【正文】 輔助密封圈失效方式 （ 1） 如圖 ， 鑲嵌環(huán)松脫 ， 端面磨損 。有時(shí)在 密封表面出現(xiàn)裂紋，對導(dǎo)熱性差，強(qiáng)度低的材料（堆焊） 表面出現(xiàn)徑向裂紋。石墨表面內(nèi)部受剪 切應(yīng)力。 同時(shí)密 封端面附近存在膨脹熱應(yīng)力 。 石墨質(zhì)量差，質(zhì)地粗，不耐磨。 介質(zhì)潤滑性不良 （ 液態(tài)烴 、 熱水 ） 。 摩擦痕跡不連續(xù)，或局部接觸，有時(shí)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）。 2022/8/26 132 九、機(jī)械密封故障分析 （一）摩擦痕跡大于端面寬度 泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動太大 （ 使動環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向和軸向振 擺 ， 液膜厚度變化大 ， 有時(shí)密封面被推開 ， 造成泄漏量 增大 ） 。 注入式?jīng)_洗是解決汽蝕和抽空的有效措施 2022/8/26 131 從機(jī)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 。 2022/8/26 130 防抽空和汽蝕辦法： 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(dāng)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(jìn)泵前需加一氣體返塔的管線 。 這叫抽空 。 各種尺寸需測量，兩環(huán)間隙要調(diào)好。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。一旦密封失效，對分析原因也是必須的。 2022/8/26 124 各部件相對位置公差 密封腔與軸的同軸度 (即軸的徑向跳動 ) 密封腔端面與軸的垂直度 轉(zhuǎn)子的軸向串量 壓蓋與密封腔配合止口的同軸度 與電機(jī)的同心度 電機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ， 其振幅不超過 工作溫度下泵與電機(jī)的同心度：軸向 ， 徑向 立式泵采用的剛性聯(lián)軸器同心度：軸向 ,徑向 泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)雙振恒值最大不超過 2022/8/26 125 （ 二 ） 安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況 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 。 安裝問題 (軸套墊漏 5， 壓縮量小 3)占 %。 2022/8/26 117 PLAN 53A 儲罐阻塞液循環(huán)沖洗 2022/8/26 118 ,不允許漏向大氣 （一般 ) 260℃ 的工況（ PLAN52不能勝任的情況） 2022/8/26 119 PLAN 53B 帶蓄能器儲罐阻塞液循環(huán)沖洗 2022/8/26 120 PLAN 53C 帶增壓罐儲罐阻塞液循環(huán)沖洗 2022/8/26 121 八、機(jī)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(jì)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 %。其中含約 18%的鉻的主要作用是產(chǎn)生鈍化，提高陽極電極電位；含約 9%的鎳的主要作用是降低馬氏體形成溫度，使鋼在室溫時(shí)獲得單相奧氏體組織。 1Cr13和 3Cr13都屬于馬氏體不銹鋼，由于含鉻 13%，能在陽極區(qū)域基體表面形成一層副鉻的氧化物保護(hù)膜， （十四）機(jī)械密封中基體材料 2022/8/26 102 這層膜會阻礙陽極區(qū)域的反應(yīng)并增加電極電位致使基體電化學(xué)腐蝕過程減緩 ， 從而獲得一定的耐蝕性 。 （ 3） Hasterlloy c— 276 2022/8/26 101 鑲嵌環(huán)座 3Cr13（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） 、 1Cr18Ni9Ti（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） 、 Cr18Ni12Mo2Ti（ 線脹系數(shù) 10－ 6/℃ ） ，使用溫度 ≤200℃ 。 （十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨） 2022/8/26 99 彈簧材料 要有足夠的強(qiáng)度 ， 耐介質(zhì)腐蝕 ， 在工作溫度下長期使用 剛度不衰減或衰減很少 。 耐腐蝕性優(yōu)良 ， 對一般化學(xué)溶劑 、 石油產(chǎn)品 、 酯類 、 蒸 汽和還原性介質(zhì)均保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性 。 但在礦物油和二酯系潤滑油中膨脹大 ， 不宜使用 。 具有很寬使用范圍 （ － 100~350℃ ） ， 在 200~300℃ 下 可長期使用 ， 無毒無味 ， 主要用于高 、 低溫下的動植物油 、 礦物油 、 氧 、 弱酸 、 弱堿等 。 目前一般都用 FPM2602， 可以在 250℃ 以下長期使用 ， 300℃ 以下短期使用 。 低溫下也不宜采用 。 （十）輔助密封圈材料要求 2022/8/26 95 丁腈橡膠 （ NBR） （ － 40~120℃ ） 它是丁二烯和丙烯腈的共聚物 。 耐高低溫的老化性能好 。 （ 5）線膨脹系數(shù)大 50~150 10－ 6/℃ （－ 200~15℃ ） （九）填充聚四氟乙烯 2022/8/26 92 150~530 10－ 6/℃ （ 15~30℃ ） 120~590 10－ 6/℃ （ 30~300℃ ） （ 6）導(dǎo)熱系數(shù)小（ ）， 與金屬相差 300多倍。 目前發(fā)現(xiàn)的只有熔融堿金屬 （ 或它的氨溶液 ） 、元素氟及 ClF3在高溫下與它要起反應(yīng) 。 （ 4）高鎳鑄鐵 NiResist：（ 同上） （八）作摩擦副的金屬材料 2022/8/26 90 合金鋼 （ 用于弱腐蝕介質(zhì) ） （ 1） 3Cr1 4Cr1 9Cr18 （ 2） 高速工具鋼 、 軸承鋼 銅合金 青銅 SQSn66 SQSn101： 具有良好的導(dǎo)熱性、耐 磨性、加工性、對硬質(zhì)材料的相溶性，但質(zhì)軟，耐腐蝕 性差。 2022/8/26 89 鑄鐵類 （ 1） 普通灰口鑄鐵 （ HT200、 HT250） ： 耐磨性 、 導(dǎo)熱性優(yōu)于堆焊硬質(zhì)合金；耐蝕性差 ， 只能用于中性介質(zhì)和 PV值不高的場合 。 國外命名為 Stellite（ 司太立特 ） ， 常用堆焊材料如下： （ 1） 鉻基 1 號電焊條 TDCrC1 HRC4854 良好的耐汽蝕 、 耐 腐蝕性 。 2022/8/26 86 其組對多為硬度低于 70HS的石墨 ， 其使用的 PV值較 低 ， 使用溫度 ≤200℃ ， 廣泛用于醋酸等介質(zhì) 。 主要用于處理高濃度 、 磨蝕性介質(zhì)作摩擦副組對材料 ， 特別適用于泥沙介質(zhì) 。 鉻剛玉陶瓷 在 Al2O395瓷坯料中引入 ~2%的 Cr2O3， 經(jīng) 1700~1750℃ 高溫焙燒而成 。 （ 2） 熱壓 Si3N4 是 Si3N4中性能最佳的材料，硬度高（ HRA91~92）， 致密性好，接近理論密度 ， 耐磨性、耐蝕性優(yōu)良。 （ 1） 反映燒結(jié) Si3N4 素坯可以機(jī)械加工，能制成形狀復(fù)雜制品，經(jīng)二次氮化后尺寸變化率?。?77。 ） 這種材料多用于外裝式耐腐蝕性機(jī)械密封中 。具有很好的耐蝕性 ， 可以經(jīng)受各種酸類 、 堿類 、 鹽類和各種有機(jī)溶劑及強(qiáng)氧化劑腐蝕 。滲透層厚度可達(dá) ， 成 SiC表層，表層還有 10%的石墨，具有氣體不滲透性， C、 Si之間無明顯的邊界層。 這是 SiC中化學(xué)穩(wěn)定性最好的一種 。 常壓燒結(jié) SiC 采用超細(xì) SiC粉（粒度在 ~）， 加適當(dāng)?shù)奶砑觿?、粘結(jié)劑壓制成型，然后在 2022~2200℃ 的溫度下燒結(jié)而成。 缺點(diǎn)：脆性材料，抗機(jī)械沖擊性稍差。 燒結(jié)成形后可進(jìn)行機(jī)械加工，然后再進(jìn)行熱處理，可制 作復(fù)雜零件，硬度稍差 (HRC＜ 60~65)， 比重小，自潤滑性好。 Co易氧化，不宜用于酸等 腐蝕性介質(zhì)，但在一般溫度 H2SO4.、 沸點(diǎn)以下 NaOH中可用。 （ 3） 導(dǎo)熱系數(shù)高 ， 線膨脹系數(shù)小 (5 10－ 6/℃ 左右 )， 耐高 溫＞ 600℃ 。 F： 耐酸性好 H： 耐堿性好 K： 酸堿都耐＜ 200℃ 浸金屬： 耐高溫 2022/8/26 76 金屬碳化物 WC熔點(diǎn)非常高 ， 要制成產(chǎn)品 ， 用普通的冶煉方法行不通 。 M2： 質(zhì)軟 ， 強(qiáng)度低 ， 自潤滑性好 。 