機(jī)械密封的失效原因分析

馬力軍（大慶煉化公司機(jī)電儀廠，黑龍江 大慶 163411）

機(jī)械密封的失效原因分析

馬力軍（大慶煉化公司機(jī)電儀廠，黑龍江 大慶 163411）

簡(jiǎn)要分析了機(jī)械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上失效原因的分析。

機(jī)械密封；原因分析

在對(duì)泵用機(jī)械進(jìn)行密封時(shí)，可采用的形式較多，且型號(hào)存在差別。一般而言，泵用機(jī)械密封包括下列5個(gè)位置的密封:一是，軸套與軸間的密封；二是，密封端蓋與泵體間的密封；三是，動(dòng)、靜環(huán)間密封；四是，密封端蓋與泵體間的密封；五是，對(duì)靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封。

1 安裝靜試時(shí)泄漏

在完成密封操作之后，為了解密封情況可通過(guò)靜試的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；此如，如果發(fā)現(xiàn)并無(wú)太多的泄漏量，一般可以斷定為動(dòng)靜環(huán)密封圈故障；反之，可以斷定為動(dòng)、靜環(huán)摩擦副發(fā)生故障。在進(jìn)行上述工作以后，可以進(jìn)行手動(dòng)盤車的方式觀察，此時(shí)的泄漏不明顯，可認(rèn)為靜、動(dòng)環(huán)密封圈故障；反之，可認(rèn)為摩擦副故障；當(dāng)介質(zhì)順著軸向流出時(shí)，一般是動(dòng)環(huán)密封圈故障，當(dāng)介質(zhì)流出方向?yàn)樗闹軘U(kuò)散或由冷卻孔流出時(shí)，一般斷定是靜環(huán)密封圈出現(xiàn)問(wèn)題。同時(shí)，泄漏通道共存的情況也有可能，但分主次，所以在周密考慮和認(rèn)真觀察以后，進(jìn)行成功判斷不是難事。

2 試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏

在靜試完成時(shí)，可以進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)操作，此時(shí)形成巨大離心力，阻礙流出現(xiàn)象的出現(xiàn)。所以，試運(yùn)轉(zhuǎn)期間否定了軸間及端蓋密封失效泄露因素，往往是動(dòng)、靜環(huán)二者摩擦副損壞。而導(dǎo)致摩擦副密封無(wú)法發(fā)揮作用的原因有：

(l)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)例如抽空、氣蝕、憋壓等情況時(shí)，產(chǎn)生軸向力很強(qiáng)，致使動(dòng)、靜環(huán)出現(xiàn)分開(kāi)；(2)進(jìn)行密封操作的壓縮量太大，造成副端面損壞；(3)動(dòng)環(huán)密封圈安裝不規(guī)范，彈簧不能很好發(fā)揮作用；(4)靜環(huán)的密封圈松動(dòng)，運(yùn)作時(shí)靜環(huán)易出現(xiàn)脫離；(5)使用介質(zhì)不純，使得運(yùn)作摩擦較大，靜環(huán)密封端面易受損；(6)由于未選擇合理的計(jì)時(shí)，造成密封端面出現(xiàn)比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性大的情況。這些均可能會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中時(shí)有發(fā)生，少部分可以由調(diào)整靜環(huán)座的方式進(jìn)行改善，但大部分情況都是需要進(jìn)行重裝處理，進(jìn)行改善。

由密封端面潤(rùn)滑膜原因出現(xiàn)的失效情況：

a)受密封載荷影響，密封腔易出現(xiàn)干摩擦情況；b)介質(zhì)比飽和蒸汽壓小，讓液膜出現(xiàn)閃蒸，失去原有功能；c)有些介質(zhì)存在揮發(fā)屬性，當(dāng)冷卻系統(tǒng)存在故障時(shí)，則運(yùn)作形成熱量會(huì)讓原有的飽和蒸汽壓上升，致使介質(zhì)當(dāng)前壓力不滿足要求。

受腐蝕影響使得密封失效：

a)密封面點(diǎn)蝕或穿透。b)受焊接影響，致使不銹鋼座出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象；c)受應(yīng)力和介質(zhì)腐蝕的相互影響，焊接金屬波紋管、彈簧破裂現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

受高溫效應(yīng)致使密封失效：

a)熱裂易致使高溫油泵出現(xiàn)泄露情況。當(dāng)密封面進(jìn)行干摩擦、冷卻水補(bǔ)給不足，含雜質(zhì)等，環(huán)面易產(chǎn)生徑向裂紋；b)石墨炭化造成的。正常運(yùn)作中，若石墨環(huán)溫度超過(guò)規(guī)范，則有樹(shù)脂產(chǎn)生，產(chǎn)生的樹(shù)脂在溫度較高時(shí)發(fā)生炭化，若接觸到粘結(jié)劑，致使發(fā)泡軟化，喪失密封；c)輔助密封件受熱，易出現(xiàn)老化、龜裂、變硬失彈情況，導(dǎo)致失效。

