典型机封失效及O形圈的可能破坏

1.1   润滑失效

 

正常工作机封的硬对硬表面密封取决于输送介质带来的润滑。干运转或润滑缺乏的情况会产生以下描述的情况。

 

①   干运转

干运转发生在当没有液体存在于密封周围时，可能由于泵中输送介质的缺失或排气不良造成，在密封周围形成了空气状态。润滑薄膜的缺失会引起密封面之间的加剧摩擦，导致温度急剧上升。

当没有输送介质与密封环相接触时，热量则必须通过密封本体导走。很多带硬密封面的密封件可以在几分钟内达到近几百度的高温。因此，典型的由于干运转造成的损坏是使其中的橡胶密封件烧损(高温老化或碳化)。破坏通常发生在O形密封圈接触高温密封环位置，如图1

 

②  润滑缺乏

与干运转比较类似，由于润滑的缺乏导致的在密封表面产生的摩擦热同样可能造成问题。润滑的缺乏可能发生在当输送介质粘度非常低或者温度在环境压力下远高于沸点的时候。

在此类工作环境中，消散在密封表面较小区域的摩擦热可以达到很高，密封表面局部交替的加热和冷却可能会导致细小、径向的热裂纹（如图2）。同样，交替的加热和冷却也可能导致橡胶密封件的加速疲劳，体现为弹性加速丧失。

 

2.1 污染失效

很多时候，输送的介质是一些混溶液体和固溶类液体的混合物，还可能有一些悬浊的不可溶微粒。

在密封间隙中的润滑薄膜通常要承受较大的温度、压力和速度梯度。这些加重了在密封间隙或近密封间隙周围的析出和沉积的风险。

 

①  阻碍

机封受阻碍：表示机封旋转部分的轴向运动受阻。阻碍的主要发生于O形密封圈相关位置，也有出现于波纹管密封有关位置。当与O形圈机封相关时，沉降或析出可能会在轴上O形圈旁发生堆积，阻碍了O形圈的自由滑动。当温度或者系统压力变化时，部件尺寸同样也会随之变动，因此，O形圈必须能够在轴或者套上自由滑动，从而继续正常工作(如图3)另外一种发生情况是当橡胶密封圈使用在接近许用极限温度或压力，甚至由于对介质兼容性的影响时，动态O形圈与轴产生了一定附着力。一些橡胶如FKM与不锈钢就有较高的附着趋势。但由于在分析评估时，密封已经被拆卸下来，受阻碍造成的失效一般不容易被发现。

②   阻塞

当输送介质有较高含量的悬浊颗粒或纤维时，密封可能会由于在弹簧、波纹管或O形圈上发生析出或颗粒和纤维的固化导致失效。沉积速率则与密封周围的输送介质和流动状态有关。在某些极端的案例中，金属波纹管机封由于沉积影响导致波纹管轴向弹簧动作受阻，结果当应用环境发生变化时，密封张开泄漏。见图4

另外一种情况，当工作环境的变化迫使沉积阻塞的波纹管产生一个轴向压缩时，机封可能会产生一个极大的密封关闭力。这种情况也会导致由于密封部件的过量机械应力或润滑缺乏而造成失效。对于用于二次密封的橡胶O圈的体现形式可能为加速疲劳或高温老化。
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