趙紅祥　江柏橋

　　摘　要：機械密封是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下，保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置，機械密封出現損壞的情況較多，常見的損壞形式可分為腐蝕損壞、熱損壞和機械損壞三種，其中腐蝕損壞危害性較大，由于機械密封特殊的結構形式及工作環境和條件不同，腐蝕損壞的形態也多種多樣。

　　關鍵詞：機械密封；種類分析；腐蝕防護

　　1　機械密封的優缺點

　　機械密封與軟填料密封比較，有如下優點：（1）機械密封可靠，在長周期的運行中，密封狀態很穩定，泄漏量很小，按粗略統計，其泄漏量一般僅為軟填料密封的1/100；（2）軸或軸套基本上不受摩損；（3）維修周期長，端面磨損后可自動補償，一般情況下，毋需經常性的維修；（4）抗振性好，對旋轉軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；（5）機械密封使用壽命長，在油、水類介質中一般可達1～2年或更長時間，在化工介質中機械密封通常也能達半年以上；（6）摩擦功率消耗小，機械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%；（7）軸或軸套基本上不受摩損；（8）適用范圍廣，機械密封能用于低溫、高溫、真空、高壓、不同轉速，以及各種腐蝕性介質和含磨粒介質等的密封。但其缺點有：（1）機械密封結構較復雜，對制造加工要求高；（2）機械密封安裝與更換比較麻煩，并要求工人有一定的安裝技術水平；（3）發生偶然性事故時，機械密封處理較困難；（4）機械密封一次性投資高。

　　2　機械密封的腐蝕類型

　　2.1金屬環腐蝕

　　（1）表面均勻腐蝕。如果金屬環表面接觸腐蝕介質，而金屬本身又不耐腐蝕，就會產生表面腐蝕，其現象是泄漏、早期磨損、破壞、發聲等。金屬表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態，無膜的金屬腐蝕很危險，腐蝕過程以一定的速度進行，這主要是選材錯誤造成的。成膜的腐蝕，其鈍化膜通常具有保護作用的特性，但金屬密封環所用材料，如不銹鋼、鉆、鉻合金等其表面的鈍化膜在端面摩擦中破壞，在缺氧條件下新膜很難生成，使電偶腐蝕加劇。

　　（2）應力腐蝕破裂。金屬在腐蝕和拉應力的同時作用下，首先在薄弱區產生裂縫，進而向縱深發展，產生破裂，稱為應力腐蝕破裂。選用堆焊硬質合金及鑄鐵、碳化鎢、碳化欽等密封環，容易出現應力腐蝕破裂。密封環裂紋一般是徑向發散型的，可以是一條或多條。這些裂縫溝通了整個密封端面，加速了端面的磨損，使泄漏量增加。

　　根據斷裂力學的觀念，材料內部原始裂紋尖端的應力場強因子K1=yσ1a（y—系數）。在開始時由于應力σ1小于臨界應力σc，a小于臨界裂紋σc，所以腐蝕作用時，由于原始裂紋a的腐蝕擴展，導致K1的增大。當經過一段時間后a=σc及K1=K1c時，斷裂就發生了，只有當原始裂紋a足夠小，以致于K1。
　　2.2非金屬環腐蝕

　　（1）石墨環的腐蝕。用樹脂浸漬的不透性石墨環，它的腐蝕有三個原因：一是當端面過熱，溫度>180℃時，浸漬的樹脂要析離石墨環，使環耐磨性下降；二是浸漬的樹脂若選擇不當，就會在介質中發生化學變化，也使耐磨性下降；三是樹脂浸漬深度不夠，當磨去浸漬層后，耐磨性下降。所以密封冷卻系統的建立，選擇耐蝕的浸漬樹脂，采用高壓浸漬，增加浸漬深度是非常必要的。

　　（2）石墨環的氧化。在氧化性的介質中，端面在干摩擦或冷卻不良時，產生350-400℃的溫度能使石墨環與氧發生反應，產生CO2氣體，可使端面變粗糙，甚至破裂。非金屬環在化學介質和應力的同時作用下，也會破裂。

　　（3）聚四氟乙烯（F4）密封環的腐蝕。F4填充如玻璃纖維、石墨粉、金屬粉等以提高其耐溫性、耐磨性。填充F4環的腐蝕主要是指填充物的選擇性腐蝕、溶出或變質破壞。例如在氫氟酸中，玻璃纖維分子熱腐蝕，所以填充何物應視具體情況而定。

　　2.3輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕

　　輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕（1）輔助密封圈的腐蝕。橡膠種類不同，其耐蝕性亦不同。由于橡膠的腐蝕、老化，其失效的橡膠遭腐蝕后表面變粗糙且失去彈性，容易斷裂。橡膠耐油性因品種而異，不耐油的橡膠易脹大、摩擦力增大，浮動性不好，使密封失效。橡膠與F4耐溫性差，硅橡膠耐溫性Z好，可在200℃使用。（2）與輔助密封圈接觸部位的腐蝕。機械密封動環、軸套、靜環、靜環座，與橡膠或F4輔助密封圈接觸處沒有大的相對運動，該處液相對靜止易形成死角，給與之接觸的金屬軸套、動環、靜環座及密封體等造成了特種腐蝕，主要有縫隙腐蝕、摩振腐蝕、接觸腐蝕，三種腐蝕同時存在，交替進行，所以腐蝕面較寬、較深。觀察其表面深度在1-1.5倍密封圈直徑，蝕度不小于0.01mm時，密封泄漏就嚴重了。

　　3　防護方法

　　3.1選材

　　選材設計者Z清楚產品或零件的用途、位置及所處環境，因此設計者在進行結構設計時應選擇適合的材料，同時對產品或工件的表面涂層進行設計，在圖紙上提出相應的表面處理方法及技術要求。當然，這要求設計人員必須對不同材料或不同涂層、鍍層的防腐蝕性能、適用場合、工藝性及經濟性等熟悉。比如，容易發生點蝕的工件可選用耐點蝕的合金材料，或對表面進行鈍化處理，提高材料的穩定性；為防止