機械密封的原理與技術
根據化工機械的特點，論述了機械密封的原理、材料、腐蝕和防護。
關鍵詞機械密封材料；腐蝕防護
中國圖書館分類號:F407.4文獻識別碼:壹篇文號:
機械密封是通過壹對垂直於軸的兩個平行密封端面的動、靜環的相對轉動，在壹定的接觸壓力下密封流體。所以也叫面封。機械密封廣泛應用於旋轉設備中。機械密封的密封效果將直接影響整機的運行，嚴重時會發生安全事故。從機械密封的內外條件角度，分析了影響密封效果的幾個因素及應采取的合理措施。,
壹、機械密封的原理:
密封件中彈簧和密封流體的壓力使相對運動的動環和靜環接觸端面，產生適當的壓緊力。端面之間維持的液膜起到平衡壓力和潤滑端面的作用，兩個端面要非常光滑平直，這樣端面才能完全貼合，比壓均勻。動靜環密封不僅起到防止密封泄漏的密封作用，而且吸收旋轉時產生的振動，起到緩沖作用。動、靜端面磨損時，動環在彈簧和密封流體的壓力下向靜環運動，使動、靜環始終保持適當的接觸壓力，所以動環密封圈要有隨動性能。壹般情況下，密封端面要求在強度不等的情況下使用，即密封端面材料軟硬不壹。
1.分類
(1)主機密封:泵用機械密封、釜用機械密封、壓縮機用機械密封等。
(2)根據工作參數不同，分為高溫型、中溫型、低溫型、高壓型、中壓型、低壓型、高速型、重型等；
(3)按結構形式可分為:平衡型和非平衡型，單端機械密封和雙端機械密封等。
安裝
(1)準備工作
(1)檢查軸和軸套的徑向跳動、表面粗糙度、外徑公差和軸向移動是否符合精度要求；
(2)檢查機械密封的型號和規格是否符合要求。各部件是否完好，密封圈尺寸是否合適，動環和靜環表面是否光滑平整。如果有缺陷，必須更換或修理。
③用幹凈的汽油清洗機械密封部位，然後晾幹，註意保護密封面；
④安裝機械密封時，先從手冊上查彈簧的工作長度，然後用卡尺測量彈簧的自由長度，得到彈簧的壓縮量。安裝期間，確保彈簧壓縮的偏差不大於1 mm..
(2)檢驗和測量
(1)動環的浮動性要求動環與軸之間有壹定的間隙，保證間隙為0.3-0.7毫米..
②固定環是否偏心在泵用機械密封中，固定環(彈簧座)與軸采用滑動配合，間隙很小。如果間隙大，固定環就會偏心，作用在密封面上的彈簧力不均勻就會出現密封。
③動靜環結合面檢查:90？角尺測量結合面與軸中心線的偏差。
(3)安裝
首先，分別組裝旋轉組件和靜環組件中的部件，並預緊彈簧；然後完成動環組件在軸上的安裝，靜環組件在壓蓋中的安裝，初步測量動環密封端面與密封腔密封端面的距離，靜環密封端面與端蓋端面的距離，兩者之差為機械密封彈簧的預壓縮量，並裝配軸承；根據技術要求和實測壓力，適當調整壓力，緊固壓蓋。
安裝時，應保持密封件清潔完整，不允許用工具敲擊密封件，以防損壞密封件。機械密封裝在軸上後，用手推動環應感覺有彈性和光滑，然後在密封面上加壹些機油，將端蓋壓均勻，不偏不倚。
(4)檢查和壓力試驗
安裝完畢後，用手轉動汽車，應保證轉動靈活，並有壹定的浮動性。重要設備的機械密封必須進行靜壓試驗和動壓試驗，試驗合格後方可正式投入使用。
跑步
(1)啟動前註意事項:輔助裝置和冷卻系統是否安裝正確；管道應清洗幹凈，防止鐵銹和雜質進入密封腔內；用手轉動聯軸器，檢查軸是否容易轉動。如果光盤移動劇烈，檢查相關配合尺寸是否正確，並設法找出原因，排除故障。
(2)試運行和正常運行:首先啟動液封系統和冷卻水系統，使密封腔充滿介質，然後啟動主密封進行試運行。如果壹開始發現有少量滲漏，但1-3h後逐漸減少，則屬於正常的磨合過程。如果泄漏沒有減少，停止並檢查；如果機械密封發熱冒煙，壹般是因為彈簧比壓過大，可適當降低彈簧壓力。試運行合格後，即可轉入正常運行工況。升溫升壓過程要緩慢，並密切註意有無異常現象。
停車
先停主機，再停輔助系統和冷卻水系統。長時間停車時，應將主機內的介質放掉。
二、機械密封材料:
機械密封的密封性能和使用壽命與各部件的材料有關，特別是端面密封(摩擦副)、輔助密封和彈簧的材料。
1.端封摩擦副材料
摩擦副材料包括石墨、陶瓷、硬面硬質合金、碳化鎢合金、SiC、填充PTFE、錫青銅、鋼結硬質合金、不銹鋼、酚醛塑料、尼龍等。常用材料的性質如下。
(1)，石墨
