机械密封的一些经验法则（上）

在选择（设计）机械密封之前，需要记住三件事：

●  所有密封材料都必须与通过系统泵送的任何流体化学兼容，包括可能引入系统以冲洗或清洁管线的溶剂、清洁剂或蒸汽。它还包括用于在双重机械密封之间循环的任何隔离液/缓冲液。

●  密封面必须贴合在一起。如果处于打开状态，密封将泄漏，同时，固体将会渗透到两密封面之间、并最终破坏密封面。

●  良好的密封寿命定义为运行机械密封直到碳面磨损。任何其它情况都称为密封失效、并且总是可以纠正的。

在处理普通机械密封时，以下内容可以作为指南（如有可能，应联系密封制造商以获取具体建议和限制）：

选择材料 – 弹性体（橡胶部分）

●  机械密封有两个温度限制：

-  不得超过密封零部件所能承受的温度。例如，乙丙橡胶无法密封超过150 ℃的热流体。

-  不得超过泵送液体的温度限制。许多液体在高温下会从液体变为气体、固体或晶体。在几乎所有情况下，这都会导致密封失效。例如：石油润滑油在120 ℃至150 ℃之间会结焦、并限制密封部件的运行。在此应用中，Viton^® O形圈不会受到温度限制，但可能会因为结焦问题而导致密封失效。

●  卤素会侵蚀Teflon^®涂层弹性体。卤素很容易识别，因为它们以字母“INE”结尾，具体包括溴、氯、砹、氟和碘。这些卤素会渗透Teflon^®涂层、侵蚀基础橡胶材料，导致其膨胀、并撕裂Teflon^®套或涂层。

●  大多数Viton^®化合物都会受到水的侵蚀。一定要检查是否有推荐的等级。务必要记住，蒸汽是水的另一个名称（另一种形式）。采用蒸汽清洗管道在流程工业中非常普遍。苛性碱是另一种常见的清洁剂，它含有高比例的水。

●  丁腈橡胶的保质期很短。这是橡胶波纹管密封中最常用的弹性体。问题在于臭氧的破坏。臭氧是由电动机的火花产生的，因此这是一个非常普遍的问题。大多数丁腈橡胶化合物的典型保质期为一年。

●  如果圆形O形圈在操作中变成方形（压缩变形），这几乎总是由过热引起的。化学侵蚀通常由膨胀的软弹性体识别，而高温会产生收缩的硬弹性体。

●  弹性体的化学侵蚀通常会在五到十天内导致密封失效。膨胀的弹性体将“锁定”机械密封，并在某些情况下打开贴合的密封面。

通过以下方法之一确定正确的O形圈：

●  在所有知名密封公司提供的已发布的O形圈图表中，查找不同介质所适用的O形圈材料。

●  检查你所在工厂是否具有相同流体中使用过O形圈的业绩。O形圈也可以在过滤器、法兰、阀门和膨胀节等中找到。

●  将所选用的O形圈浸入密封液中一周，以测试其状态。如果O形圈的重量、形状或外观发生变化，则说明它与流体不相容。

●  在选择O形圈或任何其它弹性体时，务必考虑冲洗管线或可能与密封接触的任何清洁剂或溶剂。弹性体也必须与这些流体相容。

●  切勿在分体式机械密封或任何“动态”应用中使用“粘合”的弹性体。它们会产生一个硬点，干扰动态弹性体的移动。

选择材料 – 密封面

●  碳和大多数硬面材料的膨胀率约为不锈钢的三分之一。

●  如果产品有在密封面之间凝固的趋势，则使用两个硬面。切勿在这些应用中使用电镀或涂层硬面。如果发现无法将密封面保持在一起且密封液中存在固体，则建议使用硬面。在密封必须通过“无组织排放”试验的碳氢化合物时，也建议使用两个硬面。在两密封面之间形成的焦炭颗粒会将碳块从碳/石墨表面拉出，从而形成无组织排放的泄漏路径。

●  尽管有许多碳/石墨化合物可用，但未填充的碳是最好的，因为它们对除氧化剂和一些去离子水应用之外的几乎所有化学品都具有耐腐蚀性。这些氧化剂将与碳结合形成一氧化碳和二氧化碳。最常见的氧化剂是发烟硫酸、三氧化硫、强漂白剂和硝酸。在这些应用中不能使用任何形式的碳。请记住，黑色弹性体也会因其碳含量而受到氧化剂的攻击。

●  陶瓷对陶瓷是氧化剂化学品的良好选择。

●  如果要将电镀碳化钨用作表面材料，请仅使用于镍基碳化钨。钴基太硬，在正常密封面温差下会开裂。镍基由于其卓越的耐腐蚀性，也是实心碳化钨表面的首选材料。

●  反应烧结碳化硅具有优异的耐磨特性，但含有高达17 %的游离二氧化硅，可被包括苛性碱在内的许多化学品侵蚀。可用Alpha烧结碳化硅，且不含二氧化硅。

●  不建议将85 %的陶瓷用作硬密封面，因为它可能在55 ℃温差下破裂。99.5 %是更好的选择。

●  对密封面进行电镀或涂层不会使其具有耐腐蚀性。涂层用于耐磨性和低摩擦。为了获得耐腐蚀性，外涂层必须至少有3 mm厚。如果基材对泵送流体和管线中使用的任何清洁剂或溶剂不耐腐蚀，则腐蚀性物质将穿过涂层并侵蚀基材，导致镀层成片脱落。

选择材料 – 金属零件

●  如果产品温度超过205 ℃，请务必使用Carpenter 42或Invar 36等低膨胀金属作为金属波纹管密封面支架。这些低膨胀钢将防止碳或硬密封面在表面和金属支架之间泄漏。不用说，胶水或环氧树脂不是解决胀差问题的明智办法。

●  如果泵由铁、钢、不锈钢或青铜制成，则可能可以使用由316不锈钢部件制成的密封件。然而，弹簧或波纹管必须由哈氏合金“C”制造，以避免氯化物应力腐蚀问题。

注：本篇内容信息主要来源于McNally INSTITUTE。

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