机械密封用碳石墨材料泄漏的原因分析.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机械密封用碳石墨材料泄漏的原因分析.精品文档.机械密封用碳石墨材料泄漏的原因分析 碳石墨有几十种可供选用，其性质各异。必须了解各种碳的牌号、性能以及供货来源，合理选用。以下介绍一些失效型式及如何选用这类材料。 1.高磨损，目前，在选材时普遍存在着一种倾向，即无论何种工况一律采用硬质碳石墨，认为硬度越高越耐磨。然而，在有些工况下却并非如此。例如，对介质的润滑性差，或无润滑性，或易产生干摩擦的场合，如轻烃介质，使用硬质的M106K磨损较大，而采用软质的高纯电化石墨磨损小，这是因为软质石墨具有优良的低摩擦性能。它是由石墨晶体构成，自润滑性能好，运转

2、期间有一层极薄的石墨膜向对偶件表面转移，使摩擦面得到润滑，摩擦系数下降，磨损减小。 当组队材料为喷涂陶瓷时，以选用中等硬度的石墨为宜。若介质中固体颗粒含量超过5%时，碳石墨不宜作为单端面密封的组队材料，也不宜作为串联布置中的主密封环。否则密封件也会出现高磨损。 2.泡疤，在热油泵中，常会发现机械密封的碳环端面上出现凹坑、疤块。这是在选用碳石墨材料时，没有充分研究浸渍物与碳石墨材料结合的结合温度。随浸渍物的不同，碳石墨密封件的适用温度范围也就不同。例如，浸酚醛树脂石墨，当使用温度超过180摄氏度时，树脂会分解形成硬粒和析出挥发物，形成疤痕，从而极大的增加摩擦力，使表面损伤度，对降低摩擦热造成的温

3、升是有效的。所以，适当减小碳石墨环摩擦宽度，有利于防止泡疤的发生。质量差的碳石墨环，因内部气孔较多，使用中气孔膨胀，将碳微粒及树脂挥发物吹出而形成泡疤。停机时将引起密封端面粘着。因此，高温工况推荐用浸铜或浸锑石墨。摩擦热损伤引起机械密封端面泄漏的原因分析 摩擦热损伤引起机械密封端面泄漏的原因分析 非正常的摩擦热损伤也是机械密封失效的原因之一。轴（或轴套）、压盖、密封腔和密封件都会因非正常的过热而损伤。摩擦热损伤可以从摩擦痕迹和颜色来判断。随着温升金属要改变颜色，例如不锈钢的颜色：淡黄色约370摄氏度、兰色约590摄氏度、墨色约648摄氏度。在一些泵中，出现非正常的过热原因有：轴的偏斜过大使泵的

4、喉口与轴产生摩擦；无定位导向的压盖与泵轴（或轴套）相互摩擦；固定螺钉松脱与密封腔摩擦；压盖垫片滑移接触旋转环等。 非正常的摩擦所产生大量热完全能熔融聚四氟乙烯V形圈或使橡胶O形圈焦化。 造成非正常的摩擦发热的原因还有：无密封驱动件的磨损、断裂或腐蚀引起机械密封泄漏密封驱动件的磨损、断裂或腐蚀引起机械密封泄漏 传动销、传动螺钉、凸缘、拨叉甚至单只的大弹簧都能用来传递转矩、驱动密封件旋转。振动或安装位置偏斜，不同心等，都会使传动件磨损、弯曲甚至损坏。机械密封使用的固定螺钉不能用硬化后的材料制作。检查磨损时，首先要检查传动连接点，可以在销子、槽口、凸缘、拨叉上寻找磨损痕迹。传动销或传动槽的磨损是由于

5、粘合-滑动作用而引起的。如果两个端面在瞬间粘合在一起，这时由于旋转环不平滑旋转，旋转时会产生跳动，传动销将承受很大的应力。开停车频繁或受力过大时，传动销也容易折断，使密封突然失效。润滑不良也会产生粘合-滑动作用；机械密封用镍铬基硬质合金的介绍 机械密封用镍铬基硬质合金的介绍 镍铬基硬质合金系改善以碳化钨为主的硬质合金耐化学侵蚀性能，可以通过三种途径：降低粘结金属钴的含量；选择耐磨蚀的粘结金属或合金以替代钴，如Ni、Ni-Cr，Ni-Cr-Co，Ni-Mo、Pt合金等；添加TiC、TaC等耐蚀碳化物，以提高硬质相的耐蚀性。 我国新研制的YWN8和W7即属于镍基、镍铬基硬质合金，亦称耐蚀硬质合金。

6、 引进的机械密封硬质合金环中有不少是耐腐蚀硬质合金材料。经分析测试，其中含有低钴细颗粒WC(Co1%)的耐磨硬质合金，由于含钴量小，因此只能采用热压工艺。热压硬质合金不仅成本高，而且形状复杂的制品还难以成型。 用Ni代替Co作为粘结金属，虽然可以改善金属的耐蚀性能，但其强度仅为WC+Co的70%80%，硬度比WC+Co低0.51HRA，而WC+Ni-Cr合金具有很好的抗腐蚀性能，其强度和硬度可与WC+Co想媲美，并且具有无磁性的独特性能。实践证明：当WC/Cr+Ni为0.015%0.15%(wt)时，合金能抗酸碱的腐蚀。W7硬质合金即属于这类材料。 通过对引进的硬质合金密封环分析，发现其材料大

