机械密封失效分析与故障分析(2021年)
机械工程中机械密封环的失效分析与改进
机械工程中机械密封环的失效分析与改进
一、机械密封环的失效分析：
1.密封环的磨损：机械密封环在运行过程中，由于摩擦和磨损，导致密封环表面不平整，从而影响其密封性能。
2.密封环材料的老化：密封环材料的老化是导致机械密封环失效的一个主要因素。
长时间高温、酸碱等环境条件下，密封材料会发生物理和化学变化，导致密封环性能下降。
3.密封环的断裂：机械密封环在机械振动或机械冲击的作用下，可能会发生断裂，从而导致泄漏。
4.密封环的设计缺陷：一些机械密封环的设计存在缺陷，比如剖面设计不合理、尺寸匹配不当等，导致其失效。
二、机械密封环的改进：
1.优化密封环材料：选择抗磨损、耐高温、耐腐蚀等性能良好的密封环材料，如陶瓷、金属等，以提高密封环的使用寿命和可靠性。
2.改进密封环结构设计：通过优化机械密封环的剖面设计、尺寸匹配等，提高密封环的密封性能和耐久性。
3.引入新的密封技术：如采用真空密封技术、磁悬浮密封技术等，可以改善传统机械密封环的失效问题，提高密封性能。
4.定期检修和保养：定期检查机械密封环的磨损情况，及时更换磨损严重的密封环，同时进行润滑保养，以延长其使用寿命。
综上所述，机械密封环失效的原因很多，但通过合理的分析和改进措施，可以有效减少其失效可能性，提高机械密封环的使用寿命和可靠性，保证设备的正常运行。
因此，工程师和技术人员应密切关注机械密封环的失效问题，并不断优化改进，以满足不同应用领域对密封性能的要求。
机械密封失效分析与故障分析
机械密封失效分析与故障分析机械密封是一种常见的密封方式，广泛应用于各种工业设备中，它起到防止液体或气体泄漏的作用。
然而，由于机械密封长时间运行或使用条件不当等原因，可能出现失效或故障。
本文将对机械密封的失效分析与故障分析进行探讨。
首先，机械密封的失效主要表现为泄漏。
泄漏可能来自密封面之间的间隙或密封材料的损坏。
泄漏的原因可以是由于机械密封的安装不当、密封面磨损、密封材料老化或质量不合格等多种因素。
在进行失效分析时，需要对泄漏的位置、程度以及泄漏时的工况等进行全面的观察和记录，以便找出失效的根本原因。
其次，机械密封的故障种类较多，常见的故障有密封面磨损、泄漏、密封材料老化、弹簧断裂等。
对于不同的故障，需要采取相应的措施进行修复或更换。
比如对于密封面磨损导致的泄漏，可以通过研磨、打磨或更换密封面来解决；对于弹簧断裂，需要更换弹簧等。
在进行故障分析时，需要梳理故障出现的原因、频率以及对设备运行的影响，以便采取相应的措施进行维修和防范。
失效分析和故障分析的目的是为了找出机械密封失效和故障的原因，并采取相应的措施进行预防和维修。
对于机械密封的失效分析，可以通过实验手段进行模拟和验证，例如使用试压设备对机械密封进行压力测试，以检测泄漏的位置和程度；对于机械密封的故障分析，可以通过观察故障部件的状态和特征来确定故障原因，同时可以进行实验和实地测试，以验证故障的原因和解决方案。
在进行机械密封失效分析与故障分析时，需要注意以下几点。
首先，要对机械密封的运行条件、使用环境以及工艺参数进行详细了解和记录，以便进行精确的分析。
其次，要进行全面的检查和测试，包括外观、内部构造、密封面状态、密封材料性能等等。
第三，要对失效和故障进行分类和归纳，以便建立相应的数据库和维修记录，为以后的失效分析和故障排除提供参考。
最后，要不断总结和积累经验，不断完善和改进机械密封的设计、安装和维护，以提高机械密封的使用寿命和性能。
总之，机械密封的失效分析与故障分析对于保证设备的安全运行和延长设备的使用寿命非常重要。
机械密封失效原因分析
泵轴机械密封的失效分析机械密封端面泄漏、端面偏磨、密封环碎裂、密封圈泄漏等常见早期失效现象，产生这些现象的原因，主要是设计制造使用过程中各种问题造成的。
