機械密封的檢修工藝

魏珊珊

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學院，江蘇徐州221006）

0 引言

機械密封件屬于精密、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機械基礎(chǔ)元件之一，是各種泵類、反應(yīng)合成釜、透平壓縮機、潛水電機等設(shè)備的關(guān)鍵部件。其密封性能和使用壽命取決于許多因素，如選型、機器的精度、正確的安裝使用等。

選型的主要參數(shù)有：密封腔體壓力（MPa）、流體溫度（℃）、工作速度（m/s）、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。

選型的基本原則為：1）根據(jù)密封腔體壓力，確定密封結(jié)構(gòu)采用平衡型或非平衡型，單端面或雙端面等；2）根據(jù)工作速度，確定采用旋轉(zhuǎn)式或靜止式，流體動壓式或非接觸型；3）根據(jù)溫度及流體性質(zhì)，確定摩擦副和輔助密封材料，以及正確選擇潤滑、沖洗、保溫、冷卻等機械密封循環(huán)保護系統(tǒng)等；4）根據(jù)安裝密封的有效空間，確定采用多彈簧或單彈簧或波形彈簧，內(nèi)裝式或外裝式。

1 機械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng)

1）設(shè)備的密封部位在安裝時應(yīng)保持清潔，密封零件應(yīng)進行清洗，密封端面完好無損，防止雜質(zhì)和灰塵帶入密封部位；

2）設(shè)備轉(zhuǎn)軸的徑向跳動應(yīng)≤0.04毫米，軸向竄動量不允許大于0.1毫米；

3）安裝時在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機械油，以便能順利安裝；

4）在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封摩擦付破損而密封失效；

5）安裝靜環(huán)壓蓋時，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環(huán)端面與軸心線的垂直要求；

6）安裝后用手盤動轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸應(yīng)無輕重感覺；

7）安裝后用手推動動環(huán)，能使動環(huán)在軸上靈活移動，并有一定彈性；

8）設(shè)備在運轉(zhuǎn)前必須充滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效。

2 機械密封的故障分析與應(yīng)對措施

一般機械密封分析時常見的密封故障原因，通常是經(jīng)過分析使用中經(jīng)歷的過程而得來的。

a）密封工作時氣震（飛濺和濺射）；b）密封泄漏和格蘭結(jié)冰；c）密封面穩(wěn)定滴漏；d）工作時密封尖叫；e）格蘭外側(cè)有石墨環(huán)粉積聚；f）泵和（或）軸振動；g）密封壽命短。

1）干運轉(zhuǎn)，端面間液體不足或無液體。

癥狀：靜環(huán)有嚴重的磨損和凹槽。硬環(huán)表面有擦亮痕跡，或有徑向裂紋（熱裂）和變色。膠圈硬化。石墨環(huán)有唱片狀溝紋。糾正措施：選用平衡型密封；選用導(dǎo)熱系數(shù)高的硬質(zhì)材料；檢查排氣情況；改善循環(huán)狀況。

2）汽化（閃蒸）當密封面摩擦熱集聚時，端面間液膜發(fā)生局部沸騰。癥狀：密封發(fā)音或冒氣（間歇震蕩）。靜環(huán)被咬蝕，產(chǎn)生彗星狀紋理過程導(dǎo)致窄環(huán)外緣切邊。硬環(huán)發(fā)生熱裂。端面內(nèi)緣處有石墨粉塵堆積。糾正措施校核密封設(shè)計參數(shù)；改善循環(huán)狀況。

3）端面變形。癥狀：機泵啟動時，密封發(fā)生泄漏且泄漏量隨時間變化。將端面在平臺上輕研，有變形痕跡。糾正措施：自然時效變形，重新研磨；裝配不當，重新仔細裝配；機泵對中不良、軸承損壞，調(diào)整機泵。

4）皰疤。高黏度液體端面間的剪切應(yīng)力超過石墨的破壞強度。停泵時，由于溫度下降液體黏度增大使泵重新啟動出現(xiàn)問題。癥狀：碳石墨顆粒從端面脫出；硬環(huán)有拋光痕跡；在細小間隙中殘留石墨顆粒。糾正措施：檢查循環(huán)情況；采用15～30min的蒸氣預(yù)熱或※低壓蒸汽保溫。

5）磨粒磨損。介質(zhì)中含有磨削性固體顆粒。癥狀：固體顆粒殘留或堆積在端面和細小間隙等處。糾正措施：采用耐磨材質(zhì)作為端面；改善循環(huán)條件：旋液分離器、外部潔凈沖洗。

6）結(jié)焦。高溫烴常出現(xiàn)結(jié)焦故障。液膜泄漏量小時，密封的大氣側(cè)就有結(jié)焦傾向，它將阻撓端面的追隨，并造成端面磨損。癥狀：固體顆粒集聚在滑動件的大氣側(cè)。糾正措施：改軟質(zhì)端面為硬質(zhì)端面；采用熱水、蒸汽或溶劑作為永久性急冷。

7）滑移直徑損壞。在振動和腐蝕情況下，使端面失去追隨性。微震磨損和電化腐蝕。癥狀：滑移直徑上在滑移輔助密封圈附近出現(xiàn)嚴重的麻點和腐蝕（腐蝕氧化層無法形成）。糾正措施：檢查泵和電機的對中性、消除震動、軸承故障以及軸是否彎曲；滑移直徑淬硬或噴涂陶瓷。

