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1、泵用机械密封失效的原因与防止措施周莹 ，赵红梅(1辽宁省辽阳市辽阳县人才中心， 辽宁辽阳1 1 1000)(2辽宁省辽阳市辽阳县土地整理中心，辽宁辽阳11 1 000)摘要从机械磨损、热损伤、腐蚀、零件失效等方面对化工反应装置中泵的机械密封失效原因进行了分析，提出了防止机械密封泄漏失效的措施关键词机械密封；泄漏；失效；防止措施 泵是化工反应装置中最常用的基础设备之一。其机械密封性能是影响化工反应装置性能和效率的重要因素。化工反应装置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起机械密封泄漏造成失效的因素很多，如：选型和安装问题、密封设计和制造问题以及设备本身存在的问题等。分析密封失效的原因，采取
2、相应措施，从诸多环节中排除相关因素，采取预防措施，确保反应装置的稳定运行，是本文探讨的重点。l机械密封失效的主要原因密封泄漏是机械密封失效的主要表现形式。机械密封一般为内装式， 根据实践经验、现场观察并借助仪器测量可确定密封泄漏的原因。首先，搞清受损伤的密封件对密封性能的影响，然后依次对密封环、传动件、加载弹性元件、辅助密封圈、防转机构、紧固螺钉等部位仔细检查磨损痕迹。对底座、轴套、密封腔体以及密封系统等附属件也应进行全面检查。在了解设备操作条件及以往密封失效情况的基础上，进行综合分析， 找出产生失效的根本原因，采取有效措施，防止密封泄漏失效。11由机械磨损引起的密封泄漏机械磨损会破坏密封副的
3、正常配合关系，当端面出现一定的磨损时，传动轴每转一周， 密封件都要作轴向位移和径向摆动，在每一次转动中，密封副端面都趋向于产生轻微的分离和泄漏。根据磨损痕迹可以判断运动和磨损情况，也可以确定密封泄漏的原因。如： 密封副磨损痕迹均匀，各零件的配合良好， 说明传动部分的同轴度良好，此时密封端面产生的泄漏， 可能不是由密封本身引起的。若泄漏量为常数，意味着泄漏不是发生在两端面之问，有可能发生在其它部位上，如静密封处。再如， 密封在开始使用时就泄漏，且观察不到摩擦端面磨损痕迹，可能是旋转环相对于静止环不旋转或打滑，其原因是防转销松脱或折断或是底座的孔径小于密封件的外径，安装不到位所致。密封副中硬质环端
4、面出现较深的沟槽，原因是传动部分的同轴度达不到安装要求，或密封的浮动性不好，传动时引起密封副端面分离，两者间侵入的较大颗粒嵌入到较软的碳质端面内，造成硬质端面的磨损。若密封副材料采用硬质材料，可防止该类磨损发生。12由热损伤引起的密封泄漏密封在使用中产生的过热，不仅会引起密封副变形，还可能引起热裂和疱疤。在过大的热应力作用下， 密封环表面上出现的径向裂纹，称热裂。短时间的机械超负荷或热负荷作用下会出现热裂，如干摩擦、冷却系统发生中断等情况。热裂时密封环磨损加剧，泄漏量迅速增长。为避免热裂，必须掌握材料的机械一物理性能，设计时考虑可能产生的热裂，并设定运转条件。疱疤也是由于过热引起，它主要是由于
5、碳石墨、陶瓷等材料过热造成的， 因为非均质材料本身各组分的膨胀系数不同，粘结剂被挤出是损坏的原因。因此必须采用不同材料或利用外部结构改变密封的散热条件。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因素， 都可能产生较大的摩擦热，若摩擦热不能及时散发，就会产生热裂纹。解决密封过热问题， 除改变端面面积比、减少载荷外， 采用静止型密封并加导流作套，强制将冷却循环液体导向密封面或在密封端面上开流体动力槽来加以解决。13由腐蚀引起的密封泄漏腐蚀是机械密封产生泄漏并引起机械密封失效的最主要原因之 。机械密封的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀。密封接触腐蚀性介质产生表面腐蚀， 甚至在表面各处产生
