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機械密封失效分析與故障分析

來源:   2009年07月21日 11:23   855
    1.腐蝕失效機械密封因腐蝕引起的失效為數(shù)不少,常見的腐蝕類型有如下幾種。

    (1)表面腐蝕由于腐蝕介質(zhì)的侵蝕作用,機械密封件會發(fā)生表面腐蝕,嚴重時也可發(fā)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。

    (2)點腐蝕彈簧套常出現(xiàn)大面積點蝕或區(qū)域性點蝕,有的導(dǎo)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(yīng)予更換。

    (3)晶間腐蝕碳化鎢環(huán)不銹鋼環(huán)座以銅焊連接,使用中不銹鋼座易發(fā)生晶間腐蝕,為克服敏化的影響,不銹鋼應(yīng)進行固溶處理。

    (4)應(yīng)力腐蝕破裂金屬焊接波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下,往往會發(fā)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。 

    (5)縫隙腐蝕動環(huán)的內(nèi)孔與軸套表面之間、螺釘與螺孔之間,O形環(huán)與軸套之間,由于間隙內(nèi)外介質(zhì)濃度之差而導(dǎo)致縫隙腐蝕,此外陶瓷鑲環(huán)與金屬環(huán)座間也會發(fā)生縫隙腐蝕,一般在軸套表面噴涂陶瓷,鑲環(huán)處表面涂以黏結(jié)劑以減輕縫隙腐蝕。

    (6)電化學腐蝕異種金屬在介質(zhì)中往往引起電化學腐蝕,它使鑲環(huán)松動,影響密封,一般亦采取在鑲接處涂黏結(jié)劑的辦法予以克服。

    2熱損失效

    (1)熱裂如密封面處于干摩擦、冷卻突然中斷、雜質(zhì)進入密封面、抽空等,會導(dǎo)致環(huán)表面出現(xiàn)徑向裂紋,從而使對偶環(huán)急劇磨損,密封面泄漏迅速增加。碳化鎢環(huán)熱裂現(xiàn)象較常見。

    (2)發(fā)泡、炭化使用中如石墨環(huán)超過許用溫度,則其表面會析出樹脂,摩擦面附近樹脂會發(fā)生炭化,當有黏結(jié)劑時,又會發(fā)泡軟化,使密封面泄漏量增加,密封失效。

    (3)老化、龜裂、溶脹橡膠超過許用溫度繼續(xù)使用,將迅速老化、龜裂、變硬失彈。如是有機介質(zhì)則溶脹失彈,這些均導(dǎo)致密封失效。凡因熱損引起密封失效,關(guān)鍵在于盡量降低摩擦熱,改善散熱,使密封面處不發(fā)生溫度劇變。

    3、磨損失效摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因數(shù)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(zhì)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(zhì)合金-碳石墨。

    4、安裝、運轉(zhuǎn)等引起的故障分析

    (1)加水或靜壓試驗時發(fā)生泄漏由于安裝不良,機械密封加水或靜壓試驗時會發(fā)生泄漏。安裝不良有下述諸方面。

    a.動、靜環(huán)接觸表面不平,安裝時有碰傷、損壞。

    b.動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。

    c.動、靜環(huán)表面有異物夾入。

    d.動、靜環(huán)V形密封圈方向裝反,或安裝時反邊。

    e.緊定螺釘未擰緊,彈簧座后退。

    f.軸套處泄漏,密封圈未裝或壓緊不夠。

    如用手轉(zhuǎn)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(shù)少;密封腔端面與軸垂直不夠。

    靜環(huán)壓緊不均勻。 

    (2)由安裝、運轉(zhuǎn)等引起的周期性泄漏運轉(zhuǎn)中如泵葉輪軸向竄動量超過標準、轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定,密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化均會導(dǎo)致密封周期性泄漏。

    (3)經(jīng)常性泄漏

    a.動環(huán)、靜環(huán)接觸端面變形會引起經(jīng)常性泄漏。如端面比壓過大,摩擦熱引起動、靜環(huán)的熱變形;密封零件結(jié)構(gòu)不合理,強度不夠產(chǎn)生變形;由于材料加工原因產(chǎn)生的殘余變形;安裝時零件受力不均等,均是密封端面發(fā)生變形的主要原因。

    b.鑲裝或粘接的動、靜環(huán)接縫處泄漏造成泵的經(jīng)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(jié)劑變質(zhì)均會引起接縫泄漏。

    c.摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏。

    d.摩擦副夾入顆粒雜質(zhì)。

    e.彈簧比壓過小。

    f.密封圈選材不正確,溶脹失效。

    g.V形密封圈裝反。

    h.動、靜環(huán)密封面對軸線不垂直度誤差過大。

    i。密封圈壓緊后,傳動銷、防轉(zhuǎn)銷頂住零件。

    j.大彈簧旋向不對。

    k.轉(zhuǎn)軸振動。

    l.動、靜環(huán)與軸套間形成水垢不能補償磨損位移。

    m.安裝密封圈處軸套部位有溝槽或凹坑腐蝕。

    n.端面比壓過大,動環(huán)表面龜裂。

    o.靜環(huán)浮動性差。

    p.輔助裝置有問題。

    4.突發(fā)性泄漏由于以下原因,泵密封會出現(xiàn)突然的泄漏。

    (1)泵強烈振動、抽空破壞了摩擦副。

    (2)彈簧斷裂。

    (3)防轉(zhuǎn)銷脫落或傳動銷斷裂而失去作用。

    (4)輔助裝置有故障使動、靜環(huán)冷熱驟變導(dǎo)致密封面產(chǎn)生變形或裂紋。

    (5)由于溫度變化,摩擦副周圍介質(zhì)發(fā)生冷凝、結(jié)晶影響密封。

    5.停泵一段時間再開支時發(fā)生泄漏摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結(jié)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(fā)生泄漏。

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