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机械密封失效分析与故障分析
5 `) ]5 i& e$ C1.腐蚀失效9 g% j( C4 s/ v7 q/ X
机械密封因腐蚀引起的失效为数不少,常见的腐蚀类型有如下几种。
) |2 ?$ C1 _9 D8 e I/ e(1)表面腐蚀
" i- J0 M$ _, \- u+ n; A3 ]3 [由于腐蚀介质的侵蚀作用,机械密封件会发生表面腐蚀,严重时也可发生腐蚀穿孔,弹簧件更为明显,采用不锈钢材料,可减轻表面腐蚀。
* Q+ c) n* z8 M8 N3 s5 J6 L" T3 \(2)点腐蚀9 E1 A+ P _& D( ^& {9 w. {* ?
弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀,有的导致穿孔,此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果,不过大修时也应予更换。
8 i0 ]5 E: T7 G x t% @; A(3)晶间腐蚀
# B# O; _! s: |0 F0 d. t- N碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接,使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀,为克服敏化的影响,不锈钢应进行固溶处理。
6 b4 O# B6 W* M" }2 F% z0 Q(4)应力腐蚀破裂 T6 N+ X7 Z) y+ m
金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下,往往会发生断裂,由于弹簧的突然断裂而使密封失效,一般采用加大弹簧丝径加以解决。+ G) |' q, C3 D+ V- P/ g
(5)缝隙腐蚀, [0 t b/ e( R* U: E7 Z1 c
动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间,O形环与轴套之间,由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀,此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀,一般在轴套表面喷涂陶瓷,镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。! a0 r2 b7 _% f* ~" X% L! i
(6)电化学腐蚀; Z4 Y; r' t# }& B6 z: P& Z4 M
异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀,它使镶环松动,影响密封,一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。& x1 C" Z0 y5 C' `- n) k( g
2。热损失效
6 A" Y: |$ _3 F* U6 w7 q(1)热裂
3 V( m) R- s( x5 _' W/ e4 a如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面、抽空等,会导致环表面出现径向裂纹,从而使对偶环急剧磨损,密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。
6 T' d- R; V* I2 T(2)发泡、炭化* t1 ]: `, o# O5 [
使用中如石墨环超过许用温度,则其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生炭化,当有黏结剂时,又会发泡软化,使密封面泄漏量增加,密封失效。
* \ e) n- l9 {/ C5 c(3)老化、龟裂、溶胀9 j0 P4 M1 p# l2 c" \( _
橡胶超过许用温度继续使用,将迅速老化、龟裂、变硬失弹。如是有机介质则溶胀失弹,这些均导致密封失效。
0 j( D$ [1 ]9 l; [" b4 U5 d6 Q凡因热损引起密封失效,关键在于尽量降低摩擦热,改善散热,使密封面处不发生温度剧变。
& B6 V) U/ L9 l Q3 i0 P I+ J3。磨损失效
4 b/ q7 `/ Q/ i F9 s摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因数大、端面比压(包括弹簧比压)过大、密封面进入固体颗粒等均会使密封面磨损过快而引起密封失效。采用平衡型机械密封以减少端面比压及安装中适当减少弹簧压力,有利克服因磨损引起的失效,此外,选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。按耐磨次序材料排列为碳化钨-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷(氧化铝)-碳石墨、喷涂陶瓷-碳石墨、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。
9 L! |5 ~& W% p' D7 V4。安装、运转等引起的故障分析
/ Z7 o, v4 Z8 F(1)加水或静压试验时发生泄漏
- s; w0 b* B7 x3 W由于安装不良,机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。安装不良有下述诸方面。# ` j+ W! z% z0 E. N) l3 E; u. C
a.动、静环接触表面不平,安装时有碰伤、损坏。
0 n7 S) g/ R2 g' g3 b5 ]; Ib.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。' g- d$ E' y3 b/ S, W x5 G
c.动、静环表面有异物夹入。
% `) U2 R0 }, d( P' a7 R4 h! jd.动、静环V形密封圈方向装反,或安装时反边。& K* k+ M8 G7 R0 _6 k
e.紧定螺钉未拧紧,弹簧座后退。4 Y$ t$ j* P6 P, K1 t& u
f.轴套处泄漏,密封圈未装或压紧不够。. S) U% L$ ]0 X7 n; z, ?
