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機械密封失效分析與故障分析
4 I9 i4 m( y# \5 n1.腐蝕失效" y$ H! D( t4 j, F
機械密封因腐蝕引起的失效為數不少,常見的腐蝕類型有如下幾種。+ z; h5 P2 l" @& I1 Z# d$ i5 H# m
(1)表面腐蝕( U; | O, V+ X) M# [" O* y$ Z
由于腐蝕介質的侵蝕作用,機械密封件會發生表面腐蝕,嚴重時也可發生腐蝕穿孔,彈簧件更為明顯,采用不銹鋼材料,可減輕表面腐蝕。
! w* j3 H1 t0 K(2)點腐蝕3 b" [" I1 {9 g
彈簧套常出現大面積點蝕或區域性點蝕,有的導致穿孔,此類局部腐蝕對密封使用尚不會造成很嚴重的后果,不過大修時也應予更換。" |3 [% G) c, o
(3)晶間腐蝕
! E: N2 r3 l1 {" K- O碳化鎢環不銹鋼環座以銅焊連接,使用中不銹鋼座易發生晶間腐蝕,為克服敏化的影響,不銹鋼應進行固溶處理。1 M( W" j: y( p) O4 Q. F
(4)應力腐蝕破裂
7 X" W5 N3 l$ ~# [0 D金屬焊接波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下,往往會發生斷裂,由于彈簧的突然斷裂而使密封失效,一般采用加大彈簧絲徑加以解決。
3 p& |: L( Y! x+ Y g+ T* c(5)縫隙腐蝕
. \3 m* b Q. q7 }動環的內孔與軸套表面之間、螺釘與螺孔之間,O形環與軸套之間,由于間隙內外介質濃度之差而導致縫隙腐蝕,此外陶瓷鑲環與金屬環座間也會發生縫隙腐蝕,一般在軸套表面噴涂陶瓷,鑲環處表面涂以黏結劑以減輕縫隙腐蝕。
( s: D% ?! j; \% b7 j(6)電化學腐蝕
, d- C8 O" C- T6 ^7 j5 a9 P異種金屬在介質中往往引起電化學腐蝕,它使鑲環松動,影響密封,一般亦采取在鑲接處涂黏結劑的辦法予以克服。! j& W% q/ Q+ J. H
2。熱損失效
# l1 a" c. }& p" r) g8 @# j$ S(1)熱裂7 E* O: H4 k( q+ U1 X
如密封面處于干摩擦、冷卻突然中斷、雜質進入密封面、抽空等,會導致環表面出現徑向裂紋,從而使對偶環急劇磨損,密封面泄漏迅速增加。碳化鎢環熱裂現象較常見。6 h) c* K C0 E
(2)發泡、炭化
6 L( {0 v4 j) G( q/ }4 T2 f; W+ I使用中如石墨環超過許用溫度,則其表面會析出樹脂,摩擦面附近樹脂會發生炭化,當有黏結劑時,又會發泡軟化,使密封面泄漏量增加,密封失效。
5 ~2 Q4 d3 E7 |5 c5 {(3)老化、龜裂、溶脹
M* n. P, k7 g7 b0 W橡膠超過許用溫度繼續使用,將迅速老化、龜裂、變硬失彈。如是有機介質則溶脹失彈,這些均導致密封失效。- c0 T4 I+ p4 x0 o/ c, ~# ]1 g
凡因熱損引起密封失效,關鍵在于盡量降低摩擦熱,改善散熱,使密封面處不發生溫度劇變。
: V) ~4 K* n: B' X, D2 V9 P3。磨損失效
9 k4 ~4 i, V4 k! L! B% I摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因數大、端面比壓(包括彈簧比壓)過大、密封面進入固體顆粒等均會使密封面磨損過快而引起密封失效。采用平衡型機械密封以減少端面比壓及安裝中適當減少彈簧壓力,有利克服因磨損引起的失效,此外,選用良好的摩擦副材料可以減輕磨損。按耐磨次序材料排列為碳化鎢-碳石墨、硬質合金-碳石墨、陶瓷(氧化鋁)-碳石墨、噴涂陶瓷-碳石墨、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速鋼-碳石墨、堆焊硬質合金-碳石墨。
& g- j$ P L0 z2 _; o4。安裝、運轉等引起的故障分析6 ~0 g1 Q# O0 h, ^% x
(1)加水或靜壓試驗時發生泄漏) {5 M) F; `. k4 F% }
由于安裝不良,機械密封加水或靜壓試驗時會發生泄漏。安裝不良有下述諸方面。& y1 f+ S8 t+ `0 a$ q
a.動、靜環接觸表面不平,安裝時有碰傷、損壞。9 D/ J! ]/ A! j3 c" i
