机械密封的失效原因分析

马力军（大庆炼化公司机电仪厂，黑龙江 大庆 163411）

机械密封的失效原因分析

马力军（大庆炼化公司机电仪厂，黑龙江 大庆 163411）

简要分析了机械密封在旋转设备上失效原因的分析。

机械密封；原因分析

在对泵用机械进行密封时，可采用的形式较多，且型号存在差别。一般而言，泵用机械密封包括下列5个位置的密封:一是，轴套与轴间的密封；二是，密封端盖与泵体间的密封；三是，动、静环间密封；四是，密封端盖与泵体间的密封；五是，对静环与静环座间的密封。

1 安装静试时泄漏

在完成密封操作之后，为了解密封情况可通过静试的方式来进行检测；此如，如果发现并无太多的泄漏量，一般可以断定为动静环密封圈故障；反之，可以断定为动、静环摩擦副发生故障。在进行上述工作以后，可以进行手动盘车的方式观察，此时的泄漏不明显，可认为静、动环密封圈故障；反之，可认为摩擦副故障；当介质顺着轴向流出时，一般是动环密封圈故障，当介质流出方向为四周扩散或由冷却孔流出时，一般断定是静环密封圈出现问题。同时，泄漏通道共存的情况也有可能，但分主次，所以在周密考虑和认真观察以后，进行成功判断不是难事。

2 试运转时出现的泄漏

在静试完成时，可以进行运转操作，此时形成巨大离心力，阻碍流出现象的出现。所以，试运转期间否定了轴间及端盖密封失效泄露因素，往往是动、静环二者摩擦副损坏。而导致摩擦副密封无法发挥作用的原因有：

(l)运行过程中，出现例如抽空、气蚀、憋压等情况时，产生轴向力很强，致使动、静环出现分开；(2)进行密封操作的压缩量太大，造成副端面损坏；(3)动环密封圈安装不规范，弹簧不能很好发挥作用；(4)静环的密封圈松动，运作时静环易出现脱离；(5)使用介质不纯，使得运作摩擦较大，静环密封端面易受损；(6)由于未选择合理的计时，造成密封端面出现比压偏低或密封材质冷缩性大的情况。这些均可能会在运行过程中时有发生，少部分可以由调整静环座的方式进行改善，但大部分情况都是需要进行重装处理，进行改善。

由密封端面润滑膜原因出现的失效情况：

a)受密封载荷影响，密封腔易出现干摩擦情况；b)介质比饱和蒸汽压小，让液膜出现闪蒸，失去原有功能；c)有些介质存在挥发属性，当冷却系统存在故障时，则运作形成热量会让原有的饱和蒸汽压上升，致使介质当前压力不满足要求。

受腐蚀影响使得密封失效：

a)密封面点蚀或穿透。b)受焊接影响，致使不锈钢座出现腐蚀现象；c)受应力和介质腐蚀的相互影响，焊接金属波纹管、弹簧破裂现象时有发生。

受高温效应致使密封失效：

a)热裂易致使高温油泵出现泄露情况。当密封面进行干摩擦、冷却水补给不足，含杂质等，环面易产生径向裂纹；b)石墨炭化造成的。正常运作中，若石墨环温度超过规范，则有树脂产生，产生的树脂在温度较高时发生炭化，若接触到粘结剂，致使发泡软化，丧失密封；c)辅助密封件受热，易出现老化、龟裂、变硬失弹情况，导致失效。

当前的柔性石墨能够很好的满足日常需求，但是缺乏弹性。在进行安装时易造成损坏。

受密封端面磨损出现的密封失效：

a)摩擦副用料组成自身属性缺陷,严重影响了密封性。根据耐磨性的优劣大致可以将一般采用的资料进行排序：碳化硅—碳石墨、硬质合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、喷涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速钢——碳石墨、堆焊硬质合金——碳石墨。

b)固体颗粒介质使得密封面易损坏，进而出现失效的情况。固体颗粒的研磨剂功能，让密封面出现严重损坏。而密封面的正常空隙，机械密封平衡度和密封端面液膜闪蒸等，均是固体颗粒进入重要诱因。

c)机械密封的平衡程度β同样影响了密封磨损。通常，平衡程度约为β=75%时较好。β＜75%，磨损量减少，但流出大大介质增多，密封面易受影响。而高负荷(高PV值)的密封，因为受摩擦影响，β通常在65%～70%较好，而低沸点的烃类介质，受温度和介质气化影响较大，因此β在80%～85%之间较好。

受安装、运转和设备自身因素影响导致的密封泄漏：

a)受安装影响，出现的泄漏，其影响因素如下：1)动、静环接触面不平，在前期的组装过程中碰伤、受损，不能很好的满足后来的需求；2)动、静环密封圈大小不合理、压力不够，不能很好的贴合使用；3)动、静环中存在坚固介质；4)动、静环V型密封圈方向错误或反边；5)轴套泄漏，没有安装密封圈或缺乏压力；6)弹簧受力不和合理，单弹簧不垂直，多弹簧长度有偏差；7)密封腔端面和轴不垂直；8)轴套中存在许多腐蚀点，已出现零件损坏。

b)设备一般运转作时，导致泄漏的因素如下：1)泵叶轮轴向变化不合理，转轴出现规律性振动，同时相关操作缺乏科学性，密封腔内压力不恒定等致使介质易流出；2)当摩擦副由于长时间使用出现变形的情况或者损坏的情况时，会在一定程度上影响跑合作用的发挥，最终造成泄露情况的出现；3)未严格按照相关标注，采用合理的密封圈材料，导致出现溶胀失弹的情况；4)所采用的大弹簧在实际的转向中存在一定的错误；5)设备运作的振动过大；6)动、静环和轴间有阻碍，让弹簧失功能受到严重影响成的泄露；7)密封环出现龟裂等。

c)当使用一定周期后，泵经常会出现泄漏的情况，这主要是因为摩擦副周围介质当处于较长时间的稳定状态下会出现了凝固、结晶，而此时原先的弹簧也开始遭遇严重侵蚀、丧失弹性。

d)泵轴扰度过强。

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