化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機(jī)械密封泄漏過早失效的因素很多，如:選型和安裝問題、密封設(shè)計(jì)和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等。
　　
　　各種泵是化工反應(yīng)裝置中zui常用的基礎(chǔ)設(shè)備之一，其機(jī)械密封性能是影響化工反應(yīng)裝置工作性能和生產(chǎn)效率的重要因素。在化工反應(yīng)裝置中泵的密封泄漏是引起密封失效的主要原因。引起機(jī)械密封泄漏過早失效的因素很多，如:選型和安裝問題、密封設(shè)計(jì)和制造問題以及設(shè)備本身存在的問題等，分析密封失效原因，積極采取相應(yīng)措施，從諸多的環(huán)節(jié)中排除不變和基本不變的因素，從而采取相應(yīng)的預(yù)防或補(bǔ)救措施，以確保反應(yīng)裝置可靠和穩(wěn)定運(yùn)行是探討的重點(diǎn)。
　　
　　一、長煉化工泵的常見工況：
　　
　　A、清潔流體介質(zhì)；
　　
　　B、含固體顆粒、結(jié)晶體的介質(zhì)
　　
　　C、固體濃度高、粘度大，可流動性差的介質(zhì)
　　
　　二、機(jī)械密封泄漏失效的原因分析
　　
　　密封泄漏是機(jī)械密封失效的主要表現(xiàn)形式，在實(shí)際工作中，重要的是從泄漏現(xiàn)象分析機(jī)械密封產(chǎn)生泄漏的原因。機(jī)械密封一般為內(nèi)裝式，常常需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場觀察及儀器測量分析來確定密封泄漏的原因。首先，弄清受損傷的密封件對密封性能的影響，然后依次對密封環(huán)、傳動件、加載彈性元件、輔助密封圈、防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、緊固螺釘?shù)茸屑?xì)檢查磨損痕跡。對附屬件，如底座、軸套、密封腔體以及密封系統(tǒng)等也應(yīng)進(jìn)行全面的檢查。此外，要了解設(shè)備的操作條件，以及以往密封失效的情況，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合分析，就會找出產(chǎn)生失效的根本原因，并采取有效措施，防止密封的泄漏失效。
　　
　　1.由機(jī)械磨損引起的密封泄漏
　　
　　機(jī)械磨損將引起密封副的正常配合關(guān)系被破壞，當(dāng)端面出現(xiàn)一定的磨損，傳動軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)密封件都要作軸向位移和徑向擺動，因此在每一次轉(zhuǎn)動中，密封副端面都趨向于產(chǎn)生輕微的分離和泄漏。根據(jù)磨損痕跡可以判斷運(yùn)動和磨損情況，也可以確定密封泄漏的原因。例如，密封副磨損痕跡均勻，各零件的配合良好，這就說明傳動部分的同軸度良好。這時密封端面產(chǎn)生的泄漏，可能不是由密封本身問題引起的。若泄漏量為常數(shù)，就意味著泄漏不是發(fā)生在兩端面之間，有可能發(fā)生在其他部位上，如靜密封處。再如，密封開始使用時就泄漏，且觀察不到摩擦端面磨損痕跡，可能是旋轉(zhuǎn)環(huán)相對于靜止環(huán)不旋轉(zhuǎn)或打滑，其原因可能是防轉(zhuǎn)銷松脫或折斷，或是底座的孔徑小于密封件的外徑，由于安裝不到位所致。
　　
　　密封副中硬質(zhì)環(huán)端面出現(xiàn)較深的溝槽，原因主要是傳動部分的同軸度達(dá)不到安裝要求，或密封的浮動性不好，傳動時引起密封副端面分離，兩者之間侵入較大顆粒，當(dāng)顆粒嵌入較軟的碳質(zhì)端面內(nèi)，造成硬質(zhì)端面的磨損。密封副材料均采用硬質(zhì)材料可防止該類磨損發(fā)生，因顆粒將無法嵌入任何一個端面，而是被磨碎后從兩端面之間通過。
　　
