐較高溫度，而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會脹大，臭氧對丁晴橡膠有侵蝕作用，所以丁晴橡膠制品不要裝在電動機(jī)內(nèi)，因此高溫及化學(xué)腐蝕通常是造成橡膠制品硬化、裂紋的主要原因。 　　安裝時橡膠制件被割傷和表面有刻痕，也是密封失效常見的原因。而軸上的舊固定螺釘、鍵槽、花鍵軸，鋒利的軸肩等跡象都會損傷橡膠制件。 　　這里，對于密封面磨損痕跡尚需補(bǔ)充以下幾點(diǎn)，檢查磨損痕跡，可以幫助分析故障。 　　（1）、磨損變寬：表明機(jī)泵發(fā)生了嚴(yán)重的不對中。其原因是： 　　a、軸承損壞； 　　b、軸振動或軸變形； 　　c、軸彎曲； 　　d、泵汽蝕產(chǎn)生振動； 　　e、聯(lián)軸器未對中； 　　f、管子嚴(yán)重變形； 　　g、密封靜環(huán)傾斜。 　　（2）、磨痕變窄：磨痕比兩個密封面的最小寬度還要窄，這說明密封超壓，壓力或溫度使密封面變形。 　　（3）、無磨痕： 　　說明密封面不粘合。檢查彈簧等補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是否打滑或受阻礙。 　　（4）、密封面無磨痕但有亮點(diǎn)。 　　密封面翹曲會出現(xiàn)有亮點(diǎn)而無磨痕。壓力太高，壓蓋螺拴未擰好或未夾好，或泵表面粗糙均能形成亮點(diǎn)。當(dāng)采用兩個螺拴的壓蓋時，其剛度不夠，變形也是形成亮點(diǎn)的一個原因。 　　這種癥狀的出現(xiàn)說明：密封可能一開車就發(fā)生泄漏。 　　（5）、密封面有切邊： 　　這是由于密封面分得太開，而在合攏時斷裂。閃蒸（氣化）是較普遍的密封面分開的原因，特別是在熱水系統(tǒng)或流體中有凝液時，水從液體膨脹成蒸氣，可使密封面分開。（冷介質(zhì)氣化也同樣會造成） 　　密封的金屬零件，如彈簧、固定螺釘，傳動件及金屬套都可能成為密封失效的根源。受交變應(yīng)力作用的彈簧受腐蝕是它的首要問題，因?yàn)榻饘僭趹?yīng)力作用下會迅速腐蝕，不繡鋼彈簧易受氯化物的應(yīng)力腐蝕，且世界上存在許多的氯化物，所以有國外部門建議，不要使用不銹鋼彈簧，而推薦使用耐蝕性較高的哈斯特合金鋼的彈簧。另外，裝配不當(dāng)造成彈簧疲勞是失效的又一原因。 　　機(jī)械密封使用的固定螺釘，不要用硬化后的材料來做，因熱處理會降低金屬的耐蝕能力，而未經(jīng)熱處理的較軟的固定螺釘能緊固在軸上。 　　振動、偏斜、不同心會使傳動件磨損，如密封面啟動時有粘住的現(xiàn)象時，傳動件會彎曲甚至損壞，而磨擦作用產(chǎn)生的熱常常加劇腐蝕。 　　金屬套外圓表面的磨痕，可能是從密封側(cè)進(jìn)入套內(nèi)的固體微粒造成的，它干擾密封的隨動能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。 　　金屬在溫升過程中要改變顏色，不銹鋼在使用時應(yīng)注意下列溫度時的顏色。 　　淡黃色————溫度為700～800℉（約370～432℃） 　　棕 色————溫度為900～1000℉（約486～540℃） 　　蘭 色————溫度為1100℉（約590℃） 　　黑 色————溫度為1200℉（約648℃） 　　當(dāng)密封失效不符合上述任何一種時，檢修就比較困難，但下面幾種情況的泄漏可供參考： 　　（1）、泵軸套泄漏 　　許多軸套不伸出密封箱，因此要判斷泄漏的來源是很困難的。軸套的泄漏通常是穩(wěn)定的，而密封面的泄漏往往是增加或減小。密封面泄漏后，使表面不平，但有時也會磨合到原狀。（有時不要急于檢修，可觀察一段時間再說） 　　（2）、如密封周圍是潮濕的，而且看不出漏。這在起動時泵運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使泄漏的液體回到密封面內(nèi)，起一道屏障的作用。而從泵上的法蘭或接頭泄漏的液體滴入填料箱內(nèi)。 　　（3）、熱膨脹能使鑲接在金屬部件內(nèi)的石墨環(huán)松脫，也可能是因低溫使O型環(huán)失去彈性，而導(dǎo)致泄漏。 　　（4）、沖洗壓力發(fā)生波動會引起密封失效，沖洗壓力必須比密封腔壓力高一些，啟用裝在泵前的電磁閥和延時開關(guān)可保證沖洗中的殘留物在泵啟動前或停車后沖干凈，如使用淬冷的方法來控制溫度，一定要維持密封腔的壓力。 　　（5）、如果在冷卻隔套上沉淀一層水垢，我們可在密封腔底部裝一個石墨襯套，利用它的熱屏障作用來解決這些問題。 　　（6）、熱交換器的泄漏，往往是冷卻面上的積垢阻礙了熱的傳遞，冷卻器內(nèi)的流體流速就加快，或者熱交換器的方向裝反了。

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