7、都含有TaC或TiC。添加TaC、TiC会使合金的多种性能得到改善，尤其添加TaC能抑制碳化机械密封的研磨与抛光加工介绍 机械密封的研磨与抛光加工介绍 1.研磨与抛光要素，为了获得良好的表面加工质量，必须根据密封环的材质和硬度，使用特定的磨具，选择合适的磨料与适宜的磨液，并按一定的比例配制成研磨剂。 研磨常用的磨料有碳化硅、碳化硼、人造金刚石粉等。人造金刚石粉、碳化硼多用于硬度高于HRC60的密封件；白刚玉、氧化铬、人造金刚石研磨膏多用于密封件的抛光。理想的磨液是低粘度的煤油和清水，与磨料的配比通常是：1份磨料加2份磨液。这种配比多用于手工研磨和抛光。机械研磨则常为1份磨料加4份磨液。在具体操

8、作时，根据密封件材质和硬度确定，有时应对配比作适当的调整。如对韧性小的材料，研磨剂的浓度应低一些，粘度也宜低一些。又如研磨钴基硬质合金密封环，研磨剂的浓度、粘度应比研磨陶瓷密封略低，这是因为金属钴容易粘着的缘故。 2.基本方法，按操作方法分类，可分手工与机械的研磨抛光。前者适于密封环的现场维修，后者适于批量生产。按原理分，又分为干式与湿式研磨、抛光，湿式研磨与抛光，工件完全被研磨剂与抛光剂所包覆，处于充分的湿润状态；对于干式，工件与磨具之间几乎处于干燥的状态，仅用极少的研磨剂和抛光剂，一般其消耗量是湿式的1/61/8。湿式法是通常广泛采用的方法。一般是用湿式法达到所要求的平面度后，再用干式法抛

9、光，以达到更美观光亮的表面。 3.研磨抛光举例，对于从设备上更换下来的密封环，首先要确定是否可以修复。如果环面有热裂纹，应坚决予以报废。通常密封环面磨损沟槽深度在0.8mm以上时，则可视为无修复价值。如果磨损槽深度在0.130.8mm，则可在修研之前，先行作机械加工处理，硬质环可在磨床上磨平；软质环可在车床上车平端面，再行修研。对于新生产的密封环，研磨前的加工必须具有相应的精度，表面质量过低将不能保证成品最后的要求精度。机械密封用隔离流体热对流系统 机械密封用隔离流体热对流系统 1.隔离流体热对流流程用于立式安装的端面置于油杯中的外装式釜用单端面机械密封，利用油杯中的隔离流体的热对流来实现冷却

10、、润滑功能的流程。 2.储罐热虹吸流程即用高位垂直安装的储罐，保持较小的恒压；依靠流体的热虹吸作用，使隔离流体循环。必要时在罐内加置蛇管换热。常用于串联机械密封。 3.平衡罐热虹吸流程即使用高位垂直安装的平衡灌，维持隔离流体与密封介质一定的压差，依靠流体的热虹吸作用，使隔离流体循环。必要时在罐内加置蛇管换热。常用于釜用双端面机械密封。 4.加热灌热虹吸流程即使用高位垂直安装的加压灌，维持隔离流体与密封介质一定的压差；依靠流体的热虹吸作用，使隔离流体循环。必要时在在罐内加置蛇管换热。 5.增压罐热虹吸流程即使用高位垂直安装的增压灌，维持隔离流体与密封介质一定的压差，依靠流体的热虹吸作用、使隔离流

11、体循环。常用于釜用双端面机械密封。机械密封关键零件间的润滑 机械密封关键零件间的润滑 机械密封的摩擦、磨损、发热等因素会影响机械密封的寿命，因此应采用润滑油。润滑油的主要作用是：减少磨损、降低温度、防止锈蚀、对振动产生阻尼、形成液膜等等。目前所使用的搅拌反应釜多为立式，搅拌轴由顶部插入，密封安装在釜的上部，釜内顶部大都为气相。因此，不能期望用釜内液体润滑。使用单端面机械密封时，要设储油腔；使用双端面机械密封时，需强制供液对机械密封进行润滑。考虑到保持机械密封的摩擦面的润滑和气密性，最好利用高级的润滑油。为确保釜内的物料不受润滑油漏入的影响，最好在机械密封的下部设一受油器，以防止润滑油漏入釜内物

12、料中。当然，以流入釜内既不影响反应也不污染物料的液体作润滑剂为好。 润滑油的选用原则为： 1.不含颗粒，长期耐氧化且稳定性好； 2.容易脱气，不易沉淀变质，润滑性好； 3.防锈蚀性好； 4.根据使用压力、釜内温度、循环方式选定油的粘度。 例如：在低温、低压的情况下，若使用高粘度的润滑油，不利于在摩擦滑动面上油膜的形成，容易造成早期磨损。相反，在高温、高压下，若使用低粘度润滑油，因油膜强度低而会出现润滑不良的现象。上一篇：机械密封用隔离流体热对流系统 下一篇： 机械密封用圆柱螺旋弹簧的检机械密封用圆柱螺旋弹簧的检测 机械密封用圆柱螺旋弹簧的检测 在弹簧制造的全过程中的检验分材料检验、工序检验、成

