机械密封技术交流

机械密封的典型故障

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机械密封的材料

•端面材料：浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、镍基硬质合金、钴基硬质合金•辅助密封材料：聚四氟乙烯、柔性石墨、铝、铜•结构件及波纹管材料：1Cr18Ni9Ti、2Cr13、0Cr17Ni12Mo2(316) 、4J42、4J43、00Cr17Ni14Mo2(316L)、Hastalloy C、Inconel718(GH4169)2013-7-23

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机械密封的材料——端面

•S浸呋喃树脂石墨：耐酸碱温、适用温度小于160℃•C浸铜石墨:耐高温、适用温度小于400℃•T浸锑石墨：耐高温、适用温度小于450℃•G反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000℃•O常压烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000℃•U镍基硬质合金：耐高温、耐酸、适用温度小于400℃•W钴基硬质合金：耐高温、耐碱、适用温度小于400℃2013-7-23

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机械密封的材料——弹性元件

•8-1Cr18Ni9Ti——中等腐蚀、适用温度小于260℃•6-00Cr17Ni14Mo2(316L)——中等腐蚀、适用温度小于260℃•1 -Hastalloy C——强腐蚀、适用温度小于260℃•5-AM350——不耐蚀、适用温度小于350℃•9-Inconel718(GH4169)——中等腐蚀、适用温度小于350℃2013-7-23

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机封的材料——结构件•••••8-1Cr18Ni9Ti :3-0Cr17Ni12Mo2(316) :2-2Cr13：线膨胀系数小、不耐腐蚀1-Hastalloy C：耐腐蚀4-4J42、4J43：不耐腐蚀、定膨胀合金2013-7-236

克隆机封常用材质代号•环片、环座材质组合•160 ℃ ：W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、S3 、S2•200 ℃ ：W2、U2、O2、T2•400 ℃ ：W4、U4、O4、T4 •波纹管组件材质•260 ℃：6、1•370 ℃：5、92013-7-23

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常用国产橡胶圈材质•••••••

丁腈橡胶，耐油，-40~120℃乙丙橡胶，耐放射性、耐碱，-50~150℃氟橡胶，耐油、耐温、耐腐蚀，-18~206℃硅橡胶，耐寒、耐热，-65~230℃氯丁橡胶，耐放射性，-40~149℃氯醇橡胶，耐油、耐氟里昂，-40~135℃※包覆类胶圈：8

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波纹管机械密封的镶嵌环•基本元件——镶嵌环•端面材料：浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、硬质合金•环座材料：1Cr18Ni9Ti、2Cr13、4J42、0Cr17Ni12Mo2(316) 、Hastalloy C2013-7-239密封辅助系统•整个机械密封装臵是由密封和密封辅助系统组成的。密封用于封堵工作介质，而辅助系统主要是为密封提供良好的周围环境，保证密封在最佳工作条件下工作。•密封辅助系统有压力控制、温度控制、空气和杂质清除以及流体替代（阻塞）等系统。•API682、API610均在相当篇幅上介绍了机械密封辅助系统的布臵形式。2013-7-23

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波纹管机封的冷却和冲洗•冲洗是将密封流体引入到密封腔内，完成密封的润滑、冷却、净化等功能，将不利的环境改变为密封能接受的工作环境。2013-7-2311波纹管机封的冷却和冲洗•冷却是将冷却流体引入在大气侧（密封内部），对密封进行冷却、净化和泄漏收集。2013-7-2312有几种冲洗方式？•按密封流体的流动方向可以分为正向冲洗、反向冲洗和贯穿冲洗。•按冲洗流体的来源可以分作：自冲洗和注入式冲洗。2013-7-23

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有几种冷却方式？•冷却可分为直接和间接冷却两种方式。•所谓直接冷却就是冷却流体直接和密封端面接触达到冷却的目的。一种方法是在压盖的大气端通以冷却液体（一般为水），主要冷却静环的内圈，这种方法一般称为“急冷”(或背冷)。这种冷却兼有稀释和收集泄漏介质的功能。•另外，就是在泵盖、泵体以及密封压盖中通以冷却水对密封腔内的介质进行冷却。2013-7-23

