密封失效分析
机械密封失效的原因分析
机械密封失效的原因分析机械密封具有密封性能可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率损耗少和适用范围广等优点，被广泛应用于各个技术领域，尤其适用于高转速、高压差的工作条件和昂贵或有毒及强腐蚀性的工艺介质。
同时，机械密封又是设备的最薄弱环节之一。
为延长其使用寿命，除了选择恰当的摩擦副材料和合适的端面比压外，正确的安装和维修也可起到重要的作用。
机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。
1、机械密封的结构1）旋转环（动环）2）弹性元件3）弹簧座4）紧定螺钉5）旋转环辅助密封圈6）静止环辅助密封圈7）防转销8）固定在压盖2、机械密封失效泄漏的原因分析①轴套与轴间的密封；②动环与轴套间的密封；③动、静环间密封；④对静环与静环座间的密封；⑤密封端盖与泵体间的密封。
1）动静环端面磨损导致机械密封泄漏不管哪种类型的机械密封，最主要的特点即密封面为垂直于旋转轴线的端面，也就是将极易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。
所以，机械密封失效的主要形式是静、动环之间的磨损失效。
动、静环端面摩擦副主要靠弹簧推力来压紧，阻止泄漏。
动、静环压得越紧越不易泄漏，但其间的摩擦力也随之增大，动、静环接触端镜面在较大摩擦力的作用下会很快磨损，最后失效泄漏。
2）工艺条件不稳定和安装不良导致机械密封泄漏工艺条件不稳定和安装不良造成的振动、设备抽空汽化瞬间断流都会导致机械密封动静环之间的液膜破坏，使机械密封在无润滑条件下“干态”运行，密封环温度迅速上升，有的直接烧毁，有的当泵恢复正常工作状态时被急剧冷却，形成热冲击而碎裂。
冲洗流体与冲洗条件不良也会形成热冲击，导致密封环出现径向裂纹，加剧动静环的磨损失效。
同时，当石墨环超过使用温度，其表面会析出晶体，在温度较高的摩擦副附近发生炭化，其微粒进入摩擦副使动静环急剧磨损失效。
3）机械密封的密封圈失效也是密封泄漏主要原因动静环密封圈装配歪斜；与密封圈相配合的轴或轴套表面光洁度不够，或配合尺寸过小；密封圈与密封介质发生物理或化学反应，腐蚀变形、老化等，均可导致泄漏。
密封的失效
Types of Failure / 失效种类
• Wear by Abrasion / 擦伤磨损 • Damage by Contamination / 介质污染 • Effects of Air in the Fluid / 介质中的气体 • Diesel Effect / 焦烧现象 • Pressure Vibration / 冲击载荷 • Extrusion / 挤出 • Incorrect installation / 安装错误 • Wear / 磨损 • Others / 其它
将通过密封间隙和密封件向外扩散， 将通过密封间隙和密封件向外扩散，同时 释放能量
PH Seal Marketing J. Dong 19.12.00
Packing Failures / Y型圈失效分析 型圈失效分析
Effects of Air in the Fluid / 介质中的气体
At the sliding surface of a seal 密封件的滑动表面
Damaged seal 被损坏的密封件
PH Seal Marketing J. Dong 19.12.00
Packing Failures / Y型圈失效分析 型圈失效分析
Damage by Contamination / 介质污染
Contributing Factors / 造 成 原 因: 1. System filtration / 系统滤网功能不好 2. Machined parts not been cleaned /
Seal back destroyed by expanding air 密封件后部被气体毁坏
Blisters at the groove bottom of a seal 密封件底部有气泡
机械设备密封失效的原因分析及安装方法
机械设备密封失效的原因分析及安装方法机械密封在各种机械设备中应用广泛，不仅能够保证设备在使用过程中增强性能，使机械设备维持正常的运行状态，亦能延长设备的使用年限，针对这一点，文章重点分析了油田机械设备密封失效的原因分析及安装方法。
