機械密封用碳石墨材料洩漏的原因分析

2022-04-28 20:15:02 字數 4535 閱讀 1739

碳石墨有幾十種可供選用,其性質各異。必須了解各種碳的牌號、效能以及供貨**,合理選用。以下介紹一些失效型式及如何選用這類材料。

1.高磨損,目前,在選材時普遍存在著一種傾向,即無論何種工況一律採用硬質碳石墨,認為硬度越高越耐磨。然而,在有些工況下卻並非如此。

例如,對介質的潤滑性差,或無潤滑性,或易產生幹摩擦的場合,如輕烴介質,使用硬質的m106k磨損較大,而採用軟質的高純電化石墨磨損小,這是因為軟質石墨具有優良的低摩擦效能。它是由石墨晶體構成,自潤滑效能好,運轉期間有一層極薄的石墨膜向對偶件表面轉移,使摩擦面得到潤滑,摩擦係數下降,磨損減小。

當組隊材料為噴塗陶瓷時,以選用中等硬度的石墨為宜。若介質中固體顆粒含量超過5%時,碳石墨不宜作為單端麵密封的組隊材料,也不宜作為串聯布置中的主密封環。否則密封件也會出現高磨損。

2.泡疤,在熱油幫浦中,常會發現機械密封的碳環端面上出現凹坑、疤塊。這是在選用碳石墨材料時,沒有充分研究浸漬物與碳石墨材料結合的結合溫度。

隨浸漬物的不同,碳石墨密封件的適用溫度範圍也就不同。例如,浸酚醛樹脂石墨,當使用溫度超過180攝氏度時,樹脂會分解形成硬粒和析出揮發物,形成疤痕,從而極大的增加摩擦力,使表面損傷度,對降低摩擦熱造成的溫公升是有效的。所以,適當減小碳石墨環摩擦寬度,有利於防止泡疤的發生。

質量差的碳石墨環,因內部氣孔較多,使用中氣孔膨脹,將碳微粒及樹脂揮發物吹出而形成泡疤。停機時將引起密封端麵粘著。因此,高溫工況推薦用浸銅或浸銻石墨。

摩擦熱損傷引起機械密封端麵洩漏的原因分析

非正常的摩擦熱損傷也是機械密封失效的原因之一。軸(或軸套)、壓蓋、密封腔和密封件都會因非正常的過熱而損傷。摩擦熱損傷可以從摩擦痕跡和顏色來判斷。

隨著溫公升金屬要改變顏色,例如不鏽鋼的顏色:淡黃色約370攝氏度、蘭色約590攝氏度、墨色約648攝氏度。在一些幫浦中,出現非正常的過熱原因有:

軸的偏斜過大使幫浦的喉口與軸產生摩擦;無定位導向的壓蓋與幫浦軸(或軸套)相互摩擦;固定螺釘鬆脫與密封腔摩擦;壓蓋墊片滑移接觸旋轉環等。

非正常的摩擦所產生大量熱完全能熔融聚四氟乙烯v形圈或使橡膠o形圈焦化。

造成非正常的摩擦發熱的原因還有:無

密封驅動件的磨損、斷裂或腐蝕引起機械密封洩漏

傳動銷、傳動螺釘、凸緣、撥叉甚至單隻的大彈簧都能用來傳遞轉矩、驅動密封件旋轉。振動或安裝位置偏斜,不同心等,都會使傳動件磨損、彎曲甚至損壞。機械密封使用的固定螺釘不能用硬化後的材料製作。

檢查磨損時,首先要檢查傳動連線點,可以在銷子、槽口、凸緣、撥叉上尋找磨損痕跡。傳動銷或傳動槽的磨損是由於粘合-滑動作用而引起的。如果兩個端麵在瞬間粘合在一起,這時由於旋轉環不平滑旋轉,旋轉時會產生跳動,傳動銷將承受很大的應力。

開停車頻繁或受力過大時,傳動銷也容易折斷,使密封突然失效。潤滑不良也會產生粘合-滑動作用;

機械密封用鎳鉻基硬質合金的介紹

鎳鉻基硬質合金系改善以碳化鎢為主的硬質合金耐化學侵蝕效能,可以通過三種途徑:降低粘結金屬鈷的含量;選擇耐磨蝕的粘結金屬或合金以替代鈷,如ni、ni-cr,ni-cr-co,ni-mo、pt合金等;新增tic、tac等耐蝕碳化物,以提高硬質相的耐蝕性。

我國新研製的ywn8和w7即屬於鎳基、鎳鉻基硬質合金,亦稱耐蝕硬質合金。

引進的機械密封硬質合金環中有不少是耐腐蝕硬質合金材料。經分析測試,其中含有低鈷細顆粒wc(co<1%)的耐磨硬質合金,由於含鈷量小,因此只能採用熱壓工藝。熱壓硬質合金不僅成本高,而且形狀複雜的製品還難以成型。