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没有冲洗时易出现那些故障？•摩擦副产生的热量，要通过冲洗液体带走，以保持端面温度正常，液膜不气化。•a.摩擦副产生的热量不能及时带走，端面温度高，液膜易气化，工作不稳定，易失效。•b.机械杂质积存于密封腔内，易进入端面，密封出现磨粒磨损失效。•c.密封腔内出现气蚀或抽空时，易损伤密封。2013-7-23

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外接冲洗能减少抽空和气蚀对机封的影响？•可以。•外接冲洗的温度、流量、压力较为稳定且不受泵本身压力变化的影响。在工艺操作波动导致泵内抽空和气蚀时。能够及时给密封补充液体，保证了密封的润滑和正常运转。2013-7-2316

耐高温的波纹管机封是否可以取消外接冲洗？•不可以。•a.洁净的外冲洗可以冲刷掉密封周围的脏污颗粒，保持端面间液膜洁净，防止端面的磨粒磨损。•b.温度恒定的外冲洗可以保证密封工作恒定防止弹性元件高温失弹。•因而，不仅脏污介质不可取消外冲洗，而且虽说波片选用了耐高温失弹的金属，但有些高温介质为了保证端面液膜稳定不汽化，仍要保有外接冲洗降温。2013-7-23

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※蒸汽背冷与水冷的区别？•作用位臵相同•低压蒸汽的目的是用蒸气来保温和阻隔介质直接向大气的泄漏，并收集至指定位臵。•水冷的目的是通过水来冷却密封和将泄漏的介质稀释收集到指定位臵。•※高黏度介质、闪蒸烃类、串联机封2013-7-2318

如何选择冲洗液？•对于注入式冲洗由于介质与冲洗流体成分不同。因而对冲洗流体提出了一些要求。•1）冲洗液应清洁、无腐蚀、润滑性好，与泵内介质相容。•2）冲洗液进入泵内不影响产品质量，无其它不良影响。•3）冲洗液进入泵内不影响泵的正常运转。如，不引起泵的抽空和气蚀。•4）冲洗液有良好的导热性，能及时将热量导出。冲洗温度要符合工作要求。2013-7-23

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统计结果显示安装的重要性²úÆ〃Öʹ¤ÒÕÌõ°²×°ÎÊÒâÍâ¹ÊÆäËüÁ¿¼þÌâÕÏ机械密封是泵的一个部件，泵的安装及运转情况无疑要对机械密封产生一定的影响，必须全面提高安装质量，才能保证机械密封性能。2013-7-2320安装机械密封泵的技术要求•转子部分轴的径向跳动不超过0.03-0.05mm；叶轮口环跳动不超过0.06-0.10mm；轴套跳动不超过0.04-0.06mm；叶轮应找静平衡。•各部件的相对位臵公差密封腔与轴的同轴度0.10mm止口端面与轴的垂直度0.05mm转子的轴向窜量0.3mm•电机单独运转时其振幅不超过0.03mm2013-7-2321

安装机械密封泵的技术要求2013-7-2322安装及操作步骤泵的检查泵体的清洁机械密封的组装盘车检查安装辅助设施将泵入口阀打开，引入介质试静压，检查密封性，如无泄漏，则缓慢盘车，一方面检查有无泄漏，同时也排除密封腔内气体，逐渐加快盘车速度，然后启动泵，无泄露漏或轻微泄漏可投入运转，2013-7-23可停泵备用••••••23机械密封安装注意事项•安装各部分零件时，应细致均匀的用力，以防止端面变形及脆性元件的损坏。•不要对密封端面使用润滑剂。•安装时为减少摩擦应用水或酒精润滑，或用硅脂润滑所有\"O\"圈弹性元件滑动表面。•乙丙橡胶材质不可接触矿物油。•安装聚四氟乙烯的密封圈时，应耐心细致并均匀用力，以防其损伤。•安装聚四氟乙烯V型圈时，应特别注意V型刃口的完整,避免折叠及翻转。刃口朝向压力高的方向。•安装柔性石墨径向挤压密封圈，应使用千斤顶或类似机械平稳下压。•安装柔性石墨轴向挤压密封圈或平垫类密封圈，需保证圆周范围内轴向紧固力均匀。2013-7-2324

