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机械密封失效分析与故障分析' ~( a# ^4 d- e ~% d8 Z
1.腐蚀失效1 A) y7 `( i" n/ z2 B* `3 W
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。. a- G. t0 X' k. s* G# U' V
(1)表面腐蚀
1 ~- q4 T9 x: o$ {+ S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。
& }$ L8 I A5 P3 s$ R7 S(2)点腐蚀
\2 {: a, T8 Z! a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。
: t# a$ j8 K: s9 J2 X/ ^(3)晶间腐蚀
& {: [& x" ~+ o- `+ d) ^* t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。
) t3 y% i/ ]# q+ Z8 L6 g( O- C1 C; h# N(4)应力腐蚀破裂
: M' ?$ P% L/ t& w' Z- q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。( }$ ]% `' O) @- |
(5)缝隙腐蚀
$ {! T. _3 I4 G2 x: 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。
2 w# E0 d2 p* F# T E(6)电化学腐蚀6 q; Q3 k& g7 `
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。
2 Q& @. v, [% n4 q2。热损失效. O k1 g3 n1 Q e. e* |' [7 Y/ m
(1)热裂
" U- r- w2 R+ i' l% S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。
. G# c0 l% \+ {% b }$ _+ \(2)发泡、炭化6 L* `$ @# ]$ o* U+ I
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。# v6 A0 T% z$ K) ?' R- I
(3)老化、龟裂、溶胀
G. G; ?! h8 L# A/ t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。
" O. k5 B# }/ b1 N+ J4 ?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。
1 @/ G" l/ f) M* n% B3。磨损失效1 D B* c% u) \8 ~- A' p4 M
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。, s# i. R: M0 i1 h4 `; q
4。安装、运转等引起的故障分析
( N$ l: S0 |( K# m: u* F(1)加水或静压试验时发生泄漏
! q; T5 C5 X* N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。
; q, ~6 F" G8 \: i! Ra.动、静环接触表面不平,安装时有碰伤、损坏。/ E8 X+ } o( x( r
b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。+ `& X6 X) k, E+ A- |9 g9 q
c.动、静环表面有异物夹入。
7 ?4 z* R' b# ?, q: ?' Gd.动、静环V形密封圈方向装反,或安装时反边。9 z5 ~' h, l; I" H# m8 P' \
e.紧定螺钉未拧紧,弹簧座后退。2 r" \' G1 S, @( }
f.轴套处泄漏,密封圈未装或压紧不够。
- x2 K5 t5 @: @" p' t7 u% h {# q" Ig.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。
8 K" F7 }' J3 mh.静环压紧不均匀。
' ?; w5 B$ F' ~! D" z2 N(2)由安装、运转等引起的周期性泄漏
2 ?; x' [2 U6 h* h( i" r) X6 Y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。
& i/ C4 `' ~3 i$ _(3)经常性泄漏
. ]1 i) K% r2 M5 d+ [$ L7 [1 N: ba.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。
3 o9 V4 e1 }& z5 W2 k* x8 Ob.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。
" _$ [: e0 @3 f/ _1 S2 M: zc.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。+ P9 q, L6 l0 ~5 z: v
d.摩擦副夹入颗粒杂质。
. {3 s, S4 }" f; U) z% Se.弹簧比压过小。
1 w1 ]7 d E, f# k& f$ D" Vf.密封圈选材不正确,溶胀失效。$ \, f/ g/ |# [4 s9 S$ g) }" L
g. V形密封圈装反。6 t& G; u3 @8 {+ U* u( p
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。1 Z2 J a1 b+ O$ l# V+ N
i.密封圈压紧后,传动销、防转销顶住零件。! |3 Y' u$ g9 K) j% v( q1 y2 U
j.大弹簧旋向不对。! D9 R% k5 ]) Z/ z( p8 e8 D
k.转轴振动。9 J* k( R, Q. P; K/ O
l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。' n7 |7 F$ }0 u* C2 i7 l
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
2 W3 b9 a0 a" h; E' ]n.端面比压过大,动环表面龟裂。8 Y! l+ p. e1 } ~' B* R/ s
o.静环浮动性差。
5 G. ]! G& c N7 o b, S6 k/ ^9 {p.辅助装置有问题。/ v( l# G4 c, ^3 p: X
4.突发性泄漏
* ~" b% q( E. F! Z由于以下原因,泵密封会出现突然的泄漏。4 z2 j. |# x" y: B2 g' `2 |
(1)泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。
3 Y/ w! j0 t7 F! z- l* M+ s6 v(2)弹簧断裂。
' [: B" l Y( Y4 c6 h% Y(3)防转销脱落或传动销断裂而失去作用。
) {- p+ v6 X' ~9 H' \9 f p! V(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。5 W t. d- N" B! x
(5)由于温度变化,摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。
+ K2 `1 v% s% v2 `# h5.停泵一段时间再开支时发生泄漏
/ Y, u) q2 W# M- j* x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。6 M& q- d( h8 o
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