标签：机械密封;失效;原因分析;安装方法一、机械密封失效的原因1、机械密封内部相关橡胶密封圈出现老化，因橡胶圈老化而造成机械密封失效是最常见的现象，对于这种情况只要更换新机封即可解决，2、没有按照机械密封使用的技术要求予以使用，有些设备上的工况完全不符合机械密封使用条件，若强行使用的话，就可能出现密封失效问题，3、没有按照设备使用操作规范进行操作，机械设备在使用过程中，很多设备的操作规范上都要求停止运行前要先进行冲洗，如果没有冲洗设备停止时间较长后料浆会将机封的弹簧结死，使机封失去自动调节功能。
4、机封本身质量存在问题，大部分有问题的机封均是由于机封内部水封（油封）与机封轴套装配间隙较大，当水压、油压大或设备启动时就出现滴漏现象，还有一部分则可能是不规范运输，或使用不当造成密封面的损坏，5、安装不正确造成泄漏，在安装过程中，没有认真检查备品备件的型号、尺寸，安装后出现尺寸差异造成泄漏;有些则是不按操作规范安装、野蛮安装造成密封面刻花（破损）从而影响安装质量造成的泄漏，6、橡胶密封圈失效。
油田设备设备机械密封所用辅助密封圈基本上是聚四氟乙烯O型圈，长时间处在污水和药剂介质环境中，橡胶弹性和强度降低，且易发生膨胀、溶解而与金属粘连，在轴颈的矩形槽中O型截面变成矩形截面，整只密封圈外径变小，形成泄漏间隙从而产生泄漏，另外，在装配时出现扭转扭曲，在使用过程中受到冲击振动，均可能导致使橡胶圈局部挤伤甚至断裂失效。
当工作中的输送介质处于金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙时，由于介质长期滞留在缝隙内而产生的一种局部腐蚀，它会使缝隙内金属的腐蚀加速，比如机械密封弹簧座与轴之间、补偿环辅助密封圈与轴之间出现的沟槽或蚀点，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、陶瓷镶环与金属环座间也会发生缝隙腐蚀，从而产生泄漏。
橡胶密封圈失效及裂纹形成原因分析
0引言在航空航天工业领域，橡胶密封圈主要用于飞机飞行系统的推进装置、液压装置和气动装置中的阀门、管路和箱体等处的静态密封和动态密封，以及壳体、机翼端头、升降副翼和防热材料等结构和防热系统部件的密封［1-2］。
在众多橡胶密封材料中，氟橡胶（FPM ）密封圈具有良好的高弹性、抗变压性以及耐高温、耐油、耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于密封系统。
近年来，随着密封材料的使用工况越来越严苛，橡胶密封圈频繁出现失效现象。
其中，橡胶密封圈的变形、磨损、划伤、老化和断裂是其失效的主要模式，通常会导致密封部位流体泄漏，影响使用性能，严重时会导致系统工作瘫痪，甚至引起爆炸或火灾事故发生，造成机毁人亡的重大恶性事故。
据统计，所有机械设备质量事故中，有1/3以上都是由橡胶密封件损坏失效引起的［3-4］。
因此，橡胶密封圈的失效分析应被高度重视。
橡胶密封圈失效的主要原因包括原材料问题、密封系统设计不合理、密封件的加工和安装不合规范、使用工况不合理等。
原材料问题产生的失效主要由材料选用不当和自身存在缺陷引起；密封系统设计不合理主要包括密封的件截面尺寸过大或过小，密封沟槽和密封间隙大小设计不当产生背压效应等；密封件的加工、安装不合规范主要包括密封件表面有缺陷、精度没有达到规定的要求、装配过程使用不当导致局部塑性变形等；密封件的使用工况则包括迪塞尔效应、气蚀现象、焦耳热效应等［5-9］。
一般来说，通过分析橡胶密封件的断口形态，可以找到橡胶密封件失效的原因并制定相应的解决措施。
某散热器滑油腔螺纹接头处橡胶密封圈开裂发生漏油现象，胶圈的一侧用于液压系统的密封，正常工作压力为1.2MPa ，最大工作压力约3MPa （表压）；另一侧由堵帽固定，该胶圈的密封方式为径向静密封，所选用的胶圈材料为氟橡胶。
本文从失效胶圈的外观、裂纹断口宏微观形貌以及硬度与间隙配合等方面进行分析，对密封圈所用材料进行傅立叶红外光谱表征，在此基础上确定橡胶密封圈的失效性质及裂纹形成原因，进而提出避免失效的相应解决方案。
机泵机械密封失效的分析与解决措施
为某种原因出现的偶然密封失效。
动静环机械磨损实例如图1所示，波纹管外侧结焦实例如图2所示。
