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化工泵机械密封失效原因有哪些?

发布日期:2023-02-27 15:21 浏览次数:

化工泵机械密封失效原因分析

一、腐蚀原因

  根据腐蚀类型,机械密封腐蚀可分为金属环腐蚀、非金属环腐蚀、辅助密封圈及其接触部位的腐蚀三类。

1、金属环腐蚀

  金属环是化工泵的核心密封件,该构件经腐蚀后会对化工泵密封效果产生巨大影响,所以,探究金属环腐蚀具有显著的现实意义。

  金属环表面均匀腐蚀,如果腐蚀性物质沾染密封件附近将导致密封件受损,由于金属环本身抗腐蚀性较差,沾染腐蚀性物质后将加速表面腐蚀,常规条件下,金属环腐蚀具有如下几种严重后果:其一是离心泵内介质发生渗漏;其二是金属环受到磨损,影响密封效果;其三是金属环遭到破坏,离心泵密封功能基本丧失;其四是金属环将发生异样声响。

  在化工生产中,金属环表面被腐蚀后,腐蚀状态分为成膜腐蚀与无膜腐蚀,成膜腐蚀代表金属环被腐蚀后会在表面形成天然钝化膜,会对金属构件起到一定保护作用,但是,金属环材料在成膜后,会加剧其端面摩擦,从而缩短使用寿命,导致钝化膜失去保护功能,金属环在缺氧状态下,新的钝化膜无法生成。在此情况下,腐蚀进一步加剧。无膜腐蚀产生原因是选材错误,此种腐蚀推进速度较快,对金属环十分不利。

  其次,应力腐蚀破坏,如果拉应力与腐蚀同时作用在金属环上,其薄弱区域将发生开裂,随后,破裂位置持续加大,沟壑越来越深。破裂由应力和腐蚀同步引发。据初步统计,碳化钛、碳化钨、铸铁、硬质合金材质的金属环破裂几率远高于其他材料。常规条件下,金属环破裂显示的裂纹呈现发散性,裂纹数量不一,开裂位置可导致端面磨损程度持续加大,从而加大泄漏量,影响化工泵作业及化工生产。

2、非金属环的腐蚀

  化工泵中机械密封非金属环是十分关键的零件之一,和金属环类似,非金属遭受腐蚀后同样影响化工泵机械密封功能,石墨环是非金属环的重要组成部分,常规条件下,石墨环并不具备通透性,同时,石墨环需用树脂浸渍后才可使用,这是由于树脂浸渍可提升石墨环耐磨性。

  化工生产中,石墨环腐蚀原因可汇总为如下几点:

  其一,如果非金属环端面自身温度骤升且超过180℃时,石墨环会析出浸渍树脂,其耐磨性迅速下降。

  其二,树脂材料种类众多,如果安装人员择取的树脂材料无法适应生产条件,浸渍的树脂便会在生产过程中与其他材料发生化学反应,导致石墨环耐磨性下降。

  其三,浸渍深度未达标,当表层树脂被磨光后,石墨环耐磨性顺应下降。

  石墨环易发生氧化腐蚀现象,如果介质本身具有较强的氧化性,一旦密封端面冷却程度较低或端面遭遇干摩擦,表面温度将迅速骤升到350℃,在此种温度环境下,介质氧化会与石墨环发生化学反应,产生二氧化碳气体,气体会导致密封端面逐渐粗糙,导致端面破裂,此外,应力和化学介质同步作用将导致石墨环发生破裂。

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3、特种腐蚀

  辅助密封圈及接触部位的腐蚀化工泵密封件中,辅助密封圈同属重要的密封元件,如果密封圈遭受腐蚀,将影响化工泵机械密封功能,密封圈主要由橡胶构成,其材质决定了密封圈的耐腐蚀性,化工生产中,橡胶材料形式多样,任何一种材料具备的耐腐蚀性能存在显著差异,橡胶材料的性能会随着时间的推移而老化,失去抗腐蚀能力,当橡胶耐腐蚀功能失效时,密封圈表面将变得粗糙,逐渐失去弹性,直到橡胶完全断裂,耐油性强的橡胶对密封效果的维持较好,反之耐油性较差的橡胶会随时间增长而胀大,其遭受的摩擦力顺应提升,橡胶浮动性减弱,密封效果随之降低。

  针对辅助密封圈接触部位的腐蚀,接触部位指代密封圈和特定部位(静环座、静环、轴套、动环)的接触,特定部位和密封圈接触过程中并未发生明显的运动,因此特定部位处于相对静止状态,通俗地讲就是死角,此种情况的腐蚀可称为特种腐蚀。

  特种腐蚀分为三种类型:

  其一是缝隙腐蚀;

  其二是摩振腐蚀;其三是接触腐蚀。常规条件下,特种腐蚀并不会单一存在,常常并存在特定部位,促使腐蚀面积持续增大,腐蚀深度持续加深,如果腐蚀深度超过0.01mm,代表化工离心泵密封泄露达到极为严重的状态。对于辅助密封圈与接触部位的腐蚀,应考虑聚四氟乙烯密封环(F4环),化工生产中,安装人员为提高F4环耐高温能力,同时增强其耐磨性能,通常会在环内加入填充物,常见的填充物分为金属粉、石墨粉与玻璃纤维。塞入填充物的F4环后以易发生变质破坏、溶出腐蚀及选择性腐蚀。

二、机械摩擦

  化工泵运作过程中不可避免的会产生摩擦,会对化工泵密封性能造成一定影响,导致机械密封失效,如果长期处在机械摩擦环境中,将导致密封件结构老化甚至变形,这是导致化工离心泵机械密封失效的主要原因之一,所以,化工生产过程中的例行设备维护应关注机械摩擦问题。

  常规条件下,机械摩擦导致的机械密封失效分为如下几点:离心泵存在抽空、气蚀和憋压情况,导致内部轴向力加大,静环接触面呈现分离状态;安装过程中本身具有较大压缩量,导致摩擦副端面磨损与擦伤。

三、对中不良

  化工泵安装施工过程如果出现对中不良的问题,将导致轴承产生严重磨损,甚至出现轴承跑套问题,以此导致化工泵结构变形或出现偏口问题,化工泵实际应用中存在振动力,一旦对中不良,将导致机械结构出现部件分离,促使机械密封性能受到影响,介此,化工泵机械密封结构设计中,避免产生对中不良的问题,同时,应结合化工生产实际情况,对不良问题进行控制,减轻端面摩擦。

四、人为因素

  人为因素是导致化工泵机械密封失效的主观原因之一,首先,设备运行操作过程中,人为失误或违规操作将导致设备处于非正常运行状态,促使离心泵出现故障,甚至造成核心构件出现裂缝,其次,操作人员责任意识淡薄,例如:冷却水供应中,没有依照规定定期检查,易出现冷却水不足的问题,从而影响设备运行问题,促使机械构件高温形变。

参考资料:化工泵机械密封失效原因有哪些

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