化工泵用機械密封的泄漏原因與防止措施

1、編寫：湖南中德工業(yè)泵制造有限公司化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機械密封泄漏過早失效的因素很多，如:選型和安裝問題、密封設(shè)計和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等。各種泵是化工反應(yīng)裝置中最常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一，其機械密封性能是影響化工反應(yīng)裝置工作性能和生產(chǎn)效率的重要因素。在化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機械密封泄漏過早失效的因素很多，如:選型和安裝問題、密封設(shè)計和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等，分析密封失效原因，積極采取相應(yīng)措施，從諸多的環(huán)節(jié)中排除不變和基本不變的因素，從而采取相應(yīng)的預(yù)防或補救措施，以確保反應(yīng)裝置可靠和穩(wěn)定運行是探討的重點。一、長煉

2、化工泵的常見工況： A、清潔流體介質(zhì)； B、含固體顆粒、結(jié)晶體的介質(zhì) C、固體濃度高、粘度大，可流動性差的介質(zhì)二、機械密封泄漏失效的原因分析密封泄漏是機械密封失效的主要表現(xiàn)形式，在實際工作中，重要的是從泄漏現(xiàn)象分析機械密封產(chǎn)生泄漏的原因。機械密封一般為內(nèi)裝式，常常需根據(jù)經(jīng)驗、現(xiàn)場觀察及儀器測量分析來確定密封泄漏的原因。首先，弄清受損傷的密封件對密封性能的影響，然后依次對密封環(huán)、傳動件、加載彈性元件、輔助密封圈、防轉(zhuǎn)機構(gòu)、緊固螺釘?shù)茸屑殭z查磨損痕跡。對附屬件，如底座、軸套、密封腔體以及密封系統(tǒng)等也應(yīng)進行全面的檢查。此外，要了解設(shè)備的操作條件，以及以往密封失效的情況，在此基礎(chǔ)上，進行綜合分析，就會

3、找出產(chǎn)生失效的根本原因，并采取有效措施，防止密封的泄漏失效。1.由機械磨損引起的密封泄漏機械磨損將引起密封副的正常配合關(guān)系被破壞，當(dāng)端面出現(xiàn)一定的磨損，傳動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)密封件都要作軸向位移和徑向擺動，因此在每一次轉(zhuǎn)動中，密封副端面都趨向于產(chǎn)生輕微的分離和泄漏。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運動和磨損情況，也可以確定密封泄漏的原因。例如，密封副磨損痕跡均勻，各零件的配合良好，這就說明傳動部分的同軸度良好。這時密封端面產(chǎn)生的泄漏，可能不是由密封本身問題引起的。若泄漏量為常數(shù)，就意味著泄漏不是發(fā)生在兩端面之間，有可能發(fā)生在其他部位上，如靜密封處。再如，密封開始使用時就泄漏，且觀察不到摩擦端面磨損痕跡，可能是旋轉(zhuǎn)

4、環(huán)相對于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑，其原因可能是防轉(zhuǎn)銷松脫或折斷，或是底座的孔徑小于密封件的外徑，由于安裝不到位所致。密封副中硬質(zhì)環(huán)端面出現(xiàn)較深的溝槽，原因主要是傳動部分的同軸度達不到安裝要求，或密封的浮動性不好，傳動時引起密封副端面分離，兩者之間侵入較大顆粒，當(dāng)顆粒嵌入較軟的碳質(zhì)端面內(nèi)，造成硬質(zhì)端面的磨損。密封副材料均采用硬質(zhì)材料可防止該類磨損發(fā)生，因顆粒將無法嵌入任何一個端面，而是被磨碎后從兩端面之間通過。2.由熱損傷引起的密封泄漏主要是由于密封在使用過程中的過熱引起，過熱不僅引起密封副變形產(chǎn)生磨損，還可能引起熱裂和皰疤。通常，在過大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋，稱為熱裂。在短時間的機械

5、負荷或熱負荷作用下會出現(xiàn)熱裂，例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長。對于平衡型密封，甚至密封環(huán)分開。為了避免熱裂，必須掌握材料的機械-物理性能，在設(shè)計時考慮到可能產(chǎn)生熱裂，并給定運轉(zhuǎn)條件。皰疤也是由于過熱引起的，它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料過熱造成，因為非均質(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)措施來改變其散熱條件。介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩?，或者是以上幾種因素的疊加，都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱，若摩擦熱不能及時散發(fā)，就會產(chǎn)生熱裂紋。解決密封過熱問題，除改變端面面積比、減少

