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机械密封失效分析与故障分析
5 i. @. ]5 o m; w# S l4 }2 r. \1.腐蚀失效0 S& A4 J8 l# h# a; S4 B
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。/ o, {$ X# `) d2 z2 s
(1)表面腐蚀
; t# v1 }/ h* m6 [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。
* H3 C: i, V5 |5 s4 {. F(2)点腐蚀/ H* n1 [2 ]: W6 g3 j5 o9 n" V m 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。
4 l4 [: D+ b5 \(3)晶间腐蚀( b9 E( j- v9 x' d. `
碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接,使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀,为克服敏化的影响,不锈钢应进行固溶处理。, ^2 B# @. F3 L4 L+ H
(4)应力腐蚀破裂
: u' L9 d* B0 ^' ~ ?: @金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下,往往会发生断裂,由于弹簧的突然断裂而使密封失效,一般采用加大弹簧丝径加以解决。+ R2 _9 \' v* \, t
(5)缝隙腐蚀
+ V+ C, ^) z( r8 s动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间,O形环与轴套之间,由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀,此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀,一般在轴套表面喷涂陶瓷,镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。
4 t" o9 s% W b+ k6 A1 W5 _4 Q/ s(6)电化学腐蚀8 F- N3 G" M0 [& N9 q6 g
异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀,它使镶环松动,影响密封,一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。& `5 @# R& D' q- S+ V3 Y w4 n
2。热损失效9 P9 }1 M* c3 r6 [7 G
(1)热裂' d" K" m( E, e
如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面、抽空等,会导致环表面出现径向裂纹,从而使对偶环急剧磨损,密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。
( i& {4 H8 Z. ?" u' E* f(2)发泡、炭化
5 n8 _8 F( q5 u( i/ m/ J% Q使用中如石墨环超过许用温度,则其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生炭化,当有黏结剂时,又会发泡软化,使密封面泄漏量增加,密封失效。3 c% ] x4 _7 C
(3)老化、龟裂、溶胀
/ V9 N7 \) B* t; H, b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。7 d6 I) C0 h, s9 m* W- E
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。
$ ^" _4 N, y& A$ g+ p. ^' [3。磨损失效
" v9 Z" f- Y0 c. t( y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。; \7 ?1 V$ r4 J/ E1 h9 h
4。安装、运转等引起的故障分析( D4 F9 L& A0 `4 l: ^4 z/ a
(1)加水或静压试验时发生泄漏
2 k$ U' M g% u2 Z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。8 }5 K$ u7 C7 Y" n+ \1 m+ m& ~
a.动、静环接触表面不平,安装时有碰伤、损坏。
9 Q; g* K `! @+ qb.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。) ~. U; r6 o1 f! c0 X4 G
c.动、静环表面有异物夹入。8 l6 g' p+ s9 p5 S* H9 [
d.动、静环V形密封圈方向装反,或安装时反边。& | C4 g* P1 t; A/ k. F
e.紧定螺钉未拧紧,弹簧座后退。
/ |9 J9 `2 B3 a8 _% g' g$ Y9 Qf.轴套处泄漏,密封圈未装或压紧不够。
! Q( r6 {: T0 S2 X; w- bg.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。) }; Y4 n y6 B- T
h.静环压紧不均匀。" j+ v8 v/ b) G- y
(2)由安装、运转等引起的周期性泄漏
# |& D+ F, X7 A V3 e3 E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。
$ _" r& m$ T$ A4 u9 Y0 }/ @(3)经常性泄漏) e% S1 ]/ F0 O8 L
a.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 e ?) b) B6 E5 gb.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。$ {6 `6 F. K P6 b
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。
# W0 `0 F& N( z# _# Y2 cd.摩擦副夹入颗粒杂质。
* f% c; x5 H9 ]2 m8 w. j' i" Je.弹簧比压过小。) @% o C7 _ ?) ]% P
f.密封圈选材不正确,溶胀失效。. Y8 l' I8 t. W6 ^" A ^8 x5 q& m
g. V形密封圈装反。( ^4 K! Z0 o; U8 T, P
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。( J, W* y6 T( f- ?+ u
i.密封圈压紧后,传动销、防转销顶住零件。
3 }( i, a% {( u2 pj.大弹簧旋向不对。
: i3 |$ I& M- Y! o Ok.转轴振动。
5 \# r5 \8 h+ f0 U4 Z3 ^l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。
: Z* e- [9 w6 Am.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
1 \; I' c! d2 b- jn.端面比压过大,动环表面龟裂。! Z: J- D; [; S4 H5 E! X _
o.静环浮动性差。& R# A W7 J M, U# K
p.辅助装置有问题。+ R. \& r# H# K; Y- t! W3 @$ r
4.突发性泄漏. c( B, Y) b- B2 H4 W
由于以下原因,泵密封会出现突然的泄漏。
J- s, P+ \1 e7 A(1)泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。( N( G8 @! ~' \6 q5 t& y
(2)弹簧断裂。
& b! [: c4 Y2 g4 S, ^1 W: I4 T(3)防转销脱落或传动销断裂而失去作用。
1 `2 |, r6 B7 y" f% j(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。
6 V/ b) Z2 w" w, P/ ^8 i(5)由于温度变化,摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。, k5 z; ^; k H: \
5.停泵一段时间再开支时发生泄漏$ \% u/ m8 l+ }
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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