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机械密封失效分析与故障分析. F6 J) m. ^ m7 v; w( B) M
1.腐蚀失效
( p4 C1 O" p2 @, f$ k% ^+ r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。
1 X1 t/ C* U2 W1 O- T8 M0 Z. D5 O(1)表面腐蚀
/ L" ?: P4 d/ Y. ~9 L6 Y/ f0 q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。
' S+ d+ Q1 D# h% Q$ B(2)点腐蚀
! N4 X2 D3 p0 t3 v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。& H- {9 A& K3 b2 H9 U8 b
(3)晶间腐蚀5 o" S; W0 y* U- {+ p- i9 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。* \% B( L- s. J" j2 l5 c
(4)应力腐蚀破裂
# }# l) w1 @ C& f% e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. `6 o0 N: ]( Q% `2 z$ }5 i(5)缝隙腐蚀9 `' g- ^" @6 g) @
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 S% y( n9 k, D2 c8 s/ S
(6)电化学腐蚀: ~8 N$ W g* @% ^9 W$ h9 w
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。, ]4 s6 l# M, F$ Y a
2。热损失效
9 T! k: B. e1 {" H: F1 z9 j4 V! d(1)热裂
+ `: ~. ]4 k/ S1 }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。: U( B4 @8 h% l" L! j4 @0 z
(2)发泡、炭化
9 |2 ~/ @: h' _, v. l/ L) L N) A5 ?/ t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。" M! s J* W2 M; X" s, ?
(3)老化、龟裂、溶胀5 V% [+ E. W: H# V; L# G
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。; f" c' G% J% q1 a( M
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。, R/ u. m" k. }( N6 O/ [. |% `
3。磨损失效
; z. J- o5 s# r# u( Y, f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。
5 ?, }' U; t. C6 | J! Q4。安装、运转等引起的故障分析5 H) M$ m3 f \9 E/ X
(1)加水或静压试验时发生泄漏
) c; d* T9 q0 _7 e3 f6 J4 a3 w$ H4 c4 a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。7 X/ B. t e, a7 X9 C" A% _
a.动、静环接触表面不平,安装时有碰伤、损坏。
t# z2 ?4 E* L7 j3 A: rb.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。# R- W A8 D6 y# v
c.动、静环表面有异物夹入。 ?7 o: K* l; D d7 A5 E1 u" Z% r
d.动、静环V形密封圈方向装反,或安装时反边。
% V) w0 e$ v0 m, p2 qe.紧定螺钉未拧紧,弹簧座后退。$ \7 A- j0 n9 ?+ B
f.轴套处泄漏,密封圈未装或压紧不够。
( h! E3 L, |$ H8 m7 a6 j# Dg.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。
, ~/ q s' z* Y8 Rh.静环压紧不均匀。
% ?7 @' ]6 f. y3 Y, y' l5 M(2)由安装、运转等引起的周期性泄漏$ i- W. J& x- `" R/ W5 f
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。
4 S. g, X" r: @* g( o6 |9 \7 m(3)经常性泄漏; X+ m8 N7 B1 }1 u0 d3 t
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 J) H; G2 M6 k z' ? e
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。" ?4 L5 N$ F. K8 w- O+ c6 [
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。" u- \7 C* T5 I$ `$ O- F' W
d.摩擦副夹入颗粒杂质。
! F# z* x) p( Te.弹簧比压过小。 g6 l- o s! t
f.密封圈选材不正确,溶胀失效。
% K8 W$ `. K8 o+ Sg. V形密封圈装反。
+ V4 ?2 n5 h( \! Q( T1 ?h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。
U; f( A& l5 T5 \. N% ni.密封圈压紧后,传动销、防转销顶住零件。
2 ` p, _0 i9 m3 ^j.大弹簧旋向不对。$ Z! G: x: y& F7 x S, N! u9 D. g
k.转轴振动。
6 M1 x0 V: y q) Y9 g7 ul.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。7 q5 J6 {/ X( J& L
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。: `+ B: M1 |- `0 O* ~# E k
n.端面比压过大,动环表面龟裂。# j* S* e$ M& L+ f1 [1 E, b6 ?! z
o.静环浮动性差。
6 Z8 R% A4 @' k2 sp.辅助装置有问题。
\% j. i6 O0 s6 f& b1 C* ~2 H4.突发性泄漏
3 t8 Z. Y* V: z6 @! A" _由于以下原因,泵密封会出现突然的泄漏。7 v* U6 Q9 N7 O" T4 Y
(1)泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。/ f; c ?9 D `4 y5 Y7 y
(2)弹簧断裂。
& n$ m2 B0 A- k/ q" T) z& w(3)防转销脱落或传动销断裂而失去作用。, E* d% l' Y+ z$ @6 ?9 W
(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。0 P# D$ m2 b( C# C) Z# K( v# w
(5)由于温度变化,摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。
- }! j# H6 T7 i5 V- m5.停泵一段时间再开支时发生泄漏
( o, Z7 O* ~" }3 U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。 i) q; K: { {6 U5 U
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