机械密封失效典型实例分析

机械密封的失效实例中， 以摩擦副 、 辅助密封圈引起的失效所占比例最髙， 最典型的实例如图12-2~图12-22 所示。

1、端面不平 （图12-2)

在钠光灯下用平晶检测密封面，平面度误差为2.7um密封面这种局部平面度误差是由于研磨拋光不良所引起的。在这种情况下，密封的泄漏较严重。

2、黏着磨损（图12-3）

由于密封过热过载， 从而使软质材料碎片移附到硬质材料表面， 成团的微粒十分频繁地形成， 然后又崩落， 因而产生强烈的磨损。

3、热变形（图12-4 )

密封面上有对称不连续的亮带，这是由于热变形引起的。有时，这种状况观察不出来 ，只有在端面上涂以红丹粉，通过与平板轻轻对研才能发现。出现这种情况，主要是由于不规则的冷却，引起密封面的热应力变形。

4、热裂纹 （图12-5)

密封面上产生的细裂纹有三种：

（a）径向裂纹；

（b）径向裂纹带有水泡或疤痕；

（c）表面龟裂。

陶瓷或硬质合金环密封面尤其容易产生这种损伤。这些裂纹好比用切削刀刮削碳石墨环或其他材料的密封面一样， 会很快使对磨的软环凸台消失殆尽。产生热裂纹最普遍的原因是，缺乏适当的润滑和冷却措施，密封面液膜汽化蒸发，pu值高等。

5、端面偏斜（图12-6)

表现为密封面磨损不均匀，造成密封面中凸或中凹，在介质变压力工况下，表现为密封性能不稳定，能使密封面摩擦转矩增大，并产生大量的摩擦热。产生端面偏斜的原因是工作压力超过允许使用值或机械密封平衡系数选取不当等。

6、冲刷磨损 （图12-7)

在碳石墨环上，最容易产生冲刷磨损。苛刻条件下，其他材料也可能产生冲刷磨损。冲洗液过高的冲洗速度或冲洗孔的位置不当，以及含有磨料颗粒的介质都可能使密封件受到冲刷磨损。

7、磨粒磨损 （图12-8)

磨粒磨损通常是由于嵌入软环内或附夹在端面间的颗粒所引起的。后者比前者引起的磨损小。前者磨损往往出现在硬环端面上，呈圆周沟槽且同心分布。图中的碳化钨硬质合金环的磨损痕迹即为一例。

8、流体的浸蚀和汽蚀 （图12-9)

密封件的内外圆表面，背端面出现凹坑麻点，这是高速流体长期冲击的结果。就流体浸蚀来说，破坏是由于小滴液强烈的压缩脉冲传到材料表面引起周围面积强大的剪切变形，这种变形反复进行，就能引起疲劳破坏性麻点。汽蚀是由于流体流动连续性的破坏，在高速运动或振动的表面接触中形成的蒸汽泡或汽泡的破灭所引起的冲击而产生的。

9、闪蒸引起的端面破坏（图12-10)

在液化石油气密封中容易出现这种情况。所谓闪蒸，即端面间的液膜汽化，变成汽液混合相，瞬时逸出大量蒸气，同时产生大量泄漏并损坏密封面。出现这种情况是密封面过热，密封的工作压力低于介质的饱和蒸汽压造成的。

10、微动磨损与电隅腐蚀 （图12-11)

微动磨损与电隅腐蚀是机械密封中常见的现象， 大多出现在补偿环密封圈与之对隅的轴（或轴套）表面。其表面呈现麻点或沟槽，成为泄漏通道，或者使密封端面不能很好贴合，因而产生泄漏。

11、密封环的机械变形与热变形（图12-12）

12、橡胶O形圈的挤出损坏（图12-13)

由于压力作用及介质的浸蚀，使O形橡胶圈变软，而挤人小间隙中，又由于应力集中使密封圈出现断裂或剥落。

13、橡胶O形圈永久变形（图12-14)

由于高温 、压缩率过大或过载等使橡胶O形圈变成方形。

14、橡胶O形圈溶胀（图12-15)

由于橡胶与溶剂类介质的不相容性，O形圈发生溶胀变软、发黏 、起皮、破裂。

15、橡胶O形圈老化（图 12-16)

橡胶老化表现为变硬，通常是由于贮期过长，接触阳光、臭氧或是受热老化变硬，因而失去弹性。

16、橡胶O形圈表面产生裂纹（图12-17）

橡胶O形圈长期处于拉伸状态下，在空气中放置时间过长，表面接触油污，或受臭氧影响，都可产生表面龟裂。

17、橡胶O形圈挤裂啃伤（图12-18)

由于座孔和轴端未倒角，或残留毛刺，O形圈装入时被啃伤划破。

18、O形圈内周被磨损（图12-19)

当轴表面粗糙，轴窜动，轴与密封件不垂直而偏斜、振动、支座偏歪时，补偿环O形圈与轴间产生微量的相对运动而使橡胶O形圈磨损。

19、O形圈处被阻塞（图12-20)

在密封介质的一侧，由于固体物料比率高或含纤维物料多，补偿环作浮动调整时，固体物或杂质进入其间，产生阻塞，补偿环不能作轴向滑移和浮动调整， 在大气一侧，由于液膜蒸发 、冷凝沉积，分离蒸馏，引起浓缩物的堆积，也能阻塞O形圈正常滑移和调整 ，从而使密封端面不能接触而产生泄漏。

20、O形圈扭曲（图12-21)

橡胶O形圈的扭曲现象大多发生在密封矩形安装槽的结构上，当O形圈的截面粗细不匀，或组合轴孔表面不光洁以及压缩率过大时，都会引起O形圈扭曲。

21、焊接波纹管破裂

这种现象大部分发生在波纹管两端的内焊缝处。这是由于内焊缝承受较大的拉力，并且两端焊缝因振动波的传播使其工作条件更加恶劣；应力集中对接头疲劳强度影响很大。从焊缝横断面来看，大多数裂纹产生在熔合线附近，这主要是由于焊缝根部的应力集中。如果焊接热对片材冷硬化的消除，使接缝区母材软化而产生应变。波纹管与前后端焊接的环座壁厚不等，其薄弱环节就在外径边缘上。使用中应力主要作用在该处而产生裂纹。

不同的波片焊菇造成不同应力集中和不同的破裂特征。图12-22 为波纹管焊头的情况。图12-22 (a )、( b )、( c ) 焊头可以形成光滑的焊接，图12-22 (a) 为不对称焊菇，这种焊菇往往沿焊缝较小一侧破裂；图12-22 ( b ) 为焊菇太小强度不足，在交变应力下常常沿焊头中间开裂。图12-22 (c) 为焊菇是过分加强的焊头，也容易造成较大的应力集中。焊菇宽度，一般单层波片应为波片厚度的 2.2~3倍。当选用双层波片时， 焊菇宽度应为波片平均厚度的 4.2~5 倍。

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来源：机械密封小欧