图1 动静环机械磨损实例图2 波纹管外侧结焦实例2.1 腐蚀失效腐蚀失效一般有点腐蚀、面腐蚀、应力破坏腐蚀、电化学腐蚀等。
点腐蚀除妖出现在弹簧套，从而破坏弹簧结构。
面腐蚀主要是因为具有腐蚀介质的接触而出现表面的腐蚀，从而破坏密封作用。
应力腐蚀破坏主要应力与腐蚀共同作用下从而出现的弹簧破裂等破坏。
电化学腐蚀主要是因为不同种类金属引起的电化学反应导致的腐蚀。
0 引言机械密封因为具有良好的密封性能以及轴承磨损量小等优点，广泛用于冶金及石油化工泵设备上。
同时机械泵工况运作较为恶劣，存在高温高压以及介质特殊等特点，容易导致机械密封出现密封失效现象，进而导致设备停止工作的状况。
机械密封失效的原因以及失效的形式多种多样，对其仔细研究分析才能更好地提出科学有效的解决方法。
1 机械密封机械密封主要是由动静环、冷却装置以及压紧弹簧等构成，通过流体作用在轴上滑动端面流体压力，以及结构补偿上的弹力和其他的辅助密封装置共同作用下的密封结构。
机械密封核心的部件为动环和静环，动、静环结构必须具有足够的刚度与强度，以满足在恶劣工况条件下的温度、压力、流体的冲击。
同时还必须具有良好的耐热冲击力，即要求材料具有良好的导热系数及较小的膨胀系数，保证材料在热冲击时不出现开裂。
2 机械密封失效类型机械密封的失效形式种类较为繁多，主要的失效可以分为：(1)早期失效，主要是结构安装方式不正确以及机械密封结构设计不合理等造成；(2)磨损失效，主要因为设备长期使用过程中，因为材料的磨损或者疲劳老化等导致出现磨损失效，该种失效方式也是机械密封中主要的失效方式；(3)偶然失效，主要是因为泵在恶劣工况环境下运行时因机泵机械密封失效的分析与解决措施甘一凡(广东省中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086)摘要：机械密封是一种通过旋转机械的轴密封结构，常用于离心泵、压缩机等设备中，是一种主要的轴密封形式。
橡胶密封件的失效分析
橡胶密封件的失效分析橡胶密封件是一种用于封闭和防止流体或气体泄漏的重要工业材料。
然而，在使用过程中，橡胶密封件可能会发生失效，导致泄漏问题的发生。
为了确保设备和系统的可靠性和安全性，需要对橡胶密封件的失效进行分析。
本文将讨论橡胶密封件的常见失效形式以及导致失效的原因，以帮助我们更好地理解和防止橡胶密封件的失效。
首先，橡胶密封件的常见失效形式包括老化、碎裂、变形和腐蚀等。
老化是橡胶密封件常见的失效形式之一、橡胶密封件长时间暴露在高温、高压、辐射等环境中，易发生老化。
老化会导致橡胶密封件硬化、变脆和失去弹性，从而影响其密封性能。
碎裂是另一种常见的失效形式，通常是由于橡胶密封件在使用过程中受到过大的应力而导致的。
变形是橡胶密封件失效的一种典型形式，通常是由于橡胶密封件受到不均匀的应力或过大的应力而导致的。
腐蚀是指橡胶密封件在受到化学物质或介质的腐蚀作用时发生失效。
其次，橡胶密封件失效的原因有很多。
首先，材料本身的问题是导致橡胶密封件失效的一个重要原因。
橡胶密封件的材料需要选择适合不同工况的材料，例如高温、高压、强酸碱环境等。
当选择的材料不适合工况时，容易导致橡胶密封件的失效。
其次，橡胶密封件的设计和加工也会影响其失效。
设计不合理或加工质量不良会导致橡胶密封件的应力分布不均匀，从而引起失效。
此外，操作和维护的不当也是橡胶密封件失效的一个重要原因。
例如，错误的安装方法、不正确的操作方式、缺乏维护等，都会导致橡胶密封件受到过大的应力，从而导致失效。
为避免橡胶密封件的失效，我们需采取相应的预防措施。
首先，需要选择适合工况的橡胶密封件材料。
不同的工况需要不同的材料，例如高温环境需要耐高温橡胶密封件，化学介质环境需要耐腐蚀的橡胶密封件。
其次，需要合理设计和精确加工橡胶密封件。
在设计过程中，需要考虑应力分布的均匀性，避免应力集中；在加工过程中，需要采用适当的工艺和设备，确保加工质量。
此外，正确的操作和维护也是防止橡胶密封件失效的关键。
密封件失效形式分析及其解决方案
密封件失效形式分析及其解决方案
1.泄漏：密封件失效最常见的形式就是泄漏。
泄漏可能是由于密封件
材料的老化、疲劳等原因导致的密封面间隙增大，也可能是由于密封面损坏、磨损等导致的泄漏。
2.磨损：长时间摩擦会使密封件表面产生磨损，导致密封性能下降。
磨损主要是由于密封件材料的摩擦系数较大，或者密封件表面光洁度不够，导致与密封面之间的摩擦力增大。
