石化釜用机械密封失效问题的探讨

韩广玲

摘 要：釜用机械密封是解决搅拌轴密封的一种理想方式，而泄露则是石化釜用机械密封失效的主要形式。该研究将主要对釜用机械密封失效的形式、密封失效的原因以及解决密封失效性的方法进行分析和探讨。

关键词：釜用机械 密封失效 原因分析 对策

中图分类号：TQ050 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0098-01

生产企业通常都会采用内装式的釜用机械密封，这对工作的开展和研究造成一定的困难。对釜用机械的密封失效问题进行分析和探讨，能够有效帮助石化企业提高应用机械密封技术的水平，优化其设计结构，减少机械故障的发生。

1 釜用机械密封失效的简要介绍

在釜类反应的设备中，机械密封属于精密的零件部件。釜用机械密封是解决搅拌轴密封的一种理想方式，其类型根据密封面的对数，可以分为单端面机械密封和双端面机械密封两种。依据统计的釜用机械密封研究资料说明，大约有50%釜维修的原因是机械密封。将近有一半的釜在经过长达半年的运行时间后，就会发生机械密封失效的问题。虽然这些统计数据的准确性和有效性无从考察，但是这也同样能够说明密封是易损件的重要特征。在釜用机械密封失效的问题上，应该充分结合实际情况，认真分析密封失效现象产生的具体原因，并总结出相应的解决方法，从而确保釜用机械密封的稳定性。

2 釜用机械密封失效形式的分析

石化釜用机械的失效形式有很多种，现对以下五种主要的密封失效形式进行探讨。

2.1 摩擦副端面之间产生的泄露

摩擦端面之间产生的密封泄露大致可以分为三方面。第一，端面之间产生了异物。产生这种现象的最主要原因是未能完清除端面之间的污物，装配过程中为进行充分的清洗。这种情况发生时需要将端面上的污物及时清除并重新组织装配。第二，端面不够平整。若端面的粗糙度和平面度没有达到规定的要求，或端面在使用前就已发生损坏，就会导致泄露。更换新的密封环或者对密封环重新进行抛光是解决该问题的有效措施。第三，安装错误。非补偿环在安装时要保持倾斜，对于安装压盖出现倾斜的现象，应重新进行安装。安装的设计尺寸不能达到设计图纸要求时，也应该及时按照安装说明予以重新调整。

2.2 底座与箱体结合面之间产生的泄露

底座与箱体结合面之间产生的摩擦是釜用机械密封失效的形式之一。以下几种是具体的失效情况以及对应的解决方法。

若密封圈或垫片受到损伤，应该进行更换或修复；当螺栓的力不足，密封圈或压缩片不能将接触面上不平整的凹坑填满时，需要加大螺栓的力或者改用较软的垫片，原因是内压总会使密封底座与箱体的端面处于趋于分离的状态。因此通常采用厚度小于1mm的聚四氟乙烯垫片，假若螺栓的受力不均与，座底单边锁紧，应该重新调整螺栓的力；当安装时由于未清洁而导致异物进入，则应该及时清除异物并更换受损的密封圈和密封垫片；当底座和箱体配的端面存在缺陷时，例如刻痕，凹痕等，应及时采取修正或涂步液体密封胶的措施；当底座发生因刚度不够而发生变形时，则需要更换刚度符合要求的底座。

2.3 补偿环辅助密封圈处出现的泄露

补偿环辅助密封圈处出现的泄露是釜用机械密封失效比较常见的形式。首先，密封圈安装过程中出现的损伤，如橡胶质件表面的划痕，V型圈安装时划伤的唇口都是密封失效問题产生的具体原因。此外，轴上的链槽也会对密封圈造成一定的损伤。因此，安装密封圈时应该使用专业的工具，防治其遭到损坏。其次是辅助密封圈产生的质量问题。当橡胶密封圈的压缩率不符合规定的要求或者端面出现超差尺寸时，会产生过度修边，缩裂，留痕等一系列质量问题，需要更换合格的产品[1]。最后是轴表面存在缺陷或具有腐蚀、麻点等现象，这时需要及时更换陶瓷等材料。

