化工泵機械密封失效原因分析

一、腐蝕原因

　　根據(jù)腐蝕類型，機械密封腐蝕可分為金屬環(huán)腐蝕、非金屬環(huán)腐蝕、輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕三類。

1、金屬環(huán)腐蝕

　　金屬環(huán)是化工泵的核心密封件，該構(gòu)件經(jīng)腐蝕后會對化工泵密封效果產(chǎn)生巨大影響，所以，探究金屬環(huán)腐蝕具有顯著的現(xiàn)實意義。

　　金屬環(huán)表面均勻腐蝕，如果腐蝕性物質(zhì)沾染密封件附近將導(dǎo)致密封件受損，由于金屬環(huán)本身抗腐蝕性較差，沾染腐蝕性物質(zhì)后將加速表面腐蝕，常規(guī)條件下，金屬環(huán)腐蝕具有如下幾種嚴重后果：其一是離心泵內(nèi)介質(zhì)發(fā)生滲漏;其二是金屬環(huán)受到磨損，影響密封效果;其三是金屬環(huán)遭到破壞，離心泵密封功能基本喪失;其四是金屬環(huán)將發(fā)生異樣聲響。

　　在化工生產(chǎn)中，金屬環(huán)表面被腐蝕后，腐蝕狀態(tài)分為成膜腐蝕與無膜腐蝕，成膜腐蝕代表金屬環(huán)被腐蝕后會在表面形成天然鈍化膜，會對金屬構(gòu)件起到一定保護作用，但是，金屬環(huán)材料在成膜后，會加劇其端面摩擦，從而縮短使用壽命，導(dǎo)致鈍化膜失去保護功能，金屬環(huán)在缺氧狀態(tài)下，新的鈍化膜無法生成。在此情況下，腐蝕進一步加劇。無膜腐蝕產(chǎn)生原因是選材錯誤，此種腐蝕推進速度較快，對金屬環(huán)十分不利。

　　其次，應(yīng)力腐蝕破壞，如果拉應(yīng)力與腐蝕同時作用在金屬環(huán)上，其薄弱區(qū)域?qū)l(fā)生開裂，隨后，破裂位置持續(xù)加大，溝壑越來越深。破裂由應(yīng)力和腐蝕同步引發(fā)。據(jù)初步統(tǒng)計，碳化鈦、碳化鎢、鑄鐵、硬質(zhì)合金材質(zhì)的金屬環(huán)破裂幾率遠高于其他材料。常規(guī)條件下，金屬環(huán)破裂顯示的裂紋呈現(xiàn)發(fā)散性，裂紋數(shù)量不一，開裂位置可導(dǎo)致端面磨損程度持續(xù)加大，從而加大泄漏量，影響化工泵作業(yè)及化工生產(chǎn)。

2、非金屬環(huán)的腐蝕

　　化工泵中機械密封非金屬環(huán)是十分關(guān)鍵的零件之一，和金屬環(huán)類似，非金屬遭受腐蝕后同樣影響化工泵機械密封功能，石墨環(huán)是非金屬環(huán)的重要組成部分，常規(guī)條件下，石墨環(huán)并不具備通透性，同時，石墨環(huán)需用樹脂浸漬后才可使用，這是由于樹脂浸漬可提升石墨環(huán)耐磨性。

　　化工生產(chǎn)中，石墨環(huán)腐蝕原因可匯總為如下幾點：

　　其一，如果非金屬環(huán)端面自身溫度驟升且超過180℃時，石墨環(huán)會析出浸漬樹脂，其耐磨性迅速下降。

　　其二，樹脂材料種類眾多，如果安裝人員擇取的樹脂材料無法適應(yīng)生產(chǎn)條件，浸漬的樹脂便會在生產(chǎn)過程中與其他材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致石墨環(huán)耐磨性下降。

　　其三，浸漬深度未達標，當(dāng)表層樹脂被磨光后，石墨環(huán)耐磨性順應(yīng)下降。

　　石墨環(huán)易發(fā)生氧化腐蝕現(xiàn)象，如果介質(zhì)本身具有較強的氧化性，一旦密封端面冷卻程度較低或端面遭遇干摩擦，表面溫度將迅速驟升到350℃，在此種溫度環(huán)境下，介質(zhì)氧化會與石墨環(huán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳氣體，氣體會導(dǎo)致密封端面逐漸粗糙，導(dǎo)致端面破裂，此外，應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)同步作用將導(dǎo)致石墨環(huán)發(fā)生破裂。

