泵用机械密封失效的原因与防止措施(2021)

泵用机械密封失效的原因与防

止措施(2021)

Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place.

( 安全管理 )

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编号：AQ-SN-0247

泵用机械密封失效的原因与防止措施

(2021)

[摘要]从机械磨损、热损伤、腐蚀、零件失效等方面对化工反应装置中泵的机械密封失效原因进行了分析，提出了防止机械密封泄漏失效的措施

[关键词]机械密封；泄漏；失效；防止措施

泵是化工反应装置中最常用的基础设备之一。其机械密封性能是影响化工反应装置性能和效率的重要因素。化工反应装置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起机械密封泄漏造成失效的因素很多，如：选型和安装问题、密封设计和制造问题以及设备本身存在的问题等。

分析密封失效的原因，采取相应措施，从诸多环节中排除相关因素，采取预防措施，确保反应装置的稳定运行，是本文探讨的重

点。

l机械密封失效的主要原因

密封泄漏是机械密封失效的主要表现形式。

机械密封一般为内装式，根据实践经验、现场观察并借助仪器测量可确定密封泄漏的原因。首先，搞清受损伤的密封件对密封性能的影响，然后依次对密封环、传动件、加载弹性元件、辅助密封圈、防转机构、紧固螺钉等部位仔细检查磨损痕迹。对底座、轴套、密封腔体以及密封系统等附属件也应进行全面检查。在了解设备操作条件及以往密封失效情况的基础上，进行综合分析，找出产生失效的根本原因，采取有效措施，

防止密封泄漏失效。

1．1由机械磨损引起的密封泄漏

机械磨损会破坏密封副的正常配合关系，当端面出现一定的磨损时，传动轴每转一周，密

封件都要作轴向位移和径向摆动，在每一次转动中，密封副端面都趋向于产生轻微的分离和泄漏。根据磨损痕迹可以判断运动和

磨损情况，也可以确定密封泄漏的原因。如：密封副磨损痕迹均匀，各零件的配合良好，说明传动部分的同轴度良好，此时密封端面产生的泄漏，可能不是由密封本身引起的。若泄漏量为常数，意味着泄漏不是发生在两端面之问，有可能发生在其它部位上，如静密封处。再如，密封在开始使用时就泄漏，且观察不到摩擦端面磨损痕迹，可能是旋转环相对于静止环不旋转或打滑，其原因是防转销松脱或折断或是底座的孔径小于密封件的外径，安装不到位所致。密封副中硬质环端面出现较深的沟槽，原因是传动部分的同轴度达不到安装要求，或密封的浮动性不好，传动时引起密封副端面分离，两者间侵入的较大颗粒嵌入到较软的碳质端面内，造成硬质端面的磨损。若密封副材料

采用硬质材料，可防止该类磨损发生。

1．2由热损伤引起的密封泄漏

密封在使用中产生的过热，不仅会引起密封副变形，还可能引起热裂和疱疤。在过大的热应

力作用下，密封环表面上出现的径向裂纹，称热裂。短时间的

机械超负荷或热负荷作用下会出现热裂，如干摩擦、冷却系统发生中断等情况。热裂时密封环磨损加剧，泄漏量迅速增长。为避免热裂，必须掌握材料的机械一物理性能，设计时考虑可能产生的热裂，并设定运转条件。疱疤也是由于过热引起，它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料过热造成的，因为非均质材料本身各组分的膨胀系数不同，粘结剂被挤出是损坏的原因。因此必须采用不同材料或利用外部结构改变密封的散热条件。介质润滑性差、过载、操作温度高、线速度高、配对材料组合不当等因素，都可能产生较大的摩擦热，若摩擦热不能及时散发，就会产生热裂纹。解决密封过热问题，除改变端面面积比、减少载荷外，采用静止型密封并加导流作套，强制将冷却循环液体导向密封面或在密封端面上开流体动力槽来加以解决。

1．3由腐蚀引起的密封泄漏

腐蚀是机械密封产生泄漏并引起机械密封失效的最主要原因之～。机械密封的腐蚀有化学

腐蚀和电化学腐蚀。密封接触腐蚀性介质产生表面腐蚀，甚至

在表面各处产生剧烈腐蚀点形成点蚀。在金属的晶界上产生的晶间腐蚀，深入到金属的内部并进一步产生破坏而引起断裂。电化学腐蚀足由于密封环两种金属在电介质溶液中的电位不同，产生电位差，形成电池作用，引发电池腐蚀。腐蚀对机械密封的影响很大，由于密封件比主机的零件小，且更精密，通常选用比主机更耐腐蚀的材料。经验表明，压力、温度和滑动速度都能使腐蚀加速。密封件的腐蚀速率随温度升高呈指数规律增加。装置处理强腐蚀流体时，采用双端面密封，可以最大限度地减轻腐蚀对密封件的影响，因为它与工艺流体相接触的零件数量少，这也是在强腐蚀条件下，选择密封结构的一条重要原则。根据机械密封的实际工况，合理选择耐腐蚀材料和热处理工艺是防止密封在应用时产生泄漏的重要做法。可选用奥氏体不锈钢做

密封环，其表面能形成氧化物或氢氧化物的保护膜使金属钝化而不受腐蚀。但奥氏体不锈钢在450~850℃产生晶间腐蚀，因此材料要在1050℃下进行热处理。

1．4由密封零件失效弓l起的密封泄漏

机械密封的辅助密封圈，以采用合成橡胶O形圈较多。机械密封零件失效大多是辅助密封圈失效，0形圈失效的形式表现为老化、永久性变形、溶胀变形、扭曲及挤出损伤等。因此，在选用O形圈时应考虑合成橡胶的安全使用温度，尽可能选用截面较大的橡胶0

形圈，并适当提高硬度，采用沟槽式装配结构，通过沉浸试验合理选材，必要时选用复合材料，如橡胶包覆聚四氟乙烯密封圈。安装时，在槽内涂以润滑脂，保证其滚动自如。弹簧、传动销等零件失效也会引起机械密封泄漏，在使用中，机械密封的弹簧失效形式有永久变形、断裂、腐蚀、蠕变或松弛等。传动销、传动螺钉等用于传递转矩，驱动密封件旋转，发生振动或安装位置偏斜、不同心等，均会使传动件磨损、弯曲甚至损坏。

2防止机械密封泄漏失效的措施

通过对机械密封泄漏部位、泄漏量的观察，找到初步原因，再观察密封零件的损坏情况找到

根本原因。防止机械密封泄漏失效的措施主要有：

2．1防止密封副端面问泄漏的措施