DM系列密封如何安装？•适用于所有类似DM系列法兰盘螺钉联接及、平垫密封的机械密封。2013-7-2325DM系列密封如何安装？•a.参照密封工作图，将动静环组件与轴套、压盖分别组装。螺钉紧固力均匀。•b.安装过程中注意不要把波纹管组件压至其压并高度，以免造成永久变形。•c.将动、静环端面擦拭干净后，端面间要防止细微纤维状物或颗粒杂物进入，轻轻将动、静环端面合到一起。将其它件装到密封的轴套或压盖上，整套密封保管好，待装泵。2013-7-23

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DM系列密封如何安装？•d.装泵前依据密封工作图检查密封并核算实际工作长度L2。•e.尺寸偏差在<2mm内，可通过增减密封垫数量来调整。•f.尺寸偏差>2mm，应修改轴套定位尺寸或重新设计制造密封。•g.对于有限位板的密封，可不必考虑密封压缩量问题。2013-7-23

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※DM机封1、2系列简介•2系列：出现早、尺寸长•1系列：尺寸短•结论：同一规格的不同泵位的密封可以保证波纹管组件长度一致，但是应防止因材料不同而发生的错误选用、错误安装！2013-7-23环头波纹管波纹管组件28C50系列如何安装？•a.参照机封工作图中L1K尺寸,计算出B = （L1K-A）值。•b.在轴套上找到B值的位臵，按B值固定弹性组件的传动件，各顶丝预紧力要均匀。•C.测量尺寸L1是否与图纸一致。2013-7-2329机械密封的典型故障•整个机封发生泄漏时，就可以认定该机封已经失效。主要标志可以是：密封流体损失量超标；密封流体压力降低超标。•掌握失效机理并在采取对策的基础上，指出失效原因的工作——故障分析。2013-7-2330

机械密封的典型故障•一般机械密封分析时常见的密封故障原因，通常是经过分析使用中经历的过程而得来的。•a.密封工作时气震（飞溅和溅射）。•b.密封泄漏和格兰结冰。•c.密封面稳定滴漏。•d.工作时密封尖叫。•e.格兰外侧有石墨环粉积聚。•f.泵和（或）轴振动。•g.密封寿命短。2013-7-23

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汽化（闪蒸）•当密封面摩擦热集聚时，端面间液膜发生局部沸腾。•症状密封发音或冒气（间歇震荡）。静环被咬蚀，产生彗星状纹理过程导致窄环外缘切边。硬环发生热裂。端面内缘处有石墨粉尘堆积。•纠正措施校核密封设计参数；改善循环状况。2013-7-23

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干运转•端面间液体不足或无液体。•症状静环有严重的磨损和凹槽。硬环表面有擦亮痕迹，或有径向裂纹（热裂）和变色。胶圈硬化。石墨环有唱片状沟纹。•纠正措施选用平衡型密封；选用导热系数高的硬质材料；检查排气情况；改善循环状况。2013-7-23

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疱疤•高黏度液体端面间的剪切应力超过石墨的破坏强度。停泵时，由于温度下降液体黏度增大使泵重新启动出现问题。•症状碳石墨颗粒从端面脱出；硬环有抛光痕迹；在细小间隙中残留石墨颗粒。•纠正措施检查循环情况；采用15~30min的蒸气预热或※低压蒸汽保温。2013-7-23

