機(jī)械密封常見損壞原因探討

楊桂才

（大慶油田第八采油廠康泰公司，黑龍江 大慶 163514）

機(jī)械密封裝置常用于化工生產(chǎn)行業(yè)當(dāng)中，機(jī)械密封裝置在使用過程中不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度的磨損，機(jī)械密封的損壞會(huì)對機(jī)械密封裝置的正常運(yùn)行造成一定的影響，從而對化工生產(chǎn)造成十分不利的干擾。針對機(jī)械密封裝置的常見損壞，需要對造成損壞的原因進(jìn)行深入的分析，結(jié)合具體的損壞情況采取相應(yīng)的解決措施，從而確保機(jī)械密封裝置的性能，滿足化工生產(chǎn)的實(shí)際需求。

1 因腐蝕造成的機(jī)械密封損壞

在機(jī)械密封的常見損壞當(dāng)中，因腐蝕原因所造成的損壞現(xiàn)象十分常見，對機(jī)械密封性能造成了十分不利的影響。具體而言，機(jī)械密封常見的腐蝕損壞主要包括以下類型。

1.1 表面腐蝕

機(jī)械密封裝置的表現(xiàn)腐蝕是由于腐蝕介質(zhì)不斷侵蝕，使機(jī)械密封裝置表面發(fā)生腐蝕問題，如果表面腐蝕沒有得到及時(shí)的重視和解決，很容易由于進(jìn)一步侵蝕造成穿孔。這種腐蝕現(xiàn)象在機(jī)械密封裝置的彈簧件中更為普遍。一般而言，針對機(jī)械密封的表面腐蝕，應(yīng)當(dāng)在機(jī)械密封裝置的選材上盡量采用不銹鋼材料，從而減少表面發(fā)生腐蝕的概率。

1.2 點(diǎn)蝕

在機(jī)械密封裝置的彈簧套當(dāng)中經(jīng)常容易出現(xiàn)面積較大或集中在某一區(qū)域的點(diǎn)蝕，隨著點(diǎn)蝕的不斷深入，容易造成機(jī)械密封裝置表面穿孔。雖然點(diǎn)蝕現(xiàn)象不會(huì)對機(jī)械密封的正常使用造成較大的影響，但隨著點(diǎn)蝕的進(jìn)一步加重也會(huì)增加后期維修的難度，因此需要在對機(jī)械密封進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)更換。

1.3 晶間腐蝕

晶間腐蝕的現(xiàn)象多發(fā)生于機(jī)械密封的碳化鎢環(huán)不銹鋼環(huán)座當(dāng)中，這是由于碳化鎢環(huán)不銹鋼座是以銅作為焊接的材料，在使用的過程中容易發(fā)生晶間腐蝕的現(xiàn)象，影響碳化鎢環(huán)不銹鋼環(huán)座的正常使用。一般而言，針對碳化鎢環(huán)不銹鋼座發(fā)生晶間腐蝕的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)對不銹鋼進(jìn)行固溶處理，從而減少晶間腐蝕的損壞問題。

1.4 應(yīng)力腐蝕和破裂

在機(jī)械密封裝置當(dāng)中，金屬焊接波紋管、彈簧等部件受到應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的影響，會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕，甚至發(fā)生破裂的問題，金屬焊接波紋管和彈簧的突然斷裂會(huì)使得機(jī)械密封的性能失效。針對應(yīng)力腐蝕和破裂的問題，需要對彈簧裝置采取加大彈簧絲徑的方式提高彈簧拉應(yīng)力，減少腐蝕斷裂的概率。

1.5 縫隙腐蝕

縫隙腐蝕比較容易發(fā)生于機(jī)械密封動(dòng)環(huán)內(nèi)孔、軸套表面之間、螺釘與螺孔之間、O形環(huán)與軸套之間等部位。一般而言，造成縫隙腐蝕的主要原因是這些間隙內(nèi)外部的腐蝕介質(zhì)在濃度上存在一定的差異所引起的腐蝕問題。除了上述部位以外，陶瓷鑲環(huán)與金屬環(huán)座之間的縫隙也容易出現(xiàn)腐蝕問題。針對縫隙腐蝕問題，可以通過在軸套表面、陶瓷/鑲環(huán)位置的表面噴涂粘結(jié)劑的方式減少縫隙腐蝕的發(fā)生概率。

1.6 電化學(xué)腐蝕

在機(jī)械密封中，電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象主要是由于同金屬介質(zhì)的互相影響所造成的。電化學(xué)腐蝕會(huì)造成機(jī)械密封中的鑲環(huán)發(fā)生松動(dòng)，從而造成機(jī)械密封的性能減弱，給機(jī)械密封裝置的使用帶來極大的影響。針對電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，可以通過在鑲環(huán)連接位置噴涂粘結(jié)劑的方式加以解決。

