高温不锈钢齿轮油泵机械密封失效原因分析

密封是机械设备的重要组成部分。凡与流体接触的可拆卸的设备以及机器中将两个流体空间隔开并作相对运动(旋转或往复)的部件之间都存在密封问题。在炼油业中，存在大量高温热油类易燃介质，这类介质包括常减压渣油、焦化原料油、催化油浆等，具有高温、高粘度、低自燃点、高污染性等特性。在输送高温重油类介质的机泵中，离心泵应用   广泛。这类泵轴封一般采用机械密封，端面之间因介质易结焦，机械密封可能在颗粒摩擦不稳定状态下工作，导致密封失效，机封发生泄漏，引起着火，不仅损失大量物料，还造成严重的   问题和环境污染。随着环境保护和   生产要求的提高，对设备密封的要求也在提高。高温热油泵需一种性能优良的密封以满足   生产和环境保护的要求。
　　机械密封基本类型有：(1)接触式和非接触式密封；(2)内装式和外装式机械密封；(3)内流式和外流式机械密封；(4)非平衡式和平衡式机械密封；(5)单端面、双端面及多端面机械密封。密封的基本形式有：波纹管机械密封、窄环刃边机械密封、集装式机械密封、开浅槽机械密封等。
　　高温不锈钢齿轮油泵机械密封的选用一直是一大难题，如催化裂化油浆泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、减压蜡油泵、延迟焦化的辐射进料泵等。高温不锈钢齿轮油泵的工作介质具有以下特点：
　　温度高：一般在300~400℃；介质粘度大：在300~400℃时，运动粘度为12~180m㎡/s；介质含颗粒：如催化剂、焦炭、砂粒等杂质；机械密封形式为波纹管机械密封。
　　重油温度高(300℃以上)，密度大、粘度高、凝固点低、油品酸值较高，预热不充分时，粘稠的介质包裹着机械密封的动、静环及弹性体。当机泵开始运转时，波纹管扭曲不平衡，动静环脱开泄漏；高温介质进入密封腔后，极易造成密封面裂纹泄漏；渣油酸值高，对机械密封的密封面和波纹管都有   的腐蚀；高温热油极易造成各密封点O形圈的老化失效；常压塔底渣油和减压塔底渣油内有很多泥沙颗粒，进入机械密封动密封面，造成密封面磨损高温不锈钢齿轮油泵泄漏。
　　由于原机械密封存在问题，造成了机封大面积的频繁泄漏，其密封失效的原因有：
　　(1)波纹管机封失弹或断裂引起的密封失效
　　波纹管在使用过程中，其刚度或弹性会慢慢减小，试验和实际应用表明，当波纹管的失弹量超过设计初始压缩量的18~20%时，整个波纹管机械密封会发生泄漏。使用中发现，金属波纹管机封在温度低于200℃时，失弹现象不明显，但在高温工况下(温度超过300℃)使用，泵很快发生泄漏。还有一种情况，工作介质结晶沉淀甚至凝固在波纹管的缝隙中，波纹管变形能力减小甚至丧失变形能力。高温和载荷是造成波纹管失弹的主要原因。
　　(2)配对摩擦副中石墨环的过度磨损引起密封失效
　　发生泄漏后，将失效的机封拆下检查，发现石墨密封环磨损严重，金属波纹管机封的端面比压受波纹管的直径影响，而直径随压力的变化而改变，当波纹管受外压，其直径随压力的加大而逐渐缩小；当波纹管受内压，其直径随压力的加大而逐渐加大。由于压力过大，导致摩擦副摩擦严重，石墨环过度磨损引起泄漏。
　　(3)配对摩擦副中硬质合金环的表面热裂引起密封失效
　　在生产使用中发现，密封摩擦副的硬质合金环出现由硬面中心向外发散的许多粗细不一的径向裂纹，这是热裂导致的密封失效。产生热裂的主要原因是过高的局部热应力，其中硬质合金环与环座两种材料的线膨胀系数存在差别，采用堆焊结构还是整体结构，密封冷却冲洗系统中冲洗液的类型、冲洗方式和流量的大小等因素，都可能引起密封端面发生热裂。