石化釜用機械密封失效問題的探討

韓廣玲

摘 要：釜用機械密封是解決攪拌軸密封的一種理想方式，而泄露則是石化釜用機械密封失效的主要形式。該研究將主要對釜用機械密封失效的形式、密封失效的原因以及解決密封失效性的方法進行分析和探討。

關鍵詞：釜用機械 密封失效 原因分析 對策

中圖分類號：TQ050 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0098-01

生產企業通常都會采用內裝式的釜用機械密封，這對工作的開展和研究造成一定的困難。對釜用機械的密封失效問題進行分析和探討，能夠有效幫助石化企業提高應用機械密封技術的水平，優化其設計結構，減少機械故障的發生。

1 釜用機械密封失效的簡要介紹

在釜類反應的設備中，機械密封屬于精密的零件部件。釜用機械密封是解決攪拌軸密封的一種理想方式，其類型根據密封面的對數，可以分為單端面機械密封和雙端面機械密封兩種。依據統計的釜用機械密封研究資料說明，大約有50%釜維修的原因是機械密封。將近有一半的釜在經過長達半年的運行時間后，就會發生機械密封失效的問題。雖然這些統計數據的準確性和有效性無從考察，但是這也同樣能夠說明密封是易損件的重要特征。在釜用機械密封失效的問題上，應該充分結合實際情況，認真分析密封失效現象產生的具體原因，并總結出相應的解決方法，從而確保釜用機械密封的穩定性。

2 釜用機械密封失效形式的分析

石化釜用機械的失效形式有很多種，現對以下五種主要的密封失效形式進行探討。

2.1 摩擦副端面之間產生的泄露

摩擦端面之間產生的密封泄露大致可以分為三方面。第一，端面之間產生了異物。產生這種現象的最主要原因是未能完清除端面之間的污物，裝配過程中為進行充分的清洗。這種情況發生時需要將端面上的污物及時清除并重新組織裝配。第二，端面不夠平整。若端面的粗糙度和平面度沒有達到規定的要求，或端面在使用前就已發生損壞，就會導致泄露。更換新的密封環或者對密封環重新進行拋光是解決該問題的有效措施。第三，安裝錯誤。非補償環在安裝時要保持傾斜，對于安裝壓蓋出現傾斜的現象，應重新進行安裝。安裝的設計尺寸不能達到設計圖紙要求時，也應該及時按照安裝說明予以重新調整。

2.2 底座與箱體結合面之間產生的泄露

底座與箱體結合面之間產生的摩擦是釜用機械密封失效的形式之一。以下幾種是具體的失效情況以及對應的解決方法。

若密封圈或墊片受到損傷，應該進行更換或修復；當螺栓的力不足，密封圈或壓縮片不能將接觸面上不平整的凹坑填滿時，需要加大螺栓的力或者改用較軟的墊片，原因是內壓總會使密封底座與箱體的端面處于趨于分離的狀態。因此通常采用厚度小于1mm的聚四氟乙烯墊片，假若螺栓的受力不均與，座底單邊鎖緊，應該重新調整螺栓的力；當安裝時由于未清潔而導致異物進入，則應該及時清除異物并更換受損的密封圈和密封墊片；當底座和箱體配的端面存在缺陷時，例如刻痕，凹痕等，應及時采取修正或涂步液體密封膠的措施；當底座發生因剛度不夠而發生變形時，則需要更換剛度符合要求的底座。

2.3 補償環輔助密封圈處出現的泄露

補償環輔助密封圈處出現的泄露是釜用機械密封失效比較常見的形式。首先，密封圈安裝過程中出現的損傷，如橡膠質件表面的劃痕，V型圈安裝時劃傷的唇口都是密封失效問題產生的具體原因。此外，軸上的鏈槽也會對密封圈造成一定的損傷。因此，安裝密封圈時應該使用專業的工具，防治其遭到損壞。其次是輔助密封圈產生的質量問題。當橡膠密封圈的壓縮率不符合規定的要求或者端面出現超差尺寸時，會產生過度修邊，縮裂，留痕等一系列質量問題，需要更換合格的產品[1]。最后是軸表面存在缺陷或具有腐蝕、麻點等現象，這時需要及時更換陶瓷等材料。

