公司內(nèi)機械密封基礎(chǔ)知識講座

機械密封

基礎(chǔ)知識講座2023/2/31序言

機械密封最早于1885年在英國發(fā)明并獲得專利，首先獲得應(yīng)用是在20世紀20年代的冷凍機裝置上，同時出現(xiàn)了研究和生產(chǎn)機械密封的專業(yè)公司（英國的Crane公司、德國的Pacific公司等）。我國在20世紀60年代才相繼出現(xiàn)研究和生產(chǎn)機械密封的專業(yè)機構(gòu)（天津克蘭），目前已有四十年歷史，在普通機械密封領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，大部分地方已能替代進口產(chǎn)品，性能接近國外產(chǎn)品。目前國內(nèi)具有規(guī)模的研究、生產(chǎn)廠家已有十余個，并在高參數(shù)密封及新技術(shù)方面取得一定突破。機械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力、紡織、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。機械密封具有性能好、使用壽命長、運轉(zhuǎn)可靠等特點，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機械應(yīng)用最廣、最有前途的密封形式，對于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。

2023/2/32目錄一、機械密封原理二、機械密封的基本零件三、機械密封的計算四、機械密封用材料五、機械密封輔助系統(tǒng)六、機械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機械密封的安裝和使用九、機械密封故障分析十、補充內(nèi)容2023/2/33（一）定義（二）組成（三）密封機理（四）輔助設(shè)施（五）機械密封的種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機械密封（八）內(nèi)流式和外流式機械密封（九）多彈簧和單彈簧機械密封（十）平衡型和非平衡型機械密封

一、機械密封原理2023/2/34（十一）補償機構(gòu)形式（十二）雙端面機械密封（十三）串聯(lián)式機械密封（十四）波紋管機械密封（十五）集裝式機械密封2023/2/35（一）對摩擦副密封環(huán)的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測（六）密封端面的粗糙度要求（七）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（九）密封環(huán)的種類（十）整體式密封環(huán)二、機械密封的基本零件2023/2/36（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動機構(gòu)的作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封2023/2/37（一）補償環(huán)的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液膜反力的計算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)的影響因素（六）彈簧比壓的計算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值三、機械密封的計算2023/2/38（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬質(zhì)合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3陶瓷及其它陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質(zhì)合金（八）作摩擦副的金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求四、機械密封用材料2023/2/39（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機械密封中基體材料2023/2/310（一）為什么機械密封要采用輔助系統(tǒng)（二）什么是輔助系統(tǒng)（三）自沖洗的形式（四）循環(huán)沖洗（五）注入式?jīng)_洗（六）沖洗液進入密封腔的方式（七）沖洗量的確定（八）沖洗量的控制（九）沖洗壓力的確定（十）密封腔中的壓力確定五、機械密封輔助系統(tǒng)2023/2/311（十一）對沖洗流體的要求（十二）熱油泵的沖洗液選擇（十三）烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇

（十五）機械密封的冷卻方式

（十六）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用2023/2/312（一）安裝機封的泵的技術(shù)要求（二）安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況（三）機械密封的安裝（四）泵的抽空和汽蝕六、機械密封的安裝和使用2023/2/313（一）摩擦痕跡大于端面寬度（二）摩擦痕跡小于端面寬度（三）硬環(huán)上無摩擦痕跡（四）石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝（六）石墨內(nèi)緣磨損（七）石墨環(huán)臺階過早全磨掉（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口（九）石墨環(huán)斷裂（十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑七、機械密封故障分析2023/2/314（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋（十二）其它故障簡介（十三）泵抽空密封失效現(xiàn)象（十四）密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象（十五）密封端面汽化的失效現(xiàn)象（十六）泵振動過大的失效現(xiàn)象（十七）沒有沖洗的故障現(xiàn)象（十八）動環(huán)選材注意事項2023/2/315（一）機械密封標準介紹（二）機械密封輔助系統(tǒng)（三）機械密封的安裝（四）磁力密封介紹（五）高壓機械密封研制八、補充內(nèi)容2023/2/316一、機械密封原理（一）定義（圖1-1）2023/2/317機械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機、反應(yīng)釜、壓縮機等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優(yōu)點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。）在國家有關(guān)標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補償機構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下，該對端面保持貼合并相對滑動，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

