机械密封的检修工艺

魏珊珊

（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州221006）

0 引言

机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。

选型的主要参数有：密封腔体压力（MPa）、流体温度（℃）、工作速度（m/s）、流体的特性以及安装密封的有效空间等。

选型的基本原则为：1）根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等；2）根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型；3）根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等；4）根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。

1 机械密封安装、使用技术要领

1）设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；

2）设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；

3）安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；

4）在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；

5）安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；

6）安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；

7）安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；

8）设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效。

2 机械密封的故障分析与应对措施

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。

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

5）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。

6）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。

7）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。

8）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。

9）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。

10）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。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。o型圈挤，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。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。

11）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。抽空：系统压力波动较大或密封端面处产生气蚀症状：端面圆处掉渣，圆周呈波纹状，o型圈挤出，静环离位。纠正措施：改变系统操作工艺，加大冲洗量。

3 机械密封日常运行和维护问题

1）启动前的准备工作及注意事项

a）全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。b）机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2-3公斤/平方厘米。c）按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。

2）安装与停运

a）启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。b）对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。c）热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。

3）运转

a）泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。b）泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。c）泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破

机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。大量实践表明，引起密封故障的原因是复杂的，多方面的。因此，对密封失效的维修要在正确诊断失效原因的基础上，采取针对性的措施进行维修，并且要详细分析各种影响机械密封失效的因素，按照规定的使用条件和范围选用机械密封，才能保证机械密封的良好运[1]行。

［1] 聂立平．机械密封失效的原因分析[J] ．工业技术,2009(15).

［2] 王鹏,李文乐,杨延翔,等.欧盟REACH法规实施进展及中国石油应对情况[J] .当代石油石化,2010,6:27-31.

［3] 顾永泉．机械密封实用手册[S] .北京:机械工业出版社,2005．