13、品检验等。在这里仅介绍弹簧的成品检验。 成品检验是在弹簧的制造工序全部完成后进行的。其检验项目包括：外观检验、尺寸和形状检验、负荷检验、永久变形检验及其它检验（如疲劳试验冲击试验、蠕变试验等）。上述项目并非每只弹簧都需要一一进行，可按需要并参照相应的技术标准和规范来确定。圆截面螺旋弹簧是机械密封弹性加载元件最常用的结构形式。为此，主要介绍圆柱弹簧的检验。 1.外观检验，弹簧的外观检验（即表观质量检验）主要是检查弹簧的表面状态。其方法主要是用目测或使用低倍（5倍）放大镜来观测。根据国家标准GB1239-76，弹簧的表面质量要求如下： a.表面应光滑，不允许有裂纹、氧化皮、锈蚀等缺陷。 b.冷卷弹

14、簧不允许有深度超出材料直径公差之半的个别压痕、凹坑和刮伤。 c.热卷弹簧允许用打磨方法消除在制造过程中所产生的个别压痕、凹坑和刮伤。修磨后的断面尺寸允许在原材料实际尺寸上再减去原材料的公差值。 支承圈磨平的压缩弹簧，应去毛刺和锐边，端面粗糙度不得高于图纸要求。 对于钢丝直径较大的弹簧，用于高参数条件的机械密封，应采用探伤法来检查弹簧表面，以鉴别有无裂纹。常用方法有： a.浸油探伤，将表面已经清洗过的大弹簧浸在煤油中，或50%的煤油和50%的20#机油混合油中，浸泡20分钟（适当提高温度，可以缩短浸泡时间，但油温以80摄氏度为限）。浸泡时，油就会渗入裂缝等缺陷中。将浸油后的弹簧进行喷砂处理，使油

15、全部清除后，检查弹簧表面，就能鉴别出弹簧的裂纹。 b.荧光探伤，荧光探伤适用于大丝径弹簧，方法与浸油探伤相似，仅是将油改为含有荧光粉的渗透剂。荧光物质在紫外线照射下显示出明亮的色彩痕迹。因此很容易发现裂纹或其它开口缺陷。 以上两种方法统称为渗透探伤法，其方法简单实用。但应注意，在采用荧光探伤时，由于渗透剂苯有毒，应注意防护。上一篇：机械密封关键零件间的润滑 下一篇：机械密封用碳石墨环介绍 机械密封用碳石墨环介绍 机械密封用碳石墨环介绍 碳石墨是用量最大、适用范围最广的摩擦副组对材料。这是因为它具有下列特性： 1.具有良好的自润滑性和低的摩擦系数。 2.耐磨蚀性能良好。 3.具有良好的耐温性能。

16、 4.导热性好且具有低的线膨胀系数。 5.组对性能好。 6.易于加工。 机械密封用碳石墨材料大致分为如下几类： 1.焙烧石墨，从某种意义上来讲，焙烧石墨分为硬质碳石墨和软质电化石墨。它们由石油炭黑、油烟炭黑在其内掺和焦油、沥青等混合，经粉碎压制成素坯，置于高温中焙烧而成。两者除材料的组分不一样外，主要区别是后者需经24002800摄氏度的高温石墨化处理。 石墨在焙烧时，由于粘结剂中挥发物质产生挥发以及粘结剂的聚合、分解和碳化，从而出现孔隙(有10%30%的气孔)。用作密封环会出现渗透性泄漏，而且强度低，因此要进行浸渍处理以补隙增强，即经过浸渍处理后成为不透气性制品，强度也得以提高。但耐温和耐腐

17、蚀性能都有不同程度的下降。所用浸渍物有三大类：有机树脂、无机物和金属。 2.树脂结合石墨，它是将烧结后的石墨粉碎，以酚醛树脂或环氧树脂等作粘结剂，混合后经压制烧结成制品。基体中的树脂烧结后成为碳粒，因此是不透气性能石墨。它的导热性较差，线膨胀系数大；适用于大批量生产，成本低廉；主要用于汽车冷却水泵、家用电器等低负荷的密封。 3.热解石墨，国产热解石墨是用丙烯等碳氢化合物在高温下经热解，使碳蒸汽渗透到碳石墨坯体的气孔中，起堵孔作用，形成高密、少孔、低透气性的纯碳石墨材料。其气孔率1%，抗压强度为290MPa,硬度7075HS，线膨胀系数0.3610负6次方摄氏度。热解石墨无有机物和金属，适用于高