8）彈簧變形和斷裂。出現(xiàn)在依靠彈簧傳遞扭矩的單彈簧密封中。癥狀：彈簧斷面處有徑向裂紋。彈簧末端和軸套上有磨痕并由于彈簧打滑而留有縮徑。糾正措施：檢查旋向是否正確。

9）波紋管的斷裂。焊菇，熱影響區(qū)，基體。癥狀：焊菇部位斷裂，屬于焊接質(zhì)量問題。熱影響區(qū)部位斷裂首先是因為這一部分是應(yīng)力集中區(qū)，交變載荷引發(fā)密封工作時的疲勞損傷。奧氏體不銹鋼如316L熱影響區(qū)在焊接高溫作用下，硬度下降，在載荷作用下導(dǎo)致破壞。波片基體斷裂較少見，且僅出現(xiàn)在奧氏體應(yīng)力腐蝕。波紋管在沖壓，焊接等工作過程中必然殘存應(yīng)力，當遇到鹵素離子時會沿應(yīng)力方向出現(xiàn)腐蝕，導(dǎo)致材質(zhì)強度下降破壞。糾正措施：提高焊接質(zhì)量。改變波形，將應(yīng)力作用范圍分散，避免過于集中在熱影響區(qū)。采用馬氏體鋼等成品熱影響區(qū)硬度不變的材料。避免應(yīng)力腐蝕，應(yīng)選擇適當材質(zhì)。

10）石墨環(huán)（或陶瓷）斷裂。聚四氟乙烯o型圈的摩擦力小，靜環(huán)隨著動環(huán)轉(zhuǎn)動，接觸銷釘后破碎。癥狀在銷釘槽處的石墨環(huán)開裂或打掉一塊。糾正措施制作銷釘套；采用其他類型密封圈或靜環(huán)結(jié)構(gòu)。o型圈過熱：通常由于端面熱量傳導(dǎo)不利導(dǎo)致。癥狀：橡膠圈硬化、開裂。聚四氟乙烯變藍或變黑?？拷芊舛嗣娴那闆r最嚴重。糾正措施校核密封設(shè)計；檢查并改善循環(huán)狀況。o型圈擠，o型圈的一部分被強行通過很小的縫隙。裝配或組裝元件時用力過大，或密封間隙過大。癥狀o型圈被切割或撕破外皮。糾正措施：檢查裝配方法。o型圈腐蝕、溶脹、癥狀、材質(zhì)選用不合適時，會發(fā)生溶脹、斷裂、變形等故障。糾正措施依據(jù)實際工況，重新選擇材質(zhì)。

11）石墨沖蝕（元件）當沖洗液壓力過大或含有磨削性顆粒。癥狀：在沖洗液入口正對的元件處有沖蝕坑槽。糾正措施降低沖洗液壓力；采用旋液分離器。抽空：系統(tǒng)壓力波動較大或密封端面處產(chǎn)生氣蝕癥狀：端面圓處掉渣，圓周呈波紋狀，o型圈擠出，靜環(huán)離位。糾正措施：改變系統(tǒng)操作工藝，加大沖洗量。

3 機械密封日常運行和維護問題

1）啟動前的準備工作及注意事項

a）全面檢查機械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。b）機械密封啟動前進行靜壓試驗，檢查機械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多，應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無效，則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗壓力用2-3公斤/平方厘米。c）按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。

2）安裝與停運

a）啟動前應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。對于輸送凝固的介質(zhì)時，應(yīng)用蒸氣將密封腔加熱使介質(zhì)熔化。啟動前必須盤車，以防止突然啟動而造成軟環(huán)碎裂。b）對于利用泵外封油系統(tǒng)的機械密封，應(yīng)先啟動封油系統(tǒng)。停車后最后停止封油系統(tǒng)。c）熱油泵停運后不能馬上停止封油腔及端面密封的冷卻水，應(yīng)待端面密封處油溫降到80度以下時，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。

3）運轉(zhuǎn)

a）泵啟動后若有輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時間。如連續(xù)運行4小時，泄漏量仍不減小，則應(yīng)停泵檢查。b）泵的操作壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動不大于1公斤/平方厘米。c）泵在運轉(zhuǎn)中，應(yīng)避免發(fā)生抽空現(xiàn)象，以免造成密封面干摩擦及密封破

機械密封本身是一種要求較高的精密部件，對設(shè)計、機械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。大量實踐表明，引起密封故障的原因是復(fù)雜的，多方面的。因此，對密封失效的維修要在正確診斷失效原因的基礎(chǔ)上，采取針對性的措施進行維修，并且要詳細分析各種影響機械密封失效的因素，按照規(guī)定的使用條件和范圍選用機械密封，才能保證機械密封的良好運[1]行。

［1] 聶立平．機械密封失效的原因分析[J] ．工業(yè)技術(shù),2009(15).

［2] 王鵬,李文樂,楊延翔,等.歐盟REACH法規(guī)實施進展及中國石油應(yīng)對情況[J] .當代石油石化,2010,6:27-31.

［3] 顧永泉．機械密封實用手冊[S] .北京:機械工業(yè)出版社,2005．