一文说尽机械密封失效及引起各零件故障的原因（上）
前言
本文来自于mcnallyinstitute.com，介绍了机械密封失效的基本原因、必须寻找和确认的现象。并根据失效密封所留下的种种迹象，详细分析了引起各零件故障可能的原因。从而对设备有针对性的进行维护/修理。仅供参考。
所有机械密封失效的原因都相同：
- 密封面张开（污垢或固体渗入）。
- 密封面损坏。
故障发生后，将有机会分析发生故障的零件。需要仔细寻找和确认的情况有：
- 腐蚀迹象。
- 相互接触零件上的磨损图案。
- 不应接触的零件是否有磨擦或磨损的迹象。
- 任何密封零件变色，尤其是金属部件。
- 零件缺失。例如弹簧、固定螺钉和驱动凸耳。
- 零部件松动。密封部件或者（密封）外部设备零部件松动。
- 泵送产品附着在旋转部件上。仔细检查叶轮和密封旋转部分。
在下面的段落中，将检查各个零件并寻找上述证据。
碳面
在碳面的外径上有碎片，表示由振动（引起）：
- 这可能是由谐振或旋转设备达到临界转速时引起的。
- 如果泵送润滑质量差的液体，可能会发生滑动粘附现象。
- 处理不当是一个常见的问题。寻找驱动凸耳磨损的迹象，以消除这种可能性。
- 液体汽化导致密封面迅速打开，然后随着泄漏的液体冷却密封面而关闭。
- 出口回流管线对准碳密封面。
- 泵出现汽蚀。
- 水锤是另一种可能性。
碳面有凹坑。这个问题通常与低等级碳/石墨有关：
- 爆炸状碳。当密封面变热时，滞留在碳孔中的空气膨胀并排出碳碎片。在被吹出之前，可以看到抛光部分；通常在中心有明显的小裂缝。
- 如果泵送介质在两个密封面之间出现凝固，则会在泵启动时撕下碳碎片。这是氨压缩机密封常见的情况，因为石油与氨混合，在高温下会结焦。
- 由于工作面温度较高，大多数石油产品会结焦，并在工作面旋转时撕下小块碳。如果用放大镜检查碳面，会看到这些小坑的痕迹。
在碳面的内径上有碎片：
- 泵外部的固体或异物进入压盖下方并被抛入密封面。如果密封在某个时间泄漏，并且泵送介质在密封外侧凝固，则可能发生这种情况。如果API型密封压盖在淬火中使用含有固体的液体，也会发生这种情况。
- 如果机械密封安装在填料函外部，就像非金属密封一样，流体中的固体颗粒可能会被离心分离到旋转的碳面上。
- 如果静环（静止面）是由一种碳材料制成，且如果它与转轴接触，则可能会（碰撞）碎裂。这是泵启动时或者泵偏离BEP运行时的常见问题。
碳面痕迹：
- 固体物扫过密封面。它从碳面外径滚动到内径。这种情况发生在锅炉给水应用中。
碳的化学侵蚀：
- 碳材料使用错误。泵送介质或冲洗液中的某些物质侵蚀了碳的填充物。改用未填充的碳，例如Pure Grade 658 RC 或 CTI. Grade CNFJ。
- 氧化剂腐蚀。氧化剂会腐蚀所有形式的碳，包括未填充类碳。碳与氧结合形成一氧化碳或二氧化碳。
- 某些形式的去离子水会腐蚀碳面。
碳面开裂或损坏：
- 泵送介质在密封面之间凝固。碳的压缩性很强，但拉伸性或剪切性很弱。这个问题在间歇工作泵每次启动时都很常见。
- 过度振动可能会使碳撞击金属驱动凸耳。
- 低温流体致使密封面间的润滑剂（液膜）结冰。
- 弹性体在碳面或硬面下膨胀。
- 轴撞击静止面或旋转密封面撞击静止物。
- 处理不当。
- 包装不良（损坏）。
在碳面上形成涂层：
- 温度变化。许多产品在极端温度下凝固。
- 产品在密封面产生压降并凝固。
- 系统中的元素沉积在密封面上。
- 填料函在真空下运行（叶轮背叶片导致真空）。
- 泵送介质在管道上产生保护性氧化物。这种氧化物剥落并沉积在碳面上。在热水系统中，会遇到磁铁矿（Fe3O4）的问题，直到系统稳定。
结焦：
- 这是所有类型的油品问题，尤其是石油产生。
- 结焦是高温和时间共同作用造成的。与普遍看法相反，不需要空气或氧气的存在。
亮斑、裂纹和碳的凸起：
- 碳的密度不够，导致滞留在碳表面下方的膨胀气体通过表面爆炸。
- 当密封旋转时，产品在两表面之间凝固并拉出。
短时间内碳面过度磨损，通常存在过热的迹象：
- 硬面热检查。它表现为硬面的裂纹。这是有涂层或电镀硬表面的问题，钴基碳化钨可能有这个问题。
- 由于存在推力，轴沿轴向移动。这可能导致密封面过度压缩和加热。
- 叶轮正朝着背板调整。这是安装在Flowserve泵或任何其它泵中的密封问题，这些泵靠背板调整开式叶轮。
- 背对背双重密封应用的内表面没有可靠地锁定到位。必须安装卡环，以防止当高压屏障流体压力丧失或被系统压力克服时，内侧静止面向旋转面移动。
- 密封安装尺寸错误，过度压缩。
- 通过推动压盖安装集装式双重密封。轴和轴套O形圈之间的摩擦力会压缩内部密封。
- 立式泵没有排气。
- 非润滑剂导致密封面快速磨损。非润滑剂是指在负载和工作温度下，液膜厚度小于1微米的任何流体。
- 固体渗入到两密封面之间。
● 表面不平整
● 活动面迟钝
● 由于高温或填料函压力低，产品在密封面发生汽化。
碳面具有凹或凸的磨损图案：
- 高压导致变形。
- 静止面不垂直于轴。
- 一些公司将凹形图案作为标准。请咨询密封制造商。
- 泵偏离BEP运行而引起的轴弯曲。
碳面不平：
- 处理不当。
- 包装不佳。
- 密封面未贴合运行。
- 金属/碳复合材料没有消除应力，使碳面变形。
- 研磨碳时，研磨板太热，因此不平整。
- 碳在室温下研磨，密封在低温下运行。
- 密封设计为（传递扭矩的）单弹簧，缠绕方向错误。当密封放在双端密封泵的错误端时，就会发生这种情况。这些泵两端的弹簧缠绕方向不同。
- 不平衡的旋转组件或弯曲的轴导致旋转面“跑离”静止面。
- 固体嵌入碳面中，碳面张开。
● 密封用螺钉固定在硬轴上。
● 弹性体（橡胶件）通过弹簧加载到轴上，当轴由于轴向间隙、振动或碳面磨损而移动时，导致表面打开。
● 轴 /轴套尺寸过大，导致弹性体和轴 /轴套之间过度干涉。
● 轴套表面太粗糙。
● 产品已从液体变为固体。
● 污垢或固体干扰密封运行。
● 密封面上施加了错误的压力。
● 由于某种原因，表面发生变形，允许固体颗粒进入。
● 滑动弹性体膨胀，对轴/轴套造成过多干涉。
● 不同心导致旋转面脱离静止面。