2023/2/3181、

密封端面：動環(huán)、靜環(huán)───摩擦副2、

緩沖補償機構(gòu)：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。（使貼合）3、輔助密封圈：包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等

（二）組成2023/2/3191、

4個密封點（亦稱4個泄漏點，如圖1-1）泄漏點1─摩擦端面泄漏點，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持 貼和；（動密封點,兩個摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動）泄漏點2─補償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過盈量實現(xiàn)密封； （靜密封點，密封圈與軸或軸套之間有微動）泄漏點3─非補償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過盈量實現(xiàn)密封； （靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止）泄漏點4─壓蓋與腔體間的密封圈，依靠密封圈的過盈量實現(xiàn) 密封；（靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜 止）（三）密封機理2023/2/3203、

原理通過一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。

2、

傳動關(guān)系軸或軸套───緊固螺釘5──彈簧座4──彈簧3─補償環(huán)1壓蓋──防轉(zhuǎn)銷8─非補償環(huán)62023/2/321通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應(yīng)當把它看作機械密封的組成部分。

（四）輔助設(shè)施2023/2/3221、

按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25～100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機械密封2、

通常按結(jié)構(gòu)分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封（五）機械密封的種類2023/2/323（1）旋轉(zhuǎn)式：補償機構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。（由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，而且消耗攪拌功率，所以不能用于高速）（2）靜止式：補償機構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速）

（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封（圖1-2）

2023/2/3242023/2/325（七）內(nèi)裝式和外裝式機械密封（圖1-3）2023/2/326（1）

內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。（用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強的場合）（2）外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。（用于低壓、腐蝕性強的場合）

2023/2/327（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致）

（1）內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這種結(jié)構(gòu)）（2）外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用）

（八）內(nèi)流式和外流式機械密封2023/2/328（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場合。

（九）多彈簧和單彈簧機械密封2023/2/329（1）平衡型：載荷系數(shù)K＜1.0（用于高壓場合）（2）非平衡型：載荷系數(shù)K≥1.0（用于普通壓力場合）

（十）平衡型和非平衡型機械密封

2023/2/330（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧

（3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管

（十一）補償機構(gòu)形式2023/2/331兩套密封面對面或背對背安裝在一起。用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質(zhì)。

（十二）雙端面機械密封（圖1-4）2023/2/332兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低用于高壓場合。

（十三）串聯(lián)式機械密封（圖1-5）2023/2/333去掉了補償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補償環(huán)密封圈改至彈簧座處，補償環(huán)追隨性提高，而且避免了補償環(huán)密封圈因軸串、振動所產(chǎn)生的磨損。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。

（十四）波紋管機械密封2023/2/334將機械密封、軸套、壓蓋組合成一個整體。安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測）

（十五）集裝式機械密封（圖1-6）2023/2/335二、機械密封的基本零件（一）對摩擦副密封環(huán)的要求摩擦副密封環(huán)是機械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機械密封的性能和壽命。因此，對它有一些基本要求。

（1）足夠的強度和剛度保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動時影響小。（2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。2023/2/336（3）耐熱沖擊力高的導熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。（4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤性短時間干摩擦，不損傷端面。（5）易加工，材料成本低2023/2/337（1）一般選擇一軟一硬的材料配對，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高 時才選用硬對硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機械雜質(zhì)進入密封端面，減少泄漏量。（3）選導熱性良好材料作動環(huán)。以利散熱，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強度、剛度，也利散熱（導熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動環(huán)和軸（軸套）間隙A11（0·4~0·6）以利補償靜環(huán)和軸（軸套）間隙1~3mm以免摩擦

（二）摩擦副匹配要考慮的因素2023/2/338（1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑—窄環(huán)外徑

