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機械密封失效分析與故障分析, k0 ?9 S5 {0 e5 p) s
1.腐蝕失效" a3 }% z5 l j
機械密封因腐蝕引起的失效為數不少,常見的腐蝕類型有如下幾種。
1 p2 F) |- i9 Q5 a1 C! r) ?(1)表面腐蝕4 Y- B6 A4 P) L) y! U1 d0 ? M5 y
由于腐蝕介質的侵蝕作用,機械密封件會發生表面腐蝕,嚴重時也可發生腐蝕穿孔,彈簧件更為明顯,采用不銹鋼材料,可減輕表面腐蝕。% B" n9 ]" B6 _
(2)點腐蝕- Z- e% f0 b% q' t- j
彈簧套常出現大面積點蝕或區域性點蝕,有的導致穿孔,此類局部腐蝕對密封使用尚不會造成很嚴重的后果,不過大修時也應予更換。
9 e7 P2 @- n$ ~& {. D2 I1 ?& O(3)晶間腐蝕: t& r* E7 w& U7 v; E
碳化鎢環不銹鋼環座以銅焊連接,使用中不銹鋼座易發生晶間腐蝕,為克服敏化的影響,不銹鋼應進行固溶處理。6 \8 o6 Z" r9 D/ S4 u% I! [) z/ S
(4)應力腐蝕破裂. b( c$ j# z. [* }# K! j# Z- O
金屬焊接波紋管、彈簧等在應力與介質腐蝕的共同作用下,往往會發生斷裂,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。9 O3 D( T2 w* R( v* I
(5)縫隙腐蝕5 r' e* P. q3 ]/ J, s
動環的內孔與軸套表面之間、螺釘與螺孔之間,O形環與軸套之間,由于間隙內外介質濃度之差而導致縫隙腐蝕,此外陶瓷鑲環與金屬環座間也會發生縫隙腐蝕,一般在軸套表面噴涂陶瓷,鑲環處表面涂以黏結劑以減輕縫隙腐蝕。/ S+ C6 x, K/ c$ d0 v% v4 ^' a2 i2 j
(6)電化學腐蝕 P6 D9 J' i) u) k
異種金屬在介質中往往引起電化學腐蝕,它使鑲環松動,影響密封,一般亦采取在鑲接處涂黏結劑的辦法予以克服。& }/ Y, a4 t, }8 f4 |
2。熱損失效 |( p; O( A9 @: ?
(1)熱裂
8 M$ u# N6 o% P4 w1 D' R* G如密封面處于干摩擦、冷卻突然中斷、雜質進入密封面、抽空等,會導致環表面出現徑向裂紋,從而使對偶環急劇磨損,密封面泄漏迅速增加。碳化鎢環熱裂現象較常見。
7 z K1 b' z! F4 Q$ ]: D0 s(2)發泡、炭化
1 B7 ?# a9 L$ s# ?. u- T7 J使用中如石墨環超過許用溫度,則其表面會析出樹脂,摩擦面附近樹脂會發生炭化,當有黏結劑時,又會發泡軟化,使密封面泄漏量增加,密封失效。( x) }& K0 j& Y( O( `" a& t# L M3 ]
(3)老化、龜裂、溶脹
/ n& B. C! X+ d1 ?" l橡膠超過許用溫度繼續使用,將迅速老化、龜裂、變硬失彈。如是有機介質則溶脹失彈,這些均導致密封失效。
2 V/ B( D( }* v. {: p, Y凡因熱損引起密封失效,關鍵在于盡量降低摩擦熱,改善散熱,使密封面處不發生溫度劇變。
( C$ Q3 Y1 W2 Y* _3 x. q- I3。磨損失效: @; ?' r' ]) P
摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因數大、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、堆焊硬質合金-碳石墨。. i# e) p' X" |( P
4。安裝、運轉等引起的故障分析* A0 c' ?" Z# A
(1)加水或靜壓試驗時發生泄漏9 l1 R3 Q+ n- }0 K" g
由于安裝不良,機械密封加水或靜壓試驗時會發生泄漏。安裝不良有下述諸方面。# o3 M$ w1 J' \/ }- P
a.動、靜環接觸表面不平,安裝時有碰傷、損壞。! V4 z. L i6 P" b
b.動、靜環密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊。, w v. k2 v$ _. M/ w