机械密封系指两块密封元件在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合，并作相对转动而构成密封的装置。
它通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环、弹簧、弹簧座、固定螺钉，传动销)、辅助密封圈(动环密封圈和静环密封圈)等元件组成。
防转销固定在压盖上，用以防止静环转动。
机械密封主要是将极易泄漏的轴向密封，改变为不易泄漏的端面密封。
因为机械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功率损耗少、不需要经常维修等优点，且能满足生产自动化和高温、低温、高压、高真空、高速、各种易燃易爆、腐蚀性以及腐蚀性介质的密封要求，因此较其它密封获得更为迅速的发展和推广，越来越多地替代填料密封和其它密封。
由动环和静环所组成的摩擦副是机械密封最重要的零件。
密封的寿命和工作质量(泄漏指标)都和它有直接关系。
机械密封摩擦副的材料要根据泵的工作介质的性质、工作压力、温度、转动速度等因素来选择，特别是对老产品上填料密封改装机械密封或原机械密封的改造，合理地选用机械密封材料是非常重要的。
当机械密封在腐蚀性介质中时，它经受着化学腐蚀和电化腐蚀，尤其在摩擦面上，腐蚀率极大，这是因为端面上腐蚀生成物刚产生(能降低腐蚀率)就被摩擦所破坏的缘故。
这种由耐腐蚀表层的产生到磨去，周期性的循环不止,通常称为磨蚀现象。
其磨蚀速度约为无摩擦作用表面的腐蚀率的10至50倍。
因此，摩擦副应选择既耐腐蚀耐磨性又好的材料。
一般来说，石墨浸渍酚醛树脂耐酸不耐碱，浸渍呋喃树脂耐酸亦耐碱，浸渍环氧树脂耐碱性好，浸渍聚四氟乙烯树脂和陶瓷能耐强腐蚀性介质。
摩擦副配对材料的硬度差，对颗粒磨损的影响很大。
摩擦副硬度差大，出现颗粒磨损的情况就少得多，摩擦磨损速率也小；但硬度差小，出现颗粒磨损情况就多。
其原因主要是由于当颗粒侵入摩擦副，在动环硬度高时，只在石墨环上或嵌入石墨环上擦出沟纹，硬环未被擦伤，还能保持原有光洁度，过一段时间，颗粒还有可能被密封水冲走。
机泵机械密封失效的分析与解决措施
机泵机械密封失效的分析与解决措施摘要：机械密封的轴密封结构是旋转机械型，广泛应用于离心泵或者压缩机等设备。
机械密封失效将直接导致机泵无法正常运转，更为严重的还可能引发安全生产事故。
基于此，本文简要分析机泵机械密封失效的原因，并据此提出相应的解决之策。
关键词：机泵；机械密封；失效原因；安全生产机械密封具有非常多的优势，如密封性能良好、轴承的磨损量比较小，其已经普遍应用于冶金或者石油化工生产中。
但是，由于机泵的运行环境比较恶劣，经常需要承受高温或者高压，加之其介质较为特殊，因而极易发生密封失效的问题，并对机泵的运行产生一定影响，导致设备停工。
整体来看，机泵机械密封失效的原因是多方面的，要具体问题具体分析。
一、机械密封概述近年来，我国现代制造业发展十分迅猛，机泵应用范围不断扩大。
机械密封是机泵的一种主要密封结构，是借助动静环、弹簧以及冷却装置等构成的，并借助流体作用在轴承上滑动端面从而产生一定的流体压力和结构补偿弹力，和其他辅助密封装置共同发挥密封作用。
从不同角度划分，可以将机械密封失效划分为多个类型。
一为早期失效，是指因为机械密封结构安装失误或者密封结构设计问题所导致的密封失效。
二为磨损失效，是指机械结构在长期使用因材料磨损或者老化引发的失效。
三为偶然失效，是因为机泵在恶劣的工作环境中因偶然因素导致机械密封失效。
四为腐蚀导致机械密封失效。
具体来看，腐蚀失效又可以细分为点、面、电化学、应力破坏腐蚀等多个方面。
其中，点腐蚀问题主要出现在弹簧套中，从而导致弹簧结构被破坏。