2 因熱損造成的機(jī)械密封損壞

在機(jī)械密封的常見損壞當(dāng)中，因熱損所造成的損壞也是比較常見的一種現(xiàn)象，熱損現(xiàn)象很容易引起機(jī)械密封的泄漏，造成密封性能失效。具體而言，因熱損造成的機(jī)械密封損壞主要分為以下幾種類型。

2.1 熱裂現(xiàn)象

熱裂現(xiàn)象是熱損所造成的機(jī)械密封損壞的主要表現(xiàn)形式，熱裂現(xiàn)象一般是由于密封的表面長期處于干摩擦的狀態(tài)、機(jī)械密封冷卻突然中斷、機(jī)械密封表面混入雜質(zhì)等問題所引起。當(dāng)機(jī)械密封發(fā)生熱裂現(xiàn)象后，鑲環(huán)的表面容易發(fā)生裂縫，造成機(jī)械密封的磨損，甚至引起機(jī)械密封泄漏的嚴(yán)重后果。機(jī)械密封的熱裂損壞在碳化鎢環(huán)部位最為明顯。

2.2 發(fā)泡、碳化現(xiàn)象

機(jī)械密封的發(fā)泡、碳化現(xiàn)象一般是由于機(jī)械密封運(yùn)行中石墨環(huán)的溫度過高，造成石墨環(huán)表面的樹脂熔化引起碳化反應(yīng)，如果摩擦面當(dāng)中存在粘結(jié)劑就會(huì)造成粘結(jié)劑發(fā)泡，引起機(jī)械密封性能下降，出現(xiàn)泄漏的情況。

2.3 老化、龜裂、溶脹現(xiàn)象

在機(jī)械密封裝置中，如果橡膠長期在高溫環(huán)境下使用，超過預(yù)期的使用溫度，就會(huì)加速橡膠老化、龜裂的速度，造成橡膠失去彈性，性狀發(fā)生變化。如果橡膠表面存在有機(jī)介質(zhì)，還會(huì)造成橡膠發(fā)生溶脹現(xiàn)象，從而造成橡膠的密封性不足，從而引起機(jī)械密封損壞和泄漏的問題。

一般而言，針對熱損造成的機(jī)械密封損壞，都需要通過減少熱摩擦，提高機(jī)械密封的散熱能力的方式加以解決，盡可能減少摩擦面的溫度變化，可以有效防止熱損問題造成的機(jī)械密封損壞。

3 因磨損造成的機(jī)械密封損壞

一般而言，機(jī)械密封發(fā)生磨損損壞的主要原因是由于機(jī)械密封材料的耐磨性能不佳、摩擦的因數(shù)過大、機(jī)械密封端面和彈簧的比壓超過預(yù)期、密封面混入雜質(zhì)等，這些因素都會(huì)使機(jī)械密封的磨損過大，從而造成機(jī)械密封的密封性能失效。針對因磨損所造成的機(jī)械密封損壞，可以利用平衡型機(jī)械密封的方式來有效控制和降低機(jī)械密封端面和彈簧的壓力，從而減少機(jī)械密封的磨損問題。此外，在機(jī)械密封裝置中還需要嚴(yán)格把控材料質(zhì)量，盡可能選擇耐磨性能較強(qiáng)的材料，可以有效提高機(jī)械密封的耐磨性能。具體而言，機(jī)械密封耐磨材料首選碳化鎢材料，可以達(dá)到比較理想的耐磨效果。

4 因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)等原因造成的機(jī)械密封損壞

4.1 在加水和靜壓試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)生密封泄漏

這是由于在機(jī)械密封的安裝環(huán)節(jié)存在操作不當(dāng)，使得加水或靜壓試驗(yàn)的環(huán)節(jié)出現(xiàn)密封性不佳而引起的泄漏問題。具體而言，機(jī)械密封安裝環(huán)節(jié)存在的問題主要包括了動(dòng)環(huán)、靜環(huán)接觸表面的安裝不平整，機(jī)械裝置安裝中發(fā)生碰撞損壞，動(dòng)環(huán)、靜環(huán)表面混入雜質(zhì)，機(jī)械裝置彈簧底座的螺釘沒有擰緊，密封圈按壓不緊實(shí)等問題。針對因安裝原因所造成的機(jī)械密封損壞和泄漏，需要嚴(yán)格把控機(jī)械密封安裝規(guī)范，加強(qiáng)監(jiān)督，確保機(jī)械密封安裝的規(guī)范化。