g.如用手转动轴泄漏方向性则有如下原因:弹簧力不均匀,单弹簧不垂直,多弹簧长短不一或个数少;密封腔端面与轴垂直不够。9 r$ g3 V4 L7 h' J4 l+ _$ L
h.静环压紧不均匀。) e5 s5 D$ O+ o3 f6 \) X
(2)由安装、运转等引起的周期性泄漏% L+ w' g+ v' q" o. d. i: N' X
运转中如泵叶轮轴向窜动量超过标准、转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定,密封腔内压力经常变化均会导致密封周期性泄漏。
5 k* H, \1 C$ ~" Q7 U. f$ N; `: B(3)经常性泄漏
/ [; l7 U' W4 X$ @: ua.动环、静环接触端面变形会引起经常性泄漏。如端面比压过大,摩擦热引起动、静环的热变形;密封零件结构不合理,强度不够产生变形;由于材料加工原因产生的残余变形;安装时零件受力不均等,均是密封端面发生变形的主要原因。
( ], ^& S [2 k0 P/ A0 d( Z" vb.镶装或粘接的动、静环接缝处泄漏造成泵的经常性泄漏,由于镶装工艺不合理引起残余变形、用材不当、过盈量不合要求、黏结剂变质均会引起接缝泄漏。, `3 M5 X$ Z J6 O9 E* Y
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。
- ~# `9 B. y7 ?2 T4 u9 v# v0 Xd.摩擦副夹入颗粒杂质。% S1 R# k9 O7 r
e.弹簧比压过小。2 }' c2 p V5 t4 d2 i
f.密封圈选材不正确,溶胀失效。
! G2 H1 E' q1 ]" x4 [6 V1 gg. V形密封圈装反。! R0 }9 p& m3 |# r( S: w- ]$ X
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。) r: r+ W1 Y k# f. o
i.密封圈压紧后,传动销、防转销顶住零件。
! T9 v* F9 y/ V$ Ij.大弹簧旋向不对。
0 P2 O9 T+ v. H& Q" C9 i$ Z1 C- ^k.转轴振动。
1 x# t. \1 d! m: l8 U9 _* Xl.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。& Q6 E% ]/ C A# @, T
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
" m8 g- n$ X [n.端面比压过大,动环表面龟裂。( Y' p9 v* A1 @! I) a; y5 q
o.静环浮动性差。
1 u, |5 m7 x/ X! T2 ?3 }5 rp.辅助装置有问题。5 f! W4 S& [3 x6 L
4.突发性泄漏
, y& s9 Z' x: h" h* L6 c/ i由于以下原因,泵密封会出现突然的泄漏。
; I8 g" ^+ B" g0 z ?5 ~(1)泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。
" d& a" {0 X6 o6 L0 B5 D; y% I3 x(2)弹簧断裂。- O; g7 C" t( Q& N$ N
(3)防转销脱落或传动销断裂而失去作用。7 ]' {1 C* I) e8 `2 x
(4)辅助装置有故障使动、静环冷热骤变导致密封面产生变形或裂纹。. Z) V" o- j2 b" J4 R
(5)由于温度变化,摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。2 d4 u7 b3 C. L+ ~& r! X: u: c
5.停泵一段时间再开支时发生泄漏3 v. S% `8 b1 J1 ]7 {% P# V
摩擦副附近介质的凝固、结晶,摩擦副上有水垢;弹簧锈蚀、堵塞而丧失弹性,均可引起泵重新开动时发生泄漏。
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