面腐蚀主要是因为密封结构的表面接触到带有腐蚀性的介质而产生。
电化学腐蚀是指因金属间的电化学反映产生的腐蚀问题。
应力腐蚀则是应力和腐蚀共同作用导致的结果，会在一定程度上破坏弹簧。
五为高温失效，是指因温度超过规定标准使得密封结构材料发生变形，从而引发密封失效。
例如，如果密封结构表面没有冷却水持续供应，就很容易因干摩擦而发生裂纹问题，石墨烯温度过高就很容易出现碳化问题从而引起密封失效。
机封故障分析及处理
一、机封故障机械密封的故障大体上都是由异常的泄漏、异常的磨损、异常的扭矩等现象出现后才被人们所知道。
造成故障的原因大致有如下四方面：1、机械密封的设计选型不对；2、机械密封质量不好；3、使用或安装机械密封的机器本身精度达不到要求；4、机器运行操作错误。
二、密封失效的原因及分析1密封失效主要有下述三种原因（1）密封面打开在修理机械密封时，85%的密封失效不是因磨损造成，而是在磨损前就已泄漏了。
当密封面一打开，介质中的固体微粒在液体压力的作用下进入密封面，密封面闭合后，这些固体微粒就嵌入软环（通常是右墨环）的面上，这实际成了一个“砂轮”会损坏硬环表面。
由于动环或橡胶圈紧固在轴（轴套）上，当轴串动时，动环不能及时贴合，而使密封面打开，并且密封面的滞后闭合，就使固体微粒进入密封面中。
同时轴（轴套）和滑动部件之间也存在有固体微粒，影响橡胶圈或动环的滑动（相对动密封点，常见故障）。
另外，介质也会在橡胶圈与轴（轴套）磨擦部位产生结晶物，在弹簧处也会存有固体物质，都会使密封面打开。
（2）、过热因密封面上会产生热，故橡胶圈使用温度应低于设计规范。
氟橡胶和聚四氟乙烯的使用温度为216℃，丁晴橡胶的使用温度为162℃，虽然它们都能承受较高的温度，但因密封面产生的热较高，所以橡胶圈有继续硫化的危险，最终失去弹性而泄漏。
（冷区考虑冷脆）密封面之间还会因热引起介质的结晶，如结碳，造成滑动部件被粘住和密封面被凝结。
而且有些聚合物因过热而焦化，有些流体因过热而失去润滑等甚至闪火。
过热除能改变介质的状况外，还会加剧它的腐蚀速率。
引起金属零件的变形，合金面的开裂，以及某些镀层裂缝，设计应选用平衡型机械密封，以降低比压防止过热。
（3）、超差正确的装配公差，对于安装机械密封是很必要的，轴（轴套）必须有合适的表面粗糙度和正确的尺寸，但制造者很少提供公差数据，这些数据对安装来讲都是很关键的。
（依靠经验和常识）机械密封的尺寸精度及形位公差必须符合图纸要求，超差将会导致密封提前失效。
机械密封故障分析、解决方法及安装要领
机械密封故障分析及解决方法一、机械密封故障分析1、温度升高造成的故障对于机械密封来说，温度的升高会造成故障，由于温度升高，造成机械密封端面润滑膜的汽化，使两端面出现干摩擦，由于产生的摩擦热量大，使得磨损加剧和造成热应力裂纹而使密封动静环断裂甚至碎裂。
由于温度升高摩擦副浸渍物流出，使及摩擦副粘连，这时温度可能超过材料的极限使用温度导致不允许有的热变形，在突然载荷下也可能产生热应力裂纹造成密封故障以至密封失效。
另外，温度的升高也可能使热镶环掉片或造成间隙值超过辅助密封圈的允许值。
在这种情况下，内压会把密封圈从间隙挤出造成故障。
温度的升高也能造成沉淀积沉而妨碍密封工作。
高压锅炉给水泵所用介质是工业清水，采用的机械密封是831机械密封，密封腔内温度最高为180℃，所以在使用时温度不可过高。
如果使用介质温度超过该极限温度，要采取适当的措施对密封腔加以冷却，以保证机械密封的正常使用，免出故障。
2、动环炸裂、静环严重磨损造成的故障高压锅炉给水泵用平衡型机械密封一般都装设冷却循环系统，以保证密封腔的温度，满足机械密封可靠使用。
冷却循环系统上装有冷却器和过滤器，冷却器的作用是给水泵腔内热介质经过冷却器后降温，再循环到密封腔内。