2.4 非补偿环辅助密封圈处出现的泄露

非补偿环辅助密封圈处出现的泄露具体可以分为四方面的原因。第一，安装方面出现的错误。如在V形圈的安装过程中，其凹面应当保持在介质一端，若方向装反，则会发生泄漏。第二，当密封圈的材料与介质不能很好地相容时，应该选择合适的密封圈。第三，若底座的公差尺寸未能达到设计的要求时，需要及时更换。第四，密封的质量不达标时，选择更换成合格的产品。

2.5 轴套与轴之间产生的泄露

轴套处的泄漏量与其他通道处泄漏量最大的区别是其具有稳定性。轴套与轴之间产生的泄露，一般是由于密封圈和垫片质量不合格或发生损伤，安装不当等原因造成的。

3 密封失效的原因分析及解决方法

3.1 腐蚀引起的危害

化学腐蚀和电化学腐蚀对机械密封件的使用寿命会造成严重的威胁。腐蚀对密封件的的使用功能造成直接的破坏。大量实践证明，压力，温度以及速度都会加大密封件腐蚀的程度，密封件的腐蚀速度会随着温度的上升而逐渐加快。化工釜用机械的密封件尺寸较小，精密程度较高，因此通常需要选择更加抗腐蚀的材质[2]。对于直接与介质进行接触的密封件，则应该根据化工机械密封系统的具体使用要求来选择，因为先关腐蚀手册中的材料数据往往都是静态的，而对于化工机械来说，其工艺操作过程中介质是相当复杂的。除此之外，在对强腐蚀性的液体进行处理时，采用密封双端面能够有效降低腐蚀对密封件的损害。

3.2 热负荷对材料的损伤

当机械密封发生失效时，摩擦副的端面往往会产生极其系的径向裂纹，这种径向裂纹在出现水泡痕迹时甚至会导致龟裂现象的产生。其实，造成这种情况最主要的原因是热负荷对密封材料造成了一定的损伤，特别是对于以陶瓷或者硬质合金为材质的密封面来说，更容易导致径向裂纹和龟裂现象的发生。造成较大摩擦热的因素有很多，包括较高的操作温度，介质表现出较差的润滑性，组合材料不恰当的配对组合等。化工釜用机械在使用中若不能及时地散发摩擦产生的热量，就很有可能导致热裂纹的产生。减少摩擦热负荷对化工釜用机械密封件的损失，则可以从降低荷载，改变端面面积比例，利用静止类型的密封添加倒流套，强制性对循环流体进行冷却以及在密封端面上设计动力流体槽等方面进行解决。

3.3 磨损产生的痕迹

磨损过程中产生的痕迹能够准确地体现运动与磨损之间的具体联系。比如说，磨损产生的痕迹均正常，且好各个零件之间配合良好，则说明传动部分具有良好的同轴度。在这种情况下，若密封端面依然出现泄漏现象，则极有可能是密封自身原因造成的。若泄漏量是稳定的，则基本就可以证明泄漏并未发生在两个端面之间，而是发生在其他部位。端面产生的磨损越宽，就表示传动部分的同轴度越差。化工釜用机械设备密封在运行一段时间以后，摩擦端面未产生摩擦现象，则基本可以说明密封在刚开始使用时就已经发生了密封失效。不良的同轴度和不好的浮动性会导致硬质端面出现比较深的沟槽。当震动一旦引起密封端面出现分离时，就会导致侵入的颗粒嵌入碳质端面较软部分，从而造成对硬质端面的磨削，最终使其发生严重的磨损。由此可见，若使釜用化工机械密封以及配置材料在介质材料中工作，则需要选择硬质端面。

4 结语

以上内容主要通过对机械密封失效的简介以及对密封失效形式的详细分析，总结出了密封失效的具体原因和对应的解决方法。对石油化工釜用机械密封失效问题的探讨，对帮助石化企业提高应用机械密封技术的水平，优化其设计结构，减少机械故障的发生有着十分重要的意义和价值。

参考文献

[1] 高武民.机械密封的失效原因分析及实际应用[J].石油化工设备技术，2002（2）：53-56.

[2] 刘春荣.浅谈化工机械密封的故障原因与解决方法[J].中国科技博览，2011（33）：342.