c.動、靜環表面有異物夾入。
' {$ @* b! E1 X# T' B. Z6 Kd.動、靜環V形密封圈方向裝反,或安裝時反邊。
% y2 Y- `1 H! Y9 u1 }9 ^0 me.緊定螺釘未擰緊,彈簧座后退。% l, k5 B( D, t" v
f.軸套處泄漏,密封圈未裝或壓緊不夠。
3 S1 z1 G9 A7 y$ C2 W! i: M7 Kg.如用手轉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少;密封腔端面與軸垂直不夠。9 T' ]! a3 ]1 r+ O7 S% u
h.靜環壓緊不均勻。# j- E& o$ y& R8 [. B' ~0 M" N
(2)由安裝、運轉等引起的周期性泄漏
, o$ f' N1 A5 c! [! G; r運轉中如泵葉輪軸向竄動量超過標準、轉軸發生周期性振動及工藝操作不穩定,密封腔內壓力經常變化均會導致密封周期性泄漏。/ W, w0 G( | J$ Y
(3)經常性泄漏9 [2 ~/ C+ K4 V( Y" c, q6 x# L6 O
a.動環、靜環接觸端面變形會引起經常性泄漏。如端面比壓過大,摩擦熱引起動、靜環的熱變形;密封零件結構不合理,強度不夠產生變形;由于材料加工原因產生的殘余變形;安裝時零件受力不均等,均是密封端面發生變形的主要原因。6 f6 l' O! H9 a3 L
b.鑲裝或粘接的動、靜環接縫處泄漏造成泵的經常性泄漏,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、黏結劑變質均會引起接縫泄漏。
6 E6 q2 Z5 Z* x6 m) |/ dc.摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏。' R9 ~7 q3 T6 H' s- L) v
d.摩擦副夾入顆粒雜質。
; |) e7 i$ j9 r% R7 Qe.彈簧比壓過小。/ ]7 \9 L; _9 q
f.密封圈選材不正確,溶脹失效。
: D) a+ z8 `6 `$ i$ O' p8 U# Og. V形密封圈裝反。+ } c4 L9 A& W4 B. ^# H g0 v
h.動、靜環密封面對軸線不垂直度誤差過大。
7 s2 H' i3 t4 D& ci.密封圈壓緊后,傳動銷、防轉銷頂住零件。) Q' V0 F+ D: q5 K* g" g% R2 ?4 G
j.大彈簧旋向不對。
# G& a; h) i! s6 V& L. qk.轉軸振動。
( k b$ V0 p1 U* @& Y+ L kl.動、靜環與軸套間形成水垢不能補償磨損位移。! M0 M3 f* ~# Z5 M0 B- k2 ~- `% s
m.安裝密封圈處軸套部位有溝槽或凹坑腐蝕。
1 c) {" J. D8 k/ u; nn.端面比壓過大,動環表面龜裂。
9 }. s8 N9 j! uo.靜環浮動性差。( X# y5 T2 W: X6 b
p.輔助裝置有問題。
! `7 ^* M: [! S* k: g7 ?1 f4.突發性泄漏4 i' @9 \5 n ~- D7 l; W6 d
由于以下原因,泵密封會出現突然的泄漏。8 C! m9 b2 H& w0 U
(1)泵強烈振動、抽空破壞了摩擦副。
& R1 ]; Q, `5 y& m& _. B7 e(2)彈簧斷裂。$ s. X! F5 q$ g: r& O% p# @
(3)防轉銷脫落或傳動銷斷裂而失去作用。4 @! X, f7 Q' P1 g: G* }) B3 _( e ^
(4)輔助裝置有故障使動、靜環冷熱驟變導致密封面產生變形或裂紋。
5 X; a) a8 J# D$ f8 [* I(5)由于溫度變化,摩擦副周圍介質發生冷凝、結晶影響密封。3 b2 p2 `" f. O, [2 a3 }
5.停泵一段時間再開支時發生泄漏7 @$ [# v" L. I* r- B2 I2 w U
摩擦副附近介質的凝固、結晶,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生泄漏。. U/ C& S& j! q
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