3.剪切：在一些高压、高温或高速工况下，密封件可能会承受剪切力，导致密封面间隙增大，从而导致泄漏。
4.老化：密封件在使用一段时间后，会出现老化现象。
老化可能是由
于材料老化、疲劳等原因导致的密封性能下降。
针对密封件失效的问题，可以采取以下解决方案：
1.更换密封件：当密封件出现泄漏、磨损等失效形式时，最简单有效
的解决方案就是更换密封件。
新的密封件可以保证密封性能良好，提升设
备的可靠性。
2.优化密封件材料：对于容易老化、磨损的密封件，可以选择具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能较好的密封材料，以延长密封件的使用寿命。
3.改进密封结构：对于容易发生剪切失效的密封件，可以通过改进密
封结构、增加密封件的支撑面积等方式，来减小密封件的剪切力，从而提
升密封件的密封性能。
4.加强维护保养：定期检查、清洗、润滑密封件，可以及时发现并处
理密封件的问题，避免密封件失效。
5.使用密封技术手段：如采用双重密封、填料密封、摩擦密封等技术手段，可以提高密封的可靠性和使用寿命。
综上所述，对于密封件失效问题，可以通过更换密封件、优化材料、改进结构、加强维护保养以及使用密封技术手段等多方面的解决方案来提升密封性能，提高设备的可靠性和工作效率。
串联式干气密封失效原因分析及改进措施
串联 式干气 密封 失效原 因分析 及改进措施
杜 中强
（ 中 同石 油 化 工 股 份 有 限公 司沧 州 分 公 司 ，河 北 沧 州 ０ ６ １ ０ ０ ０）
摘 要 ：理论上 分析 了干气密 封的作用机理及 影响干气密封 性能 的主要参 数。分析 了液态烃泵 串联 式干
粗 丙 烯 塔 回流 泵 和 精 丙 烯 塔 回流 泵 干 气 密 封
改 造 后 试 运 ，打 开 泵 入 口阀 门 后 投 用 干 气 密 封 ，
当密 封氮 气 压力 为 ０ ． ３ ＭＰ ａ时 ，密 封气 出 口压 力 为 ０ ． ２ ＭＰ ａ 。电机 启运 后在 打开 出 口阀前 ，密封 气 出 口 压力 为 ０ ． ２ ＭＰ ａ ，打 开 出 口阀后 密 封气 口压力 大
气密封试 运行失效 的原因 ，提 出了改 进设 计参数及 机械密封 冲洗 系统 措施并获得成功 ，极 大地 提高 了液态烃泵 的性 能及 可靠性 。
关 键 词 ：干气密封
失效
改进
某公司 ３ ０万 吨／ 年气 体 分馏 装 置 的液化 气 泵长 期 存 在 机 械 密 封 泄 漏 问题 ，不 仅 维 修 成 本 不 断 增
２ ． ３ ． １ 改造 后试 运行 过程 中出现的 问题
串联 式 干气 密封 的第 一级 为平 衡 型机械 密封 ， 密 封介 质 为液 态 烃 。第 二级 为干 气 密封 ，密 封介 质 为干 净氮 气 ，氮气 压 力 为 Ｏ ＿ ３ ＭＰ ａ左右 。由于 干气 密 封 端 面上 加 工 有 螺 旋 型 动压 槽 ，只 允 许 单 向旋
入 动 压槽 内 ， 由于密封 堰 的节流 作用 ，进入 密 封 面 的气 体被 压 缩 ，压 力升 高 。在 该 气体 膜压 作 用 下 ，
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4
原因1
物理原因
机械方面：
压力波动 振动 介质中的固体物
# 密封面的损坏 # 机械密封的压死 # 腐蚀 密封选型错误
热学方面：
热膨胀，变形 密封件，弹性件和波纹管过热
因摩擦和润滑不足引起的密封面 过热 (热应力裂纹，气泡)
密封选型时温度选错
26
总结
机械密封是一种磨损件，为了用 户的利益，任何时候可以将您 的机械密封整修一新！
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27
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5
原因 2
化学原因
介质对各种密封零件产生的化学腐蚀
金属件 附助密封件:
选择性腐蚀 >> 密封面 间隙腐蚀 >>间隙, 镶装
拉伸裂纹腐蚀 >>弹簧 表面腐蚀
晶间腐蚀
弹性件的鼓胀 O-型圈的硬化
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2
什么是密封失效 ?