18、温、强腐蚀工况。由于它不适于批量生产，故成本较高。泵的启动和操作程序对机械密封的影响 泵的启动和操作程序对机械密封的影响 泵的启动和操作程序，尽管密封系统给机械密封提供了一个适宜的密封环境，但若启动和操作程序不正确，仍会出现故障。对轻烃介质用机械密封，其开停车步骤对密封的性能起着很大的作用，因此必须正确的遵守。这些步骤包括： 1.泵部件与密封件的冷却与干燥，通常，泵的各部分和密封系统应完全用干燥的甲醇来冷却。在理想情况下，整台泵和密封腔应当完全充满甲醇，以保证所有微量水分都能被吸收。否则，微量水分会在泵内间隙和密封端面处结冰，从而导致启动时的密封面损坏。对于大型的卧式泵和立式泵，泵中全部充满甲

19、醇也许是不可能的。如果安装双端面机械密封，那么，应当设置用甲醇冲洗双端面的缓冲流体系统，以确保污物、碎片、铁锈和水分被带走。 若泵送介质为甲烷或其它轻质烃，因其温度低于甲醇的冰点(-101摄氏度)，故上述程序不适用。 2.排气，在启动阶段，产品蒸汽进入泵壳后便进行排气，从泵管壳中夹带甲醇。甲醇和产品蒸汽通常被排入闪蒸系统。排气的主要目的是除去甲醇，以保持工艺气体的纯度。 3.冷态吸入，启动前迅速打开吸入阀，液态介质缓慢地流入泵管壳，在此进行冷冻处理，并连续将其中的蒸发气体从密封腔的一些高位点排除，直到从泵的出口接管处流出液体，而不是气体时，则可启动运行。冷冻的持续时间在很大程度上取决于装置的尺

20、寸和形状。通常，在50KW和大的驱动装置中持续时间可达12小时。 4.大气冷却，在轻质烃场合应用单端面密封时，某些类型采用大气冷却也可考虑。在密封端面上，轻烃从液体到气体闪蒸，以达到冷却目的。在密封端面关键部位和周围的间隙能引起水分的冷凝和结冰。因此，冷却介质（如甲醇和干氮气）应从机械密封的大气侧引入，从而防止结冰。如果冷却介质选用氮气，则必须取自干燥的起源。 5.启动，启动前，应用手或扳手转动轴，检查泵和密封件是否运转自如。如果任何密封元件上存在冰棱约束，都会在启动后立即导致密封失效。上一篇：机械密封用碳石墨环介绍 热负荷对机械密封端面材料的损伤 热负荷对机械密封端面材料的损伤 在一个或两个

21、端面上出现缺口，这种现象说明两个端面分开的距离太大，而当两个端面用力合紧时，就会产生缺口。造成端面分离的常见原因是介质急骤蒸发。例如：水，特别是在热水系统或是含凝结水的液体中，水蒸发时膨胀，因而将两端面分开。泵的气穴现象加上密封件的阻塞也可能是使密封端面产生缺口的原因。在这种情况下，不是由于振动和联轴器不对中引起的，因为这不足以使端面产生缺口。 降低端面温度是防止介质急剧蒸发造成端面损坏的常用方法。同时，采用导热性好的材料组对也是有利的，如用镍基硬质合金与浸铜石墨组对。此外，采用平衡型机械密封，或利用特种压盖从外部注液冷却，或直接冷却腔内的密封，等等，对降低密封端面的温度都十分有效。 失效的机

22、械密封，摩擦副端面常会留下很细的径向裂纹，或者是径向裂纹兼有水泡痕迹，甚至龟裂。这是由于密封过热引起的，特别是陶瓷、硬质合金密封面容易产生这类损伤。介质润滑性差、过载、操作温度高、线速度高、配对材料组合不当等，其中任何一种因素，或者是几种因素的叠加，都可以产生过大的摩擦热，若摩擦热不能及时散发，就会产生热裂纹。这些细裂纹犹如切削刃一样，切削碳石墨或其它对偶件材料，从而出现过度磨损和高泄漏。解决密封过热问题，除改变端面面积比，减少载荷外，在可采用静止型密封并加导流套强制将冷却循环流体导向密封面，或在密封端面上开流体动力槽来加以解决。全面腐蚀与局部腐蚀对机械密封件的危害 全面腐蚀与局部腐蚀对机械密

23、封件的危害 化学腐蚀和电化学腐蚀对于机械密封的使用寿命是一个严重威胁。构成腐蚀的原因错综复杂，这里仅就机械密封件最常见的腐蚀形态以及影响最大的因素进行分析。 全面腐蚀与局部腐蚀，全面腐蚀，即零件接触介质的表面产生均匀腐蚀，其特征是零件的重量减轻，甚至会全部腐蚀；失去强度；降低硬度。如用1Cr18Ni9Ti不锈钢制作的多弹簧，用于稀硫酸时就会出现这种情况。局部腐蚀，可以简单地用零件上的腐蚀斑，腐蚀孔来判断。局部腐蚀是零件表面层变得松软多孔，易于脱落，失去耐磨强度。局部腐蚀是多相合金中的某一相或单相固溶体的某一元素，被介质选择性溶解的腐蚀形态。例如，钴基硬质合金用于高温强碱中时，粘结相金属钴容易被