當(dāng)前的柔性石墨能夠很好的滿足日常需求，但是缺乏彈性。在進(jìn)行安裝時(shí)易造成損壞。

受密封端面磨損出現(xiàn)的密封失效：

a)摩擦副用料組成自身屬性缺陷,嚴(yán)重影響了密封性。根據(jù)耐磨性的優(yōu)劣大致可以將一般采用的資料進(jìn)行排序：碳化硅—碳石墨、硬質(zhì)合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質(zhì)合金——碳石墨。

b)固體顆粒介質(zhì)使得密封面易損壞，進(jìn)而出現(xiàn)失效的情況。固體顆粒的研磨劑功能，讓密封面出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。而密封面的正?？障?，機(jī)械密封平衡度和密封端面液膜閃蒸等，均是固體顆粒進(jìn)入重要誘因。

c)機(jī)械密封的平衡程度β同樣影響了密封磨損。通常，平衡程度約為β=75%時(shí)較好。β＜75%，磨損量減少，但流出大大介質(zhì)增多，密封面易受影響。而高負(fù)荷(高PV值)的密封，因?yàn)槭苣Σ劣绊?，β通常?5%～70%較好，而低沸點(diǎn)的烴類介質(zhì)，受溫度和介質(zhì)氣化影響較大，因此β在80%～85%之間較好。

受安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和設(shè)備自身因素影響導(dǎo)致的密封泄漏：

a)受安裝影響，出現(xiàn)的泄漏，其影響因素如下：1)動(dòng)、靜環(huán)接觸面不平，在前期的組裝過(guò)程中碰傷、受損，不能很好的滿足后來(lái)的需求；2)動(dòng)、靜環(huán)密封圈大小不合理、壓力不夠，不能很好的貼合使用；3)動(dòng)、靜環(huán)中存在堅(jiān)固介質(zhì)；4)動(dòng)、靜環(huán)V型密封圈方向錯(cuò)誤或反邊；5)軸套泄漏，沒(méi)有安裝密封圈或缺乏壓力；6)彈簧受力不和合理，單彈簧不垂直，多彈簧長(zhǎng)度有偏差；7)密封腔端面和軸不垂直；8)軸套中存在許多腐蝕點(diǎn)，已出現(xiàn)零件損壞。

b)設(shè)備一般運(yùn)轉(zhuǎn)作時(shí)，導(dǎo)致泄漏的因素如下：1)泵葉輪軸向變化不合理，轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)規(guī)律性振動(dòng)，同時(shí)相關(guān)操作缺乏科學(xué)性，密封腔內(nèi)壓力不恒定等致使介質(zhì)易流出；2)當(dāng)摩擦副由于長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)變形的情況或者損壞的情況時(shí)，會(huì)在一定程度上影響跑合作用的發(fā)揮，最終造成泄露情況的出現(xiàn)；3)未嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)注，采用合理的密封圈材料，導(dǎo)致出現(xiàn)溶脹失彈的情況；4)所采用的大彈簧在實(shí)際的轉(zhuǎn)向中存在一定的錯(cuò)誤；5)設(shè)備運(yùn)作的振動(dòng)過(guò)大；6)動(dòng)、靜環(huán)和軸間有阻礙，讓彈簧失功能受到嚴(yán)重影響成的泄露；7)密封環(huán)出現(xiàn)龜裂等。

c)當(dāng)使用一定周期后，泵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泄漏的情況，這主要是因?yàn)槟Σ粮敝車橘|(zhì)當(dāng)處于較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)了凝固、結(jié)晶，而此時(shí)原先的彈簧也開(kāi)始遭遇嚴(yán)重侵蝕、喪失彈性。

d)泵軸擾度過(guò)強(qiáng)。

[1]陳匯龍,任坤騰,李同,王彬,趙斌娟.乳液設(shè)備機(jī)械密封端面改型及沖洗降耗分析[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2017,(03):235-242+255.

[2]孫三朵.機(jī)械密封失效原因分析探討[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2011,(10):302-303.

[3]顧中華.4112-P3激冷水泵機(jī)械密封失效原因分析及對(duì)策[J].機(jī)械,2009,(09):74-77+80.

[4]胡亞杰,王志強(qiáng),趙永極.機(jī)械密封失效原因分析[J].橡塑技術(shù)與裝備,2002,(08):40-41.