石墨的優點是耐腐蝕性和自潤滑性好，摩擦系數低，抗熱震性好，易於加工，缺點是機械強度和氣孔率低。石墨的這兩個缺點可以通過浸漬和滲碳來改善。浸漬石墨可分為樹脂浸漬和金屬浸漬。樹脂浸漬石墨耐腐蝕性能好，但不耐高溫(約170~200℃)。浸漬金屬石墨具有良好的耐高溫性能(浸在青銅、鋁和鉛中可達400~500℃)，但耐腐蝕性較差。石墨是應用最廣泛的非金屬材料，用作中低速機械密封的動環和高速機械密封的靜環。好的石墨肉眼看起來比較致密，手指摸起來不那麽粉，也不那麽發黑。
(2)陶瓷
陶瓷的優點是耐腐蝕性好，硬度高，耐磨性好，缺點是脆性大，硬度高，加工難度大。氧化鋁陶瓷和金屬陶瓷應用廣泛。陶瓷多用於腐蝕性介質和低速場合。
(3)、堆焊硬質合金
在碳鋼、鉻鋼和鉻鎳鋼的密封面上堆焊硬質合金，優點是硬度高、耐磨性好、耐溫性好(500℃以下)、耐腐蝕或耐氣蝕性好，缺點是容易產生氣孔、夾渣和表面硬度不均勻。
2.輔助密封圈的材料
對輔助密封材料的要求是彈性好，摩擦系數低，耐磨性、耐熱性和耐低溫性好，耐介質腐蝕、溶解和老化，壓縮和長期使用後的殘余變形好。常用的輔助密封圈材料有橡膠和聚四氟乙烯，此外還有軟PVC。
(1)，橡膠
橡膠具有良好的彈性、緩沖性、減震性、耐熱性和耐腐蝕性。橡膠密封圈密封效果好，應用最廣。常用的橡膠包括矽橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠和氟橡膠。
(2)、聚四氟乙烯
聚四氟乙烯的優點是優異的化學穩定性、耐油性、耐溶解性、耐濕性和低摩擦系數，適用於各種腐蝕性介質。缺點是彈性比橡膠差，容易永久變形。
3.彈性元件材料
(1)，彈簧材料
對彈簧材料的要求是:彈性好，耐介質腐蝕。常用的彈簧材料有不銹彈簧鋼(1Cr18Ni9Ti等。)、鉻鋼(3Cr13、4Cr13等。)、碳彈簧鋼(60Si2Mn等。)和磷青銅。
(2)、波紋管材料
對波紋管材料的要求是:良好的焊接性能；更大的靈活性；壹定的耐腐蝕性。常用的波紋管材料包括鐵基、銅基和鎳基合金以及鈦。壹般以鐵基中的鎳鉻奧氏體帶為主，尤其是1cr 18ni 125 mnmo 2 ti。高鎳彈性合金被認為是波紋管的理想材料，但含鋁材料在使用壹般焊接技術時會遇到困難。目前國外應用最廣泛的波紋管材料AM350(約為Cr 16 ni 45 Mn m3 n)是壹種低強度、低硬度、高延伸率的固溶體。
三、機械密封泄漏現象及原因:
目前，機械密封廣泛應用於泵類產品中，隨著產品技術水平的提高和節能要求的提高，機械密封的應用前景將更加廣闊。機械密封，也稱為端面密封，有壹對垂直於旋轉軸的端面。在流體壓力和機器外部彈力的補償作用下，端面與另壹端保持接觸並相對滑動，從而防止流體泄漏。
四、機械密封的腐蝕與防護:
機械密封失效的機會很多，常見的損壞形式可分為三種:腐蝕損壞、熱損壞和機械損壞。由於機械密封特殊的結構形式和多變的工作環境，其腐蝕形式也具有多樣性的特點。1.金屬環被腐蝕的表面被均勻腐蝕。如果金屬環表面與腐蝕介質接觸，金屬本身不耐腐蝕，就會發生表面腐蝕，其現象有泄漏、早期磨損、損壞、聲音等。金屬表面的均勻腐蝕可分為膜狀和非膜狀兩種形式。無膜金屬的腐蝕是非常危險的，腐蝕過程是以壹定的速度進行的，這主要是選材不當造成的。鈍化膜通常具有保護成膜腐蝕的特性，但不銹鋼、鈷鉻合金等金屬密封環表面的鈍化膜被端面摩擦破壞，缺氧條件下難以形成新膜，加劇了電偶腐蝕。2.非金屬環的腐蝕石墨環的腐蝕浸漬樹脂的不滲透石墨環的腐蝕有三個原因:壹是端面過熱時，溫度>；180℃時，浸漬樹脂會與石墨環分離，降低環的耐磨性；二是浸漬樹脂選擇不當，會在介質中發生化學變化，也降低耐磨性；三是樹脂浸漬深度不夠，浸漬層磨掉後耐磨性下降。因此，建立密封冷卻系統，選擇耐腐蝕浸漬樹脂，采用高壓浸漬，增加浸漬深度是非常必要的。3.輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕情況輔助密封圈的耐腐蝕性能因腐蝕橡膠種類不同而不同。由於橡膠的腐蝕和老化，其失效橡膠腐蝕後表面變得粗糙無彈性，容易斷裂。橡膠的耐油性因品種而異。耐油橡膠容易膨脹，增加摩擦，浮動性差，使密封失效。橡膠和F4的耐溫性較差，矽橡膠的耐溫性最好，可在200℃下使用。
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