鍋爐給水多級泵機械密封的熱損傷解析

2014-05-29

      鍋爐給水多級泵機械密封件因過熱而導致的失效，即為熱損傷失效，常見的熱損傷失效有端面熱變形、熱裂、皰疤、炭化、彈性元件的失彈，橡膠件的老化、永久變形、龜裂等。

      鍋爐給水多級泵密封端面的熱變形有局部熱變形和整體熱變形。密封端面上有時會發(fā)現(xiàn)許多細小的熱斑點和孤立的變色區(qū)，這說明密封件在高壓和熱影響下，發(fā)生了局部變形扭曲；有時會發(fā)現(xiàn)密封端面上有對稱不連續(xù)的亮帶，這主要是由于不規(guī)則的冷卻，引起了端面局部熱變形。有時會發(fā)現(xiàn)密封端面在內側磨損很嚴重，半徑越大接觸痕跡越淺，直至不可分辨。密封環(huán)的內側棱邊可能會出現(xiàn)掉屑和蹦邊現(xiàn)象。軸旋轉時，密封持續(xù)泄漏，而軸靜止時，不泄漏。這是因為密封在工作時，外側冷卻充分，而內側摩擦發(fā)熱嚴重，從而內側熱變形大于外側熱變形，形成了熱變形引起的內側接觸型（正錐角）端面。硬質合金、工程陶瓷、碳石墨等脆性材料密封環(huán)，有時端面上會出現(xiàn)徑向裂紋，從而使密封面泄漏量迅速增加，對偶件急劇磨損，這大多是由于密封面處于干摩擦、冷卻突然中斷等原因引起端面摩擦熱迅速積累形成的一種熱損害失效?！?br />
      在高溫環(huán)境下的機械密封，常會發(fā)現(xiàn)石墨環(huán)表面出現(xiàn)凹坑、疤塊。這是因為當浸漬樹脂石墨環(huán)超過其許用溫度時，樹脂會炭化分解形成硬粒和析出揮發(fā)物，形成疤痕，從而極大地增加摩擦力，并使表面損傷出現(xiàn)高泄漏。高溫環(huán)境可能使彈性元件彈性降低，從而使密封端面的閉合力不足而導致密封端面泄漏嚴重。金屬波紋管的高溫失彈即是該類機械密封的一種普遍而典型的失效形式。避免出現(xiàn)該類失效的有效方法是選擇合理的波紋管材料及對其進行恰當?shù)臒崽幚怼！?br />
      高溫是橡膠密封件老化、龜裂和永久變形的一個重要原因。橡膠老化，表現(xiàn)為橡膠變硬、強度和彈性降低，嚴重時還會出現(xiàn)開裂，致使密封性能喪失。過熱還會使橡膠組分分解，甚至炭化。在高溫流體中，橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險，使其失去彈性而泄漏。橡膠密封件的永久變形通常比其他材料更為嚴重。密封圈長期處于高溫之中，會變成與溝槽一樣的形狀，當溫度保持不變，還可起密封作用；但當溫度降低后，密封圈便很快收縮，形成泄漏通道而產生泄漏。因此，應注意各種膠種的使用溫度，并應避免長時間在極限溫度下使用。

2014年5月29日星期四

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