24、腐蚀，硬质相碳化钨骨架失去强度，在机械力的作用下产生晶粒剥落。又如，反应烧结碳化硅，因游离硅被腐蚀而表面呈现麻点(PH大于10时)。 腐蚀对密封件的性能影响很大。由于密封件比主机的零件小，而且更精密，通常要选用比主机更耐腐蚀的材料。对于直接与介质接触的密封件，虽然可参阅有关腐蚀手册中的数据选择适宜的材料。但这些数据未必与机械密封系统中的使用条件相符，因为它们大多是静态条件下的腐蚀数据，而工艺流程中的介质存在杂质或呈二次化合物。经验表明，压力、温度和滑动速度都能使腐蚀加速。密封件的腐蚀率随温升指数规律增加。 处理强腐蚀流体时，采用外装式或双端面密封，可以最大限度减轻腐蚀对密封件的影响，因为它与工

25、艺流体相接触的零件数量最少。这也是在强腐蚀条件下，选择密封结构的一条最重要的原则。上一篇：热负荷对机械密封端面材料的损伤 下一篇：应力腐蚀与磨蚀对机械密封件的应力腐蚀与磨蚀对机械密封件的影响 应力腐蚀与磨蚀对机械密封件的影响 应力腐蚀：应力腐蚀是金属材料在承受应力状态下处于腐蚀环境中所产生的腐蚀现象。不论是外部载荷或残余应力，腐蚀都会加剧。容易产生应力腐蚀的材料是奥氏体不锈钢、铜合金等。应力腐蚀的过程一般是在金属表面上形成选择性的腐蚀沟槽，再继续产生局部腐蚀，最后在应力的作用下，从沟槽底部产生裂纹。典型的实例是104型机械密封的传动套，它的材料为1Cr18Ni9Ti，当用于氨水泵上时，传动套的

26、传动耳环最容易出现应力腐蚀裂纹，使耳环损坏。为此，将其凹形耳环改为实心凸耳，即可防止产生这种应力腐蚀。 磨蚀：密封件与流体间的高速运动，致使接触面上发生微观凹凸不平。当流体为腐蚀性介质时，将加快密封接触表面的化学反应，这种反应有时是有利的，有时是有害的。如果所形成的氧化层被破坏，即出现腐蚀。由磨损与磨蚀的交替作用而造成材料的破坏称为磨蚀。通常磨蚀对机械密封的非主要元件如弹簧座、推环、环座等所带来的危害还不致迅速地反应出密封性能的变化，但却是摩擦副失效的主要形态之一。为此，在强腐蚀性介质中，摩擦副应采用耐腐蚀性能好的材料，如采用99.5%的高纯度氧化铝陶瓷，或不含游离硅的热压烧结碳化硅等。分析间

27、隙腐蚀对机械密封的影响 分析间隙腐蚀对机械密封的影响 间隙腐蚀，即当介质处于金属与金属或非金属元件之间，存在很小的缝隙时，由于介质呈滞流状态，会引起缝隙内的金属的腐蚀加速，这种腐蚀形态称为间隙腐蚀。例如机械密封弹簧座与轴之间，补偿环辅助密封圈与轴之间（当然此处还存在微动磨损）出现的沟槽或蚀点即是典型的例子。究其原因，是由于缝内介质处于滞流状态，使得参与腐蚀反应的物质难以向缝内补充，而缝内的腐蚀产物又难以向外扩散，于是造成缝内介质随着腐蚀的进行，在组成的浓度、PH值等方面愈来愈和整体介质产生很大差异，结果便使得缝内金属表面的腐蚀加剧。间隙腐蚀对密封性能的危害很大，密封圈对隅轴处产生沟槽，将导致补

28、偿环不能作轴向位移，失去追随性，使端面分离而泄漏。对于间隙腐蚀，通常可以通过正确选材和合理的结构设计予以减轻。如选用具有良好抗间隙腐蚀性能的材料；在结构设计上应尽可能避免形成缝隙和积液死区；采用自冲洗方式进行循环，使密封腔内的介质处于不断更换和流动状态，防止介质组分的浓度变化；长期停用的机泵，应将积液及时排空等等。在结构上要完全消除间隙是不可能的，因此，一般采用保护性的轴套，在其密封圈安装部位可喷涂耐腐蚀材料加以防止。上一篇：应力腐蚀与磨蚀对机械密电化学腐蚀对机械密封的影响 电化学腐蚀对机械密封的影响 电化学腐蚀，实际上，机械密封的各种腐蚀形态，或多或少都同电化学腐蚀有关。就机械密封摩擦副而言

29、，常常会受到电化学腐蚀的危害，因为摩擦副组对常用不同种材料，当它们处于电解质溶液中，由于材料固有的腐蚀电位不同，接触时就会出现不同材料之间的电偶效应，即一种材料的腐蚀会受到促进，另一种材料的腐蚀会受到抑制。例如铜与镍铬钢组对，用于氧化性质中时，镍铬钢发生电离分解。盐水、海水、稀盐酸、稀硫酸等都是典型电解质溶液，密封件易于产生电化学腐蚀，因而最好是选择电位相近的材料或陶瓷与填充玻璃纤维聚四氟乙烯组对。机械密封用橡胶密封圈的失效分析 橡胶密封圈的失效分析 机械密封用辅助密封圈，以采用合成橡胶O形圈较多。机械密封失效中约有30%是因为O形圈失效而引起的。其失效表现如下： 1.老化，高温及化学腐蚀通常