用ni代替co作為粘結金屬,雖然可以改善金屬的耐蝕性能,但其強度僅為wc+co的70%~80%,硬度比wc+co低0.5~1hra,而wc+ni-cr合金具有很好的抗腐蝕效能,其強度和硬度可與wc+co想媲美,並且具有無磁性的獨特效能。實踐證明:

當wc/cr+ni為0.015%~0.15%(wt)時,合金能抗酸鹼的腐蝕。

w7硬質合金即屬於這類材料。

通過對引進的硬質合金密封環分析,發現其材料大都含有tac或tic。新增tac、tic會使合金的多種效能得到改善,尤其新增tac能抑制碳化

機械密封的研磨與拋光加工介紹

1.研磨與拋光要素,為了獲得良好的表面加工質量,必須根據密封環的材質和硬度,使用特定的磨具,選擇合適的磨料與適宜的磨液,並按一定的比例配製成研磨劑。

研磨常用的磨料有碳化矽、碳化硼、人造金剛石粉等。人造金剛石粉、碳化硼多用於硬度高於hrc60的密封件;白剛玉、氧化鉻、人造金剛石研磨膏多用於密封件的拋光。理想的磨液是低粘度的煤油和清水,與磨料的配比通常是:

1份磨料加2份磨液。這種配比多用於手工研磨和拋光。機械研磨則常為1份磨料加4份磨液。

在具體操作時,根據密封件材質和硬度確定,有時應對配比作適當的調整。如對韌性小的材料,研磨劑的濃度應低一些,粘度也宜低一些。又如研磨鈷基硬質合金密封環,研磨劑的濃度、粘度應比研磨陶瓷密封略低,這是因為金屬鈷容易粘著的緣故。

2.基本方法,按操作方法分類,可分手工與機械的研磨拋光。前者適於密封環的現場維修,後者適於批量生產。

按原理分,又分為乾式與濕式研磨、拋光,濕式研磨與拋光,工件完全被研磨劑與拋光劑所包覆,處於充分的濕潤狀態;對於乾式,工件與磨具之間幾乎處於乾燥的狀態,僅用極少的研磨劑和拋光劑,一般其消耗量是濕式的1/6~1/8。濕式法是通常廣泛採用的方法。一般是用濕式法達到所要求的平面度後,再用乾式法拋光,以達到更美觀光亮的表面。

3.研磨拋光舉例,對於從裝置上更換下來的密封環,首先要確定是否可以修復。如果環麵有熱裂紋,應堅決予以報廢。

通常密封環面磨損溝槽深度在0.8mm以上時,則可視為無修復價值。如果磨損槽深度在0.

13~0.8mm,則可在修研之前,先行作機械加工處理,硬質環可在磨床上磨平;軟質環可在車床上車平端麵,再行修研。對於新生產的密封環,研磨前的加工必須具有相應的精度,表面質量過低將不能保證成品最後的要求精度。

機械密封用隔離流體熱對流系統

1.隔離流體熱對流流程用於立式安裝的端麵置於油杯中的外裝式釜用單端麵機械密封,利用油杯中的隔離流體的熱對流來實現冷卻、潤滑功能的流程。

2.儲罐熱虹吸流程即用高位垂直安裝的儲罐,保持較小的恆壓;依靠流體的熱虹吸作用,使隔離流體迴圈。必要時在罐內加置蛇管換熱。常用於串聯機械密封。

3.平衡罐熱虹吸流程即使用高位垂直安裝的平衡灌,維持隔離流體與密封介質一定的壓差,依靠流體的熱虹吸作用,使隔離流體迴圈。必要時在罐內加置蛇管換熱。常用於釜用雙端麵機械密封。

4.加熱灌熱虹吸流程即使用高位垂直安裝的加壓灌,維持隔離流體與密封介質一定的壓差;依靠流體的熱虹吸作用,使隔離流體迴圈。必要時在在罐內加置蛇管換熱。

5.增壓罐熱虹吸流程即使用高位垂直安裝的增壓灌,維持隔離流體與密封介質一定的壓差,依靠流體的熱虹吸作用、使隔離流體迴圈。常用於釜用雙端麵機械密封。

機械密封關鍵零件間的潤滑

機械密封的摩擦、磨損、發熱等因素會影響機械密封的壽命,因此應採用潤滑油。潤滑油的主要作用是:減少磨損、降低溫度、防止鏽蝕、對振動產生阻尼、形成液膜等等。

目前所使用的攪拌反應釜多為立式,攪拌軸由頂部插入,密封安裝在釜的上部,釜內頂部大都為氣相。因此,不能期望用釜內液體潤滑。使用單端麵機械密封時,要設儲油腔;使用雙端麵機械密封時,需強制供液對機械密封進行潤滑。