　　2.由熱損傷引起的密封泄漏
　　
　　主要是由于密封在使用過程中的過熱引起，過熱不僅引起密封副變形產(chǎn)生磨損，還可能引起熱裂和皰疤。通常，在過大的熱應(yīng)力作用下密封環(huán)表面上出現(xiàn)徑向裂紋，稱為熱裂。在短時間的機(jī)械負(fù)荷或熱負(fù)荷作用下會出現(xiàn)熱裂，例如由于干摩擦、冷卻系統(tǒng)中斷等熱裂時密封環(huán)磨損加劇泄漏量迅速增長。對于平衡型密封，甚至密封環(huán)分開。為了避免熱裂，必須掌握材料的機(jī)械-物理性能，在設(shè)計(jì)時考慮到可能產(chǎn)生熱裂，并給定運(yùn)轉(zhuǎn)條件。
　　
　　皰疤也是由于過熱引起的，它主要是由于碳石墨、陶瓷等材料過熱造成，因?yàn)榉蔷|(zhì)材料本身各組分的膨脹系數(shù)不同，粘結(jié)劑被擠出是這種損壞的原因。因此必須采用不同材料或利用外部結(jié)構(gòu)措施來改變其散熱條件。
　　
　　介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當(dāng)?shù)纫蛩?，或者是以上幾種因素的疊加，都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱，若摩擦熱不能及時散發(fā)，就會產(chǎn)生熱裂紋。解決密封過熱問題，除改變端面面積比、減少載荷外，采用靜止型密封并加導(dǎo)流套強(qiáng)制將冷卻循環(huán)液體導(dǎo)向密封面，或在密封端面上開流體動力槽來加以解決。
　　
　　3.由腐蝕引起的密封泄漏
　　
　　機(jī)械密封的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，腐蝕是機(jī)械密封產(chǎn)生泄漏并引起機(jī)械密封失效的zui主要原因之一。由于密封接觸腐蝕性介質(zhì)就會產(chǎn)生表面腐蝕，甚至在表面各處產(chǎn)生劇烈腐蝕點(diǎn)而形成點(diǎn)蝕。在金屬的晶界上產(chǎn)生的晶間腐蝕，會深入到金屬的內(nèi)部，并進(jìn)一步破壞而引起斷裂。
　　
　　電化學(xué)腐蝕的形成是由于密封環(huán)兩種金屬在電介質(zhì)溶液中的電差不同，而產(chǎn)生電位差，形成電池作用，發(fā)生電池腐蝕。
　　
　　腐蝕的性能影響很大。由于密封件比主機(jī)的零件小，而且更精密，通常要選用比主機(jī)更耐腐蝕的材料。經(jīng)驗(yàn)表明，壓力、溫度和滑動速度都能使腐蝕加速。密封件的腐蝕率隨溫度升高呈指數(shù)規(guī)律增加。處理強(qiáng)腐蝕流體時，采用雙端面密封，可以zui大限度減輕腐蝕對密封件的影響，因?yàn)樗c工藝流體相接觸的零件數(shù)量少。這也是在強(qiáng)腐蝕條件下，選擇密封結(jié)構(gòu)的一條zui重要的原則。
　　
　　根據(jù)密封的實(shí)際工作情況，合理選擇耐腐蝕材料和熱處理是防止密封在應(yīng)用時產(chǎn)生泄漏的重要做法。例如，選用奧氏體不銹鋼做密封環(huán)，由于其表面能形成氧化物或氫氧化物的保護(hù)膜使金屬鈍化而不受腐蝕。但奧氏體不銹鋼卻在450℃～850℃產(chǎn)生晶間腐蝕，因此材料要在1050℃下進(jìn)行熱處理。
　　
　　4.由密封零件失效引起的密封泄漏
　　
　　機(jī)械密封用輔助密封圈，以采用合成橡膠O形圈較多。機(jī)械密封零件失效大部分是輔助密封圈失效，機(jī)械密封由于泄漏而不能正常工作的一個主要原因也是因?yàn)镺形圈失效引起的。O形圈失效的表現(xiàn)為老化、*性變形、溶脹變形、扭曲及擠出損傷。因此，在選用O形圈時應(yīng)考慮合成橡膠的安全使用溫度，盡可能地選用截面較大的橡膠O形圈，適當(dāng)提高硬度，采用溝槽式的裝配結(jié)構(gòu)，通過沉浸試驗(yàn)合理選材，必要時選用復(fù)合材料，如橡膠包覆聚四氟乙烯密封圈。安裝時，應(yīng)在槽內(nèi)涂以潤滑脂，保證其滾動自如。
　　