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3、特種腐蝕

　　輔助密封圈及接觸部位的腐蝕化工泵密封件中，輔助密封圈同屬重要的密封元件，如果密封圈遭受腐蝕，將影響化工泵機械密封功能，密封圈主要由橡膠構(gòu)成，其材質(zhì)決定了密封圈的耐腐蝕性，化工生產(chǎn)中，橡膠材料形式多樣，任何一種材料具備的耐腐蝕性能存在顯著差異，橡膠材料的性能會隨著時間的推移而老化，失去抗腐蝕能力，當(dāng)橡膠耐腐蝕功能失效時，密封圈表面將變得粗糙，逐漸失去彈性，直到橡膠完全斷裂，耐油性強的橡膠對密封效果的維持較好，反之耐油性較差的橡膠會隨時間增長而脹大，其遭受的摩擦力順應(yīng)提升，橡膠浮動性減弱，密封效果隨之降低。

　　針對輔助密封圈接觸部位的腐蝕，接觸部位指代密封圈和特定部位(靜環(huán)座、靜環(huán)、軸套、動環(huán))的接觸，特定部位和密封圈接觸過程中并未發(fā)生明顯的運動，因此特定部位處于相對靜止狀態(tài)，通俗地講就是死角，此種情況的腐蝕可稱為特種腐蝕。

　　特種腐蝕分為三種類型：

　　其一是縫隙腐蝕;

　　其二是摩振腐蝕;其三是接觸腐蝕。常規(guī)條件下，特種腐蝕并不會單一存在，常常并存在特定部位，促使腐蝕面積持續(xù)增大，腐蝕深度持續(xù)加深，如果腐蝕深度超過0.01mm，代表化工離心泵密封泄露達到極為嚴重的狀態(tài)。對于輔助密封圈與接觸部位的腐蝕，應(yīng)考慮聚四氟乙烯密封環(huán)(F4環(huán))，化工生產(chǎn)中，安裝人員為提高F4環(huán)耐高溫能力，同時增強其耐磨性能，通常會在環(huán)內(nèi)加入填充物，常見的填充物分為金屬粉、石墨粉與玻璃纖維。塞入填充物的F4環(huán)后以易發(fā)生變質(zhì)破壞、溶出腐蝕及選擇性腐蝕。

二、機械摩擦

　　化工泵運作過程中不可避免的會產(chǎn)生摩擦，會對化工泵密封性能造成一定影響，導(dǎo)致機械密封失效，如果長期處在機械摩擦環(huán)境中，將導(dǎo)致密封件結(jié)構(gòu)老化甚至變形，這是導(dǎo)致化工離心泵機械密封失效的主要原因之一，所以，化工生產(chǎn)過程中的例行設(shè)備維護應(yīng)關(guān)注機械摩擦問題。

　　常規(guī)條件下，機械摩擦導(dǎo)致的機械密封失效分為如下幾點：離心泵存在抽空、氣蝕和憋壓情況，導(dǎo)致內(nèi)部軸向力加大，靜環(huán)接觸面呈現(xiàn)分離狀態(tài);安裝過程中本身具有較大壓縮量，導(dǎo)致摩擦副端面磨損與擦傷。

三、對中不良

　　化工泵安裝施工過程如果出現(xiàn)對中不良的問題，將導(dǎo)致軸承產(chǎn)生嚴重磨損，甚至出現(xiàn)軸承跑套問題，以此導(dǎo)致化工泵結(jié)構(gòu)變形或出現(xiàn)偏口問題，化工泵實際應(yīng)用中存在振動力，一旦對中不良，將導(dǎo)致機械結(jié)構(gòu)出現(xiàn)部件分離，促使機械密封性能受到影響，介此，化工泵機械密封結(jié)構(gòu)設(shè)計中，避免產(chǎn)生對中不良的問題，同時，應(yīng)結(jié)合化工生產(chǎn)實際情況，對不良問題進行控制，減輕端面摩擦。

四、人為因素

　　人為因素是導(dǎo)致化工泵機械密封失效的主觀原因之一，首先，設(shè)備運行操作過程中，人為失誤或違規(guī)操作將導(dǎo)致設(shè)備處于非正常運行狀態(tài)，促使離心泵出現(xiàn)故障，甚至造成核心構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，其次，操作人員責(zé)任意識淡薄，例如：冷卻水供應(yīng)中，沒有依照規(guī)定定期檢查，易出現(xiàn)冷卻水不足的問題，從而影響設(shè)備運行問題，促使機械構(gòu)件高溫形變。

參考資料：化工泵機械密封失效原因有哪些