根據(jù)所用原料和燒結(jié)溫度與時(shí)間 的不同 ， 可以制成不同物理機(jī)械性能的石墨 。 由于硬度較低 ， 被廣泛用作軟環(huán) ， 易于加工 。 （三）碳石墨 2022/8/26 73 （ 4） 具有極好的自潤滑性和低的摩檫系數(shù) ， 那是因?yàn)槭? 和其它材料組對時(shí) ， 石墨轉(zhuǎn)移到其它材料表面 ， 形成 石墨和石墨相對摩檫 。k， 石墨為 40~128 W/m （ 3） 熱力性能：很好的導(dǎo)熱性 、 耐熱性 、 耐寒性和耐溫度的急變性 。 C)。 C)、 177PH： 10－ 6(176。 （ 3） 彈率 (即剛度 N/mm) k=πEt3（ d1＋ d2） /2nB3 C的低溫處理 (制冷劑 F12)， 以達(dá)到增加彈性 、 穩(wěn)定尺寸的目的 。 (十八 )波紋管種類 2022/8/26 67 （ 1） 制造 采用厚度為 (AM350、0Cr17Ni17Ti、 0Cr15Ni17Mo2Al、 INCONELX750 及 Ti 合金 、Hasterlloy C276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 )。 C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否則要核算過 盈量。 C， 浸漬石墨： 10－ 6 1/。 （十二）熱裝式密封環(huán) 2022/8/26 59 Δδ=δ－ Dp（ α1－ α2） ΔT 式中 Δδ： 工作溫度時(shí)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。 2022/8/26 57 整體環(huán)價(jià)格高 ， 加工困難 ， 因此出現(xiàn)組合式密封環(huán) 。 （ ⅲ ） 波紋管：無作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動 性好，密封圈不易失效。 2022/8/26 53 非補(bǔ)償動環(huán) （ 只旋轉(zhuǎn) ， 不能補(bǔ)償 ， 其后無彈性元件 。 光源 :鈉光燈 (λ=) 2022/8/26 51 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 承載面積（ %） 4 12 40 95 端面比壓增加（倍） 24 2022/8/26 52 由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在 ，否則 ， 端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)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(diǎn)發(fā)熱甚至 產(chǎn)生裂紋。 （ 兩個(gè)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 2022/8/26 47 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(qiáng)度加強(qiáng)；在波程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍 的地方，光強(qiáng)度減至零（變暗）。 （ ３ ） 安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ ≤， 徑向尺寸公 差Ｈ８或ｈ８ 。因此應(yīng)綜合考慮。 （ 4） 環(huán)的壁厚不可太薄 ， 以保證整體強(qiáng)度 、 剛度 ， 也利散 熱 （ 導(dǎo)熱欠佳的材料 ， 可薄一些 ） 。 （ 5）易加工，材料成本低 2022/8/26 42 （ 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(shí)才選用硬對硬 。 （ 1） 足夠的 強(qiáng)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(shí)影響小 。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。 （十二）雙端面機(jī)械密封 （圖 14） 2022/8/26 37 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。 K=A/S 2022/8/26 35 （ 1） 磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用 （ 2） 波片彈簧 、 錐形彈簧 、 螺旋圓柱大彈簧 、 小彈簧