機(jī)密封典型的故障種類及性質(zhì)

1、機(jī)密封典型的故障種類及性質(zhì)在煉油廠和化工廠的機(jī)泵故障中，軸封的故障較多，據(jù)國(guó)內(nèi)某煉油廠用離心泵兩年多的不完全統(tǒng)計(jì)（表2-10），軸封故障較多，軸承故障次之。在軸封中使用機(jī)械密封日益廣泛，而對(duì)機(jī)械密封的故障、原因及分析方面的綜合性資料較少。因此，本文系統(tǒng)地總結(jié)這方面的資料供參考使用。機(jī)械密封損壞類型的故障有：化學(xué)損壞、熱損壞和機(jī)械損壞。（1）化學(xué)損壞1）表面腐蝕 圖2-17 所示為一機(jī)械密封動(dòng)環(huán)表面腐蝕情況。如果金屬表面接觸腐蝕介質(zhì)，而金屬本身不腐蝕，就會(huì)產(chǎn)生表面腐蝕。為了防止表面腐蝕，可采用耐蝕材料。不銹鋼的耐蝕性較好，因?yàn)榇藭r(shí)表面形成氧化物或氫氧化物的保護(hù)膜，使金屬鈍化而不受腐蝕。2）點(diǎn)蝕

2、圖2-18所示為機(jī)械密封組裝套外表面形成點(diǎn)蝕的情況。金屬材料表面各處產(chǎn)生的劇烈腐蝕點(diǎn)叫做點(diǎn)蝕。通常有整個(gè)面出現(xiàn)點(diǎn)蝕和局部出現(xiàn)深坑點(diǎn)蝕兩種。采用不銹鋼時(shí)，鈍化了的氧化鉻保護(hù)膜局部破壞時(shí)就會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕。防止的辦法是金屬成份中限制鉻的含量而增添鎳和銅。點(diǎn)蝕的作用要比均勻腐蝕更危險(xiǎn)。3）晶間腐蝕 圖2-19所示為銅焊碳化鎢環(huán)的支持材料的晶間腐蝕。晶間腐蝕是僅在金屬的晶界面上產(chǎn)生的劇烈腐蝕觀象。盡管其重量腐蝕率很小，但卻能深深地腐蝕到金屬的內(nèi)部，而且還會(huì)由于缺口效應(yīng)而引起切斷損壞。對(duì)于奧氏體不銹鋼，晶間腐蝕在450850之間發(fā)生，在晶界處有碳化鉻析出，使材料喪失其惰性而產(chǎn)生晶間腐蝕。為了防止這種腐蝕，材料

3、要在1050下進(jìn)行熱處理，使鉻固熔化而均勻地分布在奧氏體基體中。4）應(yīng)力腐蝕 圖2-20所示為縱向縫焊軋制的金屬波紋管產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的情況。金屬材料在承受應(yīng)力狀態(tài)下處于腐蝕環(huán)境中產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象。容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的材料是鋁合金、銅合金、鋼及奧氏體不銹鋼。一般應(yīng)力腐蝕都是在高拉應(yīng)力下產(chǎn)生，先表現(xiàn)為溝痕、裂紋，最后完全斷裂。5）縫隙腐蝕 圖2-21 所示為機(jī)械密封動(dòng)環(huán)密封面內(nèi)孔處由于窄縫中沉結(jié)而產(chǎn)生的縫隙腐蝕情況。縫隙腐蝕是一種濃差電池腐蝕，它產(chǎn)生在兩個(gè)零件靠近的狹窄縫隙部位。機(jī)械密封O 形圈附近經(jīng)常能觀察到這種腐蝕現(xiàn)象。這是由于介質(zhì)流動(dòng)受到窄縫的阻礙，生成惰性氧化物層，窄縫內(nèi)溶液因供氧不足，與間隙外