过滤器的使用是过滤循环的介质中的杂质，如果过滤器堵塞或系统管路泄漏或切换控制阀失灵，都会使密封腔内瞬间断水或时断时通，这时密封端面得不到良好的冷却、冲洗、形成温差，造成密封环的炸裂，使静环严重磨损，使密封泄漏造成故障。
所以使用时要经常检查系统管路，过滤器要经常清洗，以防堵塞换热器要充分排气或在系统中装设报警器等，已达到及时排除故障延长机械密封的使用寿命。
3、辅助密封圈的损坏造成的故障机械密封除了端面密封外，在和轴接触的部位和压盖接触的部位，使用辅助密封O型圈、V 型密封圈及U型密封圈等来解决静密封问题。
高压锅炉给水泵采用平衡型机械密封的静密封，采用的是O型密封圈，其材料为橡胶制品，如果O型密封圈损坏，也造成故障产生少量泄漏，这时解决的方法是更换O型密封圈，以防泄漏的产生，根据我们多面工作经验一般O型密封圈产生故障有以下几个原因。
机械密封故障的原因与处理
机械密封故障的原因与处理(一）从机械损坏判断密封失效原因(1)动环断裂或开裂。
动环用脆性材料制成，断面较薄，非常脆弱。
若断裂表面变色不均匀，或者存在磨屑，动环断裂是在开车前或运行中发生的。
若没有磨屑、变色，断裂可能是在拆卸时造成的。
密封阻力过大造成的损坏一般伴有所配合的传动装置磨损或损坏。
原因可能是密封装配不当；安装操作失误；因压缩量过大、泵压力超高、润滑性差、密封面干摩擦、密封面冲蚀或密封面粘着造成的密封面阻力过大；泵压力超高；密封拆卸或解体时损坏；温度变化大。
预防纠正措施：安装时应小心操作，降低泵送液体压力，调整压缩量；加大冷却水量，降低密封温度，改善摩擦副环境，防止摩擦副润滑不良造成的阻力过大；仔细装配，避免密封卡死。
(2)密封面扭曲。
原因可能是压盖螺栓松紧不均或夹持力过大，冷却不好，有不均匀热应力。
泵操作压力过高，超出设计。
辅助密封膨胀，密封面不平或面间有杂物，密封环支撑面不合适。
应调整压盖螺栓压紧力至均匀、合适力度，调整冷却或冲洗液流量，保证密封面有足够的冷却和润滑，并除去流体中杂质。
降低泵的操作压力；改变辅助密封结构和材料；将密封面重新加工平直。
(3)密封面有擦伤和刻痕。
原因可能是制造或装配时损伤；密封面进入颗粒物。
可用机械或人工研磨消除刻痕或擦痕，消除流体中的颗粒物。
(4)密封环切边。
原因可能有：轴振动大或泵压力太高，轴弯曲或密封面与轴线不垂直。
应降低轴振动值，降低泵操作压力。
消除轴的弯曲变形，保持密封面和轴线垂直。
(5)密封环粘着磨损。
原因可能是密封面润滑冷却不良，局部温度过高；密封比压过大；密封面硬度不合适。
应加强冲洗、冷却，减小密封比压，提高密封面硬度。
(6)密封面磨粒磨损。
固体颗粒沉积在密封环或其附近，硬环密封面上出现有规则的槽痕，软环密封面上磨痕不均匀。
硬密封环应使用更硬的耐磨材料，同时采用双端面密封和洁净的密封液(油)。
(7)密封面严重磨损、开裂、变色和过热。
原因可能是密封面问无液体或液体不足，密封干磨。
机械密封失效原因与故障分析
机械密封失效原因与故障分析（二）机械密封的故障及处理方法如下：一、机械密封的故障在零件上的表现1、密封端面的故障：磨损、热裂、变形、破损(尤其是非金属密封端面)。
2、弹簧的故障：松弛、断裂和腐蚀。
3、辅助密封圈的故障：装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲；非装配性的故障有变形、硬化、破裂和变质。
机械密封故障在运行中表现为振动、发热、磨损，最终以介质泄漏的形式出现。
二、机械密封振动、发热的原因分析及处理1、动静环端而粗糙。
2、动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞。
处理方法：增大密封腔内径或减小转动件外径，至少保证0.75mm的间隙。
3、密封断面耐腐蚀和耐温性能不良，摩擦副配对不当。