6、載荷外，采用靜止型密封并加導(dǎo)流套強制將冷卻循環(huán)液體導(dǎo)向密封面，或在密封端面上開流體動力槽來加以解決。3.由腐蝕引起的密封泄漏機械密封的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，腐蝕是機械密封產(chǎn)生泄漏并引起機械密封失效的最主要原因之一。由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會產(chǎn)生表面腐蝕，甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點而形成點蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕，會深入到金屬的內(nèi)部，并進一步破壞而引起斷裂。電化學(xué)腐蝕的形成是由于密封環(huán)兩種金屬在電介質(zhì)溶液中的電差不同，而產(chǎn)生電位差，形成電池作用，發(fā)生電池腐蝕。腐蝕的性能影響很大。由于密封件比主機的零件小，而且更精密，通常要選用比主機更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗表明，壓力、溫度和滑動速度

7、都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。處理強腐蝕流體時，采用雙端面密封，可以最大限度減輕腐蝕對密封件的影響，因為它與工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強腐蝕條件下，選擇密封結(jié)構(gòu)的一條最重要的原則。根據(jù)密封的實際工作情況，合理選擇耐腐蝕材料和熱處理是防止密封在應(yīng)用時產(chǎn)生泄漏的重要做法。例如，選用奧氏體不銹鋼做密封環(huán)，由于其表面能形成氧化物或氫氧化物的保護膜使金屬鈍化而不受腐蝕。但奧氏體不銹鋼卻在450850產(chǎn)生晶間腐蝕，因此材料要在1050下進行熱處理。4.由密封零件失效引起的密封泄漏機械密封用輔助密封圈，以采用合成橡膠O形圈較多。機械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效，機械

8、密封由于泄漏而不能正常工作的一個主要原因也是因為O 形圈失效引起的。O 形圈失效的表現(xiàn)為老化、永久性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此，在選用O形圈時應(yīng)考慮合成橡膠的安全使用溫度，盡可能地選用截面較大的橡膠O形圈，適當(dāng)提高硬度，采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu)，通過沉浸試驗合理選材，必要時選用復(fù)合材料，如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。安裝時，應(yīng)在槽內(nèi)涂以潤滑脂，保證其滾動自如。彈簧、傳動銷等機械零件失效也常常引起機械密封的泄漏，在使用中，機械密封的彈簧失效形式有永久變形、斷裂、腐蝕、蠕變或松弛等。傳動銷、傳動螺釘?shù)榷寄苡脕韨鬟f轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動密封件旋轉(zhuǎn)。振動或安裝位置偏斜、不同心等，都會使傳動件磨損、彎曲甚至損壞

9、。5.介質(zhì)濃度高、粘度大、可流動性差引起密封失效。 A、由于介質(zhì)粘度大，容易造成內(nèi)裝式機械密封彈簧堵塞，彈簧補償失效，使機械密封補償環(huán)（通常指動環(huán)）不能有效的貼緊非補償環(huán)（通常指靜環(huán)），至使密封失效； B、介質(zhì)含固體顆粒濃度高、粘度大，可流動性差，容易造成泵的抽空，而倒至密封處于干摩擦狀態(tài)，密封環(huán)產(chǎn)生熱裂變，密封失效。三、機械密封泄漏失效的現(xiàn)象及防止在機械密封泄漏分析中,關(guān)鍵是找到其原因,進而采取措施。通過對機械密封泄漏的現(xiàn)象，如泄漏部位、泄漏量等情況的觀察找到初步的原因或主要原因，再通過觀察密封零件的損壞情況找到根本原因。有時這些過程是需要借助于儀器測量來完成的。1.密封副端面之間泄漏的防止

10、錯誤的安裝常常造成密封副端面之間泄漏，如:安裝尺寸未達到圖紙設(shè)計要求，非補償環(huán)安裝傾斜，端面變形，因此安裝時必須仔細閱讀安裝說明書及附圖，重新調(diào)整安裝尺寸。若為壓蓋安裝偏斜，應(yīng)重新安裝。同時檢查密封環(huán)端面與壓蓋端面各點的距離是否一致，防轉(zhuǎn)銷是否進入密封環(huán)的凹糟中、是否頂?shù)桨疾鄣撞?，總裝時壓蓋螺釘要均勻鎖緊。碳石墨環(huán)彈性模量低，易變形，一般說來，碳石墨環(huán)端面變形的原因有:箱體內(nèi)夾雜金屬碎片或污垢，局部受載;合成橡膠O形圈在介質(zhì)中溶脹，體積增大，碳環(huán)受壓而使端面變形;端面分離，彈簧陰塞，如因溫度變化引起介質(zhì)結(jié)晶、積垢，造成端面不能很好地貼合，彈簧被腐蝕而喪失強度也會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。對此須清除碎片，