≥0.5，寬環(huán)內(nèi)徑≤窄環(huán)內(nèi)徑－0.5；

（2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大

（3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻；

（4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強度和剛度差，易損壞或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對于普通密封，端面寬度推薦值如下：

（三）

密封端面寬度2023/2/339寬系列用于組對性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工況條件好的場合窄系列用于組對性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機械密封，（對于輕烴介質(zhì)，在強度夠的情況下，取窄系列）。

軸

徑≤16≤35≤55≤70≤100≤120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02023/2/340（１）平面度0.0009，硬質(zhì)Ｒａ≤0.2，軟質(zhì)Ｒａ≤0.4，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（２）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０的７級精度要求。（３）安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。上述要求是對普通機械密封而言，對轉(zhuǎn)速較低的釜用機械密封可適當放寬標準，對高速機封要求更高。

（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求2023/2/341平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應(yīng)來檢測。（1）光波的干涉效應(yīng)

根據(jù)波動學原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點有固定的周相差

。（兩個同樣的鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出的光設(shè)法分成兩束，才滿足相干條件）（五）摩擦副端面平面度檢測2023/2/342滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍的地方，光強度加強；在波程差為半個波長的奇數(shù)倍的地方，光強度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。

2023/2/343（2）平面度檢測原理設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點到平晶的距離），λ為光波波長，δ為光的波程差，那么δ=2e＋λ/2當δ=kλ時，被檢測面上點變暗；δ=(2k＋1)λ/2，被檢測面上點變亮

；（其中k=0,1,2,3,4,…，k為整數(shù)）由以上公式可以得出下面結(jié)論：

（?。┫噜弮蓷l光帶所對應(yīng)兩點的氣膜厚度差（高度差）為λ/2，（對于鈉光燈λ=0.589μm，λ/2≈0.3μm）2023/2/344（ⅱ）相鄰兩條光帶寬b=λ/2Sinθ，（θ為空氣膜傾斜角）（ⅲ）當e=0時，δ=λ/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋；（1）合格光帶舉例2023/2/345（2）平面度檢測器（圖2-3）平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學玻璃制造。表面平面度0.1μm(2級)，0.03μm(1級)。光源:鈉光燈(λ=0.589μm)2023/2/346密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系：

（六）密封端面的粗糙度要求精車磨加工研磨拋光粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.052023/2/347由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細微的環(huán)狀溝紋。泵的振動和動、靜環(huán)的不同心會加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。

2023/2/348非補償動環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補償，其后無彈性元件。)補償動環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補償，其后有彈性元件。)（?。┹o助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這種密封方式較為可靠。（ⅱ）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從而導致密封失效。（ⅲ）波紋管：無作軸向補償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動性好，密封圈不易失效。

（七）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）

2023/2/349非補償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。補償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補償）：其輔助密封圈情況和補償動環(huán)基本一致。

（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2023/2/350整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂

（九）密封環(huán)的種類2023/2/351（十）整體式密封環(huán)各個部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。2023/2/352整體環(huán)價格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括：（?。嵫b式（ⅱ）帶密封圈式（無組合應(yīng)力、無應(yīng)力變形；開槽、打孔麻煩，多一泄漏點）

（十一）組合式2023/2/353優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異，價格較低，運用較多。缺點：（?。┮蜻^盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機械變形。（ⅱ）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當溫度變化時，過盈量變化，會產(chǎn)生應(yīng)力變形。

（十二）熱裝式密封環(huán)2023/2/354Δδ=δ－Dp（α1－α2）ΔT式中Δδ：工作溫度時的過盈量δ：常溫過盈量

Dp：鑲嵌直徑α1：座線脹系數(shù)α2：環(huán)的線脹系數(shù)ΔT=工作溫度－常溫（20。C）（YG6：4.5×10－61/。C1Cr18Ni9Ti：16.6×10－61/。C3Cr13：11.5×10－61/。C）（1）在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過盈值；（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇2023/2/355（2）由上式，當使用溫度為300°C時，對

YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：δ=Dp（16.6－4.5）×10－6×（300－20）=3.4×10－3

Dp

（以便記憶）（3）長期放置的鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；（4）對大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小的材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過盈量可相應(yīng)大一些。（5）高溫200°C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否則要核算過盈量。2023/2/356（1）材料要求（?。┰诠ぷ鳒囟认履徒橘|(zhì)腐蝕（ⅱ）足夠的彈性（ⅲ）有一定強度(柔性石墨因強度差，使用場合受到限制)（ⅳ）耐磨（ⅴ）易加工、價格低（2）種類（ⅰ）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（ⅱ）按截面形狀分：矩形、V形、楔形、包四氟形等；

（十四）輔助密封圈2023/2/357把軸或軸套的運動方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動環(huán)，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來傳遞運動。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動：在軸表面劃凹坑，否則易打滑失效，特別當直徑較大和溫度較高時。（2）鍵＋臺階傳動（3）撥叉?zhèn)鲃樱ㄒ贿呴_槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動（彈簧旋向必須和軸旋向一致）（十五）傳動機構(gòu)的作用2023/2/358（5）銷釘傳動（6）凸耳傳動（7）勾圈彈簧傳動（8）波紋管傳動（9）螺帽固定2023/2/359（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán))（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式

2023/2/360螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動)波紋管：三功能(彈力、傳動、密封)（十七）機械密封的彈性元件2023/2/361橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高的場合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。

(十八)波紋管種類2023/2/362（1）

制造采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面為S形的片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強度、較高的塑性及屈強比（σS/σD＞0.8~0.9）。例：AM350熱失效：真空爐850°C進行淬火處理，再進行－80°C的低溫處理(制冷劑F12)，以達到增加彈性、穩(wěn)定尺寸的目的。（十九）焊接金屬波紋管密封2023/2/363（2）特點焊接金屬波紋管密封不用會產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－200~600°C。高速下對軸的振動、振擺適應(yīng)性強，追隨性好。

（3）彈率(即剛度N/mm)k=πEt3（d1＋d2）/2nB3·d2/d1

E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）：

AM350：1.75×10－6(315.6°C)、INCONEL：2.14×10－6(26.7°C)、1.59×10－6(649°C)、17-7PH：2.0×10－6(21.1°C)、Ti：1.31×10－6(－196°C)、1.14×10－6(23.9°C)、 0.70×106(538°C)。

2023/2/364t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬（d2－d1）/2

公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實際生產(chǎn)中用彈簧測力計測彈率。

2023/2/365八、機械密封的安裝和使用

據(jù)國內(nèi)某煉油廠的一份密封失效統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：密封本身問題（鑲環(huán)不佳14，動環(huán)硬度不夠9，K太大6，材質(zhì)不對3，靜環(huán)墊太緊3，密封面不平2，密封面太窄2）占34.5%。輔助設(shè)施問題（沒有沖洗23，沖洗管堵塞1，冷卻水結(jié)垢3）占23.9%。介質(zhì)及工作條件不好(腐蝕加磨損10，有固體顆粒6，抽空4，密封面結(jié)冰4，密封面結(jié)晶3,粘度太大2)占25.7%。泵的問題(串軸4，振動大3，壓蓋墊壞2，密封箱面不平1)占8.8%。安裝問題(軸套墊漏5，壓縮量小3)占7.1%。后三項屬于安裝和使用的原因,合計占41.6%。因此,必須認識安裝和使用的問題。

2023/2/366（一）安裝機封的泵的技術(shù)要求

1．

轉(zhuǎn)子部分（1）軸徑向跳動≤0.03~0.05mm轉(zhuǎn)子徑向跳動：葉輪口環(huán)≤0.06~0.10軸套等部位≤0.04~0.06(小直徑對小值，大直徑對大值)（2）葉輪應(yīng)找靜平衡,在3000r/min工作的葉輪,不平衡量應(yīng)小于下表規(guī)定