6、剧烈腐蚀点形成点蚀。在金属的晶界上产生的晶间腐蚀，深入到金属的内部并进一步产生破坏而引起断裂。电化学腐蚀足由于密封环两种金属在电介质溶液中的电位不同，产生电位差，形成电池作用，引发电池腐蚀。腐蚀对机械密封的影响很大， 由于密封件比主机的零件小，且更精密，通常选用比主机更耐腐蚀的材料。经验表明，压力、温度和滑动速度都能使腐蚀加速。密封件的腐蚀速率随温度升高呈指数规律增加。装置处理强腐蚀流体时，采用双端面密封，可以最大限度地减轻腐蚀对密封件的影响， 因为它与工艺流体相接触的零件数量少，这也是在强腐蚀条件下，选择密封结构的一条重要原则。根据机械密封的实际工况，合理选择耐腐蚀材料和热处理工艺是防止密封
7、在应用时产生泄漏的重要做法。可选用奥氏体不锈钢做密封环，其表面能形成氧化物或氢氧化物的保护膜使金属钝化而不受腐蚀。但奥氏体不锈钢在450850产生晶间腐蚀，因此材料要在1050下进行热处理。14由密封零件失效弓l起的密封泄漏机械密封的辅助密封圈， 以采用合成橡胶O形圈较多。机械密封零件失效大多是辅助密封圈失效，0形圈失效的形式表现为老化、永久性变形、溶胀变形、扭曲及挤出损伤等。因此，在选用O形圈时应考虑合成橡胶的安全使用温度，尽可能选用截面较大的橡胶0形圈， 并适当提高硬度，采用沟槽式装配结构，通过沉浸试验合理选材，必要时选用复合材料，如橡胶包覆聚四氟乙烯密封圈。安装时，在槽内涂以润滑脂，保证
8、其滚动自如。弹簧、传动销等零件失效也会引起机械密封泄漏，在使用中，机械密封的弹簧失效形式有永久变形、断裂、腐蚀、蠕变或松弛等。传动销、传动螺钉等用于传递转矩，驱动密封件旋转，发生振动或安装位置偏斜、不同心等，均会使传动件磨损、弯曲甚至损坏。2防止机械密封泄漏失效的措施通过对机械密封泄漏部位、泄漏量的观察，找到初步原因，再观察密封零件的损坏情况找到根本原因。防止机械密封泄漏失效的措施主要有：21防止密封副端面问泄漏的措施安装错误会造成密封副端面之间泄漏。如：安装尺寸未达到图纸设计要求，非补偿环安装倾斜，端面变形等。安装时应仔细阅读安装说明书及附图，重新调整安装尺寸。若是压盖安装偏斜，应重新安装。
9、同时检查密封环端面与压盖端面各点的距离是否一致，防转销是否进入密封环的凹槽中，是否顶到凹槽底部，总装时压盖螺钉要均匀锁紧。碳石墨环弹性模量低， 易变形。碳石墨环端面变形的原因有：箱体内夹杂金属碎片或污垢，局部受载；合成橡胶O形圈在介质中溶胀，体积增大，碳环受压而使端面变形；端面分离，弹簧阻塞：温度变化引起介质结晶、积垢，端面不能很好贴合，弹簧被腐蚀丧失强度也会产生同样结果。对此需清除碎片，清洗箱体、底座，根据介质性质更换O形圈， 对于因腐蚀而造成的泄漏，一般要改用合适的材料。密封副端面不平、端面平面度、粗糙度未达到要求，或在使用前遭到破坏， 因而产生泄漏。应重新研磨抛光或更换密封环。工作端面平
10、面度可用平晶检查光干涉带来测定。造成端面分离的原因还有： (1)同轴度误差、安装对中调整不良、各零件加工精度不佳造成累计误差，连接螺栓中轴线偏差、传动轴直线超差或加工后产生的变形等。机械密封部件安装(包括密封轴)后，应测量轴的径向跳动与端面跳动值。 (2)端面接触压力不足。轴或轴套与密封圈之间磨擦阻力过大使闭合减小， 阻力增加是因为橡胶O形圈溶胀引起密封环卡滞。(3)轴可能因点腐蚀或电偶腐蚀而失去光滑的表面，从而增加摩擦力或使密封圈的压缩量过大，当轴窜动时，补偿环随轴窜动致使端面不闭合，补偿环组件与轴的间隙过小。为此，必须校核温升引起的间隙减小量，轴必须具有合适的粗糙度。应当将轴与轴套配合部分进行磨削加工，确保精度。机械密封腔内密封液不洁净，应严格控制密封液中的杂质，定期更换密封液。 (4)密封件本身具有渗透性， 为确保密封件不渗透，机械加工后的成品应进行一次浸渍处理。如果从密封件处产生泄漏，表明密封件可能已破裂，此时应检查操作条件，以判断是因过载引起还是由于安装不当造成的。