11、清洗箱體、底座，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)更換O形圈，對于因腐蝕而產(chǎn)生的泄漏，一般需要改用合適的材料。密封副端面不平，端面平面度、粗糙度未達到要求，或在使用前受到了操作破壞，因而產(chǎn)生泄漏。這時應(yīng)重新研磨拋光或更換密封環(huán)。工作端面平面度可用平晶檢查光干涉帶來測定。造成端面分離的情況還有:(1)同軸度誤差、安裝對中調(diào)整不良、各零件加工精度不佳而造成累計誤差，連接螺栓中軸線偏差、傳動軸直線超差或加工后產(chǎn)生變形等。機械密封部件安裝(包括密封軸)后，應(yīng)測量軸的徑向跳動與端面跳動。(2)端面接觸壓力不足，這是因為軸(或軸套)與密封圈之間磨擦阻力過大使閉合減小，阻力增加是因為橡膠O形圈溶脹引起密封環(huán)卡滯。(3)軸可能因

12、點腐蝕或電偶腐蝕而失去光滑的表面，從而增加摩擦力或密封圈的壓縮量過大，當(dāng)軸竄動時，補償環(huán)隨軸竄動致使端面不閉合，補償環(huán)組件與軸的間隙過小。因此，必須校核溫升引起的間隙減小量，軸必須具有合適的粗糙度。我們一般將軸與軸套配合部分進行磨削加工，確保精度。機械密封腔內(nèi)密封液不潔凈，應(yīng)嚴格控制密封液中的雜質(zhì)，定期更換密封液。(4)密封件本身具有滲透性，為確保密封件不滲透，經(jīng)機械加工后的成品應(yīng)進行一次浸漬處理。如果從密封件處產(chǎn)生大量泄漏，表明密封件可能已破裂，此時應(yīng)檢查操作條件以判明是因過載引起的破壞，還是由于安裝不當(dāng)造成的。2.補償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止補償環(huán)輔助密封圈處泄漏主要是由于輔助密封圈的安裝

13、、產(chǎn)品質(zhì)量和其被損傷引起的，密封圈安裝時受到損傷，是密封失效的常見原因，如表面有劃痕，唇口被割傷。出現(xiàn)這種情況，多半是軸端未倒角或殘留毛刺不清潔所致，要注意清除毛刺和保持清潔。軸上的鍵槽也會損傷密封圈，安裝時應(yīng)使用專用工具，避免密封圈受到損傷。還可通過調(diào)整軸的尺寸公差、形位公差及粗糙度加以處理。輔助密封圈質(zhì)量問題，如橡膠密封圈斷面尺寸超差，壓縮率不符合要求，出現(xiàn)質(zhì)量問題，如錯位、開?？s裂、修邊過量、流痕、凹凸缺陷、飛邊過大等，需用合格品替換。密封圈的襯質(zhì)與介質(zhì)不相容，應(yīng)重新選用適宜的密封圈材料。軸表面有腐蝕、麻點、凹坑和密封圈老化將使密封圈損壞或失效。在這種情況下應(yīng)更換新軸、軸材料和密封圈，可

14、在密封圈接觸部位的軸表面鍍鉻或噴涂陶瓷。3.非補償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止產(chǎn)生的原因可能是底座尺寸公差不符合設(shè)計要求，安裝錯誤，密封圈的質(zhì)量不良或密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容等。采取的措施有:應(yīng)更換合格品，嚴格安裝操作，選用適宜材料的密封圈。4.其他接觸零件部分泄漏的防止箱體與底座結(jié)合面之間泄漏，是由于箱體與底座的配合面質(zhì)量達不到要求和安裝不當(dāng)造成的。箱體與底座配合端面有缺陷，如凹坑、刻痕等，需整修或采用相應(yīng)措施，可涂液體密封膠;安裝時螺栓力過小，壓縮墊片或密封圈時不能把接觸面不平的凹坑填滿，需加大螺栓力，或用較軟的墊片，因為內(nèi)壓力總是使得密封底座與箱體端面趨于分離;墊片或密封圈受到損傷，應(yīng)更換墊片或密封圈;安裝時不清潔，異物進入其間，就清除異物，受損傷的密封墊片、密封圈應(yīng)更換;底座剛度不夠，安裝時產(chǎn)生底座變形，這時應(yīng)更換有足夠剛度的底座;安裝時螺栓受力不均勻，底座單邊鎖緊，應(yīng)重新調(diào)整螺栓力。軸套處的泄漏量通常是穩(wěn)定的，一般是由于安裝不當(dāng)，密封圈或墊片不符合要求或