機械密封的密封失效原因分析

　　泵用機械密封種類(lèi)繁多，型號各異，但泄漏點(diǎn)主要有五處：

　?。↙）軸套與軸間的密封；

　?。?）動(dòng)環(huán)與軸套間的密封；

　?。?）動(dòng)、靜環(huán)間密封；

　?。?）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；

　?。?）密封端蓋與泵體間的密封。

　　1、安裝靜試時(shí)泄漏

　　機械密封安裝調試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀(guān)察泄漏量。如泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問(wèn)題；泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問(wèn)題。在初步觀(guān)察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動(dòng)盤(pán)車(chē)觀(guān)察，若泄漏量無(wú)明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問(wèn)題；如盤(pán)車(chē)時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問(wèn)題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問(wèn)題居多，泄漏介質(zhì)向四周?chē)娚浠驈乃鋮s孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時(shí)存在，但一般有主次區別，只要觀(guān)察細致，熟悉結構，一定能正確判斷。

　　2、試運轉時(shí)出現的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過(guò)靜試后，運轉時(shí)高速旋轉產(chǎn)生的離心力，會(huì )抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運轉時(shí)機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

　?。?）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異?，F象，引起較大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離；

　?。?）對安裝機械密封時(shí)壓縮量過(guò)大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；

　?。?）動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊，彈簧無(wú)法調整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；

　?。?）靜環(huán)密封圈過(guò)松，當動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；

　?。?）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運轉中進(jìn)人摩擦副，探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面；

　?。?）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現象在試運轉中經(jīng)常出現，有時(shí)可以通過(guò)適當調整靜環(huán)座等予以消除，但多數需要重新拆裝，更換密封。

　　由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效：

　　A）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦；

　　B）介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑；

　　C）如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機械密封冷卻系統出現結垢或阻塞時(shí)，由于端面摩擦及旋轉元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。

　　由于腐蝕而引起的機械密封失效：

　　A）密封面點(diǎn)蝕，甚至穿透；

　　B）由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；

　　C）焊接金屬波紋管、彈簧等在應力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。

　　由于高溫效應而產(chǎn)生的機械密封失效：

　　A）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回煉油泵、常減壓塔底泵等常見(jiàn)的失效現象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空等情況下，都會(huì )導致環(huán)面出現徑向裂紋；

　　B）石墨炭化是使用碳―石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過(guò)許用溫度（一般在－105～250℃）時(shí)，其表面會(huì )析出樹(shù)脂，摩擦面附近樹(shù)脂會(huì )發(fā)生炭化，當有粘結劑時(shí)，會(huì )發(fā)泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；

　　C）輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過(guò)許用溫度后，將會(huì )迅速老化、龜裂、變硬失彈?，F在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時(shí)容易損壞。

　　由于密封端面的磨損而造成的密封失效：

　　A）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數大、端面比壓（包括彈簧比壓）過(guò)大等，都會(huì )縮短機械密封的使用壽命。對常用的材料，按耐磨性排列的次序為：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）對于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開(kāi)而使固體顆粒進(jìn)入的主要原因。

　　C）機械密封的平衡程度β也影響著(zhù)密封的磨損。一般情況下，平衡程度β＝75％左右適宜。β《75％，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開(kāi)的可能性增大。對于高負荷（高PV值）的機械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65％～70％為宜，對低沸點(diǎn)的烴類(lèi)介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80％～85％為好。

　　因安裝、運轉或設備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機械密封泄漏：

　　A）由于安裝不良，造成機械密封泄漏。主要表現在以下幾方面：

　　1）動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞；

　　2）動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；

　　3）動(dòng)、靜環(huán)表面有異物；

　　4）動(dòng)、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時(shí)反邊；

　　5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；

　　6）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長(cháng)短不一；

　　7）密封腔端面與軸垂直度不夠；

　　8）軸套上密封圈活動(dòng)處有腐蝕點(diǎn)。

　　B）設備在運轉中，機械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：

　　1）泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過(guò)標準，轉軸發(fā)生周期性振動(dòng)及工藝操作不穩定，密封腔內壓力經(jīng)常變化等均會(huì )導致密封周期性泄漏；

　　2）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；

　　3）密封圈材料選擇不當，溶脹失彈；

　　4）大彈簧轉向不對；

　　5）設備運轉時(shí)振動(dòng)太大；

　　6）動(dòng)、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補償密封面的磨損；

　　7）密封環(huán)發(fā)生龜裂等。

　　C）泵在停一段時(shí)間后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏，這主要是因為摩擦副附近介質(zhì)的凝固、結晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。

　　D）泵軸擾度太大。