b.動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。
9 y' t, ]# i9 d/ A2 G6 Nc.動、靜環表面有異物夾入。
' ^( O2 Z8 p$ e: c9 h% J- \5 jd.動、靜環V形密封圈方向裝反,或安裝時反邊。
. T7 V# f( o5 u8 ]e.緊定螺釘未擰緊,彈簧座后退。
; e/ `% k- r) y9 O% V- }f.軸套處泄漏,密封圈未裝或壓緊不夠。- l7 ^+ P7 U2 w$ Z
g.如用手轉動軸泄漏方向性則有如下原因:彈簧力不均勻,單彈簧不垂直,多彈簧長短不一或個數少;密封腔端面與軸垂直不夠。3 V# H7 J I5 m0 \* q0 K: T
h.靜環壓緊不均勻。; @7 h( X4 w' e* R- k
(2)由安裝、運轉等引起的周期性泄漏. ]: \/ u5 s9 E# h# N
運轉中如泵葉輪軸向竄動量超過標準、轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定,密封腔內壓力經常變化均會導致密封周期性泄漏。
4 N6 X+ e# U) w8 a. M(3)經常性泄漏
0 o2 { E4 e1 O+ m' O! ea.動環、靜環接觸端面變形會引起經常性泄漏。如端面比壓過大,摩擦熱引起動、靜環的熱變形;密封零件結構不合理,強度不夠產生變形;由于材料加工原因產生的殘余變形;安裝時零件受力不均等,均是密封端面發生變形的主要原因。
, z6 f2 g8 L9 E# m2 n* cb.鑲裝或粘接的動、靜環接縫處泄漏造成泵的經常性泄漏,由于鑲裝工藝不合理引起殘余變形、用材不當、過盈量不合要求、黏結劑變質均會引起接縫泄漏。6 H6 G6 X T" X5 y b& N
c.摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏。! P! o+ ?% p9 n9 {; x
d.摩擦副夾入顆粒雜質。
: m j7 r% ?2 k; b# T( Ce.彈簧比壓過小。
/ {' ^ }: c8 Bf.密封圈選材不正確,溶脹失效。
9 e$ }: j4 @* g* g: O- y1 k |$ cg. V形密封圈裝反。/ T- F7 V1 q# p' p5 ~
h.動、靜環密封面對軸線不垂直度誤差過大。
9 j5 y2 u7 [- pi.密封圈壓緊后,傳動銷、防轉銷頂住零件。
! T" j' c& C4 B' x7 L5 `7 L2 h* o/ sj.大彈簧旋向不對。
+ P6 }7 b9 w$ {4 _3 f/ h) ck.轉軸振動。8 `2 w/ n1 `! L
l.動、靜環與軸套間形成水垢不能補償磨損位移。
) M+ n' V" r, B7 ], zm.安裝密封圈處軸套部位有溝槽或凹坑腐蝕。5 ?$ S9 |9 _- j, ]" H- n
n.端面比壓過大,動環表面龜裂。
1 W9 Q1 {5 M; u5 Wo.靜環浮動性差。3 y+ a5 x3 h7 c' J
p.輔助裝置有問題。
0 q. G+ a5 x8 k) O4.突發性泄漏& s6 f9 y \5 w" e9 {0 H2 b8 x
由于以下原因,泵密封會出現突然的泄漏。
, f( p8 e, g( W& k4 w4 \1 F, H. d(1)泵強烈振動、抽空破壞了摩擦副。: _4 r, W8 U v Y5 P! I1 N: E. e
(2)彈簧斷裂。2 _, U9 r. a! p2 Z
(3)防轉銷脫落或傳動銷斷裂而失去作用。$ ^# a4 I. k3 O9 E" C* l: C9 e; ~
(4)輔助裝置有故障使動、靜環冷熱驟變導致密封面產生變形或裂紋。
: A! h$ @+ L& W3 l0 \6 d* J(5)由于溫度變化,摩擦副周圍介質發生冷凝、結晶影響密封。5 O' }* P8 h3 g: x: \4 ?5 C- b
5.停泵一段時間再開支時發生泄漏3 l, W4 S3 Q3 B9 K! K
摩擦副附近介質的凝固、結晶,摩擦副上有水垢;彈簧銹蝕、堵塞而喪失彈性,均可引起泵重新開動時發生泄漏。0 I9 n* ]" E! g& V
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