考慮到保持機械密封的摩擦面的潤滑和氣密性,最好利用高階的潤滑油。為確保釜內的物料不受潤滑油漏入的影響,最好在機械密封的下部設一受油器,以防止潤滑油漏入釜內物料中。當然,以流入釜內既不影響反應也不汙染物料的液體作潤滑劑為好。

潤滑油的選用原則為:

1.不含顆粒,長期耐氧化且穩定性好;

2.容易脫氣,不易沉澱變質,潤滑性好;

3.防鏽蝕性好;

4.根據使用壓力、釜內溫度、迴圈方式選定油的粘度。

例如:在低溫、低壓的情況下,若使用高粘度的潤滑油,不利於在摩擦滑動面上油膜的形成,容易造成早期磨損。相反,在高溫、高壓下,若使用低粘度潤滑油,因油膜強度低而會出現潤滑不良的現象。

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機械密封用圓柱螺旋彈簧的檢測

在彈簧製造的全過程中的檢驗分材料檢驗、工序檢驗、成品檢驗等。在這裡僅介紹彈簧的成品檢驗。

成品檢驗是在彈簧的製造工序全部完成後進行的。其檢驗專案包括:外觀檢驗、尺寸和形狀檢驗、負荷檢驗、永久變形檢驗及其它檢驗(如疲勞試驗衝擊試驗、蠕變試驗等)。

上述專案並非每只彈簧都需要一一進行,可按需要並參照相應的技術標準和規範來確定。圓截面螺旋彈簧是機械密封彈性載入元件最常用的結構形式。為此,主要介紹圓柱彈簧的檢驗。

1.外觀檢驗,彈簧的外觀檢驗(即表觀質量檢驗)主要是檢查彈簧的表面狀態。其方法主要是用目測或使用低倍(5倍)放大鏡來觀測。

根據國家標準gb1239-76,彈簧的表面質量要求如下:

a.表面應光滑,不允許有裂紋、氧化皮、鏽蝕等缺陷。

b.冷卷彈簧不允許有深度超出材料直徑公差之半的個別壓痕、凹坑和刮傷。

c.熱卷彈簧允許用打磨方法消除在製造過程中所產生的個別壓痕、凹坑和刮傷。修磨後的斷面尺寸允許在原材料實際尺寸上再減去原材料的公差值。

支承圈磨平的壓縮彈簧,應去毛刺和銳邊,端麵粗糙度不得高於圖紙要求。

對於鋼絲直徑較大的彈簧,用於高引數條件的機械密封,應採用探傷法來檢查彈簧表面,以鑑別有無裂紋。常用方法有:

a.浸油探傷,將表面已經清洗過的大彈簧浸在煤油中,或50%的煤油和50%的20#機油混合油中,浸泡20分鐘(適當提高溫度,可以縮短浸泡時間,但油溫以80攝氏度為限)。浸泡時,油就會滲入裂縫等缺陷中。

將浸油後的彈簧進行噴砂處理,使油全部清除後,檢查彈簧表面,就能鑑別出彈簧的裂紋。

高溫油幫浦機械密封發生洩漏的原因分析

機械密封在執行中產生的摩擦熱使密封端麵的溫度公升高,如不採用相應的 措施,會產生以下結果 密封端麵間液膜汽化 磨損加劇。動 靜環產生熱變 形,致使磨損加劇 洩漏增大。介質對機械密封的腐蝕速率加快。輔助密封 圈老化 變質而失效。目前,通常採用水冷方式對機械密封處溫度進行控制,然而採用這種方式普遍 存在...

高速幫浦機械密封洩漏原因分析及改造

摘要 乙烯裝置丙烯外送幫浦為gsb型高速幫浦,密封頻繁洩漏,通過對其機械密封端麵比壓的核算與分析,並對其機械密封動環材料及結構的分析找到了密封失效的原因,有針對性地對其進行綜合改造,收到良好效果。關鍵詞 高速幫浦機械密封洩漏分析改造 乙烯裝置丙烯外送幫浦 位號e ga301a b 為下游聚丙烯裝置提...

離心幫浦品牌機械密封洩漏原因解析

端麵平整度未達標準或是表面有劃傷 介質不中參雜有有顆粒狀雜質,離心幫浦在執行時,介質處於高速運動中,將端麵表面劃。壓蓋受力變形,預緊力不均勻,從而導致密封損壞 介質遇冷凝結卡住彈簧,從而導致密封損壞 離心幫浦的實際輸出量較小,使大量介質在幫浦內迴圈,熱量積聚,引起介質氣化,導致密封失效 密封圈選材錯...