葉輪外徑mm≤200201~300301~400401~500不平衡量gcm358102023/2/367（3）屬于下列情況之一者還需檢查轉(zhuǎn)子的動平衡單級泵的葉輪直徑超過300mm兩級泵的葉輪直徑超過250mm允許剩余不平衡量可用下式計算剩余不平衡量：μmax=635w/nW：軸頸的質(zhì)量Kgn：泵轉(zhuǎn)速r/min（4）對于彈性柱銷式及其他用鑄鐵制造的聯(lián)軸器，當直徑超過φ125而總長度超過300mm時也需進行動平衡校驗，允許剩余不平衡值仍用上式計算，式中w應(yīng)為聯(lián)軸器的質(zhì)量。2023/2/3682、各部件相對位置公差密封腔與軸的同軸度0.1mm(即軸的徑向跳動)密封腔端面與軸的垂直度0.05mm轉(zhuǎn)子的軸向串量0.30mm壓蓋與密封腔配合止口的同軸度0.1mm3、與電機的同心度電機單獨運轉(zhuǎn)時，其振幅不超過0.03mm工作溫度下泵與電機的同心度：軸向0.08mm，徑向0.10mm立式泵采用的剛性聯(lián)軸器同心度：軸向0.04mm,徑向0.05mm4、泵運轉(zhuǎn)時雙振恒值最大不超過0.06mm2023/2/369（二）安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況

1、泵型號及結(jié)構(gòu)、支承方式(懸臂或雙支承)、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及泵安裝方面的情況。2、泵內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)：如粘度、潤滑性、汽化壓力、腐蝕性以及是否含機械雜質(zhì)、出現(xiàn)結(jié)晶等。3、泵的工作情況：工作溫度、進出口壓力，密封箱中的壓力、溫度，采取何種輔助設(shè)施，泵運轉(zhuǎn)中的振動，泵是連續(xù)還是間斷運轉(zhuǎn)等。了解上述情況后，再檢查配備的密封型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、零件材料以及輔助設(shè)施是否合適。一旦密封失效，對分析原因也是必須的。

2023/2/370（三）機械密封的安裝

安裝步驟

（1）靜環(huán)裝入壓蓋，并檢查端面與壓蓋定位面平行度（如圖8-1用深度尺測四周l，max-min即為平行度）液態(tài)烴介質(zhì)：≤0.02油類介質(zhì)：≤0.04圖8-12023/2/371（2）動環(huán)和傳動座的裝配（3）機封定位并緊固傳動座(定位很重要,要保證壓縮到工作高度)（4）裝上帶靜環(huán)的壓蓋。靜環(huán)及壓蓋內(nèi)孔與軸外圓間隙沿圓周誤差≤0.1，擰緊壓蓋螺栓，四周均勻用力,偏斜度≤0.04。（5）盤車檢查壓蓋、靜環(huán)與軸是否有摩擦，感覺應(yīng)均勻，輕快（6）安裝輔助設(shè)施（7）打開泵入口閥，引入介質(zhì)試靜壓，檢查密封性。再緩慢盤車逐漸加快，一方面檢查泄漏情況，另一方面排出密封腔中氣體（很重要），最后等待開車。

2023/2/372（四）泵的抽空和汽蝕

抽空：泵啟動前沒灌泵、進空氣、液體不滿或介質(zhì)大量汽化，這種情況下，泵出口壓力近于零或接近泵入口壓力，泵內(nèi)壓力降低。這叫抽空。抽空會讓泵內(nèi)接觸零件和機械摩擦副發(fā)生干摩擦或半干摩擦，加劇磨損或零件移位而損壞泵及密封。汽蝕：正在運轉(zhuǎn)中的泵，由于泵內(nèi)各點壓力及溫度的差異，介質(zhì)中溶解的氣體溢出或介質(zhì)組分的局部汽化，同時在另外某些處又不斷溶解和凝聚，導致泵內(nèi)產(chǎn)生高速、高壓、高頻的水力沖擊，這叫汽蝕。汽蝕使泵發(fā)出噪音，泵體振動，出口壓力大幅波動，嚴重時損壞泵的某些零件：如葉片出現(xiàn)麻點或蜂窩狀，葉輪耐磨環(huán)磨損或脫落，葉輪鎖緊螺母松動，甚至斷軸，抱軸等，機封發(fā)生失效及至損壞。