30、是造成橡胶制品硬化、产生裂纹的主要原因。橡胶老化，表现为橡胶变硬、强度和弹性降低，严重时还会出现开裂，致使密封性能丧失。 橡胶在储存保管中，长期暴露在日照下，或接触了臭氧，或存储时间太长，都会发生老化；过热会使橡胶组分分解，甚至碳化。在高温流体中，橡胶圈有继续硫化的危险，最终失去弹性而泄漏。所以有必要了解每一种合成橡胶的安全使用温度。 2.永久变形，橡胶密封件的永久变形通常比其它材料更严重。例如，橡胶O形圈使用中变成方形。密封圈长时间处于高温之中，会变成与沟槽一样的形状，当温度保持不变，还可以起密封作用；但温度降低后，密封圈便很快收缩，形成泄漏通道而产生泄漏。因此，应注意各种胶种的使用温度极限

31、，应避免长时期在极限温度下使用。如果不能改变密封运转条件，则要从结构上加以改进，以减轻温度对橡胶材料的不良影响。例如，尽可能地选用截面较大的橡胶O形圈；O形圈要远离摩擦副端面；适当提高O形圈的硬度；采用沟槽式的装配结构（不用推环挤压式结构，勿使弹簧力作用于O形圈上）等等。 3.溶胀变形，合成橡胶在某些介质中会发生膨胀、发粘或溶解等现象。因此，应根据工作介质的性质，利用有关资料的图表选择合适的材料。如果对所输送的工作介质的组分不十分清楚，就应进行沉浸试验，以指导合理选材。有些混合溶液可能会侵蚀各种合成橡胶，这时就需要选用聚四氟乙烯作密封圈。上一篇：电化学腐蚀对机械密封的影响 下一篇：橡胶密封圈扭

32、曲及挤出损伤对机橡胶密封圈扭曲及挤出损伤对机械密封的影响 橡胶密封圈扭曲及挤出损伤对机械密封的影响 4.扭曲及挤出损伤，补偿环矩形槽中的橡胶O形圈，在装配或使用中产生扭转扭曲。其原因有：O形圈的硬度低且断面直径太小，或者是圆断面直径不均，工作压力波动、冲击振动，以及内压小且润滑不良等都能使O形圈产生扭曲。发生扭曲的部位大多数在O形圈的中部。扭曲严重时，该处截面会变细，同时会出现泄漏量和摩擦力增大。防止O形圈扭曲的方法如下： a.O形圈在安装前，应在槽内涂以润滑脂，转轴应光洁，保证O形圈滚动自如。 b.压缩量应尽量取适宜值，适当放宽槽的宽度使O形圈能在槽内滚动。 c.在可选用几种截面的情况下，应

33、优先选用较大截面的O形圈。 d.改用其它不发生扭曲的密封圈，如X形断面的密封圈。 橡胶O形圈在静态和位移运动情况下，总是处于压缩状态，所以在高压工况下存在挤入间隙的倾向。O形圈挤出，即受高压作用的O形圈在间隙处会产生应力集中，当其应力达到一定程度时，O形圈就会形成一道飞边嵌入间隙中，导致O形圈的磨损或啃伤，使密封件过早失效，酿成介质从密封圈处泄漏，显然，造成挤出的原因主要与压力及密封部位的间隙有关，与O形圈材料的硬度也有关。减小间隙虽然能防止挤出，但是会降低密封环的浮动追随性。所以，在高压工况下。防止橡胶O形圈的挤出措施是在O形圈的挤出措施是在O形圈沟槽中安装聚四氟乙烯或聚酰亚胺挡圈。对于小截

34、面的O形圈一定要增设聚四氟乙烯或聚酰亚胺材料的挡圈。上一篇：机械密封用橡胶密封圈的失效分析 下一篇：补偿件的永久变形对机械密封的影响 补偿件的永久变形对机械密封的影响 在使用中，机械密封的弹簧或金属波纹管的失效形式有：永久变形、断裂、腐蚀、蠕变或松弛等。其中，以金属波纹管产生永久变形和断裂失效额度影响因素最为复杂。机械密封的加载弹性元件大都采用圆柱压缩螺旋弹簧。所以，这里主要是对圆柱压缩螺旋弹簧的失效进行分析，原则上也适用于其它弹簧或金属波纹管。 1.永久变形，弹簧永久变形是弹簧失效的主要原因之一。弹簧产生永久变形，超过允许范围便将影响密封的正常工作。 弹簧的永久变形，即弹簧自由高度减小，在工

35、作高度一定的情况下，工作载荷就会减小。永久变形的原因是弹簧的设计不合理和制造工艺不完善而出现的失效现象。它与下列因素有关。 a.在给定的条件下，影响弹簧永久变形的主要因素是扭转力。在不同的工作载荷条件下，弹簧的永久变形也不同。国外资料认为，弹簧的工作应力不应超过其材料的0.3抗拉强度。 b.弹簧的永久变形与其直径有关。密封设计者往往注意调整弹簧直径，以满足负荷要求，很少注意弹簧直径对永久变形的影响，其结构很可能顾此失彼。减小弹簧直径，可以减小永久变形。 c.设计弹簧的自由高度越小，相对的永久变形越大。试验表明，通过增加弹簧的自由高度，可减小弹簧的永久变形。但也应该注意，过大的自由高度，也可能产