4、的溶液之間形成濃差電池而在縫隙部分產(chǎn)生腐蝕。6）電池腐蝕 圖2-22所示為機(jī)械密封的密封環(huán)銀焊料與鉻鋼之間電位差產(chǎn)生的電池腐蝕情況。這是由于兩種金屬在電介質(zhì)溶液中有電位差而產(chǎn)生電池作用，發(fā)生電池腐蝕。為了防止電池腐蝕，應(yīng)盡量避免使用有電位差的兩種金屬組合的結(jié)構(gòu)。部分金屬的電池電壓順序如下表所示：電解液：天然海水3%NaCI溶液，溫度為25。7）汽蝕與沖蝕 與上述化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕比較，汽蝕與沖蝕多半是機(jī)械因素。在高速運(yùn)動(dòng)的金屬材料往往會(huì)由于汽蝕而伴隨著腐蝕。（2）熱損壞主要是過(guò)熱。要計(jì)算出機(jī)械密封的熱影響是較困難的，只能從考慮熱影響因素角度來(lái)正確設(shè)計(jì)，但必須知道摩擦系數(shù)pV值和導(dǎo)熱率、干運(yùn)轉(zhuǎn)

5、性能和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。熱損壞有下列幾種：1）熱裂 圖2-24、圖2-25( 分別表示熱流體動(dòng)力機(jī)械密封的碳化鎢密封面上產(chǎn)生熱裂和銅粘結(jié)的情況。通常，在過(guò)大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面出現(xiàn)徑向裂紋，簡(jiǎn)稱熱裂。在短時(shí)間的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會(huì)出現(xiàn)熱裂，例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷、密封面間隙、壓力和速度波動(dòng)很大等。熱裂時(shí)密封環(huán)磨損劇增，泄漏量迅速地增大。對(duì)于平衡型密封，甚至于出現(xiàn)密封圈分開。為了避免熱裂，必須對(duì)材料的機(jī)械一物理性能足夠清楚，并在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到可能熱裂的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。2）皰疤 圖2-26所示為機(jī)械密封碳石墨環(huán)表面出現(xiàn)皰疤的情況。皰疤也是一種過(guò)熱的現(xiàn)象。它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料過(guò)熱造成。因?yàn)榉?/p>

6、均質(zhì)材料本身各組分的膨脹系數(shù)不同，粘結(jié)劑被擠出是這種損壞的原因。因此必須采用不同材料或利用外部結(jié)構(gòu)措施來(lái)改善其散熱條件。在密封面間溫度可能升得很高，甚至使浸漬劑熔化并對(duì)摩擦起不良作用。下面介紹幾種浸漬劑的熔點(diǎn)：（3）機(jī)械損壞主要是磨損。機(jī)械損壞還包括其它由于機(jī)械強(qiáng)度不夠的各種形式損壞。1）磨損 通常是由于固體顆粒侵入密封面間，首先使軟密封面磨損，但有時(shí)固體顆粒嵌入軟密封面中使硬密封面受到固體顆粒磨損（圖2-27）。除了上述固體顆粒的磨削性磨損外，還有由于多次開、停車而造成傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)銷（螺釘）將組裝盒磨出凹坑（2-28）和0形圈與軸套的相對(duì)移動(dòng)而造成軸套的磨損（圖2-29）。2）沖蝕 密封流體對(duì)密封元件會(huì)造成沖蝕磨損。密封面上的沖蝕磨損只有在高壓差（約30大氣壓以上）的重負(fù)荷密封中出現(xiàn)。因?yàn)楦邏翰顣?huì)使密封面翹曲造成流體對(duì)密封面的沖蝕。同樣在特別高的流速下出現(xiàn)泄漏也會(huì)將密封面的結(jié)合材料（軟組分）沖刷掉。圖2-29為熱流體動(dòng)力機(jī)械密封的密封面沖蝕磨損的情況。密封中注入循環(huán)液（沖洗液等）時(shí)，由于靜環(huán)處的液體流速過(guò)大造成嚴(yán)重的密封環(huán)沖蝕磨損。圖 2-31及圖2-32分別表示循環(huán)液使碳石墨環(huán)受沖蝕磨損和彈簧受高速紊流的沖蝕磨損。為了防止這類磨損，應(yīng)使循環(huán)液量合適和引入處合理