机械密封常见失效模式与原因分析

北方的狼

机械密封常见失效模式与原因分析

机械密封的常见失效是由于腐蚀、热损、磨损以及安装、运转等引起的。
1.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孔，弹簧件更为明显，采用不锈钢材料，可减轻表面腐蚀。
（2）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。
（3）晶间腐蚀。碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。
（4）应力腐蚀断裂。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加以解决。
（5）缝隙腐蚀。动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O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。
（6）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。

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2热损失效
（1）热裂。如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面等，会导致环表面出现径向裂纹，从而使对偶环急剧磨损，密封面泄漏迅速增加。碳化钨环热裂现象较常见。
（2）发泡、炭化。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炭化，当有黏结剂时，又会发泡软化，使密封面泄漏量增加，密封失效。
（3）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。

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3、磨损失效
摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因数大、端面比压（包括弹簧比压）过大、密封面进入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钨-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、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。

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4、安装、运转等引起的故障分析
（1）加水或静压试验时发生泄漏。由于安装不良，机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。安装不良有下述诸方面。
a.动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏。
b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。
c.动、静环表面有异物夹入。
d.动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边。
e.紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。
f.轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够。

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（2）由安装、运转等引起的周期性泄漏。运转中如泵叶轮轴向窜动量超过标准、转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化均会导致密封周期性泄漏。
（3）经常性泄漏
a.动环、静环接触端面变形会引起经常性泄漏。如端面比压过大，摩擦热引起动、静环的热变形；密封零件结构不合理，强度不够产生变形；由于材料加工原因产生的残余变形；安装时零件受力不均等，均是密封端面发生变形的主要原因。
b.镶装或粘接的动、静环接缝处泄漏造成泵的经常性泄漏，由于镶装工艺不合理引起残余变形、用材不当、过盈量不合要求、黏结剂变质均会引起接缝泄漏。
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。
d.摩擦副夹入颗粒杂质。
e.弹簧比压过小。
f.密封圈选材不正确，溶胀失效。
g.V形密封圈装反。
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。
i.密封圈压紧后，传动销、防转销顶住零件。
j.大弹簧旋向不对。
k.转轴振动。
l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
n.端面比压过大，动环表面龟裂。

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董香