36、生弯曲而失稳（小直径弹簧）。 d.弹簧的永久变形与节距有关。当弹簧的自由高度不变，增加弹簧的节距，减少工作圈数，则可能减小弹簧的永久变形。 e.弹簧的永久变形与弹簧的材料性能、制造工艺（卷簧或磨簧）、选择热处理方法等因素有关。对弹簧厂（或生产弹簧的密封件厂）来说，必须加强对材料性能及加工质量的管控。首先是加强进厂材料的质量检测和妥善管理，严禁不合格材料进入生产现场。选择弹簧的加工及热处理工艺时，不仅要遵循一般的原则，还要考虑永久变形的影响，以提高机械密封弹簧的质量。 弹簧及金属波纹管的永久变形除上述因素外，还与使用温度有关，使用温度必须在材料规定的温度以内。上一篇：橡胶密封圈扭曲及挤出损伤对机

37、械密封的影响 下一篇：弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的机械密封泄漏 弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的机械密封泄漏 断裂，弹簧断裂也是弹簧失效的主要形式之一。根据弹簧的载荷性质、工作环境，其断裂形式有：疲劳断裂、应力腐蚀断裂及过载断裂等。 弹簧或金属波纹管疲劳断裂的原因，多数属于设计不当、材料缺陷、制造不良及工作条件恶劣等因素导致疲劳裂纹的扩展而造成的。疲劳裂纹往往起源于高应力区。如压缩弹簧的内表面出现了断口，常与弹簧材料轴线成45度角方向扩展到外表面而断裂；金属波纹管的断裂常出现在波纹管的波谷处。 焊接金属波纹管，如果由于制造上的缺陷，如波片间距不等，因而会在某些波片

38、中产生较大的应力，从而使这些波片产生早期破裂。所谓制造上的缺陷，是指波片间距不匀，波的深度不等以及片厚不一等等。安装静止型金属波纹管机械密封时，有可能由于压盖与支承点连接时呈倾斜状态而产生缺陷。这种缺陷亦会在波片内产生应力，从而出现断裂。 在许多情况下，焊接金属波纹管周期伸缩运动的频率和密封装置的固有频率相等时则可能发生共振，产生较大的应力而导致早期疲劳断裂。在焊接金属波纹管密封装置内可能产生两种形式的振动：轴向振动和扭转振动。轴向振动是由轴的轴向窜动产生的；扭转振动通常是由摩擦副之间的摩擦力所产生的。摩擦力趋向于绕紧波纹管，直至摩擦力小于波纹管内的绕紧力为止。此后，该力自身释放。如此重复自行

39、循环。这种扭转振动自行转变成轴向振动，当两邻近的波片焊球相互碰撞时，振动减弱，振幅减小，如此重复自行循环。 为了防止产生共振，密封的固有频率应设计得比主振动频率大一些（通过改变材料、片厚、片数、间距、安装长度），或利用不对称型波形以及采用拨叉传递转矩。此外，采用各种阻尼方法可消除振动，如使用一阻尼片装在波纹管的周围，产生轻微的弹性载荷，从而保证与波纹管相接触，在振幅形成前就减弱振动，减振片就把波纹管的动能导出。 在介质侵蚀和材料应力的作用下，弹簧和金属波纹管会发生断裂现象，称为应力腐蚀断裂。奥氏体钢弹簧在交变应力作用下易受氧化物的应力腐蚀，对此，推荐使用哈氏合金。 在腐蚀性介质中工作的弹簧和波

40、纹管，在其截面的应力区域，由于腐蚀与应力共同作用在元件的某些薄弱处，首先被腐蚀，形成裂纹核心。随着承载时间的延长，裂纹缓慢地向亚临界扩展。当裂纹达到临界尺寸时，其弹性元件便突然断裂。应力腐蚀断裂与工作介质有着密切的关系，如介质中含有氯、溴或氟时，金属弹性元件易发生应力腐蚀断裂。应力腐蚀断裂，从机理上来讲是阳极反应，而氢脆断裂则主要是阴极反应。在多数情况下，弹簧的氢脆断裂，即氢原子渗入弹簧材料的晶界，并结合成氢分子，从而产生很大的应力，结果导致弹簧在低应力的载荷下发生脆性断裂。氢脆断裂通常发生在45度90度的弯曲角度的范围内。如将已变脆的弹簧圈夹在虎钳上，用钳子夹紧外伸部分并用力弯曲，即可轻易地