2.4 非補償環輔助密封圈處出現的泄露

非補償環輔助密封圈處出現的泄露具體可以分為四方面的原因。第一，安裝方面出現的錯誤。如在V形圈的安裝過程中，其凹面應當保持在介質一端，若方向裝反，則會發生泄漏。第二，當密封圈的材料與介質不能很好地相容時，應該選擇合適的密封圈。第三，若底座的公差尺寸未能達到設計的要求時，需要及時更換。第四，密封的質量不達標時，選擇更換成合格的產品。

2.5 軸套與軸之間產生的泄露

軸套處的泄漏量與其他通道處泄漏量最大的區別是其具有穩定性。軸套與軸之間產生的泄露，一般是由于密封圈和墊片質量不合格或發生損傷，安裝不當等原因造成的。

3 密封失效的原因分析及解決方法

3.1 腐蝕引起的危害

化學腐蝕和電化學腐蝕對機械密封件的使用壽命會造成嚴重的威脅。腐蝕對密封件的的使用功能造成直接的破壞。大量實踐證明，壓力，溫度以及速度都會加大密封件腐蝕的程度，密封件的腐蝕速度會隨著溫度的上升而逐漸加快?；じ脵C械的密封件尺寸較小，精密程度較高，因此通常需要選擇更加抗腐蝕的材質[2]。對于直接與介質進行接觸的密封件，則應該根據化工機械密封系統的具體使用要求來選擇，因為先關腐蝕手冊中的材料數據往往都是靜態的，而對于化工機械來說，其工藝操作過程中介質是相當復雜的。除此之外，在對強腐蝕性的液體進行處理時，采用密封雙端面能夠有效降低腐蝕對密封件的損害。

3.2 熱負荷對材料的損傷

當機械密封發生失效時，摩擦副的端面往往會產生極其系的徑向裂紋，這種徑向裂紋在出現水泡痕跡時甚至會導致龜裂現象的產生。其實，造成這種情況最主要的原因是熱負荷對密封材料造成了一定的損傷，特別是對于以陶瓷或者硬質合金為材質的密封面來說，更容易導致徑向裂紋和龜裂現象的發生。造成較大摩擦熱的因素有很多，包括較高的操作溫度，介質表現出較差的潤滑性，組合材料不恰當的配對組合等。化工釜用機械在使用中若不能及時地散發摩擦產生的熱量，就很有可能導致熱裂紋的產生。減少摩擦熱負荷對化工釜用機械密封件的損失，則可以從降低荷載，改變端面面積比例，利用靜止類型的密封添加倒流套，強制性對循環流體進行冷卻以及在密封端面上設計動力流體槽等方面進行解決。

3.3 磨損產生的痕跡

磨損過程中產生的痕跡能夠準確地體現運動與磨損之間的具體聯系。比如說，磨損產生的痕跡均正常，且好各個零件之間配合良好，則說明傳動部分具有良好的同軸度。在這種情況下，若密封端面依然出現泄漏現象，則極有可能是密封自身原因造成的。若泄漏量是穩定的，則基本就可以證明泄漏并未發生在兩個端面之間，而是發生在其他部位。端面產生的磨損越寬，就表示傳動部分的同軸度越差。化工釜用機械設備密封在運行一段時間以后，摩擦端面未產生摩擦現象，則基本可以說明密封在剛開始使用時就已經發生了密封失效。不良的同軸度和不好的浮動性會導致硬質端面出現比較深的溝槽。當震動一旦引起密封端面出現分離時，就會導致侵入的顆粒嵌入碳質端面較軟部分，從而造成對硬質端面的磨削，最終使其發生嚴重的磨損。由此可見，若使釜用化工機械密封以及配置材料在介質材料中工作，則需要選擇硬質端面。

4 結語

以上內容主要通過對機械密封失效的簡介以及對密封失效形式的詳細分析，總結出了密封失效的具體原因和對應的解決方法。對石油化工釜用機械密封失效問題的探討，對幫助石化企業提高應用機械密封技術的水平，優化其設計結構，減少機械故障的發生有著十分重要的意義和價值。

參考文獻

[1] 高武民.機械密封的失效原因分析及實際應用[J].石油化工設備技術，2002（2）：53-56.

[2] 劉春榮.淺談化工機械密封的故障原因與解決方法[J].中國科技博覽，2011（33）：342.