　　彈簧、傳動銷等機(jī)械零件失效也常常引起機(jī)械密封的泄漏，在使用中，機(jī)械密封的彈簧失效形式有*變形、斷裂、腐蝕、蠕變或松弛等。傳動銷、傳動螺釘?shù)榷寄苡脕韨鬟f轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動密封件旋轉(zhuǎn)。振動或安裝位置偏斜、不同心等，都會使傳動件磨損、彎曲甚至損壞。
　　
　　5.介質(zhì)濃度高、粘度大、可流動性差引起密封失效。
　　
　　A、由于介質(zhì)粘度大，容易造成內(nèi)裝式機(jī)械密封彈簧堵塞，彈簧補(bǔ)償失效，使機(jī)械密封補(bǔ)償環(huán)（通常指動環(huán)）不能有效的貼緊非補(bǔ)償環(huán)（通常指靜環(huán)），至使密封失效；
　　
　　B、介質(zhì)含固體顆粒濃度高、粘度大，可流動性差，容易造成泵的抽空，而倒至密封處于干摩擦狀態(tài)，密封環(huán)產(chǎn)生熱裂變，密封失效。
　　
　　三、機(jī)械密封泄漏失效的現(xiàn)象及防止
　　
　　在機(jī)械密封泄漏分析中,關(guān)鍵是找到其原因,進(jìn)而采取措施。通過對機(jī)械密封泄漏的現(xiàn)象，如泄漏部位、泄漏量等情況的觀察找到初步的原因或主要原因，再通過觀察密封零件的損壞情況找到根本原因。有時這些過程是需要借助于儀器測量來完成的。
　　
　　1.密封副端面之間泄漏的防止
　　
　　錯誤的安裝常常造成密封副端面之間泄漏，如:安裝尺寸未達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，非補(bǔ)償環(huán)安裝傾斜，端面變形，因此安裝時必須仔細(xì)閱讀安裝說明書及附圖，重新調(diào)整安裝尺寸。若為壓蓋安裝偏斜，應(yīng)重新安裝。同時檢查密封環(huán)端面與壓蓋端面各點(diǎn)的距離是否一致，防轉(zhuǎn)銷是否進(jìn)入密封環(huán)的凹糟中、是否頂?shù)桨疾鄣撞?，總裝時壓蓋螺釘要均勻鎖緊。碳石墨環(huán)彈性模量低，易變形，一般說來，碳石墨環(huán)端面變形的原因有:箱體內(nèi)夾雜金屬碎片或污垢，局部受載;合成橡膠O形圈在介質(zhì)中溶脹，體積增大，碳環(huán)受壓而使端面變形;端面分離，彈簧陰塞，如因溫度變化引起介質(zhì)結(jié)晶、積垢，造成端面不能很好地貼合，彈簧被腐蝕而喪失強(qiáng)度也會產(chǎn)生同樣的結(jié)果。對此須清除碎片，清洗箱體、底座，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)更換O形圈，對于因腐蝕而產(chǎn)生的泄漏，一般需要改用合適的材料。
　　
　　密封副端面不平，端面平面度、粗糙度未達(dá)到要求，或在使用前受到了操作破壞，因而產(chǎn)生泄漏。這時應(yīng)重新研磨拋光或更換密封環(huán)。工作端面平面度可用平晶檢查光干涉帶來測定。
　　
　　造成端面分離的情況還有:（1）同軸度誤差、安裝對中調(diào)整不良、各零件加工精度不佳而造成累計(jì)誤差，連接螺栓中軸線偏差、傳動軸直線超差或加工后產(chǎn)生變形等。機(jī)械密封部件安裝（包括密封軸）后，應(yīng)測量軸的徑向跳動與端面跳動。（2）端面接觸壓力不足，這是因?yàn)檩S（或軸套）與密封圈之間磨擦阻力過大使閉合減小，阻力增加是因?yàn)橄鹉zO形圈溶脹引起密封環(huán)卡滯。（3）軸可能因點(diǎn)腐蝕或電偶腐蝕而失去光滑的表面，從而增加摩擦力或密封圈的壓縮量過大，當(dāng)軸竄動時，補(bǔ)償環(huán)隨軸竄動致使端面不閉合，補(bǔ)償環(huán)組件與軸的間隙過小。因此，必須校核溫升引起的間隙減小量，軸必須具有合適的粗糙度。我們一般將軸與軸套配合部分進(jìn)行磨削加工，確保精度。機(jī)械密封腔內(nèi)密封液不潔凈，應(yīng)嚴(yán)格控制密封液中的雜質(zhì)，定期更換密封液。（4）密封件本身具有滲透性，為確保密封件不滲透，經(jīng)機(jī)械加工后的成品應(yīng)進(jìn)行一次浸漬處理。如果從密封件處產(chǎn)生大量泄漏，表明密封件可能已破裂，此時應(yīng)檢查操作條件以判明是因過載引起的破壞，還是由于安裝不當(dāng)造成的。