41、将弹簧折断成二段或三段。若是其它原因引起的断裂，则会发现，弹簧材料仍保持足够的韧性。在海水、硫化物、硫酸、硫酸盐、苛性碱、液氨以及含氢气的介质中，由于化学反应所产生的氢气为弹簧材料所吸收，从而造成的脆性断裂。上一篇：补偿件的永久变形对机械密封的影响 下一篇：机械设备故障导致机械密封寿命降机械设备故障导致机械密封寿命降低或损坏 机械设备存在的问题，密封性能和寿命很大程度上取决于密封的设备运行精度。在安装前应对设备进行仔细检查和调整，这将大大减少密封故障和降低维修费用。通常，机器的主要故障点如下： 1.轴的轴向窜动，轴的轴向窜动过大可能引起辅助密封圈与轴的接触处摩擦产生凹坑或过量磨损；还会引起碳环

42、或碳化硅环的损坏。 2.轴的径向绕曲，轴产生过大径向绕曲可能引起轴（或轴套）对喉口的摩擦而产生振动，使密封端面泄漏。 3.轴的径向跳动，过大的径向跳动可能缩短径向轴承和推力轴承的寿命，轴承损坏又引起泵的振动，从而降低密封的性能与寿命。 4.密封腔体端面对轴线偏斜，密封腔体端面与轴线的垂直度偏差过大可引起机械密封一系列故障。因为密封压盖是用螺栓固定在密封腔体的端面上的，任何安装偏差都将引起压盖偏斜，从而导致密封环的偏斜引起振动。这也是机械密封辅助密封圈与轴（轴套）接触处产生摩擦磨损的原因之一。密封的振动还可能会引起金属波纹管或传动销的疲劳损坏。 5.密封腔与轴的同轴度，密封腔或压盖偏心可能影响密

43、封元件的定位和同轴度，以及改变密封端面上介质形成的液力载荷，导致端面比亚的不足、过大或不均衡。 6.原动机的对中和管道应力，例如，泵的部件温升可能影响连轴节的对中性。所以应在运行温度下检查连轴节的对中性。管道的热应力及机械力也可能引起联轴节的错位。若连轴节错位，将引起泵轴承和密封的早期损坏。上一篇：弹簧和焊接金属波纹管断裂引起的机械密封泄漏 下一篇：操作不当也是造成机械密封损坏的因素之一 技术、销售、售后服务专线： 销售电话：13990024499 联系电话：0813-5100843 自动传真：0813-5100438 公司地址：四川省自贡市凉水井路222号 进入产品图片目录其他产品：103机

44、械密封,现货HJ92N机械密封,现ZU44-35机械密封,MG1机械密封,现货169机械密封,现货ZU44-45机械密封,操作不当也是造成机械密封损坏的因素之一 操作运行方面的问题，以泵用机械密封为例，操作运行问题大致有下列几个方面： 1.运转前准备工作不充分，由于运转前准备工作不充分或启动时操作不当，如吸入管内没有介质，或电机旋向接反，造成密封干摩擦运转，使密封受到损伤。 2.安装、配管不良，由安装、配管不良所引起的故障包括联轴节错位、吸入管和密封腔积污藏垢所引起的振动；灰尘进入轴承、配管中有砂砾、异物进入系统、热交换器管线接反等。 3.操作失误，温度骤变会引起陶瓷密封环断裂。如利用软管喷水

45、来冲洗泵，当冷水冲到运转发热的陶瓷环上，瓷环就会断裂。T形固定的氧化铝陶瓷环受骤冷易炸裂。操作中还应防止介质流速过快，以防热激或冷激密封环。操作上应遵循先开冷却水，后启动；先停泵，后停冷却水或宁可不停冷却水的原则。同时还要防止密封腔的介质回流太快和热泵遭受雨淋。浓硫酸泵不宜设置水冷却装置，因浓硫酸被稀释会造成严重的腐蚀。 4.维护方面的问题，在石化工业生产中一般都有备用泵，通常很少注意对它的维护。若泵内积存液体，生成锈蚀物，这对机械密封的使用很不利。所以，对停用的泵要及时将液体排空。长期在管线上放置的泵还会造成摩擦副端面之间、辅助密封圈与轴之间的粘滞。因此，启动前应先盘车，这不仅是对机械密封本

46、身维护的需要，而且对机械设备也是必要的。 在进行设备大检修时，无论机械密封的情况如何，其辅助密封圈都应更换。尤其是聚四氟乙烯V形圈、方形圈、楔形圈，这些均属一次性使用的密封件。在检修中，所有磨损密封端面要进行研磨加工，因为再次安装不易保证与原磨合运转轨迹相重合。上一篇：机械设备故障导致机械密封寿命降低或损坏 下一篇：不恰当的密封腔空间是也导致机械密封泄漏的原因之一 不恰当的密封腔空间是也导致机械密封泄漏的原因之一 不恰当的密封腔空间是也导致机械密封泄漏的原因之一 机械密封应在拥有足够的空间下运行。如果密封腔缺乏适当的容积，就会缩短密封的寿命。因为摩擦端面产生的摩擦热、旋转件产生的热量，都将导致密封腔内的温度升高，而且会加剧腐蚀；流体中的杂质堆积在密封界面上或损伤密封端面。尤其是在密封腔容积设计不合理时，这种情况更加严重。因此，密封腔与机械密封在半径方向单面间隙至少应大于2mm。这样，由密封旋转件产生的离心力可冲