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机械密封失效分析与故障分析
" I& d4 D) \% |( g1.腐蚀失效, M- A0 i# V( V$ X& [' q6 T3 m4 |8 r& d
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。: l$ `8 n: n4 Z* r8 N4 b `
(1)表面腐蚀
/ X7 w* i+ q, Q2 C4 r9 I5 J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。
- G- X* A$ j# O(2)点腐蚀. j9 ^4 i8 V+ f8 e3 i4 y7 r
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。9 D3 o/ Y A$ K0 m
(3)晶间腐蚀9 }$ o3 X6 `' d; T8 B5 s: q2 n0 j4 r
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 N" q# z- \9 d
(4)应力腐蚀破裂
! J7 f& V6 _/ f3 i' ?* R( F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。2 w% G4 J& h4 U6 B
(5)缝隙腐蚀! a: |. \3 R E
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。% u, {+ b0 ^$ o. m; T" O9 c1 D8 A
(6)电化学腐蚀6 P. u* J& C8 v% P$ H
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。
" t$ O! a+ T8 r" r. o& O4 M2。热损失效! G; o6 y% N- `
(1)热裂5 J5 V4 x/ Z, Z6 ~7 {* J0 F; |
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。
( O( F# d" W' m# M& D7 y* s- X) Y(2)发泡、炭化. a' ~7 S; ^1 W1 h9 Q
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。
+ l. l9 n/ v; W' K# r; x) I(3)老化、龟裂、溶胀
x+ A3 |- w& T1 @$ r8 m4 ]: w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。
) q) D4 v; |; f. g, p! h8 h" T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。. r6 [4 P3 \2 O- F0 r8 k. p
3。磨损失效
0 B6 H' X& L0 u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 R& H- ^' |* ~( m$ I" }+ Z
4。安装、运转等引起的故障分析0 {, e; l6 k7 Q0 `7 i6 P1 M
(1)加水或静压试验时发生泄漏
1 K& s* p% b' G4 P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。
: v2 s! G( `& ^8 p" f; {! l% Ia.动、静环接触表面不平,安装时有碰伤、损坏。5 R9 N# W& B$ z: c6 j8 V
b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。% \- F$ n0 L& J' v) [# r `
c.动、静环表面有异物夹入。8 [1 \9 \+ n- d
d.动、静环V形密封圈方向装反,或安装时反边。5 l. @1 [# [* ~" r; J3 f# `: A9 O
e.紧定螺钉未拧紧,弹簧座后退。8 a8 } f8 R4 A S( e/ \2 d
f.轴套处泄漏,密封圈未装或压紧不够。
( q. `( t3 U( X" K3 _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。( z% l' y/ R: b) K- S9 O9 D
h.静环压紧不均匀。
& M" W9 Y0 _: n( D' B4 j/ b1 V(2)由安装、运转等引起的周期性泄漏
( c$ J& X, F+ B7 R1 l$ d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。# k7 ]- J: |/ c2 @( }
(3)经常性泄漏
+ y6 Z& C9 }' X3 v5 a& Q8 l/ e7 o- 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。( v# k( G7 t( M ]% u
b.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。' f+ r1 g2 F" w7 C' X4 a( G1 [
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。
4 z) I' }# ~! @+ D% xd.摩擦副夹入颗粒杂质。
6 Q) `8 I4 I0 ]4 P" qe.弹簧比压过小。8 y& F, I N0 F8 P) ]+ J/ H. m
f.密封圈选材不正确,溶胀失效。
- ?, d8 \( N4 [. W/ x& T/ Q6 `& n+ e rg. V形密封圈装反。" }. F5 ~/ ~2 d* O8 Z0 z _
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。/ z* j/ b% f- ` v) M& m) R0 ]
i.密封圈压紧后,传动销、防转销顶住零件。3 B: B) ]. i" c! P6 W" m3 ^% w1 R
j.大弹簧旋向不对。# x9 c( C6 J: R" ?
k.转轴振动。7 r9 H7 y! h; p% y/ J: b4 {
l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。( B% }# G" [2 {! v3 y6 t$ k
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
) Z" y% X' m, C0 V0 }n.端面比压过大,动环表面龟裂。9 t, o3 f* ^2 ]. l* J6 b0 A- x
o.静环浮动性差。
: j3 z6 V& @( K" Tp.辅助装置有问题。" n5 e. ~) ?9 G7 o% m% {3 y
4.突发性泄漏/ \1 h# x7 A1 L; ^0 K
由于以下原因,泵密封会出现突然的泄漏。$ U* F! v9 B1 r4 |7 w
(1)泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。8 t# o% Z% \+ s) ]$ x
(2)弹簧断裂。
+ ], [; Z% f3 u% t(3)防转销脱落或传动销断裂而失去作用。
& ]# l. e) \6 `- `/ f [(4)辅助装置有故障使动、静环冷热骤变导致密封面产生变形或裂纹。
' d% k0 t* t% V(5)由于温度变化,摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。7 e4 \0 B1 Q% i' T- J
5.停泵一段时间再开支时发生泄漏
0 V u8 A: B! {! ^: x3 o摩擦副附近介质的凝固、结晶,摩擦副上有水垢;弹簧锈蚀、堵塞而丧失弹性,均可引起泵重新开动时发生泄漏。8 p! i1 |& g( N9 O' \) w
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