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磨粒磨损•介质中含有磨削性固体颗粒。•症状固体颗粒残留或堆积在端面和细小间隙等处。•纠正措施采用耐磨材质作为端面；改善循环条件：旋液分离器、外部洁净冲洗……2013-7-23

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端面变形•症状机泵启动时，密封发生泄漏且泄漏量随时间变化。将端面在平台上轻研，有变形痕迹。•纠正措施自然时效变形，重新研磨；装配不当，重新仔细装配；机泵对中不良、轴承损坏，调整机泵。2013-7-23

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结焦•高温烃常出现结焦故障。液膜泄漏量小时，密封的大气侧就有结焦倾向，它将阻挠端面的追随，并造成端面磨损。•症状固体颗粒集聚在滑动件的大气侧。•纠正措施改软质端面为硬质端面；采用热水、蒸汽或溶剂作为永久性急冷。2013-7-23

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滑移直径损坏•在振动和腐蚀情况下，使端面失去追随性。微震磨损和电化腐蚀。•症状滑移直径上在滑移辅助密封圈附近出现严重的麻点和腐蚀（腐蚀氧化层无法形成）。•纠正措施检查泵和电机的对中性、消除震动、轴承故障以及轴是否弯曲；滑移直径淬硬或喷涂陶瓷。2013-7-23

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弹簧变形和断裂•出现在依靠弹簧传递扭矩的单弹簧密封中。•症状弹簧断面处有径向裂纹。弹簧末端和轴套上有磨痕并由于弹簧打滑而留有缩径。•纠正措施检查旋向是否正确。2013-7-2339

※波纹管的断裂•焊菇，热影响区，基体。•症状：焊菇部位断裂，属于焊接质量问题。热影响区部位断裂首先是因为这一部分是应力集中区，交变载荷引发密封工作时的疲劳损伤。奥氏体不锈钢如316L热影响区在焊接高温作用下，硬度下降，在载荷作用下导致破坏。波片基体断裂较少见，且仅出现在奥氏体应力腐蚀。波纹管在冲压，焊接等工作过程中必然残存应力，当遇到卤素离子时会沿应力方向出现腐蚀，导致材质强度下降破坏。•纠正措施：提高焊接质量。改变波形，将应力作用范围分散，避免过于集中在热影响区。采用马氏体钢等成品热影响区硬度不变的材料。•避免应力腐蚀，应选择适当材质。2013-7-23

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波纹管机械密封的耐压能力•核心技术特点2013-7-2341

波纹管机械密封的耐压能力•核心技术特点2013-7-2342

石墨环（或陶瓷）断裂•聚四氟乙烯o型圈的摩擦力小，静环随着动环转动，接触销钉后破碎。•症状在销钉槽处的石墨环开裂或打掉一块。•纠正措施制作销钉套；采用其他类型密封圈或静环结构。2013-7-23

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o型圈过热•通常由于端面热量传导不利导致。•症状橡胶圈硬化、开裂。聚四氟乙烯变蓝或变黑。靠近密封端面的情况最严重。•纠正措施校核密封设计；检查并改善循环状况。2013-7-2344

o型圈挤出•o型圈的一部分被强行通过很小的缝隙。装配或组装元件时用力过大，或密封间隙过大。•症状o型圈被切割或撕破外皮。•纠正措施检查装配方法。2013-7-23

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o型圈腐蚀、溶胀•症状材质选用不合适时，会发生溶胀、断裂、变形等故障。•纠正措施依据实际工况，重新选择材质。2013-7-2346

石墨冲蚀（元件）•当冲洗液压力过大或含有磨削性颗粒。•症状在冲洗液入口正对的元件处有冲蚀坑槽。•纠正措施降低冲洗液压力；采用旋液分离器。2013-7-2347

炼油厂典型机封的工作特点•见附表2013-7-2348锲而不舍、追求卓越！我们提供给用户的不仅仅是形式上的商品、服务……而是对用户的承诺！--臧克2013-7-23

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