2023/2/373防抽空和汽蝕辦法：1、從工藝操作上減少（從穩(wěn)定工藝操作條件入手）泵的吸入管徑應(yīng)適當加大并盡量減少阻力損失；灌注高度要足夠；吸入管路應(yīng)防止氣體的留存；一旦出現(xiàn)氣體要能返回塔器，為此在進泵前需加一氣體返塔的管線。從工藝操作上,溫度宜取下限，壓力宜取上限，塔底液面不可過低，泵的流量要適中，盡量減小壓力和溫度出樣較大變化。對入口壓力是負壓的備用泵入口閥門應(yīng)關(guān)閉。影響壓力、溫度的因素很多，單純通過工藝操作避免抽空和汽蝕是不可能的。2、注入式?jīng)_洗是解決汽蝕和抽空的有效措施2023/2/3743、從機械密封結(jié)構(gòu)入手從密封結(jié)構(gòu)無法避免汽蝕的產(chǎn)生，但可以減少汽蝕對密封的危害。減少摩擦熱，密封面直徑盡量小，寬度盡量窄；選材要有好的自潤滑性能和低的摩擦系數(shù)。靜環(huán)采用夾固式或增加限位壓板。采用平衡型機封（降PV值—降摩擦熱，動環(huán)限位等）或用其他限位方式。

2023/2/375九、機械密封故障分析

（一）摩擦痕跡大于端面寬度

1、泵運轉(zhuǎn)時振動太大（使動環(huán)運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向和軸向振擺，液膜厚度變化大，有時密封面被推開，造成泄漏量增大）。2、窄環(huán)與軸不同心（靜環(huán)壓蓋止口間隙太大，因自重下沉）。

2023/2/376（二）摩擦痕跡小于端面寬度

1、窄環(huán)內(nèi)緣高，外緣低，端面間隙呈收斂形液膜壓力增大，P比減小，造成泄漏（如果潤滑條件好，長期不易跑和至正常）。2、窄環(huán)外緣高，內(nèi)緣低，端面間隙呈喇叭形，液膜壓力減小，P比增大（如果潤滑條件好，較快跑和，可用，但潤滑條件差，會加劇磨損，很快失效）。3、摩擦痕跡不連續(xù)，或局部接觸，有時出現(xiàn)大半圓（俗稱馬蹄形）產(chǎn)生泄漏（硬環(huán)不平，有可能是熱應(yīng)力變形）。

2023/2/377（三）硬環(huán)上無摩擦痕跡

1、傳動裝置和軸（或軸套）打滑（如頂絲在高溫下松動）2、端面未貼和，安裝失誤3、鑲嵌環(huán)在高溫下松脫

2023/2/378（四）石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋

1、端面液膜汽化，介質(zhì)工作溫度高，摩擦熱產(chǎn)生汽化。2、端面高溫使浸樹脂石墨性能下降。3、非平衡型機械密封，K大，PV值高，大量摩擦熱產(chǎn)生汽化。4、介質(zhì)潤滑性不良（液態(tài)烴、熱水）。5、抽空和汽蝕，引起干摩擦或半干摩擦，使溝紋深一些2023/2/379（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝

端面過熱過載（易發(fā)生在溫度較高的柴油泵非平衡機械密封上），石墨撕裂附在硬環(huán)上磨損石墨，發(fā)生粘著磨損。

2023/2/3802023/2/381（六）石墨內(nèi)緣磨損

高溫泵密封，壓蓋通冷卻水，高溫下冷卻水結(jié)垢，磨掉石墨內(nèi)緣，同時動環(huán)堵塞，無補償性。（改用軟化水或低壓水蒸氣）

2023/2/382（七）石墨環(huán)臺階過早全磨掉

1、介質(zhì)潤滑性差（如丁烯等），非平衡型機械密封，無沖洗、冷卻。2、石墨質(zhì)量差，質(zhì)地粗，不耐磨。

2023/2/383（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口

沖洗量過大，沖洗孔正對著石墨，石墨環(huán)被沖蝕出現(xiàn)缺口。

2023/2/384（九）石墨環(huán)斷裂

1、輕烴類介質(zhì)直徑較大，沒有沖洗等輔助設(shè)施，PV值大，摩擦熱不易散失，密封面間汽化，使石墨環(huán)溫度升高。因石墨傳熱好，使輔助密封圈升溫膨脹（PTFE），擠壓力大。同時密封端面附近存在膨脹熱應(yīng)力。二力作用，使石墨斷裂。2、平衡型密封，由于安裝失誤，軸套臺階頂住動環(huán)臺階，軸向力太大，造成石墨斷裂。

2023/2/3852023/2/386（十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑(大小不等1~5mm，形狀不規(guī)則)

多發(fā)生在高粘度介質(zhì)（如100℃左右的渣油）泵上，因表面受擠壓應(yīng)力，同時又處于滑動狀態(tài)。石墨表面內(nèi)部受剪切應(yīng)力。粘度越大，摩擦力越大，剪切應(yīng)力越大，當超過石墨強度時，表面發(fā)生剝落，表現(xiàn)出來就出現(xiàn)蝕坑。

2023/2/387（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋

2023/2/388密封面上有環(huán)狀溝紋是由于密封表面汽化的結(jié)果（密封腔中仍為液態(tài)），那么，表面灼傷，產(chǎn)生熱裂紋則是密封腔中液體已經(jīng)汽化或抽空，即摩擦副屬于干或半干摩擦，表面溫度急劇升高，摩擦副過熱，一旦液體重新出現(xiàn)，摩擦副被急劇冷卻，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力。對于導熱性好和強度高的材料（如WC），出現(xiàn)擦亮和變色的痕跡。有時在密封表面出現(xiàn)裂紋，對導熱性差，強度低的材料（堆焊）表面出現(xiàn)徑向裂紋。

無論哪中材料在環(huán)表面都會出現(xiàn)環(huán)狀溝紋。

2023/2/389（十二）其他故障簡介

1、鑲嵌環(huán)松脫在高溫泵（或PV值高的場合）鑲嵌環(huán)易松脫產(chǎn)生泄漏。如介質(zhì)為重油、渣油等，環(huán)與座之間有油漬，但磨損小（因潤滑性好），如介質(zhì)是汽油，液態(tài)輕，環(huán)與座之間有磨損，但無油漬。2、輔助密封圈失效方式（1）如圖，鑲嵌環(huán)松脫，端面磨損。（2）4FV圈唇部卷邊（密封腔汽蝕產(chǎn)生。）

（3）4F由白色變成灰黃色，兩件粘在一起；橡膠出現(xiàn)龜裂粘在密封環(huán)上。（泵抽空，密封面干摩擦所致）。（4）僅僅靠徑向密封的密封圈，使用過程中，橡膠老化失彈，4F冷流變形，失去過盈量造成泄漏。

2023/2/3902023/2/3913、傳動機構(gòu)失效密封的傳動件常常是緊定螺釘，傳動螺釘，傳動銷，凸緣，拔叉，甚至是單只大彈簧，造成他們的失效常常是：（1）高溫使其松動；（2）泵的汽蝕或非補償環(huán)安裝傾斜,造成振動沖擊磨損；（3）端面比壓過高或頻繁大幅波動；（4）組對不當（易咬合）使摩擦系數(shù)高，潤滑性不好；（5）開、停車頻繁或受力過大。

2023/2/3924、彈簧斷裂（1）設(shè)計不當（彈簧指