处理方法：更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。
4、冷却不足或断面再安装时夹有颗粒杂质。
处理方法：增大冷却液管道管径或提高液压。
三、机械密封泄漏的原因分析及处理1、静压试验时泄漏①密封端面安装时被碰伤、变形、损坏。
②密封端面安装时，清理不净，夹有颗粒状杂质。
③密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧，压盖（静止型的静环组件为压板）没有压紧。
④机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合。
⑤动静环密封圈未被压紧或压缩量不够或损坏。
⑥动静环V形密封圈方向装反。
⑦如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。
处理方法：应加强装配时的检查、清洗，严格按技术要求装配。
2、周期性或阵发性泄漏①转子组件轴向窜动量太大。
处理方法：调整推力轴承，使轴的窜动量不大于0.25mm。
②转子组件周期性振动。
处理方法：找出原因并予以消除。
③密封腔内压力经常大幅度变化。
处理方法：稳定工艺条件。
3 经常性泄漏①由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。
a、弹簧压缩量（机械密封压缩量）太小。
b、弹簧压缩量太大，石墨动环龟裂。
c、密封端面宽度太小，密封效果差。
处理方法：增大密封端面宽度，并相应增大弹簧作用力。
d、补偿密封环的浮动性能太差（密封圈太硬或久用硬化或压缩量太小，补偿密封环的间隙过小）。
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机械密封失效分析与故障分析
(2021年)
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机械密封失效分析与故障分析(2021年)
1.腐蚀失效
机械密封因腐蚀引起的失效为数不少，常见的腐蚀类型有如下几种。
（1）表面腐蚀
由于腐蚀介质的侵蚀作用，机械密封件会发生表面腐蚀，严重时也可发生腐蚀穿孔，弹簧件更为明显，采用不锈钢材料，可减轻表面腐蚀。
（2）点腐蚀
弹簧套常出现大面积点蚀或区域性点蚀，有的导致穿孔，此类局部腐蚀对密封使用尚不会造成很严重的后果，不过大修时也应予更换。
（3）晶间腐蚀
碳化钨环不锈钢环座以铜焊连接，使用中不锈钢座易发生晶间腐蚀，为克服敏化的影响，不锈钢应进行固溶处理。
（4）应力腐蚀破裂
金属焊接波纹管、弹簧等在应力与介质腐蚀的共同作用下，往往会发生断裂，由于弹簧的突然断裂而使密封失效，一般采用加大弹簧丝径加以解决。
（5）缝隙腐蚀
动环的内孔与轴套表面之间、螺钉与螺孔之间，O形环与轴套之间，由于间隙内外介质浓度之差而导致缝隙腐蚀，此外陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，一般在轴套表面喷涂陶瓷，镶环处表面涂以黏结剂以减轻缝隙腐蚀。
（6）电化学腐蚀
异种金属在介质中往往引起电化学腐蚀，它使镶环松动，影响密封，一般亦采取在镶接处涂黏结剂的办法予以克服。
2.热损失效
（1）热裂
如密封面处于干摩擦、冷却突然中断、杂质进入密封面、抽空等，会导致环表面出现径向裂纹，从而使对偶环急剧磨损，密封面泄漏迅速增加。
碳化钨环热裂现象较常见。
（2）发泡、炭化
使用中如石墨环超过许用温度，则其表面会析出树脂，摩擦面附近树脂会发生炭化，当有黏结剂时，又会发泡软化，使密封面泄漏量增加，密封失效。
（3）老化、龟裂、溶胀
橡胶超过许用温度继续使用，将迅速老化、龟裂、变硬失弹。
如是有机介质则溶胀失弹，这些均导致密封失效。