机械密封是一种磨损件。
当机械密封在到达预期的使用寿命以前出现不能令人满 意的运行状况，称之为密封失效。
密封失效
泄漏
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3
引起密封失效泄漏的原因
密封表面，加工状况 启动程序 密封面的平行度 密封面的压力，温度和变形 机器设备的振动和平稳 机器设备的运行方式 待密封介质的特性 附助密封件的工作状况 装配和安装 机器设备的工作状况
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25
安全运行
前提： 确保生产厂所确定的运行极限( 压力, 温度, 转速 ) 正确安装 （安装尺寸，公差等） 足够的密封面润滑
（润滑性能，密封间隙中的汽化） 附助系统
（封液的供应，系统的控制） 开车（泵的灌水，放气等）
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19
橡胶波纹管变松起绒
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20
因内压引起的橡胶波纹管损坏
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21
安装损坏
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22
密封失效分析
为了对密封失效 进行全面分析，需要下列零件和参数：
整套密封? ( 也包括环座，弹簧等 . ) 目前所使用的工况条件? ( 压力，温度，转速等 .) 工艺流程的背景信息? 设备的工况参数和运行方式? 附助系统?
7
腐蚀损坏
晶间腐蚀
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8
振动损坏
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9
振动引起的弹簧断裂
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10
振动引起的磨耗
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11
热损
硬质合金密封面上的热应力纹
6
原因 3
安装或设计原因
端面跳动精度( 例如：静环安装不正确 ) 同心度精度,轴的位移 密封的预紧力 (弹簧的压并) 连接件误差（O-型圈装配位置的表面粗糙度，夹紧件
的垂直度） 零件缺损（刀具错误，等） 润滑剂错误 密封腔体尺寸误差>>结构误差 设计误差
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23
密封失效分析
从零件的失效示图中找出密封损坏机理，为了确
保密封的功能，必须消除密封损坏机理，改进密 封设计。
失效损坏示图
找出密封损坏 机理
改进密封设计
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24
机械密封的维修
原则上，机械密封作为一种精密产品，它的维修最好在密 封生产厂进行。 维修工作： 研磨或更换动静环 0-形圈, 弹簧, 小另件 传递扭矩另件 表面涂层 ( 轴套 ) 壳体另件 镶装 最佳安装 有可能的话，对（集装式双端面密封）测试压力
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12
O -形圈损坏
O-形圈热损
O-形圈永久性变形
原来的O-形圈横截面
TrainingБайду номын сангаас& Product Support
13
O -形圈发脆
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14
O-形圈损坏
间隙挤裂
压力
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15
挤压损坏的 O-形圈
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16
因臭氧/UV光引起的波纹管损坏
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17
静止状态腐蚀
碳化钨零件的静止状态腐蚀
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18
受热开裂
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机械密封失效原因分析
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1
内容
什么是密封失效？ *密封失效的原因 引起密封失效的原因
* 物理原因 * 化学原因 * 安装和结构上的原因
密封失效损坏示例 失效损坏分析 机械密封的维修 机械密封的安全运行
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