　　
　　2.補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止
　　
　　補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏主要是由于輔助密封圈的安裝、產(chǎn)品質(zhì)量和其被損傷引起的，密封圈安裝時受到損傷，是密封失效的常見原因，如表面有劃痕，唇口被割傷。出現(xiàn)這種情況，多半是軸端未倒角或殘留毛刺不清潔所致，要注意清除毛刺和保持清潔。軸上的鍵槽也會損傷密封圈，安裝時應(yīng)使用工具，避免密封圈受到損傷。還可通過調(diào)整軸的尺寸公差、形位公差及粗糙度加以處理。
　　
　　輔助密封圈質(zhì)量問題，如橡膠密封圈斷面尺寸超差，壓縮率不符合要求，出現(xiàn)質(zhì)量問題，如錯位、開?？s裂、修邊過量、流痕、凹凸缺陷、飛邊過大等，需用合格品替換。密封圈的襯質(zhì)與介質(zhì)不相容，應(yīng)重新選用適宜的密封圈材料。
　　
　　軸表面有腐蝕、麻點(diǎn)、凹坑和密封圈老化將使密封圈損壞或失效。在這種情況下應(yīng)更換新軸、軸材料和密封圈，可在密封圈接觸部位的軸表面鍍鉻或噴涂陶瓷。
　　
　　3.非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈處泄漏的防止
　　
　　產(chǎn)生的原因可能是底座尺寸公差不符合設(shè)計(jì)要求，安裝錯誤，密封圈的質(zhì)量不良或密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容等。采取的措施有:應(yīng)更換合格品，嚴(yán)格安裝操作，選用適宜材料的密封圈。
　　
　　4.其他接觸零件部分泄漏的防止
　　
　　箱體與底座結(jié)合面之間泄漏，是由于箱體與底座的配合面質(zhì)量達(dá)不到要求和安裝不當(dāng)造成的。箱體與底座配合端面有缺陷，如凹坑、刻痕等，需整修或采用相應(yīng)措施，可涂液體密封膠;安裝時螺栓力過小，壓縮墊片或密封圈時不能把接觸面不平的凹坑填滿，需加大螺栓力，或用較軟的墊片，因?yàn)閮?nèi)壓力總是使得密封底座與箱體端面趨于分離;墊片或密封圈受到損傷，應(yīng)更換墊片或密封圈;安裝時不清潔，異物進(jìn)入其間，就清除異物，受損傷的密封墊片、密封圈應(yīng)更換;底座剛度不夠，安裝時產(chǎn)生底座變形，這時應(yīng)更換有足夠剛度的底座;安裝時螺栓受力不均勻，底座單邊鎖緊，應(yīng)重新調(diào)整螺栓力。軸套處的泄漏量通常是穩(wěn)定的，一般是由于安裝不當(dāng)，密封圈或墊片不符合要求或損傷而造成的。
　　
　　五、結(jié)語
　　
　　化工泵用機(jī)械密封泄漏失效的原因是復(fù)雜的，往往須在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過詳細(xì)的觀察和分析，并借助于儀器測量分析，才能找到機(jī)械密封的泄漏原因，從而采取有效的措施加以解決。在化工泵用機(jī)械密封的設(shè)計(jì)中，要充分掌握其工況條件，選用合適的密封機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵零件的材料，防止由于設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的密封失效。通過在生產(chǎn)中、實(shí)驗(yàn)中對失效原因的故障分析，對提高在化工企業(yè)中機(jī)械密封的應(yīng)用技術(shù)水平，改進(jìn)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)水平，提高裝置的生產(chǎn)效率都有十分重要的意義。