機械密封的失效原因分析

馬力軍（大慶煉化公司機電儀廠，黑龍江 大慶 163411）

機械密封的失效原因分析

馬力軍（大慶煉化公司機電儀廠，黑龍江 大慶 163411）

簡要分析了機械密封在旋轉設備上失效原因的分析。

機械密封；原因分析

在對泵用機械進行密封時，可采用的形式較多，且型號存在差別。一般而言，泵用機械密封包括下列5個位置的密封:一是，軸套與軸間的密封；二是，密封端蓋與泵體間的密封；三是，動、靜環間密封；四是，密封端蓋與泵體間的密封；五是，對靜環與靜環座間的密封。

1 安裝靜試時泄漏

在完成密封操作之后，為了解密封情況可通過靜試的方式來進行檢測；此如，如果發現并無太多的泄漏量，一般可以斷定為動靜環密封圈故障；反之，可以斷定為動、靜環摩擦副發生故障。在進行上述工作以后，可以進行手動盤車的方式觀察，此時的泄漏不明顯，可認為靜、動環密封圈故障；反之，可認為摩擦副故障；當介質順著軸向流出時，一般是動環密封圈故障，當介質流出方向為四周擴散或由冷卻孔流出時，一般斷定是靜環密封圈出現問題。同時，泄漏通道共存的情況也有可能，但分主次，所以在周密考慮和認真觀察以后，進行成功判斷不是難事。

2 試運轉時出現的泄漏

在靜試完成時，可以進行運轉操作，此時形成巨大離心力，阻礙流出現象的出現。所以，試運轉期間否定了軸間及端蓋密封失效泄露因素，往往是動、靜環二者摩擦副損壞。而導致摩擦副密封無法發揮作用的原因有：

(l)運行過程中，出現例如抽空、氣蝕、憋壓等情況時，產生軸向力很強，致使動、靜環出現分開；(2)進行密封操作的壓縮量太大，造成副端面損壞；(3)動環密封圈安裝不規范，彈簧不能很好發揮作用；(4)靜環的密封圈松動，運作時靜環易出現脫離；(5)使用介質不純，使得運作摩擦較大，靜環密封端面易受損；(6)由于未選擇合理的計時，造成密封端面出現比壓偏低或密封材質冷縮性大的情況。這些均可能會在運行過程中時有發生，少部分可以由調整靜環座的方式進行改善，但大部分情況都是需要進行重裝處理，進行改善。

由密封端面潤滑膜原因出現的失效情況：

a)受密封載荷影響，密封腔易出現干摩擦情況；b)介質比飽和蒸汽壓小，讓液膜出現閃蒸，失去原有功能；c)有些介質存在揮發屬性，當冷卻系統存在故障時，則運作形成熱量會讓原有的飽和蒸汽壓上升，致使介質當前壓力不滿足要求。

受腐蝕影響使得密封失效：

a)密封面點蝕或穿透。b)受焊接影響，致使不銹鋼座出現腐蝕現象；c)受應力和介質腐蝕的相互影響，焊接金屬波紋管、彈簧破裂現象時有發生。

受高溫效應致使密封失效：

a)熱裂易致使高溫油泵出現泄露情況。當密封面進行干摩擦、冷卻水補給不足，含雜質等，環面易產生徑向裂紋；b)石墨炭化造成的。正常運作中，若石墨環溫度超過規范，則有樹脂產生，產生的樹脂在溫度較高時發生炭化，若接觸到粘結劑，致使發泡軟化，喪失密封；c)輔助密封件受熱，易出現老化、龜裂、變硬失彈情況，導致失效。

當前的柔性石墨能夠很好的滿足日常需求，但是缺乏彈性。在進行安裝時易造成損壞。

受密封端面磨損出現的密封失效：

a)摩擦副用料組成自身屬性缺陷,嚴重影響了密封性。根據耐磨性的優劣大致可以將一般采用的資料進行排序：碳化硅—碳石墨、硬質合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質合金——碳石墨。

b)固體顆粒介質使得密封面易損壞，進而出現失效的情況。固體顆粒的研磨劑功能，讓密封面出現嚴重損壞。而密封面的正常空隙，機械密封平衡度和密封端面液膜閃蒸等，均是固體顆粒進入重要誘因。

c)機械密封的平衡程度β同樣影響了密封磨損。通常，平衡程度約為β=75%時較好。β＜75%，磨損量減少，但流出大大介質增多，密封面易受影響。而高負荷(高PV值)的密封，因為受摩擦影響，β通常在65%～70%較好，而低沸點的烴類介質，受溫度和介質氣化影響較大，因此β在80%～85%之間較好。

受安裝、運轉和設備自身因素影響導致的密封泄漏：

a)受安裝影響，出現的泄漏，其影響因素如下：1)動、靜環接觸面不平，在前期的組裝過程中碰傷、受損，不能很好的滿足后來的需求；2)動、靜環密封圈大小不合理、壓力不夠，不能很好的貼合使用；3)動、靜環中存在堅固介質；4)動、靜環V型密封圈方向錯誤或反邊；5)軸套泄漏，沒有安裝密封圈或缺乏壓力；6)彈簧受力不和合理，單彈簧不垂直，多彈簧長度有偏差；7)密封腔端面和軸不垂直；8)軸套中存在許多腐蝕點，已出現零件損壞。

b)設備一般運轉作時，導致泄漏的因素如下：1)泵葉輪軸向變化不合理，轉軸出現規律性振動，同時相關操作缺乏科學性，密封腔內壓力不恒定等致使介質易流出；2)當摩擦副由于長時間使用出現變形的情況或者損壞的情況時，會在一定程度上影響跑合作用的發揮，最終造成泄露情況的出現；3)未嚴格按照相關標注，采用合理的密封圈材料，導致出現溶脹失彈的情況；4)所采用的大彈簧在實際的轉向中存在一定的錯誤；5)設備運作的振動過大；6)動、靜環和軸間有阻礙，讓彈簧失功能受到嚴重影響成的泄露；7)密封環出現龜裂等。

c)當使用一定周期后，泵經常會出現泄漏的情況，這主要是因為摩擦副周圍介質當處于較長時間的穩定狀態下會出現了凝固、結晶，而此時原先的彈簧也開始遭遇嚴重侵蝕、喪失彈性。

d)泵軸擾度過強。

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