4.2 因安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)等因素引起的周期性泄漏

在機(jī)械密封的運(yùn)行過程中，如果泵葉輪軸的竄動(dòng)指標(biāo)長期超負(fù)荷運(yùn)行、轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)周期性的振動(dòng)問題、機(jī)械密封腔內(nèi)的壓力不恒定等問題，都會(huì)造成機(jī)械密封發(fā)生損壞，出現(xiàn)周期性的泄漏現(xiàn)象。

5 機(jī)械密封的經(jīng)常性泄漏

在機(jī)械密封的長期運(yùn)行過程中，因以下因素的影響容易產(chǎn)生經(jīng)常性的泄漏問題，如果這些問題不能得到及時(shí)的重視和解決，會(huì)加重機(jī)械密封的損壞，從而造成機(jī)械密封失效，引起嚴(yán)重的機(jī)械密封泄漏問題。具體而言，機(jī)械密封的經(jīng)常性泄漏主要包括以下原因。

機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的接觸面發(fā)生變形造成的經(jīng)常性泄漏。造成機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)接觸面變形的原因較多，例如，接觸面的比壓過大，接觸面摩擦過熱導(dǎo)致動(dòng)環(huán)、靜環(huán)發(fā)生形變，動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的零部件質(zhì)量問題造成的強(qiáng)度不足。動(dòng)環(huán)、靜環(huán)安裝過程中存在操作不當(dāng)?shù)?，都?huì)造成機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)部位發(fā)生損壞，引起經(jīng)常性泄漏問題。

機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)、靜環(huán)接縫處存在縫隙腐蝕引起的經(jīng)常性泄漏。如果機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)鑲嵌安裝不夠規(guī)范、材料選擇不合理或接縫處粘結(jié)劑失效等問題，都會(huì)造成動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的接縫處發(fā)生腐蝕或變形等問題，從而引起動(dòng)環(huán)、靜環(huán)接縫處出現(xiàn)損壞和泄漏。

由于機(jī)械密封發(fā)生摩擦副損傷或變形，引起機(jī)械密封裝置不能跑合，從而引起了機(jī)械密封的經(jīng)常性泄漏。

機(jī)械密封的摩擦副混入雜質(zhì)所引起的泄漏。

機(jī)械密封動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的密封面對稱軸的垂直出現(xiàn)較大的誤差所引起的經(jīng)常性泄漏。

機(jī)械密封轉(zhuǎn)軸的不正常振動(dòng)所引起的經(jīng)常性泄漏。

機(jī)械密封的密封圈軸套位置在使用過程中出現(xiàn)腐蝕或密封圈的安裝不夠緊實(shí)，造成密封圈軸套位置存在較大的縫隙和凹槽，從而造成縫隙腐蝕，引起經(jīng)常性泄漏。

6 機(jī)械密封的突發(fā)性泄漏

在運(yùn)行過程中由于多種因素的影響也會(huì)時(shí)常出現(xiàn)突發(fā)性的泄漏問題，給機(jī)械密封的正常使用帶來一定的干擾。具體而言，機(jī)械密封突發(fā)性泄漏的原因主要包括以下方面：

6.1 機(jī)械密封的泵密封部位出現(xiàn)突發(fā)性泄漏

一般而言，造成這種突發(fā)性泄漏的主要原因是由于機(jī)械密封的機(jī)泵振動(dòng)過于強(qiáng)烈，機(jī)械密封的彈簧裝置發(fā)生突然斷裂，機(jī)械密封的防轉(zhuǎn)銷突然脫落，機(jī)械密封的摩擦副周圍因介質(zhì)因素的影響發(fā)生冷凝現(xiàn)象等。

6.2 停泵再開時(shí)發(fā)生的突發(fā)性泄漏

發(fā)生這種泄漏的主要原因是由于機(jī)械密封停泵后摩擦副周圍的介質(zhì)在長時(shí)間靜置過程中出現(xiàn)冷凝結(jié)晶的現(xiàn)象，或機(jī)械密封的彈簧裝置長時(shí)間不使用出現(xiàn)比較嚴(yán)重的銹蝕，造成彈簧彈性不足，在突然開泵后就會(huì)發(fā)生突發(fā)性斷裂，引起突發(fā)性泄漏。

7 結(jié)語

在化工生產(chǎn)裝備中，機(jī)械密封是化工機(jī)泵中比較常見的密封組件，機(jī)械密封對于組件密封性能的要求較高，同時(shí)，還需要滿足機(jī)械設(shè)備長期運(yùn)行的需求。造成機(jī)械密封損壞的原因較多，會(huì)對化工生產(chǎn)產(chǎn)生十分不利的影響。因此，需要深入分析機(jī)械密封損壞的原因，并采取相應(yīng)的解決措施，確保機(jī)械密封的性能得以充分發(fā)揮。