在密封端面接觸和摩擦正常時,能夠進入密封端面的固體雜質都是極細微的,也容易被密封水沖走,因此,對密封泄漏沒有什么影響。較大固體顆粒進入密封端面,造成磨損加劇的情況,都是在密封工作不正常時發生的。大體分為以下幾種情況:
(1)在停機或檢修后,試車初期,由于管路較臟或密封水質不好,固體雜質容易進入密封端面。因此,機械密封摩擦面磨損較快。
(2)雙端面機械密封在密封水壓力波動,甚至低于泵、機內壓力時,泵體內帶有雜質的化工介質從內端面進入密封室,部分雜質存留在密封端面上,造成磨損加劇,單端面內裝機械密封,由于介質壓力波動,密封端面進入雜質的可能性較雙端面小得多,相對壽命較長。
(3)由于種種原因雜質進入密封端面。過氧機械密封端面早期嚴重磨損,從磨損機理來看,主要是顆粒磨損,粘著磨損只有在個別情況下才能發生,因此,我們只討論顆粒磨損。過氧顆粒磨損速率是很高的,大大降低了機械密封的使用壽命。顆粒磨損不僅使軟密封環(石墨環)摩損,而且使硬密封環(主要是硬質合金動環)磨損,顆粒磨損表面有明顯的大致規則的刻痕和溝槽。顆粒磨損的實質是硬的顆粒在垂直分力作用下,刺入摩擦面,而在切向分力作用下作相對運動,從而使摩擦表面進行微切削和犁皺的過程。顆粒磨損不僅與材料的硬度和端面比壓有關,而且和材料的顯微組織、試驗溫度、載荷性質和應力大小、磨粒的尺寸和硬度以及摩擦面的化學性質等因素有關。
在一個或兩個端面出現缺口,這種現象說明兩個端面分開的距離太大,而當兩個端面用力合緊時,就會產生缺口。造成端面分離的常見原因是進口機械密封介質急驟蒸發。例如,水,特別是在熱水系統或是含凝結水的液體中,水蒸發時膨脹,因而將兩端面分開。泵的氣穴現象加上密封件的阻塞也可能是使密封端面產生缺口的原因。在這種情況下,不是由于振動和聯軸器不對這歐冠引起的,因為這不足以使端面產生缺口。降低端面溫度是防止介質急劇蒸發造成端面損壞的常用方法。同時,采用導熱性好的材料組對也是有利的,如用鎳基硬質合金與浸銅石墨組對,此外,采用平衡型機械密封,或利用特種耐腐蝕機械密封壓蓋從外部注液冷卻,或直接冷卻腔內的密封,等等,對降低密封端面的溫度是十分有效。
失效的機械密封,摩擦副端面常會留下很細的徑向裂紋,或者是徑向裂紋兼有水泡痕,甚至龜裂。這是由于密封過熱引起的,特別是陶瓷、硬質合金密封面容易產生這類損傷。介質潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當等,其中任何一種因素,或者是幾種因素的疊加,都可以產生過大的摩擦熱,若摩擦熱不能及時散發,就會產生染整機械密封熱裂紋,從而出現過度磨損和高泄漏。解決密封過熱問題,除改變端面面積外,減少載荷外,還可采用靜止型密封并加導流套強制冷卻循環流體導向密封面,或在密封端面上開流體動力槽來加以解決。摩擦端面上有許多細小的熱斑點和孤立的變色的區域,這說明密封件在高壓和熱影響下變形扭曲。對于端面的的熱變形,一般的計算方法是不允許的,應采用有限元法計算,以便改進密封環的設計。
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