机械密封的失效分析

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摘要:如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进人密封面、抽空等,会导致环表面出现径向裂纹,从而使密封环急剧磨损,密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。

(一)腐蚀失效

机械密封因腐蚀引起的失效为数不少,常见的腐蚀类型有如下几种。

1.表面腐蚀

由于腐蚀介质的侵蚀作用,机械密封件会发生表面腐蚀,严重时也可发生腐蚀穿透,弹簧件更为明显,采用不锈钢材料,可减轻表面腐蚀。

  1. 点腐蚀

弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀,有的导致穿孔,此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果,不过大修时也应予更换。

  1. 晶间腐蚀

碳化钨环与不锈钢环座以铜焊连接,使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀,为防止晶间腐蚀,不锈钢应进行固溶处理。

  1. 应力腐蚀破裂

金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下,往往会发生断裂,由于弹簧的突然断裂而使密封失效,一般采用加大弹簧丝径予以解决。

  1. 缝隙腐蚀

动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间,0形环与轴套之间,由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀,此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀,一般在轴套表面喷涂陶瓷,镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。

  1. 电化学腐蚀

异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀,它使镶环松动,影响密封,一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。

(二)热损失效

  1. 热裂

如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进人密封面、抽空等,会导致环表面出现径向裂纹,从而使密封环急剧磨损,密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。

  1. 发泡、碳化

使用中如石墨环超过许用温度,则其表面会析出树脂,摩擦面附近树脂会发生碳化,当有黏结剂时,又会发泡软化,使密封面泄漏增加,密封失效。

  1. 老化、龟裂、溶胀

橡胶超过许用温度继续使用,将迅速老化、龟裂、变硬失弹。如是有机介质则溶胀失弹,这些均导致密封失效。

凡因热损引起密封失效,关键在于尽量降低摩擦热,改善散热,使密封面处不发生温度剧变。

  1. 磨损失效

摩擦副若用材耐磨差、摩擦系数大、端面比压(包括弹簧比压)过大、密封面进人固体颗粒等均会使密封面磨损过快而引起密封失效。采用平衡型机械密封(β=25%)以减少端面比压及安装中适当减少弹簧压力,有利克服因磨损引起的失效。此外,选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。按耐磨次序材料排列为碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷(氧化铝)-碳石墨、喷涂陶瓷-碳石墨、氮化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。

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