凡因热损引起密封失效，关键在于尽量降低摩擦热，改善散热，使密封面处不发生温度剧变。
3.磨损失效
摩擦副若用材耐磨性差、摩擦因数大、端面比压（包括弹簧比压）过大、密封面进入固体颗粒等均会使密封面磨损过快而引起密封失效。
采用平衡型机械密封以减少端面比压及安装中适当减少弹
簧压力，有利克服因磨损引起的失效，此外，选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。
按耐磨次序材料排列为碳化钨-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷（氧化铝）-碳石墨、喷涂陶瓷-碳石墨、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。
4.安装、运转等引起的故障分析
（1）加水或静压试验时发生泄漏
由于安装不良，机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。
安装不良有下述诸方面。
a.动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏。
b.动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧。
c.动、静环表面有异物夹入。
d.动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边。
e.紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退。
f.轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够。
g.如用手转动轴泄漏方向性则有如下原因：弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一或个数少；密封腔端面与轴垂直不够。
h.静环压紧不均匀。
（2）由安装、运转等引起的周期性泄漏
运转中如泵叶轮轴向窜动量超过标准、转轴发生周期性振动及工艺操作不稳定，密封腔内压力经常变化均会导致密封周期性泄漏。
（3）经常性泄漏
a.动环、静环接触端面变形会引起经常性泄漏。
如端面比压过大，摩擦热引起动、静环的热变形；密封零件结构不合理，强度不够产生变形；由于材料加工原因产生的残余变形；安装时零件受力不均等，均是密封端面发生变形的主要原因。
b.镶装或粘接的动、静环接缝处泄漏造成泵的经常性泄漏，由于镶装工艺不合理引起残余变形、用材不当、过盈量不合要求、黏结剂变质均会引起接缝泄漏。
c.摩擦副损伤或变形而不能跑合引起泄漏。
d.摩擦副夹入颗粒杂质。
e.弹簧比压过小。
f.密封圈选材不正确，溶胀失效。
g.V形密封圈装反。
h.动、静环密封面对轴线不垂直度误差过大。
i.密封圈压紧后，传动销、防转销顶住零件。
j.大弹簧旋向不对。
k.转轴振动。
l.动、静环与轴套间形成水垢不能补偿磨损位移。
m.安装密封圈处轴套部位有沟槽或凹坑腐蚀。
n.端面比压过大，动环表面龟裂。
o.静环浮动性差。
p.辅助装置有问题。
5.突发性泄漏
由于以下原因，泵密封会出现突然的泄漏。
（1）泵强烈振动、抽空破坏了摩擦副。
（2）弹簧断裂。
（3）防转销脱落或传动销断裂而失去作用。
（4）辅助装置有故障使动、静环冷热骤变导致密封面产生变形
或裂纹。
（5）由于温度变化，摩擦副周围介质发生冷凝、结晶影响密封。
6.停泵一段时间再开支时发生泄漏
摩擦副附近介质的凝固、结晶，摩擦副上有水垢；弹簧锈蚀、堵塞而丧失弹性，均可引起泵重新开动时发生泄漏。
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